Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 2

УДК 635.655

DOI:10.31857/S2500-2627-2020-2-13-16

НАКОПЛЕНИЕ СЫРОГО БЕЛКА ОБРАЗЦАМИ СОИ ОВОЩНОГО ТИПА

В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ

Д.Р. Шафигуллин^1,2, М.С. Гинс^1,2, член-корреспондент РАН,

Е.П. Пронина¹, Е.В. Романова², кандидаты сельскохозяйственных наук,

А.В. Солдатенко¹, член-корреспондент РАН

¹Федеральный научный центр овощеводства,

143080, Московская область, Одинцовский район, поселок ВНИИССОК, ул. Селекционная, 14

²Российский университет дружбы народов, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

E-mail: shafigullin89@yandex.ru

Применение спектрофотометрического метода анализа дало возможность изучить и дать оценку содержанию сырого белка в листьях

и семенах важнейшей бобовой культуры - сои овощной, которую используют в функциональном и здоровом питании. Селекционные

формы культивировали на опытном поле и в защищенном грунте Федерального научного центра овощеводства в Московской области.

Впервые в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России (55° с.ш.) за 3 года изучено накопление сырого протеина в семенах

сои овощного типа в фазе биологической спелости. Существенных различий между формами сои овощной и масличной направленности

по содержанию белка в листьях в фазе технической спелости не отмечено (в среднем у овощных образцов оно составило 8,1%). В фазе

технической спелости образцы аккумулировали белок в семенах почти на одном уровне - 25,7-28,4%. По данным трех лет наблюдений,

в фазе биологической спелости соя овощного типа накапливала более высокую (на 15,7% в относительных значениях) сумму белков в

семенах благодаря наследственным факторам. Наибольшим содержанием сырого протеина в семенах характеризовались селекционные

линии Образец А, Hidaka, Cha Kura Kake со средним значением 47,4% (в абсолютных числах). У форм сои овощного типа в изучаемых

условиях отмечено значительное накопление сырого протеина в листьях и семенах в обе фазы генеративного развития растений, что

может иметь большие перспективы для использования этих образцов в производстве высокобелковых функциональных продуктов пи-

тания.

ON THE RAW PROTEIN ACCUMULATION BY SAMPLES OF SOYBEAN VEGETABLE TYPE

IN THE CONDITIONS OF THE CENTRAL AREA OF THE NON-BLACK-ZONE

Shafigullin D.R.^1,2, Gins M.S.^1,2, Pronina E.P.¹, Romanova E.V.², Soldatenko A.V.¹

¹Federal Scientific Vegetable Center,

143080, Moskovsrata oblast, Odinzovskiy rayon, p. VNIISSOK, ul. Selectsionnaya, 14

²Peoples’ Friendship University of Russia,

117198, Moskva, ul. Miklukho-Maklaya, 6

E-mail: shafigullin89@yandex.ru

The use of the spectrophotometric analysis method made it possible to study and evaluate the content of crude protein in the leaves and seeds of the

vegetable soybean, which is used in functional and healthy nutrition. Breeding forms were cultivated in the experimental field and in the greenhouse

of the Federal Scientific Vegetable Center in the Moscow Region. For the first time in the conditions of the Central region of the Non-Chernozem

Zone, accumulation of crude protein in seeds of soybean of vegetable type in the phase of biological ripeness was studied in 3 years. It was found that

there were almost no significant differences in the protein content in the leaves between the vegetable and oilseed breeding forms, averaging 8.1% in

the first ones in the phase of R6. The samples possessed protein accumulation at almost the same level - 25.7-28.4% in soybean seeds in R6. It was

also found that, according to three years of observation, soybean of vegetable type accumulates a higher - by 15.7% (in relative values) - the amount

of protein in the seeds in the phase of biological ripeness, which is explained by hereditary reasons. The lines of Sample A, Hidaka, Cha Kura Kake

with an average value of 47.4% (in absolute numbers) excelled in the highest crude protein content in seeds. Vegetable soybean forms grown in the

Central Russia (55°N) have shown significant accumulation of crude protein in leaves and seeds in both phases of the generative development of

plants; the use of these samples in the production of high-protein functional food products has great prospects.

Ключевые слова: соя овощная, Glycine max L., протеин,

Key words: vegetable soybean, Glycine max L., protein.,

белок, эдамаме, функциональные продукты

edamame, functional products

Соя - одна из самых высокобелковых культур [1-

«строительного материала» поступает в созревающие

3]. Ее белок сбалансирован по содержанию незамени-

семена из корней [7, 8].

мых аминокислот и обладает высокой биологической

Изучение влияния агроклиматических факторов

питательной ценностью. Он может быть использован

показало, что в зависимости от погодных условий и

в виде добавки для улучшения других растительных

региона выращивания уровень содержания белка в се-

белков с низкой биологической ценностью, например,

менах сои может изменяться от 10 до 15% [9, 10]. При

запасных белков злаковых растений, а также отдельно

повышении влажности и снижении температуры воз-

в виде пищевых добавок для питания спортсменов,

духа уменьшается и содержание белка [11].

функционального и здорового питания [4-6].

Ценность сои овощного направления в значитель-

Исследование биохимических процессов созрева-

ной степени зависит от содержания протеина; в семе-

ния семян сои позволяет сделать вывод о том, что за-

нах овощных сортов оно выше, чем у масличных, на

пасающие белки в бобах Glycine max L. образуются из

10-15% в зависимости от сортовых особенностей [12,

аминокислот и амидов, поступающих из вегетативных

13]. Семена сои овощной в фазе технической спелости

органов растений. С наступлением периода генератив-

(R6) содержат 30-38% белка (на сухую массу) [14, 15].

ного развития растений в них проявляются процессы

Цель настоящей работы - изучение накопления сы-

гидролиза и происходит отток образующихся соеди-

рого белка в листьях и семенах сои овощного типа в

нений обмена веществ в плоды. Большое количество

условиях Центрального района Нечерноземной зоны

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 2

России для выделения наиболее высокобелковых об-

ошибка выборки:

, где σ - среднее квадра-

разцов в селекционных программах.

Методика. Объектом исследований были 10 образ-

тическое отклонение; коэффициент вариации:

цов Glycine max L., два из которых - масличные, два

- универсальные, шесть - овощные. Изучение селек-

x 100%.

ционного материала сои проводили в лаборатории фи-

зиологии и биохимии Федерального научного центра

Результаты и обсуждение. Анализ синтеза белка

овощеводства (ФНЦО) в течение 2016-2018 гг. Боль-

в вегетативных органах растений в фазе технической

шая часть коллекционного материала была предостав-

спелости показал отсутствие существенных различий

лена Федеральным исследовательским центром Все-

между формами овощной и масличной направленно-

российский институт генетических ресурсов растений

сти сои: содержание у первых было чуть ниже - на

имени Н.И. Вавилова, также использовали селекцион-

6,5% (в относительных значениях), или на 0,51% (в аб-

ный материал из коллекции ФНЦО (табл.1).

солютных). Максимальное накопление белка в листьях

овощных форм сои отмечено у линии Tundra - больше

Табл. 1. Происхождение образцов сои

на 38,3% в относительных значениях, чем в среднем

и направление использования

по группе. В фазе биологической спелости у этого об-

разца содержание белка в семенах оказалось самым

№

Образец

Происхождение

Направление

низким. Селекционные формы 740-1 и Fiskeby III об-

п/п

ладали наименьшей суммой протеина в вегетативных

частях растений в сравнении с остальными (на 36,4%

Окская

Россия

Зерновое

ниже в относительных значениях). Несмотря на пони-

(стандарт)

(масличное)

женное содержание белка в листьях, у этих образцов

Соер 5

Россия

Зерновое

его аккумуляция в семенах в фазе биологической спе-

(масличное)

лости была в среднем диапазоне (рис.1, 2).

Gokuwase

Япония

Овощное

Для исследования кинетики накопления запасных

Hayabusa

протеинов - главного биохимического компонента сои,

Edamame

наряду с аккумуляцией в листьях, анализировали их

Образец А

Япония

Овощное

содержание в семенах в процессе генеративного раз-

вития растений как в фазе технической (R6), так и био-

Нордик

Россия

Универсальное

логической спелости. В фазе R6 по содержанию белка

Hidaka

Япония

Овощное

выделился раннеспелый образец Gokuwase Hayabusa

Edamame, на 46,2% превосходивший другие образцы

740-1

Швеция

Овощное

(в относительных значениях), что объяснимо генетиче-

Fiskeby III

Швеция

Овощное

ски более ранним наступлением синтеза белковых ве-

ществ. Также стоит выделить масличные сорта Окская,

Tundra

Канада

Универсальное

Соер 5 и овощную форму 740-1 с содержанием белка

Cha Kura Kake

Япония

Овощное

на 11,8% выше (в относительных значениях), чем в

среднем по опыту. Остальные образцы обладали поч-

ти одинаковым уровнем накопления белка в фазе тех-

Овощные формы определены согласно сформи-

нической спелости (значения варьировали от 25,7 до

рованной модели сортотипов: по морфологическим и

28,4%).

хозяйственным признакам, биологическим особенно-

Во время перехода растений с фазы технической

стям, биохимическим параметрам [16, 17]. К универ-

спелости в биологическую по вариантам наблюдали

сальным отнесены формы, проявлявшие признаки,

разное повышение содержания белка в семенах (на су-

присущие как овощным, так и масличным сортам, к

хое вещество). У образца Gokuwase Hayabusa Edamame

зерновым - сорта масличного направления. Стандар-

том был выбран сорт Окская (селекции Рязанского

научно-исследовательского и проектно-технологиче-

ского института АПК), зарегистрированный в Госу-

дарственном реестре, в том числе для Центрального

региона России.

Образцы высевали вручную в открытом грунте в

третьей декаде мая в 2016 и 2018 гг., в 2017 г. - в пер-

вой декаде июля в защищенном грунте (теплице) в три

ряда длиной 1,5 м (густота стояния - 40 шт./м²).

Содержание белка определяли по Бредфорду [18],

белок экстрагировали буферным раствором (pH 12,0),

калибровку осуществляли по бычьему сывороточному

альбумину (99%) фирмы «Диаэм» (Россия).

Статистическая обработка данных проведена мето-

дом дисперсионного анализа с помощью программы

Microsoft Office Excel (2010). Анализ изменчивости

признаков определяли по следующим показателям-

средняя арифметическая:

, где x_i - значение

Рис. 1. Содержание (% на сухую массу) сырого белка в ли-

признака повторности, n - число всех повторностей;

стьях сои в фазе технической спелости образцов, 2018 г.

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 2

Табл. 2. Содержание и выход сырого белка в обезжиренных семенах образцов сои в фазе

биологической спелости

№

Образец

Содержание сырого белка, %

Vσ,

Выход сырого белка, г/растение

п/п

2016 г.

2017 г.

2018 г.

в среднем за

2016 г.

2018 г.

в среднем за

3 года

2 года

Окская

33,5±1,0

46,5±1,4

35,3±1,1

38,5±4,1

18,4

4,8±0,1

3,1±0,1

4,0±0,9

Соер 5

35,0±1,1

45,9±1,4

35,9±1,1

38,9±3,5

15,5

4,6±0,1

5,7±0,2

5,2±0,5

Gokuwase

Hayabusa

40,9±1,2

51,7±1,6

45,1±1,4

45,9±3,2

11,9

11,4±0,3

3,8±0,1

7,6±3,8

Edamame

Образец А

44,7±1,3

54,7±1,6

45,5±1,4

48,3±3,2

11,5

7,2±0,2

5,2±0,2

6,2±1,0

Нордик

41,1±1,2

45,6±1,4

42,3±1,3

43,0±1,4

5,5

12,0±0,4

5,8±0,2

8,9±3,1

Hidaka

46,1±1,4

49,9±1,5

44,0±1,3

46,7±1,7

6,4

5,3±0,2

7,0±0,2

6,1±0,8

740-1

40,9±1,2

49,7±1,5

40,2±1,2

43,6±3,1

12,1

10,2±0,3

5,8±0,2

8,0±2,2

Fiskeby III

42,9±1,3

49,9±1,5

38,2±1,1

43,7±3,4

13,4

10,9±0,3

3,8±0,1

7,3±3,5

Tundra

37,2±1,1

46,6±1,4

35,6±1,1

39,8±3,4

15,0

5,5±0,2

4,9±0,1

5,2±0,3

Cha Kura

41,5±1,2

57,3±1,7

42,9±1,3

47,2±5,0

18,5

12,4±0,4

3,8±0,1

8,1±4,3

Kake

НСР₀₅

4,0

3,9

4,0

3,5

увеличение было минимальным и составило 9,4% (в

В 2017 г. по сравнению с 2016 и 2018 гг. все образцы

относительных значениях), поскольку наследственно

обладали в среднем более высоким содержанием сы-

обусловленный уровень накопления белка почти до-

рого белка в семенах (на 23,0% в относительных зна-

стигался в фазе технической спелости. У масличных

чениях), поскольку их выращивали в условиях защи-

сортов повышение содержания белка также было срав-

щенного грунта с повышенной температурой воздуха.

нительно небольшим - 18,6% (в относительных зна-

В полевых условиях 2016 и 2018 гг. содержание про-

чениях). Значительный рост белковости семян в онто-

теина почти не изменилось и составило 40,3 и 40,5%

генезе (более чем наполовину) отмечен у следующих

соответственно.

образцов: Нордик, Hidaka, Fiskeby III, Cha Kura Kake,

В среднем за 3 года у овощных образцов накопле-

что свидетельствует об интенсивном синтезе протеи-

ние белка в семенах было выше, чем у масличных, на

на в семенах в течение всего периода созревания (до

15,7% (в относительных значениях). Это объясняется

полного наступления биологической спелости). В фазе

наследственными факторами: в течение продолжи-

биологической спелости овощные формы превзошли

тельного периода селекции отбор вели на повышен-

масличные по уровню белковости (рис.2).

ную белковость, что может быть особенностью овощ-

ных линий.

Выделены следующие образцы со стабильно вы-

соким уровнем аккумуляции белковых соединений:

Образец А, Hidaka, Cha Kura Kake (их медианное зна-

чение составило 47,4% в абсолютных значениях), что

больше на 5,8% (в относительных), чем у других об-

разцов овощной группы. Коэффициент вариации был

невысоким, что позволяет говорить о детерминирова-

нии накопления белка в семенах сои в большей сте-

пени генетическими факторами. Данный показатель

можно применять в селекционной практике как биохи-

мический маркерный признак.

При расчете выхода сырого белка с растения (се-

мян) масличные сорта, несмотря на продуктивность,

выделились самым низким его сбором со средневзве-

шенным значением 4,6 г/растение. Наиболее высокий

выход белка с растения отмечен у образцов Нордик,

овощных форм 740-1 и Cha Kura Kake (8,3 г); при этом

первый - мелкосемянный, вошедший в группу с мак-

симальным выходом протеина за счет повышенной

продуктивности. В 2016 г. наблюдали значительное от-

клонение сбора белка в сторону увеличения у овощных

образцов Gokuwase Hayabusa Edamame, 740-1, Fiskeby

III, Cha Kura Kake, а также у формы Нордик, что связа-

но с более высокой урожайностью семян по сравнению

Рис. 2. Содержание (% на сухую массу) сырого белка

с 2018 г. (табл.2).

в обезжиренных семенах сои в технической

Таким образом, овощные образцы сои интенсивно

и биологической спелости, 2018 г.

накапливают протеин в семенах, белковость которых в

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 2

фазе технической и биологической спелости достигает

seed protein content under Central European growing

в среднем соответственно 29,4 и 45,9% (на обезжирен-

conditions // Journal of the Science of Food and

ную массу), что выше, чем у масличных сортов в фазе

Agriculture. - 2000. - Т. 80. - №. 9. - С. 1300-1306.

биологической спелости, на 15,7% (в относительных

10. Singh G. (ed.). The soybean: botany, production and

значениях). Содержание белка в семенах в условиях

uses. - CABI, 2010. - 494 с.

55° с.ш. служит основным биохимическим показате-

11. Wolf R.B., Cavins J.F., Kleiman R., Black L.T. Effect of

лем овощных сортов сои.

temperature on soybean seed constituents: oil, protein,

moisture, fatty acids, amino acids and sugars // Journal

Литература:

of the American Oil Chemists’ Society. - 1982. - Т. 59.

1. Mujoo R., Trinh D.T., Ng P.K.W. Characterization of

- №. 5. - С. 230-232.

storage proteins in different soybean varieties and their

12. Jiang-bin C.A.I. M.L.I., Meng-ting L.I.N. J.C., Yu-chao

relationship to tofu yield and texture // Food chemistry.

L. I. U. Y. L. I. Determination and Nutritional Value

- 2003. - Т. 82. - №. 2. - С. 265-273.

Evaluation of Protein and Vitamin C in Edamame,

2. Зотиков В.И., Бобков С.В., Варлахова Л.Н. Харак-

Soybeans and Bean Sprouts // Modern Agricultural

теристика сортов зернобобовых и крупяных куль-

Science and Technology. - 2013. - Vol. 14. - P. 180.

тур селекции ВНИИЗБК по качеству зерна //До-

13. Lumpkin T.A., Konovsley J. The vegetable soybean //

стижения науки и техники АПК. - 2010. - №. 11.

Taller Regional Centroamericanoy Consulta sobre

- С. 17-19.

Planificación de Investigación Hortícola. - 1992. - P.

3. Johnson D., Wang S., Suzuki A. Edamame: A vegetable

297.

soybean for Colorado // Energy (Kcal). - 2000. - Т.

14. Johnson D., Wang S., Suzuki A. Edamame: A vegetable

582. - С. 573.

soybean for Colorado // Energy (Kcal). - 2000. - Vol.

4. Konovsky J., Lumpkin T.A., McClary D. Edamame: the

582. - P. 573.

vegetable soybean // Understanding the Japanese food

15. Zarkadas C. G., Gagnon C., Gleddie S., Khanizadeh

and agrimarket: a multifaceted opportunity. - 1994. -

S., Cober E.R., Guillemette R.J. Assessment of the

Т. 1988. - С. 173-181.

protein quality of fourteen soybean [Glycine max

5. Friedman M., Brandon D. L. Nutritional and health

(L.) Merr.] cultivars using amino acid analysis and

benefits of soy proteins // Journal of Agricultural and

two-dimensional electrophoresis

// Food Research

Food Chemistry. - 2001. - Vol. 49. - №. 3. - P. 1069-1086.

International. - 2007. - Т. 40. - №. 1. - С. 129-146.

6. Xu S., Liu N., Mao W., Hu Q., Wang G., Gong Y. .

16. Shafigullin D.R., Gins M.S., Pivovarov V.F., Soldatenko

Identification of chilling-responsive microRNAs and

A.V. Study of soybean vegetable samples in the

their targets in vegetable soybean (Glycine max L.) //

conditions of the Central European part of Russia and

Scientific reports. - 2016. - Т. 6. - С. 26619.

modeling of new variety biotypes //Известия Тимиря-

7. Egli D.B., Bruening W.P. Accumulation of nitrogen and

зевской сельскохозяйственной академии. - 2018. -

dry matter by soybean seeds with genetic differences

№. 4. - P. 73-98.

in protein concentration // Crop science. - 2007. - Vol.

17. Шафигуллин Д.Р., Пивоваров В.Ф., Гинс М.С. Осо-

47. - №. 1. - P. 359-366.

бенности вариаций признаков скороспелости у

8. Yu X., Yuan F., Fu X., Zhu D. Profiling and relationship

овощных и зерновых форм сои //Российская сельско-

of water-soluble sugar and protein compositions in

хозяйственная наука. - 2017. - №. 5. - С. 18-23.

soybean seeds // Food chemistry. - 2016. - Т. 196. - С.

18. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the

776-782.

quantitation of microgram quantities of protein utilizing

9. Vollmann J., Fritz C. N., Wagentristl H., Ruckenbauer

the principle of protein-dye binding

//Analytical

P. Environmental and genetic variation of soybean

biochemistry. - 1976. - Vol. 72. - №. 1-2. - P. 248-254.

Поступила в редакцию 20.11.19

После доработки 05.01.20

Принята к публикации 15.01.20