Оценка исходного материала в целях создания сортов с высокими пищевыми достоинствами на примере риса

Аннотация. В статье представлены результаты анализа физико-химических исследований, биометрических показателей, содержания амилозы, белка в гибридных комбинациях, линиях, сортообразцах. В результате работы было выделено 5 образцов с повышенной питательной ценностью Ключевые слова: РИС, МАССА 1000 ЗЕРЕН, ПЛЕНЧАТОСТЬ, СТЕКЛОВИДНОСТЬ, АМИЛОЗА, БЕЛОК, ТОКОФЕРОЛЫ В обеспечении населения продовольственными культурами важное место занимает культура риса, которая уступает лишь пшенице — культуре номер один в мире. Рис издавна ценится за свои высокие пищевые достоинства и если учесть, что большая половина населения мира питается им, то вполне объективно считать эту культуру важным источником калорий и белка в мире.

За последнее время сырье, получаемое в результате переработке риса, находит широкое применение в хлебопекарной, макаронной и кондитерской промышленности. Но все же лимитирующим направлением использования риса является производство крупы [1].

Рис, имеющий окрашенную плодовую оболочку, относят к краснозерным формам. Цвет перикарпа может быть различным по окраске — от розового до темно-коричневого и даже черного. Краснозерные формы риса имеют большое морфологическое и биологическое разнообразие. Дикий рис относят к сорно-полевым формам.

Следует также отметить и то, что такие формы риса представляют интерес для селекции, так как имеют ряд ценных признаков — неприхотливость к условиям выращивания, быстрый рост в начале вегетации, повышенная устойчивость к неблагоприятным погодным условиям, а также его повышенная питательная ценность. Пигменты, отвечающие за окраску перикарпа, а также витамины, токоферолы зерна являются сильнейшими антиоксидантами. Учитывая тот факт, что такой рис подвергается лишь частичному шлифованию, содержание в нем полезных веществ будет значительно выше, чем в крупе, выработанной из традиционных белозерных форм. В некоторых странах мира предпочтение отдают рису с окрашенным перикарпом из-за его вкусовых и питательных свойств [7].

В ГНУ ВНИИ риса ведется селекционная работа, направленная на создание сортов с окрашенной зерновкой. Собрана коллекция образцов краснозерного риса и проведена их агробиологическая оценка. Первым таким сортом стал Карат, который был среднеустойчив к перикуляриозу. В 2009 г. два новых сорта — среднезерный Рубин и длиннозерный Марс — были переданы в Госсортоиспытание.

Целью таких исследований являлось изучение различных сортообразцов и линий риса с окрашенным перикарпом зерновки по комплексу признаков, определяющих качество зерна.

Новые сорта, должны обладать не только ценными агробиологическими признаками, но также сочетать в себе высокие показатели качества зерна. Поэтому для того, чтобы получить линии, сочетающие в себе эти требования, необходим разнообразный исходный материал при выборе родительских форм.

Высокие технологические достоинства зерна риса определяются рядом показателей: индексом зерновки (отношение длины к ширине), стекловидностью эндосперма, пленчатостью, выходом крупы, выходом целого ядра, соотношением амилозы и амилопектина, коэффициентом развариваемости и т. п. [3].

Товарные качества определяются внешним видом шлифованного риса. Например, размером и формой ядра, стекловидностью, трещиноватостью, содержанием дробленых ядер.

Внешний вид в большинстве случаев определяется прозрачным эндоспермом. Непрозрачность эндосперма у невосковидных форм вызывается рыхлой укладкой частиц крахмала и белка в соответствующих клетках и наличием воздушных пор между ними. В мучнистой части ядра крахмальные гранулы связаны между собой не компактно. Напротив, у прозрачной части гранулы связаны плотно. Мучнистая часть склонна к дроблению зерновки во время переработки в крупу, так как она более мягкая, чем прозрачная [2].

Трещиноватость зерновки, которая вызывается внутренними напряжениями в зерновке, у мучнистых зерен клетки в дорсовентральной части расположены в выровненном виде и трещиноватость, в первую очередь, охватывает эту часть.

Кулинарные и вкусовые качества риса, в основном, зависят от соотношения амилозы и амилопектина. Водопоглощение и увеличение объема сваренной крупы прямо связано с содержанием амилозы.

Шелушенный рис содержит 6−15% белка, шлифованный — 5,5−12%. Белок риса представляет собой наибольшую ценность в питании. Главным ограничивающим пищевым фактором является низкое его содержание в полированном рисе. Белок риса отличается высоким содержанием лизина, который занимает первое место среди важнейших аминокислот [5, 6].

Основной целью исследований являлось изучение перспективных селекционных форм риса с окрашенным перикарпом по признакам качества зерна и элементам структуры урожая. Исследования проводили во ВНИИ риса на опытных полях, расположенных на территории института, в лабораторных условиях.

Материалом исследования в направленной селекции по качественным характеристикам зерна служили сортообразцы конкурсного сортоиспытания Марс и Рубин, гибридного питомника — линии F₃ Heibar х 38 351, краснозерные линии F₆ спонтанного гибрида с окрашенным перикарпом.

Линии F₆ спонтанного гибрида риса с окрашенным перикарпом (СКГ), выделенного в 2005 году селекционером Н. В. Остапенко. Спонтанный гибрид представлял интерес для селекции, так как обладал рядом ценных показателей — низким процентом пустозерности и осыпаемости, крупной удлиненной зерновкой, отсутствием остей.

Массу 1000 зерен определяли по ГОСТу 10 842−89, стекловидность и трещиноватость по ГОСТУ 10 987−76, линейные размеры рисовой зерновки — на установке ИРЗ-6 по методике к прибору; содержание амилозы — по Juliano; анатомо-морфологические признаки эндосперма зерновки — в поле зрения бинокулярного микроскопа; элементы структуры урожая по Сметанину А. П. и др.

Качество зерна, их физические, химические и технологические свойства являются основными факторами, формирующими потребительские свойства продовольственного сырья и продуктов питания.

За период 2008;2009 гг. было изучено более 150 сортообразцов и линий различных по погодным условиям, что позволило выявить ценный исходный материал для селекционной работы.

Изучение линий риса с окрашенным перикарпом было направлено на поиски источников высокого качества, с комплексом признаков, определяющих высокую продуктивность с высокой питательной ценностью зерна риса.

При изучении селекционного материала отмечены большие различия по показателям структуры урожая риса с окрашенным перикарпом. Селекционная проработка линий и сортообразцов (изучение в селекционном и контрольном питомниках, проведение повторных отборов в расщепляющихся линиях) позволила с помощью повторных отборов из потомств спонтанного гибрида выделить ряд перспективных линий риса с наилучшими показателями признаков качества (таблица 1).

Таблица 1 — Элементы структуры урожая короткозерных линий, выделенных из краснозерного селекционного образца F₆ (СКГ).

Выделенные линии имели длину метелки от 15,7 до 24,0 см, количество колосков в метелке от 172 до 267 шт, пустозерность от 7,6 до 23,5%, массу зерен с одной метелки от 4,6 до 7,8 г. Наилучшие данные были отмечены у линий 63 и 59/1, которые имели среднюю длину метелки, низкую осыпаемость, а также невысокий процент пустозерности в отличие от других короткозерных линий селекционного образца F₆ с окрашенным перикарпом.

При изучении признаков качества зерна в короткозерных линиях F6 СКГ наблюдалось различие по показателям — масса 1000 зерен, пленчатость, а также общая стекловидность.

Результаты по изучению признаков качества приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Показатели признаков качества зерна в исследуемых короткозерных линиях F₆ с окрашенным перикарпом (CКГ).

Из таблицы 2 видно, что масса 1000 зерен короткозерных линий составляла от 27,2 до 32,3 г, пленчатость от 18,64 до 21,34%, стекловидность от 47 до 86%, трещиноватость от 1 до 3%, l/b 2,0.

Была проведена оценка элементов структуры урожая среднезерных краснозерных линий, выделенных из F₆ спонтанного гибрида (таблица 3).

рис питательная ценность гибридный

Таблица 3 — Элементы структуры урожая F6 среднезерных линий

Как видно из таблицы 3, линии имели длину метелки от 16,5 до 22.6 см, количество зерен с метелки от 154 до 238 шт, пустозерность от 6,7 до 30,7%, массу зерен с одной метелки от 3,3 до 6,4 г. Относительно высокие показатели по элементам структуры урожая наблюдались у образцов с № 57/2, 51, 58, 60.

По признакам качества зерна в исследуемых линиях были выявлены различия по следующим показателям: масса 1000 зерен, пленчатость, общая стекловидность, трещиноватость (табл. 4).

Таблица 4. — Показатели признаков качества зерна среднезерных линий с окрашенным перикарпом F₆ спонтанного гибрида.

Из таблицы 4 видно, что масса 1000 зерен у среднезерных линий составляла от 26,1 до 31,9 г. пленчатость от 17,7 до 23,2%, стекловидность — от 53 до 92%, трещиноватость от 0 до 24%, l/b от 2,1 до 2,6.

В основном качество сваренного риса определяется соотношением содержания амилозы к амилопектину крахмала. Содержание амилозы отрицательно коррелирует с тестовыми параметрами на клейкость, мягкость и блеск приготовленного риса, независимо от соотношения воды. Низкоамилозный рис предпочитают в Японии из-за его клейкости, мягкости, блеска и вкусовых особенностей. Он более чувствителен к перевариванию, чем сорта, имеющие белее 20% амилозы. Его сваренные зерна распадаются, если их замачивать на ночь.

Умеренно высокий по амилозе рис обладает хлопьевидностью. При приготовлении он не становится твердым, как приготовленный высокоамилозный рис. Этот тип риса распространен в Таиланде, Малайзии и на Филиппинах, где предпочитают частично промежуточные по амилозе сорта риса, предпочтение отдают сорту IR — 8 с его более мягкой структурой. Высокоамилозные сорта риса при приготовлении становятся сухими, хлопьевидными, тусклыми по внешнему виду, с твердой структурой. Большинство сортов в Южном Вьетнаме, на Цейлоне принадлежит к этому типу [7,8].

Таблица 7. Содержание амилозы в зерне с окрашенным перикарпом F6 спонтанного гибрида (краснозерная форма)

К низкоамилозным были отнесены линии: № 51, 57/3, 59/1, 62, 60/2, 60/3; к среднеамилозным 57/1, 57/2, 58, 60/1; к высокоамилозным 59/2, 63. Содержание амилозы в 2009 году в образцах с окрашенным перикарпом было выше по сравнению с 2008 г. Очевидно, это связано с агроклиматическими условиями сезона возделывания.

Анализ экспериментальных данных показал, что содержание амилозы у изучаемых линий, составляло от 17,4 до 28%.

Выводы

На основе комплексных исследований определены важнейшие анато-морфологические и био-, физико-химические признаки качества зерна риса с окрашенным перикарпом короткозерных, среднезерных и длиннозерных форм,. Содержания белка и амилозы, общее содержание ненасыщенных жирных кислот.

В результате изучения широкого разнообразия селекционного материала выделены ценные источники для создания риса с окрашенным зерном — № 63 и № 59/2, которые имели среднюю длину метелки, низкую осыпаемость и низкую пустозерность в отличие от других короткозерных форм, а также № 57/2 (содержание амилозы 23,2%), № 59/2 (содержание амилозы 27,8%), № 54/1 (содержание амилозы 25,2%), № 63 (содержание амилозы 28%).

Выделенные в ходе исследований по отдельным признакам линии и сортообразцы рекомендуется использовать в качестве исходного материала в селекционном процессе создания сортов с заданными характеристиками качества зерна и крупы.

• 1. Алешин Е. П., Алешин Н. Е. Рис. — М., 1993. — 504 с.
• 2. Бутко В. П., Казаков Е. Д. Физические показатели и химический состав риса отечественных сортов: Технологические свойства риса и их изменение при хранении, 1970. С. 32−45.
• 3. Дзюба В. А. Генетика риса. — Краснодар, 2004. — 283 с.
• 4. Казаков Е. Д. Методика оценки качества зерна. — М.: Агропромиздат, 1987. — 214 с.
• 5. Козьмина Е. П. Биохимия зерна и продуктов его переработки. — М.: Колос, 1976. — 375 с.
• 6. Кешаниди Х. Л., Казаков Е. Д. Технологическая оценка риса-зерна. М.: Агропромиздат, 1985.76 с.
• 7. Меган Т. С., Томсон М.Дж., Пфейл Б. Е., МакКоуч С. Идентификация функции гена Rc, определяющего красную окраску перикарпа у риса // Рисоводство. — 2007. — № 10. — С.35.
• 8. Dwivedi J.L., Nanda J.S. Inheritance of amylose content in three crosses of rice // Ind. J. Agr. Sci. — 1979. — Vol.49, № 10. — P.753−755