employee
graduate student
, Russian Federation
UDK 57.014 Характеристики, зависящие от химического состава и свойств
Buckwheat is a source of a valuable food product, the preparation of which for food purposes imposes a number of quality requirements. The most important criteria for the quality of raw materials that affect the yield and quality of unground groats are the weight of 1000 fruits, evenness of fruits, high content of the kernel and ease of peeling. Due to the achievements of breeding, the size and weight of 1000 fruits of some modern varieties of buckwheat amounted to 30 g or more. In breeding for the technological properties of fruits in large-fruited varieties, the problem of optimizing the proportion of fruit shells and fruit fulfillment is relevant. Buckwheat as a food product is a source of biologically active compounds with antioxidant properties that improve the functional activity and health of people. Increasing the content of rutin in the selection process will increase the biological value of buckwheat. Therefore, it is important to combine in modern varieties the signs of increased productivity with the qualitative characteristics of the crop. The paper analyzes the results of assessing the quality of the fruits of new and promising buckwheat varieties created by including fasciated forms in the composition of populations of materials of family-group selection. Promising genotypes have been identified for inclusion in the process of buckwheat breeding for high quality technological parameters and an increased amount of flavonoids in groats.
buckwheat, technological characteristics of quality, flavonoids, rutin
Введение.Основными качественными показателями зерна гречихи, от которых зависит выход ядрицы, является крупность и выравненность зерна по размеру и форме, лёгкость шелушения и высокое содержание ядра [1].
Многолетняя селекция гречихи в Татарском НИИСХ наряду с увеличением продукционного потенциала сортов, благодаря отборам фасциированных генотипов, адаптированных к комплексу абиотических факторов среды, сопровождалась и повышением технологических параметров качества урожая [2]. Благодаря длительной селекции масса1000 плодов у наиболее крупноплодных сортов Каракитянка, Чатыр Тау, Никольская составляла 34-36 г. Повысилась выравненность плодов, выход крупной ядрицы [3]. Благодаря выраженной крылатости плодов снизились затраты на переработку, уменьшилась доля продела. Однако увеличение крупности плодов часто сопровождается и увеличением доли пленчатости, что отражается на общем выходе крупы с единицы массы урожая. В тоже время, доля плодовой оболочки усортов увеличивается в годы проявления неблагоприятныхклиматических условий в процессе вегетации, что связано с адаптивными свойствами сорта. Поэтому, перспективу дальнейшего улучшения технологических характеристик мы связываем с оптимизацией доли плодовых оболочек в единице массы урожаяпри достигнутом уровне крупности плодов.Этому будет способствовать увеличение крупности и выполненности ядрицы.
Известно, что растения гречихи богаты витаминами и фенольными соединениями – веществами, обладающими высокой антиоксидантной активностью, что важно для поддержания активной жизнедеятельности человека, особенно в условиях стрессовых воздействий. Важным компонентом фенольного комплекса гречихи является флавоноид рутин (3-О-рутинозид кверцетина), содержание которого в крупе некоторых сортов достигает более одного процента [4, 5, 6].
Одной из наиболее значимых функций рутина, накопленной в репродуктивных органах гречихи, является эффективность переопыления цветков и формирование гамет [7, 8]. Накопление рутина в вегетативных органах повышает экологическую защиту и адаптивные свойства растений [9, 10].
Содержание рутина обуславливает устойчивость растений гречихи обыкновенной к микозам. Высокоустойчивые и устойчивые к фузариозной корневой гнили растения гречихи имеют более высокое содержание рутина, чем восприимчивые и высоковосприимчивые [11].
Крупа гречихи обыкновенной имеет профилактическую ценность и используется в детском и санаторно-больничном питании, благодаря антиоксидантным, ангиопротекторным, антибактериальным, гепатопротекторным свойствам, содержащегося в ней рутина [12, 13].
Целью данной работы было оценить качественные характеристики урожая новых сортов и перспективных сортообразцов гречихи селекции Татарского НИИСХна этапе конкурсного сортоиспытания, и выявить наиболее ценные генотипы для дальнейшего использования в селекционной программе.
Условия, материалы и методы. Для сравнительного анализа качества плодов были использованы данные конкурсного сортоиспытания за 2018-2021 гг, проведенного на экспериментальном поле Казанского ГАУ в Лаишевском муниципальном районе Предкамской зоны РТ. Почва участка – серая лесная среднесуглинистая. Содержание в пахотном слое гумуса по Тюрину составляло 3,2-4,4%, подвижных форм калия по Кирсанову - 110-123 мг/кг и фосфора по Кирсанову – 145-377 мг/кг. РН почвенного раствора была на уровне 5,3-6,3.
Посев гречихи проводили в сроки 15–18 мая, при оптимальном прогревании почвы, рядовым способом с нормой высева 2,0 млн. штук всхожих семян на гектар. Предшественник – чистый пар, озимая рожь.
Объектом изучения были 4 сорта селекции Татарского НИИСХ, включенные в разные годы в государственный реестр селекционных достижений РФ,, и 4 гибридные популяции, находящиеся в селекционном изучении на этапе конкурсного сортоиспытания.
Сорт Чатыр Тау – стандартный сорт, допущен к возделыванию в Центральном, Средневолжском, Нижневолжском и Восточно-Сибирском регионах. Отличается среднеранним типом развития и повышенной засухоустойчивостью.
Сорт Батыр допущен к возделыванию Северо-Кавказском, Средневолжском и Западно-Сибирском регионах России. Среднеспелый, отличается интенсивным и более продолжительным цветением, повышенной нектаропродуктивностью.
Сорт Никольская допущен к возделыванию в Центральном, Волго-Вятском, Северокавказском и Средневолжском регионах. Среднераннего типа развития, обладает повышенной холодостойкостью, дружным цветением и созреванием.
Сорт Яшьлек допущен к возделыванию в Центрально-Чернозёмном, Средневолжском, Нижневолжском, Уральском, Западно-Сибирскому и Восточно-Сибирском регионах. Среднеранний, отличается повышенной устойчивостью к засухе, устойчив к полеганию и осыпанию.
Гибридные популяции К-850, К- 874, К-899, К-990 сформированы из отобранных семей, выделившихся в селекционных питомниках фасциированных форм, сгруппированных по различным морфофизиологическим признакам.
Вегетационные периоды годов исследований характеризовались нестабильностью гидротермических условий. Вегетация гречихи 2018 и 2021 год протекала в условиях острой почвенной и атмосферной засухи. Гидротермический коэффициент в среднем за вегетацию 2018 года составил 0,51, за вегетационный период 2021 года – 0,29, свидетельствуя об острой воздушной и почвенной засухе. Особенно критические значения ГТК в эти годы были в период формирования продуктивного стеблестоя (0,49 и 0,32), вегетативных органов (0,79 и 0,14), и налива плодов (0,21 и 0,26).
В 2019 году гидротермический коэффициент в среднем за период вегетации был равен 1,05. Май и июнь этого года характеризовались дефицитом осадков. Июль и август по температурному режиму соответствовали среднемноголетним данным, а по количеству выпавших осадков превзошли среднемноголетние значения.
Вегетационный период 2020 года был достаточно влажным. На протяжении всего периода роста и развития растений гречихи количество выпавших осадков превышало среднемноголетние нормы, при этом температурный режим был на уровне среднемноголетних данных.
Качественные показатели определяли по действующим ГОСТам: натуру зерна – по ГОСТ 10840-2017, массу тысячи семян – по ГОСТ 12042-80, пленчатость зерна – по ГОСТ 10843-76.Рутин определяли на кафедре ботаники и физиологии растений института фундаментальной медицины и биологии Казанского (Приволжского) Государственного университета по методике количественного определения флавоноидов, в пересчете на рутин [14].Полученные в ходе исследования данные были статистически обработаны согласно общепринятой методике [15].
Результаты и обсуждения. По урожайности зерна выделился стандарт Чатыр Тау (1,66 т/га) и сортообразец К-850 (1,67 т/га). Стоит отметить, что соотношение зерна к биологической массе было у сорта Батыр (0,192) и К-850 (0,196). Наиболее непродуктивными в годы исследований оказались сорта Никольская и Яшьлек (рис. 1).
Рисунок 1. Продуктивность гречихи (2018-2021 гг)
В годы исследований сорта Чатыр Тау и Никольская оказались наиболее крупноплодными. Их средняя масса 1000 плодов составила соответственно 33,1 и 32,9 г. В допустимых пределах достоверности опыта,в той же группе по крупности плодов были популяции К-850, К-874, К-990. Среди изучаемых сортов Батыр имел наименьшую массу тысячи плодов – 27,9 г, что обусловлено его генетической основой (табл. 1).
Для крупяного производства наибольшее значение имеет показатель массы 1000 ядер.
. Сорт Чатыр Тау сформировал наиболее крупную ядрицу с массой 25,3 граммов. Но, при этом увеличилась пленчатость (23,43%). У сорта Никольская оказалась наиболее высокая масса тысячи ядер - 25,6 г.Кроме того, из опытных сортообразцов можно выделить К-850 и К-874, масса тысячи плодов которых уступала стандарту Чатыр Тау, однако, благодаря пониженной пленчатости масса 1000 ядер сортообразца К-850 составила 24,9 г, а у сортообразца К-874 - 24,8 г.
Критерием рационального сочетания массы 1000 плодов с пленчатостью может быть коэффициент пленчатости, выражающий долю плодовых оболочек, приходящихся на единицу массы ядрицы. В изучаемых сортах значение этого коэффициента было в среднем от 0,306 до 0,272. Следует отметить, что наиболее оптимальное соотношение крупности ядра и количество плодовых оболочек на массу ядрицы обнаружено у сортономеров К – 850 и К 874.
Таблица 1 - Технологические параметры качества плодов гречихи,(2019 – 2021гг.)
|
Вариант |
Масса 1000 плодов, г |
Масса 1000 ядер, г |
Пленчатость, % |
Коэфф. * пленчатости |
Натурная масса, г/л |
|
Чатыр Тау |
33,1 |
25,3 |
23,43 |
0,306 |
519 |
|
Батыр |
27,9 |
21,7 |
22,27 |
0,286 |
582 |
|
Никольская |
32,9 |
25,6 |
22,10 |
0,284 |
539 |
|
Яшьлек |
29,7 |
23,0 |
22,65 |
0,292 |
560 |
|
К-850 |
31,7 |
24,9 |
21,48 |
0,273 |
526 |
|
К-874 |
31,6 |
24,8 |
21,61 |
0,275 |
568 |
|
К-899 |
29,4 |
23,1 |
21,34 |
0,272 |
543 |
|
К-990 |
31,3 |
24,0 |
23,24 |
0,303 |
562 |
|
НСР 05 |
2,4 |
|
1,46 |
|
32,1 |
*– коэффициент пленчатости – доля пленки, приходящаяся на единицу массы ядрицы.
Натура зерна – показатель, характеризующий выполненность плодов. У крупноплодных сортов гречихи натурный вес плодов определяется в значительной мере и выраженностью крылатости околоплодника. Наименьшей выполненностью обладают генотипы с толстой пленкой и/или сильно выраженной крылатостью. В наших опытах таковыми были сорта Чатыр Тау и Никольская (табл. 1).
Наиболее выполненными оказались сорта Батыр (582 г/л), Яшьлек (560 г/л) и сортообразец К-874 (568 г/л).
Содержание рутина в плодахзначительно варьировалов исследуемых вариантах (рис.2).
Диапазон изменчивости составилот 0,63% у сорта гречихи Яшьлек до 1,83% у лучшего сортообразца К 990. Увеличение содержание рутина в крупе над сортом Чатыр Тауу сортообразца К-990 составило1,83%, у сорта Никольская -1,3%.
Обнаружена высокая положительная взаимосвязь между содержанием рутина и массой тысячи ядер (r=0,98), что делает перспективным сопряженный отбор форм с крупной ядрицей и повышенным содержанием рутина.
Рис. 2. Содержание рутина в плодах сортов гречихи
Выводы. Завершая проведенный анализ, можно отметить, что формирование популяций на основе целенаправленного отбора семей из фасциированных форм гречихи посевной способствует повышению качественных характеристик плодов, что безусловно обеспечит увеличениевыхода высококачественной крупы ядрицы.
Оптимальное сочетание параметров массы 1000 плодов, массы 1000 ядер и коэффициента пленчатостиобнаружено у популяцийК-850 и К-874. Повышенное содержание рутина проявилось в плодах сорта Никольская и популяции К-990. Выделившиеся сортономера будут включены в программу гибридизации в связи с оптимальным соотношением крупности ядрицы и меньшим количеством плодовых оболочек, а сорта Никольская и К- 990 в связи с повышенным содержанием рутина в крупе.
1. Features of technological qualities of grain of new large-fruited varieties of buckwheat / L.N. Varlakhova, S.V. Bobkov, G.E. Martynenko and others // Leguminous and cereal crops. 2012. No. 2. P. 54-60.
2. Kadyrova F. Z., Kadyrova L. R., Khusnutdinova A. T. New varieties of buckwheat for arid conditions of the Middle Volga // Grain Economy of Russia. 2014. No. 2. pp. 54-57.
3. Results of the use of new morphobiotypes in buckwheat breeding for the Middle Volga region. / F.Z. Kadyrova, L.R. Kadyrova, G.N. Galiullina et al.// Topical issues of improving the technology of production of agricultural products // Proceedings of the international scientific-practical conference. Kazan State Agrarian University, dedicated to the 95th anniversary of the Faculty of Agronomy. Kazan: Kaz. GAU. 2014. S. 134-140
4. Kreft I., Fabjan N., Yasumoto K. Rutin content in buckwheat (Fagopyrumesculentum Moench) food materials and products // Food Chemistry. 2006 Vol. 98, N3. P. 508-512.
5. Zhanrong Yu., Xiulian Li. Determination of rutin content on Chinese buckwheat cultivars // Advances in buckwheat research: Pric. Of the 10th Int. symp. On buckwheat. Yangling. Shaanxi. China. 2007. P. 465 - 468.
6. Ohsawa R., Tsytsumi T. Inter-varietal variations of rutin content in common buckwheat flour (Fagopyrumesculentum Moench) // Euphytica. 1995 Vol. 86. P. 183-189.
7. Vysochina G. I. Phenolic compounds in the systematics and phylogeny of the buckwheat family. Novosibirsk: Science. 2004. 240 p.
8. Andersen O. M., Markham K. R. Flavanoids: chemistry, biochemistry and application // New York: CRC Press. 2005. P. 397 - 441.
9. Plant phenolics: recent advance on their biosynthesis, genetics, and ecophysiology / V. Cheynier, G. Comte, K.M. Davies, et al. // Plant Physiol. Biochem. 2013. Vol. 72. P. 1-20.
10. Klykov A.G. Biological and breeding value of the source material of buckwheat with a high content of rutin // Agricultural biology. 2010. №3. pp. 49-53.
11. Klykov A. G., Parskaya N. S., Barsukova E. N. Selection of buckwheat for increased rutin content // Agrarian Bulletin of Primorye. 2017. No. 4(8). pp. 24-29.
12. Vazhov, V. M. Buckwheat in the fields of Altai. Moscow: Publishing House "Academy of Natural History". 2013. 188 p.
13. Kaminsky VD, Babich MV Improving the efficiency of buckwheat grain processing with the possibility of flour production // Storage and grain processing. 2007. No. 7. S. 31-33.
14. Ogorodnova U.A., Timofeeva O.A. Large workshop on plant physiology and biochemistry. Kazan: KFU, 2020. 36 p.
15. Dospekhov B. A. Methods of field experience: with the basics of statistical processing of research results: Monograph. Moscow: Agropromizdat, 1985. 351 p.
