Голозерный ячмень: биохимический состав зерна и перспективы использования

Возделывание культуры ячменя на Урале и в Южной Сибири берет свое начало с древнего мотыжного земледелия (II тысячелетие до н. э.). На территории современных Предуралья и Южного Урала возделывание ячменя относят к середине I тысячелетия до н. э., а в Восточной Сибири еще позднее – в IV–VI вв. н. э.

Традиционно ячмень используется как кормовая, пищевая и техническая культура. Для каждого из этих направлений создаются специальные сорта.

При производстве зерна приоритетным критерием должно стать качество продукции. В этой связи одним из направлений работы является селекция сортов голозерного типа, которые обладают рядом преимуществ перед ранее созданными сортами пленчатого ячменя и, таким образом, позволяют расширить зону эффективного применения этой культуры в целом.

На базе Института агроэкологии – филиала ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный аграрный университет» созданы сорта голозерного ячменя – Нудум 95 и Гранал 32.

Нудум 95 – сорт с колосьями двурядного типа ботанической разновидности нудум (var. nudum L.) с соломенно-желтым зерном. Растение степного типа ярового образа жизни. Проростки и всходы очень холодостойки, выдерживают отрицательные температуры до –7 ºС. Сорт универсального назначения – зернофуражный, возможно использование в хлебопечении и кондитерском производстве.

Для сельскохозяйственного производства значительный интерес представляет также голозерный ячмень сорта Гранал 32 многорядного фуркатного типа (зерно и колос черные), относящийся к такой экзотической разновидности, как эфиопс (var. aethiops Koern.). Пигментация зерна ячменя обусловлена наличием антоциановых пигментов в форме гликозидов антоцианидинов, находящихся в семенной оболочке, а также в алейроновом слое и плодовой оболочке.

Сорт универсального назначения – возможно использование в птицеводстве, хлебопечении и кондитерском производстве.

Главное достоинство сортов голозерного ячменя – высокое качество зерна, выражающееся в повышенном содержании белка, аминокислот и других питательных веществ.

Результаты целенаправленного изучения качественных показателей зерна сортов ячменя показали, что, в зависимости от условий выращивания, голозерные сорта формируют зерно с высоким и очень высоким содержанием сырого протеина. По сравнению с зерном плёнчатого ячменя, голозерные сорта являются также более полноценными носителями незаменимых аминокислот.


 

Исследования химического состава зерна проведены в исследовательских центрах с использованием соответствующих методик. Зерно для исследований было получено с посевов Челябинской области: северная лесостепь (опытное поле Института агроэкологии – филиал Челябинской ГАА, ныне Южно-Уральский ГАУ); северная часть южной лесостепи (Еманжелинский ГСУ); южная оконечность южной лесостепи (Троицкий ГСУ); степная зона (Варненский ГСУ), а также засушливая степь Костанайской области Республики Казахстан (ТОО «Колос-фирма»).

Ниже представляем краткую характеристику зерна сортов голозерного ячменя по содержанию основных питательных веществ в сравнении с сортами пленчатого ячменя.


Протеины (белки), аминокислоты
Определенный интерес представляет условное сопоставление качественных показателей зерна сортов ячменя и бобовых культур, полученных в условиях северной лесостепи (Институт агроэкологии) в 2006 году. Анализируя полученные данные, отметим, что в равных условиях фасоль сорта Светлана сформировала зерно с содержанием сырого протеина лишь 15,0%, содержание сырого белка в зерне сорта Нудум 95 в зависимости от сроков посева составило 16,9-20,5%, что выше, чем у фасоли, и приближается к показателю содержания сырого белка в зерне гороха (22,4%).

По усредненным данным, зерно сорта Гранал 32 по содержанию протеина почти не уступает двурядному сорту Нудум 95 и значительно превосходит зерно одного из лучших голозерных сортов сибирской селекции – многорядный Омский голозерный 2. Пленчатые сорта, в силу своей ботанической принадлежности, закономерно характеризуются пониженным содержанием протеина в зерне.

Максимально высокие показатели сорт Нудум 95 демонстрирует в благоприятных условиях вегетации 2005 года в северной лесостепи (Институт агроэкологии). При позднем севе (23 мая) по неудобренному пару сформировалось зерно с содержанием сырого протеина 24,6%, что на 5,4% больше показателя сорта Омский голозерный 1.

Высокая протеиновая ценность зерна сорта Нудум 95 подтверждается данными, полученными и в других эколого-географических условиях. В результате опытов, проведенных в условиях Калининградской области (г. Мамоново, 2005 г.), установлено, что при посеве 31 марта по неудобренной пропашной культуре (картофель) на супесчаной почве возможно получение хорошо выполненного зерна с содержанием сырого протеина 17,1 %, что для условий Прибалтики достаточно необычно.

В условиях сухой степи Костанайской области (Республика Казахстан, 2006 г.) сорт Нудум 95, размещенный второй культурой после пара, сформировал зерно с содержанием сырого протеина 20,5%.

У стандартного для тех мест двурядного зернофуражного пленчатого сорта Карабалыкский 150 зерно характеризовалось значительно меньшим содержанием сырого протеина (на уровне 12,6 %). Полученный результат – свидетельство исключительной ценности голозерного сорта как источника высококачественного зерна и в этом, достаточно суровом регионе.

По отношению к пленчатому сорту показатели содержания протеина и незаменимых аминокислот указывают на преимущественное положение голозерных сортов (таблица 1).


 

Анализ показал, что сравнение суммарного содержания незаменимых и заменимых аминокислот определяет преимущество голозерных сортов над пленчатым стандартом Челябинский 99: Нудум 95 на 9,58%;

Гранал 32 на 9,85%. Повышенное содержание аминокислот в зерне голозерных сортов Гранал 32 и Нудум 95 позволяет использовать их в различных сферах народного хозяйства.

В настоящее время в обществе проявляется интерес к биологической активности растений. Повышенное внимание уделяется химическим соединениям, объединенным под общим названием «антиоксиданты». Ведется поиск оптимальных путей использования флавоноидов для укрепления здоровья, профилактики и лечения патологий человека. Фенольные вещества различной природы встречаются в разных частях практически всех растений. Эти вещества способны отдавать электроны свободным радикалам, предотвращая или сдерживая развитие окислительного процесса в животном организме.

По данным ВИРа (1990), природа пигментации зерна ячменя основана на присутствии флавоноидов, придающих зерну соответствующую окраску. Окраска зерна во многом обусловлена наличием антоциановых пигментов, находящихся в семенной оболочке, алейроновом слое и цветковых чешуях. Ячменное зерно насыщено и другими биологически активными веществами, в частности полифенолами, в числе которых обнаружены производные катехинов и лейкоантоцианидинов.

На базе лаборатории экологических исследований и хроматографического анализа Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова исследованы образцы муки ячменя на содержание антоцианидинов. Использованы методы гидролиза, УФ-спектрометрии и высокоэффективной жидкостной хроматографии гидролизата муки.

Оценка суммарного содержания антоцианидинов в исследуемых гидролизатах трех образцов муки из зерна урожая 2008 года (Варненский ГСУ) составила у сорта Гранал 32 без цветковых чешуй 103±10 мг/100 г, с цветковыми чешуями 106±11 мг/100 г, а у пленчатого сорта Челябинский 99 (с цветковыми чешуями) 4,1±0,4 мг/100 г.

В 2009 году была исследована мука голозерных сортов Гранал 32, Нудум 95 и Челябинский 99 (с цветковыми чешуями). Оценка суммарного содержания антоцианидинов в гидролизатах изученного материала показала, что образцы муки антоциановых пигментов содержат олигомерные проантоцианидины и/или лейко-антоцианидины. Содержание этих веществ в гидролизатах исследуемой муки составило: Гранал 32 – 68,0±6,8 мг/100 г; Нудум 95 – 42,0±4,2 мг/100 г и Челябинский 99 – 55,0±5,5 мг/100 г.


 

Таким образом, по результатам двухлетних исследований (2008-2009 гг.) можно заключить, что среднее содержание веществ в ячменной муке сорта Гранал 32 составило 85,5 мг/100 г, а по сорту Челябинский 99 (желтозерный) 29,6 мг/100 г. Качественное превосходство пигментированного голозерного ячменя над желтым пленчатым дает основание рассматривать такое зерно как эффективный компонент в рационах животных и птицы, а также в пищевой промышленности. Справедливость подобного утверждения подтверждается литературными данными. Голозерный ячмень с достаточно богатым содержанием антоцианидинов может оказаться полезным в специальном хлебопечении, так как «при переработке зерна голозерного ячменя в изготовленных из него пищевых продуктах сохраняются все его полезные компоненты: в-глюканы, токолы и проантоцианидины, которые делают голозерный ячмень чрезвычайно ценным сырьем для диетического и детского питания» (Рыбалка А. И., 2009).

Главное достоинство сортов голозерного ячменя – это высокое качество его зерна, выражающееся в основном в повышенном содержании белка, аминокислот и других питательных веществ, что позволяет формировать полноценные рационы животных при снижении затрат на кормовые добавки. Уникальный биохимический состав зерна названных голозерных сортов ячменя создает предпосылки широкого его использования не только в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы, но и как компонента кондитерских и хлебобулочных изделий.


Продолжение читайте в следующих номерах.
(по материалам – Грязнов А.А. «Ячмень голозерный: монография – Челябинск: ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ, 2019. – 384 с.»)