CC BY
63
УДК 633.791.631.527
DOI: 10.24411/2587-6740-2020-13042
БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОРТОВ ХМЕЛЯ, ВОЗДЕЛЫВАЕМЫХ В ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ
В.В.Леонтьева
Чувашский научно-исследовательский институт сельского хозяйства — филиал ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого», Чувашская Республика, Россия
В статье приводятся результаты исследования биохимического состава шишек хмеля сортов, произрастающих на территории Чувашской Республики. В настоящее время в Государственном реестре селекционных достижений зарегистрировано 12 сортов хмеля, допущенных для возделывания во всех хмелепроизводящих регионах России. По своим параметрам они вполне соответствуют современным требованиям интенсификации производства, имеют высокую продуктивность, достаточно приспособлены к местным природно-климатическим условиям. Хмель — это незаменимый компонент пива. В его шишках содержатся специфические горькие соединения, эфирные масла и полифенолы, без которых невозможно приготовить доброкачественное пиво. Для более полной и объективной оценки пивоваренных качеств изучен биохимический состав шишек по сумме смол, полифенолов и эфирных масел. Знать химический состав шишек хмеля и изменения состава в процессе формирования и созревания шишек важно для создания наиболее продуктивных сортов хмеля с оптимальными пивоваренными качествами. Кроме того, количественное содержание компонентов в шишках определяет сортотип хмеля. Чувашский хмель обладает хорошими пивоваренными качествами и пользуется спросом у пивоваров России. Биохимическая характеристика некоторых сортов Чувашии не уступает чешскому сорту Жатецкий.
Ключевые слова: хмель, биохимическая характеристика, эфирные масла, полифенолы, альфа-кислоты, сортотипы.
Хмель — ценнейшая сельскохозяйственная культура, необходимая для пивоваренной промышленности. В меньшем количестве хмель применяется в медицине, косметической, фармацевтической, парфюмерной, консервной, хлебопекарной промышленности. Шишки хмеля, благодаря своему специфическому составу, остаются основным незаменимым сырьем для приготовления пива. С целью объективной оценки пивоваренных качеств хмеля и стабильного охмеления пива очень важно знать количественное содержание в шишках альфа- и бета-кислот, бета-фракции, общих, мягких и твердых смол, полифенолов и эфирных масел. Значительную роль играет химический состав шишек, который является сортовым признаком и не изменяется под воздействием окружающей среды. Количественное содержание биохимических компонентов в шишках колеблется по сортам и определяет принадлежность сорта хмеля к тому или иному сортотипу. В настоящее время существует три сортотипа хмеля: ароматический, горько-ароматический и горький.
Лучший по качеству хмель (ароматический) для приготовления высококачественного пива должен содержать 12-15% общих смол, 3-4% альфа-кислот, 4-6% бета-кислот, соотношение бета-фракции к альфа-кислотам должно составлять 1:1,5. Причем среди гомологов альфа-кислот количество когумулона не должно превышать 25%. Такие сорта имеют тонкий, нежный аромат и относятся к ароматическому типу. Горько-ароматические сорта хмеля совмещают в себе высокое содержание горьких веществ и эфирных масел. Содержание альфа-кислот в них колеблется от 6 до 10%, эфирных масел — от 0,4 до 2,5%. Сорта хмеля этого типа более эффективно используются в массовом пивоварении. Высокосмолистые (горькие) сорта уступают по качеству ароматическим сортам и используются в основном для приготовления различных экстрактов. Горькие сорта содержат до 28% общих горьких веществ, в том числе альфа-кислот более 10% альфа-кислот [2, 3, 8].
Цель исследования
Цель исследования заключалась в определении биохимического состава шишек хмеля в сортах Чувашской Республики для отнесения сорта к определенному сортотипу и более полной и объективной оценки его пивоваренных качеств.
Материалы и методы
Оценка сортов хмеля проведена по результатам изучения их десятилетнего использования в плодоносящем возрасте на плантациях Чувашского НИИСХ. Для проведения анализов в фазе технической спелости шишек отбирали средние пробы от 10 растений со среднего яруса. Шишки массой 500 г высушивали в сушильных шкафах при температуре 40°С до 12-13% влажности и в лабораториях по общепринятым методикам определяли содержание различных компонентов. Содержание горьких веществ в шишках определяли весовым методом, альфа-кислот — кондуктометрическим [4], полифенольных соединений (дубильных веществ) — спектрофото-метрическим методом в водяной вытяжке [5, 6].
Биохимические исследования шишек проводили следующим образом: содержание общих смол и их компонентов выполнено методом жидкостной хроматографии, содержание эфирного масла — отгонкой с водяным паром, его компонентный состав — методом газово-жид-костной хроматографией.
Для определения пивоваренных свойств хмеля все образцы испытаны в процессе приготовления пива в лабораторных условиях института ВНИИПБ и ВП (г. Москва).
Результаты исследования
Одним из основных регионом производства хмеля в России была и является по сей день Чувашская Республика, на территории которой в основном возделывались сорта ароматического типа. С 1980 по 2010 гг. в Институте хмелеводства велась работа по изучению сортов хмеля отечественной и зарубежной селекции, в результате
которой было создано 13 новых сортов. Основными возделываемыми сортами хмеля являлись Ранний, Смолистый, Истринский-15, а с 1990 г. — сорта Подвязный, Крылатский, Сумерь, созданные селекционерами РНИХС (п. Калистово, Московская обл.). Сорта Подвязный, Крылатский, Сумерь получили широкое распространение на территории Чувашской Республики и за ее пределами в 1990-х годах. В условиях Чувашии эти сорта показали себя как высококачественные, высокоурожайные, отличающиеся высокой пластичностью к погодным условиям и стабильными пивоваренными качествами. Они характеризуются наибольшим накоплением горьких веществ (табл.). В шишках накапливается, в зависимости от погодных условий года, до 28% общих горьких веществ и 5,5-8,0% альфа-кислот. По соотношению компонентного состава шишки сортов относятся к горько-ароматическому типу.
С 1996 по 2000 гг. селекционерами Института хмелеводства выведены 7 новых сортов — Ци-вильский, Михайловский, Дружный, Изящный, Тувсинский, Сюрбеевский и Чемерчеевский. По скороспелости выведенные сорта относятся к раннеспелой группе. Сорта Цивильский, Михайловский относятся к ароматическому типу с содержанием альфа-кислот 2,5-5,0%, продуктивность этих сортов на уровне 21,5 ц/га. Сорт Дружный относится к горькому типу с содержанием альфа-кислоты до 6,5%, продуктивностью до 23,3 ц/га. Сорта Изящный, Тувсинский, Сюрбе-евский и Чемерчеевский широкого распространения не получили, но сохраняются в коллекционном питомнике [1, 7].
В коллекции сортов мировой и отечественной селекции определяли органолептические показатели, аромат и цвет шишек. Все сорта, занесенные в таблицу и описанные выше, обладают чисто хмелевым ароматом, и лишь сорт Сюрбеевский имеет запах сладко-хмелевой (карамельный). Возможно использование этого сорта в крафтовом пивоварении. Цвет шишек всех сортов варьирует от светло-зеленого до золотисто-зеленого.
- 17
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 3 (375) / 2020
ш
SCIENTIFIC SUPPORT AND MANAGEMENT OF AGRARIAN AND INDUSTRIAL COMPLEX
Таблица
Биохимическая характеристика сортов хмеля
Сорт Альфа- кислоты, % Бета- кислоты, % Общие смолы, % Полифенолы, % Эфирные масла, мл/100 г Мирцен, % Карио филлен, % Фернезен, % Гумулен, %
Подвязный 7,9 5,5 27,5 4,7 1,4 46,0 9,3 12,2 17,8
Крылатский 6,2 3,8 22,1 3,7 0,9 34,0 15,8 1,7 42,8
Сумерь 6,5 4,6 22,5 3,3 1,0 30,0 13,9 5,5 43,8
Цивильский 3,8 7,6 17,9 2,6 0,6 34,1 10,2 18,1 25,3
Дружный 6,0 7,8 19,2 2,8 0,9 36,1 12,7 0,2 24,6
Михайло вский 3,8 4,9 13,8 2,2 0,4 24,1 11,1 16,4 33,5
Фаворит 4,4 5,3 23,0 4,0 0,5 28,3 8,3 21,0 23,0
Флагман 7,5 7,9 35,6 3,7 1,37 25,1 10,4 22,4 26,8
Фараон 3,5 3,6 20,6 3,6 0,8 43,7 6,6 12,6 16,0
Феодал 4,5 5,7 23,7 3,3 0,3 25,4 12,3 < 0,01 35,4
Форвард 5,9 5,4 24,8 4,0 0,5 42,9 5,7 16,9 13,7
Факир 4,6 4,5 25,2 4,1 0,4 37,3 9,8 14,4 17,0
Салампи 4,6 3,7 27,1 4,3 1,4 63,1 3,3 10,6 5,8
Северянка 8,9 4,5 26,3 4,5 1,15 46,7 6,5 19,0 13,2
Жатецкий (Чехия) 3,4 3,8 22,2 3,8 0,6 22,4 11,2 13,1 42,5
Максимальным накоплением эфирных масел (до 2%) выделяются сорта Подвязный и Сумерь. Сорт Михайловский характеризуется наименьшим количеством эфирного масла (0,4%), но более сбалансированным по компонентному составу. Состав эфирного масла по каждому сорту различный, в результате чего они приобретают характерные специфические оттенки аромата. Основными компонентами эфирного масла хмеля возделываемых в Чувашии сортов являются мирцен, кариофиллен, гумулен и фарнезен, соотношение которых определяет интенсивность аромата хмеля.
Важную роль в формировании вкусовых качеств пива и осветлении сусла в пивоварении играют полифенольные соединения. Содержание полифенолов в чувашском хмеле составляет 2,2-4,7%. Максимальным их количеством в шишках выделяются сорта Подвязный и Крылатский, у которых содержание дубильных веществ достигает 4% и более.
Органолептическая оценка качества хмелевого аромата и горечи пива, проведенная в ВНИ-ИПБ и ВП, показала, что наиболее приятный хмелевой аромат и гармоничная хмелевая горечь в пиве были получены при использовании хмеля сортов Михайловский, Крылатский и Дружный.
Сравнительная характеристика чувашских сортов с чешским сортом Жатецкий показала, что биохимический состав сорта Михайловский почти идентичен чешскому сорту [8].
В 2007-2009 гг. методом принудительного искусственного опыления с использованием изоляторов на соцветия получены новые сорта гибридного происхождения ароматического типа Фаворит, Фараон, Феодал, Форвард, Факир и горько-ароматического типа Флагман. Сорта Фаворит и Флагман зарекомендовали себя как высокопродуктивные с биологической урожайностью до 30,5 ц/га. В благоприятные годы их потенциальная урожайность доходила до 40,0 ц/га, содержание альфа-кислот составляет 4,0-6,0%. Сорта Фараон, Феодал, Форвард, Факир менее урожайные, содержание альф-кислот на уровне 4,5%, но они обладают лучшими пивоваренными свойствами.
Все новые сорта прошли испытания пивоваренных свойств. По результатам испытания ГНУ ВНИИПБ и ВП, лучшие вкусовые качества (чистый вкус, аромат и гармоничная хмелевая горечь) отмечены при варке пива из хмеля сортов Фаворит, Флагман и Факир. Раннеспелый Фаворит не уступает по биохимическому составу чешскому сорту Жатецкий. Хорошие показатели и у сорта Флагман. Эти сорта, хотя и обладают лучшими пивоваренными свойствами, широкого распространения в производстве не получили, но сохраняются в коллекции и других питомниках Чувашского НИИСХ.
В настоящее время в Государственном реестре селекционных достижений зарегистрировано 12 сортов хмеля — Подвязный, Крылатский, Сумерь селекции РНИХС и Цивильский, Дружный, Михайловский, Фаворит, Флагман, Фараон, Феодал, Форвард и Факир, выведенные в НИПТИХ (г. Цивильск, Чувашская Республика), допущенных для возделывания во всех хмеле-производящих регионах России. По своим параметрам они вполне соответствуют современным требованиям интенсификации производства, имеют высокую продуктивность, достаточно приспособлены к местным природно-климатическим условиям [9].
В данное время в Чувашском НИИСХ (правопреемник НИПТИХ) не только сохраняются оригинальные насаждения всех вышеуказанных сортов, но и ведется целенаправленная работа по созданию новых высококачественных, высокопродуктивных сортов хмеля разных сортотипов, востребованных в производстве пива и по другим направлениям использования.
По результатам изучения отечественных и зарубежных сортов хмеля за полный цикл использования насаждений в 1991-2000 гг. был проведен мониторинг морфологических, хозяйственно ценных признаков сортообразцов пяти групп по срокам созревания. В качестве источников основных хозяйственно ценных признаков выделен 41 сорт, из них по лучшему сочетанию признаков отобрано 7 сортов — Подвязный, Сумерь (Россия), Порфир 16 и Спо-лэчны (Украина), Саксон (Англия), Маринка
(Польша), К 692266 (Япония) и создан клоновый питомник.
С 2002 по 2017 гг. в Чувашском НИИСХ проведены селекционные работы по методике кло-нового отбора хмеля. В зависимости от погодных условий и возраста насаждений получены данные о параметрах клонового материала. Выделены 2 клона с запланированными показателями -продолжительность вегетационного периода более 110 дней, продуктивность не менее 4 кг/куст, содержание альфа-кислот не менее 5%, адаптированных к природно-климатическим условиям районов хмелеводства Российской Федерации. На их основе в 2019 г. создано 2 новых сорта: горько-ароматический Салам-пи — вегетационный период 110 дней, урожайность 44,4 ц/га, содержание альфа-кислот 10,5%; горький Северянка — вегетационный период 122 дня, урожайность 49,0 ц/га, содержание альфа-кислот 11,0%. Сделана биохимическая характеристика, которая позволила определить со-ртотип новых сортов. Селекционная работа по созданию новых сортов хмеля продолжается в двух новых селекционных питомниках закладки 2015 и 2017 гг.
За годы существования Института хмелеводства биохимическую характеристику отечественных сортов определяли не только в лабораториях России и Чувашии, в частности в Москве в Институте безалкогольной промышленности, а также в Германии и Чехии. Получены данные, подтверждающие, что чувашский хмель не уступает по химическому составу мировым сортам.
Заключение
В Чувашской Республике создаются и выращиваются сорта хмеля горького и ароматического типов, пользующиеся спросом отечественных пивоваров. Чувашский хмель обладает хорошими пивоваренными качествами и характеризуется высоким сбалансированным содержанием ценных для пивоварения веществ. Биохимическая характеристика сортов Михайловский, Флагман, Фаворит и Феодал не уступает чешскому сорту Жатецкий.
18 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 3 (375) / 2020
www.mshj.ru
Литература
1. Александров Ю.А. Основные направления и результаты селекции хмеля // Интенсивное земледелие в рыночной экономике: материалы Чувашской республиканской агрономической научно-производственной конференции. Чебоксары, 1997. С. 100-102.
2. Годованый А.А., Ляшенко Н.И., Рейтман И.Г., Ежов И.С. Хмель и его использование / под ред. И.С. Ежова. Киев: Урожай, 1990. С. 64-115.
3. Либацкий Е.П. Хмелеводство. М.: Колос, 1993. С.50-58.
4. Шмидт Л.Г. Горькие вещества хмеля и методы их анализа. М.: ЦНТ Пищепром, 1964. 64 с.
5. Аксенова З.П. Определение физико-химических показателей качества хмеля и продуктов его переработки. Харьков, 1989. 88 с.
6. Kotrla-Hapalova M., Sondek I. Vysnam chmelove tryloveny a nova modificace kolorimetriceho stanoveni. Kvasne Prumysl, 1958, no.1, 69 p.
7. Коротков А.В., Никонова З.А., Леонтьева В.В. Основные характеристики отечественных сортов хмеля // Научные основы современных агротехнологий в сель-
скохозяйственном производстве: материалы Всероссийской научно-практической конференции. Саранск, 2015. С. 117-120.
8. Karel Krofta. Evaluation of the quality of Czech hops from yearly harvests (Hop Research Institute, Zatec/ Chmelafsky institut s.r.o, Zatec). Czech hops, 2016. 72 p.
9. Фадеев А.А., Никонова З.А. Оценка сортообраз-цов коллекции хмеля обыкновенного по фенологическим и морфологическим признакам // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2018. № 2. С. 40-42.
Об авторе:
Леонтьева Валентина Вячеславовна, научный сотрудник, ORCID: http://orcid.org/GGGG-GGG2-9213-9821, [email protected]
BIOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF HOP VARIETIES EXPANDED IN THE CHUVASH REPUBLIC
V.V. Leontyeva
Chuvash research agricultural institute — branch of the Federal agricultural research center of the North-East named N.V. Rudnitsky, Chuvash Republic, Russia
The article presents the results of a study of the biochemical composition of hop cones of varieties growing in the Chuvash Republic. Currently, 12 varieties of hops approved for cultivation in all hop-producing regions of Russia are registered in the State Register of Breeding Achievements. In their parameters, they fully comply with modern requirements for the intensification of production, have high productivity, and are sufficiently adapted to local climatic conditions. Hop is an indispensable component of beer. Its cones contain specific bitter compounds, essential oils and polyphenols, without which it is impossible to make a benign beer. For a more complete and objective assessment of brewing qualities, the biochemical composition of cones was studied by the sum of resins, polyphenols and essential oils. Knowing the chemical composition of hop cones and composition changes during the formation and maturation of cones is important for creating the most productive hop varieties with optimal brewing qualities. In addition, the quantitative content of the components in the cones determines the hop type. Chuvash hops have good brewing qualities and are in demand among Russian brewers. The biochemical characteristics of some varieties of Chuvashia are not inferior to the Czech variety GaTatec. Keywords: hop, biochemical characteristics, essential oils, polyphenols, alpha acids, sortotypes.
References
1. Aleksandrov, Yu.A. (1997). Osnovnye napravleniya i rezul'taty selektsii khmelya [The main directions and results of hop selection]. Intensivnoe zemledelie v rynochnoi ehko-nomike: materialy Chuvashskoi respublikanskoi agronomi-cheskoi nauchno-proizvodstvennoi konferentsii [Intensive agriculture in a market economy. Proceedings of the Chuvash republican agronomic scientific and industrial conference]. Cheboksary, pp. 100-102.
2. Godovanyi, A.A., Lyashenko, N.I., Reitman, I.G., Ezhov I.S. (1990). Khmel' i ego ispol'zovanie [Hops and its use]. Kiev, Urozhai Publ., pp. 64-115.
3. Libatskii, E.P. (1993). Khmelevodstvo [Hops farming]. Moscow, Kolos Publ., pp. 50-58.
4. Shmidt, L.G. (1964). Gor'kie veshchestva khmelya i metody ikh analiza [The bitter substances of hops and methods for their analysis]. Moscow, CNT Pishcheprom, 64 p.
5. Aksenova, Z.P. (1989). Opredelenie fiziko-khimicheskikh pokazatelei kachestva khmelya i produktov ego pererabotki [Determination of physico-chemical indicators of the quality of hops and products of its processing]. Kharkov, 88 p.
6. Kotrla-Hapalova, M., Sondek, I. (1958). Vysnam chmelove tryloveny an nova modificace kolorimetriceho stanoveni. Kvasne Prumysl, no.1, 69 p.
7. Korotkov, A.V., Nikonova, Z.A., Leont'eva, V.V. (2015). Osnovnye kharakteristiki otechestvennykh sortov khmelya [The main characteristics of domestic varieties of hops]. Nauchnye osnovy sovremennykh agrotekhnologii v sel'skokhozyaistvennom proizvodstve: materialy Vserossiiskoi
About the author:
Valentina V. Leontyeva, researcher, ORCID: http://orcid.org/GGGG-GGG2-9213-9821, [email protected]
nauchno-prakticheskoi konferentsii [Scientific foundations of modern agricultural technologies in agricultural production Proceedings of the All-Russian scientific and practical conference]. Saransk, pp. 117-120.
8. Karel Krofta (2016). Evaluation of the quality of Czech hops from yearly harvests (Hop Research Institute, Zatec / Chmelafsky institut s.r.o, Zatec). Czech hops, 72 p.
9. Fadeev, A.A., Nikonova, Z.A. (2018). Otsenka sor-toobraztsov kollektsii khmelya obyknovennogo po feno-logicheskim i morfologicheskim priznakam [Evaluation of varieties of the collection of common hop according to phenological and morphological characteristics]. Vestnik Rossiiskoi sel'skokhozyaistvennoi nauki [Vestnik of the Russian agricultural sciences], no. 2, pp. 40-42.
6-9 ОКТЯБРЯ 2Ü20
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 3 (37Б) / 2020
