Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

УДК 633:14.664.64.016.8

DOI: 10.31857/S2500262722010069

МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЗЕРНА ПОПУЛЯЦИЙ ОЗИМОЙ РЖИ

С РАЗЛИЧНОЙ ВЯЗКОСТЬЮ ВОДНОГО ЭКСТРАКТА

А.А.Гончаренко¹, академик РАН, В.Я.Черных², доктор технических наук, А.В.Макаров¹, доктор

сельскохозяйственных наук, Н.Ю.Быкова², кандидат технических наук, Е.В.Карпушина², кандидат

технических наук, Н.А. Яшина¹

¹Федеральный исследовательский центр «Немчиновка»,

143026, Московская обл., г.п. Одинцово, р.п. Новоивановское, ул. Агрохимиков, 6

Е-mail: goncharenko05@mail.ru

²Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности,

107553, Москва, ул. Большая Черкизовская, 26А.

E-mail: polybiotest@rambler.ru

Представлены результаты многопараметрической (по 37 показателям) оценки физико-химических характеристик двух

популяций озимой ржи, контрастно различающихся по вязкости водного экстракта (ВВЭ) зернового шрота. Материалом

для сравнения послужили высоковязкая популяция ГК-494-ВВ (ɳ=12,0 сПуаз), полученная в результате 10-кратного отбора

на высокую ВВЭ, и относительно низковязкий сорт Московская 15 (ɳ=4,1 сПуаз), который использовали как стандарт.

Высокая ВВЭ трудно сочетается с высокой натурой зерна, крупнозерностью и крахмалистостью, но положительно кор-

релирует с высокобелковостью и твердозерностью. По качеству муки сравниваемые популяции различались сильнее, чем

по зерну. Популяция ГК-494-ВВ отличалась более высоким числом падения (164,7 % от стандарта), крупными размерами

частиц муки (149,7 %), высоким пиком вязкости крахмального клейстера (146,2 %), высокой температурой клейстеризации

крахмала (119,7 %) и более сильной водопоглотительной способностью (123,1 %). Тесто из зерна высоковязкой популяции

отличалось значительным превосходством по формоудерживающей (200 % от стандарта), газообразующей (107,9 %) и

газоудерживающей (107,4 %) способности. Формовой хлеб из такого теста имел лучшие структурно-механические свой-

ства мякиша. Характерная особенность высоковязкой ржи - относительно низкий объем формового хлеба (93,9 % от

стандарта), низкий удельный объем (93,4 %) и пористость мякиша (91,8 %). Хлеба из высоковязкой муки характеризуется

относительно низким упеком (8,6 % против 12,2 %). В результате селекции максимальная вязкость амилопектиновой

фракции в сравнении со стандартом повысилась на 4,9 %, амилозной фракции - на 102,6 %, то есть в 20 раз больше. Целе-

направленный отбор на высокую ВВЭ коррелятивно повлиял на многие признаки качества зерна озимой ржи. Особенность

в том, что эти изменения достигались не только в результате увеличения содержания водорастворимых пентозанов в

зерне, но и благодаря влиянию водорастворимой амилозы.

MULTIPLE PARAMETER ASSESSMENT OF QUALITY OF GRAIN OF POPULATIONS

OF WINTER RY E WITH VARIOUS VISCOSITY OF WATER EXTRACT

Goncharenko A. A.¹, Chernykh V. Ya²., Makarov A. V.¹, Bykova N. Y.², Karpushinа E. V.², Yashina N.A.¹

¹Federal research center «Nemchinovka»,

143026, Moskovskaya obl., g.p. Odintsovo, r.p. Novoivanovskoe, ul. Agrokhimikov, 6

E-mail: goncharenko05@mail.ru

²Scientific research institute of the baking industry

107553, Moskva, ul. Bol’shaya Cherkizovskaya, 26A.

E-mail: polybiotest@rambler.ru

Results multiple parameter (on 37 indicators) estimates of physical and chemical, technological, rheological and baking properties of two

populations of winter rye which are contrastly differing on the viscosity of water extract (VWE) of grain meal are presented. As initial

material for comparison the high-viscosity population of GK-494-HV (ɳ=12,0 sPoise) received as a result of 10-fold selection on high VWE,

and relatively low-viscous variety Moscow 15 (ɳ=4,1 sPoise) which was used as the standard. It is established that high VWE is difficult

combined with high nature of grain, a large grain and a high contents of starch, but positively correlates with a high contents of protein

and hardness of grain. On quality of flour the compared populations differed stronger, than on grain. Population of GK-494-HV differed in

higher number of falling (164,7 % of the standard), the large size of particles of flour (149,7 %), the high peak of viscosity of starched paste

(146,2 %), high temperature of a kleysterization of starch (119,7 %) and stronger water absorbing ability (123,1 %). Significant superiority

of high-viscosity population on a stable form of dough (200 % of the standard), and also on gas-forming (107,9 %) and gas-retaining

(107,4 %) abilities is revealed. Square loaf from such dough had the best structural and mechanical properties of a crumb. Characteristic of

high-viscosity rye is rather low volume of square loaf (93,9 %), low specific volume (93,4 %) and porosity of a crumb (91,8 %.). Rather low

is stated bread made from high-viscosity flour (8,6 % vs 12,2 %) that favourably distinguishes population of GK-494-HV from a low-viscous

variety Moscow 15. Qualitative distinctions of the main components of starch - amylose and amylopectin are revealed. It is established that

as a result of selection the maximum viscosity of amilopektinovy fraction in comparison with the standard increased by 4,9 %, and viscosity

fraction from amylose - by 102,6 %, i.e. in 20 times more. The conclusion is made that purposeful selection on high VWE correlatively

affected many traits of quality of grain of winter rye. Feature is that these changes were reached not only due to increase in maintenance

of water-soluble pentosan in grain, but also due to influence of water-soluble amylose.

Ключевые слова: озимая рожь (Secale cereale L), популяция,

Key words: winter rye ( Secale cereale L), population, variety,

сорт, вязкость водного экстракта, качество зерна, мука,

viscosity of water extract, quality of grain, flour, dough, bread,

тесто, хлеб, многопараметрическая оценка.

multiple parameter assessment.

Озимая рожь отличается от пшеницы относительно вы-

выпечки ржаного хлеба [1]. Эти полисахариды служат

соким содержанием в зерне некрахмальных полисахаридов

основными веществами, связывающими воду при замесе

(пентозанов), которые играют важную роль в технологии

теста, увеличивают его вязкость и улучшают физические

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

свойства [2]. Установлено, что их суммарное содержание в

сокий коррелятивный эффект достигался по натуре зерна,

зерне ржи варьирует от 7,0 до 13,0 % [3]. По отношению к

числу падения, высоте амилограммы, формоустойчивости

воде они подразделяются на водорастворимые и водонера-

хлеба, структурно-механическим свойствам мякиша гото-

створимые. Водонерастворимые пентозаны (ВНП) большей

вого изделия. Было сделано заключение, что селекция на

частью содержатся в оболочках клеток, водорастворимые

высокую ВВЭ позволяет существенно улучшить многие

(ВРП) - внутри их содержимого. Считается, что зерно ржи

хлебопекарные свойства зерна ржи.

с высоким содержанием суммарных пентозанов более при-

Селекционная оценка дивергентных по вязкости популя-

годно для производства хлеба, так как они, адсорбируясь на

ций выявила необходимость их более глубокого изучения.

поверхности крахмала и белков ржаной муки, уменьшают

Так как высоковязкие популяции содержат много ВРП, а

скорость процесса набухания, а также способствуют сни-

низковязкие - относительно мало, то практически важно

жению их атакуемости ферментами [4, 5]. Особую роль в

знать, как сильно на фоне изменения потенциала ВВЭ будут

хлебопечении играют ВРП, на долю которых в структуре

изменяться различные физико-химические характеристики

суммарных пентозанов приходится 20…38 % [6]. Их ценное

ржи, в том числе обусловливающие её хлебопекарные свой-

свойство - способность давать высоковязкие водные раство-

ства. Вопрос о коррелятивной изменчивости различных при-

ры при относительно низком содержании, что очень важно

знаков качества в зерне высокой вязкости в научной литера-

при приготовлении ржаного теста [7, 8].

туре пока что остается открытым, поэтому его рассмотрение

Отмеченные особенности позволяют объяснить, почему

представляет большой научный и практический интерес.

практически все возделываемые сорта ржи относятся к

Для более четкой дифференциации исходного селекционно-

категории хлебопекарных и мало соответствуют требова-

го материала необходимо помимо определения содержания

ниям, предъявляемым к кормовому зерну. Причина в том,

ВРП разработать более совершенные методы технологиче-

что задачи селекции ржи на хлебопекарную и зернофу-

ской оценки высокопентозановых сортов ржи.

ражную пригодность не совпадают, их следует решать по

Цель исследований - многопараметрическая оценка

разным селекционным программам [9]. Зернофуражная

физико-химических характеристик популяций озимой

рожь в отличие от хлебопекарной должна иметь высокое

ржи, отличающихся высокой контрастностью по призна-

содержание белка и относительно низкое содержание

ку ВВЭ. Ставилась задача расширить число показателей,

пентозанов, особенно водорастворимой их фракции [10].

контролирующих важные грани качества зерна ржи, с тем

Ранее селекции ржи в этом направлении не проводили, но

чтобы более эффективно использовать зерновые ресурсы

в последние годы проблема пентозанов у ржи стала больше

этой культуры.

привлекать внимание селекционеров. Было установлено

Методика. Исходным материалом для изучения по-

[11], что содержание водорастворимых пентозанов в зерне

служили высоковязкая популяция ГК-494-ВВ (ɳ=12,0 сП) и

ржи находится в прямой зависимости от вязкости водного

относительно низковязкий сорт Московская 15 (ɳ=4,1 сП),

экстракта (ВВЭ) зернового шрота (r=0,97). Это послужило

который использовали в качестве стандарта для сравнения.

основанием для использования показателя ВВЭ в качестве

Сорт Московская 15 включен в Госреестр селекционных

косвенного критерия при определении содержания пенто-

достижений РФ и с 2016 г допущен к использованию по

занов в зерне ржи.

Северо-Западному, Центральному и Волго-Вятскому ре-

Выяснилось также, что пентозаны неоднородны по своей

гионам. Высоковязкая популяция ГК-494-ВВ получена в

молекулярной массе, а потому могут иметь различную ВВЭ

результате скрещивания двух высоковязких образцов ржи

при равной их концентрации [12]. Сравнение двух контраст-

(Мос-12-ВВ и Альфа-ВВ), созданных методом многократ-

ных по молекулярной массе групп пентозанов показало

ного отбора растений с высокой ВВЭ зернового шрота (за

[13], что биополимеры с высокой плотностью замещения

2004-2013 гг. проведено 10 циклов) [16]. Сравнительное

остатков ксилозы теснее коррелируют с ВВЭ, чем пентозаны

испытание популяции ГК-494-ВВ и сорта Московская 15 на

с меньшей плотностью такого замещения. Это указывает

качество зерна проводили в 2017 г. на опытном поле ФИЦ

на высокую информационную ценность признака ВВЭ в

«Немчиновка» на делянках 15 м² в четырех повторениях. По-

отношении биохимической структуры пентозанов. Именно

сле уборки от каждой популяции отбирали среднюю пробу

количественное содержание и внутренняя структура ВРП в

зерна массой 15 кг для оценки его физико-технологических

определенной степени определяют вектор использования

и мукомольно-хлебопекарных качеств по различным по-

зерна ржи. С одной стороны, при повышении содержания

казателям (табл. 1).

они уменьшают питательную ценность кормового зерна,

Относительную ВВЭ из цельносмолотой и обдирной

с другой - наоборот, улучшают хлебопекарные свойства

муки измеряли в сантипуазах (сП) на ротационном виско-

ржаной муки [14]. В селекционном аспекте важно то, что

зиметре VT5L/R (Германия) по методике А.С. Тимощенко

уровень ВВЭ зернового шрота может служить хорошим

и др. [17].

индикатором целевой пригодности зерна озимой ржи.

Принципиальным отличием такого подхода было то, что

В свете изложенного особый интерес представляет срав-

при оценке реологического поведения клейстеризованной

нение сортов озимой ржи с контрастной ВВЭ. Впервые такие

суспензии, кроме числа падения, дополнительно использо-

сорта удалось создать в ФИЦ «Немчиновка» в результате

вали следующие параметры:

длительной селекции озимой ржи на высокую и низкую

показатели твердозерности зерна, отражающие его

ВВЭ. Для этого разработали методику оценки селекцион-

структурно-механические свойства; их определяли с исполь-

ного материала по признаку ВВЭ с использованием рота-

зованием информационно-измерительной системы (ИИС)

ционного вискозиметра и провели 10 циклов дивергентного

на базе прибора «Полиреотест ПРТ-1» с измельчающим

отбора по ВВЭ на базе сортов ржи Альфа и Московская 12

устройством [18];

[15]. В результате были получены уникальные популяции

реологические показатели ржаного теста, устанавли-

ржи, отличающиеся высокой контрастностью по признаку

ваемые на приборе «Farinograph-E», которые дают воз-

ВВЭ. Высоковязкие популяции (обозначенные как ВВ) пре-

можность получать интегральную оценку состояния всех

вышали исходную форму по ВВЭ в 3,3… 6,0 раз, а низко-

биополимеров ржаной муки, обусловливающих её хлебо-

вязкие (НВ) уступали ей по этому признаку в 2,6…3,5 раза.

пекарные свойства.

Их предварительное изучение показало, что высоковязкие

Лабораторный помол зерна ржи в обдирную муку

популяции характеризуются более высокой урожайностью

проводили на мельнице «Нагема». Продолжительность от-

и лучшим качеством зерна, чем низковязкие. Наиболее вы-

волаживания каждой пробы ржи составляла 4 ч, массовая

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

Табл. 1. Показатели зерна, обдирной муки, теста и хлеба,

мизации биотехнологических операций созревания теста и

по которым проводили многопараметрическую оценку

окончательной расстойки тестовых заготовок по параметрам

двух популяций ржи

реоферментограммы. Тестовые заготовки массой 1200 г

каждая выпекали в лабораторной печи при температуре

Параметр

Марка приборов

230 °С. Продолжительность выпечки хлеба составляла 65

Натура зерна, г/л

ПХ-1МЦ

мин. Готовые изделия хранили при температуре 20…23 °С.

Оценку качества выпеченного хлеба по органолептическим

Масса 1000 зерен, г

Contador

и физико-химических показателям проводили через 16…18

Содержание белка, крахмала, %

Spectra Star 2400

ч в соответствии с существующими методами. Формоустой-

Показатели твердозерности:

Полиреотест

чивость подового хлеба измеряли как отношение высоты (Н)

ПРТ-1

к диаметру (D), а качество формового - путем измерения

количество удельной механической энергии,

затраченной на измельчение зерна, кДж/кг

объемного выхода хлеба и сенсорной оценки показателей

качества мякиша (цвета, липкости, эластичности). Пори-

индекс твердости зерна, Н·м / % с.в.

стость мякиша определяли в процентах по ГОСТ 5669-96 с

Белизна, ед. приб. Р3-БПЛ

Блик-Р3

использованием пробника Журавлева [19].

Влажность муки, %

МА-150

Результаты и обсуждение. Сравниваемые популяции

Число падения, с

Амилотест

ржи существенно различаются по многим показателям

АТ-97(ЧП-ТА)

(табл. 2, рис. 1). Отличительной особенностью высоковяз-

Максимальная вязкость крахмального клейсте-

ра (F_max), е.а.

кой популяции ГК-494-ВВ по зерну, в сравнении с сортом

Московская 15 (см. рис. 1, а), служит относительно низкая

Температура максимальной вязкости клейсте-

натура зерна (96,9 % от стандарта), масса 1000 зерен (91,5 %)

ра, ^оС

и содержание крахмала (92,7 %). Положительную экспрес-

Средний эквивалентный диаметр частиц муки,

Гранулометр

сию продемонстрировали только два признака: содержание

мкм

ГИУ-1

белка (104,8 % относительно стандарта) и твердозерность,

Время образования гомогенной структуры

Farinograph - E

которую выражали через показатели удельного количества

теста, мин

энергии на измельчение пробы зерна (110,0 %) и индекс

Водопоглотительная способность, %

прочности (112,5 %). Результаты анализа свидетельствуют,

Разжижение ржаного теста, е.Ф.

что различия по перечисленным признакам обусловлены их

коррелятивной зависимостью от уровня вязкости водного

Количество механической энергии, затрачен-

ной на формирование гомогенной структуры

экстракта, по которой проводили отбор. Аналогичные вы-

теста, кДж/кг

воды были сделаны ранее по результатам многократного

дивергентного отбора по признаку ВВЭ [15]. В этом срав-

Эффективная вязкость теста после замеса, Па∙с Структурометр

СТ-2

нении такая взаимосвязь сильнее всего проявилась по массе

1000 зерен, из чего следует, что высокая вязкость водного

Продолжительность созревания теста и окон-

Rheofermen-

экстракта трудно сочетается с крупнозерностью. Что каса-

чательной расстойки тестовых заготовок, с

tometre F-3

ется твердозерности, то она положительно отразилась на

Газообразующая способность, %

других показателях качества.

Газоудерживающая способность, %

По качеству муки сравниваемые популяции различались

Удельный объем формового хлеба, г/см³

Прибор ОХЛ-2

еще больше, чем по зерну (см. рис. 1, б.). Прежде всего,

следует отметить крупный размер частиц муки из зерна

Пористость мякиша, %

Пробник Жу-

равлева

популяции ГК-494-ВВ (149,7 % от стандарта), высокое

число падения (164,7 %), высокий пик вязкости крахмаль-

доля влаги в зерне перед I драной системой - 14,0 %. Оценка

ного клейстера на амилограмме (146,2 %), температуру,

технологических свойств ржаной муки включала определение

при которой он достигается (119,7 %), а также высокую

среднего эквивалентного диаметра частиц (прибор «Грану-

водопоглотительную способность (ВПС) муки (123,1 %).

лометр ГИУ-1»), далее измеряли «число падения» (прибор

Обращает на себя внимание также сравнительно высокий

«Амилотест АТ-97(ЧП)») и показатель ее белизны (прибор

выход муки (107,7 %) и относительно низкий выход от-

Блик-Р3), подтверждающий сорт перерабатываемой муки.

рубей (58,7 %). Эти особенности, вероятно, обусловлены

Оценку реологического поведения клейстеризованной водно-

различиями структурно-механических свойств зерна срав-

мучной суспензии проводили по показателям амилограммы

ниваемых популяций, в частности по признаку твердозер-

и тестограммы на базе прибора «Амилотест АТ-97(ЧП-ТА)»

ности. Благодаря этому эндосперм высоковязкой ржи при

[19]. Определяли параметры, отражающие реологическое

помоле разрушается преимущественно по границам клеток,

поведение ржаного теста при его замесе, то есть характери-

из-за чего образуются более крупные частицы муки (в на-

стики, раскрывающие гелеобразующую способность био-

шем опыте 255,2 мкм против 170,5 мкм), мука получается

полимеров ржаной муки при формировании коагуляционной

более зернистой, рассыпчатой и лучше просевается. Можно

структуры теста с учетом водопоглотительной способности

предположить, что зерновка высоковязкой ржи содержит

муки. Для оценки хлебопекарных свойств ржаной муки из-

более тонкостенные плодовые оболочки, что и определяет

меряли эффективную вязкость замешенного теста. Контроль

пониженный выход отрубей.

реологического поведения ржаного теста в процессе замеса

Водорастворимые пентозаны ржаной муки, о высоком

осуществляли с помощью прибора «Farinograph E» по пока-

содержании которых косвенно можно судить по показателю

зателям фаринограммы. При замесе вносили определенное

ВВЭ, оказывают существенное влияние на число падения

количество воды, которое обеспечивало получение ржаного

(209 с против 127 с) и процесс клейстеризации крахмала. Эти

теста с консистенцией на уровне 300±15 е. Ф.

слизистые вещества, окружая зерна крахмала и набухшие

Интегральную оценку технологических свойств ржаной

гранулы белка, затрудняют атакуемость крахмала фермента-

муки по органолептическим и физико-химическим показа-

ми, замедляя тем самым весь процесс клейстеризации. При

телям качества хлеба, изготовленного в результате пробной

этом в результате взаимодействия белковых веществ со сли-

лабораторной выпечки, осуществляли по методике ФГАНУ

зями значительно повышается исходная вязкость суспензии

НИИХП [19, 20, 21]. Выпечку выполняли при условии опти-

и увеличивается максимум амилограммы [22].

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

Табл. 2. Сравнительная оценка качества зерна у популяций ржи с различной вязкостью водного экстракта

Мате-

ГК-494-ВВ

Московская 15

Признак

риал

(ВВЭ=12,0 сП)

(ВВЭ=4,1сП)

Зерно

натура, г/л

718

741

масса 1000 зерен, г

32,4

35,4

содержание крахмала, %

50,7

54,7

содержание белка, %

13,2

12,6

количество механической энергии, затраченной на измельчение пробы зерна,

875,4

795,6

кДж/кг

индекс твердости, Н·м / % с.в

0,63

0,56

Мука

средний эквивалентный диаметр частиц, мкм

255

170

выход муки, %

89,26

82,92

выход отрубей, %

9,52

16,23

белизна муки, ед. пр. Р3-БПЛ

38,1

41,8

число падения, с

209

127

максимальная вязкость крахмального клейстера (F_max), е.а.

0,76

0,52

температура начала клейстеризации крахмала (t_н.к.), °C

63,5

61,0

температура максимальной вязкости крахмального клейстера (t_max), °C

73,0

68,5

водопоглотительная способность, %

53,3

43,3

Тесто

газообразующая способность, см³

1252

1160

газоудерживающая способность, см³

1096

1021

устойчивость теста, мин.

3,5

4,9

время образования теста, мин.

5,3

4,4

разжижение теста, е.Ф.

расход энергии на формирование структуры теста при замесе, W, кДж/кг

9,8

9,1

«число качества» по фаринографу QN

110

153

Хлеб

формоустойчивость (отношение высоты к диаметру подового хлеба)

0,46

0,23

объем формового хлеба, см³

1240

1320

удельный объем хлеба, см³/г

1,14

1,22

пористость мякиша, %

59,7

65,0

влажность мякиша, %

54,0

54,5

усушка, %

9,3

10,0

упек, %

8,6

12,2

Важное свойство высоковязкой муки - высокая водо-

наличием более крупных частиц в обдирной муке, которые

поглотительная способность (53,3 % против 43,3 %). Обу-

определяют скорость и силу осмотического связывания

словлено это высокой гидрофильностью водорастворимых

воды со свободным белком и пентозанами, окружающими

пентозанов, которые увеличивают вязкость ржаного теста,

отдельные крахмальные зерна.

что, несомненно, оказывает большое влияние на его реоло-

Определенный интерес представляет сравнение изучае-

гические свойства. В конечном итоге вязкость ржаного теста

мых популяций по качеству испеченного хлеба (см. рис. 1, г).

определяет выход и устойчивость теста, а также объем хлеба.

В первую очередь следует отметить двукратное (200 %)

При увеличении вязкости теста его выход возрастает благо-

превосходство подового хлеба из зерна высоковязкой попу-

даря удержанию большего количества воды. В результате

ляции ГК-494-ВВ по формоустойчивости. В принципе этого

оно обладает лучшей стабильностью, но испеченный хлеб

и следовало ожидать, так как ее мука отличается высокой

получается меньшего объема [23].

ВВЭ, из-за чего тесто при расстойке почти «не течет» и

Сравниваемые популяции заметно различались также по

лучше сохраняет форму. Причиной такой высокой формоу-

реологическим характеристикам ржаного теста и показате-

стойчивости служит коррелятивный эффект, обусловленный

лям его замеса (см. рис. 1, в). Обращает на себя внимание по-

интенсивной селекцией на высокую ВВЭ. Характерной осо-

вышенная газообразующая (107,9 %) и газоудерживающая

бенностью высоковязкой ржи считают относительно низкий

(107,4 %) способность высоковязкого теста. Это обуслов-

объем формового хлеба (93,9 %), удельный объем (93,4 %) и

лено тем, что в газообразующей способности ржаной муки

пористость мякиша (91,8 %). Из этого следует, что объемный

ведущая роль принадлежит амилолитическим ферментам и

выход хлеба непосредственно зависит от вязкости ржаного

крахмалу, а в газоудерживающей - водорастворимым пен-

теста, которую придают ему водорастворимые пентозаны.

тозанам. Чем больше в муке водорастворимых пентозанов,

При высокой вязкости оно способно удерживать большее

повышающих вязкость водного экстракта, тем больше газоу-

количество воды и имеет лучшую формоустойчивость, но

держивающая способность теста. В то же время тесто на

испеченный хлеб характеризуется меньшим объемом, более

основе муки из зерна высоковязкого сорта, характеризуется

упругим мякишем, меньшей липкостью и пористостью. Кро-

большей водопоглотительной способностью (123,1 %) и

ме того, отмечено, что хлеб из высоковязкой муки медленнее

временем образования (120,5 %). При этом оно отличается

черствеет и дольше сохраняет мягкую консистенцию. Таким

более высокими величинами показателя разжижения и от-

образом, уровень ВВЭ - важная компонента ржаного теста,

носительно низкой устойчивостью. Различные оценки по

которая определяет его водоудерживающую и газоудержи-

этим свойствам объясняются разным соотношением в муке

вающую способность, что в конечном счете сильно влияет

разрушенных и неразрушенных крахмальных зерен, а также

на качество выходного продукта.

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

150

110

112,5

104,8

96,9

91,5

92,7

100

Натурная масса Масса 1000 зерен Содержание

Содержание Твердозерность Индекс прочности

а)

крахмала

белка

200

164,7

146,2

149,7

119,7

123,1

107,7

104,1

1,2

100

58,7

Средний

Выход

Белизна

Число Максимальная

Температура

Водопо-

эквивалентный

муки

отрубей

муки

падения

вязкость

начала

максимальной

глотительна

диаметр

крахмального

клейстери-

вязкости

способност

б)

частиц

клейстера

зации

крахмального

крахмал

клейстера

150

133,3

120

106,2

107,9

107,4

100

1,4

Газообразующая

Газоудер-

Устойчив

ость

Время

Разжижение Расход энергии

«Число

Влажность

способность

живающая

теста

образования

теста

на форми-

ачества»

теста

способность

теста

ов

ание

струк

ту

ры теста

в)

пр

зам

се

250

200

150

93,9

93,4

91,8

99,1

100

70,5

г)

Рис. 1. Оценка признаков качества у высоковязкой популяции ГК-494-ВВ, в сравнении с низковязким сортом

осковская 15 (в %, величина признака у Московской 15 = 100 %): а) зерно, б) мука, в) тесто, г) хлеб;

Московская 15,

- ГК-494-ВВ.

Большое влияние на экспрессию признаков качества

сильно заминающимся, влажным и липким мякишем

оказывает активность амилолитических ферментов в

(рис. 2).

муке. Если она низкая, то выпекаемый хлеб получается

Важная особенность формового хлеба из высоко-

с упругим мякишем и мелкими толстостенными пора-

вязкой ржи - относительно низкий упек (70,5 % от

ми, с плоской верхней коркой, что в целом и присуще

стандарта). То есть уменьшение массы тестовой заго-

для изделий из зерна высоковязкой популяции ГК-494-

товки при выпечке на 29,5 % меньше, чем у стандарта

ВВ. Наоборот, формовой хлеб из муки низковязкого

Московская 15. В результате получается, что по мере

сорта Московская 15 хотя и имеет больший объем, но

увеличения ВВЭ зернового шрота возрастает водопо-

отличается вогнутой верхней коркой, оторванностью

глотительная способность полученной из него муки

мякиша от корки, плохой структурой пористости и

и выход хлеба из такой муки. Это выгодно отличает

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

Табл. 3. Сравнительная оценка качества амилозы и амило-

пектина у популяции ГК-494-ВВ и сорта Московская 15

ГК-

Москов-

494-ВВ

ская 15

Признак

ВВЭ

ВВЭ =

= 12,0

4,1 сП

сП

Амилоза

Максимальная вязкость (f₂), Н

0,316

0,156

Температура максимальной вязкости (t₂),

69,0

69,8

˚С

Скорость деструкции (λ₂), с^-1

-0,048

-0,081

Расход удельной энергии на деструкцию

0,587

0,150

(е₂), Дж/г

Амилопектин

Максимальная вязкость (f₁), Н

0,384

0,366

Температура максимальной вязкости (t₁), ˚С

77,4

72,1

Скорость деструкции (λ₁), с^-1

-0,011

-0,026

Расход удельной энергии на деструкцию

0,812

0,319

(е₁), Дж/г

мы

провели сравн

ите

льн

ю оценку

изу

аемых

популя

ций

ржи по 4 качеств

енн

ым

показателям этих

компо

нентов.

Резуль

аты этих иссл

едо

ваний с

вид

ете

ьст

вую

т (табл

. 3),

что ма

симальная вязкость амилозной

фра

кции крахм

ала

Рис. 2. Поперечный срез формового хлеба из муки

зерна обеих популяций б

ыла ниже, чем ами

лоп

ект

но

вой,

популяций: а) ГК-494-ВВ; б) Московская 15.

что можно объяснить ветвистым строением молекулы по-

следней. Сходные различия проявились и по другим призна-

высоковязкую популяцию ГК-494-ВВ от низковязкого

кам: температуре максимальной вязкости, расходу удельной

сорта Московская 15.

энергии на дестру

кцию, по которым преимущество имела

Как было отмечено ранее, основной вклад в потенциал

та же амилопектиновая ф

ракция.

ВВЭ вносят водорастворимые пентозаны. Что касается

В то же

вр

ем

я м

кратный отбор высоковяз

ких ге-

роли крахмала, то она до конца не выяснена, хотя известно

но

типо

в обу

словил за

ные ка

твенные

змен

ения к

ак

[22], что все водорастворимые полисахариды дают вязкие

по ам

илозе,

так и по а

илопект

у (

рис

Высо

ковязк

ая

растворы из-за большого размера их молекул. Учитывая тот

популяция ГК-494-ВВ, в сравнении с сортом Московская

факт, что способность крахмала к клейстерообразованию

15, отличалась замедленной скоростью деструкции обоих

обусловлена наличием в нем амилозы и амилопектина,

полисахаридов (по амилозе она составила 59,3 % от стан-

450

391,3

400

амилопектин

ам

ил

оз

350

300

254,6

250

202,6

200

150

104,9

107,4

98,8

100

59,3

42,1

Рис. 3. Сравнительная оценка качества амилопектина и амилозы у двух популяций ржи (в %, величина признака у

Московской 15 принята за 100 %):

Московская 15;

- ГК-494-ВВ.

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

дарта, а по амилопектину - 42,1 %). В конечном итоге это

5. Малофеева Ю.Н. Совершенствование технологии хлеба

привело к резкому увеличению расхода удельной энергии

с использованием ржаной муки на основе биохимической

на разрушение их структуры (по амилозе - до 391,3 %, по

модификации высокомолекулярных полисахаридов: ав-

амилопектину - до 254,6 %).

тореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2004. 25 с.

Однако по максимальной вязкости реакция амилопек-

6. Brummer J.M. Neue rheologische Methoden fur die Mullerei

тиновой и амилозной фракций была неоднозначной. В

//Getreide Mehl und Brot. 2002. Vol. 56(2). Р. 74-80.

результате интенсивной селекции на высокую ВВЭ уровень

7. Nutrient and lignan content, dough properties and baking

вязкости амилопектиновой фракции, в сравнении со стан-

performance of rye samplesused in Scandinavia / M. Nilsson,

дартом, повысился всего лишь на 4,9 %, тогда как вязкость

P. Aman, H. Harkonen, et al.// Acta Agric. Scand. Select B.

амилозной фракции увеличилась на 102,6 %, то есть была в

1997. Vol. 47. Р. 26-34.

20 раз больше. Из этого следует, высокий потенциал ВВЭ,

8. Bengtsson S., Aman P. Isolation and chemical characterization

достигнутый методом селекции, был обусловлен не только

of water-soluble arabinoxylans in rye grain // Carbohydrate

более высоким содержанием водорастворимых пентозанов

Polymers. 1990. Vol. 12 (3). Р. 267-277.

в зерне, но и дополнительным вкладом со стороны амилозы.

9. Madej L., Raczynska-Bojanowska K., Rybka K. Variability

На наш взгляд, это объясняет более высокая водораство-

of the content of soluble non igestible polysaccharides in rye

римость амилазной фракции, по сравнению с амилопекти-

inbred lines // Plant Breed. 1990. Vol. 104 (4). Р. 334-339.

новой, в результате чего многократный отбор на высокую

10. Rakowska M. The nutritive quality of rye // Vortr.

ВВЭ затронул именно эту крахмальную фракцию.

Pflanzenzuchtung.1996. No. 35. Р. 85-95.

Таким образом, многосторонняя оценка качества зерна

11.

Extract viscosity as an Indirect Assay for water-soluble Pentosan

разных по ВВЭ популяций ржи показала, что высоковязкая

Content in Rye / D. Boros, R.R. Marquardt, B.A. Slominski, et

форма ГК-494-ВВ по ряду физико-химических, технологи-

al. // Cereal Chem. 1993. Vol. 70 (5). Р. 575-580.

ческих и хлебопекарных свойств существенно отличается от

12. Heterogeneity in a water-extractable rye arabinoxylan with

стандарта Московская 15. Положительный коррелятивный

low degree disubstitution / M. Nilsson, R. Anderson, R.E.

эффект селекции на высокую ВВЭ в наибольшей степени

Anderson, et al. // Carbohydrate Polymers. 2000. Vol. 41(4).

проявился по таким признакам как твердозерность, число

Р. 397-405.

падения, выход отрубей при помоле, средний размер частиц

13. Content, structure and viscosity of soluble arabinoxylans in

муки, водопоглотительная, газообразующая и газоудер-

rye grain from several countries / S. Bengtsson, R. Andersson,

живающая способность муки, температура максимальной

E. Westerlund, et al. // J. of Scienceof Food and Agriculture.

вязкости крахмального клейстера. Отмечено значительное

1992. Vol. 58(3). Р. 331-337.

улучшение реологических свойств высоковязкого ржаного

14. Cyran M. R., Ceglinska A. Genetic variation in the extract

теста. В совокупности эти отличия способствовали тому,

viscosity of rye (Secale cereale L.) bread made from

что хлеб из муки высоковязкой ржи характеризовался

endosperm and wholemeal flour: impact of high-molecular-

лучшей формоустойчивостью, имел лучшие структурно-

weight arabinoxylan, starch and protein // J. Sci. Food.

механические свойства мякиша и давал более высокий вы-

Agric,- 2011. Vol. 21(3). Р. 469-479.

ход хлеба благодаря низкому упеку. Как негативный эффект

15. Многократный дивергентный отбор по вязкости

проведенного отбора следует отметить меньшие содержание

водного экстракта у озимой ржи / А.А. Гончаренко,

крахмала, натуру зерна, массу 1000 зерен, объем формового

С.А. Ермаков, А.В. Макаров и др. // Российская сельско-

хлеба, а также более мелкопористостый мякиш.

хозяйственная наука. 2016. №4. С.3-8.

Полученные результаты позволяют также заключить,

16. Дивергентный отбор по вязкости водного экстрак-

что методом целенаправленной селекции на высокую ВВЭ

та у озимой ржи / А.А. Гончаренко, А.С. Тимощенко,

можно существенно влиять на ход процесса клейстеризации

Н.С. Беркутова и др. // Доклады РАСХН. 2011. № 4. С. 3-8.

крахмала и тестообразования, изменяя в нужную сторону

17. Тимощенко А.С., Гончаренко А.А., Лазарева Е.Н. Адап-

динамику и кинетику реологического поведения клейстеризо-

тация роторного вискозиметра VT5L/R к определению

ванной суспензии. Следовательно, методами селекции можно

относительной вязкости водного экстракта зернового

улучшать такие важные параметры фаринограммы ржаной

шрота озимой ржи // Сельскохозяйственная биология.

муки как время образования ржаного теста, устойчивость и

2008. №5. С. 110-115.

степень его разжижения, количество механической энергии на

18. Информационно-измерительная система на базе прибо-

формирование структуры теста при замесе и др. В совокупно-

ра «Полиреотест ПРТ-1» для контроля твердозёрности

сти это открывает большие перспективы применения метода

пшеницы / В.Я. Черных, А.С. Максимов, Н.Ю. Быкова и

многопараметрической оценки технологических свойств при

др. // Хлебопродукты. 2020. №8. С. 57.

создании сортов озимой ржи с лучшим качеством зерна.

19. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства.

Санкт-Петербург: Профессия, 2002. 415 с.

Литература.

20. Черных В.Я., Быкова Н.Ю. Определение технологических

1. Henry R.J. A comparison of the non-starch carbohydrates

свойств ржаной муки // Кондитерское и хлебопекарное

in cereal grains // J. Sci. Food and Agric.1985. V. 36.

производство. 2013. №3-4. С. 46.

No. 12. Р. 1243-1253.

21. Информационно-измерительные системы монито-

2. Weipert D. Pentosans as selection traits in rye breeding //

ринга динамики выпечки ржаного хлеба / Н.Ю. Быкова,

Vortr. Pflanzenzuchtung. 1996. Vol. 35. Р. 109-119.

В.И. Маклюков, В.Я. Черных и др. // Хлебопечение России.

3. Henry R.J. Pentosan and (1-3), (1-4)-beta-glucan

2013. № 3. С. 16.

concentrations in endosperm and wholegrain of wheat, barley,

22. Рожь: производство, химия и технология / В. Бушук,

oats and rye // J. Cereal Sci. 1987.No. 6. Р. 253-258.

У.П. Кэмпбелл, Э. Древс и др. М.: Колос, 1980. 247 с.

4. Голенков В.Ф. Исследование белковых веществ ржи в

23. Голенков В.Ф., Панкратьева И.А., Приезжаева Л.Г.

связи с условиями формирования ржаной клейковины:

Биохимические особенности основных сортов озимой

автореф. дис. … кан. биол. наук. М., 1961. 18 с.

ржи // Tр. ВНИИЗ. 1970. Вып. 69. С. 161.

Поступила в редакцию 30.11.2021

После доработки 21.12.2021

Принята к публикации 26.01.2022