авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

ЭКОНОМИКИ И ТОРГОВЛИ»

УДК 635.656: 582.736.3

На правах рукописи

ШЕЛЕПИНА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ ПЕРЕРАБОТКИ

ЗЕРНА СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ И ФОРМ ГОРОХА

Специальность 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Научный консультант:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.Н. ЗЕЛЕНОВ ОРЕЛ – СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1 Народно-хозяйственное значение культуры гороха и направления его использования 1.2 Характеристика современных морфотипов гороха 1.3 Направления и результаты селекции зернового гороха 1.4 Химический состав и пищевая ценность зерна гороха и продуктов его переработки 1.5 Использование зерна гороха и продуктов его переработки в пищевых технологиях 1.6 Перспективы комплексной переработки зерна ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1 Объекты и материал исследований 2.2 Методы исследований 2.2.1 Методы исследования растений гороха 2.2.2 Методы исследования селекционного материала 2.2.3 Методы исследования семян 2.2.3.1 Методы исследования технологических показателей, показателей качества крупы и кулинарных достоинств 2.2.3.2 Методы исследования биохимических показателей 2.2.4 Методы исследования нативных крахмалов 2.2.5 Методы исследования пищевых продуктов с использованием нативных крахмалов гороха 2.2.6 Методы исследования зародышевых продуктов из зерна гороха и муки пшеничной 2.2.7 Методы исследования оболочек зерна гороха 2.2.8 Методы исследования пектинов из оболочек зерна гороха 2.2.9 Методы исследования хлеба 2.2.10 Методы исследования показателей безопасности сырья и пищевых продуктов ГЛАВА 3 ОЦЕНКА СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ И ФОРМ ГОРОХА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ КАЧЕСТВА СЕМЯН 3.1 Технологические показатели 3.2 Показатели качества крупы 3.3 Показатели, определяющие кулинарные качества 3.4 Биохимические показатели 3.5 Структура белкового комплекса 3.5.1 Компонентный состав белка 3.5.2 Аминокислотный состав белка 3.6 Источники показателей качества семян ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3 ГЛАВА 4 НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕРНА СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ И ФОРМ ГОРОХА 4.1 Оценка пригодности к кормовому использованию 4.2 Оценка пригодности к продовольственному использованию 4.3 Оценка пригодности для промышленной переработки на крахмал и амилозу 4.4 Оценка пригодности для промышленной переработки на белковые продукты 4.5 Систематизация сортов и форм гороха по направлениям использования ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4 ГЛАВА 5 РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИОННОЙ РАБОТЫ ПО ПОВЫШЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ АМИЛОЗЫ В КРАХМАЛЕ СЕМЯН ГОРОХА 5.

1 Исследование коллекции сортов гороха 5.2 Исследование селекционного материала 5.3 Характеристика высокоамилозного сорта гороха Амиор 5.4 Оценка экономической эффективности производства сорта гороха Амиор ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5 ГЛАВА 6 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА НАТИВНЫХ КРАХМАЛОВ ИЗ ЗЕРНА СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ И ФОРМ ГОРОХА 6.1 Разработка технологии получения нативных крахмалов 6.2 Исследование микроструктуры нативных крахмалов 6.3 Исследование термодинамических характеристик желатинизации нативных крахмалов 6.4 Исследование функционально-технологических свойств нативных крахмалов 6.5 Исследование показателей качества нативных крахмалов ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6 ГЛАВА 7 РАЗРАБОТКА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАТИВНЫХ КРАХМАЛОВ ИЗ ЗЕРНА ГОРОХА 7.1 Разработка и исследование качества состава теста для производ ства макаронных изделий с высокоамилозным гороховым крахмалом 7.2 Разработка и исследование качества смеси для получения киселя с гороховым крахмалом 7.3 Промышленная апробация и экономическая эффективность внедрения в производство пищевых продуктов с использованием нативных крахмалов из зерна гороха ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 7 ГЛАВА 8 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА ГОРОХА НА КРАХМАЛ 8.1 Разработка технологии получения и исследование качества зародышевых продуктов из зерна гороха 8.1.1 Технология получения, исследование химического состава и показателей качества зародышевых продуктов 8.1.2 Исследование изменений качества зародышевых продуктов в процессе хранения 8.2 Разработка технологии получения и исследование качества пектиновых веществ из оболочек зерна гороха 8.2.1 Исследование химического состава и физических свойств оболочек зерна гороха 8.2.2 Технология получения пектиновых веществ из оболочек зерна гороха 8.2.3 Характеристика пектинов из оболочек зерна гороха ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 8 ГЛАВА 9 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ХЛЕБА С ЗАРОДЫШЕВЫМ ПРОДУКТОМ ИЗ ЗЕРНА ГОРОХА 9.1 Сравнительная оценка пищевой ценности зародышевого продукта из зерна гороха и пшеничной муки 9.2 Исследование влияния зародышевого продукта из зерна гороха на качество пшеничной муки 9.3 Разработка технологии хлеба с зародышевым продуктом из зерна гороха 9.4 Оценка качества хлеба с зародышевым продуктом из зерна гороха 9.5 Исследование химического состава и биологической ценности хлеба с зародышевым продуктом из зерна гороха 9.6 Исследование качества хлеба с зародышевым продуктом из зерна гороха в процессе хранения 9.7 Промышленная апробация и экономическая эффективность внедрения в производство хлеба с зародышевым продуктом из зерна гороха ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение А. Строение листа различных морфотипов гороха Приложение Б. Характеристика исследуемых сортов и форм гороха Приложение В. Показатели качества зерна гороха Приложение Г. Протокол исследования аминокислотного состава белка зерна гороха Приложение Д. Аминокислотный состав белка зерна гороха Приложение Е. Справка о творческом участии в выведении сорта Амиор Приложение Ж. Протоколы исследований показателей безопасности сырья и пищевых продуктов Приложение И. Протоколы исследования аминокислотного состава белка зародышевых продуктов из зерна гороха, пшеничной муки и хлеба Приложение К. Протоколы исследования антиоксидантной активности зародышевых продуктов из зерна гороха и пшеничной муки Приложение Л. Патенты на изобретения Приложение М. Уведомление о положительном результате формальной экспертизы заявки на изобретение Приложение Н. Акты о внедрении результатов диссертационной работы Приложение П. Дипломы Приложение Р. Государственная регистрация НИР ВВЕДЕНИЕ АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

В соответствии с Государственной Программой развития сельского хозяй ства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продо вольствия на 2013-2020 гг. к одним из приоритетных направлений развития рас тениеводства отнесены следующие: стимулирование роста производства основ ных видов сельскохозяйственной продукции;

расширение ассортимента и повы шение качества продуктов питания на основе комплексной переработки растение водческого сырья;

рациональное использование вторичных ресурсов и отходов производства.

В связи с этим, основными направлениями повышения эффективности ис пользования зерна современных морфотипов гороха являются: внедрение пер спективных сортов и форм зернового гороха, отвечающих требованиям современ ного производства;

освоение инновационных технологий переработки зерна горо ха;

разработка ресурсосберегающих технологий производства пищевых продук тов, обогащенных микронутриентами.

Данные направления легли в основу исследований по теме диссертационной работы и определили ее актуальность.

СТЕПЕНЬ РАЗРАБОТАННОСТИ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

В настоящее время известен ряд форм гороха с измененным типом листа и стебля, вовлечение которых в селекционный процесс позволило отечественным селекционерам А.Н. Зеленову, В.Н. Уварову, И.В. Кондыкову, А.М. Шевченко, Ф.А. Давлетову, Т.С.Титенок, Н.М. Вербицкому, А.Е. Зубову, А.Н. Фадеевой и др.

создать серию высокотехнологичных сортов. Агропромышленный комплекс РФ нуждается в новых сортах гороха, отличающихся не только высоким содержани ем белка и стабильно высокой урожайностью, но и предназначенных для про мышленной переработки. Однако целенаправленной работы в этом направлении не проводится.

В формировании качества зерна гороха ведущая роль принадлежит белково углеводному комплексу, изучению которого посвящены труды Р.Х. Макашевой, И.И. Бенкен, В.И. Володина, В.Г. Конарева, Н.Е. Павловской, П.И. Шумилина, D.A. Murray, M. Hybl и др. известных ученых. Однако сведения об особенностях качества и химического состава зерна современных морфотипов гороха немного численны. Вместе с тем, они необходимы для решения проблемы рационального использования зерна различных сортов и форм гороха.

Задача повышения качества неразрывно связана с вопросом эффективного и рационального использования зерна гороха по целевому назначению с учетом расширения ассортимента продуктов питания повышенной биологической ценно сти. Научные представления и практические основы технологий, обеспечиваю щих комплексную переработку зерна с возможностью использования продуктов переработки в пищевых технологиях, заложены в трудах отечественных ученых Н.Р. Андреева, И.Н. Алейникова, Л.В. Донченко, Г.Г. Фирсова, В.А. Полякова, И.А. Рогова, В.В. Аксенова, Т.А. Никифоровой, Л.В. Римаревой, А.А. Шаззо и др.

Однако в научно-технической литературе данные о разработке безотходных тех нологий переработки зерна гороха немногочисленны.

Выполнение диссертационной работы проводилось в рамках НИР кафедры «Товароведение, экспертиза товаров и туризм» ФГБОУ ВПО «Орловский госу дарственный институт экономики и торговли» «Разработка и совершенствование товароведно-технологических приемов переработки сельскохозяйственного сы рья, производства, экспертизы качества и безопасности продовольственных това ров повышенной пищевой ценности» (№ государственной регистрации 0120. 800700), «Совершенствование технологий производства и товароведная оценка качества сырья и пищевых продуктов повышенной пищевой ценности» (№ госу дарственной регистрации 01201280244), задания Министерства образования и науки РФ «Разработка экологически безопасных технологий производства функ циональных пищевых продуктов с использованием нетрадиционного раститель ного сырья» (№ государственной регистрации 01201265786).

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ.

Цель диссертационной работы – научно-практическое обоснование эффек тивных способов переработки зерна современных сортов и форм гороха.

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– дать комплексную оценку семян современных сортов и форм гороха по технологическим, биохимическим показателям, показателям качества крупы и по казателям, определяющим кулинарные достоинства;

– изучить особенности формирования качества семян различных форм го роха и выделить среди них источники основных показателей качества для селек ционной работы на улучшение качества с целью далнейшей переработки;

– систематизировать показатели качества зерна гороха по направлениям ис пользования и провести оценку пригодности современных сортов и форм гороха на кормовые, продовольственные цели и для промышленной переработки;

– разработать селекционную программу по созданию сорта зернового горо ха с повышенным содержанием амилозы в крахмале и дать экономическую оцен ку эффективности его производства;

– разработать технологию безотходной переработки зерна современных сортов и форм гороха на крахмал и исследовать качество выделенных нативных крахмалов;

– научно обосновать целесообразность использования нативных крахмалов из зерна современных сортов и форм гороха в производстве пищевых продуктов повышенной биологической ценности;

– разработать технологии переработки побочных продуктов производства крахмала – зародышей и семенных оболочек;

– исследовать химический состав и показатели качества зародышевых про дуктов из зерна и пектинов из оболочек зерна гороха;

– изучить влияние зародышевого продукта из зерна гороха на качество пшеничной муки;

– разработать технологию производства и провести оценку качества хлеба с зародышевым продуктом из зерна гороха;

– провести промышленную апробацию и оценить экономическую эффек тивность внедрения в производство пищевых продуктов с использованием про дуктов переработки зерна гороха.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

Установлено влияние морфологических признаков растений гороха на пока затели качества семян и определены корреляционные взаимосвязи между показа телями качества.

Впервые проведена систематизация показателей качества зерна для оценки пригодности современных сортов и форм гороха на кормовые, продовольствен ные цели и для промышленной переработки.

На основе требований к высокоамилозному технологичному сорту гороха разработана и реализована селекционная программа по созданию зернового сорта с повышенным содержанием амилозы в крахмале семян.

Научно обоснована эффективность безотходной технологии переработки зерна гороха на крахмал, предусматривающая использование побочных продук тов производства.

Показано, что крахмалы гладкозерных и морщинистых форм гороха разли чаются по термодинамическим параметрам и функционально-технологическим свойствам, что определяет направления их использования для производства пи щевых продуктов.

Определена эффективность использования нативных крахмалов из зерна го роха при производстве макаронных изделий и концентратов киселя, подтвер жденная повышением качества и биологической ценности готовой продукции.

Показано, что зародышевые продукты из зерна гороха являются источником высококачественного белка, ненасыщенных жирных кислот и ряда биологически активных соединений.

Установлено влияние предварительной термической обработки на сохране ние качества зародышевых продуктов из зерна гороха.

Научно обоснована технология получения пектинов из оболочек зерна го роха и установлена возможность их применения в составе пищевых продуктов в качестве структурообразователей и сорбентов ионов тяжелых металлов.

Показана эффективность частичной замены пшеничной муки на зародыше вый продукт из зерна гороха и научно обоснован способ внесения зародышевого продукта (в составе суспензии с частью пшеничной муки), обеспечивающий улучшение физико-химических и структурно-механических показателей готовых изделий.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.

По результатам изучения различных морфотипов гороха по технологиче ским показателям, показателям качества крупы, кулинарным и биохимическим показателям качества семян выделены источники с высокими показателями для селекционной работы на улучшение качества с целью расширения сырьевой базы перерабатывающей промышленности.

Предложена система оценки современных морфотипов гороха по направле ниям использования зерна, позволившая выявить сорта и формы, имеющие мно гоцелевое использование и не отвечающие требованиям современного производства.

Передан (в соавторстве) в Государственное сортоиспытание и предложен для внесения с 2014 г. в Госреестр селекционных достижений, допущенных к ис пользованию, высокоамилозный сорт зернового гороха Амиор (Заявка № 8854478).

Предложена безотходная технология переработки зерна гороха на крахмал, предусматривающая использование вторичного сырья, ранее считавшегося отхо дами производства.

Разработана технология, обоснованы условия и сроки хранения зародыше вого продукта из зерна гороха.

С учетом физических свойств и морфологических особенностей оболочек зерна гороха рекомендованы технологические параметры гидролиза экстрагирования пектиновых веществ при выделении пектина из оболочек зерна гороха.

Разработан состав теста для производства макаронных изделий (Патент РФ № 2489901) и смесь для получения киселя (Патент РФ № 2490970) с использова нием нативных крахмалов из зерна гороха.

Разработан способ производства хлеба из пшеничной муки с добавлением зародышевого продукта из зерна гороха, на который получено уведомление о по ложительном результате формальной экспертизы заявки на изобретение № 2013143758/13 (067391).

Разработанные рецептуры состава теста для производства макаронных из делий, смеси для получения киселя и способ производства хлеба апробированы и рекомендованы к внедрению на предприятиях Орловской области, в том числе в ООО «Хотынецкий пищекомбинат» (п. Хотынец), СССППК второго уровня «Ко оппродукты» (г. Орел), СССППК «Сельский» (пгт. Нарышкино).

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Орловский государственный институт экономики и торговли» и использу ются при реализации профессиональных образовательных программ подготовки специалистов по специальности 080401.65 «Товароведение и экспертиза товаров (по областям применения)» и бакалавров по направлениям 100800.82 «Товарове дение», 260800.62 «Технология продукции и организация общественного пита ния», а также включены в изданные учебные пособия и монографии.

МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

При проведении исследований применялись методологические концепции, объединяющие подходы к разработке эффективных способов переработки зерна гороха на основе стандартных и специальных методов планирования и методик проведения экспериментов, систематизации результатов исследований.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

– результаты оценки потенциала современных сортов и форм гороха по по казателям качества семян;

– реализованный комплексный подход к оценке и систематизация совре менных сортов и форм гороха по направлениям использования;

– результаты реализации селекционной программы по повышению содер жания амилозы в крахмале семян гороха;

– научное обоснование технологии переработки зерна гороха на крахмал, предусматривающей использование побочных продуктов производства;

– научное обоснование использования нативных крахмалов из зерна гороха для разработки пищевых продуктов повышенной биологической ценности;

– технологии переработки побочных продуктов производства крахмала из зерна гороха с целью использования их для производства биологически ценных продуктов питания.

СТЕПЕНЬ ДОСТОВЕРНОСТИ И АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

Достоверность полученных данных подтверждена математической обработ кой результатов исследований, применением современных физико-химических методов анализа, промышленной апробацией, публикацией основных результатов работы в рецензируемых изданиях.

Основные результаты исследований доложены и обсуждены на всероссий ских конференциях: «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными рас тительными ресурсами и создания функциональных продуктов» (Москва, 2001);

«Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров» (Москва, 2009);

«Современное хлебопекарное производство: перспективы развития» (Ека теринбург, 2012);

«Актуальные проблемы качества и безопасности потребитель ских товаров» (Орел, 2012, 2013);

на международных конференциях, симпозиумах и конгрессах: «Towards the sustainable production of healthy food, feed and novel products» (Cracov, Poland, 2001);

«Крахмал и крахмалсодержащие источники – структура, свойства и новые технологии» (Москва, 2001);

«Интродукция нетради ционных и редких сельскохозяйственных растений» (Ульяновск, 2002);

«Наука и образование – 2004» (Мурманск, 2004);

«Теория и практика функционирования региональных предприятий» (Орел, 2004);

«Экологические и технологические ас пекты производства, экспертизы качества, маркетинга и рекламы товаров: мето дология, теория и практика» (Орел, 2005);

«Социально-экономические приорите ты региональной политики развития торговли и общественного питания» (Орел, 2006);

«Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования»

(Москва, 2007, 2009, 2011, 2013);

«Техника и технология пищевых производств»

(Могилев, Беларусь, 2007);

«Aktualne problemy nowoczesnych nauk – 2008» (Prze mysl, Poland, 2008);

«Интродукция нетрадиционных и редких растений» (Мичу ринск, 2008;

Ульяновск, 2012);

«Технологии и продукты здорового питания.

Функциональные пищевые продукты» (Москва, 2008, 2010);

«Технология и про дукты здорового питания» (Саратов, 2009);

«Вавиловские чтения – 2009» (Сара тов, 2009);

«Инновации в технологиях хлебобулочных, макаронных и кондитер ских изделий» (Москва, 2010);

«Безопасность и качество товаров» (Саратов, 2010);

IX «Интродукция нетрадиционных и редких растений» (Мичуринск, 2010);

«Инновации в торговле и общественном питании» (Орел, 2010);

«Пре и пробио тики в пищевой промышленности. Здоровое питание населения» (Москва, 2011);

«Наука и инновации в сельском хозяйстве» (Курск, 2011);

«Хлебобулочные, кон дитерские и макаронные изделия XXI века» (Краснодар, 2011);

«Инновационные процессы в АПК» (Москва, 2012, 2013);

«Аграрная наука: современные проблемы и перспективы развития» (Махачкала, 2012);

«Инновационное развитие пищевой, легкой промышленности и индустрии гостеприимства» (Алматы, Казахстан, 2012, 2013);

«Производство продуктов для здоровья человека – как составная часть наук о жизни» (Воронеж, 2012);

«Экономика в современном мире: проблемы и пер спективы» (Салоники, Греция, 2012);

«Новое в технологии и технике функцио нальных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений» (Воро неж, 2013);

«Сохранение национальных традиций питания в XXI веке», «Ковалев ские чтения-2013» (Санкт-Петербург, 2013).

Результаты исследований отмечены дипломами: победителя Областного конкурса молодых ученых 2005 года, учрежденного губернатором Орловской об ласти (Орел, 2007): за 1 место во Второй Всероссийской Олимпиаде развития сельского хозяйства и агропромышленного комплекса России в номинации «Раз витие перерабатывающей промышленности России» (Москва, 2011), а также де монстрировались на Выставке «Наука Орловщины: от идей к реализации», Бизнес центр ОГАУ (Орел, 2011, 2012) и Орловском экономическом форуме (Орел, 2012).

ПУБЛИКАЦИИ.

По материалам диссертации опубликовано 78 работ, в том числе 16 статей в рецензируемых изданиях, входящих в список ВАК РФ, 3 депонированные научные работы, 7 монографий, 2 патента РФ на изобретения, 2 положительных решения по заявкам.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, девяти глав, заключения, предложений производству, списка использованных источников и приложений. Диссертация изложена на 389 страницах, иллюстрирована 75 таблицами и 47 рисунками. Спи сок использованных источников включает 438 наименований, в том числе 91 на иностранных языках. Приложений – 14.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА.

Представленная диссертационная работа является обобщением научных ис следований, проведенных автором лично с 1998 по 2013 гг., в том числе в каче стве соисполнителя госбюджетных и хоздоговорных НИР, а также в ходе руко водства научной работой аспирантов и дипломников. Часть данных получена во время совместной работы с сотрудниками ГНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур Россельхозакадемии, которые являются соавторами сорта Амиор и неко торых публикаций.

Автор выражает искреннюю признательность научному консультанту, док тору сельскохозяйственных наук, профессору, Заслуженному работнику сельско го хозяйства РФ, главному научному сотруднику лаборатории селекции зернобо бовых культур ГНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур Россельхозакаде мии Анатолию Николаевичу Зеленову за предоставленные для исследования об разцы гороха, научные и методические консультации, ценные замечания и пред ложения при выполнении работы.

Автор благодарит ректора ФГБОУ ВПО «Орловский государственный ин стиут экономики и торговли», д. э. н., профессора Н.И. Лыгину, проректора по учебной работе, д. э. н., профессора И.Г. Паршутину за поддержку и оказанную помощь;

директора ГНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур Россельхоза кадемии, д. с.-х. н., профессора В.И. Зотикова за предоставленную возможность проведения исследований на базе института;

старшего научного сотрудника лабо ратории селекции зернобобовых культур ГНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур Россельхозакадемии, к. с.-х. н. В.Н. Уварова за предоставленные для ис следования образцы гороха;

коллег из ФГБОУ ВПО «Орловский государственный институт экономики и торговли», ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аг рарный университет», ГНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур Россельхо закадемии, ФГБОУ ВПО «Орловский государственный университет», ФГБУ «Ор ловский референтный центр Россельхознадзора», ГНУ Всероссийский институт кормов им. В.Р. Вильямса Россельхозакадемии, Института биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН (г. Москва), ГНУ ВНИИ мясной промышленности им.

В.М. Горбатова Россельхозакадемии (г. Москва), ГНУ ВНИИ жиров Россельхоза кадемии, Московский филиал (г. Москва), ФГБОУ ВПО «Воронежский государ ственный уинверситет инженерных технологий» (г. Воронеж) за помощь при про ведении экспериментов.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1 Народно-хозяйственное значение культуры гороха и направления его использования Горох является одной из важнейших зернобобовых культур, как в мире, так и в Российской Федерации.

Лидерами в производстве гороха, по данным И.В. Савченко с соавторами [264], являются Канада, Франция, Китай, Россия, а также Индия, Украина, Герма ния. Удельный вес Европы в мировом производстве гороха снизился с 36 до 27 %.

Ведущие позиции занимает США (46 %), Бразилия – (36 %) и Аргентина (16 %). К основным импортерам зерна гороха относятся страны ЕС (Испания, Бельгия) и страны Азии (Индия) [93].

Горох в России занимает 72-85 % посевных площадей, занятых зернобобо выми культурами, и возделывается во всех 12 земледельческих регионах.

До 1991 г. посевные площади под горохом составляли порядка 3,3 млн. га;

урожайность – 1,2 т/га;

валовый сбор – 3,9 млн. т, что обеспечивало около поло вины потребности в растительном белке. В 2005 г. площади под культурой со ставляли около 730 тыс. га. Однако в последние годы наблюдается увеличение посевных площадей. Так, если в 2008 г. было засеяно 653 тыс. га, то в 2012 г. – уже 1,28 млн. га, что обусловлено спросом на эту культуру со стороны экспорте ров. Крупнейшими странами-потребителями выступают Турция (около 40% от общего объема экспорта), Индия, Италия, Испания, Австрия, использующие рос сийский горох в основном на фуражные цели, для посева и дальнейшей промыш ленной переработки [249].

Горох имеет разнообразное использование: кормовое – зернофураж, зеле ный корм, силос, сенаж, сено, сенная мука;

сидерационное – на зеленое удобре ние;

продовольственное – в виде зрелых семян, свежего зеленого горошка и бобов сахарных сортов в фазе технической спелости, консервов зеленого горошка и свежезамороженного зеленого горошка.

Бобовые культуры при благоприятных условиях выращивания создают урожай за счет фиксации атмосферного азота и тем самым поставляют экологиче ски чистый белок без затрат дорогостоящих дефицитных удобрений.

В расчете на единицу площади бобовые культуры дают больше белка, чем злаковые. Если в зерне кукурузы, ячменя и овса содержится 59, 70 и 83 г перева римого протеина в расчете на кормовую единицу (при 105-110 г по нормам), то в зерне гороха – 143-170 г [68, 124].

Кормовая ценность гороха значительно выше, чем зерновых. Содержание (г/кг) сырого протеина – 207, лизина – 14,4, метионина+цистина – 4,0, в то время как в зерне озимой пшеницы, соответственно, 125;

3,5;

5,0 [335].

Наибольшей биологической ценностью отличаются белки зеленого горош ка;

меньшей – гороха на зерно и корм.

В состав белка зернобобовых культур входят все необходимые для кормле ния животных аминокислоты. Высокая кормовая ценность зернобобовых культур обусловлена также наличием значительного количества свободных аминокислот, не входящих в состав белка и поэтому легко усваиваемых организмом, а также высоким содержанием и благоприятным сочетанием крахмала, жира, сахара, ви таминов.

Растворимость и усвояемость белка бобовых в 1,5-3 раза выше, чем зерно вых злаков [95]. Белок бобовых не только сам хорошо усваивается животными, но и повышает усвоение белка других культур.

В качестве критерия оценки пищевого растительного белка применяют сле дующие показатели: коэффициент переваримости, биологическая ценность, ко эффициент использования белка. По данным индийских ученых, эти показатели у гороха составляют, соответственно, 60-91;

48-69 и 11,5 [65]. Содержание обмен ной энергии в зерне гороха по отношению к сое составляет 80,0 % [123].

Горох является ценным высокобелковым компонентом при производстве полноценных комбикормов. Установлено, что кормление животных 100 кг гороха эквивалентно 45 кг соевых шротов с добавкой 55 кг ячменя [14]. Благодаря высо кому содержанию протеина, зерновые бобовые культуры могут удовлетворять по требность свиней и птицы в аминокислотах, а при необходимости, заменить сое вый шрот и рыбную муку [329]. Установлено, что при замене в рационе индюшат четверти всего белка животного происхождения гороховым себестоимость 1 ц прироста массы тела снизилась на 7 %. Введение в рацион свиней гороха обеспе чивало среднесуточный прирост 502 г на одну голову [41]. В опытах по использо ванию семян гороха при откорме овец установлено, что белок гороха имеет высо кую перевариваемость – 76,8 % [41]. Включение в рационы бычков гороха, обра ботанного фитоиммуномодулятором, способствовало повышению переваримости питательных веществ рационов, что позволило повысить мясную продуктивность и качество мяса [319].

Растения гороха являются хорошим зеленым кормом, превосходящим по питательности кормовые бобы, кукурузу, озимую рожь [96]. Потребность в зеле ной массе гороха в большинстве регионов страны также велика, как и в зерне. В производственных условиях высоко ценятся сорта укосного направления, дающие негрубеющую длительное время зеленую массу с высоким содержанием белка и незаменимых аминокислот [250].

Высокими кормовыми достоинствами обладают и зеленая масса, и сено, и травяная мука. В гороховой соломе содержится до 34 % безазотистых экстрактив ных веществ и 6-8 % белка, причем его переваримость в 2-3 раза выше белка со ломы хлебных злаков [38]. В зеленой массе гороха на одну кормовую единицу приходится 175 г переваримого протеина, т.е. почти в 1,5 раза больше оптималь ной нормы [250]. Зеленая масса гороха, убранная в фазе цветения, по количеству питательных веществ приближается к люцерне, эспарцету и значительно превос ходит злаковые [41].

По содержанию переваримого протеина и каротина гороховая травяная му ка значительно превосходит злаковые культуры [232], а горохо-ячменный и горохо овсяной силос сбалансированы по белку и отвечают зоотехнической норме [91].

Высокими кормовыми достоинствами отличаются растительные остатки после обмолота (солома). Они содержат до 8 % белка, провитамин А, зольные элементы. Основную массу соломы составляют полисахариды: целлюлоза и ге мицеллюлозы (пентозаны) [88]. При добавлении к силосуемой массе кукурузы, гороховая солома поглощает кукурузный сок, тем самым сохраняя питательные вещества силосуемого сырья, увеличивая объемный выход силоса, процент сухо го вещества и переваримого протеина [232].

В условиях экономического кризиса возрастает роль зернобобовых культур как стабилизирующего фактора в сохранении и повышении плодородия почвы, сокращении энергозатрат и получении экологически чистой продукции. Это обес печивается их способностью фиксировать свободный азот из воздуха и мобилизо вать труднодоступные для других растений соединения фосфора и калия.

Зернобобовые культуры имеют важное агротехническое значение. Установ лено, что в расчете на 1 га при накоплении растениями гороха атмосферного азота в количестве 100-105 кг корневых и пожнивных остатков остается около 47 кг, что равноценно внесению в почву 1,4 ц аммиачной селитры [118].

Зернобобовые культуры имеют хорошие средообразующие свойства [6].

Они обогащают почву биологическим азотом и активируют труднодоступные формы фосфора, кальция и калия, улучшают фитосанитарную устойчивость сево оборота, стабилизируют баланс гумуса. Установлена возможность применения минимальной обработки почвы, способствующей снижению производственных затрат, себестоимости и повышению рентабельности производства зерна [138].

Способность гороха к симбиотической и несимбиотической азотфиксации, позволяя снизить нормы азотных удобрений, уменьшает опасность загрязнения почвы и растений избыточным количеством нитратов [95].

Горох относится к культурам, возделывание которых снижает содержание тяжелых металлов в почве. Установлено, что растения гороха, наряду с зерновым сорго и яровой мягкой пшеницей, накапливают наибольшее количество свинца [158].

После уборки гороха в почве остается до 50 кг/га азота, что равноценно вне сению 10 т/га навоза [38]. Кроме того, корневая система гороха, проникая вглубь на 1-1,5 м, способна усваивать из почвы фосфорнокислые и другие труднодоступ ные для зерновых злаковых культур соединения, улучшая химические свойства почвы.

Повышают бобовые культуры и энергетическую эффективность севооборо та. Роль гороха как предшественника приближается к паровому полю [41]. Эф фективность возделывания озимых по гороху в 2,3-3,2 раза выше, чем по чистому пару и другим предшественникам.

Отходы от переработки бобовых культур используются для сорбции тяже лых металлов из грунтовых вод промышленных регионов [419].

Установлено, что пищевые волокна оболочек семян гороха по сорбционной способности представляют собой средние аниониты (1-3 мэкв сорбата на 1 г пи щевых волокон) и слабые амфолиты (до 1 мэкв сорбата на 1 г пищевых волокон) [85]. Они обладают высокой сорбционной способностью по отношению к ионам свинца, аммиака, фенолов, формальдегида, карбамида (мочевины) [86]. Исследо ваниями Т.А. Прокопенко с соавторами [246] показано, что экстрактами из оболо чек семян гороха можно успешно удалять ионы тяжелых металлов из сточных вод промышленных предприятий.

В фармацевтической промышленности широко используют целый ряд ви дов зернобобовых как сырье для высокоэффективного лечения и лечебно профилактических препаратов направленного действия. Фармакологическими свойствами обладают фитостероиды, лектины гороха, ингибиторы протеиназ и др.

биологически активные и минеральные вещества [45].

Установлено, что семена зернобобовых культур, в том числе и гороха, по глощают желчные кислоты и холестерин [379]. Ингибиторы протеиназ гороха действуют угнетающе на пролиферацию раковых клеток в культуре in vitro.

Предполагается, что эти белки предотвращают или сдерживают канцерогенезис в пищеварительном тракте [352]. Поэтому ингибиторы протеиназ могут служить основой для разработки перспективных препаратов для лечения онкологических заболеваний различных органов [165, 330]. Доказано антиоксидантное действие ингибиторов химотрипсина. Принято считать, что ингибиторы защищают от окисления клетки и молекулы желудочно-кишечного тракта. Предполагается, что атомы серы молекул ингибитора способны связывать радикалы, препятствуя их окислению и образованию перекиси водорода [372].

По мнению J. Gueguen [383], ферментативная и химическая активность бел ков гороха, благодаря высокому содержанию лизина и глутамина, будет способ ствовать их пищевому и непищевому использованию.

Экстракты и низкомолекулярные фракции фенолов и танинов из зерна го роха обладают антиоксидантной активностью [349].

Содержащиеся в горохе флавоноиды обладают желчегонным, гипогликеми ческим, гипоазотермическим, антивирусным действием, а также противоопухоле вой активностью [101]. Ситостерины образуют нерастворимые комплексы, спо собные снижать риск развития онкологических и сердечно-сосудистых заболева ний [139]. Сапонины обладают тонизирующим эффектом, положительно влияют на метаболизм липидов, улучшают половую функцию и сперматогенезис, а также применяются для повышения иммунитета, понижения давления крови [129, 371].

1.2 Характеристика современных морфотипов гороха Традиционные сорта гороха имеют сложный лист, обычно состоящий из че решка, 2-3 пар листочков и непарного числа усиков (3-5, иногда 7). Однако, не смотря на систематическое расширение их сортимента, они не всегда удовлетво ряют требованиям производства. Высокая облиственность растений приводит к увлажнению стеблестоя, замедленному созреванию и развитию болезней. В ре зультате снижается урожайность и качество семян.

Растение гороха, имеющее дополнительные листовые пластинки вместо усиков, было впервые описано P. Vilmorin [433], который также установил рецес сивную природу акациевидного листа. О.Е. White [434] предложил символ Tl для гена, контролирующего развитие листа с усиками, и tl – для гена, изменяющего усики в добавочные листовые пластинки. Позднее на разном материале были по лучены сходные мутации акациевидного листа [181, 297, 431]. Однако многоли сточковая форма не нашла раcпространения в производстве из-за сильного полегания.

«Усатая» форма гороха впервые была получена В.К. Соловьевой [274]. Она оказалась достаточно продуктивной и использовалась для выведения первого без листочкового сорта гороха Усатый 5 [273]. J. Goldenberg [377] и В.В. Хангильдин [296] независимо друг от друга установили, что признак отсутствия листовых пластинок обусловлен действием рецессивного гена af (leaf).

Введение гена af в культурные сорта привело к снижению площади их ли стовой поверхности в среднем на 41 % в сравнении с листочковыми формами [7].

Создание сортов с усатым типом листа позволило частично решить проблему устойчивости к полеганию [110], так как благодаря сцеплению усиков растения этого типа находятся в вертикальном положении на 5-15 дней дольше, чем расте ния обычных сортов [395].

А.Н. Зеленовым [108] была получена форма хамелеон. Ее отличительной особенностью является ярусная гетерофиллия, обусловленная комплементарным взаимодействием аллелей af и unitac. [114]. Два нижних развитых листа у растения данного морфотипа обычно имеют два-три листочка и усик, выходящие практи чески из одной точки короткого черешка. На трех-четырех последующих узлах расположены усатые листья. В зоне плодоношения лист представлен многократно разветвленными усиками с нерегулярно расположенными на них листочками, иногда имеет форму обычного листа. Экспрессивность данных признаков в значи тельной степени зависит от генетических особенностей и условий выращивания [117].

Первоначально полученные хамелеоны по семенной продуктивности усту пали обычным и усатым формам, что объяснялось несбалансированностью эле ментов структуры продуктивности [8]. Кроме того, хамелеоны полегали несколь ко раньше традиционных форм, образовывали большее число непродуктивных узлов, а поэтому зацветали на несколько дней позже традиционных сортов.

Однако исследованиями А.Н. Зеленова и др. [112, 113] установлено, что благодаря формированию мощного и эффективного фотосинтетического аппарата данная форма обладает повышенным биологическим потенциалом и высокими физиологическими показателями продукционного процесса. Хамелеоны превы шают традиционные листочковые и усатые формы по накоплению наземной био массы, концентрации хлорофилла a и b, а также по фотохимической активности хлоропластов [111, 113]. Установлено, что многие селекционные линии хамелеон характеризуются стабильно высоким содержанием белка в семенах, а также отли чаются благоприятным аминокислотным составом белка [130, 131].

В процессе селекционной работы были выделены формы с урожайностью на уровне районированного стандарта, различной продолжительностью вегетаци онного периода, устойчивые к болезням и вредителям. В коллекции морфотипа хамелеон в настоящее время имеются образцы с фасциированным стеблем, детер минантным типом роста (самарская модель), с морщинистыми семенами и т.д. [113].

Рассеченнолисточковая форма (Рас-тип) впервые была выделена как спон танный мутант в посеве детерминанта самарской модели – усатого с неосыпаю щимися семенами сорта Батрак [115]. Мутант имеет лист с глубокорассеченными в верхней части листочками и простыми неветвящимися усиками, отходящими от черешочков листочков. Признак обусловлен комплементарным взаимодействием гена безлисточковости af и гена усиковой акации tacA [109]. По данным В.Ю. Ще тинина [334] мутант превышает по продуктивности биомассы и семенной продук тивности сорт Батрак, соответственно, на 25 и 28 %.

В результате селекционной работы получены растения, которые по семен ной продуктивности и по продуктивности биомассы превосходят родительскую форму Рас-тип, что свидетельствует о перспективности данного морфотипа [105, 116, 332]. Большинство образцов данной формы сочетают высокую продуктив ность биомассы с высоким содержанием белка в семенах [211].

Значительный интерес также представляет форма гороха с многократно непарноперистыми листьями. Установлено, что данный морфотип обладает высо кой продуктивностью фотосинтеза [334], однако по урожайности семян уступает стандарту [211]. Причиной является недостаточная отселектированность формы, полегаемость стебля, связанная с отсутствием усиков, а также слабая приспособ ленность к возделыванию в экстремальных погодных условиях. Содержание бел ка в семенах многократно непарноперистой формы достигает 27-28 %. Однако признак отличается неустойчивостью и зависит от погодных условий в период ве гетации [211].

Среди растений нестабильного по типу листа многократно непарноперисто го образца «мутант Агритек», выделенного из сорта Мультик (хамелеон), была обнаружена форма гороха с дважды непарноперистыми листьями [107]. Растение было названо Агримут (мутант от Агритека). Признак контролируется тремя ре цессивными генами: af, tl и tacB (усиковая акация – В) [419]. Поэтому полученную форму обозначили как В-Агримут. Установлено, что как по продуктивности био массы, так и по белковости семян он превосходит исходный сорт [107].

А.Н. Зеленов с соавторами [107] отмечают, что потенциальные возможно сти Мутанта Агритек и В-Агримута выше, но они не реализуются из-за сильной полегаемости, обусловленной отсутствием усиков на листьях.

Исследование полипептидного состава запасных белков семян сорта Муль тик и производных от него мутантов показало, что их белковые спектры доста точно однородны и насчитывают 30-37 компонентов, 24 из которых общие для всех образцов [107].

Индивидуальным отбором из гибридной комбинации Пап-485/4 х Рас-тип получен А-Агримут с дважды непарноперистыми листьями и усиками у основа ния листочков. Признак контролируется рецессивными аллелями af, tl и tacА [211].

Однако у вышеперечисленных форм даже при формировании бобов на рас тении рост стебля не прекращается. В результате происходит израстание стебля и, как следствие, снижение продуктивности.

Стабилизировать урожайность удалось путем создания форм с ограничен ным ростом стебля, у которых после формирования апикального соцветия оста навливается рост главного стебля. Благодаря ограниченному числу продуктивных узлов сокращаются сроки цветения, плодообразования и созревания, и, как след ствие, сокращается репродуктивный период и сроки созревания, что облегчает механизированную уборку [153].

Одной из разновидностей детерминантного габитуса у гороха является форма с фасциированным (штамбовым) стеблем [180]. Установлено, что контро лируют данный признак гены fa [55] и fas [351].

Фасциированные формы имеют длинный, ослабленный в нижней части сте бель, не способный выдерживать в вертикальном положении массу репродуктив ных органов, находящихся практически в одной точке. Поэтому В.Х. Хангильдин [299] предположил, что данная форма не имеет селекционной ценности. Фасции рованный сорт Штамбовый 2 не получил широкого распространения в производ стве [312].

Полученный И.А. Поповой [243] детерминантный мутант с апикальным со цветием и морщинистыми семенами (московская модель), а также генетически идентичная луганская модель с гладкими семенами [344] пока не нашли широкого применения, прежде всего из-за малого (1-2) числа продуктивных узлов.

В 1980 году в Польше была выделена линия с детерминантным ростом под номером Wt 16100 [423], которая фенотипически не отличалась от мутанта J.I.

1358/B из генетической коллекции института Джона Иннеса (Великобритания).

А.М. Шевченко [323] выделил растение с детерминантным типом роста стебля, на базе которого был создан сорт Детерминантный ВСХИ, однако из-за невысокой урожайности и сильной полегаемости стебля он не получил широкого распространения.

Тесное сцепление гена det с геном r (морщинистость семян) затрудняло ис пользование детерминантов в селекции гладкосемянных зерновых сортов гороха.

Однако согласно закону о гомологических рядах в наследственной изменчивости признак детерминантности должен присутствовать и у зерновых гладкосемянных сортов [36].

А.Е. Зубовым [128] из сорта Куйбышевский детерминантный был получен мутант зернового гороха (самарская модель), у которого стебель завершался со цветием с двумя или четырьмя цветками. Растения отличались более ранним цве тением и созреванием. Недостатком самарских детерминантов является редукция прилистников в продуктивной зоне стебля, что снижает фотосинтетический по тенциал растений [435].

Для обозначения гена, контролирующего эту модель детерминантного типа роста, было предложено использовать символ deh (determinante habit) [344]. Опре делен рецессивный характер наследования признака. Установлена неаллельность генов, контролирующих детерминантный тип роста у зернового и овощного горо ха. Признак deh сцеплен с признаками «розовые цветки» и «редуцированные при листники», что позволило сделать вывод о локализации гена, контролирующего детерминантность, в третьей хромосоме [128, 344].

Придание сортам свойства детерминантности позволило увеличить генети ческий рост урожайности путем перераспределения общего урожая в пользу наиболее ценной хозяйственной части – семян. Установлено, что самарские де терминанты отличаются повышенным содержанием белка в семенах [325, 421].

Недостатком детерминантов самарской модели, создающим определенные про блемы для семеноводства, является неполная частота проявления (пенетрант ность) признака, которая зависит от условий выращивания [117].

Еще одним шагом в сторону улучшения технологичности и повышения урожайности сортов гороха стало создание В.Н. Уваровым [289, 290, 291] детер минантной формы с соцветием, напоминающим соцветие люпина и получившей название «люпиноид». Особенностью данной формы является наличие апикаль ного цветоноса с многочисленными очередно расположенными цветками на ко ротких цветоножках [397]. Образование большого числа бобов на продуктивный узел растениями люпиноидов обеспечивает потенциальную способность форми ровать высокую продуктивность. Развитие признака многоплодный апикальный цветонос у морфотипа люпиноид обусловлено взаимодействием генов stb (det) с генами фасциации fas и fa [292]. В настоящее время данная форма усиленно про рабатывается в селекционных питомниках [153]. В результате рекомбинации лю пиноидов с другими оригинальными мутантами были выделены люпиноидные генотипы с рассеченными листочками [155].

1.3 Направления и результаты селекции зернового гороха Создание высокотехнологичных сортов предполагает снижение энергоза трат на их возделывание и потерь зерна при уборке. Решение этой задачи, в первую очередь, связано с устранением таких недостатков растений гороха как полегаемость стебля и осыпаемость семян путем внедрения в высокопродуктив ные генотипы таких признаков как сросшаяся семяножка, усатый тип листа, огра ниченный тип роста стебля и т.д.

Признак неосыпаемости семян гороха был обнаружен латвийским селекци онером А. Эглитисом на селекционной станции Приекули (Латвия) [258, 368]. У мутанта, названного тенакс (tenax), на месте рубчика из тканей материнского рас тения образуется хорошо развитая семяножка, которая прочно прикрепляется к створке боба, в результате чего при растрескивании семена не осыпаются.

Признак неосыпаемости контролируется рецессивным геном def (develop ment funikulus), обуславливающим прочное срастание семяножки зерна со створ кой боба [298]. Так как семяножка и семенная кожура развиваются из околоплод ника материнского растения, семена со сросшейся семяножкой образуются лишь у растений гомозиготных по гену def. В дальнейшем А.Я. Розенталь [257, 259] осуществил скрещивание мутанта с различными сортами.

А.М. Шевченко [320, 321, 322], используя признак неосыпаемости, в … 1980 гг. создал сорта Неосыпающийся 1, Труженик, Першоцвит, которые воз делываются во многих регионах до настоящего времени. В Самарском НИИСХ был создан сорт Новокуйбышевский, который благодаря признаку неосыпаемости семян заметно превосходил другие сорта по технологичности и сбору зерна [127].

Неосыпающийся сорт Арсенал по результатам Госсортоиспытания с 1987 г. был районирован в Северо-Кавказском регионе [32].

Практически все сорта, включенные в последние годы в Госреестр, имеют признак неосыпаемости семян. Однако за рубежом считают, что он снижает тех нологические качества зерна гороха [70].

Появление короткостебельных форм гороха сначала рассматривали как ре цессивную мутацию от Le – высокорослые растения к le – низкорослые. Затем было установлено, что признак «высота растений» контролируется, по меньшей мере, двумя системами генов, одна из которых обусловливает длину междоузлий, а другая – их число. В настоящее время известно более шести морфотипов, гене тически различающихся по высоте растений [70].


Первый отечественный короткостебельный сорт Орловчанин был райони рован в 1991 г. [117]. Созданный во ВНИИ ЗБК сорт Шустрик [110, 117, 324], имеет короткий (45-60 см), прочный стебель индетерминантного типа с усатыми листьями, благодаря чему устойчив к полеганию до полного созревания и приго ден к уборке прямым комбинированием. Полученные в КНИИСХ устойчивые к полеганию полукарликовые сорта Малышок и Аргон предназначены для возде лывания на зерно и пригодны к прямому комбайнированию. Сорт Компакт имеет зигзагообразный стебель, показывает высокую урожайность семян и повышенное содержание белка, устойчив к осыпанию семян и полеганию [32]. В Самарском НИИСХ создан сорт гороха усатого короткостебельного морфотипа Флагман [127], который отличается неполегаемостью, высокой урожайностью, ранним и дружным созреванием, что позволяет возделывать его в северных районах.

При селекции на устойчивость к полеганию большое внимание уделяется формам с усатым типом листа [345].

Селекция безлисточковых сортов гороха в России, а также в странах быв шего СССР была начата в середине 70-х гг. С 1987 г. в Грузии и в Ставрополь ском крае был районирован кормовой сорт гороха Харьковский усатый селекции Украинского НИИРСиГ [313]. С 1988 по 1991 гг. на Государственное сортоиспы тание поступили безлисточковые сорта Норд, Спрут, Самарец, Усач неосыпаю щийся, Усач интенсивный, Белус, Усатый 86, Усатый 90 и др. Во ВНИИ ЗБК бы ли созданы и районированы сорта усатого гороха Орлус и Спрут 2 [282, 284]. В НПО «ДОН» были получены сорта Аксайский усатый 3, Аксайский усатый 4, Ак сайский усатый 5 для выращивания в условиях недостаточного и неустойчивого увлажнения [42]. В КНИИСХ также создан ряд сортов гороха с усатым типом ли ста: Плутон, Газырек, Лавр, Статус и др. [32].

В Польше в результате скрещивания обычных форм с источниками гена af удалось создать более устойчивые к полеганию сорта Ramir и Diamant [424]. В Англии были созданы урожайные сорта Consort, Countess, Orb с усатым типом ли ста [376, 384]. В настоящее время наиболее широко возделываются и стабильно увеличивают свой ареал в странах Европы такие сорта как Solara, Carrera, Baccara, Eiffel, Grafila и др. [370].

Повышенная продуктивность биомассы морфотипа хамелеон стала основа нием для использования данной формы в селекции на высокую урожайность. Во ВНИИ ЗБК был выведен сорт Спартак, который превосходит стандарт Орловча нин по устойчивости к полеганию, семенной продуктивности, а также содержа нию белка [100, 117, 210] и внесен в список ценных по качеству зерна сортов [114]. На Украине также районировано два гетерофильных сорта гороха – Фаргус и Петрониум [114].

Итогом селекционной работы с многократно непарноперистой формой ста ло создание сорта овощного направления Витязь [81].

Первый сорт зернового гороха с детерминантным ростом самарской модели – Флагман был районирован в 1992 г. [125]. Благодаря ограниченному росту стеб ля и компактному размещению бобов на его верхушке, сорт превосходит обычные формы по дружности созревания и устойчивости к полеганию.

В последнее время во многих селекционных учреждениях реализуются про граммы по введению в генотип высокопродуктивных образцов гороха нескольких мутантных генов и созданию на этой основе сортов с измененной архитектони кой, устойчивых к полеганию, высокобелковых, высокоурожайных [121].

По мнению Б.К. Попова [242], основными параметрами технологичных сор тов гороха, устойчивых к полеганию, являются стебель средней длины (50 … см) с усатым типом листа, компактным расположением бобов за счет уменьшения длины междоузлий, ограниченным количеством продуктивных узлов и высокой озерненностью бобов.

Сорт Батрак, созданный во ВНИИ ЗБК, сочетает детерминантный тип роста стебля, усатый лист и неосыпающиеся семена [106, 117]. Он отличается повы шенным накоплением протеина в семенах – 24-26 %. Белок сорта Батрак обладает высокой биологической ценностью и содержит достаточно много критических аминокислот – метионина и цистина, а также лизина [183]. Сорт внесен в список ценных по качеству сортов гороха. В Самарском НИИСХ создана серия усатых сортов с детерминантным стеблем (Флагман 5, Флагман 7, Флагман 9) [126], внедрение которых в производство позволило полностью перейти к прямому ком байнированию, что обеспечило повышение и стабилизацию урожайности [127]. В Нарымском отделе СибНИИСХиТ выведен пригодный для механизированной убор ки сорт гороха Нарымский 15, сочетающий детерминантный тип роста и полукарли ковый тип стебля с усатым типом листа и неосыпающимся типом семян [177].

Созданный во ВНИИ ЗБК короткостебельный, с усатыми листьями и мел кими неосыпающимися семенами, устойчивый к полеганию сорт Мультик в сред нем за три года конкурсного испытания показал практически одинаковую с круп носемянным стандартом Орловчанин урожайность [117]. Короткостебельный, ли сточковый, детерминантный (самарская модель) сорт Орловчанин 2 включен в список ценных по качеству сортов гороха [117], отличается от стандарта Орлов чанин более высоким содержанием белка в семенах и обладает потенциалом уро жайности до 7,5 т/га [291].

Результатом селекции гороха в Башкортостане стало создание сортов зерно вого гороха Чишминский 95, Чишминский 229, Памяти Хангильдина – высоко урожайных, раннеспелых, с ограниченным ростом и устойчивых к полеганию и осыпанию семян [67, 320].

Зерно гороха является, прежде всего, источником растительного белка. Од нако целенаправленной селекции в этом направлении не проводится.

Как известно, недостатком высокобелковых форм является низкая семенная продуктивность и более продолжительный вегетационный период [35, 345].

Исследованиями И.В. Кондыкова с соавторами [156] установлено, что раз личия в содержании белка у различных морфотипов гороха незначительны. Вме сте с тем, отмечено, что сорта безлисточкового типа имеют менее тесную отрица тельную взаимосвязь урожайности и содержания белка. Сорта детерминантного типа превосходят по белковости индетерминантные [156, 324].

В.Н. Уваровым [291] показано, что в процессе мутационной селекции мож но получать формы гороха с более высоким удельным весом легуминов в составе глобулинов белка, что сопровождается улучшением его аминокислотного состава за счет увеличения содержания метионина, триптофана и цистеина.

По мнению И.В. Кондыкова [154] селекция должна быть направлена не на достижение максимальной урожайности, а на улучшение показателей качества зерна на фоне стабилизации относительно высокого уровня продуктивности.

Агропромышленный комплекс РФ в настоящее время нуждается в новых сортах гороха, характеризующихся не только высокой белковостью и стабильно высокой урожайностью, но и отличающихся высокими товарными и пищевыми качествами семян. Существенное значение для крупяного производства имеют также показатели, влияющие на выход продукта и возможность максимального извлечения из зерна питательных веществ, сосредоточенных в семядолях. Для осуществления процессов переработки современные сорта гороха должны иметь семена с определенными морфометрическими параметрами.

Для производства товарного зерна гороха необходимы высокоурожайные среднеспелые сорта с высокими товарными и пищевыми качествами семян, обла дающие устойчивостью к засухе, вредителям и болезням, осыпаемости семян и меньшей полегаемостью стебля [68].

Принципиально новым направлением селекции гороха в настоящее время является селекция на высокое содержание в семенах крахмала и амилозы.

Наибольшее содержание амилозы в крахмале имеют сорта овощного гороха с морщинистыми семенами (генотип rrRbRb). Однако они низкотехнологичны при выращивании и имеют недостаточно высокую урожайность зрелых семян.

В Российской Федерации по Центрально-Черноземному региону райониро ван отечественный сорт овощного гороха Совинтер 1 [60], имеющий более 25 % амилозы от веса семян. Однако он имеет ряд недостатков: обычные (листочковые) листья, высокую полегаемость стебля, низкую урожайность семян.

В научно-исследовательской фирме Агритек (Чехия) с целью выделения амилозных генотипов проведен скрининг сортообразцов овощного гороха. В ре зультате из генетических ресурсов были выделены источники высокого содержа ния амилозы [57].

1.4 Химический состав и пищевая ценность зерна гороха и продуктов его переработки По данным А.В. Богомолова и Ф.В. Перцевого [28] в зерне гороха содер жится (в %): белка – 24-31, крахмала – 50-60, жиров – 2-3, сахаров – 4-6, мине ральных веществ – 3,5-3,6, пектиновых веществ – 1,5-2,8.

Н.Е. Павловская с соавторами [27] указывает, что в зерне гороха в зависи мости от сорта и условий выращивания содержится 9-15 % воды, 18-35 % белка, 46-60 % безазотистых экстрактивных веществ, в том числе 20-50 % крахмала, 4- % сахаров, 0,6-1,5 % жира, 2-10 % клетчатки, 2-4 % золы. Сравнительно много в зерне минеральных веществ (особенно железа), микроэлементов, витаминов – А, В1, В2, РР, В6, в зародыше семян содержится витамин Е, в прорастающих семенах – витамин С.

Д. Шпаар с соавторами [329] приводит данные о содержании в зерне гороха (г/кг): углеводов – 634, протеина – 246, жира – 15;

витаминов (мг/кг): С – 22…295, А (каротина) – 7,0, В1 – 5,1, В2 – 0,7…6,4, В6 – 1,0;

минеральных веществ (г/кг):

калия – 12,0, натрия – 0,1, кальция – 1,0, фосфора – 4,5, магния – 1,5, серы – 1,6, железа – 84.

По данным И.М. Скурихина и А.П. Нечаева [269], в зерне гороха содержит ся (мг на 100 г продукта):

-каротина – 0,01, витамина Е – 9,1, витамина В6 – 0,27, биотина – 19*10-3, ниацина – 2,2, пантотеновой кислоты – 2,2, рибофлавина – 0,15, тиамина – 0,81, холина – 200.


Согласно данным В.Г. Конарева [152], изучившего 400 образцов мировой коллекции ВИР, в зерне гороха содержание белка варьирует от 19,2 до 29,6 %, ли зина – от 6,5 до 8,9 %, метионина +цистина – от 1,3 до 3,0 %.

Исследованиями И.В. Тарыцы [278] установлено, что содержание белка в зерне гороха зависит от условий года (46 %), сортовых особенностей (54 %) и в меньшей степени – от случайных факторов (20 %). Белковость зерна положитель но коррелирует с длиной вегетационного периода. Позднеспелые сорта накапли вают больше белка, чем средне- и позднеспелые.

Исследованиями В.И. Брежневой [32] показано, что внесение средних и вы соких доз NPK положительно сказывается на содержании белка.

В.В. Хангильдиным [300] установлено, что на накопление белка в семенах гороха негативно влияет ген – ингибитор I, блокирующий хлорофилловую пиг ментацию семядолей.

Н.Н. Корниенко и др. [27] установлена зависимость между содержанием белка и полипептидным спектром белка. В образцах гороха с константным поли пептидным спектром содержание белка в зависимости от условий года менее под вержено колебаниям, чем в семенах образцов с нестабильных компонентным со ставом запасных белков. Количество субъединиц в спектрах белков семян гороха не зависит от длины вегетационного периода. Различия отмечаются в скорости синтеза белков и связаны с генетическими особенностями сорта.

Исследование 69 образцов гороха морфотипа хамелеон показало, что, не смотря на значительное варьирование накопления белка в семенах в зависимости от погодных условий года выращивания, в благоприятных условиях большинство из них способны накапливать в семенах от 23,0 до 27,4 % сырого протеина [159].

По мере созревания семян водорастворимый белок накапливается достаточно равномерно. В фазу молочной спелости содержание белка в семенах морфотипа хамелеон составляло от 13,7 до 16,9 %, в восковую – от 17,4 до 20,7 %, в полную – от 19,8 до 22,9 %.

По сумме незаменимых аминокислот в белке горох занимает одно из пер вых мест среди зернобобовых культур [99]. Его зерно является хорошим источни ком лизина, триптофана и других аминокислот. Количество лизина в белке может достигать 7 % и более [22]. Содержание триптофана варьирует от 0,42 до 1,4 % [15]. Критическими аминокислотами белка гороха являются метионин и цистеин [64, 183].

Показатель аминокислотного скора белков гороха по шкале ФАО составля ет 60 %, степень утилизации организмом человека – 44 % [171]. Это связано с наличием в составе зерна большого количества крахмала, клетчатки и других ве ществ, экранирующих к ним доступ ферментов [170].

Благодаря присутствию в составе белков гороха большого количества гид рофильных центров: высокополярных аминогрупп глутаминовой и аспарагиновой кислот, полярных групп треонина и тирозина, сульфгидрильных групп цистина, они отличаются высокой влагосвязывающей способностью [62].

Растворимость белка определяет реологические и другие физико химические характеристики белоксодержащих пищевых систем. Повышение рас творимости белка благоприятно для увеличения устойчивости стабилизируемых им эмульсий и пен, но неблагоприятно для тестообразующих свойств белковых суспензий и сорбции ими жиров [286].

Белки семян гороха представлены альбуминами, глобулинами (вицилинами и легуминами) и рядом второстепенных (по количественному соотношению) ком понентов [140, 261].

По данным В.И. Володина и В.И. Масаловой [50], у различных сортов и му тантов гороха содержание альбуминов колеблется от 8 до 21,5 %, глобулина – от 58,6 до 76,6 %, глютенина – от 10,0 до 19,8 % В.И. Володиным [47] не выявлено закономерности в накоплении отдельных белковых фракций в зависимости от белковости семян. Однако им был выделен ряд образцов, которые при пониженной белковости содержали больше водорас творимой фракции – альбуминов.

Основную часть белкового комплекса (до 80-90 %) составляют запасные белки глобулины [48, 151, 234, 329, 405]. Они не являются индивидуальными бел ками, а представлены легумином (11S) и вицилином (7S), различающимися по физико-химическим свойствам [381]. R.R.D. Croy et al. [360] показали наличие в семенах гороха, кроме легумина и вицилина, третьего глобулина – конвицилина.

Белок легумин состоит из субъединиц, имеющих молекулярную массу по рядка 60 кДа и распадающихся в присутствии редуцирующего агента на два раз ных полипептида: с молекулярной массой около 40 кДа и 20 кДа. Молекулярная масса субъединиц вицилина в основном находится в пределах 50-75 кДа. Они формируют тримеры размером от 140 до 225 кДа или низкомолекулярные поли пептиды (от 12 до 30 кДа) [307].

В составе глобулинов преобладают легумины. Соотношение легуминов и вицилинов варьирует, по одним данным, от 1,6 до 4,2 [375], по данным других ав торов – от 0,2 до 1,5 [355]. Установлено, что это соотношение зависит от генотипа семени. Образцы с низким содержанием легумина относятся преимущественно к разновидностям гороха с морщинистыми семенами [286].

Исследованиями А.Н. Даниленко с соавторами [69] установлено, что легу мины семян различных сортов гороха как в нативном, так и в денатурированном состоянии различаются по величинам теплоемкости их гидратации, что свиде тельствует о различной степени их интегральной гидрофобности. При денатура ции легуминов происходит одно и то же изменение доступной растворителю гид рофобной поверхности белков.

R.A. Davey и W.F. Dudman [364] установили, что легумины гороха содержат 0,33 % глюкозамина и 0,73 % нейтральных углеводов (глюкоза, манноза).

Легумин, вицилин и конвицилин имеют в своем составе незначительное ко личество серосодержащих аминокислот [248]. О.Г. Смирнова [270] предположи ла, что это связано с тем, что около 50 % серы в семенах гороха накапливается специализированными низкомолекулярными полипептидами РSР7 с молекуляр ной массой около 6 кДа. Они не обладают протеолитической или амилазной ак тивностью и не являются структурными компонентами более крупных запасных олигомеров. В течение двух суток с начала прорастания семян они практически полностью исчезают из семядолей, что свидетельствует о важном значении дан ных белков для прорастающего зародыша.

РSР7 белки составляют около 5 % от общего содержания белка в семенах.

При анализе образцов гороха обнаружен широкий спектр изменчивости как по числу РSР7 полипептидов в спектре, так и по их интенсивности.

Альбумины с молекулярной массой 10-100 кДа составляют 9-13 % всех бел ков. Они играют важнейшую физиологическую роль, так как с ними связана фер ментативная активность семян. Выделенный из белкового экстракта суммарный альбумин обладает инвертазной, каталазной и др. активностями [184, 229].

Альбумины объединяют большинство белков, проявляющих биологиче скую активность. У бобовых эта фракция включает ферменты (липоксигеназу, уреазу, амилазу), лектины (гемагглютинины) и ингибиторы ферментов (антитрип синовые вещества).

Аминокислотный состав компонентов белковых фракций идентичен [46, 193]. Однако по количественному содержанию отдельных аминокислот они раз личаются. Для альбуминов характерно высокое содержание серосодержащих аминокислот, лизина, треонина, а также аспарагиновой и глутаминовой кислот [314, 388, 406]. Глобулиновая фракция содержит больше незаменимых аминокис лот [160, 408].

Отдельные группировки солерастворимых белков содержат неодинаковое количество лимитирующих пищевую ценность незаменимых аминокислот – ме тионина, триптофана и цистеина. Низкое их содержание свойственно вицилинам и вицилиноподобным белкам. В легуминах и легуминоподобных белках они при сутствуют в большем количестве [119, 291].

Кроме белковых веществ, семена гороха содержат и другие азотистые со единения (свободные аминокислоты и их амиды, нуклеиновые кислоты, пептиды, азотистые соединения, минеральный азот). Основная масса небелковых азотистых соединений представлена свободными аминокислотами (до 4-5 % веса зерна, т. е.

12-15 % общего азота) [241].

Из углеводов в состав зерна гороха входят крахмал, сахароза, гемицеллюло за, клетчатка, пектиновые вещества и редуцирующие сахара.

Основным углеводом зерна гороха является крахмал. Его содержание в за висимости от генотипа, по одним данным, составляет от 20 до 54 % [235], по дру гим – 13-65 % [208]. На крахмалистость зерна оказывают влияние его сортовые особенности, а затем климатические и почвенные условия [10].

Сорта с морщинистыми семенами накапливают крахмала гораздо меньше, чем округлосеменные формы. Большая часть сортов и линий амилозного типа ха рактеризуется средним содержанием крахмала– 36,3 % (в среднем) [389]. Содер жание крахмала у зерновых форм несколько выше – 43,5 % в среднем.

Установлено, что содержание крахмала и амилозы увеличивается по мере созревания семян гороха [27]. При полном наливе семян наибольшим количе ством амилозы в крахмале характеризуются усатые линии амилозного типа (59, % в среднем), а наименьшим – сорта листочкового морфотипа (56,9 % в среднем).

Крахмал неоднороден по составу. Его главными компонентами являются амилоза и амилопектин. Первая легко растворяется в теплой воде, образуя слабо вязкие растворы, второй – в воде при нагревании под давлением, давая очень вяз кие растворы.

Семена как с морщинистыми, так и с округлыми семенами накапливают амилозу почти в равном количестве. Однако в крахмале гороха в зависимости от сорта может содержаться от 4 до 75 % амилозы [429].

По способности синтезировать амилопектин округлосемянные и морщини стые формы резко различаются [23]. У округлосеменных сортов соотношение амилоза : амилопектин в крахмале составляет 1 : 2 [385, 389], а содержание ами лозы – 37,6-41,6 % [21], и может достигать 50 % [265]. В крахмале морщини стых форм гороха накапливается до 60-75 % амилозы.

По данным Н.Е. Павловской с соавторами [27], содержание амилозы у зер новых сортов в среднем составляет 27,5 %;

у овощных высокоамилозных – от 67, до 71,9 %.

М. Hybl et al. [389] на основе изучения обширной коллекции сортов гороха предложили классифицировать горох в зависимости от содержания крахмала и ами лозы в зерне на девять групп, соответственно, для гладких и морщинистых семян.

Согласно классификации, предложенной Н.Р. Андреевым [11], гороховый крахмал относится к типу среднезернистых, подтипу амилозных (с содержанием амилозы более 30 %). По массовой доле сухих веществ крахмал гороха относится к группе зерновых и зернобобовых – с содержанием сухих веществ 85-90 % [13].

Синтез гранул крахмала происходит путем полимеризации глюкозы с уча стием ферментов. Фермент GBSS I необходим для производства линейной амило зы, а фермент SBE II отвечает за совместное действие растворимых синтаз крах мала и разветвленность молекулы крахмала, а именно амилопектина. Чем ниже активность ферментов, ответственных за разветвление в полисахаридной цепи, тем меньше синтезируется амилопектина и тем выше соотношение амило за/амилопектин в гранулах крахмала.

Согласно модели строения крахмала A. Sarko и H. Wu, амилоза и амилопек тин формируют структурный комплекс зерен, который состоит из кристалличе ской и аморфной частей [348, 430]. А-форма кристаллов крахмала образована двойными спиралями боковых ветвей амилопектина с плотной упаковкой (харак терно для зерновых крахмалов). В-форма полиморфной части зерен свойственна картофельному крахмалу. Vh-форма состоит из одинаковых спиралей амилозы и включает липиды.

Для горохового крахмала характерны смешанные кристаллические структу ры (А+В), называемые С-формой [145, 305, 374, 438]. Также встречается Vh форма, которая образуется, в основном, при термообработке и ретроградации крахмала.

Положения рефлексов для высокоамилозных гороховых крахмалов соответ ствуют В-типу структуры. Увеличение содержания амилозы сопровождается из менением типа упаковки двойных спиралей [145]. Для высокоамилозных крахма лов значения средней толщины кристаллов значительно превышают соответству ющие величины для гладкозерных образцов горохового крахмала.

C. Gernat et al. [361] считают, что высокоамилозные крахмалы морщинисто го гороха содержат как В-тип, так и Vh-тип кристаллитов.

Метод деконволюции калориметрических пиков высокоамилозных крахма лов морщинистого гороха показал, что процесс их плавления может быть описан как процесс плавления смеси низко- и высокотемпературных структур, обозна ченных как В- и В*-типы, а также как плавление V-типа кристаллитов [398, 427].

Исследованиями С.С. Козлова [145] установлено, что для контрольного об разца крахмала гороха (гладкозерный сорт) наблюдается характерная картина двулучепреломления («мальтийский крест»), что говорит о радиальной ориента ции упорядоченных полисахаридных цепей по отношению к поверхности грану лы. Для высокоамилозных гороховых крахмалов двулучепреломления не наблю дается, свидетельствуя в пользу неупорядоченного расположения кристалличе ских структур в объеме гранулы. Для этих крахмалов реализуется новый тип структурной организации, когда частично кристаллические структуры с неболь шим числом когерентно рассеивающих слоев распределены неупорядоченно в аморфной «матрице».

Температура плавления крахмалов зависит как от условий выращивания сельскохозяйственной культуры [425], так и от вида и сорта растений [398, 415, 430]. У гладкозерного гороха в зависимости от сорта различия в температуре плавления достигают 5-6 К [339, 365].

Согласно данным Н.Р. Андреева [11], у горохового крахмала температура клейстеризации составляет 58С, температура максимальной вязкости – 72С.

Крайние значения реологических характеристик принадлежат крупно- и мелкозернистым крахмалам (амилопектиновым и амилозным), а крахмалы с би модальной дисперсностью имеют средние величины этих показателей.

V.A. Protserov et al. [415] предполагают, что температура плавления крахма лов зависит от толщины кристаллической ламели, количества дефектов кристал лической структуры и типа кристаллической структуры.

Исследованиями Г.О. Кожевникова и др. [144] показано, что изменения толщины кристаллической ламели и содержания дефектов не коррелируют с из менениями температуры плавления крахмалов гладкозерного гороха различных сортов. Поэтому различия температуры плавления в основном определяются ти пом кристаллической структуры, а отношение кристаллических структур А/ В в крахмалах гладкого гороха различается.

Изучение процесса плавления нативных зерен крахмала гладкого гороха пя ти различных сортов показало, что термодинамические параметры плавления крахмала зависят от сорта гороха [144]. Установлено, что температуры плавления крахмалов гороха различных сортов не зависят от толщины их кристаллической ламели и количества дефектов кристаллической структуры. Наблюдаемые разли чия термодинамических параметров плавления гороха различных сортов, по видимому, определяются соотношением А- и В-типов кристаллической структу ры, образующих крахмальную гранулу.

Отмечено, что экструзионный гороховый крахмал, по сравнению с другими видами крахмала, отличается наибольшей вязкостью, что объясняется повышен ным содержанием амилозы, а, следовательно, высоким студнеобразованием при приготовлении концентрированных дисперсий крахмал-вода [98].

Из некрахмалистых полисахаридов в семенах гороха имеются гемицеллю лозы, целлюлозы, пектиновые вещества и пентозаны. Гидролизат гемицеллюлозы состоит из различных углеводов (% на сухое вещество): глюкозы – 30,2, арабино зы – 21,0, галактозы – 7,7, ксилозы – 4,9;

гидролизат целлюлозы – только из глю козы со следами арабинозы.

По данным В.М. Косолапова и др. [164] содержание сырой клетчатки в се менах гороха колеблется от 4,90 до 11,03 %.

В зерне гороха содержится 4…7 % моно- и олигосахаридов. Причем основ ная часть низкомолекулярных углеводов сосредоточена в зародыше зерна. В со став этих веществ входят сахароза, в небольших количествах – раффиноза, мели биоза, мальтоза, глюкоза и фруктоза. При прорастании зерна в нем накапливается мальтоза [88].

В период созревания семян гороха (от молочной до полной спелости) сахара представлены глюкозой, фруктозой и сахарозой, содержание которых постепенно снижается. Наибольший процент сахаров приходится на сахарозу.

В фазу восковой спелости значительно снижается количество моносахари дов и, особенно, фруктозы. Однако в составе семян раннеспелых и среднеспелых сортов гороха появляется трисахарид раффиноза, идентифицированный у поздне спелого сорта только в семенах технической зрелости.

Н.Е. Павловской с соавторами [27] установлена высокая положительная корреляция между содержанием простых сахаров в семенах гороха и гемагглюти нирующей активностью. В процессе созревания семян активность лектинов пада ет, что связано со снижением содержания простых сахаров и увеличением коли чества раффинозы и крахмала.

Горох содержит -галактозиды (раффиноза, стахиоза, цицеритол, вербаско за) [329], которые могут являться причиной метеоризма у человека [286]. Сум марное содержание данных олигосахаридов в зерне гороха составляет 70,7 мг/г, а преобладющими являются раффиноза и стахиоза [390].

По данным David D. Dalgetty и Byung-Kee Baik [362], основным углеводом растворимых пищевых волокон семядолей является глюкоза, а нерастворимых – арабиноза.

В небольших количествах содержатся в семенах и органические кислоты.

Их общее содержание составляет 0,82 %, в том числе летучие – 0,14 %, лимонная – 0,29 %, яблочная – 0,07 % и неизвестная – 0,32 % [366].

Важным компонентом семян гороха являются липиды (2,5 % от массы се мян), объединяющие различные группы веществ: жиры (свободные липиды) и жироподобные вещества (липоиды), а также фосфолипиды (связанные липиды).

Жир имеет темно-коричневый цвет, специфический запах и неопределенный вкус.

Основные константы жира гороха: удельный вес при 15°С – 0,919, температура застывания – 15°С, число омыления 184,5, йодное число – 106,0.

Полиненасыщенные жирные кислоты составляют до 52 % жиров гороха, содержащих, в основном, непредельные жирные кислоты [308, 346].

По данным Т.В. Савенковой [262] на долю линолевой кислоты приходится в среднем 36,3 %, олеиновой – 15,4 %, линоленовой – 6,7 %. Насыщенные жирные кислоты представлены в основном пальмитиновой – 12,9 % и стеариновой – 2,1 % кислотами.

Исследование фракционного состава липидов гороха показало, что в состав их входят различные вещества: триглицириды, диглицириды, фосфатиды, кароти ноиды, хлорофилл, свободные жирные кислоты, стерины, их эфиры, моноглице риды. Количественное соотношение их колеблется в зависимости от сортовых особенностей и условий года выращивания. Кроме того, в семенах гороха содер жится значительное количество неомыляемых веществ, что является характерным признаком липидов всех зерновых бобовых культур.

Каротиноиды липидов содержат 7,1-10,4 мг биологически активного каротина на 100 г вещества, что составляет 89,6-92,9 % от суммы каротинов, и 8,42-13,71 мг ксантофилла.

Свободные липиды содержат 18,13-18,95 % фосфатидов, которые состоят из лецитинов (30,43-35,29 %) и кефалинов (65,23-69,97 %). В связанных липидах установлено более высокое содержание фосфатидов (68,97-73,80 %). Количество лецитиновой фракции колеблется от 38,22 до 51,77 %, кефалиновой – от 48,29 до 61,78 %. Из неомыляемой фракции горохового масла выделены стеролы (2,21-2, %). На долю -ситостерина приходится до 0,5 % к массе сырья [43].

В горохе содержится достаточное количество сапонинов – органических веществ стероидной или тритерпеноидной природы, обладающих пенообразую щими свойствами. Горох, в основном, содержит тритерпеновые сапонины олеана нового типа, и, в частности, соясапонины А, В, С, D, пизумсапонины I, II [406, 414].



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.