CC BY
49
УДК:633.111:631
БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И РОСТОРЕГУЛЯТОРОВ
О. В. Костин, канд. с.-х. наук,
Министерство сельского хозяйства Ульяновской области, т. 8(8-422) 44-04-67
О. М. Церковнова, аспирант,
ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия», т. (8-422) 55-95-16, e-mail: bio-kafedra@yandex. ru
Установлено, что под действием используемых факторов улучшаются биохимические показатели качества зерна, в частности увеличивается содержание белка, массовой доли клейковины, улучшается биологическая ценность зерна за счет увеличения незаменимых аминокислот и аминокислотного скора.
Ключевые слова: зерновые колосовые культуры, озимая пшеница, фитоспорин, стекловидность, лизин, лейцин.
Зерновые колосовые культуры, и в первую очередь пшеница, являются одним из основных источников производства растительного белка в мире. Поэтому улучшение качества зерна пшеницы как в настоящее время, так и на ближайшую перспективу имеет первостепенное значение в связи с интенсификацией всей отрасли производства зерна.
Качество зерна пшеницы (питательная ценность и хлебопекарные свойства) зависит в основном от содержания белка, его аминокислотного состава, аминокислотного скора и физико-химических свойств [1].
При рассмотрении понятия «качества зерна» необходимо разграничивать две основные стороны: 1) пищевое достоинство, 2) технологические свойства - пригодность для изготовления хлеба. Пищевое достоинство пшеницы зависит от химического состава зерна. Хорошо выпеченный хлеб является своеобразным катализатором, ускоряющим процессы пищеварения и повышения усваиваемости других продуктов. Технологические свойства пшеницы зависят от содержания белка и в еще большей степени от физико-механических свойств клейковинных белков (от качества клейковины, растяжимости, упругости, эластичности, вязкости и степени гидратации). Биологическую ценность белка характеризует количественное содержание и качественный состав незаменимых аминокислот [2], приводящих к образованию клейковины хорошего или плохого качества. Содержание белка и аминокислот является основным показателем пищевой и кормовой ценности злаков. Согласно литературным
данным, в полевых условиях содержание белка в зерновках злаковых растений находится на низком уровне (8...12 %), и для того чтобы повысить их накопление хотя бы на 1.2 % применяют различные технологии возделывания [7].
В наших исследованиях для обработки семян озимой пшеницы применяли раствор пектина (0,05 % концентрации), выделенного из АтагапШиэ сгиепШэ. По химической природе пектин представляет собой высокомолекулярный полисахарид, а для исследований был взят пектин с молекулярной массой 1400.2000 у. е., который растворим в воде и образует эмульсию, в состав которой входит Д-галактуроновая кислота и нейтральные моносахариды -галактоза, ксилоза, арабиноза [6].
Гуми - универсальный антистрессовый иммуностимулятор по молекулярному весу и набору микроэлементов (жидкость).
Фитоспорин - биофунгицид, подавляющий в растениях развитие многих болезней своими антибиотическими веществами благодаря его эндофитной природе (жидкость) [4].
Цель наших исследований - изучение влияния природных росторегуляторов на показатели качества зерна озимой пшеницы сорта Базальт на фоне минеральных удобрений и без их применения. В связи с этим проводились лабораторные исследования, а также полевые опыты, которые закладывались в 2006-2007 гг. на опытном поле Ульяновской ГСХА. Удобрения вносили в дозе М-юо Р70 К70 (основное внесение - М40 Р50 К70, при посеве - Р20, ранневесен-няя подкормка - М60).
Физические показатели качества зерна (среднее за 2007-2008 гг.).
Вариант Стекловидность, % Натура, г/л Масса 1000 зерен, г
го Контроль 50,5 714,4 44,9
со т о с Гиббереллин 55,5 722,9 45,3
Гуми 57,5 720,4 45,8
X о Пектин 56,0 722,9 45,5
в Фитоспорин 54,7 719,3 45,6
к Контроль 55,0 721,3 46,3
Фон удобрени Гиббереллин 60,0 731,9 47,5
Гуми 62,0 731,8 47,2
Пектин 59,8 733,2 46,5
Фитоспорин 60,5 734,0 47,4
Почва опытного участка - чернозем выщелоченный, среднемощный среднесугли-нистый со следующей агрохимической характеристикой: содержание гумуса - 4,3... 4,8 %, подвижного фосфора и обменного калия - соответственно 105.150 и 137. 200 мг/кг почвы. Степень насыщенности основаниями составляет 96,4.97,9 %, сумма поглощенных оснований - 25,5.27,8 мг-экв/100 г почвы
Обработку семян проводили перед посевом из расчета 2 л раствора на 1 ц семян. На контроле семена обрабатывали водой, на опытных вариантах растворами пектина, гиббереллина, гуми, фитоспорина в концентрациях, ранее установленных на кафедре биологии, технологии хранения и переработки продукции растениеводства УГСХА. Посев проводился по чистому пару в оба года исследований 5 сентября, глубина заделки семян 4.5 см.
В опыте проводились следующие учеты и наблюдения:
1. Показатели качества зерна определяли по общепринятым методикам и соответствующим ГОСТам.
2. Содержание незаменимых аминоки-
Таблица 2
Качество зерна озимой пшеницы в зависимости от регуляторов роста и минеральных удобрений (среднее за 2007-2008 гг.).
Вариант Белок, % Массовая доля клейковины,% Степень гидратации, % ИДК Растяжимость, см
го Контроль 11,9 20,75 198,61 86,75 10,31
в т о с Гиббереллин 12,8 21,45 210,51 85,83 14,13
Гуми 13,3 24,00 212,43 80,50 14,64
X о Пектин 12,4 23,80 211,34 87,50 13,82
в Фитоспорин 12,3 23,93 211,91 93,65 13,55
1 ю о К ч ^ ^ X X о ^ Контроль 12,8 23,15 216,21 87,35 21,19
Гиббереллин 13,2 25,44 225,31 86,95 15,52
Гуми 13,6 25,69 229,24 83,50 16,23
Пектин 13,5 27,09 234,47 84,95 18,51
ф Фитоспорин 13,1 26,01 226,43 88,95 18,02
слот в идеальном белке брали по шкале ФАО/ВОЗ
3. Аминокислотный скор рассчитывали
мг а.к. в 1 г белка ,,
по формуле-*100.
мг а.к. в 1 г эталона
Индекс незаменимых аминокислот (ИНАК) рассчитывали по формуле
Лизб * Триб * * Валб
Ли3э ТРиэ Валэ '
ИНАК =
где п - число аминокислот,
б, э - содержание аминокислот в белке, эталонном белке.
Метеорологические условия в годы проведения опытов различались между собой по тепло- и влагообеспеченности;
2007 г. был достаточно благоприятным для индивидуального развития растений. Достаточное количество влаги в почве, а также оптимальная температура для осеннего роста в сентябре и октябре способствовали нормальной закалке растений перед уходом в зиму. Вторая половина вегетации характеризовалась благоприятным температурным режимом. Вегетационный период
2008 года начался на 3 недели раньше
Сумма незаменимых аминокислот в зерне (среднее за 2007-2008 гг.) мг/г.
Вариант лизин триптофан лейцин изоле йцин треонин валин фени-лала-нин метио-нин сумма ИНАК
Контроль 3,20 1,48 7,43 3,08 3,58 5,85 6,35 1,23 32,18 0,20
Гиббереллин 3,70 1,75 8,43 4,00 3,80 6,10 6,65 1,46 35,89 0,23
Гуми 3,83 1,93 8,83 4,23 3,98 6,28 6,88 1,56 37,48 0,25
Пектин 3,65 1,70 8,33 3,95 3,75 6,00 6,60 1,43 35,40 0,22
Фитоспорин 3,28 1,50 7,53 3,18 3,65 5,95 6,45 1,28 32,80 0,20
Контроль 3,73 1,73 8,40 3,33 3,83 5,98 6,43 1,48 34,88 0,22
Гиббереллин 3,90 1,98 8,95 4,28 4,03 6,40 7,00 1,55 38,08 0,25
Гуми 3,93 1,98 9,05 4,33 3,95 6,45 7,08 1,55 38,30 0,26
Пектин 3,78 1,80 8,55 4,13 3,93 6,23 6,78 1,44 36,61 0,24
Фитоспорин 3,75 1,73 8,53 4,03 3,83 6,05 6,65 1,51 36,06 0,23
среднестатистических сроков. Апрельские температуры превышали норму на 3...3,5°С, в мае наблюдалась засуха. Лето характеризовалось неустойчивой погодой с чередующимися периодами тепла и похолодания. Осадки были обильными и равномерными, что способствовало повышению урожайности, но, с другой стороны, снижению качества урожая, так как при повышенной влажности уменьшается процент содержания белка. Отмеченные метеорологические условия оказали влияние на рост и развитие растений.
Основными физическими показателями качества являются стекловидность, натура и масса 1000 зерен. Результаты наших исследований (табл. 1) показывают, что под действием регуляторов роста увеличивается стекловидность в среднем по опыту на 5,4 %. Наибольшее увеличение стекло-видности отмечено на фоне минеральных удобрений при применении гуми, где она составляет 62 %%. Без внесения удобрений стекловидность также увеличивается и изменяется в пределах от 50,5 до 57,5 %. Обработка семян регуляторами роста по-
вышает натуру зерна с 714,4 до 734,0 г/л (для зерна 3-4 класса натура должна быть не менее 710 г/л, для зерна 1-2 класса - не менее 730 г/л). Максимальное увеличение натуры наблюдается на вариантах с пектином и фитоспорином при внесении минеральных удобрений 733,2 г/л и 734,0 г/л, что превышает контроль на 11,9.12,7 г/л. Необходимо отметить увеличение массы 1000 зерен.
Под воздействием росторегуляторов происходит увеличение белка в зерне озимой пшеницы (табл. 2). Наибольшее его содержание отмечено на варианте гуми как на фоне минеральных удобрений, так и без их применения, где оно выше контроля на 0,8 и 1,4 %.
Количество и качество клейковины определяют хлебопекарные свойства зерна. Высокое содержание клейковины отмечается на вариантах с фитоспорином и пектином, где оно составляет 26,01 % и 27,09 %. Одним из важных свойств клейковины является степень ее гидратации,способность клейковины набухать и удерживать воду. В наших исследованиях степень гидратации
Таблица 4
Аминокислотный скор (среднее за 2007-2008 гг.), %
Вариант лизин метионин трип- лейцин изо- трео- валин фенил-аланин + тирозин
+ цистин тофан лейцин нин
го Контроль 5,82 6,71 14,75 10,61 7,69 8,94 11,70 17,83
со т о с Гиббереллин 6,73 7,62 17,50 12,04 10,00 9,50 12,20 18,71
Гуми 6,95 8,45 19,25 12,61 10,56 9,94 12,55 19,29
X о Пектин 6,64 6,86 17,00 11,89 9,88 9,38 12,00 18,42
в Фитоспорин 5,95 7,11 15,00 10,75 7,94 9,13 11,90 18,13
он удобрения Контроль 6,77 8,29 17,25 12,00 8,31 9,56 11,95 18,33
Гиббереллин 7,09 8,54 19,75 12,79 10,69 10,06 12,80 19,71
Гуми 7,14 8,57 19,75 12,93 10,81 9,88 12,90 19,92
Пектин 6,86 8,00 18,00 12,21 10,31 9,81 12,45 19,17
Фитоспорин 6,82 7,57 17,25 12,18 10,06 9,56 12,10 18,71
в опытных вариантах больше контроля на неудобренном фоне на 11,9. 13,82 %, а при внесении удобрений - на 9,1.18,26 %. По показателю ИДК обработка семян регуляторами роста, а также метеорологические условия способствовали формированию зерна второй группы качества.
Обработка семян регуляторами роста способствует увеличению количества незаменимых аминокислот. Максимальное содержание аминокислот отмечено на варианте гуми под действием минеральных удобрений, где оно составляет 38,3 мг/г, что на 9,8 % выше контроля.
Биологическую ценность и степень усвоения белков определяют по лимитирующим аминокислотам. В связи с этим рассчитывали аминокислотный скор. Исследования показывают, что первой лимитирующей аминокислотой является лизин, второй - треонин, а под действием росто-регуляторов происходит увеличение этих лимитирующих аминокислот, за исключением фитоспорина.
Таким образом, результаты наших исследований показывают, что использование природных регуляторов роста на обоих фонах способствуют улучшению биохимических показателей и биологической ценности зерна за счет увеличения содержания белка, массовой доли клейковины и
аминокислот, а также лимитирующих амии-нокилот лизина и треонина.
Литература
1. Костин, В. И. ОАО «Продовольствие» /В. И Костин // Цифры, события, факты. Вып. 4. - Ульяновск, 1998. - С 5-6.
2. Костин, В. И. Элементы минерального питания и росторегуляторы в онтогенезе сельскохозяйственных культур / В. И Костин, В. А Исайчев, О. В. Костин. - М.: Колос, 2006. - 290 с.
3. Кретович, В. Л. Биохимия растений / В. Л. Кретович. - М.: Высшая школа, 1986. - 445 с.
4. Кузнецов, В. И. Мощный резерв повышения урожайности и качества продукции / В. И. Кузнецов, И. Т. Шаяхметов // Агрохимический вестник. - 2007. - № 2. - С. 2-5.
5. Максимов, И. Л. Повышение качества зерна пшеницы / И. Л Максимов, В. И. Пономарев. - М., 1981. - 88 с.
6. Офицеров, Е. Н. Углеводы амаранта и их практическое использование / Е. Н. Офицеров, В. И. Костин. - Ульяновск: Изд-во РАН, Уральское отделение, 2001. -182 с.
7. Третьяков, Н. Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений / Н. Н. Третьяков, Е. И. Кошкин, Н. М. Макру-шин. - М.: Колос, 2005. - 656 с.
