Белки и углеводы, содержащиеся в растениях, служат основой питания человека и сельскохозяйственных животных [1, 2]. При этом более половины потребности в данных веществах удовлетворяются именно с помощью зерна: при употреблении в пищу в составе продуктов или через скармливание его животным для производства мяса. Поэтому ихсодержание является одной из важнейших характеристик его ценности [1–3].
Как известно, белки – обязательные вещества, входящие в состав живой клетки, образующие основу протоплазмы, которые так же, как и липиды, участвуют в создании структуры клеточных мембран и органелл. Именно содержание белков лежит в основе иммунитета организма и способности защищать свою целостность и биологическую индивидуальность. Кроме того, количественные и качественные характеристики белков определяют пригодность зерна в хлебопекарном и макаронном производстве. Количество белков и их аминокислотный состав имеют важнейшее значение для биологической, пищевой и кормовой ценности любого продукта [4].
Цель данной работы заключалась в изучении содержания белков и сахаров в ячменном и овсяном зерне, выращенном в котловинных условиях Сибири.
Материалы и методы исследования
Объектами изучения были выбраны пять сортов ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) и овса (Avenasativa L.). Из ячменей это сорта: Ача, Биом, Буян, Красноярский 91 и Омский голозерный 1. Первые три образца относятся к разновидности нутанс (var. nutans), четвертый к паллидум (var. pallidum), пятый к нудум (var. nudum) (рис. 1). У овса анализировались сорта Аргумент, Голец, Саян, Сельма, Тубинский. Голец относится к разновидности инермис (inermis Korn.), Саян к ауреа (aurea Korn), остальные к мутика (mutica Al.) (рис. 2). Все образцы, за исключением Омский голозерный 1 и Голец, пленчатые.
|
|
|
|
Рис. 1. Распределение исследуемых образцов ячменя по происхождению |
Рис. 2. Распределение исследуемых образцов овса по происхождению |
Культуры выращивались в течение двух вегетационных периодов в 2015–2016 гг. на государственных сортоиспытательных участках, два из которых расположены на территории Республики Хакасия (Бейский и Ширинский), один на территории Красноярского края (Краснотуранский). Семенной материал был любезно предоставлен сотрудниками учреждений.
Погодные условия различались как по годам, так и по пунктам изучения. Наряду с этим имелись и общие черты в количестве осадков и режимах среднесуточных температур за исследуемый период (рис. 3–6).
Рис. 3. Среднемесячная температура воздуха по пунктам исследования в 2015 г. ( °С)
Рис. 4. Среднемесячная температура воздуха по пунктам исследования в 2016 г. ( °С)
Рис. 5. Количество выпавших осадков в 2015 г. по пунктам исследования (мм)
Рис. 6. Количество выпавших осадков в 2016 г. по пунктам исследования (мм)
Можно наблюдать, что показатели средней температуры воздуха за вегетационные периоды 2015–2016 гг. на территории Краснотуранского ГСУ были на несколько градусов выше, чем в других пунктах исследования. В Бейском и Ширинском районах вышеуказанный параметр имел практически равные значения, за исключением мая 2016 г. В данный месяц средняя температура для Бейского ГСУ составила 10,1 °С, а для Ширинского ГСУ – 8,8 °С.
Осадки за исследуемый период по годам не имели общих тенденций, особенно в 2016 г. Количество выпавших дождей в мае 2015 г. равномерно распределилось между II и III декадами по всем пунктам изучения. В Бейском и Ширинском ГСУ более половины июньских месячных осадков пришлось на первую декаду, а в Краснотуранском – вторую.
Самым увлажненным месяцем во всехпунктах исследования был июль, при этом наибольшее количество осадков зарегистрировано на территории Бейского ГСУ. В августе основная часть осадков пришлась на II и III декаду.
Лабораторные исследования по определению белка и сахаров были проведены на базе ФГБУ ГСАС «Хакасская» по официально утвержденным методикам: ГОСТ 26176-91 «Методы определения растворимых и легкогидролизуемых углеводов», ГОСТ 10846–91 «Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка».
Как было отмечено выше, содержание белка – важнейший показатель технологической и пищевой ценности зерна. Согласно данным О.В. Крупновой [5], содержание белковых веществ в зерне ячменя колеблется от 7,7 до 21,8 %, в зерне овса оно находится в интервале от 9,6 до 21 %. При этом абсолютное содержание азота в крупных и мелких зернах в пределах колоса или отдельного ряда в колосе остается примерно одинаковым. В процентном отношении содержание белка в крупном зерне всегда меньше по сравнению с мелким.
Из исследуемых образцов ячменя наибольшее значение по содержанию белка отмечается у голозерного образца Омский голозерный 1 (рис. 7). Данный факт зарегистрирован по всем пунктам и годам исследования. Из пленчатых сортов высокие значения установлены у Сорта Буян, особенно для участка, расположенного в Краснотуранском районе, что численно выражается следующим образом: 15,8 % – 2015 г. и 14,9 % – 2016 г. Относительно невысокое содержание белка было выявлено у образца Красноярский 91. Так, для Бейского ГСУ значение данного показателя за исследуемый период не превышало 12 %.
Рис. 7. Средние показатели содержания белка в зерне ячменя, выращенного в 2015–2016 гг. в трех географических точках
Рис. 8 Средние показатели содержания белка в зерне овса, выращенного в 2015–2016 гг. в трех географических точках
Средние значения содержания белка по пунктам и годам исследования в зерне пленчатых образцов ячменя можно представить следующим образом: Ача – 13,4 %, Биом – 13,9 %, Буян – 14,4 %, Красноярский 91 – 12,6 %.
Содержание белка в зерне овса за исследуемый период характеризовалось более низкими значениями (рис. 8). Исключение составил голозерный образец Голец, средние значения белка у которого по годам исследования имели следующие величины: для Бейского ГСУ – 16,6 %; для Краснотуранского ГСУ – 16,9 %; для Ширинского ГСУ – 16,3 %. К примеру, у голозерного ячменя аналогичные показатели имели более низкиез начения: 15,1 %, 16,8 % и 15,8 % соответственно. Средние уровнисодержания белка по пунктам и годам исследования в зерне пленчатых образцов овса не имели существенных колебаний: Аргумент – 11,1 %, Саян – 10,4 %, Сельма – 11,2 %, Тубинский – 10,9 %.
За исследуемые вегетационные периоды (2015–2016 гг.) наибольшим содержанием белка в зерне ячменя характеризовались растения, выращенные на территории Краснотуранского района, наименьшими – на Бейском ГСУ (табл. 1). При этом для первого участка коэффициент вариации составил 11 %, для второго – 19,05 %.
Таблица 1
Содержание белка в зерне ячменя и овса, выращенного в различных географических условиях в 2015–2016 гг.
|
Пункт выращивания |
|||
|
Краснотуранский ГСУ |
Бейский ГСУ |
Ширинский ГСУ |
|
|
Овес |
|||
|
Среднее |
12,6 |
12,2 |
10,9 |
|
Lim |
10,9–20,6 |
11,4–15,2 |
8,9–18,6 |
|
V, % |
25,64 |
9,84 |
27,2 |
|
Ячмень |
|||
|
Среднее |
14,6 |
13,6 |
13,8 |
|
Lim |
13,1–16,9 |
10,4–18,6 |
11,4–15,9 |
|
V, % |
11,0 |
19,05 |
8,4 |
Образцы овса, выращенные в Ширинском районе, имели более низкие средние значения, что численно соответствует 10,9 %. Вместе с тем сорта ячменя с данного участка имели наибольший коэффициент вариации по данному параметру (27,2 %). Таким образом, ячмень при возделывании в исследуемых условиях характеризовался большим накоплением белков и относительно высокой стабильностью по способности накопления белков в сравнении с овсом, выращенным в аналогичных условиях.
Несмотря на то, что углеводы очень широко распространены в природе, животные продукты содержат их в небольшом количестве, поэтому основным источником углеводов для человека служит растительная пища. Углеводы составляют три четверти сухой массы растений, они содержатся в зерновых, фруктах, овощах. В растениях углеводы накапливаются как запасные вещества или играют роль опорного материала. В состав зерен и семян входят различные углеводы, прежде всего крахмал, клетчатка и сахара. Они являются поставщиками энергии для живых организмов, играют важную роль в технологических процессах переработки зерна. Например, сахара необходимы для хлебопечения, они являются питательной средой для дрожжей в тесте [5].
При изучении образцов ячменя и овса по содержанию углеводов (сахаров), было установлено, что их накопление в зерне в зависимости от культуры подвержено изменчивости. Коэффициент вариации накопления сахаров в зерне изучаемых культур находился в пределах 10,7–29,9 % (табл. 2).
Таблица 2
Содержание углеводов (сахаров) в зерне ячменя и овса, выращенного в различных географических условиях в 2015–2016 гг.
|
Пункт выращивания |
|||
|
Краснотуранский ГСУ |
Бейский ГСУ |
Ширинский ГСУ |
|
|
Овес |
|||
|
Среднее |
4,2 |
3,6 |
4,06 |
|
Lim |
3,2–7,6 |
3,2–4,7 |
3,4–6,0 |
|
V, % |
29,9 |
10,7 |
17,9 |
|
Ячмень |
|||
|
Среднее |
4,9 |
5,2 |
5,3 |
|
Lim |
3,9–6,0 |
4,3–6,4 |
4,3–7,8 |
|
V, % |
12,02 |
12,7 |
12,2 |
Рис. 9. Средние показатели содержания сахаров в зерне ячменя, выращенного в 2015–2016 гг. в трех географических точках
Рис. 10. Средние показатели содержания сахаров в зерне овса, выращенного в 2015–2016 гг. в трех географических точках
Для образцов ячменя наибольшие значения данного показателя были зарегистрированы у пленчатого образца Ача (среднее значение по годам и пунктам составило 6 %), а наименьшие – у Омского голозерного 1 (среднее значение – 4,6 %) (рис. 9).
В зерне овса содержание сахаров имело обратную картину. Максимальные величины были отмечены у голозерного образца Голец (5,8 %), выращенного на Краснотуранском ГСУ, минимальные значения – у пленчатого сорта Саян (3,3 %) с Бейского ГСУ (рис. 10). Можно отметить, что содержание сахаров в зерне овса имело более низкие значения по всем образцам и всем пунктам исследования по сравнению с образцами ячменя. Кроме того, рассматриваемый показатель у овса характеризовался более высоким коэффициентом вариации по всем пунктам исследования.
Как известно, чем более приспособлен сорт к условиям внешней среды, тем более стабилен химический состав его зерна. Результаты исследований показали, что большая часть сортов овса и ячменя как по пунктам, так и по годам исследования характеризуется различным содержанием белков и сахаров.
Выводы
1. Исследуемые образцы ячменя по всем точкам выращивания имели более высокое содержание белка в зерне, в сравнении с овсом. Исключение составляет сорт овса Голец, у которого содержание белка составляет 16,9 %.
2. Содержание сахаров в зерне имело схожую тенденцию: более высокое значение отмечено у образцов ячменя.
3. Коэффициент вариации изученных параметров для ячменя имел более низкие значения, в сравнении с овсом.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Министерства образования Республики Хакасия (грант № 6-44-190763).