DOI: https://doi.org/10.30835/2413-7510.2019.172657

Сорти ячменю з waxy-крохмалем як сировина для продукції здорового харчування

N. I. Vasko, M. R. Kozachenko, О. G. Naumov, P. M. Solonechnyi, O. E. Vazhenina, O. V. Solonechna, V. V. Pozdniakov, T. A. Sheliakina, N. K. Ilchenko, O. G. Suprun, M. L. Serik

Анотація


У статті обґрунтовано доцільність селекції сортів ячменю з waxу-крохмалем, зерно яких може бути сировиною для виробництва продуктів функціонального харчування.

Мета дослідження. Метою дослідження було створення харчових сортів ячменю з waxу-крохмалем. Для цього було визначено показники якості зразків ячменю та виділено вихідний матеріал для селекції.

Матеріали та методи. Дослідження проведено в Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр’єва НААН у 2015–2017 рр. Вихідним матеріалом були 24 плівчастих та голозерних зразки ярого ячменю різного походження.

Обговорення результатів. У результаті дослідження проведено порівняння показників якості зерна зразків зі звичайним та waxу-крохмалем. Установлено залежність урожайності, вмісту білка, крохмалю, склоподібності ендосперму, антиоксидантної активності як від умов вирощування, так і від генотипу. Встановлено високу поживну якість зерна таких сортів – істотне перевищення вмісту олії у порівнянні із зразками зі звичайним крохмалем, більш низька склоподібність ендосперму плівчастих зразків. Виділено окремі зразки з дуже цінними характеристиками – лінія 12-1014 з високою перетравлюваністю білка (61,75 мг тирозину на 1 г білка за сумою пепсинолізу і трипсинолізу), лінія 12-945 з високою антиоксидантною активністю (2,02 мг/г за еквівалентом хлорогенової кислоти), лінія 12-954 за вмістом олії (3,75 %) та безоста лінія 14-1183 за вмістом поліненасиченої ω-3 ліноленової кислоти (6,09 %). До Державного сортовипробування передано сорти з waxу-крохмалем Шедевр і Аміл. Зерно цих сортів має високий вміст крохмалю (понад 60 %), олії (3,45–3,47 %) та клітковини (3,65–3,70 %). Достатньо високою є антиоксидантна активність (1,94–2,07 мг/г за еквівалентом хлорогенової кислоти). За низькою склоподібністю (40–43 %) сорти Шедевр і Аміл можуть бути використаними для виробництва пластівців та борошна, в тому числі екструдованого.

Висновки. Таким чином, установлено високу харчову цінність сортів ячменю з крохмалем зміненого складу. Виділено лінії з високим вмістом поживних речовин, які є цінними і як вихідний матеріал для селекції харчових сортів, так і безпосередньо для виготовлення продуктів функціонального харчування. До Державного сортовипробування передано сорти Шедевр і Аміл, Шедевр внесений до Державного реєстру сортів рослин, придатних для поширення в Україні з 2019 р.

 


Ключові слова


ячмінь; селекція; waxy-крохмаль; амілоза; амілопектин; антиоксидантна активність; вміст та перетравлюваність білка; жирнокислотний склад олії

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Baik B.K., Ulrich S.E. Barley for food: characteristics, improvement, and renewed interest. J. Cereal Sci. 2008. № 48. Р. 233–242. DOI: 10.1016/j.jcs.2008.02.002.

Рибалка О.І., Моргун Б.В., Поліщук С.С. Ячмінь як продукт функціонального харчування. Київ: Логос, 2016. 620 с.

Zhu F. Barley starch: composition, structure, properties, and modifications. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2017. № 16(4). Р. 558–579. DOI: 10.1111/1541-4337.12265.

Asare E.K., Jaiswal S., Maley J., Båga M., Sammynaiken R., Rossnagel B.G., Chibbar R.N. Barley grain constituents, starch composition, and structure affect starch in vitro enzymatic hydrolysis. J. Agric. Food Chem. 2011. № 59. Р. 4743–4754. DOI: 10.1021/jf200054e.

Ping H., Wang J., Ren G. Prediction of the total starch and amylase content in barley using near-infrared reflectance spectroscopy. Intell. Autom. Soft Co. 2013. № 19. Р. 231–237.

Holtekjølen A.K., Uhlen A.K., Brathen E., Sahlstrøm S., Knutten S.H. Contents of starch and non-starch polysaccharides in barley varieties of different origin. Food Cnem. 2006. № 94. Р. 348–358.

Поліщук С., Моргун Б., Рибалка О. Поліморфізм генів Bmy1, Lox-1 та Wax як детермінантів ознак харчової цінності зерна ячменю. Збірник наукових праць СГІ–НЦНС. 2014. Вип. 24. С. 28–40.

Степаненко Е.В., Степаненко А.И., Рыбалка А.И., Моргун Б.В., Кузьминский Е.В. Выявление аллельных вариантов гена Wаx среди отечественных и зарубежных сортов ячменя. Научные вести НТУ УКПИ. 2014. № 3. С. 78–83.

Vasanthan T., Hoover R. Barley starch: production, properties, modification and uses. In: Starch: chemistry and technology. Elsevier Inc., 2009. P. 601–628.

Nilan R. The cytology and genetics of barley 1951–1962. Washington State University, Pullman, WA. 1964.

Fan X., Sun Yu., Zhu J., Ly Ch., Guo B., Xu R. A 191-bp insertion/deletion in GBSS1region is responsible for the changes in grain amylose content in barley (Hordeum vulgare L.). Molecular Breeding. 2017. № 37. Р. 81–90. DOI: 10.1007/s11032-017-0677-x.

Xue J., Wang R., Newman C., Graham H. Influence of the hulless, waxy starch, and short-awn genes on the composition of barley. J. Cereal Sci. 1997. № 26. Р. 251–257.

Maillard M.N., Boivin P., Soum M.H., Berset C. Antioxidant activity of barley and malt: relationship with phenolic content. Food Science and Technology. 1996. № 29(3). Р. 238–244. DOI: 10.1006/fst.1996.0035.

Simic G., Horvat D., Dvojkovic K., Abicic J., Viljevac Vuletic M., Tucak M., Lalic A. Evaluation of total phenolic content and antioxidant activity of malting and hulless barley grain and malt extracts. Czech. J. Food Sci. 2017. № 35(1). Р. 73–78. DOI: 10.17221/144/2016-CJFS.

Zhigang Han, Jingjie Zhang, Shengguan Cai, Xiaohui Chen, Xiaoyan Quan, Guoping Zhang. Association mapping for total polyphenol content, total flavonoid content and antioxidant activity in barley. BMC Genomics. 2018. № 19. Р. 81–90. DOI: 10.1186/S12864-018-4483-6.

Sanston J., Ellis R., Tiller S. Effects of the waxy and high-amylose genes on the total beta-glucan and extractable starch. Barley Genet. Newsletter. 1997. № 27. Р. 72–74.

Ульрих С.Е. Ячмень в производстве продуктов питания. Перевод Н. Ульяницкой. Зерно. 2010. № 12. www.zerno-ua/com.

Vasanthan T., Hoover R. Barley starch: production, properties, modification and uses. In: Starch: chemistry and technology. Elsevier Inc., 2009. P. 601–628.

Bhatty R., Rossnagel B. Zero amylase lines of hulless barley. Cereal Chem. 1997. № 74. Р. 190–191.

Ajithkumar A., Anderson R., Christerson T., Aman P. Amylose β-glucan content of new waxy barleys. Starch/Stärke. 2005. № 57. Р. 235–239.

Yanagisawa T., Nagamine T., Takahashi A., Takayama T., Doi Y., Matsunaka H., Fujita M. Breeding of Kirari-mochi: Anew two-rowed waxy hull-less barley cultivar with superior quality characteristics. Breeding Science. 2011. № 61. Р. 307–310. DOI: 10.1270/jsbbs.61.307.

Balounová M., Vaculová K., Hložková L., Mikuliková R., Ehrenbergerová J. The effect of the changed amylose and amylopectin ratio on the selected qualitative parameters in spring barley (Hordeum vulgare L.) grain. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelinae Brunensis. 2013. Т. LXI(3). Р. 577–585. DOI: 10.11118/actaun201361030577.

Yu W., Tan X., Zou W., Hu Zh., Fox GP., Gidley MJ., Gilbert R.G. Relationships between protein content, starch molecular structure and grain size in barley. Carbohydrate Polymers. 2017. № 155. Р. 271–279.

Кирдогло Е.К., Полищук С.С., Червонис М.В. Методология и результаты селекции ячменя пищевого использования. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. Том 171. Генетические ресурсы овса, ржи, ячменя. Санкт-Петербург: ВИР, 2013. С. 240–253.

Наумов О.Г., Козаченко М.Р., Васько Н.І., Солонечний П.М., Важеніна О.Є. Селекція waxy–ячменю. Селекція і насінництво. 2014. Вип. 105. С. 60–69. DOI: 10.30835/2413-7510.2014.42052.

Козаченко М.Р., Наумов О.Г., Васько Н.І., Солонечний П.М., Солонечна О.В., Важеніна О.Є., Садовой О.О. Селекція нових ліній ячменю waxy. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2016. Т. 18. С. 93–96.

Stanca A.M., Gianetti A., Rizza F., Terzi V. Barley: an overview of aversatile cereal grain with many food and feed uses. In: Wrigley C.W., Corke H., Seetharaman K., Faubion J., editors. Encyclopedia of food grains. 2016. 2nd ed. Oxford: Elsevier. P. 147–152. DOI: 10.1016/B978-0-12-394437-5.00021-8.

Liao Zh., Cai H., Xu Z., Wang J., Qiu Ch., Xie J., Huang W., Sui Zh. Protective role of antioxidant huskless barley extracts of TNF-α-Induced endothelial dysfunction in human vascular endothelial cells. Oxidative medicine and cellular longevity. 2018. (10 pages). DOI: 10.1155/2018/3846029.

Taniguchi K., Komae K., Takahashi A., Yoshioka T., Sone Y. Effect of waxy barley, Kirarimochi, consumption on bowel movements of late-stage residents at Roken nursing home. J. Physiol. Anthropol. 2017. № 36. Р. 17. DOI: 10.1186/s40101-017-0131-0.

Mac Gregor A., Fincher G. Carbohydrate of the barley grain. In: Barley: Chemistry and technology. A.W. Mac Gregor, R.S. Bhatty, eds. American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN, 1993. P. 73–130.

Arabshahi S., Urooj A. Antioxidant properties of various solvent extracts of mulberry Morus indica L. Leaves. Food Chem. 2007. № 102. Р. 1233–1240.

Покровский А.А., Ертанов И.В. Атакуемость белков пищевых продуктов протеолитическими ферментами in vitro. Вопросы питания. 1965. № 1. С. 38–44.

Reinhardt D., Jansen G., Sedding S., Eichler-Löbermann B. Temperature stress during flowering time affects yield and quality parameters of waxy barley. Appl. Agric. Forestry Res. 2013. Т. 1(63). Р. 79–84. DOI: 10.3220/LBF_2013_79-84.

Lobo V., Patil A., Phatak A., Chandra N. Free radicals, antioxidants and functional foods: impact of human health. Pharmacol. Rev. 2010. Т. 4(8). Р. 118–126.

Åman P., Newman C. Chemical composition of some different types of barley grown in Montana, USA. J. Cereal Sci. 1986. № 4. Р. 133–141.

Han M., Froseth I. Composition of pearling fractions of barleys with normal and waxy starch. Proc. West. Sec. Amer. Anim. Sci. 1992. Т. 43. Р. 155–158.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Baik B.K., Ulrich S.E. Barley for food: characteristics, improvement, and renewed interest. J. Cereal Sci. 2008; 48: 233–242. DOI: 10.1016/j.jcs.2008.02.002.

Rybalka О.І., Моrgun B.V., Polishchuk S.S. Barley as a product of functional nutrition. Kyiv: Logos, 2016. 620 p.

Zhu F. Barley starch: composition, structure, properties, and modifications. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2017; 16(4): 558–579. DOI: 10.1111/1541-4337.12265.

Asare E.K., Jaiswal S., Maley J., Båga M., Sammynaiken R., Rossnagel B.G., Chibbar R.N. Barley grain constituents, starch composition, and structure affect starch in vitro enzymatic hydrolysis. J. Agric. Food Chem. 2011; 59: 4743–4754. DOI: 10.1021/jf200054e.

Ping H., Wang J., Ren G. Prediction of the total starch and amylase content in barley using near-infrared reflectance spectroscopy. Intell. Autom. Soft Co. 2013; 19: 231–237.

Holtekjølen A.K., Uhlen A.K., Brathen E., Sahlstrøm S., Knutten S.H. Contents of starch and non-starch polysaccharides in barley varieties of different origin. Food Cnem. 2006; 94: 348–358.

Polishchuk S., Моrgun B., Rybalka О. Polymorphism of the genes Bmy1, Lox-1 and Wax as determinants of nutritional value of barley grain. Zbirnyk naukovykh prats SGI–NTsNS. 2014; 24: 28–40.

Stepanenko E.V., Stepanenko A.I., Rybalka A.I., Morgun B.V., Kuzminskii E.V. Detection of allelic variants of the gene Wax in domestic and foreign barley varieties.Nauchnyie vesti NTU UKPI. 2014; 3: 78–83.

Vasanthan T., Hoover R. Barley starch: production, properties, modification and uses. In: Starch: chemistry and technology. Elsevier Inc., 2009. P. 601–628.

Nilan R. The cytology and genetics of barley 1951–1962. Washington State University, Pullman, WA. 1964.

Fan X., Sun Yu., Zhu J., Ly Ch., Guo B., Xu R. A 191-bp insertion/deletion in GBSS1region is responsible for the changes in grain amylose content in barley (Hordeum vulgare L.). Molecular Breeding. 2017; 37: 81–90. DOI: 10.1007/s11032-017-0677-x.

Xue J., Wang R., Newman C., Graham H. Influence of the hulless, waxy starch, and short-awn genes on the composition of barley. J. Cereal Sci. 1997; 26: 251–257.

Maillard M.N., Boivin P., Soum M.H., Berset C. Antioxidant activity of barley and malt: relationship with phenolic content. Food Science and Technology. 1996; 29(3): 238–244. DOI: 10.1006/fst.1996.0035.

Simic G., Horvat D., Dvojkovic K., Abicic J., Viljevac Vuletic M., Tucak M., Lalic A. Evaluation of total phenolic content and antioxidant activity of malting and hulless barley grain and malt extracts. Czech. J. Food Sci. 2017; 35(1): 73–78. DOI: 10.17221/144/2016-CJFS.

Zhigang Han, Jingjie Zhang, Shengguan Cai, Xiaohui Chen, Xiaoyan Quan, Guoping Zhang. Association mapping for total polyphenol content, total flavonoid content and antioxidant activity in barley. BMC Genomics. 2018; 19: 81–90. DOI: 10.1186/S12864-018-4483-6.

Sanston J., Ellis R., Tiller S. Effects of the waxy and high-amylose genes on the total beta-glucan and extractable starch. Barley Genet. Newsletter. 1997; 27: 72–74.

Ulrich S.E. Barley in food production. In trasl. N. Ulianitskaia. Zerno. 2010; 12. Available at: www.zerno-ua/com.

Vasanthan T., Hoover R. Barley starch: production, properties, modification and uses. In: Starch: chemistry and technology. Elsevier Inc., 2009. P. 601–628.

Bhatty R., Rossnagel B. Zero amylase lines of hulless barley. Cereal Chem. 1997; 74: 190–191.

Ajithkumar A., Anderson R., Christerson T., Aman P. Amylose β-glucan content of new waxy barleys. Starch/Stärke. 2005; 57: 235–239.

Yanagisawa T., Nagamine T., Takahashi A., Takayama T., Doi Y., Matsunaka H., Fujita M. Breeding of Kirari-mochi: Anew two-rowed waxy hull-less barley cultivar with superior quality characteristics. Breeding Science. 2011; 61: 307–310. DOI: 10.1270/jsbbs.61.307.

Balounová M., Vaculová K., Hložková L., Mikuliková R., Ehrenbergerová J. The effect of the changed amylose and amylopectin ratio on the selected qualitative parameters in spring barley (Hordeum vulgare L.) grain. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelinae Brunensis. 2013; LXI(3): 577–585. DOI: 10.11118/actaun201361030577.

Yu W., Tan X., Zou W., Hu Zh., Fox GP., Gidley MJ., Gilbert R.G. Relationships between protein content, starch molecular structure and grain size in barley. Carbohydrate Polymers. 2017; 155: 271–279.

Kirdoglo E.K., Polishchuk S.S., Chervonis M.V. Methodology and results of breeding narley for food end-use. Trudy po prikladnoy botanike, genetike I selektsii. T. 171. Geneticheskiie resursy ovsa, pzhy , yachmenia. Sankt-Peterburg: VIR, 2013. P. 240–253.

Naumov O.G., Kozachenko M.R., Vasko N.I., Solonechnyi P.M., Vazhenina O.E. Waxy barley breeding. Sel. Nasinn. 2014; 105: 60–69. DOI: 10.30835/2413-7510.2014.42052.

Kozachenko M.R., Naumov O.G., Vasko N.I., Solonechnyi P.M., Solonechna O.V., Vazhenina O.E., Sadovoy O.O. Breeding of new waxy barley lines. Factors in experimental evolution of organisms. 2016; 18: 93–96.

Stanca A.M., Gianetti A., Rizza F., Terzi V. Barley: an overview of aversatile cereal grain with many food and feed uses. In: Wrigley C.W., Corke H., Seetharaman K., Faubion J., editors. Encyclopedia of food grains. 2016. 2nd ed. Oxford: Elsevier. P. 147–152. DOI: 10.1016/B978-0-12-394437-5.00021-8.

Liao Zh., Cai H., Xu Z., Wang J., Qiu Ch., Xie J., Huang W., Sui Zh. Protective role of antioxidant huskless barley extracts of TNF-α-Induced endothelial dysfunction in human vascular endothelial cells. Oxidative medicine and cellular longevity. 2018. (10 pages). DOI: 10.1155/2018/3846029.

29.Taniguchi K., Komae K., Takahashi A., Yoshioka T., Sone Y. Effect of waxy barley, Kirarimochi, consumption on bowel movements of late-stage residents at Roken nursing home. J. Physiol. Anthropol. 2017; 36: 17. DOI: 10.1186/s40101-017-0131-0.

Mac Gregor A., Fincher G. Carbohydrate of the barley grain. In: Barley: Chemistry and technology. A.W. Mac Gregor, R.S. Bhatty, eds. American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN, 1993. P. 73–130.

Arabshahi S., Urooj A. Antioxidant properties of various solvent extracts of mulberry Morus indica L. Leaves. Food Chem. 2007; 102: 1233–1240.

Pokrovskiy A.A., Ertanov I.V. In vitro digestibility of food proteins by proteolityc enzym. Voprosy pitaniia. 1965; 1: 38–44.

Reinhardt D., Jansen G., Sedding S., Eichler-Löbermann B. Temperature stress during flowering time affects yield and quality parameters of waxy barley. Appl. Agric. Forestry Res. 2013; 1(63): 79–84. DOI: 10.3220/LBF_2013_79-84.

Lobo V., Patil A., Phatak A., Chandra N. Free radicals, antioxidants and functional foods: impact of human health. Pharmacol. Rev. 2010; 4(8): 118–126.

Åman P., Newman C. Chemical composition of some different types of barley grown in Montana, USA. J. Cereal Sci. 1986; 4: 133–141.

Han M., Froseth I. Composition of pearling fractions of barleys with normal and waxy starch. Proc. West. Sec. Amer. Anim. Sci. 1992; 43: 155–158.







Copyright (c) 2019 N. I. Vasko, M. R. Kozachenko, О. G. Naumov, P. M. Solonechnyi, O. E. Vazhenina, O. V. Solonechna, V. V. Pozdniakov, T. A. Sheliakina, N. K. Ilchenko, O. G. Suprun, M. L. Serik

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN 2413-7510 (Online), ISSN 1026-9959 (Print)