Показатели признаков качества зерна риса подвидов Indica и Japonica коллекционных образцов российской и зарубежной селекции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Показатели признаков качества зерна риса подвидов Indica и Japonica коллекционных образцов российской и зарубежной селекции

Туманьян Наталья Георгиевна

доктор биол. наук, профессор, зав. лабораторией

В статье дан обзор результатов исследования признаков качества риса российской и зарубежной селекции. Обсуждается возможность использования показателей в характеристике генплазмы рабочих коллекций

Ключевые слова: ГЕНПЛАЗМА РИСА, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ КАЧЕСТВА ЗЕРНА, БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ КАЧЕСТВА селекция зерно белок сезонный

Введение

По качеству различных форм риса российской и зарубежной селекции и его диких видов накоплен большой материал теоретической и практической значимости. Рабочая коллекция ВНИИ риса представлена примерно 3 тыс. образцами риса. В настоящее время разрабатывается компьютерный банк данных "Генетические ресурсы риса". Трудности при работе с коллекциями, возникают из-за отсутствия общего подхода к формированию необходимой информации материала для исследователя. Представленные признаки форм, как правило, неполны, резко различаются по годам исследования. В связи с отсутствием строго обозначенных характеристик зерновки невозможно объективно описать или классифицировать генплазму риса.

Рис оценивают по нескольким группам признаков. В их числе - пищевая ценность, кулинарные достоинства, технологические и товарные качества. Показатели признаков качества зерна и крупы составляют сложнейшую систему качества, которая лежит в основе создания новых сортов, производственных процессов переработки, определяет пищевые и кулинарные предпочтения населения. Выделяют крупяные качества, которые включают в себя технологические свойства: пленчатость зерновки, ее форму, крупность зерна, консистенцию эндосперма, трещиноватость; комплексные показатели - общий выход крупы и содержание в ней целого и дробленого ядра; кулинарные достоинства крупы - водопоглотительную способность, способность связывать воду, цвет, запах, вкус и консистенцию сваренного риса и ряд других признаков. Биохимические признаки - «содержание амилозы», «содержание белка» в зерновке определяют многие физико-химические показатели.

Оценка такого большого количества показателей сложна и не оправдана для характеристики образцов банков генетических ресурсов риса. С целью формирования групп признаков качества риса, различных уровней оценки, точного учета их экономической значимости необходима оценка представителей коллекций, как российской, так и зарубежной селекции, в течение ряда лет с последующим анализом изменчивости признаков и их взаимосвязи.

Цель работы

В связи с выше изложенным целью работы явилось изучение образцов риса мировой коллекции отечественной и зарубежной селекции по признакам качества и их минимизация.

Материалы и методы исследований

В качестве материала исследований служили отечественные сорта (селекции ВНИИ риса) и зарубежные (итальянской, филиппинской селекции, китайской, японской, марокканской, египетской селекции). Массу 1000 зерен определяли по ГОСТу 10842-89, плёнчатость - 10843-76 (на шелушильной установке Satake), стекловидность - по ГОСТу 10987-76, трещиноватость - по ГОСТу 10987-76 с помощью диафаноскопа ДСЗ-3, линейные размеры зерновки и индекс шелушеной зерновки - сканере (система анализа изображений LA 2400, WinFOLIA, WinRHIZO, WinSEEDLE, Канада); выход и качество крупы на установке ЛУР-1М. Определение белка в зерне - по Кьельдалю в соответствии с инструкциями к прибору (Tekator, Швеция). Определение амилозы - по Juliano [1]. Оценку кулинарных достоинств проводили по разработанной во ВНИИ риса методике. Оценку амилографических характеристик осуществляли на микровискоамилографе (Brabender, Германия). Cпособность к связыванию воды зерном риса определяли по методу Думанского [2]. Исследования содержания декстринов в крупе определяли в целях выявления возможной взаимосвязи с технологическими признаками качества [3].

По погодным условиям 2009 и 2011 гг. были близки, существенных отклонений по температурному режиму от средних многолетних данных было немного. В июне и июле 2009 и 2011 гг. температуры превышали среднюю многолетнюю на 3,0-9,0 ^оС и 7,7-10,3 ^оС. Особенностью 2011 года было значительное количество осадков во второй декаде мая, которое превышало среднее многолетнее на 11 мм, что привело к задержке посева риса. В 2010 году температура воздуха была выше, чем в 2008, 2009 и 2011гг., а также выше средних многолетних значений всего периода вегетации риса. В 2010 году была превышена средняя месячная температура воздуха на 12,7-17,0 ^оС. В сентябре температура также была больше средней многолетней на 12,4 ^оС. Погодные условия способствовали ускорению развития растений и созреванию зерна.

В 2008, 2009 и 2011 гг. закладывание метелки, трубкование, выметывание и цветение проходили при оптимальных температурах. Молочная спелость в 2008 году протекала при температуре 28,2 ^оС, что выше оптимальной (18-26 ^оС). Высокие температуры в этот период с одновременно низкой относительной влажностью воздуха обусловливали повышенную стерильность и низкую выполненность зерновок. Начало восковой спелости проходило при температуре 25,4 ⁰С, а окончание - при 21,6 ^оС, что являлось оптимальным для этого периода. Полная спелость также протекала в оптимальных условиях.

Период формирования урожая риса в 2013 г. по погодным условиям резко отличался от 2012 г. в основном по среднедекадным температурам. За период вегетации 2012 г. значения среднедекадных температур превысили среднемноголетние значения. К 1-^му июля 2012 г. сумма эффективных температур достигла значения (1033^оС), сравнимого с таковой 1-й декады августа средней многолетней (1108^оС). Средние многолетние значения параметра в конце 2^-й декады августа достигли значений, характерных на конец сентября. Теплообеспеченность 2012 года была сопоставима с теплообеспеченностью 2010 г. В 2013 г. сумма декадных температур отставала от таковой 2012 г. на 10 дней.

В вегетационный период 2012 г. значения суммы осадков в июне были значительно ниже, чем среднее многолетнее значение (22 мм), в июле в первую (162,9 мм) и в августе во вторую (50,2 мм) декаду 2012 г. были значительно выше. В 2013 г. сумма осадков в первую, вторую декаду июня, третью декаду июля была значительно выше, чем средние многолетние и в 2012 г.

Результаты и их обсуждение

Традиционно выделяют три селекционные группы сортов или подвидов у вида O. Sativa: сорта indica, типичные для индийского субконтинента; группа сортов tropical japonica (javanica), более общая для юго-восточной Азии и южного Китая; и группа сортов temperate japonica, преобладающих в северо-восточной Азии [4]. В работе изучали физико-химические и биохимические признаки качества представителей temperate japonica и indica сортов российской и зарубежной селекции.

Японские образцы имели достаточно высокую способность целого зерна связывать воду: 0,14-0,16 г/г; китайские образы имели показатели соответственно 0,16 и 0,13 г/г. Египетские и марокканские - 0,15-0,12 г/г. Коэффициенты водопоглотительной способности при варке 3,00-3,61. Чем выше содержание амилозы, тем больше воды поглощается крахмальными зернами. Поэтому образцы из Индии и Вьетнама имели самую высокую способность поглощать воду зерном.

Содержание белка в сортах риса, возделываемых в различных зонах рисосеяния России, колеблется от 6 до 13 %. По данным Juliano B.O. в шлифованном зерне риса содержится 6,3 - 7,1 %, а в нешлифованном - 7,1 - 8,3 % белка [5]. Содержание белка в зерне сортов риса безамилозных (глютинозных) (Виола, Виолетта), среднеамилозных (Кумир, Тайбонне), низкоамилозных представлено в таблице 1.

Таблица 1 - Содержание белка в зерне низко- и среднеамилозных сортов

В 2009-2013 гг. к высокобелковым (8,5 % белка и выше в зерне) был отнесен сортообразец Джон Дир и с2р2. Представитель подвида индика Тайбонне имел среднее содержание белка (7,0-8,4 %). Высоким содержанием белка отличались сорта безамилозные (глютинозные) Виола и Виолетта - 8,7-11,2 % и 8,6-9,5 %. Отмечена тенденция повышенного содержания белка в жаркие годы. В 2011 году значение этого признака в зерне и крупе резко снизилось у сортов Кумир и Тайбонне по сравнению с 2009 годом. У сортов Лиман и Рапан содержание белка в зерне и крупе почти не изменялось по годам (6,8-7,6 % в зерне, 5,8-6,6 в крупе и 7,5-7,9 в зерне, 6,5-6,9 в крупе соответственно).

Соотношение амилозы и амилопектина в крахмале определяет структурные характеристики риса [6]. Морфологические свойства крахмальных гранул определяются устойчивостью крахмальных суспензий, интенсивностью набухаемости в воде, адсорбционныеми свойствами крахмала, клейстеризацией и декстринизацией [7]. Ядра крупы риса из высокоамилозных сортов сохраняет форму и целостность ядер при кулинарной обработке.

В ассортименте российских сортов превалируют низкоамилозные сорта. К среднеамилозным (23-25,5 %) были отнесены сорта Кумир, Ласточка, Царын.

По результатам двухфакторного дисперсионного анализа в структуре изменчивости сортов риса показано достоверное влияние генотипических различий, условий года и их взаимодействия (таблица 2). Таким образом, формирование структуры качества риса зависит на 63,8-87,1 % от генотипа и на 3,5-10,4 % от погодных условий года. Наиболее подвержен влиянию погодных условий показатель «содержание целого ядра в крупе».

Таблица 2 - Результаты оценки влияния cезонных (2005-20013 гг.) и генотипических факторов на признаки качества зерна и крупы

В целях оптимизации оценки выхода и качества крупы был проведен анализ взаимосвязи важнейших технологических признаков зерна и физико-химических признаков зерновки риса. Оценка взаимосвязи признаков была начата с анализа корреляционной матрицы, составленной для совокупности исследуемых сортов риса (табл. 3).

Таблица 3 - корреляционная матрица признаков качества исследуемых сортов риса

Где - «масса 1000 зерен» - м; «стекловидность зерна» - ос; «трещиноватость зерна»- тр; «пленчатость зерна» - пл; «общий выход крупы» - овк; «содержание целого ядра в крупе» - сцк; «содержание амилозы в крупе» - са; «температура начала клейстеризации крахмала» - тк; «максимальная вязкость крахмальной пасты» - мв; «вязкость крахмальной пасты при охлаждении до 50⁰С» - в50; «время начала клейстеризации» - вр; градиент вязкости - грв, «способность связывать воду» - ссв;

Высокая положительная корреляция была отмечена для признаков «градиент вязкости - вязкость при 50⁰С», «содержание амилозы» - «способность связывать воду», средней силы отрицательная связь для признаков «масса 1000 зерен» - «стекловидность», «содержание целого ядра» - «трещиноватость», «температура клейстеризации» - «содержание амилозы», «время клейстеризации» - «градиент вязкости», «время клейстеризации» - «способность связывать воду».

На первом этапе минимизации комплекса признаков, характеризующих качество образцов рабочей коллекции, был исключен из оценки признак «способность связывать воду» и «содержание декстринов». Признаки имеет высокую положительную корреляцию с содержанием амилозы. В связи с тем, что признак «содержание амилозы в зерне» - один из основных и является обязательным в оценке, было решено не определять способность связывать воду зерном и содержание декстринов, как необоснованно увеличивающие затраты на оценку образцов.

Список литературы

1 Juliano B.O. Assimplified Assay for Milled-Rice Amylose//Cereal Science today. - 1971. V. 16. - № 10. P. 334-338.

2 Наливко Г.В., Соловьева Р.Е. О методике определения способности к связыванию воды зерном риса // Бюл. ВНИИ риса Краснодар 1974. - № 14. - С. 26-27.

3 Изменение количества декстринов в зерне риса при гидротермической обработке // Совершенствование технологии производства крупы: Сборник научных работ / Абрамов Э.В., Буй Дык-Хой, Гинзбург М.Е. и др. - М.: Колос, 1985. С. 7-10.

4 Glazmann J.C. Isozymes and Classification of Asian Rice Varieties / J.C. Glazmann // Theor. Appl. Genet. 1987. Vol. 74. P. 21 - 30.

5 Juliano B.O. Rice in human nutrition / B.O. Juliano - Genetics and Biochemistry Division International Rice Research Institute. 2008

6 Martha Petro-Turza. Implementation of ISO 9001:2000 in the food and drink industry / Martha Petro-Turza // ISO Management Systems. - December, 2001.

7 Ягофаров Д.Ш. Исследования морфологических свойств картофельного крахмала / Д.Ш. Ягофаров, А.В. Канарский, Ю.Д. Сидоров // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 4.С. 193 - 200.

Размещено на Allbest.ru