Россия
Россия
Цель исследования – выявить ценные крупяные формы пленчатого и голозерного овса, выращенных в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Исследование проведено в лаборатории качества зерна Омского АНЦ в 2018–2021 гг. Проведена оценка крупяных свойств 30 образцов пленчатого и голозерного овса лаборатории селекции зернофуражных культур с использованием методик государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур и разработанных в лаборатории качества зерна. Содержание белка в зерне определяли методом Кьельдаля в модификации М.И. Базавлука. Отобрано 12 перспективных форм пленчатого и 4 – голозерного овса. Уточнены особенности оценки качества зерна различных форм овса. Проанализированы сила и направление связи между признаками, определяющими качество зерна овса. Установлено, что преимущество голозерных форм по содержанию белка в зерне составило 40,8 %; натуре зерна – 40,3; выходу крупы – 26,6 % в сравнении с пленчатыми сортами. В то же время пленчатые формы отличались более крупным зерном с меньшим содержанием мелкой фракции (на 81,3 %) и урожайностью на 29,9 % больше, чем у голозерных образцов. Установлено, что выход крупы у пленчатых форм связан с натурой зерна и его выравненностью, а у голозерных форм – только с натурой зерна. Определена зависимость между выходом крупы и содержанием белка в зерне. Рекомендовано для производства крупы высокого качества в зоне южной лесостепи Западной Сибири использовать высокоурожайный сорт Уран, а из голозерных форм – более крупнозерный сорт Тарский голозерный, отличающийся высокими показателями урожайности, содержания белка в зерне, натуры и низкой долей мелкого зерна. Из селекционных линий предпочтение имели пленчатые Мутика 1178 , Мутика 1147 и голозерные формы Инермис 1194 и 1189.
овсяная крупа, зерно овса, выход крупы, качество зерна, белок, коэффициент корреляции
Введение. В России основными злаковыми культурами, используемыми для производства крупы, считаются овес и ячмень. Отличаясь ценным химическим составом, зерно овса содержит до 60 % крахмала, белки, витамины В, С и другие, жиры, сахара, незаменимые аминокислоты, сапонины, флавоноиды, фитиновые кислоты. Формируя до 15 % белка в зерне, этот злак в сравнении с пшеницей имеет более высокий уровень глобулина и более низкий уровень проламина, что обеспечивает лучший баланс аминокислот для сбалансированного питания [1]. Возросший спрос на новые продукты переработки привел к созданию селекционерами новых сортов овса с уникальными функциональными свойствами. Это повышенный уровень β-глюканов, антиоксидантов и омега-3 жирных кислот, а также крахмала и белка [2, 3]. Учитывая эти факты, овес используют для производства большого разнообразия крупы – плющенной, дробленной, хлопьев, а также муки, которая входит в состав киселей и печенья. Кроме крупы овес, как и сою, можно использовать для производства молочных напитков богатых различными микроэлементами и ненасыщенными жирами. Поэтому овсяное и соевое молоко можно использовать для разнообразия и обогащения питания человека [4]. Для изготовления крупы кроме пленчатого овса перспективу имеют и его голозерные формы. Крупа и хлопья из голозерного овса имеют лучшие вкусовые качества по сравнению с таковыми у пленчатых сортов за счет более высокого содержания белка и жира [5]. Изготовление пищевых концентратов из овса голозерного упрощает процесс производства, увеличивает выход готовой продукции на 20–25 % и снижает ее себестоимость. Он имеет более высокую питательную и энергетическую ценность при использовании на кормовые цели [6]. Недостатком голозерных форм является наличие пленок от 0,2 до 8,8 % и выше в зависимости от зоны выращивания, опушенность зерновки, мелкое зерно и пониженная урожайность в сравнении с пленчатыми формами. При селекции на продовольственные цели предпочтение отдают продуктивным линиям с крупным зерном [7]. Отмечено, что у голозерного овса масса 1000 зерен является одним из важнейших показателей, который определяет семенную и продовольственную значимость сорта, что имеет достоверную положительную связь с урожайностью [8].
Исходя из уникальных свойств зерна и крупы из овса, дальнейшая работа над созданием сортов овса крупяного направления пленчатых и голозерных форм является актуальной задачей.
Цель исследования – выявить ценные крупяные формы пленчатого и голозерного овса, выращенного в условиях южной лесостепи Западной Сибири.
Материалы и методы. Исследования проведены в 2018–2021 гг. в лаборатории качества зерна Омского АНЦ. Из питомника конкурсного сортоиспытания лаборатории селекции зернофуражных культур изучено 30 пленчатых и голозерных образцов овса. Выбрано 12 перспективных форм пленчатого и 4 – голозерного овса, качество которых представлено в данной статье. Оценка крупяных свойств проводилась по методике Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [9], а также модифицированными методами, разработанными в лаборатории качества зерна [10]. Содержание белка в зерне определяли методом Кьельдаля в модификации М.И. Базавлука. Сбор белка и крупы с гектара рассчитывали по методике В.М. Лукомца [11]. Математическая обработка данных проведена в соответствии с методикой Б.А. Доспехова. Оценку тесноты корреляционных связей проводили по градации, предложенной Г.Ф. Лакиным: r < 0,3 – слабая зависимость; 0,3 < r < 0,5 – умеренная; 0,5 < r < 0,7 – значительная; 0,7 < r < 0,9 – сильная; r < 0,9 –очень сильная [12].
Метеорологические условия периода вегетации 2018–2021 гг. отличались разнообразием, что позволило более объективно оценить качество зерна предоставленного материала. Погода 2018 г. характеризовалась прохладной температурой и большим количеством осадков. В августе температура воздуха была на 0,4 °С ниже нормы, а осадков выпало на 6 мм выше нормы. Вегетационный период 2019 г. отличался преобладанием в июне прохладной дождливой погоды, а в августе температура воздуха была на 1,5 °С выше нормы. Осадков выпало на 14,9 мм меньше нормы. Погодные условия 2020 г. отличались повышенными температурами и засухой с июня по июль. В августе наблюдалось резкое повышение количества осадков, что составило 124 % к среднемноголетнему данному периоду. Температура августа была выше средней многолетней на 2,9 °С. Период вегетации 2021 г. был отмечен теплым маем с недобором осадков (температура выше нормы на 4–8 °С). Июнь отличался пониженными температурами с заморозками до –2…–4 °С, количество осадков составляло 81,3 % от среднемноголетней нормы. Июль и август были аномально жаркими. В августе температура воздуха поднималась до 30–35 °С. Отмечалось изобилие осадков (75,7 % к среднемноголетнему значению).
Результаты и их обсуждение. Качество зерна овса – это комплекс показателей, часть которых регламентируется ГОСТ 28673-2019 «Овес. Технические условия», вступившим в действие с 01.09.2020 г. на территории Российской Федерации в качестве национального стандарта. По натуре зерна установлены ограничительные нормы: для зерна 1-го класса – 550 г/л, 2-го класса – 540 и 3-го класса – 520 г/л; 4-й класс не ограничивается. Исходя из этих требований зерно голозерных форм овса с натурой от 563 до 587 г/л в среднем за четыре года соответствовало 1-му классу. Самый высокий показатель был отмечен у образца Инермис 1189, но на уровне стандарта. Из пленчатых образцов можно выделить линии Мутика 1147 и Мутика 1178 с натурой зерна на уровне стандарта (табл. 1).
Масса 1000 зерен – важный показатель, характеризующий технологические качества зерна. Этот признак тесно связан с выходом крупы и урожайностью. По массе 1000 зерен из пленчатых образцов можно отметить линию Мутика 1147, которая превзошла стандарт на 2,6 г. Голозерные формы отличались мелкозерностью с массой 1000 зерен от 27,5 до 33,8 г.
Количество мелкого зерна регламентируется ГОСТ и составляет не более 3 % для зерна 1-го и 2-го класса, не более 5 % для зерна 3-го класса; 4- й класс не ограничивается. Отличаясь более крупным зерном по массе 1 000 зерен (от 30,6 до 40,9 г), пленчатые образцы формировали меньше мелкой фракции и соответствовали требованиям 1-го класса. Сибирский геркулес показал самую незначительную долю мелкого зерна 0,05 %. Голозерные формы значительно различались по этому показателю. Лучшее качество показал сорт Тарский голозерный с минимальной долей мелкого зерна (0,82 %) (табл. 1).
Таблица 1
Технологическое качество зерна выделенных сортов овса (среднее 2018–2021 гг.)
|
Сорт, линия |
Белок*, % |
Масса 1000 зерен, г |
Натура, г/л |
Пленчатость, % |
Выравненость, % |
Доля мелкого зерна, % |
Выход крупы, % |
|
Пленчатые формы |
|||||||
|
Орион |
12,02 |
38,3 |
434 |
28,9 |
91,7 |
0,18 |
53,9 |
|
Иртыш 13 |
11,47 |
33,8 |
437 |
27,7 |
92,4 |
0,77 |
58,3 |
|
Иртыш 21 |
10,82 |
32,8 |
386 |
28,9 |
89,5 |
1,40 |
53,5 |
|
Тарский 2 |
10,47 |
36,1 |
385 |
28,9 |
89,0 |
0,9 |
55,4 |
|
Уран |
11,19 |
36,5 |
438 |
26,3 |
93,2 |
0,77 |
59,1 |
|
Памяти Богачкова |
11,33 |
30,6 |
362 |
30,2 |
85,1 |
0,92 |
51,3 |
|
Факел |
11,13 |
34,2 |
396 |
28,5 |
92,4 |
2,32 |
52,9 |
|
Сибирский геркулес |
11,62 |
35,3 |
416 |
28,5 |
94,5 |
0,05 |
57,9 |
|
Мутика 1147 |
13,23 |
40,9 |
439 |
24,6 |
94,1 |
0,12 |
57,6 |
|
Мутика 1178 |
14,14 |
35,9 |
438 |
27,2 |
96,2 |
0,24 |
61,3 |
|
Мутика 1180 |
12,82 |
32,3 |
423 |
29,1 |
95,1 |
0,67 |
59,4 |
|
НСР0,05 |
0,69 |
2,5 |
21 |
– |
– |
– |
2,7 |
|
Среднее |
11,8 |
31,1 |
414 |
28,1 |
92,1 |
0,76 |
56,4 |
|
Голозерные формы |
|||||||
|
Сибирский голозерный |
16,74 |
27,5 |
587 |
0 |
94,0 |
4,08 |
75,9 |
|
Тарский голозерный |
17,00 |
33,8 |
584 |
0 |
98,2 |
0,82 |
70,6 |
|
Инермис 1189 |
16,44 |
29,2 |
589 |
0 |
91,7 |
7,52 |
71,2 |
|
Инермис 1194 |
16,28 |
29,2 |
563 |
0 |
95,3 |
3,87 |
67,9 |
|
НСР0,05 |
0,51 |
4,3 |
19 |
– |
– |
– |
6,1 |
|
Среднее |
16,6 |
29,9 |
581 |
0 |
94,8 |
4,07 |
71,4 |
* Данные лаборатории физиологии и биохимии Омского АНЦ.
Питательную ценность крупы определяет количество белка в зерне. Голозерные формы овса отличались большим содержанием белка в зерне – в среднем на 4,8 % в сравнении с пленчатыми. Самым высокобелковым из голозерных образцов оказался Тарский голозерный, а из новых линий Инермис – 1189–16,44 %. Из пленчатых образцов можно выделить Мутику 1178 с содержанием белка в зерне 14,14 %.
Требования к ценным сортам для пищевого использования ограничивают показатель пленчатости зерна – не более 27 %. Следует отметить сорт Уран с пленчатостью зерна 26,3 % и две линии – Мутика 1147 (24,6 %) и Мутика 1178 (27,2 %).
Основной показатель, определяющий крупяные свойства овса – выход крупы. Разница между пленчатыми формами составила 10 %. По классификации Козьминой, 1963 отличный выход крупы имели сорта Иртыш 13, Уран, Сибирский геркулес и три новых линии (57,6–61,3 %). Остальные пленчатые сорта отличались хорошим выходом крупы. По этому признаку самый высокий показатель был отмечен у образца Мутика 1178 (61,3 %, что на 7,4 % выше стандарта). Голозерные формы, отличаясь мелким зерном, в то же время показали выход крупы в среднем на 15 % выше, чем у пленчатых образцов. Среди голозерных образцов линия Инермис 1189 отличалась максимальным выходом крупы – 71,2 %.
По урожайности зерна пленчатые формы превзошли голозерные в среднем на 1,6 т/га. При расчете комплексных показателей, учитывающих урожайность зерна, выход белка и готовой крупы с 1 га, преимущество голозерных сортов нивелируется, что подтвердило данные по сбору белка с гектара, полученные в 2013–2017 гг. (табл. 2) [13].
Таблица 2
Урожайность и выход белка и готовой крупы с единицы площади (среднее за 2018–2021 г.)
|
Сорт, линия |
Урожайность, т/га |
Сбор белка, кг/га |
Сбор крупы, кг/га |
|
Пленчатые формы |
|||
|
Орион |
4,93 |
510 |
265,7 |
|
Иртыш 13 |
4,79 |
472 |
279,3 |
|
Иртыш 21 |
4,61 |
429 |
246,6 |
|
Тарский 2 |
4,88 |
439 |
270,4 |
|
Уран |
6,08 |
585 |
359,3 |
|
Памяти Богачкова |
4,53 |
441 |
232,4 |
|
Факел |
6,53 |
625 |
345,4 |
|
Сибирский геркулес |
5,47 |
547 |
316,7 |
|
Мутика 1147 |
5,52 |
628 |
318,0 |
|
Мутика 1178 |
5,82 |
708 |
356,8 |
|
Мутика 1180 |
5,88 |
648 |
349,3 |
|
Среднее |
5,37 |
548 |
303,6 |
|
НСР 0,05 |
0,45 |
65 |
31,2 |
|
Голозерные формы |
|||
|
Сибирский голозерный |
3,78 |
544 |
286,9 |
|
Тарский голозерный |
4,03 |
589 |
284,5 |
|
Инермис 1189 |
3,79 |
536 |
269,8 |
|
Инермис 1194 |
3,47 |
486 |
235,6 |
|
Среднее |
3,77 |
539 |
269,2 |
|
НСР0,05 |
0,37 |
67 |
37,6 |
Анализ данных полученных за 2018–2021 гг., показал, что наивысший выход белка получен у высокобелковой (14,14 %) линии Мутика 1178. Следует обратить внимание и на образцы Уран, Факел, Сибирский геркулес, Мутика 1147 и Мутика 1180 с урожайностью более 5 т/га и выходом белка с единицы площади более 500 кг/га. Максимальный выход белка с единицы площади из голозерных образцов получен у высокобелкового (17,00 %) и урожайного (4,03 т/га) сорта Тарский голозерный – на уровне пленчатого сорта Уран. Высокий выход крупы с гектара у пленчатых образцов оказался у сортов и линий с близкой к максимальной урожайностью и отличным выходом крупы (Уран, Мутика 1178 и 1180), за исключением сорта Факел с хорошим выходом крупы. Выделяясь высоким выходом крупы (от 70 % и выше) голозерные сорта и линии не превысили лучшие образцы пленчатых форм вследствие пониженной урожайности. Выход крупы с единицы площади у голозерных образцов оказался на 11,3 % в среднем по выборке и 23,7 % ниже лучших пленчатых номеров.
Влияние качественных признаков друг на друга может быть разным по силе связи и ее направлению. Данные по коэффициентам корреляции между показателями технологического качества зерна овса приведены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3
Коэффициенты корреляции между показателями качества зерна овса пленчатых форм (2018–2021 гг.)
|
Показатель |
Белок |
Масса 1000 зерен |
Натура |
Пленча- тость |
Вырав- неность |
Доля мелкого зерна |
Выход крупы |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Белок |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Масса 1000 зерен |
0,34 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Натура |
0,60* |
0,62* |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Пленчатость |
–0,45* |
–0,75* |
–0,70* |
– |
– |
– |
– |
Окончание табл. 3
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Выравненность |
0,66* |
0,44* |
0,83* |
–0,56* |
– |
– |
– |
|
Доля мелкого зерна |
–0,56* |
–0,48* |
–0,55* |
0,33 |
–0,37 |
– |
– |
|
Выход крупы |
0,61* |
0,30 |
0,77* |
–0,56* |
0,83* |
–0,53* |
– |
|
Урожайность |
0,33 |
0,21 |
0,40 |
–0,39 |
0,67* |
0,21 |
0,42* |
Примечание: Sr = 0,2.
Анализ корреляционных связей между показателями качества зерна пленчатых образцов выявил сильное влияние выполненнности, выраженной через натуру, и выравненности зерна на выход крупы и слабое – массы 1000 зерен. Умеренная обратная зависимость определена между выходом крупы, пленчатостью и долей мелкого зерна. Содержание белка оказалось выше в более натурном и выравненном зерне, на что указывают значительные корреляционные связи. Повышенное содержание пленок и мелкого зерна отрицательно сказывается на общей белковости зерна. У пленчатых форм определена значительная связь между содержанием белка в зерне и выходом крупы, менее значимая для голозерных форм (r = 0,45*). Высокобелковое зерно имеет более плотную структуру эндосперма, что приводит к меньшим потерям при обработке зерна в крупу. Достоверные корреляционные связи получены между показателем урожайности, выравненности зерна и выходом крупы.
На формирование выхода крупы у голозерных форм сильное влияние оказала натура зерна (r = 0,71), умеренное – масса 1000 зерен (r = –0,41*) (табл. 4).
Таблица 4
Коэффициенты корреляции между показателями качества зерна овса
голозерных форм (средние за 2018–2021 гг.)
|
Показатель |
Белок |
Масса 1000 зерен |
Натура |
Выравненность |
Доля мелкого зерна |
Выход крупы |
|
Белок |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Масса 1000 зерен |
0,60* |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Натура |
0,56* |
0,04 |
– |
– |
– |
– |
|
Выравненость |
0,60 |
0,77* |
–0,29 |
– |
– |
– |
|
Доля мелкого зерна |
–0,68* |
–0,67* |
0,21 |
–0,98* |
– |
– |
|
Выход крупы |
0,45* |
–0,41* |
0,71* |
–0,27 |
0,09 |
– |
|
Урожайность |
0,90* |
0,63* |
0,77* |
0,35 |
–0,37 |
0,38 |
Примечание: Sr = 0,2; (*) – уровень значимости 95 %.
Большее содержание белка в зерне отмечено у образцов с более крупным, выравненным и выполненным зерном, на что указывают корреляционные связи между содержанием белка, массой 1000 зерен, натурой и выравненностью зерна. В отличие от пленчатых форм у голозерного овса корреляционная связь между массой 1000 зерен и натурой отсутствовала. Связь урожайности с содержанием белка оказалась очень сильной и слабой – с общим выходом крупы.
Заключение
- Преимущество голозерных форм по содержанию белка в зерне составило 40,76 %; натуре зерна – 40,3; выходу крупы – 26,6 % в сравнении с пленчатыми образцами. В то же время пленчатые формы формировали меньше мелкого зерна на 81,3 % и отличались высокой урожайностью на 29,9 % и более крупным зерном, чем голозерные формы.
- На выход крупы у пленчатых форм оказали большое влияние показатели: натура зерна, выравненность и количество белка, а у голозерных форм – натура зерна и количество белка.
- Селекцию сортов овса на высокие крупяные свойства целесообразно вести на повышение таких показателей, как натура зерна, количество белка и выравненность зерна. Для пленчатых форм актуально снижение содержания пленок зерна.
- Для производства крупы высокого качества в зоне южной лесостепи Западной Сибири можно рекомендовать высокоурожайный сорт Уран по основным показателям, соответствующий требованиям на ценные сорта, из голозерных форм более крупнозерный сорт Тарский голозерный, отличающийся высокими показателями урожайности, содержания белка в зерне, натуры и низкой долей мелкого зерна. Из селекционных линий предпочтение имели пленчатая форма Мутика 1178 , Мутика 1147 и голозерные Инермис 1194 и 1189. Недостатком последнего сорта является повышенное содержание мелкого зерна.
1. Изучение влияния продуктов переработки овса на изменение качественных характеристик мучных кондитерских изделий / Н.А. Щербаков [и др.] // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51, № 4. С. 832–848. DOI: 10/21603/2074-9414-2021-4-832-848.
2. Development and characterization of an oat TILLING-population and identification of mutations in lignin and β-glucan biosynthesis genes / A. Chawade [et al.] // BMC Plant Biology. 2010. Vol. 86. P. 60–75.
3. Изучение сортов овса (Avena sativa L.) различного географического происхождения по качеству зерна и продуктивности / В.И. Полонский [и др.] // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019. Т. 23, № 6. С. 53–60.
4. Comparative analysis of the antioxidant capacity and lipid and protein oxidation of soy and oats beverages / L. Moretto [et al.] // BMC Plant Biology. 2021. Vol. 3, № 1. P. 15–20.
5. Моисеева М.Н. Сравнительная оценка пленчатого и голозерного овса по пищевой ценности // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 6 (92). С. 73–76.
6. Баталова Г.А. Перспективы и результаты селекции голозерного овса // Зернобобовые и крупяные культуры. 2014. № 2. С. 64–69.
7. Селекция голозерного овса, ценного по качеству // Г.А. Баталова [и др.] // Российская сельскохозяйственная наука. 2016. № 5. С. 7–9.
8. Кротова Н.В., Баталова Г.А. Изучение коллекционных образцов голозерного овса // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021. № 182 (4). С. 22–26.
9. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М., 1988. 121 с.
10. Вопросы выявления ценных крупяных форм овса и ячменя: метод. рекомендации / Ю.В. Колмаков [и др.]. Омск: Сфера, 2012. 56 с.
11. Методика проведения полевых агротехнических опытов с масличными культурами: монография / В.М. Лукомец [и др.]. Краснодар: ВНИИИМК им. Пустовойта, 2010. 327 с.
12. Лакин Г.Ф. Биометрия: учеб. пособие. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1990. 352 с.
13. Анализ сортов овса омской селекции по сбору белка с единицы площади / О.А. Юсова [и др.] // Аграрный вестник Урала. 2020. № 06 (197). С. 38–48.
