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:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФГБОУ ВПО «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ И ТОРГОВЛИ» УДК 635.656: 582.736.3 ...»

-- [ Страница 4 ] --

Выравненность большинства исследованных сортообразцов гороха была свыше 80 %, а у некоторых (Орловчанин, Темп, Орловчанин 2, Амиус-334, Ами ус-1241, Пап-485/4, Рас-тип, Пап-986/6) – свыше 90,0 %.

Таблица 22 – Товарные качества семян исследуемых сортообразцов гороха Содержание Вырав- Общий выход Выход цело Наименование сырого проте- ненность, лущеного го- го лущеного сорта/линии ина, % СВ* роха, %** гороха, %** %* 1. Орловчанин – ст. 21,91 91,2 86,4 76, 2. Темп 23,29 91,9 87,9 76, 3. Орловчанин 2 24,64 90,4 87,4 72, 4. Орлус 23,22 89,4 82,0 71, 5. Батрак 24,60 88,0 87,0 80, 6. Спартак 23,36 85,8 84,1 69, 7. Орел 25,66 88,4 86,5 69, 8. Мадонна 22,64 87,0 88,8 84, 9. ЛУ-268-99 24,46 89,8 86,3 73, 10. ЛУ-139-00 25,37 84,8 85,9 73, 11. ЛУ-153-06 23,79 85,6 85,6 65, 12. ЛУ-213-94 25,12 86,7 86,0 64, 13. Мультик 24,16 76,8 82,5 72, 14. Пап-485/4 24,32 95,0 89,4 79, 15. Рас-тип 22,03 92,4 85,2 72, 16. Пап-986/6 25,68 91,5 85,8 75, 17. Мутант Агритек 24,42 71,9 82,3 69, 18. В-Агримут 25,48 74,3 83,0 70, 19. Вега – ст. 27,11 89,6 82,9 81, 20. Амиус-334 26,56 90,6 83,3 81, 21. Амиус-424 26,32 89,8 84,1 77, 22. Амиус-1433 26,91 78,6 84,8 79, 23. Амих-1660 27,60 80,4 82,4 72, 24. Амих-99-1064 24,44 79,3 83,4 68, 25. Амих-99-1132 27,48 85,8 80,8 74, 26. Амиус-97-2301 25,32 85,0 84,6 76, 27. Амиус-416 25,91 85,5 83,1 74, 28. Амиус-99-1245 27,99 78,6 82,5 78, 29. Амиус-98-891 26,50 83,7 80,8 73, 30. Амиус-1241 27,07 90,1 84,6 81, 31. Изумруд 28,60 86,3 81,4 74, 32. Тристар 26,28 78,7 83,4 76, 33. San Cipriano 28,58 82,0 84,9 78, 34. Ctirad 26,67 78,5 85,8 80, Примечание: * – среднее за 2005-2008 гг.;

** – среднее за 2007-2008 гг.

В группу сортообразцов с выравненностью менее 80,0 % вошли селекцион ные линии Амиус-1433, Амиус-99-1245, сорта Тристар, Ctirad с морщинистым ти пом семян, а также сорт Мультик и линии Мутант Агритек и В-Агримут с глад кими семенами.

Крупность большинства исследованных сортообразцов была на уровне 7,0+6,5 мм. Лишь некоторые формы гороха (сорт Мультик, Мутант Агритек, В Агримут) имели более мелкие семена – 6,0+5,5-6,5+6,0 мм в зависимости от года выращивания.

Содержание фракции «мелкие семена» с проходом через сито с отверстиями размером 5 мм в пищевом горохе не должно превышать 5,0 % [14]. Этому требо ванию также удовлетворяли все исследованные сортообразцы, за исключением Мутанта Агритек и В-Агримута.

Выход лущеного гороха при переработке зерна гороха у большинства глад косемянных форм был свыше 83,0 %, за исключением сортов Орлус, Мультик и Мутанта Агритек;

у всех морщинистых – свыше 80,0 %.

Для выработки крупы наибольшую ценность представляют сорта, обеспе чивающие высокий процент выхода целого лущеного гороха. Этому требованию отвечали все исследуемые сортообразцы гороха со значением данного показателя свыше 60,0 и 50,0 %, соответственно, для гладкосемянных и морщинистых сортов.

Выход целого лущеного гороха свыше 80,0 % обеспечивали сорта Батрак, Мадонна, Вега, Ctirad и селекционные линии Амиус-334, Амиус-1241.

В процессе кулинарной оценки наиболее важными показателями для зерна гороха являются цвет, вкус, консистенция семян после варки, а также продолжи тельность варки семян. Цвет после варки зависел от сортовых особенностей зерна – был желтым или ярко-желтым у желтосемянных сортообразцов;

зеленым – у зе леносемянных. При оценке вкусовых качеств каши оценку 4,5 балла и выше по лучили гладкосемянные сорта Орловчанин, Орлус, Спартак, Орел, Мадонна и се лекционные линии ЛУ-268-99, Пап-485/4, Пап-986/6, а также морщинистые се лекционные линии Амиус-334, Амиус-98-891, Амиус-1241 (рисунок 7).

Наименьшим количеством баллов (менее 4,0) был оценен вкус сваренных семян сортообразцов ЛУ-139-00, Вега, Амиус-424, Мультик и Мутант Агритек.

Продолжительность варки, мин 140 120 Вкус, баллы 60 0 Тристар Амих-99- Мадонна Вега - ст.

San Cipriano Амих-99- Ctirad Пап-485/ Пап-986/ Амих- Спартак Орел Орловчанин Темп ЛУ-268- ЛУ-139- ЛУ-153- ЛУ-213- Мутант Агритек Орловчанин ст.

Рас-тип Орлус Батрак Мультик Амиус-97- Амиус-99- Амиус-98- В-Агримут Амиус- Амиус- Амиус- Амиус- Амиус- Изумруд продолжительность варки вкус Рисунок 7 – Кулинарная оценка исследуемых сортообразцов гороха (среднее за 2007-2008 гг.) Консистенция семян после варки была равномерной у всех исследованных сортообразцов. Продолжительность варки семян составила не более 127,5 мин, что также соответствует требованиям для продовольственного гороха.

4.3 Оценка пригодности для промышленной переработки на крахмал и амилозу Производство крахмала и крахмалопродуктов в мире непрерывно растет.

Это связано как с резким ростом выработки сахаристых продуктов из крахмала, модифицированных крахмалов, так и с организацией производства биоразрушае мых полимерных материалов на его основе.

Для переработки на крахмал в разных странах используют, как правило, местные виды крахмалсодержащего сырья, например, в Европе – картофель, пше ницу, кукурузу, в Северной Америке – кукурузу, в Латинской Америке и Юго Восточной Азии – маниок, батат и саговую пальму [11].

Общемировая потребность в крахмале растет в среднем на 4,0 % в год и со ставляет порядка 2,6 кг в год на душу населения. В России потребление крахмала на человека в год – 0,44 кг [53].

Основными производителями крахмала являются такие страны как США, Канада, Германия, Франция, Дания, Япония и др.

В настоящее время изменилась структура сырья, перерабатываемого на крахмал. Например, в Европе раньше крахмал производили в основном из карто феля и кукурузы. В течение последних 10 лет произошел рост производства крах мала из пшеницы как альтернативы кукурузному крахмалу, поступающему из США и более дорогостоящему.

И на внутреннем рынке растет спрос на крахмал и продукты его переработ ки. Доля российских товаров в общем объеме потребления продукта также имеет тенденцию к росту. Объемы производства крахмала с каждым годом увеличива ются. Так, по итогам работы предприятий пищевой и перерабатывающей про мышленности в 2012 г. в России было произведено 174,3 тыс. т крахмала, что на 8,2 % больше, чем в 2011 г. [130].

Крахмал и его производные широко используются для пищевых целей как углеводные продукты, а также как студнеобразователи, загустители, эмульгаторы, обладающие высокой водоудерживающей способностью. Благодаря многообраз ным свойствам и возможности модификации крахмал находит широкое примене ние в технических целях.

В отличие от полимеров, получаемых из природно невозобновляемого сы рья, крахмал является ежегодно возобновляемым биоразлагаемым полимером, ко торый используется для производства биоразрушаемых упаковочных материалов.

В процессе производства крахмалопродуктов важнейшим показателем явля ется выход крахмала, его качество, а также возможность рационального исполь зования побочных продуктов. Функционально-технологические свойства крахма лов и качество продуктов, получаемых на их основе, зависят от соотношения основ ных полисахаридов крахмала – амилозы и амилопектина, так как они во многом определяют пути его использования в различных отраслях промышленности [438].

Учитывая постоянный рост цен на нефть и газ, возросло значение крахмала как сырья для производства этанола. А.Н. Постников [244] считает, что перера ботка крахмала на этиловый спирт экономически выгодна. Показано, что при пе реработке семян гороха с высоким содержанием амилозы выход этанола увеличи вается [44].

Исследования последних лет показали целесообразность использования вы сокоамилозного горохового крахмала, выделенного из морщинистых сортов горо ха, в технических целях [400].

При экструзионной обработке такого крахмала можно получить пластмас соподобные, но биологически рециклируемые (компостируемые) материалы, ко торые можно использовать в качестве пластмасс, пленок, упаковочных материа лов [329], а также оболочек для лекарств [367]. Пленки на основе горохового крахмала обладают хорошей растяжимостью и барьерными свойствами по отно шению к кислороду [359, 403].

Опыт Германии показал, что производство морщинистого гороха для по добных целей экономически выгодно, даже с учетом более низкой урожайности таких сортов по сравнению с гладкосемянными.

Высокоамилозный гороховый крахмал является перспективным сырьем для создания пищевых продуктов функциональной направленности. Согласно клас сификации крахмалов, содержащихся в пищевых продуктах, он относится к рези стентному второго типа, выполняющему функцию пребиотиков [340]. Такой крахмал не адсорбируется в тонком кишечнике. Однако, попадая в толстый ки шечник и прямую кишку, становится доступным для ферментации бактериями, присутствующими в желудочно-кишечном тракте, и переваривается с образова нием короткоцепочечных жирных кислот, углекислоты, водорода и метана [341].

Его физиологическая функция подобна функции пищевых волокон, которые уменьшают риск возникновения таких заболеваний как сахарный диабет и рак толстой кишки, способствуют снижению уровня холестерина и глюкозы в крови, улучшают гликемический отклик.

Учитывая перспективы использования крахмала из зерна гороха как в пи щевой промышленности, так и в технических целях, была проведена оценка при годности различных сортов и форм гороха для переработки на крахмал и амилозу.

Основными показателями, определяющими промышленное использование зерна на крахмал, являются содержание крахмала в зерне и его выход с единицы посевной площади. Сбор крахмала, в свою очередь, зависит от урожайности и крахмалистости зерна.

Сорта гороха с гладкими и морщинистыми семенами отличаются по содер жанию крахмала в семенах. Среди исследованных сортообразцов гладкосемянно го типа наибольшим содержанием крахмала (свыше 50,00 %) характеризовались сорт Орловчанин (51,60 %) и селекционные линии ЛУ-153-06 (50,73 %), ЛУ-213 94 (51,16 %), Пап-485/4 (50,05 %), Рас-тип (51,07 %), Мутант Агритек (50,08 %) и В-Агримут (50,19 %) (рисунок 8).

Общий выход крахмала, т/га 60 Содержание крахмала, % СВ 50 1, 1, 0, 0, 0 Амих- Спартак Амих-99- San Cipriano Мадонна ЛУ-268- ЛУ-139- ЛУ-153- ЛУ-213- Ctirad Вега - ст.

Амих-99- Орловчанин ст.

Рас-тип Батрак Пап-485/ Пап-986/ Тристар Орел Мультик Орловчанин Темп Мутант Агритек Амиус- Амиус- Амиус- Орлус Амиус- Амиус- Амиус-97- Амиус-99- Амиус-98- В-Агримут Изумруд содержание крахмала общий выход крахмала Рисунок 8 – Содержание и общий выход крахмала у исследуемых сортообразцов гороха (среднее за 2005-2008 гг.) В группе морщинистых сортообразцов наибольшее содержание крахмала было выявлено в семенах Амих-1660 (38,29 %). Большинство форм морщинистого типа имели, согласно классификации M. Hybl et al. [391], среднее содержанием крахмала – от 28,80 (Амиус-98-891) до 34,68 % (Амих-99-1064). Низким содержа нием крахмала отличались Вега и San Cipriano.

При оценке пригодности зерна гороха для переработки на крахмал необхо димо, помимо содержания крахмала, учитывать семенную продуктивность, от ко торой напрямую зависит «идеальный» выход крахмала с единицы посевной пло щади, не учитывающий потери крахмала при переработке.

Из данных рисунка 8 следует, что наибольший выход крахмала с 1 га обес печивали гладкосемянные сорта Орловчанин (1,61 т/га), Темп (1,70 т/га), Орлус (1,64 т/га), Спартак (1,61 т/га), Мадонна (1,58 т/га), Мультик (1,57 т/га). Причем выход крахмала из семян сорта Спартак находился на уровне стандарта Орловчанин, а у сортов Темп и Орлус – на 5,6 и 1,9 %, соответственно, выше стандарта.

Наименьший сбор крахмала среди гладкосемянных форм обеспечивали Пап-986/6 (0,64 т/га), Пап-485/4 (0,90 т/га), В-Агримут (0,92 т/га), которые имели и низкую урожайность семян. Линии ЛУ-153-06 и ЛУ-213-94, несмотря на значи тельное содержание крахмала в семенах, имели выход крахмала 1,28 и 1,32 т/га, соответственно, из-за невысокой урожайности.

Выход крахмала с единицы посевной площади у форм гороха с морщинистым типом семян составил 0,40-0,85 т/га, что было обусловлено как более низкой уро жайностью, так и менее значительным уровнем накопления крахмала в семенах.

Вместе с тем, были выделены сортообразцы с крахмалом амилозного типа, кото рые по выходу данного компонента превосходили стандарт Вега на 11,3-60,4 %.

Наибольший сбор крахмала обеспечивали Амиус-334 (0,80 т/га), Амиус-99- (0,84 т/га) и Амиус-1241 (0,85 т/га).

Для получения высококачественного, т.е. высокоамилозного крахмала при годны только сорта гороха с морщинистыми семенами, в крахмале которых со держится не менее 60,0 % амилозы. С учетом этого были выделены сортообразцы амилозного типа, сочетающие повышенный сбор крахмала с высоким содержани ем амилозы в крахмале. Это селекционные линии Амих-99-1132, Амиус-97-2301, Амиус-98-891, Амиус-1241, содержание амилозы в крахмале которых было свыше 60,0 % при выходе крахмала 0,66-0,85 т/га.

Однако повышенное содержание амилозы в крахмале еще не гарантирует высокого выхода этого компонента с единицы посевной площади. Общий выход амилозы зависит от семенной продуктивности и содержания амилозы в семенах.

Среди гладкосемянных форм наибольшее содержание амилозы имели Орловча нин (19,10 %), Спартак (18,88 %), Мадонна (19,08 %), ЛУ-153-06 (20,93 %), В Агримут (20,62 %). В группе морщинистых форм по количеству амилозы на 100 г семян выделились Амих-99-1132 (21,06 %), Амиус-98-891 (20,46 %), Амиус- (20,52 %) (рисунок 9).

Содержание амилозы, % СВ Общий выход амилозы, т/га 0, 0, 0, 0, 0 Тристар Амих- Амих-99- San Cipriano Ctirad Мадонна ЛУ-268- ЛУ-139- ЛУ-153- ЛУ-213- Вега - ст.

Орловчанин ст.

Рас-тип Амих-99- Спартак Орел Пап-485/ Пап-986/ Мультик Орловчанин Темп Мутант Агритек Батрак Орлус Амиус- Изумруд Амиус- Амиус- Амиус- Амиус- Амиус-97- Амиус-99- Амиус-98- В-Агримут содержание амилозы общий выход амилозы Рисунок 9 – Содержание и общий выход амилозы у исследуемых сортообразцов гороха (среднее за 2005-2008 гг.) Общий выход амилозы с 1 га посевной площади у исследуемых сортообраз цов гороха составил 0,26-0,63 т. Наиболее высокий выход этого компонента крахмала среди гладкосемянных форм обеспечивали сорта Орловчанин (0,60 т/га), Спартак (0,63 т/га), Мадонна (0,62 т/га), Мультик (0,62 т/га). В группе морщини стых форм высокий выход амилозы с единицы посевной площади имели Амих 99-1132 (0,57 т/га), Амиус-98-891 (0,48 т/га), Амиус-1241 (0,56 т/га).

Таким образом, на основании проведенных исследований в качестве сырья для производства амилозы, сочетающего повышенное ее содержание в зерне с высоким выходом конечного продукта, можно порекомендовать сорта Орловча нин, Спартак, Мадонна. Сорт Мультик, несмотря на невысокое содержание ами лозы, также обеспечивал высокий выход амилозы с 1 га.

Для получения высококачественной амилозы, определяющей энзимрези стентные свойства крахмала, подходят селекционные линии Амих-99-1132, Ами ус-98-891, Амиус-1241, сочетающие высокий выход амилозы с повышенным ее содержанием как в семенах, так и в крахмале семян.

4.4 Оценка пригодности для промышленной переработки на белковые продукты Проблема доступности продуктов питания и ликвидации белкового дефици та в мире сегодня приобретает все большую актуальность не только из-за гло бального экономического кризиса и роста цен на многие виды продовольствия и энергоносители, но и из-за продолжающегося роста народонаселения и его урба низации, а также отвлеченности части сельскохозяйственного сырья на производ ство биотоплива.

Согласно данным ФАО, перед человечеством стоит задача увеличения про изводства продуктов питания на 70 %. По оценкам специалистов, примерно 20 % увеличивающихся потребностей в продуктах питания может быть обеспечено за счет вовлечения большего количества земель в севооборот, примерно 10 % – за счет улучшения урожайности. А оставшиеся 70 % должны быть обеспечены за счет более эффективных технологий переработки и использования сельскохозяй ственного сырья [74, 260].

Наиболее перспективными и ценными культурами – поставщиками низкого по себестоимости и полноценного растительного белка являются зернобобовые культуры, и, в том числе, горох.

Основными видами белковых препаратов, которые могут быть получены из зерна гороха, являются обезжиренная мука (56-59 % белка), концентрат (65-72 % белка) и изолят (не менее 90 % белка) [255, 285]. Концентраты получают путем удаления из белоксодержащего сырья нежелательных компонентов, а изоляты – путем выделения белка из исходного сырья [248].

Согласно МР 2.3.1.2432-08, изоляты и концентраты белков из бобовых по аминокислотному составу и усвоению близки к белкам животного происхождения.

С учетом перспективности использования гороха для получения белоксо держащих продуктов, была проведена оценка пригодности для переработки зерна различных форм гороха.

Основным показателем, определяющим возможность использования зерна гороха для производства белковых препаратов, является повышенное содержание белка в семенах. Установлено, что чем выше его содержание в исходном сырье, тем выше его концентрация в конечном продукте [92].

По содержанию общего белка, как отмечалось ранее, формы гороха гладко семянного и морщинистого типа существенно различаются.

Были выделены сортообразцы с гладкими семенами с содержанием протеи на более 25 % – Орел (25,66 %), ЛУ-139-00 (25,37 %), ЛУ-213-94 (25,12 %), Пап 986/6 (25,68 %), В-Агримут (25,48 %). Еще ряд сортообразцов содержали более % общего белка в семенах (Орловчанин 2, Батрак, ЛУ-268-99, Мультик, Пап 485/4, Мутант Агритек) (рисунок 10).

Общий выход сырого протеина, т/га Содержание сырого протеина, % СВ 30 25 0, 0, 0, 0, 0 Мутант Агритек Мадонна Вега - ст.

Пап-485/ Амих-99- Амих-99- San Cipriano Пап-986/ Амих- Ctirad Спартак Орел Тристар Орловчанин ЛУ-268- ЛУ-139- ЛУ-153- ЛУ-213- Темп Орловчанин ст.

Рас-тип Батрак Орлус Мультик Амиус-97- Амиус-99- Амиус-98- В-Агримут Амиус- Амиус- Амиус- Амиус- Амиус- Изумруд содержание сырого протеина общий выход сырого протеина Рисунок 10 – Содержание и общий выход сырого протеина у исследуемых сортообразцов гороха (среднее за 2005-2008 гг.) Среди морщинистых форм наибольшее содержание сырого протеина было выявлено у сортов Изумруд (28,60 %) и San Cipriano (28,58 %). Также был выде лен ряд сортообразцов с содержанием протеина свыше 27 % – Вега, Амих-1660, Амих-99-1132, Амиус-99-1245, Амиус-1241.

С учетом содержания сырого протеина и урожайности семян гороха, был рассчитан общий выход сырого протеина с единицы посевной площади. Установ лено, что наибольший «идеальный» выход белковых веществ дает зерно следую щих сортообразцов: гладкосемянных сортов Темп (0,84 т/га), Орлус (0,76 т/га), Спартак (0,78 т/га), Мадонна (0,73 т/га), Мультик (0,79 т/га), селекционной линии ЛУ-268-99 (0,70 т/га). Не уступали им по выходу протеина с 1 га селекционные линии амилозного типа Амих-99-1132 (0,74 т/га) и Амиус-1241 (0,73 т/га). Еще несколько форм морщинистого типа (Амиус-334, Амиус-424, Амиус-97-2301, Амиус-98-891), несмотря на содержание сырого протеина ниже, чем в стандарте Вега, превышали его по выходу протеина на 10,9-18,2 %.

При получении белковых концентратов и изолятов немаловажное значение также имеет компонентный и аминокислотный состав белка, а также его сбалан сированность по таким незаменимым аминокислотам как лизин, метионин и триптофан.

С учетом данных, представленных в литературном обзоре, наибольшую ценность для получения полноценных белковых продуктов представляют формы гороха с повышенным содержанием альбуминовой фракции и легуминоподобных белков в составе глобулиновой фракции.

Среди исследованных сортообразцов такими характеристиками обладали гладкосемянные сорта Орловчанин 2 и Орел, имеющие валовый сбор протеина на уровне стандарта Орловчанин, а также морщинистые Вега, Амиус-99-1245, Изу мруд и Тристар с повышенным содержанием сырого протеина в семенах.

Фактором, сдерживающим использование в пищу зерна гороха, является присутствие в нем антипитательных веществ, и, в частности, ингибиторов проте иназ. Однако в процессе производства белковых препаратов большая их часть инактивируется [167, 286], практически не оказывая влияния на качество конеч ных продуктов.

Таким образом, на основании проведенных исследований в качестве сырья для производства белковых продуктов, сочетающего повышенное содержание белка в семенах с его высоким выходом на единицу посевной площади, можно порекомендовать сорта Темп, Орлус, Спартак, Мадонна, Мультик, селекционные линии ЛУ-268-99, Амих-99-1132, Амиус-1241. Также определенный интерес для промышленной переработки в белковые продукты представляют Орловчанин 2, Орел, Вега, Амиус-99-1245, Изумруд и Тристар с улучшенным компонентным со ставом белкового комплекса.

4.5 Систематизация сортов и форм гороха по направлениям использования На основе изучения комплекса показателей, определяющих использование зерна гороха на кормовые, продовольственные цели и для промышленной перера ботки, была проведена систематизация сортов и форм гороха по направлениям использования.

Для использования на кормовые цели пригодны сорта и формы гороха с по вышенным содержанием обменной энергии (не менее 12,0-14,5 МДж/кг), сухих веществ (не менее 850 г/кг) и сырого протеина (не менее 200-250 г/кг), понижен ным содержанием сырой клетчатки (не более 50-80 г/кг) и золы (не более 35- г/кг), а также сбалансированные по аминокислотному составу белка.

Наиболее пригодны к использованию на корм районированные сорта Ор ловчанин, Темп, Батрак, а также селекционные линии ЛУ-153-06 и Мутант Агри тек (таблица 23). Вместе с тем, большая часть исследованных сортов и форм го роха также в той или иной степени обладает кормовыми достоинствами.

На продовольственные цели рекомендуется использовать сорта, имеющие крупные (6,5+6,0-7,0+6,5 мм) и выравненные (не менее 80,0 %) семена с содержа нием протеина не менее 24,0 %, выходом крупы не менее 80,0-83,0 % и хорошими кулинарными достоинствами.

Для выработки крупы, наряду с используемыми производителями райони рованными сортами гороха, могут применяться перспективные селекционные ли нии морфотипа люпиноид и с многократно непарноперистым типом листа.

Для промышленной переработки пригодны сорта, сочетающие наибольший выход конечного продукта с его повышенным содержанием в семенах.

Таблица 23 – Систематизация сортообразцов гороха по направлениям использо вания Направление Наименование сорта / линии использования 1 группа 2 группа Кормовое Орловчанин, Темп, Батрак, ЛУ-139-00, Амиус-334, Амиус ЛУ-153-06, Мутант Агритек 424, Амиус-1433, Амих-99 1064, Амиус-99-1245, Пап 986/6, В-Агримут, Изумруд, Тристар и др.

Продоволь- Орел, ЛУ-268-99, Пап-485/4, Орловчанин, Орловчанин 2, ственное Пап-986/6 Орлус, Батрак, Спартак, Ма донна, Амиус-334, Амиус-98 891, Амиус- Промышленная переработка:

на крахмал Орловчанин, Темп, Орлус, Мадонна, Амиус-97-2301, Спартак, Амиус-334, Амих- Амиус-98-891, Мультик 99-1132, Амиус- на амилозу Амих-99-1132, Амиус-98-891, Орловчанин, Спартак, Мадон Амиус-1241 на, Мультик на белковые Темп, Орлус, Спартак, Ма- Орловчанин 2, Орел, Амиус продукты донна, ЛУ-268-99, Амих-99- 334, Амиус-97-2301, Амиус 1132, Мультик, Амиус-1241 99-1245, Амиус-98-891, Изу мруд, Тристар Примечание: 1 группа – наиболее целесообразное направление использования;

2 группа – возможное направление использования Для производства крахмала наиболее целесообразно использовать райони рованные сорта Орловчанин, Темп, Орлус, Спартак, Мадонна, Мультик. Сырьем для получения высококачественного крахмала является зерно селекционных ли ний амилозного типа Амиус-334, Амих-99-1132, Амиус-1241, Амиус-97-2301, Амиус-98-891. Для извлечения амилозы рекомендуются Амих-99-1132, Амиус-98 891, Амиус-1241, вошедшие в первую группу сортообразцов. Производство бел ковых продуктов целесообразно на основе зерна гладкосемянных сортов Темп, Орлус, Спартак, Мадонна, Мультик, селекционных линий ЛУ-268-99, Амих-99 1132, Амиус-1241. Также представляется возможным использование в данных це лях еще ряда сортов и селекционных линий, представленных в таблице 23.

Вместе с тем, среди исследуемых сортообразцов были выделены сорта и формы, имеющие пониженные потребительские достоинства и мало пригодные для промышленной переработки. Это селекционные линии амилозного типа Ами ус-1433, Амиус-424, Амих-1660, Амих-99-1064, Амиус-416 и др., по всей вероят ности, недостаточной отселектированные, сорта овощного типа Ctirad и San Cipri ano, а также листовые мутанты Рас-тип и Мутант Агритек.

Для использования как на продовольственные цели, так и для переработки подходят сорта Орловчанин, Орловчанин 2, Орлус, Спартак, Орел, Мадонна и се лекционные линии ЛУ-268-99, Амиус-334, Амиус-98-891, Амиус-1241.

Наибольшую ценность представляют сортообразцы, использование которых в перерабатывающей промышленности позволит получать, наряду с крахмалом и (или) амилозой, и белковые продукты. Для реализации безотходных технологий рекомендованы сорта Темп, Орлус, Спартак, Мадонна, Мультик и селекционные линии Амиус-334, Амих-99-1132, Амиус-98-891, Амиус-1241.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1. Установлено, что зерно всех форм гороха пригодно на кормовые цели.

Большая часть сортообразцов, соответствующих требованиям 1-го класса по со держанию сырого протеина (не менее 250 г/кг), представлена морщинистыми формами. По концентрации обменной энергии для разных видов животных зерно гороха соответствует требованиям ГОСТ Р 54630-2011. Содержание большинства незаменимых аминокислот в белках различных форм гороха превышало потреб ность в них животных, что позволило отнести зерно гороха к высокоценному корму. Ввыявлены сортообразцы, соответствующие по большинству показателей 1-му классу зерна кормового гороха, – Амиус-334, Амиус-99-1245 и Изумруд.

2. Товарные качества зерна большинства изученных сортов и форм гороха отвечали требованиям, предъявляемым к продовольственному зерну. Однако по сумме потребительских показателей наиболее пригодно для выработки крупы зерно сорта Орел, селекционных линий ЛУ-298-99, Пап-485/4, Пап-986/6, Амиус 334, Амиус-98-891 и Амиус-1241.

3. Для извлечения нативного крахмала рекомендованы сорта Орловчанин, Темп, Орлус, Спартак с выходом крахмала 1,61;

1,70;

1,64 и 1,61 т/га, соответ ственно. Сорта Мадонна и Мультик, несмотря на невысокую крахмалистость, также обеспечивали выход крахмала с 1 га 1,58 и 1,57 т/га, соответственно. Для получения высококачественного крахмала рекомендованы селекционные линии Амих-99-1132, Амиус-97-2301, Амиус-98-891, Амиус-1241 с содержанием амило зы в крахмале свыше 60,0 % и выходом крахмала 0,66-0,85 т/га. Для извлечения амилозы подходят как гладкосемянные сорта Орловчанин, Спартак, Мадонна, Муль тик с выходом амилозы 0,60-0,63 т/га, так и селекционные линии амилозного типа Амих-99-1132, Амиус-98-891, Амиус-1241 с выходом амилозы от 0,48 до 0,57 т/га.

4. В качестве сырья для производства белковых продуктов можно рекомен довать сорта Темп, Орлус, Спартак, Мадонна, Мультик и селекционные линии ЛУ-268-99, Амих-99-1132, Амиус-1241 с выходом белка от 0,70 до 0,84 т/га.

5. Выделены сортообразцы, пригодные как на продовольственные цели, так и для промышленной переработки, а также имеющие пониженные потребитель ские достоинства. Для реализации безотходных технологий рекомендованы сорта Темп, Орлус, Спартак, Мадонна, Мультик и селекционные линии Амиус-334, Амих-99-1132, Амиус-98-891, Амиус-1241.

ГЛАВА 5 РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИОННОЙ РАБОТЫ ПО ПОВЫШЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ АМИЛОЗЫ В КРАХМАЛЕ СЕМЯН ГОРОХА Для глубокой переработки, включающей извлечение амилозы, требуются специальные сорта, отличающиеся технологичностью при возделывании и высо кой семенной продуктивностью при повышенном содержании амилозы в крахма ле. Однако генетическое разнообразие сортов для развертывания селекционной работы в этом направлении практически отсутствует. Выведенные специально для получения зеленого горошка овощные сорта имеют ряд недостатков: высокую полегаемость стебля и низкую урожайность сухих семян.

Поэтому задача селекции заключается в получении сортов амилозного го роха, отличающихся от существующих большей долей хозяйственной продукции (бобов, семян) в общем урожае и меньшим варьированием урожайности и каче ства продукции по годам.

ГНУ ВНИИ ЗБК Россельхозакадемии (г. Орел) располагает обширной кол лекцией морфотипов зернового гороха, среди которых имеются устойчивые к по леганию короткостебельные усатые формы, детерминанты, форма хамелеон и др.

Их вовлечение в селекционный процесс позволит повысить урожайность морщи нистого гороха и увеличить выход высокоамилозного крахмала.

Первым этапом разработки селекционной программы было определение ос новных требований к будущему сорту:

– урожайность семян, близкая к гладкосемянным стандартам;

– содержание амилозы в крахмале зрелых семян независимо от условий вы ращивания – не ниже 60,0 %;

– технологичность. Сорт должен быть коротко- или среднестебельным, устойчивым к полеганию и осыпаемости семян, пригодным для прямого комбай нирования;

– устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам;

– вегетационный период по фазам развития и общей продолжительности должен быть адаптивен к погодным условиям региона и соответствовать средне спелым стандартам;

– в отличие от сортов овощного гороха в селекции высокоамилозных сортов на зрелые семена исключается оценка семян в фазу технической спелости на со держание сахаров, витамина С, вкусовых достоинств.

Содержание крахмала и амилозы контролируется несколькими рецессивными аллелями. В гладких семенах («дикий тип») в сухом веществе содержится в среднем 50,0 % крахмала, в котором 35,0 % амилозы. В морщинистых семенах, контролиру емых аллелем r, 22-36 % крахмала, содержащего 60-75 % амилозы;

в семенах, кон тролируемых аллелем rb, соответственно, 30-37 и 43-52 %;

rug-3 – 1-12 и 0-1 %;

rug 4 – 38-43 и 31-33 %;

rug-5 – 29-36 и 43-52 % [386].

Формы с аллелями rug-3, -4 и -5 получены методом индуцированного мута генеза и среди сортообразцов мировой коллекции практически не встречаются.

Требованиям селекционной программы отвечали генотипы rrRbRb, которые выявляли по фенотипу, т.е. по содержанию амилозы в крахмале семян.

5.1 Исследование коллекции сортов гороха В течение 1998-2000 гг. проводился скрининг сортов гороха мировой се лекции и сортов селекции ГНУ ВНИИ ЗБК по содержанию сырого протеина, крахмала и амилозы.

Установлено, что содержание сырого протеина в семенах гладкосемянных сортов составило 21,17-22,35 %, в то время как морщинистые сорта накопили в среднем 26,04 % протеина, с варьированием от 24,12 (Сахарный 2) до 29,96 % (Индийский мутант) (рисунок 11). Содержание крахмала в семенах гладосемян ных форм в 1,5-2 раза превышало значение морщинистых, составив 52,43-53, %. Морщинистые сорта характеризовались достаточно низким процентом крахмала в зрелых семенах – в среднем 28,54 %. Следует также отметить, что между содержа нием сырого протеина и крахмала у исследуемых сортов гороха присутствовала достоверная отрицательная корреляция (r= – 0,84).

По содержанию амилозы в семенах гладкосемянные формы уступают мор щинистым в среднем на 2,4 %. Варьирование показателя по гладкосемянным сор там составило от 15,7 (Орловчанин) до 16,4 % (Орлус);

по морщинистым – от 13, (Dowroy) до 22,0 % (Индийский мутант) (Рисунок 12).

Содержание, % СВ Erica Глориоза Dowroy Finroy Junior Ctirad San Cipriano Орловчанин Вера Bohdan Tristar Альфа Early Frosty Paramasent Виола Совинтер Фрагмент Воронежский зеленый Неистощимый Ventiroy Вега Сахарный Орлус Индийский мутант Изумруд крахмал сырой протеин Рисунок 11 – Содержание крахмала и сырого протеина в семенах сортов гороха (среднее за 1998-2000 гг.) Содержание, % СВ Глориоза Совинтер Erica Junior Альфа Виола Dowroy Finroy San Cipriano Bohdan Early Frosty Вега Tristar Paramasent Ctirаd Ventiroy Сахарный Орловчанин Вера Фрагмент Неистощимый Воронежский зеленый Орлус Изумруд Индийский мутант амилоза в крахмале амилоза в семенах Рисунок 12 – Содержание амилозы в семенах и в крахмале семян сортов гороха (среднее за 1998-2000 гг.) По количеству амилозы в крахмале зрелых семян морщинистые сорта горо ха также существенно отличались от гладкосемянных. Так, если у сортов с глад кими семенами содержание амилозы составило в среднем 30,4 %, то у морщини стых форм – 64,0 %. Наибольший процент амилозы выявлен в крахмале семян Индийского мутанта (81,0 %), Junior (74,6 %), Совинтера 1 (73,1 %), Глориозы (71,9 %), San Cipriano (70,0 %), Веги (69,5 %) и др.

Характеристика источников повышенного содержания амилозы в крахмале зрелых семян представлена в таблице 24.

Таблица 24 – Источники повышенного содержания амилозы в семенах гороха (1998-2000 гг.) Содержание, % СВ Наименование амилозы амилозы сорта крахмала в семенах в крахмале Вега 27,7-31,0* 18,6-21,2 67,0-72, 29,3** 20,2 68, Глориоза 26,9-30,6 17,9-23,7 66,5-77, 28,8 20,8 71, Индийский мутант 24,7-29,7 20,2-24,4 71,8-89, 27,3 22,0 80, Совинтер 1 23,0-28,6 17,0-21,3 70,4-74, 26,2 19,0 72, Junior 23,1-25,8 15,8-19,6 68,4-81, 24,3 18,1 74, San Cipriano 20,5-27,9 15,4-18,2 65,2-75, 24,6 17,1 69, Tristar 23,7-35,1 15,6-22,8 65,0-67, 30,5 20,2 66, Примечание: * – колебания по годам;

** – среднее.

Установлено, что по исследуемой коллекции существует достоверная отри цательная корреляция между содержанием крахмала и содержанием амилозы в крахмале семян (r= – 0,89). Однако между содержанием сырого протеина и амило зы в крахмале выявлена достоверно высокая положительная взаимосвязь (r= 0,80).

Поэтому для ведения селекционной работы на повышенное содержание амилозы в крахмале предпочтительнее отбирать формы, сочетающие невысокое содержание крахмала с повышенным содержанием сырого протеина в семенах.

При исследовании взаимосвязи между морфологическими и биохимически ми параметрами была выявлена незначительная положительная корреляция меж ду содержанием крахмала в семенах и массой 1000 семян (r = + 0,37). Слабая от рицательная корреляция (r = – 0,24) установлена между крупностью семян и со держанием амилозы в крахмале. С остальными элементами продуктивности и другими морфологическими признаками корреляция отсутствовала.

Это позволило при определении параметров высокоамилозного зернового сорта гороха руководствоваться методическими рекомендациями А.В. Амелина и др. [9].

5.2 Оценка селекционного материала В качестве реципиентов были использованы адаптивные к условиям регио на высокоурожайные, устойчивые к полеганию гладкосемянные сорта и селекци онные линии селекции ГНУ ВНИИ ЗБК с усатыми (Орлус, Спрут 2, Ус-95-929 и др.) и гетерофильными листьями (Аз-23, Аз-95-614, Аз-93-1991, Аз-96-725 и др.), в качестве доноров – сорта морщинистого типа (Совинтер 1, Вега, Tristar).

В итоге реализации селекционной программы был создан ряд высокоами лозных селекционных линий (таблицы 25 и 26).

Высокоамилозные линии Амиус-1241 и Амиус-98-891 отличались хорошей устойчивостью к полеганию, что обеспечивает их высокую технологичность и пригодность к уборке прямым комбайнированием. Наибольшей урожайностью семян отличалась линия Амиус-1241, превышая стандарт Вега на 51,0 %, но усту пая сорту Орловчанин на 4,2 %. Линия Амиус-99-1245 сильно полегала еще в фа зу цветения, поэтому была наименее урожайной. Доля семян в урожае биомассы (Кхоз) у всех высокоамилозных линий была ниже, чем у гладкосемянного стандар та Орловчанин.

Однако за счет совершенствования структуры продуктивности и повышения устойчивости к полеганию возможно увеличить потенциал урожайности сортов с повышенным содержанием амилозы в крахмале.

Таблица 25 – Урожайность сортов и линий гороха в конкурсном сортоиспытании (данные за 2009-2011 гг.) Урожайность семян, т/га Наименование Кхоз*, Происхождение сред сорта /линии % 2009 2010 нее Орловчанин – ст. – 3,71 2,54 3,01 3,09 48, Вега – ст. – 2,49 1,11 2,27 1,96 39, Амиус-98-891 Орлус Совинтер 1 3,37 2,07 2,81 2,75 41, Амиус-1241 Ус-95-929 Совинтер 1 3,42 2,56 2,89 2,96 42, Амиус-97-2301 Спрут 2 Tristar 2,95 2,12 2,73 2,60 39, Амиус-99-1245 Ус-95-929 Совинтер 1 1,83 0,98 1,46 1,42 35, Амих-99-1132 Аз-95-614 Вега 2,87 1,31 2,24 2,14 36, НСР05 – – 0,31 0,19 0, Примечание: * – среднее за 2009-2011 гг.

Линия Амиус-99-1245 из гибридной комбинации Ус-95-929 Совинтер выделялась по содержанию амилозы в крахмале семян. Линия Амих-99-1132 от личалась наибольшим содержанием сырого протеина.

Таблица 26 – Характеристика сортов и линий гороха в конкурсном сортоиспыта нии (среднее за 2009-2011 гг.) Амилоза Крахмал Сырой протеин в крахмале Наименование общий общий общий сорта / линии выход, выход, выход, % % % т/га т/га т/га Орловчанин – ст. 51,1±0,10 1,36 27,5±0,12 0,37 20,1±0,02 0, Вега – ст. 25,2±0,06 0,42 67,1±0,08 0,28 26,7±0,10 0, Амиус-98-891 27,0±0,12 0,64 71,3±0,06 0,46 23,0±0,06 0, Амиус-1241 26,3±0,04 0,67 65,2±0,10 0,44 21,9±0,04 0, Амиус-97-2301 28,2±0,06 0,63 71,0±0,10 0,44 23,7±0,08 0, Амиус-99-1245 27,4±0,04 0,33 74,8±0,12 0,25 24,7±0,10 0, Амих-99-1132 28,8±0,04 0,53 68,3±0,14 0,36 25,8±0,10 0, Выход крахмала с единицы площади у гладкосемянного стандарта Орлов чанин был выше, чем у амилозных линий. Однако по качественным характери стикам он значительно уступал сортообразцам с морщинистыми семенами.

Наибольший общий выход амилозы с 1 га обеспечивал Амиус-98-891, превышая по данному показателю стандарты Орловчанин и Вега, соответственно, на 24,3 и 64,3 %.

На основе проведенных исследований по результатам конкурсного сортоис пытания среди высокоамилозных линий гороха выделилась линия Амиус-98-891, которая под названием сорт Амиор была заявлена на регистрацию патента РФ в Государственную комиссию РФ по испытанию и охране селекционных достижений.

5.3 Характеристика высокоамилозного сорта гороха Амиор Основной задачей при выведении сорта Амиор являлось создать урожайный технологичный сорт зернового направления использования с высоким содержа нием амилозы в крахмале зрелых семян.

Сорт Амиор (селекционный номер Амиус-98-891) был получен методом ин дивидуального отбора из гибридной популяции F3 Орлус Совинтер 1. Сорт Амиор относится к роду Pisum sativum L., sensu lato, subsp. sativum. Растения но вого сорта образуют средний (70-90 см) стебель индетерминантного типа (рису нок 13). Число междоузлий до первого боба – 14…15, общее число междоузлий – 18…22. Листья усатые (безлисточковые) с нормальными хорошо развитыми, средне-крупными, зелеными прилистниками. Устойчивость к полеганию хоро шая. Соцветие – пазушная кисть. Цветонос средний. Число цветков в цветоносе – 2.

Цветки средней величины, белые. Бобы лущильного типа с развитым пергамент ным слоем, швы средне-грубо-волокнистые. Бобы размером 1,2 х 7,0 см, прямые с тупой верхушкой, без опушения, при созревании зеленые, буровато-желтые.

Устойчивость бобов к растрескиванию высокая. Число семян в бобе 4-5, 6. Семе на средне-крупные, размером 6,7 х 6,8 мм, угловатые, желтые. Окраска семядолей желтая. Семенная кожура прозрачная, тонкая. Рубчик светлый, овальный, разме ром 1х2 мм. Поверхность семян морщинистая, матовая.

Б А Рисунок 13 – Растение (А) и семена (Б) сорта гороха Амиор В конкурсном сортоиспытании сорта Амиор в сравнении с районирован ным стандартом сортом Вега в 2009-2011 гг. сорт Амиор достоверно превышал стандарт с морщинистыми семенами по семенной продуктивности (рисунок 14).

4 3, Урожайность, т/га 2, 2, 3 2, 2, 1, 2009 2010 Вега Амиор Рисунок 14 – Урожайность сортов гороха Вега и Амиор (2009-2011 гг.) Средняя урожайность сорта Амиор составила 2,75 т/га, что на 40,3 % выше, чем у стандарта. Увеличение семенной продуктивности у нового сорта обуслов лено лучшим развитием элементов продуктивности и повышенной устойчивостью к полеганию. Последний фактор обеспечивает высокую технологичность сорта, делая его пригодным для уборки прямым комбайнированием.

Продолжительность вегетационного периода сорта Амиор в среднем за 2009-2011 гг. составила 76 дней, что на 2 дня меньше, чем у сорта Вега. Число дней от всходов до цветения как у нового сорта, так и у стандарта составило в среднем 41 день. Продолжительность цветения у сорта Амиор в среднем за три года составила 12 дней, тогда как у сорта Вега – 15 дней.

По содержанию сырого протеина в семенах новый сорт уступает стандарту (таблица 27). В среднем за 2009-2011 гг. уровень протеина в семенах сорта Амиор составил 23,0 %, при 26,7 % у сорта Вега. Однако по общему выходу сырого про теина с единицы посевной площади как в отдельные годы исследований, так и в среднем за 2009-2011 гг. сорт Амиор превышал стандарт. Наибольший выход сы рого протеина (0,62 т/га) у сорта Амиор был отмечен в 2009 г.

Таблица 27 – Содержание и общий выход сырого протеина у сортов Вега и Амиор (2009-2011 гг.) Содержание сырого Общий выход Наименование протеина, % СВ сырого протеина, т/га сорта 2009 2010 2011 среднее 2009 2010 2011 среднее 25,7± 28,5± 25,9± Вега – ст. 26,7 0,55 0,27 0,51 0, 0,04 0,06 0, 21,3± 24,8± 22,9± Амиор 23,0 0,62 0,44 0,55 0, 0,10 0,04 0, Содержание крахмала в семенах сорта Амиор было в среднем на 1,8 % вы ше, чем в семенах сорта Вега (таблица 28). Выход крахмала с 1 га у сорта Амиор варьировал в пределах 0,51-0,75 т/га и превысил значение данного показателя у стандартного сорта в среднем на 56,0 %. Содержание амилозы в крахмале семян сорта Амиор составило в среднем 71,3 %, что было на 4,2 % выше, чем у сорта Вега. Преимущество нового сорта по данному показателю сохранялось в течение всех трех лет конкурсного сортоиспытания.

Таблица 28 – Содержание и общий выход крахмала у сортов Вега и Амиор (2009 2011 гг.) Наименование Содержание крахмала, % СВ Общий выход крахмала, т/га сорта 2010 2011 среднее 2009 2010 2011 среднее 23,0± 29,7± 22,9± Вега – ст. 25,2 0,49 0,28 0,45 0, 0,12 0,06 0, 25,7± 28,5± 26,8± Амиор 27,0 0,75 0,51 0,65 0, 0,10 0,08 0, По результатам технологической оценки семян сорта Амиор выявлена до статочная их крупность (7,0+6,5 мм) и выравненность (96,8 %) (таблица 29). По казатели натуры семян и массы 1000 семян практически не отличаются от значе ний для стандарта Вега.

Таблица 29 – Результаты технологической оценки семян сортов Амиор и Вега (среднее за 2009-2011 гг.) Наименование Масса 1000 Натура Крупность, Выравнен сорта семян, г семян, г/л мм ность, % Вега – ст. 215,0±13,8 717,0±3,7 94,9±3, 6,5+7,0±0, Амиор 216,0±28,4 716,0±1,8 96,8±4, 7,0+6,5±0, Сорт Амиор очень слабо поражается такими болезнями как аскохитоз. От мечена высокая устойчивость сорта к ржавчине. Поражение корневыми гнилями по годам исследования составило 5-23 %. Новый сорт в меньшей степени, чем стандарт, поражается мучнистой росой. При искусственном заражении аскохито зом и корневыми гнилями у нового сорта отмечен меньший процент поражения, чем у сорта Вега и сортов-индикаторов. Сорт Амиор отличается также более вы сокой устойчивостью по отношению к плодожорке, зерновке, трипсам и тле.

Сорт Амиор пригоден к возделыванию по индустриальным технологиям и к уборке прямым комбайнированием. Особенности сортовой технологии – высокий агрофон с преобладанием калия в минеральных удобрениях, ранний срок посева, норма высева 1,2-1,4 млн. всхожих семян на га, с обязательным прикатыванием после посева. Схема семеноводства нового сорта общепринятая с обязательным контролем за содержанием крахмала и амилозы в семенах.

Сорт рекомендуется для испытания и освоения в Центрально-Черноземном регионе. В 2012 г. сорт Амиор передан на Государственное испытание в России. В 2013 г. сорт Амиор проходил Государственное испытание на Ливенском сортоис пытательном участке, Орловская область. В настоящее время решается вопрос о районировании нового сорта. Авторы сорта Амиор: А.Н. Зеленов (45 %), И.В.

Кондыков (30 %), Н.В. Шелепина (10 %), Т.Н. Сучкова (10 %), Н.Е. Павловская ( %) (Приложение Е). Назначение сорта по использованию продукции – примене ние высокоамилозного крахмала для производства биодеградируемых полимеров и в качестве энзимрезистентного компонента в продуктах диетического питания.

Высокобелковый концентрат, остающийся после выделения крахмала, может быть использован для приготовления белкового изолята или в кормовых целях.

5.4 Оценка экономической эффективности производства гороха сорта Амиор Экономическая эффективность сельскохозяйственного производства харак теризуется системой натуральных и стоимостных характеристик [337]. Исходным показателем, определяющим экономическую эффективность производства зерна гороха, является урожайность, оказывающая непосредственное влияние на вели чину других показателей.

Для определения экономического эффекта необходимо также знание сово купных затрат труда, которые обеспечили получение данной урожайности. Чтобы получить соизмеримые величины затрат материально-денежных средств и ре зультатов производства, объем производственной продукции переводят в стои мостную форму. Основными стоимостными показателями экономической эффек тивности сельскохозяйственного производства являются валовый доход, чистый доход и прибыль, на основе которой рассчитывается уровень рентабельности.

Одним из направлений увеличения объемов производства и повышения эф фективности возделывания гороха является внедрение прогрессивных технологий выращивания и уборки семян, а также применение новых более продуктивных сортов. Немаловажная роль в повышении эффективности производства гороха принадлежит также повышению качества продукции.

Расчет показателей экономической эффективности производства семян сор та гороха Амиор в сравнении с районированным сортом Вега осуществляли по данным 2011 г. с использованием технологических карт возделывания гороха в ГНУ ВНИИ ЗБК. Расчеты производились при равных посевных площадях и без учета повышения цены реализации за счет роста качества семян сорта Амиор.

При оценке экономического эффекта учитывались особенности технологии уборки сортов гороха. В связи с тем, что растения сорта Вега к моменту созрева ния семян сильно полегают, уборку производили в две фазы. Сначала растения скашивали, а затем убирали семена комбайном. Растения сорта Амиор отличают ся повышенной устойчивостью к полеганию. Поэтому уборку семян проводили без использования дополнительных работ – прямым комбайнированием. Это оказало зна чительное влияние на величину производственных затрат при уборке нового сорта.

Урожайность семян сорта Амиор в 2011 г. была на 5,4 ц/га выше, чем у сор та Вега (таблица 30). В связи с этим объем валового производства семян сорта Амиор увеличился на 23,8 % по сравнению со стандартом. Затраты на производ ство семян гороха сорта Амиор снизились на 6,2 % благодаря применению прямо го комбайнирования при уборке. Снижение производственных затрат и увеличе ние валового производства семян способствовало снижению себестоимости ко нечной продукции сорта Амиор на 24,2 % по сравнению с исходным сортом Вега.

При сохранении цены реализации семян нового сорта на уровне стандарта чистый доход от реализации семян сорта Амиор увеличился на 40,0 %.

С учетом особенностей химического состава семян сорта Амиор, а именно содержания в составе высококачественного крахмала, при правильном выборе ка налов сбыта прибыль от реализации может быть увеличена за счет использования зерна для переработки на крахмал и амилозу. Рост рентабельности производства се мян нового сорта составил 90,2 процентных пункта по сравнению с сортом Вега.

Таблица 30 – Экономическая эффективность производства сорта гороха Амиор (2011 г.) Наименование сорта Наименование показателя Вега Амиор Способ уборки друхфазная однофазная Посевная площадь, га 100,0 100, Урожайность, ц/га 22,7 28, Прирост урожайности, ц/га – 5, Объем производства, ц 2270,0 2810, Производственные затраты, руб. 1610000,0 1510000, Цена реализации 1 ц семян, руб. 2000,0 2000, Стоимость валовой продукции, руб. 4540000,0 5620000, Себестоимость 1 ц семян, руб. 709,2 537, Экономия себестоимости, 1 ц семян, руб. – 171, Чистый доход, руб. 2930000,0 4110000, Дополнительный доход, руб. – 1180000, Уровень рентабельности, % 182,0 272, Таким образом, внедрение в агропромышленный комплекс Российской Фе дерации нового высокотехнологичного сорта гороха Амиор экономически выгод но, так как позволяет без увеличения посевных площадей при снижении произ водственных затрат производить большее количество семян с улучшенными каче ственными характеристиками.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1. Определены основные параметры высокоамилозного технологичного сорта зернового гороха: урожайность семян, близкая к гладкосемянным стандар там;

содержание амилозы в крахмале зрелых семян – не ниже 60,0 %;

технологич ность;

устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам;

вегетационный пе риод на уровне среднеспелых стандартов. Установлено, что требованиям селек ционной программы отвечают генотипы rrRbRb, которые выявляли по фенотипу, т.е. по содержанию амилозы в крахмале семян.

2. По результатам скрининга сортов гороха мировой и отечественной селек ции по содержанию сырого протеина, крахмала и амилозы были выявлены фор мы, отличающиеся повышенным содержанием амилозы в крахмале – Индийский мутант (81,0 %), Junior (74,6 %), Совинтера 1 (73,1 %), Глориозы (71,9 %), San Cipriano (70,0 %), Вега (69,5 %).

3. Путем скрещивания гладкосемянных сортов и селекционных линий с уса тыми и гетерофильными листьями с морщинистыми сортами создан ряд перспек тивных высокоамилозных селекционных линий – Амиус-98-891, Амиус-1241, Амиус-97-2301, Амиус-99-1245, Амих-99-1132 с содержанием амилозы в крахма ле 65,2-74,8 %.


5. По результатам конкурсного сортоиспытания выделилась линия Амиус 98-891, полученная методом индивидуального отбора из гибридной популяции F Орлус Совинтер 1. Под названием сорт Амиор она была заявлена на регистра цию патента РФ в Государственную комиссию РФ по испытанию и охране селекци онных достижений.

6. Сорт Амиор превысил стандарт Вега по урожайности семян в среднем на 40,3 %. Продолжительность вегетационного периода в среднем на 2 дня меньше, чем у сорта Вега. Содержание крахмала в семенах и амилозы в крахмале у сорта Амиор было в среднем на 1,8 и 4,2 %, соответственно, выше, чем в семенах сорта Вега. Сбор крахмала с единицы посевной площади у сорта Амиор превысил зна чение данного показателя у стандартного сорта в среднем на 56,0 %. Семена сорта Амиор отличались достаточной крупностью (7,0+6,5 мм) и выравненностью (96, %). Значения показателей натуры и массы 1000 семян находились на уровне стан дартного сорта Вега. Растения сорта Амиор характеризовались более высокой устойчивостью к ряду болезней и вредителей. Благодаря устойчивости к полега нию новый сорт пригоден к возделыванию по индустриальным технологиям и к уборке прямым комбайнированием.

7. Сорт Амиор рекомендован для испытания и освоения в Центрально Черноземном регионе. В 2012 г. он передан на Государственное испытание в Рос сии. Новый сорт предназначен для выделения из зерна высокоамилозного крахмала, который может использоваться как в технических целях, так и для производства функциональных пищевых продуктов.

8. Расчет экономических показателей производства сорта гороха Амиор по казал, что уборка прямым комбайнированием способствует снижению производ ственных затрат на 6,2 %. Более высокая урожайность по сравнению со стандарт ным сортом Вега повысила объемы валового производства на 23,8 % и, как след ствие, снизило себестоимость семян на 24,2 %. Рентабельность производства сор та Амиор на 90,2 % выше по сравнению с сортом Вега. Учитывая улучшенные ка чественные характеристики семян нового сорта, а именно, повышенное содержа ние амилозы в крахмале, при правильном выборе каналов сбыта следует ожидать увеличение прибыли от реализации.

ГЛАВА 6 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА НАТИВНЫХ КРАХМАЛОВ ИЗ ЗЕРНА СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ И ФОРМ ГОРОХА В процессе изучения различных морфотипов гороха был выделен ряд пер спективных форм и сортов, отличающихся технологичностью при возделывании, высокой семенной продуктивностью и пригодных к промышленной переработке на крахмал с получением ряда сопутствующих компонентов.

Для выделения нативных крахмалов использовали зерно рекомендованных для комплексной промышленной переработки сортов Темп и Спартак и селекци онных линий Амиус-98-891 и Амих-99-1132, контрастных по содержанию крах мала и амилозы в крахмале.

6.1 Разработка технологии получения нативных крахмалов Исследование нативного крахмала предполагает его первоначальное фрак ционирование из сырья. На организацию и ведение технологических процессов излечения крахмала существенное влияние оказывают анатомические особенно сти строения и химический состав зерна.

Зерно гороха покрыто семенной оболочкой, под которой находится заро дыш, состоящий из двух семядолей. Семядоли прикреплены к укороченному стеблю. Верхняя часть стебля переходит в почечку, а нижняя – в корешок [287].

До 14,0 % от общей массы зерна современных сортов гороха составляет плотная семенная оболочка. Больше половины всех ее компонентов представлено клет чаткой и гемицеллюлозой, которые затрудняют извлечение крахмала. Зерно горо ха имеет крупный зародыш с высоким содержанием жира, характеризующегося высокой активностью и лабильностью содержащихся в нем соединений, результа том чего является высокая окисляемость и гидролизуемость липидного комплекса [317], ведущая к снижению качества получаемых крахмалопродуктов.

В связи с этим максимальное отделение в процессе извлечения крахмала из зерна гороха семенных оболочек и зародыша должно способствовать повышению качества целевого продукта – крахмала.

К биохимическим особенностям зерна современных форм гороха можно от нести высокое содержание белка – до 30,0 % и сравнительно низкое содержание крахмала – до 56,0 %.

По мнению Н.Р. Андреева [11], немаловажную роль в оценке технологиче ских свойств крахмалсодержащего сырья имеет состав протеинов, их взаимодей ствие с зернами крахмала в растворах, а также их способность образовывать угле водно-белковые комплексы с некрахмальными полисахаридами. Поэтому в про цессе извлечения крахмала следует учитывать особенности структуры белкового комплекса зерна гороха.

Белки зерна современных сортов гороха, как уже было отмечено ранее, представлены следующими основными фракциями: альбуминами, растворимыми в воде;

глобулинами, нерастворимыми в воде, но растворимыми в растворах нейтральных солей;

глютенинами, нерастворимыми в воде и спирте, но раствори мыми в слабых растворах щелочей.

В семядолях зерна гороха содержится незначительное количество липидов, клетчатки и золы, что является немаловажным фактором при извлечении крахма ла из сырья.

С учетом особенностей зерна гороха как крахмалсодержащего сырья и в связи с необходимостью максимального извлечения ценных компонентов была разработана технология получения нативных крахмалов из зерна гороха, пред ставленная на рисунке 15.

Зерно предварительно очищали от примесей органического и минерального происхождения, а также металлопримесей. Затем отделяли от зерна оболочки на лабораторном шелушителе. Обрушенное зерно в смеси с лузгой помещали на набор сит: верхнее с продолговатыми отверстиями 4,020 мм, два средних – с круглыми диаметром 3,0 и 1,5 мм, нижнее – дно. Сход с сита 3,0 мм пропускали через сепаратор для отделения лузги.

Зерно гороха Очистка от примесей Семенные оболочки Отделение семенных оболочек Замачивание в Н2О Экстракт (t = 2 … 4°C, = 24 ч, М = 1:1) Сгущение Отделение зародышей Зародыши Высушивание Сгущеный экстракт Измельчение в присут (t = 18 … 20°C до 11,0 %) ствии Н2О (М = 1:1) Сухие зародыши Выделение и промыва Мезга ние мезги (Н2О) Обезвоживание и высушивание Крахмально-белковая суспензия Сухая мезга Крахмальное молочко Разделение Суспензия глютена Отделение белка и растворимых Обезвоживание веществ от крахмала (0,1 М NaCl) и высушивание Крахмал Просеивание Промывание (Н2О) Сухой глютен Обезвоживание (С2Н5ОН 96,0 % об.) Высушивание до 13,0-14,0 % Просеивание Процессовая вода Сухой крахмал Упаковывание Хранение (t = 25°C, 75,0 %, 24 мес) Рисунок 15 – Технологическая схема получения нативного крахмала из зерна гороха С целью предварительного разрушения структуры сырья и ослабления свя зей крахмальных зерен с другими компонентами производили замачивание ше лушеного зерна в воде при температуре 2 … 4С в течение 24 ч при соотношении замочного реагента к массе зерна 1:1.

Затем отделяли экстракт от замоченного зерна. Экстракт концентрировали и высушивали.

На следующей стадии отделяли зародыши, которые затем высушивали при температуре 18 … 20С до влажности не более 11,0 %.

Оставшееся зерно заливали водой в соотношении 1 : 1, измельчали до полу чения кашки, которую помещали на сито из шелковой ткани с размером отвер стий 100 мкм и отделяли мезгу от крахмала, используя воду с температурой 2 … 4С, до получения чистых промывных вод. После каждого ситования мезгу сме шивали с новой порцией воды в емкости и смесь переводили на сито. Промытую мезгу обезвоживали и высушивали при температуре около 50С.

Образовавшуюся крахмально-белковую суспензию разделяли на суспензию глютена и крахмальное молочко. Суспензию глютена обезвоживали, высушивали при температуре около 50С и просеивали, получая сухой глютен. Крахмальное молочко промывали 0,1 М раствором NaCl с температурой 2 … 4С в течение мин. Затем верхний слой жидкости сливали и промывали осевший крахмал в воде с температурой 2 … 4С в течение 30 мин.

Затем крахмал помещали на фильтр и снова промывали водой с температу рой 2 … 4С до получения чистых промывных вод.

Полученный на фильтре крахмал обезвоживали небольшим количеством 96,0 % об. этилового спирта. Затем крахмал высушивали при температуре 18 … 20С до влажности не более 13,0-14,0 % и просеивали через шелковое сито с раз мером отверстий 100 мкм. Получали крахмал в виде тонкого порошка.

Вода и раствор хлорида натрия, используемые для выделения и промывания крахмала, имели температуру 2 … 4С с целью сокращения потерь крахмала из-за растворения амилозы, отличающейся хорошей растворимостью в воде.

Полученный крахмал расфасовывали в бумажные пакеты (мешки). Хранили нативный гороховый крахмал при температуре не выше 25С и относительной влажности воздуха не более 75,0 %. Срок хранения крахмала горохового – не бо лее 24 мес. со дня изготовления.

Разработанная технология позволяет получать крахмал высокого качества, а также традиционно сопутствующие его производству продукты: экстракт, мезгу, глютен, процессовую воду.

Дополнительная обработка сопутствующих продуктов приводит к увеличению производственных затрат. Однако они перекрываются за счет возросшей потреби тельской стоимости, в несколько раз превышающей дополнительные затраты [12].

Путем концентрирования глютена могут быть получены высокобелковые продукты – концентрат и изолят горохового белка. Мезга может использоваться на корм скоту в частично обезвоженном или сухом виде. Путем концентрирова ния воды, образующейся в процессе переработки, получают питательные среды для ферментной промышленности.

Помимо этого, в процессе производства крахмала были выделены вторич ные компоненты зерна гороха – зародыши и семенные оболочки.

Оболочка зерна гороха содержит клетчатку и пектиновые вещества – пище вые волокна, которые могут найти применение в производстве целого ряда пище вых продуктов функциональной направленности. Зародыш зерна гороха является источником ряда биологически активных веществ, что позволяет использовать его как в пищевых, так и в технических целях.


Выход крахмала, оболочек и зародышей из зерна селекционных линий го роха морщинистого типа Амиус-98-891 (сорт Амиор) и Амих-99-1132 и гладкосе мянного сортов гороха Темп и Спартак по разработанной нами технологии соста вил, соответственно, 14,3-33,2;

7,48-10,22;

1,08-1,31 % от общей массы зерна го роха, использованного для переработки (таблица 31). Выход крахмала в процен тах от теоретически возможного составил 55,1 (Амиус-98-891)-68,8 % (Темп).

Наименьшие потери крахмала в процессе переработки были отмечены у сортов гороха с гладкими семенами.

Потери оболочек и зародышей в процессе переработки зерна гороха были минимальны, а выход составил, соответственно, 94,0-98,8 и 93,1-94,2 % от теоре тически возможного.

Таблица 31 – Выход крахмала, оболочек и зародышей из зерна гороха, 2008 г.

Наименование сорта / линии Наименование Амиус-98- Амих-99 показателя Темп Спартак 891 Содержание в зерне, % СВ:

крахмала 48,28±0,12 48,52±0,00 25,94±0,08 31,28±0, оболочек 7,57±0,07 7,86±0,06 10,86±0,05 10,17±0, зародышей 1,39±0,01 1,28±0,00 1,20±0,01 1,16±0, Выход, % к общей массе зерна:

крахмала 33,2±0,14 30,0±0,16 14,3±0,16 17,5±0, оболочек 7,48±0,02 7,75±0,04 10,22±0,02 9,56±0, зародышей 1,31±0,02 1,20±0,01 1,12±0,01 1,08±0, Выход, % от теоретически возможного:

крахмала 68,8 61,8 55,1 55, оболочек 98,8 98,6 94,3 94, зародышей 94,2 93,8 93,3 93, 6.2 Исследование микроструктуры нативных крахмалов При исследовании структуры крахмальных зерен были установлены разли чия в их строении у гладкосемянных и морщинистых форм. У сортов Темп и Спартак крахмальные зерна были простыми овальной (крупные) и округло овальной (мелкие) формы, некоторые с трещиной (рисунок 16).

Крахмал морщинистых линий Амиус-98-891 и Амих-99-1132 представлен, в основном, сложными зернами округлой формы, в меньшей степени – простыми (встречаются в мелкозернистой фракции), с глазком или углублением, из которо го расходятся трещины (таблица 32).

У гладкосемянных сортов гороха крахмал был представлен зернами трех фракций, с преобладанием у сорта Темп зерен крупного (43,4 %) и среднего (38, %) размера;

у сорта Спартак – среднего размера (51,6 %).

Амих-99- Спартак Рисунок 16 – Строение крахмальных зерен нативных крахмалов гороха Таблица 32 – Характеристика нативных крахмалов из зерна гороха Нативный крахмал из зерна гороха Наименование показателя Темп Спартак Амиус-98-891 Амих-99- Форма крах- крупные зер- крупные зер- средние зерна средние зерна мальных зерен на овальной на овальной округлой фор- округлой формы;

мел- формы;

мел- мы, сложные, формы, слож кие – округ- кие – округ- встречаются ные;

мелкие – ло-овальной ло-овальной полусложные;

округлые, мелкие – сложные, округлые, встречаются сложные, простые встречаются простые Основная крупные и средние мелкие мелкие фракция крах- средние мальных зерен Другие особен- имеются имеются углубление в углубление в ности крах- трещины трещины центре центре мальных зерен У морщинистых форм гороха крахмал бимодален, т.е. в нем присутствуют зерна двух фракций: мелкозернистой и среднезернистой. Преобладающими явля ются мелкие зерна – 74,7-83,6 % от общего количества зерен крахмала. Поэтому при выделении крахмала из этих сортообразцов гороха крахмальные гранулы осаждаются медленно, что требует проведения многократного ситования.

Площадь крахмальных зерен в крахмалах гладкосемянных сортов варьирова ла в пределах 69,0-1387,2 (Темп) и 23,1-179,1 (Спартак) мкм2, в крахмалах морщи нистых – в пределах 86,7-737,0 (Амиус-98-891) и 86,7-1040,4 мкм2 (таблица 33).

Наиболее крупные зерна в крупнозернистой и мелкозернистой фракциях образо вывал крахмал сорта Темп;

в среднезернистой – Амих-99-1132.

Таблица 33 – Размеры крахмальных зерен в нативных крахмалах гороха Наименование Площадь, мкм2 Длина, мкм Ширина, мкм сорта / линии крупнозернистая фракция 578,0-1387,2* 27,2-51,0 17,0-30, Темп 887,7** 39,3 22, 338,1-1179,1 22,1-40,8 15,3-28, Спартак 625,4 30,8 20, – – – Амиус-98- – – – Амих-99- среднезернистая фракция 346,8-739,8 20,4-34,0 17,0-27, Темп 549,1 27,8 19, 231,2-624,2 17,0-30,6 11,9-23, Спартак 368,3 21,9 16, 416,2-737,0 20,4-28,9 18,7-27, Амиус-98- 587,8 25,6 22, 286,1-1040,4 18,7-34,0 15,3-30, Амих-99- 663,2 26,0 24, мелкозернистая фракция 69,0-346,8 10,2-20,4 6,8-15, Темп 215,2 24,9 12, 23,1-173,4 6,8-17,0 3,4-11, Спартак 104,7 10,7 8, 86,7-161,8 10,2-13,6 8,5-11, Амиус-98- 126,1 12,1 10, 86,7-312,1 10,2-20,4 8,5-17, Амих-99- 156,5 15,4 11, Примечание: * – минимальное-максимальное значение;

** – среднее значение Параметры зерен крахмала следует учитывать при использовании их в каче стве структурообразователей, так как способность крахмала растворяться в воде и клейстеризоваться зависит, в том числе, и от вида крахмала. С увеличением раз меров зерен крахмала начальная температура его клейстеризации и температура максимальной вязкости при нагревании в воде уменьшаются, а энтальпия плавле ния зерен и максимальная вязкость клейстера возрастают [11]. Поэтому, чем крупнее зерна крахмала, тем быстрее он будет клейстеризоваться.

6.3 Исследование термодинамических характеристик желатинизации нативных крахмалов Свойства готового продукта во многом зависят от тех изменений, которым крахмал подвергается в процессе обработки. Нативные крахмалы при использова нии в пищевых целях, как правило, подвергают термической обработке в присут ствии воды. Характер происходящих при этом изменений структуры зерен крах мала является отличительным признаком вида крахмала и крахмалоноса [11].

Известно, что для синтетических полимеров и биополимеров, таких как белки, крахмалы с различной полиморфной структурой, существует связь между структурой и термодинамическими характеристиками денатурации или плавле ния. Это позволяет применять метод дифференциальной сканирующей калори метрии (ДСК) для определения особенностей строения крахмальных гранул с раз личным содержанием амилозы.

В условиях низких концентраций крахмальных дисперсий температура плавления кристаллических структур крахмала не зависит от скорости нагрева в диапазоне скоростей от 0,25 до 2,0 К/мин [363]. Это говорит о том, что плавление кристаллических ламелей не сопровождается процессами рекристаллизации и ре организации и позволяет в первом приближении считать желатинизацию крахма лов квазиравновесным процессом [363, 422]. Такое допущение позволяет прово дить корректное описание процесса желатинизации крахмалов, определять тер модинамические параметры плавления кристаллических ламелей и использовать эти параметры для описания структуры нативных гранул крахмалов.

Исследование термограмм ДСК для крахмалов гладкосемянных сортов Темп и Спартак позволило установить наличие симметричных эндотермических пиков, которые можно отнести к плавлению кристаллических ламелей (рисунок 17).

Рисунок 17 – ДСК-термограммы желатинизации водных дисперсий крахма лов зерна гороха: 1 – Амиус-98-891;

2 – Амих-99-1132;

3 – Темп;

4 – Спартак Температура (Tm) и энтальпия (Hm) плавления кристаллических ламелей для этих образцов были одинаковы (Таблица 34). В то же время, на ДСК термограмме крахмала сорта Спартак наблюдался второй эндотермический пик (Tm= 92,8оС), который можно отнести к плавлению (диссоциации) амилозо липидных комплексов. В целом, полученные результаты характерны для крахма лов из гладкосемянных сортов гороха [430, 435].

При исследовании крахмалов амилозных форм гороха были отмечены раз личия в суммарной энтальпии желатинизации Hm. Однако энтальпия плавления амилозо-липидных комплексов (Hамл) у обоих образцов входила в общую эн тальпию желатинизации (Hm). Для крахмалов селекционных линий Амиус-98 891 и Амих-99-1132 наблюдались несимметричные, с широким температурным диапазоном эндотермического перехода, ДСК-термограммы желатинизации, что характерно для высокоамилозных крахмалов из различных источников (кукуруза, горох, овес) [398, 435].

Таблица 34 – Термодинамические параметры желатинизации крахмалов зерна гороха Tm, оС Tm, оС Наименование Hm, Hамл, (кристалличе- (амилозо-липидный сорта / линии кДж/моль кДж/моль ских ламелей) комплекс) Амиус-98-891 Tm1=58, Tm2=70,3 0, 87,3 1, Tm3=87,3 (Tm3) Tm4=79, Амих-99-1132 Tm1=53, 0, Tm2=71,3 91,6 1, (Tm3) Tm3=91, Темп – – 62,0 2, Спартак 62,3 92,8 2,6 0, При анализе таких ДСК-термограмм принимается во внимание, что гранулы высокоамилозных крахмалов могут содержать кристаллические структуры раз личных типов (B-тип, B*-тип, Vh-тип) и то, что такие структуры плавятся незави симо. Такие термограммы можно обрабатывать методом разложения (деконволю ции) исходной калориметрической кривой на несколько калориметрических пи ков с использованием программы PeakFit v4.12 (SeaSolve Software Inc.).

На рисунке 18 представлены зависимости избыточной теплоемкости эндо термического перехода от температуры для крахмалов селекционных линий Ами ус-98-891 (А) и Амих-99-1132 (Б) (ДСК-термограммы желатинизации гороховых крахмалов после вычитания базовой линии) и результаты деконволюции ДСК термограмм для этих образцов.

Результаты деконволюции показывают, что процесс желатинизации образ цов высокоамилозного крахмала можно описать как независимое плавление не скольких упорядоченных структур. Для обоих образцов характерно наличие упо рядоченных структур трех типов (B-, B*-, Vh-типов, соответственно), что хорошо согласуется с известными данными для высокоамилозных крахмалов из различ ных сортов гороха [398, 399, 435].

Рисунок 18 – ДСК-термограммы желатинизации водных дисперсий крахма лов зерна гороха и результаты их деконволюции: А – Амиус-98-891;

Б – Амих-99- Структуры B-типа представляют собой упорядоченные двойные спирали амилопектина, упакованные в гексагональную решетку, в то время как для струк тур типа B* упорядоченные двойные спирали образованы линейными цепями амилозы [398, 435]. Структуры Vh-типа соответствуют кристаллам амилозы в конформации одинарной спирали и/или амилозо-липидным комплексам [435].

Для крахмала Амиус-98-891 на термограмме ДСК наблюдался четвертый пик (Tm= 79,4), который также можно отнести к плавлению структуры B*-типа, при этом повышение температуры плавления по сравнению с основным пиком можно объяснить увеличением толщины кристаллов [398, 435].

6.4 Исследование функционально-технологических свойств нативных крахмалов Функциональные свойства крахмалов и качество продуктов, получаемых на их основе, зависят от соотношения основных полисахаридов крахмала – амилозы и амилопектина, так как именно они, наряду с другими характеристиками крахмала, определяют пути его использования в различных отраслях промышленности [438].

Были изучены такие функционально-технологические характеристики на тивных крахмалов как растворимость, влаго- и жиросвязывающая способность, стойкость к расслаиванию и сорбционная способность. При исследовании техно логических свойств в качестве контроля использовали картофельный крахмал.

Исследование растворимости показало, что крахмалы с пониженным со держанием амилозы в воде растворяются несколько лучше, чем высокоамилозные (рисунок 19).

Растворимость, % 79,7 75,0 75, 80 64,7 65, контроль Темп Спартак Амиус-98-891 Амих-99- Рисунок 19 – Растворимость нативных крахмалов из зерна гороха Однако, по сравнению с картофельным крахмалом, растворимость всех го роховых крахмалов была на 4,7 (Темп, Спартак)-15,0 % (Амиус-98-891 (Амиор) ниже. Наименьшей растворимостью в воде характеризовались крахмалы, выделенные из морщинистых форм гороха – Амиус-98-891 (64,7 %) и Амих-99-1132 (65,2 %).

Влагосвязывающая способность гороховых крахмалов была значительно выше показателя картофельного крахмала (рисунок 20).

Влагосвязывающая 140,3 132, способность, % 106, 120 97, 68, контроль Темп Спартак Амиус-98-891 Амих-99- Рисунок 20 – Влагосвязывающая способность нативных крахмалов из зерна гороха Наиболее высокой способностью связывать воду характеризовались крах малы, выделенные из зерна гороха морщинистого типа. Они поглощали в два раза больше воды, чем картофельный крахмал, и в среднем на 35,0 % больше, чем крахмалы гладкосемянных сортов. Наименьшей влагосвязывающей способностью характеризовался крахмал сорта Темп (97,2 %).

Жиросвязывающая способность гороховых крахмалов превышала значение картофельного крахмала на 14,6-60,5 % (рисунок 21).

Жиросвязывающая 116, 119, способность, % 73, 75, 58, контроль Темп Спартак Амиус-98-891 Амих-99- Рисунок 21 – Жиросвязывающая способность нативных крахмалов из зерна гороха Причем наибольшее значение показателя имели крахмалы высокоамилозного типа Амиус-98-891 (119,4 %) и Амих-99-1132 (116,2 %). Наименьшей жиросвязыва ющей способностью отличался крахмал, выделенный из зерна сорта Спартак (73,5 %).

Исследование влияния концентрации крахмалов на стойкость к расслаива нию приготовленных модельных водных растворов после настаивания их в тече ние 14 ч при температуре 14С показало, что для крахмалов, выделенных из зерна сортов Темп и Спартак, по мере повышения концентрации крахмалов стойкость их растворов увеличивается и практически достигает максимума уже при 2,2 % ной концентрации (рисунок 22). При дальнейшем увеличении концентрации рас творов гладкосемянных крахмалов влага не выделялась.

Вместе с тем, увеличение концентрации водных растворов крахмалов ами лозного типа не приводило к повышению их стойкости. Процент отделившейся влаги даже при 3,0%-ной концентрации растворов крахмалов составил, соответ ственно, 64,0 (Амиус-98-891) и 72,0 % (Амих-99-1132).

А Б Стойкость к расслаиванию, % Стойкость к расслаиванию, % отделившейся влаги отделившейся влаги 60 40 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 0,5 1 1,5 2 2,2 2,4 2,6 2,8 Концентрация раствора крахмала, % Концентрация раствора крахмала, % Амиус-98-891 Амих-99- Темп Спартак Рисунок 22 – Стойкость к расслаиванию растворов нативных крахмалов из зерна гладкосемянных сортов (А) и морщинистых селекционных линий (Б) гороха Установлено, что крахмалы, контрастные по содержанию амилозы, отлича ются по способности связывать ионы тяжелых металлов (рисунок 23). В наибольшей степени сорбционные свойства проявлял высокоамилозный крахмал селекционной линии Амиус-98-891, 1,0 %-ный водный раствор которого на 100, % связывал ионы кадмия и цинка. Остаточная концентрация свинца и меди соста вила, соответственно, 0,24 и 0,17 мг/л.

элемента, мг / л 1, концентрация Остаточная 1,6 1,25 Темп 1, Амиус-98- 0, 0,24 0, 0, 0, 0,4 0,00 0, Pb Cd Cu Zn Рисунок 23 – Сорбционная способность растворов нативных крахмалов из зерна гороха В модельном растворе, приготовленном с использованием крахмала сорта Темп, было обнаружено незначительное содержание ионов кадмия и цинка. Кон центрация ионов свинца и меди была в 7,4 раза выше, чем в растворе, полученном с использованием крахмала Амиус-98-891.

6.5 Исследование показателей качества нативных крахмалов Для определения возможных путей использования крахмала немаловажное значение имеет исследование его потребительских характеристик, включая орга нолептические, физико-химические показатели и показатели безопасности.

Установлено, что по внешнему виду все образцы крахмалов представляли собой белый однородный порошок с желтоватым оттенком, что допускается для горохового крахмала;

имели запах и вкус, свойственные крахмалу (таблица 35).

Крахмал с такими характеристиками не будет оказывать влияния на органолепти ческие свойства вырабатываемых с его использованием пищевых продуктов.

Таблица 35 – Органолептические показатели нативных крахмалов из зерна гороха Наименование показателя Характеристика нативных крахмалов из зерна гороха Внешний вид Однородный порошок Цвет Белый, с желтоватым оттенком Запах Свойственный крахмалу, без постороннего запаха Исследование минерального состава крахмалов показало наличие в них в не значительных количествах таких макроэлементов как натрий, калий, кальций и фос фор (таблица 36), не оказывающих существенного влияния на качество крахмалов.

Таблица 36 – Содержание минеральных элементов в нативных крахмалах из зерна гороха Характеристика нативных крахмалов из зерна гороха Наименование показателя Темп Спартак Амиус-98-891 Амих-99- Содержание, мг/ 100 г абс.-сух. в-ва:

фосфора 6,18±0,01 13,90±0,02 10,52±0,01 9,56±0, натрия 0,22±0,001 0,34±0,000 0,24±0,002 0,25±0, калия 4,25±0,01 4,47±0,01 4,10±0,01 4,53±0, кальция 3,09±0,00 2,69±0,01 3,04±0,00 2,69±0, Оценка физико-химических показателей позволила выявить следующие особенности гороховых крахмалов (таблица 37).

Таблица 37 – Физико-химические показатели нативных крахмалов из зерна гороха Характеристика нативного крахмала из зерна гороха Наименование Амиус-98- Амих-99 показателя Темп Спартак 891 Содержание влаги, % 9,27±0,03 10,74±0,02 9,70±0,02 10,68±0, Содержание общей зо 0,20±0,001 0,29±0,001 0,50±0,002 0,48±0, лы, % СВ Кислотность, объем NaOH на нейтрализа 16,5±0,1 19,0±0,1 23,2±0,3 22,4±0, цию 100 г сух. в-ва крахмала, см Содержание протеина, 0,92±0,00 0,74±0,01 1,00±0,01 0,80±0, % СВ Содержание диоксида 0,0021±0,001 0,0016±0,002 0,0019±0,002 0,0018±0, серы, % Количество крапин на 130±2,0 200±3,0 104±2,0 96±1, дм3 крахмала, шт.

Содержание золы (пес ка), нерастворимой в 0,012±0,001 0,018±0,001 0,033±0,002 0,037±0, 10% соляной кислоте, % Присутствие металло- отсутству- отсутству- отсутству- отсутству магнитных примесей ют ют ют ют Влажность исследуемых крахмалов варьировала от 9,27 до 10,74 %, что бы ло ниже нормы для горохового крахмала. Содержание общей золы не превышало 0,50 %;

золы, нерастворимой в соляной кислоте, – 0,037 %, что свидетельствует о чистоте извлечения крахмалов и незагрязненности минеральными примесями, а также о качестве воды, использованной для промывания крахмала.

Содержание примесей (в основном мезги) в крахмале характеризуется так же количеством крапин на поверхности крахмала при рассмотрении невооружен ным глазом. Значение данного показателя по исследуемым образцам составило от 96 (Амих-99-1132) до 200 шт. на 1 дм2 (Спартак), при норме до 500 шт. на 1 дм2.

Содержание протеина составило в среднем 0,86 %, что также свидетель ствует о чистоте извлеченного крахмала. Активная кислотность всех крахмалов была в пределах рН 5,2. Кислотность в пересчете на 0,1 н раствор NaOH состави ла 16,5 (Темп)-23,2 см3 (Амиус-98-891). Содержание липидов в гороховых крах малах варьировало в пределах от 0,29 (Амих-99-1132) до 0,99% (Темп), что не оказывает существенного влияния на свойства крахмалов.

По показателям безопасности и микробиологическим показателям нативные крахмалы, выделенные из сортов и селекционных линий гороха, соответствовали требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01, п. 1.9.8, что подтверждено протоколами ис пытаний (Приложение Ж).

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1. По разработанной технологии извлечения нативных крахмалов из зерна гороха сортов Темп, Спартак и селекционных линий Амиус-98-891, Амих-99 1132, помимо крахмала, получены следующие продукты: уваренный экстракт, мезга и глютен, а также выделены вторичные компоненты зерна гороха – заро дыш и семенные оболочки. Выход крахмала, оболочек и зародышей составил, со ответственно, 55,1-68,8;

94,0-98,8 и 93,1-94,2 % от теоретически возможного.

2. Исследование структуры крахмальных зерен показало различия в их строении у форм с различным типом семян. Крахмал гладкосемянных форм был представлен простыми гранулами трех фракций, с преобладанием у сорта Темп зерен крупного (43,4 %) и среднего (38,5 %) размера;

у сорта Спартак – среднего размера (51,6 %). Крахмал морщинистых форм бимодален со сложными гранула ми, с преобладанием мелких – 74,7-83,6 % от их общего количества.

3. Плавление гранул крахмала для большинства изученных форм гороха, за исключением сорта Темп, характеризовалось двумя эндотермическими пиками:



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 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.