CC BY
28
УДК 633.14 «324»:004:12
К МЕТОДИКЕ ТЕСТИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ
Т.Б. КУЛЕВАТОВА, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник(е-mail: Rogozhkina2008@ yandex.ru)
Л.В. АНДРЕЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
А.И. ПРЯНИШНИКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, директор
Л.Н. ЗЛОБИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник
Р.А. АВТАЕВ, зам. директора Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока, ул. Тулайкова, 7, Саратов, 410010, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью определения информативности нетрадиционных показателей технологических свойств зерна озимой пшеницы. Микровыпечку пробных хлебцев осуществляли по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Содержание и качество клейковины определяли согласно ГОСТ27839-2013, физические свойства теста - на приборах миксолаб (ГОСТ Р 54498-2011) и альвеограф. Оценку реологических свойств суспензий на основе цельномолотого зерна (шрота) проводили на вискографе фирмы «Brabender» в режиме ротации при фиксированной деформационной нагрузке. В качестве нетрадиционных критериев для селекции рассматривали показатели реологических свойств теста в протоколе «Chopin S» миксолаба: время образования теста (мин), стабильность теста (мин); энергия, поглощенная тестом во время замеса (PA, Вт-ч/кг); точки экстремума реологических кривых (С2,С5,Н-м). Метеоусловия 2011 и 2012 гг. были неблагоприятными для выращивания зерна высокого качества. Период формирования и налива зерна (июнь, июль) 2013 г. отличался достаточно высокой влагообеспеченностью. Анализ сопряженности между показателями миксолабограммы и традиционными параметрами качества продемонстриовал в 2011 и 2012 гг. взаимосвязь стабильности теста и содержания клейковины (-0,6003*; -0,4993), стабильности теста и показателя ИДК-1 (-0,4897; -0,7292**). В 2013 г. такой сопряженности не установлено. РА коррелирует с силой муки на альвеографе (0,6997*), с максимальной высотой на амилографе (0,5014) и с разностью температур начала и окончания клейстеризации суспензии (0,7537*). Показатели реологических кривых теста на основе озимой мягкой пшеницы несут важную информацию не только для технологов, но и для селекционеров. Ключевые слова: озимая пшеница, миксолаб, реологические свойства теста, качество зерна.
Для цитирования: К методике тестирования качества озимой пшеницы/Т.Б. Кулеватова, Л.В.Андреева, А.И. Прянишников, Л.Н. Злобина, Р.А. Автаев //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №6. С. 25-28.
В основу требований к сортам пшеницы должна быть положена частота формирования ими в регионе зерна, пригодного для получения муки высокого качества [1]. Известно, что качество зерна определяют, как генотип, так и условия внешней среды. Отобрать лучшие генотипы по качеству, в определенных условиях среды, можно лишь с помощью оценки их фенотипов в той же экологической зоне. Есть мнение, что в засушливых условиях Поволжья основной лимитирующий фактор формирования высококачественного зерна - количество осадков в период вегетации пшеницы и равномерность их распределения. В связи с наметившейся тенденцией глобального изменения климата проблема стабилизации качества урожая имеет особое значение [2].
В связи с непрерывным повышением требований к качеству зерна создаваемых сортов, большое значение имеет разработка новых подходов к оценке селекционного материала и отбору высококачественных генотипов [3, 4].
Установлено, что реологические свойства теста предопределяют качество хлеба и хлебобулочных изделий. При постоянно возрастающем объеме работ по изучению качества зерна пшеницы в процессе селекции выражение множества показателей через меньшее их число очень важно. В связи с этим, представляют большой интерес новые параметры физических свойств теста, оцениваемые на приборе Миксолаб [5]. В 2011 г. был утвержден ГОСТ Р 544982011 на пшеницу «Определение водопоглощения и реологических свойств теста с применением Миксолаба». Этот прибор также стандартизирован под нормой ICC № 173 Whole meal and flour from T. Aestivum. Determination of rheological behavior as a function of mixing and temperature increase.
Цель наших исследований - выявить информативность нетрадиционных критериев технологических свойств зерна озимой пшеницы.
Для ее достижения решали следующие задачи: определить экспериментальным путем хлебопекарные качества, физико-химические свойства зерна озимой пшеницы, а также реологические свойства теста на его основе;
изучить особенности межсортовой и средовой изменчивости показателей реологических свойств суспензий и теста, согласованность качественных характеристик между собой и с физико-химическими свойствами зерна.
Условия, материалы и методы. В качестве экспериментального материала использовали сорта озимой пшеницы, выращенные в питомнике конкурсного сортоиспытания (КСИ) лаборатории селекции озимой пшеницы ФБГНУ «НИИСХ Юго-Востока», урожая 2011, 2012 и 2013 гг.: Мироновская 808, Лютесценс 230, Саратовская 8, Виктория 95, Губерния, Донская безостая, Саратовская 90, Левобережная 1, Смуглянка, Жемчужина Поволжья, Саратовская 17, Калач 60, Созвездие.
Микровыпечку проводили по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [7]. О хлебопекарных свойствах зерна судили по объемному выходу хлеба (ОВХ, см3). Содержание и качество клейковины определяли согласно ГОСТ 27839-2013 «Мука пшеничная. Методы определения количества и качества клейковины».
Физические свойства теста исследовали на приборах Миксолаб, альвеограф. Фиксировали водопо-глотительную способность (ВПС,%), время образования теста (мин), стабильность теста (мин); энергию, поглощенную тестом во время замеса (PA, Вт-ч/кг); отношение упругости к растяжимости теста (P/L) и силу муки (W, е.а.). Анализу подвергали точки экстремума реологических кривых Миксолаба (С2,С5; Н-м). Результаты интегральной оценки реологических свойств теста визуализированы на графике зависимости крутящего момента (Н-м) от времени (мин) в определенном режиме.
Таблица 1. Метеорологические условия в весенне-летний период 2011-2013 гг.
Показатель Май Июнь Июль Август
год
20111 2012 I 2013 2011 2012 2013 I 20111 2012 I 2013 1 2011 1 2012 I 2013
Осадки:
сумма, мм; 12,3 6,0 44,0 62,7 46,7 141,0 4,9 27,2 37,2 19,9 94,8 12,1
% от нормы 29 14 102 139 104 313 10 53 73 45 215 25
Температура:
среднемесячная, 0С; 17,1 19,3 19,6 19,5 23,0 20,9 26,2 23,9 21,3 21,7 22,2 21,4
% от нормы 114 129 131 101 119 108 122 112 100 109 112 108
ГТК* 0,2 0,1 0,7 1,1 0,7 2,2 0,1 0,4 0,6 0,3 1,4 0,2
*ГТК - гидротермический коэффициент.
Протокол СИорт+предполагает 5 фаз реологического анализа с различной температурой: I - длится 8 мин при 300С; II - последовательное повышение
Рисунок. Фазы реологического анализа теста на основе пшеницы в протоколе Chopin+. С2, С5 - анализируемые точки графика в эксперименте.
температуры (40С в мин) от 30 до 900С; III - 7 мин при 900С; IV последовательное понижение температуры (40С в мин) от 90 до 500С; V - 5 мин при температуре 500С. Крутящий момент в анализируемых точках графика характеризует различные процессы: С1 - образование теста (пасты); С2 - разжижение теста (пасты); С3 - максимальная скорость гелео-
бразования крахмала; С4 и С5 - начало и окончание ретроградации крахмала в рамках эксперимента (см. рисунок).
Оценку реологических свойств суспензий на основе цельномолотого зерна (шрота) проводили на ви-скографе фирмы «ВгаЬепС-ег» в режиме ротации при фиксированной деформационной нагрузке. При этом анализировали максимальную высоту амилограммы (И) в условных единицах и скорость клейстеризации (гелеобразования) крахмала ед.ам/мин.
Метеоусловия 2011 и
2012 гг. из-за недостатка влаги можно охарактеризовать как неблагоприятные для формирования зерна высокого качества (табл. 1). Период формирования и налива зерна (июнь, июль)
2013 г. отличался достаточно высокой влагообеспе-ченностью, ГТК составил 2,2 и 0,6 соответственно.
Результаты и обсуждение. Наибольшей водо-поглотительной способностью (ВПС) обладают сорта озимой пшеницы Лютесценс 230, Саратовская 90, Виктория 95 и Левобережная 1 (табл. 2). По времени образования и стабильности теста выделились Жемчужина Поволжья, Саратовская 17, Донская безостая и Созвездие во все годы исследования. Их продукцию
Таблица 2. Показатели реологических свойств теста, водопоглотительная способность и энергия, поглощенная тестом во время замеса, у сортов озимой пшеницы
Сорт ВПС, % PA, Вт ■ ч/кг Время образования теста, мин Стабильность теста, мин
год
2011 I 2012 I 2013 2011 I 2012 2013 2011 2012 2013 2011 2012 2013
Мироновская 808 52,5 52,5 54,9 140,3 146,3 156,1 8,67 8,02 3,33 10,87 6,00 9,12
Лютесценс 230 56,3 56,1 56,3 127,0 126,9 158,2 7,83 8,40 3,35 9,35 6,00 7,28
Саратовская 8 54,1 54,2 54,2 139,3 145,5 170,5 8,92 8,62 1,45 10,32 4,48 11,03
Виктория 95 55,2 55,2 56,8 109,9 111,5 105,5 6,13 6,00 3,50 3,70 2,60 4,22
Губерния 54,2 54,4 55,9 111,0 115,1 103,3 5,42 5,17 3,03 3,35 3,63 3,53
Донская безостая 53,8 55,3 58,7 131,7 144,8 126,6 3,32 8,43 1,58 10,17 11,03 11,02
Саратовская 90 55,5 55,7 55,7 132,6 132,5 165,2 8,82 5,02 3,15 8,08 9,58 9,93
Левобережная 1 55,7 53,9 57,3 134,1 147,0 134,6 7,62 3,07 1,77 9,92 10,72 9,32
Смуглянка 53,0 54,9 57,2 130,0 123,7 114,9 5,17 4,08 3,23 9,27 8,20 7,55
Жемчужина Поволжья 52,8 53,0 57,2 129,0 147,3 135,2 7,98 8,93 4,92 10,03 10,80 9,77
Саратовская 17 52,4 53,8 56,1 146,2 153,2 143,4 8,50 7,45 5,33 11,65 10,65 10,38
Созвездие 54,9 54,7 56,1 148,7 152,9 168,4 8,15 9,37 1,53 11,68 11,08 10,02
F 2,4* 6,2* 1,5 9,7*
НСР 1,7 18,1 - 2,4
Таблица 3. Показатели качества озимой пшеницы
Сорт С2, Нм С,, Нм Максимальная высота (h), ед. ам Скорость клейстеризации (V ), ед. ам/мин g
2011 г. \2012 г.\2013 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2013 г. 2013 г.
Мироновская 808 0,49 0,48 0,47 3,65 3,78 4,83 580 6,0
Лютесценс 230 0,47 0,40 0,42 3,11 3,28 5,08 610 6,3
Саратовская 8 0,54 0,49 0,54 3,50 3,73 5,43 530 5,6
Виктория 95 0,37 0,37 0,39 2,87 2,72 2,45 470 5,1
Губерния 0,37 0,40 0,37 2,82 2,79 2,57 360 3,9
Донская безостая 0,52 0,55 0,54 3,30 3,62 3,18 240 2,6
Саратовская 90 0,49 0,47 0,49 3,26 3,28 5,09 410 4,4
Левобережная 1 0,43 0,52 0,49 3,50 3,68 4,00 260 2,8
Смуглянка 0,41 0,41 0,42 3,22 2,92 2,52 500 5,3
Жемчужина Поволжья 0,42 0,48 0,48 3,30 3,78 3,86 590 6,2
Саратовская 17 0,58 0,50 0,55 3,83 3,94 3,37 580 6,0
Созвездие 0,58 0,49 0,53 3,84 3,97 5,15 400 4,2
F 12,1* 2,9* — —
НСР 0,1 1,0 — —
можно использовать для улучшения муки из низкокачественного зерна.
Величина показателя РА колебалась от 97,24 Вт-ч/ кг у сорта Калач 60 до 170,45 Вт-ч/кг у Саратовской 8. Такая значительная вариация указывает на возможность его использования в процессе селекции.
Выявлена довольно высокая корреляция (0,5014) этого признака с максимальной высотой на амилогра-фе в 2013 г. и высокозначимая сопряженность с разностью температур начала и окончания клейстеризации суспензии (0,7537*). Мы рекомендуем анализировать его отдельно на различных этапах эксперимента, которые отличаются температурным режимом, а, следовательно, и биохимическими процессами, происходящими в системе.
В интервале температур 30-60°С достигается оптимум действия протеолитических ферментов, вследствие чего клейковинные белки деградируют, тесто разжижается. Такой биохимический процесс характеризует момент силы в точке С2 (табл. 3).
Наименее перспективны по этому признаку сорта Виктория 95, Губерния и Смуглянка, потому что величина показателя С2 напрямую коррелирует с объемным выходом хлеба.
Начиная с некоторой температуры, доминирующими становятся явления, связанные с клейстеризацией,
автолизом и желатинизацией крахмала. Момент силы в точках С3, С4, С5 характеризует углеводно-амилазный комплекс изучаемой системы и процессы, происходящие в нем. Крутящий момент в точке С5 указывает на ретроградацию крахмала при охлаждении. Величина этого показателя связана с процессами очерствения хлебобулочных изделий. Наибольший индекс С5 выявлен у сортов Саратовская 17, Созвездие, Левобережная 1, Саратовская 8, Мироновская 808. Продолжительность периода хранения конечного продукта из муки этих сортов будет меньше (см. табл. 3).
В основном качество зерна определяет количество осадков в период его формирования, налива и созревания, поэтому реакцию сортов на изменение погодных условий в период вегетации необходимо контролировать систематически. Анализ сопряженности между признаками миксолабограммы и традиционными параметрами качества показал, что в 2011 и 2012 гг. существовала тесная взаимосвязь стабильности теста и содержания клейковины, показателя ИДК-1 и др. (табл. 4). В 2013 г. такой сопряженности не установлено.
При изучении селекционного материала необходимо обязательно учитывать эффекты взаимодействия генотипа со средой. Оно проявляется в том, что изменение условий среды неодинаково влияет на выражен-
Традиционный показатель качества Признак миксолабограммы
время образования теста, мин стабильность теста, мин С2, Н м С,, Н м ВПС, % РА, Вт ч/кг
2011 г.
Объемный выход хлеба, см3 0,0869 -0,1633 0,1107 -0,2507 0,7637** -0,1003
Содержание клейковины, % -0,3196 -0,6003* -0,2601 -0,5886* 0,5553* -0,5185
Показатель ИДК-1, ед.пр. -0,2680 -0,4897 -0,3067 -0,6536** 0,3211 -0,5280
Р/1_ -0,1248 0,2239 0,2199 0,3664 0,0892 0,2249
W, е.а. 0,1906 0,7424** 0,5423 0,7167** 0,0267 0,6997**
2012 г.
Объемный выход хлеба, см3 0,3912 -0,4564 -0,4691 -0,2136 0,0123 -0,2386
Содержание клейковины, % 0,2232 -0,4993 -0,2148 -0,2480 0,1947 -0,2431
Показатель ИДК-1, ед.пр. 0,2878 -0,7292** -0,5314 -0,4044 0,1558 -0,4380
Р/1_ -0,3718 0,6227 0,6278* 0,2899 -0,0540 0,3433
W, е.а. 0,1295 0,1832 0,0813 -0,2714 0,5197 -0,1842
2013 г.
Объемный выход хлеба, см3 0,2720 -0,2606 -0,1489 0,2255 -0,2100 0,0633
Содержание клейковины, % 0,0607 -0,1464 0,0751 0,3113 -0,0610 0,2696
Показатель ИДК-1, ед. пр. 0,1789 -0,2976 -0,0446 -0,1901 0,1157 -0,2197
Р/1_ -0,3330 0,3021 0,2071 0,0391 0,0224 0,0700
W, е.а. -0,1640 0,3831 0,3102 0,3075 0,0004 0,3551
Таблица 4. Сопряженность (г) между признаками миксолабограммы и традиционными показателями качества зерна озимой пшеницы
*, ** - значимо соответственно на 5% и 1%-ном уровнях. Достижения науки и техники АПК. 2016. Т 30. № 6 —
Таблица 5. Сезонные эффекты по признакам качества зерна озимой пшеницы
Год 1 2011 г. I 2012 г. 1 2013 г.
Время образования теста, мин
2011 1,0000 0,2257 0,2145
2012 1,0000 0,2994
2013 Стабильность теста мин 1,0000
2011 1,0000 0,6925** 0,8877**
2012 1,0000 0,7119**
2013 С2, Нм 1,0000
2011 1,0000 0,6540* 0,8730**
2012 1,0000 0,8929*
2013 1,0000
С5, Нм 1,0000
2011 0,9014** 0,5116*
2012 1,0000 0,5878*
2013 РА, Втч/кг 1,0000
2011 1,0000 0,8903* 0,7582**
2012 1,0000 0,6179**
2013 ВПС, % 1,0000
2011 1,0000 0,6936** 0,0419
2012 1,0000 0,2544
2013 1,0000
ность признаков у разных генотипов. При отсутствии взаимодействия коэффициент корреляции по одному и тому же признаку равен 1, чем сильнее оно выражено, тем больше отклоняется коэффициент корреляции от 1. Определение его для одноименных признаков у генотипов, выращенных в различных условиях - один
из наиболее простых способов оценки взаимодействия генотип-среда [2,6]. В наших исследованиях в 100% случаев проявлялись генотип-средовые взаимодействия по времени образования теста. Коэффициенты корреляции при других сравнениях также были достоверными (табл. 5). Слабые генотип-средовые взаимодействия свидетельствует о меньшей модифицируемости признака средой, а, следовательно, более высокой его наследуемости.
Выводы. Достоверность F-критерия по показателям ВПС, РА, стабильность теста, С2, С5 свидетельствует о проявлении сортового разнообразия по этим нетрадиционным для селекции признакам. Показатель время образования теста менее информативен. Условия года оказывают на него самое сильное влияние. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о достаточной информативности изученных признаков для дальнейшего широко использования в селекции озимой пшеницы на качество зерна.
Литература.
1. Винокурова Л.Т. Качество зерна, смесительная ценность и адаптивность сортов яровой мягкой пшеницы Поволжья: дисс. на соискание ученой степени канд. с-х. наук. Саратов, 2004. 148 с.
2. Сергеева А.И. Качество зерна, смесительная способность и адаптивность сортов и линий озимой пшеницы в связи с селекцией:дисс. на соискание ученой степени канд. с.-х. наук. Саратов, 2007. 184 с.
3. Бебякин В.М., Кулеватова Т.Б., Кибкало И.А. Оценка качества зерна яровой мягкой пшеницы в процессе селекции// Аграрная наука. 2012. №11. С. 22-24.
4. Кулеватова Т.Б. Оптимизация тестирования качества зерна яровой мягкой пшеницы в связи с особенностями селекции в Поволжье: дисс. на соискание ученой степени кандидата биол. наук. Саратов, 2002. 255 с.
5. Кулеватова Т.Б., Андреева Л.В., Свистунов Ю.С. О качестве зерна озимой пшеницы//Хранение и переработка сель-хозсырья. 2013. №5. С. 44-47.
6. Мартынов С.П., Г.В. Добротворская, А.И. Седловский. О характере взаимодействия генотип-среда при экологическом испытании яровой мягкой пшеницы// С.-х. биология. 1984. №3. С. 38-42.
7. Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур / Гос. Комиссия по сортоиспытанию с.-х. культур, под ред. доктора с.-х. наук. М.А.Федина. Москва. 1988. 121 с.
REVISITING THE METHODOLOGY OF TESTING OF WINTER WHEAT QUALITY
T.B. Kulevatova, L.V. Andreyeva, A.I. Pryanishnikov, L.N. Zlobina,R.A. Avtayev
Agricultural Research Institute of South-East Region, ul. Tulaykova, 7, Saratov, 410010, Russian Federation
Summary. Researches were conducted to determine the informative value of non-traditional descriptors of technological properties of winter wheat grain. Test breads were baked according to the methodology of the Russian state variety testing of agricultural crops. Content and quality of gluten were evaluated according to GOST 27839-2013. Physical properties of dough were determined using a Mixolab instrument (GOST R 54498-2011) and an alveograph. The rheological properties of suspensions based on grist were evaluated on a Brabender Viscograph in rotation mode under a fixed deformation load. As a non-traditional criteria for the breeding, the traits of the rheological properties of dough in the Chopin-S Mixolab Protocol such as: the time of dough formation (min) and dough stability (min); the energy absorbed by dough during kneading (PA, W*h/kg); extremum of the rheological curves (C2, C5, Nxm) were considered. The weather conditions in 2011 and 2012 were characterized as unfavorable for obtaining high-quality grain. In 2013 the periods of grain formation and grain-filling (June and July) were distinguished by relatively high moisture availability. The analysis of the contingency between the Mixolabograms data and the traditional quality parameters was shown the correlations between the stability of dough and the content of gluten (-0.6003*; -0.4993), between the stability of dough and the IDK-1 data (-0.4897; -0.7292**) in 2011 and 2012. No contingency was found in 2013. Correlations between RA and flour strength computed on the alveograph (0.6997*), correlations between RA and the maximum height computed on the amylograph (0.5014), correlation between RA and the temperature difference between start and finish of suspension gelatinization (0.7537*) were established. The indexes of the rheological curves of dough on the basis of soft winter wheat carry important information not only for technologists but also for breeders.
Key words: winter wheat, Mixolab, rheological properties of dough, grain quality.
Author Details: T.B. Kulevatova, Cand.Sc. (Biol.), leading research fellow (e-mail: [email protected]); L.V. Andreyeva, Cand.Sc. (Agr.), head of laboratory; A.I. Pryanishnikov, D.Sc. (Agr.), director; L.N. Zlobina, Cand.Sc. (Agr.), research fellow; R.A. Avtayev, deputy director.
For citation: Kulevatova T.B., Andreyeva L.V., Pryanishnikov A.I., Zlobina L.N., Avtayev R.A. Revisiting the Methodology of Testing of Winter Wheat Quality. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. V.30. No. 6. Pp. 25-28 (in Russ.).
