Влияние активности фермента альфа-амилаза на хлебопекарные качества озимой ржи Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Аграрная наука Евро-Северо-Востока, № 3 (40), 2014 г. УДК 633.14:664.641.016

Влияние активности фермента альфа-амилаза на хлебопекарные качества озимой ржи

Ирина Владимировна Лыскова, кандидат с.-х. наук, зав. лабораторией,

Елена Анатольевна Шляхтина, зав. лабораторией,

Ольга Николаевна Рылова, мл. научный сотрудник

ГНУ Фалёнская селекционная станция НИИСХ Северо-Востока,

п. Фалёнки, Кировская область, Россия

E-mail: fss.nauka@mail.ru

Представлены результаты исследований за 2011. ..2013 гг. по определению активности фермента альфа-амилаза в зерне сортов озимой ржи конкурсного сортоиспытания на Фалёнской селекционной станции. В благоприятные годы (2011 и 2013 гг.) большинство сортов по числу падения относились к 1 и 2 классу качества. В 2012 г. отмечена повышенная активность фермента альфа-амилаза - число падения у сортов колебалось от 84 до 168 с. Наивысшую оценку по качеству хлеба в 2012 г. имел сорт Фалёнская 4 - 3,21 балла. В 2013 г. сорта по общей хлебопекарной оценке были в одной группе и имели балл 3,43. В данный период изучения независимо от условий формирования зерна по числу падения сорта Фалёнская 4, Рушник, Флора и Рада сформировали зерно более высокого качества.

Ключевые слова: озимая рожь, сорт, альфа-амилаза, число падения, высота амилограммы, хлебопекарные качества

Хлебопекарные свойства ржаной муки определяются количеством крахмала, степенью его синтеза и способностью к клейсте-ризации [1, 2]. Преобладающую роль среди факторов, влияющих на свойства мякиша ржаного хлеба, играют ферменты, воздействующие на крахмал, одним из которых является альфа-амилаза. Высокая активность этого фермента вызывает быстрое расщепление крахмала на сахара. Наиболее приемлемыми методами, оценивающими клейсте-ризующие свойства крахмала и активность альфа-амилазы, являются амилографический метод и определение числа падения [3]. Хорошая по качеству зерна рожь должна иметь максимальную вязкость водной суспензии шрота при клейстеризации по амило-графу от 350 до 650 единиц. В Российской Федерации и в ряде других стран показатель «число падения» введен в Госстандарт для определения товарного класса качества зерна ржи [4]. Согласно данному стандарту, зерно ржи в зависимости от величины числа падения подразделяется на 4 класса: более 200 с - 1 класс, 141...200 с - 2 класс, 81...140 с - 3 класс, менее 80 с - 4 класс. Величина этого показателя ниже 80 секунд свидетельствует о повышенной автолитиче-ской активности зерна и его неудовлетворительных хлебопекарных свойствах.

Число падения является основным показателем качества зерна ржи для хлебопечения. Существует ГОСТ 30498-97 «Зерновые культуры. Определение числа падения», который соответствует международному

стандарту ISO 3093-82. За его основу взят стандарт Международного общества по науке и технологии зерна ICC 107, существующий с 1968 г.

Анализ числа падения проводится на приборах как зарубежных фирм ^lling Number), так и российских (Амилотест, ПЧП - 7). Метод Хагберга-Пертена является быстрым и точным для определения активности альфа-амилазы (или скрытого прорастания). Данный показатель очень изменчив, зависит в основном от внешних условий [5] и претерпевает значительные изменения в процессе созревания зерна [6].

Изучение свойств клейстеризации ржаной муки (шрота) на амилографе Brabender дает представление о ходе клейстеризации теста в первой части процесса выпечки. Изменение вязкости набухающего и затем клейстеризующего ржаного крахмала имеет решающее значение для образования мякиша хлеба. Поэтому вязкость крахмального клейстера должна быть такой консистенции, чтобы обеспечить растяжение под действием пузырьков газа и без изменения принять и сохранить образовавшийся остов теста.

У ряда исследователей есть мнение [7], что по основным критериям углеводно-амилазного комплекса и активности альфа-амилазы, принятым в селекционной практике, трудно прогнозировать качество хлеба.

Цель исследований - выявить степень изменчивости показателя «число падения» от гидротермических условий формирования

зерна, определить его влияние на хлебопекарные качества сортов озимой ржи.

Материал и методы. Объектом исследований служили сорта озимой ржи конкурсного сортоиспытания ГНУ Фалёнской селекционной станции в 2011...2013 гг. Число падения определяли на приборе Хагберга-Пертена (FElling Number 1400), максимальную вязкость суспензии и температуру клей-стеризации на амилографе Brabender по соответствующим методикам [8]. Лабораторная выпечка проведена ускоренным безопарным способом из цельносмолотого зерна [8]. Данный способ хорошо выявляет дефекты, вызванные прорастанием зерна. Полная хлебопекарная оценка проведена на образцах урожая 2012 и 2013 гг. Статистическую обработку данных проводили, используя дисперсионный и корреляционный анализы, с помощью пакета программ AGROS версия 2.07.

Результаты и их обсуждение. Активность фермента альфа-амилаза зависит от степени прорастания зерна, которая, в свою очередь, обусловлена погодными условиями в период созревания и налива зерна озимой ржи (количества выпавших осадков и температуры воздуха). Метеоусловия 2011 г. были благоприятными для созревания и формиро-

вания зерна хорошего качества (осадков за июнь, июль и начало августа выпало в пределах среднемноголетней нормы, температура воздуха была выше нормы на 1,1°С). В этих условиях сорта Фалёнская 4, Рушник, Флора, Рада сформировали зерно с высоким числом падения - более 200 с, что соответствовало 1 классу (табл. 1). Число падения свыше 140 с (2 класс) было у сортов Снежа-на, Кипрез, Ниоба. Сорта Кировская 89, Дымка, Графиня, Леда, Крона, Сармат отличались повышенной активностью альфа-амилазы (число падения менее 140 с).

В 2012 г. на качество зерна озимой ржи оказали влияние не вполне благоприятные погодные условия в период полного созревания зерна. Так, температура воздуха 3-ей декады июля была ниже среднемноголетней нормы на 1,7°С, а осадков выпало 159% от нормы, которые носили ливневый характер, что вызвало полегание озимой ржи. Число падения у сортов колебалось от 84 до 168 с, т.е. соответствовало 2 и 3 классам. Из 13 сортов только 4 имели показатель свыше 140 с (Фалёнская 4, Рушник, Графиня, Ниоба). Максимальное число падения (168 с) наблюдалось у стандартного сорта Фалёнская 4.

Таблица 1

Число падения сортов озимой ржи в конкурсном сортоиспытании, с

Сорт 2011 г. 2012 г. 2013 г. Среднее

Фалёнская 4, стандарт 206 168 224 199

Кировская 89 101 84 165 117

Дымка 138 118 - 128

Снежана 141 104 184 143

Рушник 258 153 228 213

Флора 209 136 200 182

Рада 226 134 221 194

Графиня 121 144 187 151

Кипрез 186 127 187 167

Ниоба 162 144 171 159

Леда 124 139 154 137

Крона 91 133 - 112

Сармат 101 111 137 116

НСР05 48 28 36

Вегетационный период 2013 г. характеризовался как засушливый - осадков выпало 66% от среднемноголетней нормы, при этом температура воздуха

превышала среднемноголетний показатель на 1,6...2,4°С. Осадки последней декады июля не оказали отрицательного влияния на качество зерна озимой ржи. Низкая

активность альфа-амилазы (высокое число падения - более 200 с) отмечена у сортов Фалёнская 4, Рушник, Флора, Рада. У сортов Кировская 89, Снежана, Графиня, Кипрез, Ниоба, Леда данный показатель соответствовал 2 классу, но был достаточно высокий (от 154 до 187 с).

Вязкость водно-мучной суспензии (высота амилограммы) у сортов озимой ржи в 2012 г. колебалась от 152 до 260 е.а. (табл. 2). Только у сорта Фалёнская 4 данный показатель был более 250 единиц, что считается удовлетворительным, если процесс ведения теста будет на кислой закваске. Остальные сорта имели вязкость суспензии менее 250 единиц. При выпечке хлеба из такого зерна получается влажный, липкий мякиш (при очень кислой закваске теста возможно образование лучшего мякиша).

В 2013 г. вязкость водно-мучной суспензии у сортов колебалась от 378 до 648 е.а.

Таблица 2

Показатели качества зерна сортов озимой ржи

Общая хлебопекарная оценка - это суммирующий показатель, выраженный в баллах, получающийся как среднее арифметическое из оценок органолептических показателей, объёма хлеба и достоверно зависит от состояния углеводно-амилазного ком-

Мука из такого зерна считается удовлетворительного качества, т.е. пригодна для выпечки на закваске и дрожжах.

Результаты лабораторной выпечки 2012 и 2013 гг. согласуются с данными углеводно-амилазного комплекса. По внешнему виду хлеба-образцы 2012 г. отличаются формой корки: у образцов с пониженным числом падения она плоская, при более высоком числе падения - полуовальная. Объём хлеба из 100 г муки в представленных образцах изменялся незначительно - от 280 до 303 мл (табл. 2). Объём более 300 мл имел сорт Сармат, у которого отмечено невысокое число падения. Зависимости объема хлеба от показателей углеводно-амилазного комплекса не отмечается. Хотя имеются научные данные, что выход хлеба снижается при числе падения свыше 220 с [9]. Объём хлеба образцов урожая 2013 г. был несколько ниже - от 260 до 300 мл.

г.

плекса. Наибольшую оценку по качеству хлеба в 2012 г. имел сорт Фалёнская 4 - 3,21 балла. В 2013 г. сорта по общей хлебопекарной оценке вошли в одну группу и имели балл 3,43. Только сорт Сармат с числом падения 137 с имел более низкий балл 3,36.

Сорт

Высота амилограммы _(к), е.а._

2012 г.

2013 г.

Объём хлеба из 100 г муки, мл

2012 г.

2013 г.

Общая хлебопекарн оценка, балл

2012 г.

2013

Фалёнская 4, стандарт

260

628

280

260

3,21

3,43

Кировская 89

152

438

283

273

2,93

3,43

Дымка

190

280

3,00

Снежана

193

428

287

273

3,07

3,43

Рушник

247

648

290

273

3,07

3,43

Флора

228

572

293

273

3,07

3,43

Рада

228

607

293

280

3,07

3,43

Графиня

220

495

287

287

3,14

3,43

Кипрез

205

472

287

273

3,14

3,43

Ниоба

230

498

290

273

3,14

3,43

Леда

230

427

297

273

3,00

3,43

Крона

218

287

3,14

Сармат

178

378

303

300

3,14

3,36

НСР

05

35

81

Примечание: выпечка хлеба проведена из объединенного (I, III, V повторности) образца.

Корреляционный анализ экспериментальных данных показал высокую сопряженность показателя числа падения с вязкостью суспензии по амилографу (г = 0,96-0,97) и температурой клейстеризации (г = 0,69-0,93). Установлена корреляция между числом падения, вязкостью суспензии с органолепти-ческим состоянием хлебного мякиша соответственно г = 0,73 и г = 0,79, а также с общей хлебопекарной оценкой г = 0,57, г = 0,61 (при неблагоприятных погодных условиях в период формирования и созревания ржи). В благоприятный год такой связи не наблюдалось, т.к. качество зерна у сортов хорошее, и сильных различий при выпечке не было выявлено.

Как известно, степень сопряженности в вариации двух величин более точно измеряется квадратом коэффициента корреляции или коэффициентом детерминации, который показывает долю (%) тех изменений, которые в данном явлении зависят от изучаемого фактора [10]. Согласно этому можно отметить, что число падения в наших исследованиях на 53% отражает состояние мякиша в хлебе и на 32% общую хлебопекарную оценку, высота амилограммы отражает соответственно на - 62 и 37%.

Заключение. Проведенные исследования позволяют сделать следующий вывод: показатель «число падения», косвенно характеризующий активность фермента альфа-амилаза, при неблагоприятных погодных условиях (2012 г.) в период формирования и созревания озимой ржи на 53% отражает состояние мякиша в хлебе и на 32% общую хлебопекарную оценку. В благоприятный год (2013 г.) такой связи не наблюдалось, т.к. качество зерна у сортов хорошее и сильных различий при выпечке не было выявлено. Сорта Фалёнская 4, Рушник, Флора, Рада

сформировали зерно более высокого качества независимо от погодных условий.

Список литературы

1. Reiner L., Mangst A., Strass F. u.a. Winterroggen Aktuell. Frankfurt am Mein, 1979. 159 s.

2. Нурлыгаянов Р.Б. Больше внимания производству зерна ржи // Зерновые культуры. 2001. № 2. С. 9-10.

3. Бушук В., Кэмпбелл У.П., Древс Э. и др. Рожь. Производство, химия и технология. М., 1980. 247 с.

4. ГОСТ 16990-88 «Рожь. Требования при заготовках и поставках». М.: Изд-во стандартов, 1988. 10 с.

5. Исмагилов Р.Р., Гайсина Л.Ф., Аюпов Д.С., Козыкин Д.Г. Число падения и вязкость водного экстракта зерна гибридов озимой ржи в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан // Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка. Екатеринбург: ГНУ Уральский НИИСХ Россельхозака-демии, Уральское изд-во, 2012. С. 115-117.

6. Потапова Г.Н., Сафина Г.М., Романов А.П., Галимов К.А. Направления селекционной работы с озимой рожью в ГНУ Уральский НИИСХ // Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка. Уфа: ГНУ БашНИИСХ, 2009. С. 185-187.

7. Бебякин В.М., Ермолаева Т.Я., Кулева-това Т.Б., Кулагина Т.В. Селекционная значимость критериев качества зерна озимой ржи // Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2003. С. 130-132.

8. Оценка качества зерна: Справочник / Сост.: И.И. Василенко, В.И. Комаров. М.: Аг-ропромиздат, 1987. 208 с.

9. Лындина М. Забытая культура // Агробизнес. 2010. № 3(4). С. 28-31.

10. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

Influence of alpha amylase activity on baking qualities of winter rye Lyskova I., Shljakhtina E., Rylova O.

The results of researches on estimation of alpha amylase activity in grain of winter rye varieties of competitive variety trial on Falenki Plant-Breeding Station in 2011...2013 are submitted. The most of varieties concerned to 1 and 2 classes of quality by number of fall in favorable years (2011 and 2013). In 2012 the increased activity of alpha amylase is marked - parameter "number of fall" changed from 84 up to 168 seconds for different varieties. The greatest estimation on quality of bread in 2012 had variety Falenskaya 4 - 3.21 points. In 2013 all varieties belong to one group by a general baking estimation and had 3.43 points. In the given period of study varieties Falenskaya 4, Rushnik, Flora, and Rada have formed grain of higher quality on number of fall irrespective of conditions of grain formation.

Key words: winter rye, variety, alpha amylase, falling number, height of amylogram, baking qualities