УДК 633.15: 631.421
Юрий Владимирович СОТЧЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, директор
Людмила Анатольевна ГАЛГОВСКАЯ, научный сотрудник отдела селекции кукурузы
Ольга Валентиновна ТEРКИНА, научный сотрудник отдела селекции кукурузы
Елена Владимировна ЖИРКОВА, кандидат технических наук, заведующая лабораторией качества и переработки кукурузы
ФГБНУ ВНИИ кукурузы; 357528, Ставропольский край, г. Пятигорск, ул. Ермолова,14б
E-mail: [email protected]; тел. 8(8793) 97-60-67
В статье приведены результаты исследований исходного материала белозерных линий кукурузы селекции ВНИИ кукурузы по химическому составу зерна: золы, белка, масла, сахара, крахмала, клетчатки. Исходный материал для оценки химического состава зерна кукурузы представлен 43 белозерными линиями. По группам спелости весь материал разделен на пять групп (среднеранние, среднеспелые, среднепоздние, позднеспелые и очень позднеспелые). Содержание белка, масла, золы, сахара, крахмала, клетчатки определяли методом спектроскопии в ближней инфракрасной области с использованием анализатора «Инфра ЛЮМ ФТ-12». Для оценки химического состава зерна кукурузы использовали данные, представленные в I шкале Широкого унифицированного классификатора СЭВ и международного классификатора СЭВ видов Zea mays L 1997г. Изучали образцы белозерных линий, отличающиеся по консистенции эндосперма зерновки кукурузы – кремнистая, зубовидная и полузубовидная. В результате проведенных исследований отмечено, что зерно кремнистых белозерных линий отличается высоким содержанием белка (13,65 — 15,6%), средним — крахмала (64,42 – 66,72%), высоким — масла (5,90 — 6,68%). У зубовидных линий содержание белка очень высокое в пределах (15,71 -15,85%), среднее — крахмала (64,11 — 67,15%), высокое — масла (6,22%). Полузубовидные подвиды белозерных линий имеют высокое содержание белка, крахмала и масла — 12,92 — 14,5%, 70,5%, 5,9- 6,9% соответственно. Выявлены линии различных групп спелости с повышенным содержанием белка, крахмала и масла, что дает возможность вести селекцию по созданию гибридов с повышенными химическими показателями зерна.
Ключевые слова: зерно, самоопыленные линии, подвиды кукурузы, химический состав, белок, масло, крахмал.
Высокое содержание в зерне кукурузы углеводов, белков, масла, минеральных веществ и микроэлементов делает его ценным продовольственным сырьём. На их долю приходится до 95% массы сухого вещества зерна. Химический состав кукурузы колеблется в зависимости от сорта и условий возделывания [4, 7].
Исключительно важную роль в питании человека и в кормлении животных играет белок, поэтому содержание и состав белка в зерне и продуктах его переработки являются важнейшими показателями качества. Содержание белка в зерне сортов различных подвидов кукурузы колеблется от 6 до 21% [3]. Однако большинство сортов в мировой коллекции ВИР содержит в зерне в основном от 8,0 до 11% белка. Самое высокое его содержание в зародыше — 14-26%, в эндосперме от 7-12%.
Крахмал имеет преимущества перед многими пищевыми продуктами. Он хорошо усваивается организмом и является основным источником пополнения энергии, постоянно расходуемой человеком. Как правило, объёмы производства крахмала постоянно растут.
Наибольший выход крахмала (до 67% от общего содержания сухого вещества в зерне) получают из зерна кукурузы зубовидного и полузубовидного типа, немного меньший – из кремнистого [2].
Кукуруза, используемая для выработки крахмала, должна иметь его высокое содержание и, следовательно, меньше белка и масла. Важно также, чтобы крахмал легко вымывался из измельченного эндосперма и хорошо клейстеризовался. Поэтому необходимы формы и определённые соотношения амилозы и амилопектина.
Выход крупы и её качество зависит от соотношения роговидной и крахмалистой частей эндосперма. Лучшие результаты получаются при использовании для этих целей гибридов кремнистого типа [5]. Кукурузная крупа – промежуточный продукт, получающийся при размоле кукурузы в муку. По размерам частиц кукурузная крупа иногда приближается к пшеничной манной крупе и тогда по внешнему виду очень на неё похожа (кукурузная манка). Выход крупы зависит от степени стекловидности эндосперма зерна [7].
Зерно кукурузы характеризуется наибольшим содержанием масла (3,5 -7,0%), которое распределяется в зерновке неравномерно. Наибольшее количество масла (до 60%) сконцентрировано в зародыше и только 0,61-0,73% содержится в эндосперме [7].
Цель исследований – провести оценку белозерных линий кукурузы по химическим показателям зерна и выделить лучшие для создания белозерных гибридов с повышенным содержанием белка, крахмала и масла.
.
Материал и методика
В 2015 г. проведены исследования по химическому составу 43 белозерных линий. Определены процентное соотношение золы, белка, масла, сахара, крахмала, клетчатки методом спектроскопии в ближней инфракрасной области с использованием анализатора «Инфра ЛЮМ ФТ-12».
Для оценки материала по содержанию в нем химических веществ использовали справочник [6] и шкалу Широкого унифицированного классификатора СЭВ и международного классификатора СЭВ видов Zea mays L. (Ленинград, 1997): содержание белка считается 8,0 — 10,4% — низким, 10,5 — 12,8 — средним,12,9 — 15,2 — высоким, > 15,2 % очень высоким; масла – 2,2 — 3,9% — низким, 4,0 — 5,7 — средним, 5,8 — 7,5 — высоким, >7,5% – очень высоким; крахмала – 60,0 – 64% — низким, 64,1- 68,5 — средним, > 68,5% — высоким [1].
Результаты исследований
В результате проведенных исследований химические показатели
разных подвидов кукурузы имели значительное варьирование, в частности,
у зерна кремнистого типа (табл. 1) белок изменялся в пределах 11,15 -15,6%, масло — 3,9 — 6,68%, сахар — 2,29 — 3,15%, крахмал 53,15 — 66,72%, клетчатка – 1,25 — 2,21%, зола – 0,88 — 1,54%.
Таблица 1. Характеристика кремнистых белозерных линий по химическому составу зерна кукурузы, 2015г.
|
№ |
Линия |
ФАО |
Химический состав зерна кукурузы,% |
|||||
|
Зола |
Белок |
Масло |
Сахар |
Крах мал |
Клет чатка |
|||
|
1 |
RD 2519 |
200 |
1,31 |
13,21 |
6,22 |
2,45 |
59,52 |
1,85 |
|
2 |
RD 2518 |
300 |
1,11 |
13,66 |
4,14 |
2,49 |
60,34 |
1,64 |
|
3 |
RD 2527 |
300 |
1,15 |
12,69 |
4,78 |
2,29 |
63,40 |
1,71 |
|
4 |
RD 2512 |
400 |
1,35 |
12,30 |
5,90 |
2,55 |
60,70 |
2,01 |
|
5 |
RD 6512 |
400 |
1,54 |
15,60 |
5,60 |
3,23 |
53,15 |
2,21 |
|
6 |
RD 6514 |
400 |
1,04 |
12,01 |
4,28 |
2,58 |
64,42 |
1,51 |
|
7 |
RD 2517 |
500 |
1,24 |
12,07 |
5,31 |
2,42 |
62,08 |
1,85 |
|
8 |
RD 6509 |
500 |
1,49 |
13,65 |
6,68 |
3,15 |
55,95 |
2,16 |
|
9 |
РП 506 |
600 |
0,88 |
11,56 |
3,90 |
2,88 |
66,72 |
1,25 |
|
10 |
РП 514 |
600 |
0,97 |
11,15 |
4,01 |
2,71 |
66,40 |
1,45 |
|
Диапазон данных |
0,88-1,54 |
11,15-15,60 |
3,90-6,68 |
2,29-3,15 |
53,15-66,72 |
1,25-2,21 |
||
Из 10 образцов очень высокое содержание белка 15,60% отмечено по линии RD 6512, высокое (13,21 — 13,66%) по линиям RD 2519, RD 2518, RD 6509. По содержанию масла выделяются линии RD 2519, RD 2512, RD 6509, показатели варьировали в пределах 5,90-6,68%. По наибольшему содержанию крахмала 64,42 — 66,72% выделены линии RD 6514, РП 514 и РП 506.
Диапазон варьирования химических показателей полузубовидных линий (табл. 2) был следующим: белок 10,20 — 14,52% , масло 3,08 — 6,90% , крахмал 56,5 — 70,54%, сахар 2,21 — 3,30%, клетчатка 0,85 — 2,09%, зола 0,62 — 1,44%.
Таблица 2. Характеристика полузубовидных белозерных линий по химическому составу зерна кукурузы, 2015г.
|
№ |
Линия |
ФАО |
Химический состав зерна кукурузы,% |
|||||
|
Зола |
Белок |
Масло |
Сахар |
Крах мал |
Клет чатка |
|||
|
1 |
RD 5510 |
200 |
1,14 |
14,52 |
4,50 |
3,30 |
57,37 |
1,63 |
|
2 |
РП 556 |
300 |
1,41 |
13,80 |
5,18 |
2,92 |
59,38 |
2,05 |
|
3 |
RD 2533 |
300 |
1,30 |
13,80 |
5,21 |
2,80 |
56,54 |
1,99 |
|
4 |
RD 6505 |
300 |
1,06 |
12,92 |
3,89 |
2,65 |
62,86 |
1,62 |
|
5 |
RD 0521 |
300 |
0,99 |
13,52 |
4,48 |
2,95 |
59,80 |
1,46 |
|
6 |
RD 6511 |
400 |
0,92 |
13,58 |
3,67 |
2,58 |
62,42 |
1,32 |
|
7 |
RD 6503 |
400 |
1,04 |
12,38 |
4,58 |
2,21 |
64,11 |
1,53 |
|
8 |
RD 6516 |
500 |
0,78 |
13,17 |
3,08 |
2,44 |
62,43 |
1,15 |
|
9 |
RD 5501 |
500 |
1,38 |
12,00 |
5,90 |
2,44 |
63,46 |
2,04 |
|
10 |
РП 570 |
600 |
0,62 |
10,20 |
3,14 |
2,57 |
70,54 |
0,85 |
|
11 |
RD 2535 |
600 |
1,09 |
12,89 |
4,87 |
2,68 |
64,11 |
1,54 |
|
12 |
RD 6518 |
600 |
1,44 |
12,50 |
6,90 |
2,44 |
62,44 |
2,09 |
|
Диапазон данных |
0,62-1,44 |
10,20-14,52 |
3,08-6,90 |
2,21-3,30 |
56,54-70,54 |
0,85-2,09 |
||
Высоким содержанием белка отличились 7 линий: RD 5510, РП 556, RD 2533, RD 6505, RD 0521, RD 6511, RD 6516 (12,92 — 14,52%); масла — RD 5501, RD 6518 (5,90 — 6,90%). Линии RD 6503, RD 2535, РП 570 имели самые высокие показатели содержания в зерне крахмала (64,11% — 70,54%).
Зубовидные линии (табл. 3) различались по химическим показателям в пределах: белок (11,20 — 15,85%) , масло (3,46 — 6,22%), зола (0,82 — 1,54%), сахар (2,00 — 3,08%), крахмал (54,4 — 67,15%), клетчатка (1,17 — 2,28 %).
Таблица 3. Характеристика зубовидных белозерных линий по химическому составу зерна кукурузы, 2015г.
|
№ |
Линия |
ФАО |
Химический состав зерна кукурузы,% |
|||||
|
Зола |
Белок |
Масло |
Сахар |
Крах мал |
Клет чатка |
|||
|
1 |
RD 5508 |
200 |
1,13 |
12,35 |
4,50 |
2,28 |
64,29 |
1,64 |
|
2 |
RD 8588 |
300 |
1,18 |
13,46 |
5,30 |
3,08 |
59,46 |
1,71 |
|
3 |
RD 2526 |
300 |
1,05 |
11,90 |
4,69 |
2,40 |
64,40 |
1,56 |
|
4 |
RD 2523 |
300 |
1,31 |
13,97 |
4,02 |
2,91 |
58,80 |
2,03 |
|
5 |
RD 8519 |
400 |
1,28 |
12,21 |
4,64 |
2,62 |
64,11 |
1,96 |
|
6 |
RD 6504 |
400 |
1,14 |
15,85 |
3,69 |
2,85 |
54,46 |
1,81 |
|
7 |
RD 6506 |
400 |
1,18 |
15,71 |
4,20 |
2,61 |
55,98 |
1,67 |
|
8 |
RD 8512 |
400 |
1,42 |
13,76 |
5,65 |
2,82 |
58,68 |
2,07 |
|
9 |
RD 5512 |
400 |
1,43 |
13,69 |
4,84 |
2,38 |
62,15 |
2,23 |
|
10 |
RD 6513 |
500 |
1,03 |
13,89 |
3,96 |
2,51 |
60,61 |
1,49 |
|
11 |
РП 560 |
500 |
0,82 |
11,81 |
3,46 |
2,78 |
64,60 |
1,17 |
|
12 |
RD 2525 |
500 |
1,24 |
14,28 |
4,46 |
3,46 |
58,53 |
1,71 |
|
13 |
RD 6508 |
500 |
1,17 |
12,66 |
4,59 |
2,19 |
63,21 |
1,79 |
|
14 |
RD 6507 |
500 |
1,19 |
14,66 |
3,72 |
2,25 |
59,31 |
1,85 |
|
15 |
RD 6510 |
500 |
1,54 |
14,15 |
5,38 |
3,04 |
59,68 |
2,21 |
|
16 |
РП 520 |
600 |
1,04 |
11,69 |
4,22 |
2,00 |
67,15 |
1,62 |
|
17 |
РП 524 |
600 |
1,22 |
12,99 |
4,04 |
2,24 |
62,49 |
1,90 |
|
18 |
RD 6519 |
600 |
1,49 |
13,05 |
5,77 |
2,03 |
61,20 |
2,28 |
|
19 |
RD 6517 |
600 |
1,34 |
11,30 |
5,68 |
2,28 |
66,31 |
2,03 |
|
20 |
RD 2524 |
600 |
1,25 |
13,14 |
4,18 |
2,78 |
61,33 |
1,89 |
|
21 |
RD 7520 |
600 |
1,36 |
11,20 |
6,22 |
2,38 |
66,17 |
2,01 |
|
Диапазон данных |
0,82-1,54 |
11,20-15,85 |
3,46-6,22 |
2,00- 3,08 |
54,46-67,15 |
1,17-2,28 |
||
Очень высокое содержание белка имели линии RD 6506, RD 6504 (15,71 % и 15,85%), 11 линий отличались высоким содержанием (12,99% — 14,66%).
Линия RD 7520 имела высокое содержание масла — 6,22%, а РП 520 – крахмала 67,15%.
Выводы
Из 43 изученных линий 21 линия выделилась по высокому содержанию белка, а очень высокое имели следующие линии — RD 6512 (15,60%), RD 6504 (15,85%) и RD 6506 (15,71%).
Высоким содержанием масла отличились 6 линий, наибольший показатель данного признака у линии RD 6518 (6,90%).
Среднее содержание крахмала отмечено у 5 линий, а высокое — у линии РП 570 (70,54%).
В результате изучения рабочей коллекции белозерной кукурузы селекции ВНИИ кукурузы выделены линии различных групп спелости с повышенным содержанием белка, крахмала и масла, что дает возможность улучшить химический состав зерна в создании белозерных гибридов и вести селекцию на повышенное содержание белка, крахмала и масла.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Жужукин В.И., Гудова Л.А., Зайцев С.А. Биохимическая оценка сортообразцов кукурузы. Кукуруза и сорго. — 2012. №3. — С. 3-6.
- Жушман А.И., Карпов В.Г. Перспективное сырьё. Кукуруза и сорго.-1993. №5. — С. 2-3.
- Парамонов Ф.Ф. Некоторые биохимические особенности сортов, гибридов и линий мировой коллекции сахарной кукурузы // Автореф. дисс.-канд. биол. наук. – Ленинград, 1965. — 26 с.
- Смирнова-Иконникова М.И., Парамонов Ф.Ф. Химический состав зерна пищевой кукурузы. Кукуруза. – 1963. №6. — С. 45-46.
- 5. Созинов А.А., Жемела Г.П. Улучшение качества зерна озимой пшеницы и кукурузы. М: Колос , 1983. — С. 3, 30-34, 264.
- Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / Под ред. И.М. Скурихина и В.А. Тутельяна.- М.: ДеЛи принт, 2002. – 236 с.
- Шмараев Г.Е. Генофонд и селекция кукурузы. Санкт-Петербург,1999.-С. 294-296, 269-272.
WHITE CORN LINES ASSESSMENT ON CHEMICAL INDICATORS OF GRAIN
Sotchenko Yuri Vladimirovich, Galgovskaya Lyudmila Anatolievna,
Terkina Olga Valentinovna, Zhirkova Elena Vladimirovna
FSBSI ARRSI of corn
The article presents study’s results of the original material of white corn lines of ARRSI of corn breeding on the chemical composition of grain: ash, protein, fat, sugar, starch, fiber. The original material for the chemical composition assessment of corn grain is represented by 43 white corn lines. The entire material is divided into five groups (mid-early, mid-ripening, mid-late, late-ripening and very late-ripening) of ripeness. Protein, fat, ash, sugar, starch, fiber content was determined by near infrared spectroscopy using the Infra Lum FT-12 analyzer. To assess the chemical composition of corn grain, were used the data presented in the first scale of the Wide unified CMEA classifier and the international CMEA classifier of the Zea mays L species of 1997. There were studied samples of white corn lines, differing in the endosperm consistency of corn kernels – flint, dent and semi-dent. As a result of the studies, it was noted that the grain of flint white corn lines is characterized by high protein content (13.65-15.6%), medium starch content (64.42-66.72%), high fat content (5.90-6.68%). In dent lines, the protein content is very high within the range (15.71-15.85%), the medium starch content (64.11-67.15%), high fat content (6.22%). Semi-dent subspecies of white corn lines have a high protein, starch and fat content – 12.92-14.5%, 70.5%, 5.9-6.9%, respectively. The lines from various ripeness groups with an increased protein, starch and fat content have been identified, which makes it possible to organize the breeding for the hybrids creation with increased chemical grain indices.
Keywords: grain, self-pollinated lines, corn subspecies, chemical composition, protein, fat, starch.