Поглощение воды зерном ячменя связано с его плотностью

ствует о их видовом статусе. На основе изученных материалов описаны виды: M.ergakensis, M.kebeshensis и M. nikiforovae.

Литература

1. Никифорова О.Д. Новые таксоны рода Myosotis (Boraginaceae) с Алтая // Turczaninowia. - 2010. -Т. 13. - № 1. - С. 103-112.

2. Никифорова О.Д. Бореальные секции рода Myosotis и их генезис // Turczaninowia. - 2000. - Т. 3. -№ 1. - С. 5-24.

3. Крылов П. Н. Флора Западной Сибири.- Томск: Изд-во Имп. Том. ун-та, 1929. - В. 9. - С. 2089-2400.

4. Попов М.Г. Семейство Boraginaceae // Флора СССР. - М.-Л., 1953. - Т. 19. - С. 97-691.

5. Черепнин Л. М. Флора южной части Красноярского края. - Красноярск, 1965. - В. 5. - 175 с.

6. Положий А.В. Семейство Boraginaceae Бурачниковые // Флора Красноярского края. - Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1967. - В. 8. - С. 113-127.

7. Никифорова О.Д. Myosotis L. // Флора Сибири. - Новосибирск: Наука, 1997. - Т. 11. - С. 119-131.

8. Степанов Н. В. Флора северо-востока Западного Саяна и острова Отдыха на Енисее (г. Красноярск).

- Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. ун-та, 2006. - 170 с.

9. Степанов Н. В. Флорогенетический анализ (на примере северо-восточной части Западного Саяна. Ключ для определения семейств и конспект флоры. - Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. ун-та, 1994. -В. 1. - 108 с.

10. Шауло Д.Н. Флора Западного Саяна // Turczaninowia. - 2006. - Т. 9. - № 1-2. - С. 5-336.

---------♦------------

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

ПОГЛОЩЕНИЕ ВОДЫ ЗЕРНОМ ЯЧМЕНЯ СВЯЗАНО С ЕГО ПЛОТНОСТЬЮ

На 69 образцах ярового пленчатого и голозерного ячменя изучена зависимость между плотностью зерна и относительным поглощением им воды. Экспериментально показано наличие существенной корреляции между величиной плотности зерна и относительным поглощением им воды. Предложено использование показателя плотности зерна в оценке пивоваренных качеств ячменя, связанных со скоростью поглощения воды зерном.

Ключевые слова: зерно ячменя, поглощение воды, плотность.

V.I. Polonsky, A.V. Sumina BARLEY CORN WATER UPTAKE RELATED TO ITS DENSITY

The relations between corn density and fractional water uptake are studied on 69 samples of winter chaffy and hulless barley. Strong correlation between corn density volume and fractional water uptake is experimentally shown. Corn density parameter use for barley brewing value estimation related to corn water uptake speed is suggested.

Kew words: barley corn, water uptake, density.

В практической селекции в распоряжении исследователя очень важно иметь простые, оперативные, неразрушающие количественные методы оценки показателей качества сформированного урожая, в частности, это необходимо при отборе ячменя пивоваренного направления. К сожалению, сегодня нет широко принятого экспрессного не разрушающего зерно количественного метода определения пивоваренных качеств ячменя.

Общепринято, что величина твердости зерна ячменя, оцененная в показателях энергии, затраченной для проведения его помола, отрицательно связана с объемом водного экстракта и деградацией клеточных стенок эндосперма [5, 14]. Внутри клеточных стенок арабиноксиланы и бета-глюканы формируют своего рода барьер,

который должны преодолевать гидролитические ферменты для химической атаки молекул крахмала и белка, и, таким образом, эти полисахариды обусловливают вязкость экстракта и скорость фильтрации пива [13]. Найдена сильная положительная связь между содержанием арабиноксиланов и бета-глюканов, с одной стороны, и показателем твердости зерен ячменя, с другой [9, 10]. Наблюдаемый эффект может быть, например, обусловлен различием в толщине клеточных стенок эндосперма у линий ячменя, различающихся по уровню бета-глюканов [3]. В литературе показано, что структура эндосперма является существенным фактором поглощения воды зерном ячменя, при этом на диффузию воды в зерне в значительной мере влияет стекловидность эндосперма [6]. Показатель твердости зерновок злаков в значительной степени обусловлен уровнем адгезии между гранулами крахмала и белковым матриксом в эндосперме [7, 16].

Для прогноза качества будущего солода в практике применяется сортовой показатель, связанный с измерением физической твердости зерновок [2]. Установка для диагностики индивидуальных зерен была первоначально разработана для классификации пшеницы по текстуре зерна или твердости. В устройстве под механическим давлением зерно разрушается, и величина этой силы подвергается измерению [4, 17]. Значение твердости зерновок ячменя определяют, используя прибор для исследования характеристик отдельных зерен - SKCS 4100, Perten Instruments Inc. IL [9, 11]. Недавно был развит подход к диагностике структуры отдельных зерен на основе использования лучей в ближней инфракрасной области спектра [8, 12] или с помощью устройства, работающего в микроволновом диапазоне [15].

Логично предположить, что физический параметр зерна «твердость» может быть определенным образом связан с другим физическим показателем - «плотностью». Измерение последней не представляет большого труда и материальных затрат, процедура может быть выполнена оперативно. При этом, что особенно важно для практики, не происходит разрушения зерна, и оно может быть использовано в дальнейшей работе селекционера.

Цель данного исследования состоит в определении взаимосвязи между функциональным показателем зерна - относительным поглощением воды, и физическим параметром зерна - его плотностью.

Методы исследования

В качестве объекта исследования 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 2008-2009 годах. В работе использовали 57 образцов пленчатого и 12 образцов голозерного ячменя. Семенной материал был любезно предоставлен сотрудниками лаборатории селекции серых хлебов КНИИСХ. Уровни влажности всех образцов выравнивались при выдерживании зерна в помещении лаборатории при 20±2о С в течение нескольких месяцев в зимний период, значение влажности для большинства образцов составляло от 9,1 до 10,5%. Средняя величина массы 1000 зерен всех образцов равнялась 44,3±0,7 г.

Измерение относительного поглощения воды зерном производили по методике, использованной в работе Дж. Гэмлэта с коллегами [9], в которой была найдена сильная корреляция между относительным поглощением воды зерном ячменя и показателем его физической твердости. Образцы взвешивали (навеска 100 г, точность измерения 0,1 г) и помещали в марлевых мешочках в отстоянную водопроводную воду при 18оС на 21 ч (с 9-часовым перерывом нахождения на воздухе). После этой процедуры зерно помещали между двух слоев фильтровальной бумаги для удаления избытка воды с поверхности. Операцию повторяли до полного удаления влаги. Затем зерно взвешивали и вычисляли относительное количество поглощенной воды. Каждый образец был проанализирован в трехкратной повторности.

Параллельно этой операции определяли показатель плотности зерна. Последний находили путем деления массы зерна (навеска около 10 г, точность измерения 0,01 г) на его объем. Для определения объема данную навеску зерна помещали в мерную пробирку с водой (цена деления 0,2 мл, температура воды 20оС). По разнице конечного и начального объемов воды в пробирке рассчитывали объем зерна. Общая относительная ошибка измерения плотности зерна не превышала 2,1%.

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

Результаты и обсуждение

Зависимость относительного поглощения воды зерном пленчатого ячменя, выращенного в 2008 и 2009 годах, от величины его плотности приведена на рисунке. Видно, что между этими двумя (функциональным и физическим) параметрами зерна имеется определенная связь: при возрастании плотности зерна снижалось относительное поглощение воды, оцененное за 21-часовой тестовый период.

Значения коэффициентов корреляции между плотностью зерна и поглощением им воды представлены в таблице 1. Усредненные данные, полученные при выращивании пленчатого ячменя в течение двух лет, показали сильную достоверную отрицательную связь между исследуемыми показателями.

Отдельно по годам рассматриваемая связь была значимой, но менее сильной по величине. Что касается голозерных ячменей, то для них влияние плотности зерна на поглощение воды хотя и было также отрицательным и заметным, но его достоверность статистически не была доказана.

Из результатов двухлетних наблюдений установлено, что между средними величинами относительного поглощения воды образцами пленчатого и голозерного ячменя различий не было выявлено. При этом абсолютные значения плотности у голозерных образцов были существенно выше по сравнению с пленчатыми ячменями. Этого, по-видимому, следовало ожидать, поскольку внешние покровы пленчатого ячменя имеют по сравнению с эндоспермом более рыхлое строение, которое приводит к понижению общей величины плотности зерновок.

Таблица 1

Функциональная и физическая характеристика зерна исследуемых групп образцов ячменя

Тип зерна ячменя Год репродукции Группа образцов Корреляция между плотностью зерна и поглощением им воды Среднее значение

отосительного поглощения воды зерном, % плотности зерна, г/см3

Пленчатые п = 57 2008+2009 Все образцы - 0,710**±0,095 52,5±0,9* 1,18±0,01

Шесть образцов с минимальным поглощением - 43,1±0,5а*** 1,23±0,01а

Шесть образцов с максимальным поглощением - 64,9±2,6б 1,11±0,01б

Пленчатые п = 25 2008 Все образцы - 0,553**±0,174 47,2±0,6 1,20±0,01

Три образца с минимальным поглощением - 43,3±0,2а 1,23±0,02а

Три образца с максимальным поглощением - 53,9±0,8б 1,17±0,01б

Пленчатые п = 32 2009 Все образцы - 0,576**±0,149 56,7±1,0 1,16±0,01

Три образца с минимальным поглощением - 47,3±3,4а 1,20±0,01а

Три образца с максимальным поглощением - 68,7±4,1б 1,12±0,01б

Голозерные п = 12 2008+2009 Все образцы - 0,417±0,287 52,3±1,4 1,30±0,02

Один образец с минимальным поглощением - 45,0 1,35

Один образец с максимальным поглощением - 59,7 1,25

*Ошибка средней.

**Значения коэффициента корреляции достоверны при Р<0,05.

***Значения с разными буквами различаются существенно между образцами в пределах одного типа зерна ячменя и года репродукции при Р<0,05.

Среди образцов пленчатых ячменей в целом для двух лет и раздельно для каждого года выращивания были выделены по две крайние группы образцов: с минимальной и максимальной способностью к поглощению воды (по 10% от общего количества образцов). Судя по результатам, представленным в таблице 1, между группами просматриваются существенные отличия как в относительном поглощении воды, так и в величине плотности. При этом размах значений поглощения воды у образцов,

выращенных в 2008 году, по сравнению с 2009 годом был вдвое ниже. Между крайними группами образцов голозерных ячменей по сравнению с пленчатыми формами регистрировались более скромные различия.

Характеристика контрастных групп пленчатых образцов представлена в таблице 2. Можно видеть, что среди образцов с минимальной способностью к поглощению воды более 80% относится к ботаническим разновидностям ячменя nutans и medicum, а среди противоположной группы образцов почти 70% принадлежат к разновидностям pallidum и parallelum. Следует отметить, что выделившиеся по поглощению воды образцы обладают рядом дополнительных положительных качеств. Так, по данным трехлетнего полевого испытания [1], образцы СР.73.1(5), Г-19921 являются раннеспелыми и имеют высокое продуктивное кущение. Кроме того, образец Г-19921 обладает повышенной озерненностью колоса и продуктивностью.

Таблица 2

Ботаническая и селекционная характеристики контрастных по способности к поглощению воды

пленчатых образцов ячменя

Год репро- дукции Образцы ячменя с поглощением воды

минимальным максимальным

Образец Разно- видность Оригинатор Образец Разновид- ность Оригинатор

2008 СР.73.1(5) nutans Красноярский НИИСХ Бархатный ricotense НИИСХ Сев. Зауралья

Золотник medicum Алтайский НИИЗиС Дыгын parallelum Якутский НИИСХ

Г-19921 nutans СибНИИРС Медикум 4774 medicum Омский НИИСХ

2009 Омский 90 medicum Омский НИИСХ Палли-дум 4759 pallidum Омский НИИСХ

Омский 89 pallidum Омский НИИСХ Дыгын parallelum Якутский НИИСХ

Буян nutans Красноярский НИИСХ Витим pallidum Бурятский НИИСХ

Рис. 1.

90 80 70

I 60 * ш о

X

« 50 \.

5 X

а)

3

о 30

о с

20 10 0

1,06 1,08 1,1 1,12 1,14 1,16 1,18 1,2 1,22 1,24 1,26 1,28

Плотность зерновок, г/см3

Зависимость поглощения воды зерном пленчатого ячменя от его плотности.

Данные за 2008 и 2009 годы, п = 57

Исходя из полученных результатов, можно подчеркнуть, что по величине плотности зерна образцы ячменя удается разделить на две крайние группы, отличающиеся по способности к поглощению воды. При этом у образцов с минимальной плотностью зерновок (судя по поглощению ими воды) прогнозируются более высокие пивоваренные качества. Соответственно, противоположная группа образцов с максимальной плотностью зерна (наименьшим поглощением воды), исходя из данных [9], должна характеризоваться повышенным содержанием бета-глюканов. Такие формы ячменя представляют большой интерес для функционального питания и являются весьма ценным сырьем для пищевой промышленности при производстве крупяных изделий. По-видимому, подход, основанный на измерении плотности зерна ячменя, целесообразно использовать для проведения первоначального скрининга на пивоваренные (и, возможно, пищевые) качества большого набора образцов. В дальнейшем оценку выделившихся крайних (перспективных) форм можно уточнять по способности зерна к поглощению воды.

Таким образом, в результате проведенных исследований найдена сильная корреляция между плотностью зерна ячменя и относительным поглощением им воды. Можно заключить, что величина плотности зерна ячменя способна быть полезным косвенным критерием относительной скорости поглощения воды зерном при его набухании. Предполагается, что использование показателя плотности зерна в оценке образцов ячменя может обеспечить быструю, количественную, простую и неповреждающую диагностику структуры зерна в отношении его пивоваренных качеств, выражающихся в относительной скорости поглощения воды зерном. Предлагаемый подход к оценке ячменя может найти практическое применение в селекции.

Авторы выражают искреннюю багодарность научному сотруднику Красноярского НИИ сельского хозяйства СО РАСХН С.А. Герасимову за помощь в подборе коллекции образцов ячменя.

Литература

1. Сурин Н.А., Ляхова Н.Е., Герасимов С.А. Использование селекционного материала ячменя научных учреждений Сибири в селекционном процессе // Роль науки в развитии сельского хозяйства Приенисейской Сибири: сб. науч. тр. - Красноярск: Гротеск, 2008. - С. 238-247.

2. Allison M.J., Cower I., McHale R. A rapid test for the prediction of malting quality of barley // Journal of the Institute of Brewing. - 1976. - Vol. 82. - № 1. -P. 166-167.

3. Chemical composition and microstructure of two naked waxy barleys / A.A.M. Andersson, R. Andersson, K. Autio [et al.] // Journal of Cereal Science. - 1999. - Vol. 30. - № 2. - P. 183-191.

4. Postprandial lipid, glucose, insulin, and cholecystokinin responses in men fed barley pasta enriched with p-

glucan / I. Bourdon, W. Yokoyama, P. Davis [et al.] // American Journal of Clinical Nutrition. - 1999. - Vol. 69.

- № 1. - P. 55-63.

5. Structural differences in the mature endosperms of good and poor malting barley cultivars / C.S. Brennan,

N. Harris, D. Smith [et al.] // Journal of Cereal Science. - 1996. - Vol. 24. - № 1. - P. 171-177.

6. Chandra, G.S., Proudlove, M.O., Baxter, E.D. The structure of barley endosperm - an important determinant of malt modification // Journal of the Science of Food and Agriculture. - 1999. - Vol. 79. - № 1. - P. 37-46.

7. Darlington H.F., Tecsi L., Harris N. et al. Starch granule associated proteins in barley and wheat / Journal of

Cereal Science. - 2000. - Vol. 31. - N 1. - P. 21-29.

8. Measurement of genetic and environmental variation in barley (Hordeum vulgare) grain hardness / G.P. Fox,

B. Osborne, J. Bowman [et al.] // Journal of Cereal Science. - 2007. - Vol. 46. - № 1. - P. 82-92.

9. Gamlath J., Aldred G.P., Panozzo J.F. Barley (1-3; 1-4)-p-glucan and arabinoxilan content are related to ker-

nel hardness and water uptake // Journal of Cereal Science. - 2008. - Vol. 47. - № 2. - P. 365-371.

10. Henry R.J. A comparative study of the total p-glucan content of some Australian barleys // Australian Journal of Experimental Agriculture. - 1985. - Vol. 25. - N 3. - P. 424-427.

11. Composition and molecular structure of polysaccharides released from barley endosperm cell walls by se-

quential extraction with water, malt enzymes, and alkali / A. Lazaridou, T. Chornick, C.G. Biliaderis [et al.] // Journal of Cereal Science. - 2008. - Vol. 48. - N 2. - P. 304-318.

12. Nielsen J.P. Evaluation of malting barley quality using exploratory data analysis. II. The use of kernel hard-

ness and image analysis as screening methods // Journal of Cereal Science. - 2003. - Vol. 38. - № 2. -P. 247-255.

13. Stewart D.C., Hawthorne D., Evans D.E. Development and assessment of a small-scale worth filtration test for the prediction of beer filtration efficiency // Journal of the Institute of Brewing. - 2000. - Vol. 106. - № 3. -P. 361-366.

14. Swanston J.S. Effects on barley grain size, texture and modification during malting associated with three

genes on chromosome 1 // Journal of Cereal Science. - 1995. - Vol. 22. - № 2. - P. 157-161.

15. Trabelsi S., Nelson S.O. Nondestructive sensing of bulk density and moisture content in shelled peanuts from

microwave permittivity measurements // Food Control. - 2006. - Vol. 17. - № 4. - P. 304-311.

16. Wang L., Jeronimidis G. Investigation of the fracture mode for hard and soft wheat endosperm using the

loading-unloading bending test // Journal of Cereal Science. - 2008. - Vol. 48. - № 2. - P. 193-202.

17. Wood P.J. Relationships between solution properties of cereal p-glucans and physiological effects - a review // Trends in Food Science and Technology. - 2002. - Vol. 13. - № 2. - P. 313-320.

----------♦-------------

УДК [631.582:63 1.8]:63 1.1 5:65.01 1.4(571.63) М.М. Суржик

ЗАВИСИМОСТЬ ПРОДУКТИВНОСТИ КОРМОВОГО СЕВООБОРОТА ОТ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

Определена эффективность кормового севооборота при использовании различных доз минеральных удобрений.

Выявлено, что применение органо-минеральных систем удобрений повышает продуктивность кормовых культур и является экономически эффективным.

Ключевые слова: кормовые культуры, севооборот, минеральные удобрения, органические удобрения, продуктивность, себестоимость, экономическая эффективность.

M.M. Surzhik DEPENDENCE OF FODDER CROP ROTATION PRODUCTIVITY ON DIFFERENT FERTILIZER SYSTEMS IN THE PRIMORSKY REGION CONDITIONS

Fodder crop rotation efficiency in the process of mineral fertilizer various dose use is determined.

It is revealed that organic and mineral fertilizer system use increases forage crop productivity, and is cost effective.

Key words: forage crops, crop rotation, mineral fertilizers, organic fertilizers, productivity, cost, cost-effectiveness.

Введение

Для полноценного питания человека необходимы продукты животноводства - мясо, субпродукты, молоко и молочные продукты, животные жиры. Для успешного развития животноводства необходима устойчивая кормовая база. Основным источником производства кормов в крае является полевое кормопроизводство.

В настоящее время обеспеченность животноводства кормами собственного производства удовлетворяется только на 30-35%. Для восстановления полевого кормопроизводства в крае необходимо усовершенствовать структуру посевов, повысить энергетическую и протеиновую ценность производимых кормов и снизить их себестоимость [1].

Существующий уровень внесения минеральных и органических удобрений не может обеспечить необходимую урожайность кормовых культур. Одним из решающих факторов интенсификации полевого кормопроизводства является повышение уровня внесения удобрений под кормовые культуры в севообороте [2-4].

Цель наших исследований - определить эффективность кормового севооборота при использовании различных доз минеральных удобрений. Для достижения поставленной цели были проанализированы результаты полевых опытов.