Начальное поглощение воды зерном ячменя связано с показателем его пленчатости

Литература

1. Беднова О.В. Мониторинг биоразнообразия лесных и урбо-экосистем // Мониторинг состояния лесных и городских экосистем / под ред. В.С. Шалаева, Е.Г. Мозолевской. - М.: МГУЛ, 2004. - С. 39-51.

2. Болдырев В.А., Пискунов В.В. Полевые исследования морфологических признаков почв: учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - Саратов: Изд-во Саратов. ун-та, 2006. - 60 с.

3. Василевич В.И. Альфа-разнообразие растительных сообществ и факторы его определяющие // Биологическое разнообразие: подходы к изучению и сохранению. - СПб.: ЗИН РАН, 1992. - С. 162-170.

4. Давиденко О.Н., Невский С.А., Давиденко Т.Н. Биоценотический потенциал урочища «Дальнее» // Тр. национального парка «Хвалынский». - Саратов-Хвалынск: Научная книга, 2009. - Вып. 1. - С. 118-122.

5. Красная книга Российской Федерации (растения и грибы) / сост. Р.В. Камелин [и др.]. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. - 855 с.

6. Красная книга Саратовской области. Г рибы. Лишайники. Растения. Животные. - Саратов, 2006. - 528 с.

7. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. - М.: Мир, 1992. - 184 с.

8. Особо охраняемые природные территории Саратовской области. - Саратов: Изд-во СГУ, 2008. - 300 с.

9. Критерии и индикаторы биоразнообразия лесов как инструменты устойчивого природопользования / Т.В. Черненькова, С.В. Князева, М.Ю. Пузаченко [и др.] // Лесоведение. - 2009. - № 6. - С. 1-15.

10. Юннатов А.А. Типы и содержание геоботанических исследований. Выбор пробных площадей и заложение экологических профилей // Полевая геоботаника. - М.; Л., 1964. - Т. 3. - С. 9-36.

---------♦-----------

УДК 633.14:631.52 В.И. Полонский, А.В. Сумина

НАЧАЛЬНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ВОДЫ ЗЕРНОМ ЯЧМЕНЯ СВЯЗАНО С ПОКАЗАТЕЛЕМ ЕГО ПЛЕНЧАТОСТИ

На образцах ярового ячменя, выращенных в течение трех лет, изучена зависимость между величиной пленчатости зерна и относительным поглощением им воды. Экспериментально доказана сильная положительная корреляция между данными параметрами. Предложено использование критерия относительного поглощения воды зерном за первую минуту его замачивания в оценке пивоваренных качеств ячменя, связанных с показателем пленчатости зерна.

Ключевые слова: ячмень, поглощение воды, пленчатость зерна.

V.I. Polonsky, A.V. Sumina INITIAL WATER UPTAKE BY BARLEY GRAIN IS CONNECTED WITH THE INDICATOR OF ITS HULLED CONTENT

Dependence on grain hulled content size and relative water uptake by it has been studied on the spring barley samples which have been grown up for three years. Strong positive correlation between these parameters is experimentally proved. Use of the criterion of relative water uptake by a grain in the first minute of its soaking in order to estimate the barley brewing qualities that are connected with grain hulled content indicator is offered.

Kew words: barley, water uptake, grain hulled content.

Сегодня отечественными селекционерами прилагаются определенные усилия в разработке новых сортов пивоваренного ячменя и увеличения площадей его посевов. В первую очередь это связано с экономикой. Ни для кого не секрет, что ежегодно российский рынок производства и потребления пива увеличивается, и производители заинтересованы в высококачественном недорогом сырье, что при грамотном сотрудничестве науки и сельскохозяйственного производства смогут обеспечить отечественные сельскохозяйственные предприятия.

Соответствие зерна ячменя пивоваренным характеристикам оценивается по двадцати параметрам и определяется стандартом ГОСТ 5060-86. Из государственного стандарта на пивоваренный ячмень лишь небольшую часть показателей можно измерить простыми и доступными для широкого использования мето-

дами [1,2]. Для определения большинства нормируемых критериев необходимы специальные лабораторные методы и испытательное оборудование.

Одним из таких нормируемых показателей пивоваренного ячменя является пленчатость зерновки. Для приготовления качественного солода ее значение не должно быть менее 8 и более 10 %, а цветковые чешуйки должны характеризоваться слабой морщинистостью. Эти параметры указывают на то, что зерно имеет высокое содержание крахмала и может создать слой необходимой толщины для фильтрации сусла. Напротив, повышенная массовая доля наружных покровов (высокая пленчатость) снижает экстрактивность зерна, ухудшает вкус пива из-за имеющихся в оболочке горьких веществ, переходящих в сусло и меняющих цвет напитка на более темный. Все это делает экономически нецелесообразным производство пива из такого сырья [3]. Основной путь снижения величины пленчатости зерна состоит в направленной селекции ячменя на указанный признак. Для решения этой задачи в распоряжении селекционеров необходимо иметь простой, оперативный, неповреждающий метод оценки зерна.

Как известно, цель солодоращения при производстве пива состоит в том, чтобы активировать в ячменном зерне ферменты и обеспечить с их помощью определенные биохимические изменения веществ в зерне, главным образом, гидролиз крахмала [4]. При замачивании ячменя в воде последняя проникает внутрь зерна, что способствуют активизации ферментов и запуску процессов прорастания. Первоначально вода поглощается оболочкой и заполняет капилляры во внешних пленках зерновки. Логично предположить, что чем выше массовая (объемная) доля пленчатости, тем больше будет водопоглощение зерна на самом начальном этапе.

Цель исследований. Определение взаимосвязи между относительным поглощением воды в первые минуты замачивания ячменя и показателем пленчатости зерна.

Объекты и методы исследований. В качестве объекта исследований использовались образцы ярового пленчатого и голозерного ячменя (Hordeum vulgare L.). Ячмень выращивали по паровому предшественнику в ОПХ «Минино» Красноярского НИИ сельского хозяйства СО РАСХН в 2008-2010 годах. Семенной материал был любезно предоставлен сотрудниками лаборатории селекции серых хлебов КНИИСХ. Уровни влажности всех образцов выравнивались при выдерживании зерна в помещении лаборатории при 20±2оС в течение нескольких месяцев в зимний период, значение влажности для большинства образцов составляло от 9,1 до 10,5 %.

В первой серии опытов производили измерение динамики относительного поглощения воды зерном пленчатых (Паллидиум 4759, Г-19921, Г-19589) и голозерных (Омский голозерный 1, Омский голозерный 2, Оскар) образцов ячменя. Цель подхода состояла в анализе изменения поглощения воды зерном в течение первых 5 мин. Для этого брали навеску сухих зерен каждого образца по 50 г (точность измерения 0,1 г). Затем в сосуд с водой комнатной температуры помещали навеску образца и с интервалом 1 мин извлекали из сосуда зерно, промокали фильтровальной бумагой, взвешивали. Впоследствии вычисляли относительное поглощение воды зерном (ОПВ) за каждую минуту по формуле:

ОПВ = [(Мкон - Мнач)/Мнач] x 100 %,

где Мкон - масса зерна после процедуры намачивания за каждую минуту; Мнач - исходная масса сухого

зерна.

Во второй серии опытов на расширенном наборе образцов пленчатого ячменя, включающем 16 сортов и линий трех репродукций, определяли показатель пленчатости зерна по методу Омарова [5], используя навески 5 г, а также измеряли поглощение воды зерном за первую минуту намачивания, используя навески около 10 г.

В третьей серии опытов зерно 5 образцов пленчатого ячменя после замачивания в воде в течение 1 мин оставляли в помещении лаборатории для подсушивания на воздухе до состояния сыпучести. Спустя 1 месяц образцы замачивали в воде на фильтровальной бумаге в чашках Петри в течение 7 суток для определения посевных качеств зерна.

Статистическая обработка результатов была выполнена с помощью программы Microsoft Excel 2003.

Результаты исследований и их обсуждение. При сравнении временной динамики поглощения воды образцами голозерного и пленчатого ячменя одного года вегетации было найдено, что за первую минуту нахождения зерна в воде относительное ее поглощение зерном пленчатого ячменя вдвое превысило таковое голозерного (табл. 1).

После первой минуты выдерживания ячменя в воде ход процесса ее поступления в зерно обоих типов резко замедлился и практически не различался в дальнейшем между имеющими пленки и голозерными об-

разцами. Зарегистрированный экспериментальный факт позволяет предположить следующее: на относительное количество поглощенной воды за первую минуту, по-видимому, влияет относительная масса наружных покровов (пленок) зерна, которая у пленчатых образцов априори гораздо выше по сравнению с голозерными формами. Последующее поступление воды, вероятно, имеет иной механизм, общий для обоих типов зерновок ячменя.

Таблица 1

Временная динамика относительного поглощения воды образцами пленчатого и голозерного ячменя

Временной интервал выдерживания зерна в воде, мин Относительное поглощение воды зерном ячменя, %

пленчатым голозерным

0-1 9,2±0,7* а** 4,8±0,0 б**

1-2 0,7±0,2 в 0,7±0,2 в

2-3 0,4±0,1 в 0,5±0,2 в

3-4 0,4±0,1 в 0,5±0,1 в

4-5 0,7±0,3 в 0,4±0,1 в

*Ошибка средней. **Значения с разными буквами различаются существенно между колонками в пределах одного временного интервала замачивания ячменя при Р<0,05.

Для проверки данного предположения на 16 образцах пленчатого ячменя трех лет репродукции была выполнена вторая серия опытов, состоящая в параллельном измерении показателя пленчатости зерна и относительного поглощения им воды за первую минуту намачивания. Таблицы 2-3 иллюстрируют полученные результаты. Можно видеть, что средний показатель пленчатости зерна меняется в зависимости от года выращивания ячменя. Максимальное и минимальное значение регистрировалось соответственно в 2009 и 2008 годах. Параллельно в более узком диапазоне изменялось и начальное поглощение воды зерном.

Таблица 2

Показатели пленчатости зерна 16 образцов ячменя и их способность к поглощению воды за первую

минуту замачивания в воде по годам выращивания

Показатель 2008 г. 2009 г. 2010 г. 200В-2010 гг.

Средняя ПЗ 11,5±0,3 14,9±0,9 12,7±0,5 13,0±0,5

Среднее ОПВ 9,0±0,7 9,5±0,6 9,2±0,6 9,3±0,5

Коэффициент корреляции между ПЗ и ОПВ 0,759±0,174 0,779±0,170 0,ВВВ±0,123 0,В22±0,152

ПЗ/ОПВ 1,43±0,14 1,59±0,07 1,42±0,06 1,44±0,06

Между уровнем пленчатости зерна и начальным поглощением им воды прослеживается сильная положительная связь (коэффициент корреляции по любому году составил достоверные величины, Р = 0,001).

Среднее значение безразмерного коэффициента (отношение пленчатости к поглощению воды), характеризующего влияние массовой доли пленок у образцов на темпы начального поглощения воды зерном, слабо варьировало как между годами (за исключением 2009 года), так и образцами (за исключением Омского 96). Относительная ошибка коэффициента за 3 года выразилась величиной, равной 4,2 %. Приняв во внимание малую изменчивость между образцами ячменя величины этого безразмерного коэффициента, можно попытаться использовать его для вычисления величины пленчатости по относительному поглощению зерном воды за первую минуту намачивания. Расчетное уравнение будет выглядеть следующим образом:

ПЗ (%) = 1,44 х ОПВ.

На основании полученных данных из рассмотренных 16 образцов ячменя были выделены две контрастные группы по показателю пленчатости зерна. Результаты приведены в табл. 4. Можно видеть, что группы

9В

с максимальной и минимальной величиной пленчатости достоверно различаются между собой не только по показателю пленчатости, но и значению относительного поглощения воды зерном за 1 мин.

Таблица 3

Показатели пленчатости зерна конкретных образцов ячменя и их способность к поглощению воды за первую минуту замачивания в воде

Образец Пленчатость зерна (ПЗ), % Относительное поглощение воды зерном (ОПВ), % Отношение ПЗ/ОПВ

Бархатный 18,5 13,3 1,39

Витим 15,2 10,0 1,52

Г-18619 12,1 7,2 1,68

Г-19589 12,0 8,2 1,46

Г-19921 12,3 7,9 1,89

Г20487 12,5 9,4 1,33

Г-20752 11,6 7,8 1,49

Дыгын 10,5 9,0 1,17

КМ-564 12,5 9,5 1,32

Красноярский 80 12,6 9,4 1,34

Медикум 4771 13,2 10,1 1,31

Омский 96 11,3 5,1 2,22

Паллидум 4727 13,2 10,2 1,36

Паллидум 4759 14,6 11,4 1,28

Рикотензе 4783 12,0 8,2 1,46

Симон 14,7 11,5 1,28

Следовательно, на основании измерения относительного поглощения воды зерном можно разделить образцы ячменя на две крайние группы, существенно различающиеся между собой по величине пленчатости. В табл. 5 приведены названия образцов ячменя, составляющих эти контрастные группы. Можно видеть, что на результаты практически не влияли погодные условия года выращивания. Из четырех, взятых для включения в каждую группу образцов, по два одинаковых образца входили в состав группы в течение всех трех лет выращивания ячменя. Еще по два образца одного названия входили в указанные группы в течение двух лет выращивания.

Таблица 4

Показатели пленчатости зерна контрастных групп ячменя и их способность к поглощению воды за первую минуту намачивания. Средние данные за 2008-2010 гг.

Группа образцов Среднее значение

пленчатости зерна, % отосительного поглощения воды зерном, %

Все образцы 13,05±0,48* 9,26±0,48

4 образца с минимальной пленчатостью 11,35±0,32 а** 7,08±0,69 а

4 образца с максимальной пленчатостью 15,75±0,92 б 11,90±0,47 б

*Ошибка средней. **Значения с разными буквами различаются существенно между группами образцов ячменя при Р=0,01.

Для определения влияния на посевные качества зерна процедуры оценки его пленчатости была проведена третья серия опытов. Зерно пяти образцов ячменя после завершения косвенного измерения пленчатости по описанному выше способу подсушивали на воздухе до состояния сыпучести. Результаты прорастания зерна месяц спустя представлены в табл. 6.

Таблица 5

Перечень образцов ячменя, входящих в состав контрастных по пленчатости зерна групп по годам

выращивания

Группа образцов 2008 г. 2009 г. 2010 г. 200В—2010 гг.

С минимальной пленчатостью Дыгын* Дыгын Дыгын Дыгын

Омский 96* Омский 96 Омский 96 Омский 96

Г-20752** Рикотензе 4783** Рикотензе 4783 Рикотензе 4783

Г-195В9 Г-204В7 Г-20752 Г-20752

С максимальной пленчатостью Бархатный* Бархатный Бархатный Бархатный

Паллидум 4759* Паллидум 4759 Паллидум 4759 Паллидум 4759

Симон** Симон Паллидум 4727 Симон

Медикум 4759** Витим Медикум 4759 Витим

*Образцы, входящие в группы в течение 3 лет выращивания. **Образцы, входящие в группы в течение 2 лет выращивания.

Таблица 6

Показатели прорастания зерна ячменя после оценки его пленчатости по предлагаемому способу

Вариант опыта Доля проросших зерен, %

до опыта через 1 месяц после опыта

Контроль 86,3±1,7* 85,6±1,6 а**

Опыт - 85,2±2,0 а

*Ошибка средней. **Значения с одинаковыми буквами не различаются существенно между вариантами опыта при Р<0,05.

Можно видеть, что условия опыта - проведение замачивания в течение 1 мин для оценки пленчатости зерна - практически не повлияли на посевные качества зерна. Полученный результат позволяет говорить об использовании описываемого подхода для целей селекции.

Как известно, требования к параметрам зерна ячменя определяются способом дальнейшего его использования. Исходя из полученных в работе результатов, можно констатировать, что образцы ячменя удается разделить на две крайние группы, отличающиеся по способности к начальному поглощению воды. При этом у форм ячменя с максимальными значениями поглощения воды в течение 1 мин зерном можно прогнозировать высокие показатели пленчатости, что негативно влияет на пивоваренные качества таких образцов. Соответственно противоположная группа образцов с минимальным начальным поглощением воды, а значит и пленчатости, может быть использована как потенциальный исходный материал для селекции ячменя пивоваренного направления.

По-видимому подход, основанный на измерении поглощения воды зерном в течение первой минуты, целесообразно использовать для проведения первоначального скрининга большого набора образцов зерна ячменя на минимальную пленчатость для использования в пивоварении. В дальнейшем значения пленчатости выделенных перспективных форм ячменя можно уточнять, используя для определения этого показателя прямые лабораторные методы.

Таким образом, в результате проведенных исследований найдена сильная положительная корреляция между величиной пленчатости зерна ячменя и относительным поглощением им воды на самом первом этапе замачивания. Можно заключить, что величина начального поглощения воды зерном ячменя способна быть полезным косвенным критерием при определении значений пленчатости ячменя в селекции. Предполагается, что использование показателя поглощения воды зерном в оценке образцов ячменя обеспечит простую, экспрессную, количественную и неповреждающую диагностику структуры зерна в отношении его пленчатости.

Литература

1. Глуховцев В.В. Об оценке пивоваренных свойств ячменя // Вестн. РАСХН. - 2001. - № 4. - С. 84-86.

2. ГОСТ 5060-86. Ячмень пивоваренный. Технические условия. - М., 1986.

3. Кунце В. Технология солода и пива. - СПб.: Профессия, 2001. - 912 с.

4. Техническая биохимия / В.Л. Кретович, Л.В. Метлицкий, М.А. Бокучава [и др.]. - М.: Высшая школа,

1973. - 456 с.

5. Степычева Н.В. Введение в технологию продуктов питания: лабораторный практикум. - Иваново, 2007. - 48 с.

---------♦'-----------

УДК 633.16 Л.П. Косяненко, Ю.И. Серебренников

ВЛИЯНИЕ МЕТЕОУСЛОВИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ СОРТОВ ЯЧМЕНЯ В ЛЕСОСТЕПИ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

В статье рассматривается влияние абиотических факторов на урожайность сортов ярового ячменя в Канско-Красноярской лесостепи. В частности, авторы отмечают, что рост урожайности в данном случае связан с увеличением суммы осадков в июне, мае и в слабой степени в сентябре.

Ключевые слова: сумма активных температур, сумма осадков, урожайность, сорта ячменя, зависимость урожайности от метеофакторов.

L.P. Kosyanenko, Yu.I. Serebrennikov METEOROLOGICAL CONDITION INFLUENCE ON BARLEY CULTIVAR PRODUCTIVITY IN KRASNOYARSK REGION FOREST-STEPPE

Abiotic factor influence on spring barley cultivar productivity in Kansk-Krasnoyarsk forest-steppe is considered in the article. In particular, the authors emphasize that productivity growth in this case is connected with total rainfall increase in june, may and in a less degree in september.

Key words: active temperatures amount, total rainfall, crop yield, barley cultivar, crop yield dependence on meteorological factors.

Ячмень яровой — важнейшая продовольственная, кормовая и техническая культура. Из его зерен изготавливают муку (ее примешивают к пшеничной или ржаной муке (20—25 %), перловую и ячневую крупу, суррогат кофе. В зерне ячменя содержится 7—15 % белка, 65 — безазотистых экстрактивных соединений, 2 — жира, 5,0—5,5 — клетчатки, 2,5—2,8 % золы. Белок ячменя содержит все незаменимые аминокислоты, включая особо дефицитные и наиболее ценные — лизин и триптофан. Существуют сорта, в протеине которых содержится 4,5—4,9 % лизина. Зерно ячменя широко применяют в качестве концентрированного корма (в 1 кг содержится 1,27 к. ед. и 100 г переваримого белка) для животных всех видов, особенно для откорма свиней (удельный вес его в составе комбикорма достигает 50 %). Ячмень — отличное сырье для пивоваренной промышленности; особенно ценными для приготовления пивного солода считаются двурядные ячмени, имеющие крупное и выравненное зерно с крупнозернистым пластидным крахмалом, состоящим из амилозы и амилопектина, с пониженной пленчатостью (8—10 %), содержанием экстрактивных веществ более 78—82 % и высокой энергией прорастания (более 95 %) [Борисоник, 1974; Беляков, 1990].

Ячменная солома по питательности превосходит ржаную и пшеничную; в запаренном виде ее хорошо поедают животные.

В настоящее время ячменя в Сибири производится в 3 раза меньше потребности в нем. Существующий в настоящее время экспериментальный материал не позволяет в полной мере выявить резервы повышения урожайности и расширить ареал распространения культуры с учетом их взаимодействия с экологическими факторами окружающей среды.