Материал: Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. - Биохимия зерна и хлебопродуктов

ГЛАВА 10

Таблица 63

Влияние способов орошения на качество зерна пшеницы Безостая 1

поливе по бороздам. Наиболее высокой урожайности обычно достигают при поливе по полосам.

Качество макаронных изделий из муки неорошаемой пше- ницы обычно лучше, чем из орошаемой. Поливы не во всех случаях ведут к уменьшению белковости зерна. При одном поливе нередко повышение урожайности сопровождается по-

вышением белковости зерна по сравнению с вариантом без полива. При последующих поливах всегда наблюдается сни- жение белковости зерна. Однако в связи со значительным уве- личением урожайности сбор белка с единицы площади значи- тельно выше, чем при одном поливе.

Повышение белковости зерна при поливах, отмечаемое многими исследователями, происходит в тех случаях, когда

поливы не создают в почве анаэробных условий на длительное время, а усиливают в ней накопление доступных для растений форм азота.

При применении полива большое значение имеет сорт, различные сорта реагируют на орошение неодинаково. У засу- хоустойчивого сорта пшеницы Лютесценс 62 урожай при поли- ве увеличивался на 65%, тогда как у пшенично-пырейного гиб- рида 22850, приспособленного к влажным районам, — на 200%. Сорта яровой пшеницы (Саратовская 42, Саратовская 44, Са- ратовская 36) по качественным показателям были выше, чем озимые. Образующийся при орошении разрыв в обеспеченнос- ти растений водой и питательными веществами (прежде всего азотом) полностью устраняется при умелом использовании удобрений. Эффективность удобрений в условиях орошения и районах достаточного увлажнения повышается.

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНО КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Аминокислотный состав отдельных фракций белков под влиянием удобрений не изменяется. Если соотношение от- дельных белков в зерне с различным аминокислотным соста- вом становится иным, то аминокислотный состав суммарных белков зерна также несколько изменяется. С увеличением ко- личества суммарного белка в зерне под влиянием азотных удоб- рений в белке несколько повышается содержание глютамино- вой кислоты, фенилаланина, лейцина, пролина и снижается содержание лизина, глицина, аргинина, валина, аспарагино- вой кислоты. Снижение белковости зерна при орошении при одновременном возрастании урожая наблюдается у всех зла- ковых культур, хотя и в неодинаковой мере.

Снижение белковости зерна при орошении кукурузы мень- ше, чем у пшеницы и других злаков. С повышением содержа-

ния белка в зерне кукурузы под влиянием азотных удобрений его биологическая ценность снижается, что происходит глав- ным образом за счет увеличения зеина, содержащего очень мало лизина и лишь следы триптофана. В целом при увеличе-

нии белковости кукурузы в ее белках уменьшается содержание лизина, триптофана, метионина, аргинина, валина и треони- на. Одновременно заметно возрастает содержание в белке про- лина, глютаминовой кислоты, лейцина и других аминокис- лот, которых в зеине больше, чем в других белках.

Общее количество незаменимых аминокислот с единицы площади в связи с резким повышением урожайности возра- стает. Разница в почвах, в том числе по концентрации водо- родных ионов, влияет на поглощение и распределение мине- ральных веществ в зерне больше, чем внесение в почву больших количеств азота, фосфора и калия. В содержании углеводов в зерне нет резких колебаний.

§9. ВЛИЯНИЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА

Большое значение для урожайности и качества зерна име- ют предшественники. При сопоставлении в качестве предше- ственников перед посевом озимой пшеницы черного пара, го- роха на зерно и кукурузы на силос, по данным Верхнячской

ГЛАВА 10______________________________________________________________

Таблица 64

Качество зерна озимой пшеницы при посеве семенами, выращенными по разным предшественникам, в среднем за 4 года

опытно-селекционной станции за несколько лет, выявилось преимущество черного пара. Аналогичные закономерности наблюдали и у сорта Безостая 1, значительно менялось и каче- ство зерна (табл. 64).

У обоих сортов натура, масса 1000 зерен, стекловидность,

содержание сырой клейковины в зерне были выше при посеве семенами, выращенными по черному пару. Большое значение в качестве предшественников имеют бобовые культуры, обо- гащающие почву азотом (люцерна, клевер, люпин). Ороше- ние дает результат не само по себе, а в сочетании с научно раз- работанной системой агротехнических мероприятий, в которой важная роль принадлежит обработке почвы, при- меняемой с учетом ее водно-физических свойств и предше- ствующей культуры, состава и срока внесения удобрений, сор- тового состава и др.

§10. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЗЕРНА ПРИ УБОРКЕ УРОЖАЯ И ПРИ ХРАНЕНИИ

При уборке зерновых происходят потери, которые делят на две группы — прямые и косвенные. К первым относят потери количества урожая, ко вторым — качества или снижения то- варных (натуры, массы 1000 зерен, стекловидности), хлебо- пекарных достоинств (количества и качества сырой клейко- вины, белков, силы муки) и посевных (энергии прорастания,

_______________ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНО КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

всхожести, силы роста) кондиций вследствие ранней или по- здней уборки, а также неправильного режима работы моло- тильного устройства комбайна (рис. 40—43).

Большое влияние на товарные, хлебопекарные и посев- ные качества зерна при обмолоте оказывают его механиче- ские повреждения: дробление, плющение и раздавливание, шелушение и микроповреждения. При этом если зерно с микроповреждениями (дробленое, плющеное) можно вы- делить из общей массы на зерноочистительных и сорти- ровальных машинах, то зерно с микроповреждениями ото- брать практически нельзя, так как оно не имеет каких-либо существенных физико-механических отличий от неповреж- денного зерна.

Механически поврежденное зерно труднее хранить. Оно более интенсивно дышит, выделяя значительное количество тепла и влаги. Создаются условия для быстрого возникно-

ГЛАВА 10______________________________________________________________

вения очагов самосогревания и снижения качества зерна. Возникает необходимость оперативной и тщательной обра- ботки, что создает дополнительные организационно-хозяй- ственные трудности, увеличивает затраты труда и средств. Наблюдениями установлено, что семена с микроповрежде-

ниями вызывают значительное снижение урожайности (в среднем каждые 10% — на 1 ц/га), в связи с чем хозяйства не добирают ежегодно около 3 ц/га биологического урожая.

Имеются многочисленные данные о размерах механиче- ских повреждений зерна при обмолоте. В среднем по РФ ко- личество дробленого зерна озимой ржи составляет 3,8%, ози- мой пшеницы — 4,0 и яровой пшеницы — 3,9%; зерна с микроповреждениями озимой ржи — 59,7, озимой пшеницы — 34,8 и яровой пшеницы 34,3%. Наиболее подвержена микро- повреждениям озимая рожь.

При обмолоте озимой ржи микроповреждения наиболее ча- сто получают более крупные и тяжеловесные зерна, озимой и

________________ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНО КЛИМАТИЧЕСКИХ ФА КТОРОВ

яровой пшеницы — с меньшей массой 1000 зерен (ниже сред- ней). Полностью выбивается зародыш у мелкого зерна. Обра- ботка зерна на существующих поточно-технологических ли-

ниях хлебоприемных предприятий также сопровождается повреждениями зерна. В общей сложности они составляют 20— 25%. При этом на долю технологического оборудования при- ходится в среднем 19,5% от общего травмирования на поточ- ной линии, на долю самотечного оборудования — в среднем 30,1%. Наибольшее повреждение (в среднем 50,4%) получает зерно на транспортирующих средствах и погрузочно-разгру- зочных механизмах.

Проблема сохранения качества зерна при уборке, транс-

портировании и хранении приобретает общегосударственное значение. Ее решение требует комплексных мероприятий, осуществляемых в сельскохозяйственном производстве: со- вершенствование конструкций машин и аппаратов для эле- ваторов, мельзаводов и крупяных предприятий при их про- ектировании, применение мягких режимов обработки зерен при оперативной работе на этих предприятиях и др. Многое могут сделать селекционеры при выведении новых сортов зер- новых культур с более прочными цветковыми и другими по- кровными тканями.

§11. ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ

И КАЧЕСТВО ЗЕРНА

Погодные условия в период налива зерна оказывают боль- шое влияние на его качество. Наблюдается зависимость влаж-

ности зерна от гидротермического коэффициента в период его массовой закупки.

Гидротермический коэффициент — отношение количе- ства осадков (мм) за какой-либо период к средней темпе- ратуре воздуха (°С) за тот же период. При возрастании вели-

чины гидротермического коэффициента повышается и средневзвешенная влажность зерна всех культур, так как по- вышение величины гидротермического коэффициента от- ражает увеличение суммы осадков при одновременном сни- жении средней температуры, т.е. уменьшение испаряемости

ГЛАВА 10

влаги и соответственно возрастание остаточного количества влаги в зерне.

Величины гидротермического коэффициента закономер- но возрастают по мере продвижения от южных районов стра- ны к центральным, восточным и западным, что совпадает с более сложными условиями работы хлебоприемных предпри-

ятий в этих районах в период массовых закупок зерна от его производителей. При экспериментальном наблюдении гид- ротермический коэффициент в этот период составил: в По- волжье 1,87; на Северном Кавказе 2,70; в Башкирии 4,29; в Красноярске 5,80. Средневзвешенная влажность зерна, по- ступившего на хлебоприемные предприятия, соответствен-

но была (%): 11,9; 13,2; 18,6; 21,6.

Определение и применение гидротермического коэффици- ента позволяет лучше организовывать и проводить на хлебо-

приемных предприятиях послеуборочную обработку зерна в потоке, подготовку и проведение сушки зерна.

§ 12. СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ БЕЛКОВОСТИ ЗЕРНА

От сорта, природно-климатических условий и агротехни- ческих мероприятий зависит содержание в зерне белка. Уве-

личение производства и потребления белка остается одной из наиболее актуальных проблем. Белку принадлежит решающая роль в обеспечении полноценного питания человека.

В решении проблемы увеличения пищевого и кормового растительного белка особая роль принадлежит зерновым и бобовым культурам, обеспечивающим около 46% его произ- водства. В белковом рационе питания людей не менее 50% за- нимают продукты переработки зерна пшеницы. Другой важ- ный источник растительного белка— масличные культуры, особенно подсолнечник. Существуют два основных пути уве- личения производства растительного белка — селекция и аг- ротехнические мероприятия.

Повышение на 1 % содержания белка в зерне пшеницы мето-

дом селекции при нынешних урожаях позволило бы получить его дополнительно около 1 млн. т, что могло бы удовлетворить

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНО КЛИМАТИЧЕСКИХ ФА КТОРОВ

потребность более 16 млн. человек. В коллекции Всероссийс- кого научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова имеются образцы пшеницы, зерно которой со- держит 19—22% белка, что на 6—9% выше, чем у известных рай- онированных сортов Безостая-1, Одесская 51 и др.

Исследования показали, что доноры с высоким содержа- нием белка обычно характеризуются невысокой продуктив- ностью, и количество белка в зерне подвергается сильной из- менчивости, так как они не обладают достаточно прочным механизмом гомеостаза— способностью противостоять изме-

нениям и сохранять динамическое относительное постоянство состава и свойств. Получение сортов, хорошо реагирующих на

интенсивные технологии и формирующих большие урожаи высокобелкового зерна, сопряжено с большими трудностями,

так как обычно между продуктивностью и содержанием белка в зерне существует обратная корреляционная зависимость. По данным известного селекционера П.П. Лукьяненко, коэффи-

циент корреляции между содержанием белка и урожайностью пшеницы в отдельные годы составлял r= -0,919 +/- 0,04. Наука и практика вместе с тем показывают, что селекция имеет боль- шие резервы для повышения белка в зерне различных культур.

Очень трудно получить сорта пшеницы, сочетающие высо-

кую белковость зерна с повышенным содержанием лизина и высоким качеством клейковины. Последние исследования дают основание считать, что эта задача осуществима. Перс- пективны работы по созданию трехвидовых гибридов пшени- цы и ржи — амфидиплоидов тритикале.

В повышении содержания белка в зерне озимой ржи важ- ная роль принадлежит полиплоидии. Тетраплоидная рожь, как правило, содержит белка на 1,5—3% больше, чем диплоидная. Заслуживает внимания межвидовая гибридизация высокопро- дуктивных сортов с образцами белозерной сорно-полевой ржи, которые содержат до 16—20% белка.

Селекционерами получены сорта ячменя, которые превос- ходят ныне существующие по содержанию белка на 1,5—2%, а также сорта с повышенным содержанием лизина. Проводится

работа по обеспечению более высокого содержания лизина в лучших районированных сортах ячменя методом скрещивания

ГЛАВА 10

их с высоколизиновым мутантом Хайпроли. В последние годы на основе использования высоколизиновых мутантов Опейк- 2 и Флаури-2 созданы аналоги основных районированных гиб- ридов кукурузы, зерно которых содержит почти в 2 раза боль-

ше лизина по сравнению с распространенными сортами и гибридами. Успехи в области селекции кукурузы позволяют предполагать, что вскоре будут созданы и внедрены в произ- водство гибриды с содержанием в зерне 14—15% белка.

В настоящее время возникает необходимость усиления селекционной работы не только с точки зрения повышения урожая, но и улучшения качества зерна. Успешное решение этих сложных вопросов возможно лишь при комплексной ра- боте селекционеров, биохимиков, физиологов, агрохимиков, фитопатологов. Использование агротехнических мероприятий

для увеличения производства белка должно проводиться на основе совершенствования структуры посевных площадей, рационального размещения отдельных культур по зонам и внут- ри зон страны. Из всего комплекса агротехнических меропри-

ятий наиболее важным является правильное использование удобрений.

Удобрения — один из наиболее доступных и быстродей- ствующих факторов внешней среды, оказывающих влияние не только на урожай, но и на белковость зерна. Правильно приме- нять удобрения — прежде всего, учитывать особенности пита- ния растений по фазам их роста и развития. Недостаток азота в начале вегетации озимой пшеницы приводит к резкому сниже- нию урожайности, а при наливе зерна — к заметному ухудше- нию качества зерна и, прежде всего к снижению белковости.

Обычно белок в зерне пшеницы образуется в основном в результате реутилизации (вторичного использования) азота, накопленного в вегетативных органах растения до начала на- лива зерна, его оттока в колос, а также в результате поглоще- ния азота из почвы в период налива. В связи с этим весьма эф- фективна внекорневая подкормка растений азотом (обычно раствором мочевины) в фазу колошения и начала налива. В ре- зультате увеличивается содержание белка (на 1,5—2%) и клей- ковины (на 3—5%), возрастает сила муки, увеличивается объем хлеба.

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНО КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Большое значение имеет снижение потерь белка от вреди- телей и болезней. Особенно ощутимый ущерб качеству зерна пшеницы причиняет клоп-черепашка. У сорта Безостая 1 со- держание белка в здоровом зерне составило 13,42%; при по-

вреждении зерна на 3% - 13,29; 6% — 13,13; 15% - 12,93%. )тот вредитель резко ухудшает также качество клейковины и хлебопекарные достоинства муки. Серьезную роль для увели-

чения производства растительного белка призваны сыграть проводимые РАСХН и другими научными сельскохозяйствен- ными учреждениями страны разработка и внедрение интен- сивной технологии возделывания зерновых, бобовых и кор- мовых культур для каждой зоны страны, обеспечивающие максимальный сбор белка с единицы площади.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое генотип зерна, каково его значение?

2.Что представляет собой действие внутренних и внешних факторов на качество зерна?

3.Что такое сорт зерна, каково его значение?

4.Как влияют на качество зерна географический фактор, климат и состав почвы?

5.От чего зависит разнокачественность зерна?

6.Какое влияние на качество зерна оказывают минераль ные удобрения?

7.Как сказываются на качестве зерна применяемые при его производстве химические вещества, орошение, предшествен ники?

8.Какие механические повреждения зерна возникают при уборке урожая и при хранении? Каковы меры их сокращения?