Оценка показателей качества зерна озимой мягкой пшеницы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка показателей качества зерна озимой мягкой пшеницы

Н.Н. Петрова,

Е.А. Блохина

Аннотации

В статье рассмотрены показатели качества зерна образцов озимой мягкой пшеницы контрольного питомника второго года и конкурсного сортоиспытания. Показано разделение образцов по группам в зависимости от значений показателей качества зерна. На основании установленных показателей формирования высококачественного зерна на уровне ценных и сильных пшениц выявлены возможности изучаемых сортообразцов и определена степень целесообразности их возделывания в производстве.

The article examines indicators of quality of grain of winter soft wheat samples from control nursery of the second year and variety testing for competition. We have divided the samples into groups according to the values of grain quality indicators. On the basis of established indicators of formation of high-quality grain at the level of valuable and strong varieties of wheat, we have shown resources of examined variety samples and determined their usefulness for cultivation. зерно пшеница озимый

Введение

Создание новых сортов озимой пшеницы с высоким качеством зерна - это один из путей повышения эффективности сельскохозяйственного производства. С качеством связана пищевая и кормовая ценность зерна, выход конечной продукции при переработке и рентабельность перерабатывающей промышленности, конкурентоспособность на рынке. По своему эффекту повышение качества равнозначно увеличению количества. Вот почему, наряду с увеличением производства зерна, большое значение имеет улучшение его качества [7].

Анализ источников

Под пригодностью зерна для производства хлеба понимается способность муки давать из этого зерна определенные сорта хлеба высокого качества с наибольшим припеком при соответствующем режиме тестоведения и выпечки [6].

Показатели качества зерна принято классифицировать на физические (масса 1000 зерен, натура и стекловидность зерна), химические (содержание белка и клейковины в зерне, седиментация) и хлебопекарные (качество клейковины, число падения, сила муки, водопоглотительная способность муки, время образования и устойчивости теста; валометрическая оценка признаков теста, объем хлеба, пористость хлеба, хлебопекарное качество) [9].

В соответствии с принятой в прежние годы классификацией у мягкой пшеницы по технологическим свойствам зерна различают 3 группы качества: сильную, ценную (среднего качества) и слабую (рядовую) [10]. Имеющиеся в литературе сведения по требованиям к некоторым показателям качества зерна озимой мягкой пшеницы при ее классификации на группы нами были обобщены и представлены в табл. 1.

Наиболее высокие требования предъявляются к сильной пшенице. Натура зерна сильной пшеницы должна быть не менее 755 г/л, стекловидность - 60%, содержание белка в зерне - 14%, сырой клейковины в зерне - 28%, в муке 70% выхода - 32%, качество клейковины - первой группы, сила муки - 280 е. а., валометрическая оценка - 70 е. в., объемный выход хлеба - 550 мл, хлебопекарная оценка - 4,5 балла, разжижение теста по фаринографу - не более 60 е. ф. [6].

Для отбора высококачественных сортообразцов в селекции пшеницы применяются браковки селекционного материала по внешнему виду зерна во всех селекционных питомниках, начиная с индивидуально отобранных колосьев F3. Отбираются только сортообразцы с крупным или средней крупности, темно-красным или красным стекловидным зерном, округлой формы, с неглубокой бороздкой [5]. Начиная с контрольного питомника (КП) и затем в конкурсном сортоиспытании (КСИ) проводится анализ образцов по количеству и качеству клейковины, валориметрической оценке. Стекловидность зерна определяется с F1 - F15.

Н.И. Глуховцевой [1] была обнаружена связь между интенсивностью окраски зерновки и качеством зерна. Чем выше интенсивность темной окраски зерна, тем выше его стекловидность (r=+0,88) и содержание в нем белка (r=+0,69). Признак окраски зерна, наряду с его стекловидностью, вошел в число ведущих фенотипических признаков отбора в F1 - F2 поколений гибридов по качеству зерна.

Несмотря на то что качество зерна относится к наследственно закрепленным признакам озимой мягкой пшеницы, исследования некоторых авторов показывают, что оно может изменяться от условий выращивания. По мнению J. H. I. Sniertz, Xinyou Yin [11], существует два главных абиотических ограничения - засуха и высокая температура, определяющих урожай и качество пшеницы. Авторы отмечают различную устойчивость генотипов пшеницы к проявлению этих факторов. В селекции пшеницы учитываются неуклонное повышение показателей технологических и биохимических свойств зерна и стабильное их сохранение при изменении метеоусловий [4]. Поскольку параметры качества зерна подвержены изменчивости от погодных условий, то рекомендуется для тестирования генотипов, раскрытия их потенциальных возможностей использовать метод электрофоретического анализа запасных белков [8, 9, 12]. Данный анализ, как и прямая оценка качества зерна, служит для оценки селекционного материла, выбраковки ненужных форм и повышения качества селекционной работы.

Ежегодное получение зерна высокого качества является одной из труднейших задач производства качественного зерна. Для получения лучшего качества зерна рекомендуется размещать пшеницу по пропашным предшественникам и сидеральным парам с внесением основного удобрения, включающего фосфор и калий, ранневесенние азотные подкормки в фазу выхода в трубку и некорневые после цветения для повышения количества белка и клейковины.

Целью исследований являлось изучение показателей качества зерна образцов озимой пшеницы, находящихся в контрольном питомнике и конкурсном сортоиспытании.

Методы исследования

Изучение показателей качества зерна образцов проводилось в соответствии с ГОСТом 9353-90 "Пшеница. Технические условия" [3]. Анализ зерна и муки был выполнен: в 2005 г. - в лаборатории кафедры хранения и переработки продуктов растениеводства УО БГСХА; в 2007 и 2008 гг. - в технологической лаборатории РУП "НПЦ НАН Беларуси по земледелию".

В качестве материала исследований использованы образцы 2004 г. - из контрольного питомника (КП) в количестве 105; образцы 2006 г. - М-101, М-112, Т-3, М-91, М-89, конкурсного сортоиспытания (КСИ), анализ которых был осуществлен в 2007 г.; сортообразец, переданный в Государственное сортоиспытание (ГСИ) - Авангардная, был изучен в 2006 г. как линия М-89. В 2008 г. были изучены сорт Авангардная и образцы конкурсного сортоиспытания (КСИ) Могилевская, Приозерная, как ранее изученные образцы в КП, КСИ, соответственно М-91 и М-112. В качестве контроля (стандарта) использовался районированный сорт Капылянка.

Почва экспериментального участка дерново-подзолистая, развивающаяся на лессовидном и лессовом отложениях, подстилаемых моренными суглинками, около 1 м, глубиной пахотного горизонта 22-26 см. Содержание гумуса 1,7%; подвижных форм фосфора 180 и калия 230 мг/кг почвы. Реакция почвенной среды рН-5,8 [2].

Фон удобрения складывался из осеннего внесения N15P30K60 и весенней подкормки N60. В ходе вегетации средства защиты и ретарданты не применялись. Зима была сравнительно мягкая, лето влажное и прохладное, среднегодовая температура воздуха составляла +4,8єС, в т.ч. июль +17єС, январь -3,8єС. Среднемноголетнее количество осадков за год составляет 667 мм. В 2004 г. лето было оптимальное по увлажнению, но прохладное (ниже на 1-3єС). В особенности пониженные температуры в ночное время в мае способствовали лучшему формированию корневой системы и отсюда лучшему качеству зерна. В 2006 г. лето также было оптимальным по увлажнению с незначительным превышением температура на 0,5-0,7єС. В 2007 г. лето было жарким (на основании данных, взятых из метеорологических таблиц агрометеорологических наблюдений ТСХ-1, а также из первичного, обработанного и проверенного материала по журналам техника-метеоролога КМ-1 Горецкой агрометеорологической станции). Годы исследований по климатическим параметрам оказались различными, что послужило раскрытию потенциала генотипов по качеству зерна.

Сравнение проводилось в соответствии с приведенными в табл. 1 показателями.

Таблица 1. Значения показателей качества зерна для сильной, ценной (средней) и слабой пшеницы.

Основная часть

Представляется важным оценить генотипические различия селекционного материала по качеству зерна, чтобы проконтролировать генотип создаваемого сорта в местных почвенно-климатических условиях. По результатам изучения показателей качества зерна образцов КП выявлено, что изучаемые образцы следует дифференцировать по содержанию клейковины и ее качеству.

Оценка показала, что содержание клейковины у сортообразцов находится в пределах 19,6%-42,0% (рис. 1), ее качество показатель варьирует в пределах от 78 до 120 ед. (рис. 2), следовательно, образцы КП имеют широкую изменчивость по этим признакам. Сравнение результатов позволяет сделать вывод, что высокое содержание клейковины в зерне еще не является показателем его высокого качества. Между количеством и качеством клейковины (набухаемость, растяжимость и др.) определенной зависимости не существует. Так, если количество клейковины в зерне пшеницы примерно на 70% зависит от условий выращивания, то качество в такой же мере определяется генетическим потенциалом сорта, его генотипом [7]. Поэтому при сравнении технологических свойств зерна прежде всего учитывалось качество белка, а не его количество. На количество белка оказывают влияние технологические свойства, которые зависят от варьирования содержания белка в пределах 3-4% и клейковины до 10% [6].

Среди изученного материала преобладают образцы с клейковиной третьей группы качества (ИДК больше 105-120 ед.). Были отнесены ко второй группе 28 образцов и один (№214) с качеством 34,0% (78 ед.) - к первой группе. Частота встречаемости таких образцов находится на уровне 27,0%.

На основании проведенных исследований установлен полиморфизм по содержанию клейковины в группах слабых и сильных по качеству образцов озимой пшеницы КП. Четко прослеживаются значительные различия между группами. Так, у образцов слабой группы содержание клейковины варьирует в широких пределах (19-42%), причем основная их часть характеризуется высоким содержанием клейковины (31-37%). Образцы, отнесенные к сильной пшенице, имели сырой клейковины несколько меньше (19-37%), большинство - 22-28%.

Полученные данные показали, что между влагоемкостью клейковины (соотношение сырой и сухой клейковины) и ее качеством существует отрицательная связь. Чем сильнее клейковина, тем меньше, как правило, ее влагоемкость. Таким образом, при одинаковом количестве сухой клейковины слабая пшеница имеет большее содержание сырой клейковины, чем сильная. По результатам оценки удалось выделить 8 образцов (№138, №43, №214, №87, №113, №169, №98, М-21) с высоким содержанием клейковины (28-37%) хорошего качества (ИДК: 80-100 ед.). Эти образцы отнесены к ценной по качеству пшенице и оставлены для дальнейшего изучения в КСИ с целью создания сорта.

Проведение сравнительной оценки качества зерна позволило распределить образцы КП по группам, представленным на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Распределение образцов КП по содержанию сырой клейковины.

Рис. 2. Распределение образцов КП по качеству клейковины.

Наиболее преобладающая группа образцов по содержанию клейковины относится к сильной пшенице (содержание клейковины более 28%) - 68 образцов (64,8%), в том числе по уровню содержания клейковины 34-36% - 22 образца, 31-33% - 19 образцов, 28-30% - 16 образцов. Выявлены образцы, относящиеся к сильной пшенице по содержанию клейковины, проявляющие высокий уровень: 37-39% - 7 образцов и наиболее высокий: 40-42% - 4 образца. К группе ценной пшеницы относятся 16 образцов (15,2%), содержащих 25-27% клейковины. К слабой пшенице относится 21 образец (20%).

Вместе с тем по качеству клейковины к слабой пшенице относится 76 образцов (показатели прибора ИДК выше 100 ед.), к средней - 28 (80-100 ед.), а к сильной только один - образец №214 со значением 78 ед. Изучение качества образцов дало возможность провести правильный их отбор в КП для перевода в КСИ.

Надежные и объективные выводы о ценности изученных образцов как сырья для хлебопечения можно сделать путем получения пробной выпечки, которая показала, что объемный выход и качество получаемого хлеба в первую очередь зависят от качества клейковины (рис. 3).

Рис. 3. Пробная выпечка хлеба из муки образцов с различным содержанием и качеством сырой клейковины (образец слева - клейковины 25,4%; ИДК 88 (II группа) - средней хлебопекарной силы (ценная); образец справа - клейковины 31,3%; ИДК 108 (III группа) - слабая пшеница).

Из муки слабой пшеницы получился хлеб небольшого объема (не поднялся), но мякиш хороший. Из рис. 3 видно, что такой хлеб имеет крупные грубые толстостенные поры мякиша. От ценной пшеницы получается белая мука, хорошего качества мякиш. В наших опытах в КП 2004 г. по содержанию белка лучшим оказался образец М-112, из которого был проведен отбор лучших растений по продуктивности (2005 г.). Отобранный материал был переименован в 2005 г. в образец №112, а с 2007 г. ему присвоено название Приозерная, которая по белку (12,7%) и содержанию клейковины (28,5%) была отнесена к ценной пшенице. Таким образом, оказалось, что в процессе селекции сохранилась принадлежность этого образца ко второй группе качества (табл. 2). Другие образцы имели свои отличия: М-101 имеет белка 15%, содержание клейковины 32,8% (выше стандарта соответственно на 0,7% и 0,4%) и относится к 1-ой группе качества. Образец №91 (Могилевская) показал содержание белка 13,4% (ценная пшеница) и клейковины - 29,8% (сильная). Полученные значения показателей качества зерна были сопоставлены с результатами 2007 г. (табл. 2). Изученные образцы находились в КСИ и на этапе передачи в Государственное сортоиспытание - Авангардная.

Таблица 2. Показатели качества зерна и муки сортообразцов озимой пшеницы в конкурсном сортоиспытании третьего 2007 г. (по данным технологической лаборатории РУП "НПЦ НАН Беларуси по земледелию").

По стекловидности зерна сортообразцы 2007 г. Могилевская и Приозерная относятся к сильным, а Капылянка и Авангардная к слабым пшеницам. При этом сортообразцы Авангардная (39%), Могилевская (73%), Приозерная (74%) превосходят Капылянку (28%) на 11-46%.

По содержанию белка в зерне образцы КП, кроме М-91, относятся к сильным пшеницам, сортообразец КСИ Могилевская - к средним. С лучшим количеством белка выявлены следующие сортообразцы: сортообразец М-101 (15,0%), М-112 (15,5%), Т-3 (14,9%), М-89 (14,7%) - превосходят стандарт (14,3%) на 0,4-1,2%.

В 2007 г. по данному показателю сорт Капылянка, сортообразец КСИ Могилевская и переданная в Государственное сортоиспытание Авангардная относятся к слабым пшеницам. При этом выявлено, что только Приозерная (КСИ, 2007 г.) относится к ценным пшеницам. Образцы Могилевская (11,9%), Приозерная (12,7%) превосходят стандарт (11,4%) на 0,5-1,3%.

По содержанию клейковины сортообразцы 2006 г., кроме Т-3, относятся к сильным пшеницам, а сортообразец Т-3 - к средним. Сортообразцы М-101 (32,8%) и М-112 (35,6%) превосходят стандарт Капылянка (32,4%) на 0,4-3,2%.

По данному показателю сортообразец Авангардная относился к слабым пшеницам, Капылянка и Могилевская - к средним, а Приозерная - к сильным. Сортообразец Приозерная (28,5%) превосходил стандарт (27,9%) на 0,6% (рис. 4).

Рис. 4. Объем хлеба у сортообразцов, 2008 г. (слева: Приозерная, клейковина 28,5% - сильная пшеница; справа: №9 (Sleiper х Гродненская 23, 1-ый биотип), клейковина 27,6% - слабая пшеница).

Из муки зерна Приозерной можно изготовить пышный ароматный хлеб, с гладкой румяной коркой, большого объема и с мелкой тонкостенной пористостью мякиша.

По седиментации все сортообразцы 2007 г. относятся к слабым пшеницам. Следует отметить, что наибольшее значение показателя имеет стандарт - образец Капылянка (29 мл), наиболее близкие результаты к стандарту имеют образцы Авангардная (26,5 мл) и Приозерная (28 мл).

а) б) в)

Рис. 5. Внешний вид хлеба в зависимости от активности б-амилазы

а) высокая активность б-амилазы (образец М-37 КП), хлеб с липким мякишем;

б) средняя активность б-амилазы (образец №160 КП), хлеб хорошего качества;

в) низкая активность б-амилазы (образец №97 КП), сухой хлеб.

По числу падений все сортообразцы КСИ обладают нормальной альфа-амилазной активностью протеолитических и амилолитических ферментов и поэтому позволяют получить хлеб хорошего качества.

По силе муки все рассматриваемые образцы КСИ относятся к слабой пшенице. Следует однако отметить, что сортообразцы Могилевская (156 е. а.) и Приозерная (170 е. а.) превосходят стандарт Капылянку (119 е. а.) на 37,0-51,0 е. а.

По водопоглотительной способности муки все образцы КП относятся к ценным по качеству пшеницам и наиболее близки к стандарту Капылянка (57,1 ед.): образцы М-101 (56,8 ед.) и М-89 (56,4 ед.). По данному показателю образцы КСИ также отнесены к ценной по качеству пшенице. Образцы Могилевская (57,2 ед.) и Приозерная (57,3 ед.) превосходят стандарт Капылянку (53,8 ед.) на 3,4-3,5 ед.

По объему хлеба все образцы КП относятся к сильным пшеницам. Сортообразцы М-101 (865 мл) и М-91 (825 мл) превосходят стандарт Капылянку (820 мл) на 5-45 мл.

Формируемый уровень показателя у сортообразцов, находящихся в КСИ, и переданного (Авангардная) в ГСИ позволяет их отнести к сильным пшеницам. Сортообразцы Могилевская (860 мл) и Приозерная (735 мл) превосходят стандарт Капылянку (675 мл) на 60-185 мл. По данному показателю все сортообразцы 2008 г. относятся к сильным пшеницам.

По хлебопекарному качеству все рассматриваемые сортообразцы, кроме Т-3, относятся к средним пшеницам, а Т-3 - к слабым. Наиболее близкими к стандарту Капылянка (4,1 балла) оказываются сортообразцы М-112 (4,0 балла), М-101 и М-91 (3,9 балла).

Результаты оценки сортообразцов в КСИ показывают, что выявленный уровень значений данного показателя позволяет отнести их к средним (ценным по качеству) пшеницам. Сортообразцы Могилевская (3,9 балла) и Приозерная (3,93 балла) достигли уровня стандарта Капылянка (3,81 балла) и даже имеют незначительное превосходство на 0,09-0,12 балла.

Таким образом, анализ сортообразцов озимой пшеницы показал, что по большинству показателей они превосходят стандарт и соответствуют характеристике ценных пшениц. Важно отметить, что по содержанию клейковины сортообразец Приозерная относится к сильной пшенице.

Заключение

1. В условиях северо-востока Беларуси является возможным селекционным путем создавать формы озимой пшеницы, имеющие вторую группу качества, отнесенные к ценным в Государственном стандарте. Важно отметить, что по содержанию клейковины сортообразец Приозерная относится к сильной пшенице (содержание белка 12,7%, содержание клейковины 28,5%).

2. Создан селекционный материал с улучшенными показателями качества зерна. Среди образцов КП 26,7% содержат клейковину второй группы. Из них отобранный материал и изученный в КСИ по большинству показателей превосходит стандарт (Капылянку) и отнесен к ценной пшенице.

3. Сортообразцы озимой мягкой пшеницы исследованы и дифференцированы по качеству зерна. На селекционном материале КП создано несколько образцов, превосходящих сорт-стандарт Капылянку по следующим показателям. В 2006 г. выявлено превосходство над стандартом по подержанию белка в зерне у сортообразцов М-101 (15,0%), М-112 (15,5%), Т-3 (14,9%), М-89 (14,7%) на 0,4-1,2%; по содержанию клейковины у М-101 (32,8%) и М-112 (35,6%) на 0,4-3,2%; по объему хлеба у М-101 (865 мл) и М-91 (825 мл) на 5-45 мл. В 2007 г. обнаружено преимущество над стандартом по стекловидности зерна у образцов Авангардная (39%), Могилевская (73%), Приозерная (74%) на 11-46%; по содержанию белка в зерне Могилевская (11,9%), Приозерная (12,7%) на 0,5 и 0,7%; по содержанию клейковины Приозерная (28,5%) на 0,6%; по силе муки Могилевская (156 е. а.) и Приозерная (170 е. а.) на 37,0-51,0 е. а.; по водопоглотительной способности муки Могилевская (57,2 ед.) и Приозерная (57,3 ед.) на 3,4-3,5 ед.; по объему хлеба Могилевская (860 мл) и Приозерная (735 мл) на 60-185 мл; по хлебопекарному качеству Могилевская (3,9 балла) и Приозерная (3,93 балла) на 0,09-0,12 балла.

4. Предложено учитывать при сравнении технологических свойств зерна, наряду с количеством белка, прежде всего его качество. Выделено 8 образцов КП с высоким содержанием клейковины хорошего качества: ИДК 80-100 ед. (ценная пшеница) - №138, №43, №214, №87, №113, №169, №98, М-21.

5. Оптимальные условия по увлажнению и прохладное лето 2004 г. (ниже на 1-3оС), в особенности в ночное время (май, июнь), способствовали лучшему формированию корневой системы и отсюда получению лучшего качества зерна. Образцы КП (26,7%) в 2004 г. имели высокое содержание клейковины 31-37% и характеризовались качеством клейковины второй группы. В условиях 2006 года с оптимальным увлажнением и с незначительным повышением температур на 0,5-0,7оС сформировано повышенное содержание белка (13,4-15,5%), но меньшее содержание клейковины (27,2-35,6%). Условия жаркого лета 2007 г. и засухи, отмечавшейся на этапе формирования зерна, неблагоприятно сказались на накоплении белка и содержании клейковины. У изучаемых образцов содержание белка и клейковины снизилось до 9,6-12,7 и 19,8-28,5% соответственно.

Литература

1. Глуховцева, Н.И. Селекция яровой мягкой пшеницы в Среднем Поволжье: дис. … д-ра с.-х. наук: 06.01.05 / Н.И. Глуховцева. Кинель, 1981. 421 с.

2. Горкунов, В.А. Структура почвенного покрова пахотных земель северо-восточной части Беларуси и их оптимальное использование: монография / В.А. Горкунов; под научн. ред. Н.И. Смеяна. Могилев: МГУ им. Кулешова, 2007. 256 с.

3. ГОСТ 9353-90 "Пшеница. Технические условия".

4. Долгодворова, Л.И. Селекция на качество и методы оценки селекционного материала / Л.И. Долгодворова. М, 1980. 44 с.

5. Долгодворова, Л.И. Селекция полевых культур на качество / Л.И. Долгодворова. М.: Изд-во МСХФ, 1995. 180 с.

6. Керимов, В.Р. Морфобиологическая характеристика источников высокого качества зерна озимй пшеницы / В.Р. Керимов. Краснодар, 2004. 163 с.

7. Мухаметов, Э.М. Технология производства и качество продовольственного зерна / Э.М. Мухаметов, Л.К. Казанина, Л.К. Тупикова. Минск: Дизайн ПРО, 1996. 256 с.

8. Неудачин, В.П. Связь глиадиновых компонентов с качеством клейковины озимой пшеницы в условиях Краснодарского края / В.П. Неудачин, В.Г. Зима, Г.И. Букрива // Пшеница и тритикале: материалы науч.-практ. конф. Краснодар: Сов. Кубань, 2001. С. 367-374.

9. Пути решения проблемы качества зерна в Республике Беларусь: аналитическая записка. Минск, 1994. 19 с.

10. Тюпанов, Э.П. Озимая пшеница на Северном Кавказе: монография / Э.Ф. Тюпанов, Т.Я. Бровкина. Элиста: ЗАО "НПП "Джангар", 2008. 326 с.

11. Sniertz, J.H.I. Effects of abiotic stress on grain yield and quality of wheat / J.H.I. Sniertz and Xinyou Yin // 8th international wheat conference: Abstracts of oral and poster presentations. 1-4 June 2010. St. Petersburg, Russia. Р. 193-194.

Размещено на Allbest.ru