Туманьян Наталья Георгиевна. Анатомо-морфологические, физико-химические, биохимические признаки зерновки риса и методы оценки исходного материала в селекции сортов для технологии переработки с парбойлингом

Краткое описание

Туманьян Наталья Георгиевна. Анатомо-морфологические, физико-химические, биохимические признаки зерновки риса и методы оценки исходного материала в селекции сортов для технологии переработки с парбойлингом : диссертация ... доктора биологических наук : 06.01.05, 06.01.09.- Краснодар, 2006.- 460 с.: ил. РГБ ОД, 71 06-3/198

Всероссийский научно-исследовательский институт риса
Всероссийской академии сельскохозяйственных наук
На правах рукописи
Туманьян Наталья Георгиевна
АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ,
БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ЗЕРНОВКИ РИСА И МЕТО-
ДЫ ОЦЕНКИ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА В СЕЛЕКЦИИ
СОРТОВ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ
С ПАРБОЙЛИНГОМ.
Специальность: 06.01.05 - селекция и семеноводство
06.01.9 - растениеводство
Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук
Президиум ВАК России
(решение от "QL."
присудил ученую степень ДОКТОуА
(&WU - наук
/Начальник управления ВАК России 
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 11
1.1 Рис. Общие сведения о нем 11
1.2 Вопросы селекции риса на хозяйственно-ценные признаки ... 19
1.3 Парбойлинг, или влаго-тепловая обработка. Его проблемы,
история возникновения и современные процессы 21
1.4 Физико-химические, биохимические, анатомо-морфологи¬
ческие и другие свойства зерна риса различных ботанических и селек-ционных форм, связанные с парбойлингом 30
1.5 Вопросы диетических и антиалиментарных свойств
риса различных селекционных форм, связанные с парбойлингом 41
1.6 Задачи селекции риса по созданию сортов для парбойлинга .. 44
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 47
2.1 Материалы и методы исследований 47
2.1.1 Образцы риса и цицании, использованные в качестве
материала исследований 47
2.1.2 Пропаренная зерновка. Методы пропаривания 52
2.1.3 Методы световой микроскопии непропаренных и пропарен¬ных зерновок риса 53
2.1.4 Метод определения активности протеаз 55
2.1.5 Методы определения температуры клейстеризации крах¬мала зерновки риса 56
2.1.6 Методы определения водопоглотительной способности
зерновок, крупы и муки риса 5 /
2.1.7. Метод определения содержания амилозы в зерновке риса .. 58
2.1.8 Метод определения содержания декстринов в зерновке
риса 58
2.1.9 Методы определения изменения длины и ширины ядер
риса и деструкции ядер при варке 59
2.1.10 Методы определения лектинов и белковых ингибиторов
протеаз 59
з
2.1.11 Методы технологической оценки зерна 61
2.2 Результаты исследований 63
2.2.1 Исследование признаков и свойств зерновок риса сортов
ф и сортообразцов российской селекции в связи с парбойлингом 63
2.2.1 Л Сортовые особенности зерновки риса: микроанатомиче¬ские феномены, возникающие в эндосперме вследствие парбойлинга .. 63
2.2.1.2 Сравнительное исследование микроанатомических фено¬
менов, возникающих при парбойлинге в эндоспермах зерновок риса выращенных в различные годы 159
2.2.1.3 Сортовые особенности зерновки риса: физико-химиче¬ские и биохимические свойства до и после парбойлинга 167
2.2.1.4 Антиалиментарные свойства зерновок риса, обусловлен¬ные белковыми ингибиторами протеаз и лектинами, до и после пар-
Ф бойлинга 184
2.2.1.5 Технологические свойства зерна до и после парбойлинга
как сортовые особенности риса 187
2.2.2 Исследование признаков и свойств зерновок образцов
* риса зарубежной селекции в связи с парбойлингом 193
2.2.2.1 Микроанатомические феномены, возникающие в
зерновке риса различных селекционных образцов при парбойлинге ... 193
2.22.2 Физико-химические свойства непропаренных и
пропаренных зерновок риса различных селекционных образцов 220
2.2.2.3 Изменение антиалиментарых свойств зерновок риса различных селекционных образцов, обусловленных белковыми инги-
ф биторами протеаз и лектинами 223
2.2.3 Исследование признаков и свойств зерновок образцов
представителей различных видов рода Рис (Oryza L.) и вида Zizania latifolia 227
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.
* АНАЛИТИЧЕСКАЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 238
3.1 О природе состояний зерновки риса 238
3.2 Сравнительная характеристика анатомо-морфологических
л особенностей пропаренных и непропаренных зерновок риса сортов

и форм российской и зарубежной селекции вида Oryza sativa, пред¬ставителей различных видов рода Oryza L. и вида Zizania latifolia .... 274
3.3 Сравнительная характеристика технологических, кулинар-ных, физико-химических, биохимических и антиалиментарных свойств пропаренного и непропаренного зерна риса сортов и форм российской
и зарубежной селекции 284
3.4 Классификация риса по характеру изменения признаков
и свойств зерновок в результате парбойлинга 296
3.5 Разнокачественность зерновок риса внутри одной селекции-
ционной формы в связи с парболйингом. Изменчивость признака “класс” 313
3.6 Тенденции в выведении и районировании российского
селекционного материала риса в связи с различными характеристиками пропаренных зерновок 322
3.7 Устойчивость риса к пирикуляриозу и признак “класс” .. 329
3.8 Происхождение селекционных образцов риса и особенности
свойств пропаренных и непропаренных зерновок 335
3.9 Система параметров и методов оценки селекционного материала
риса в связи с парбойлингом. Диагностика качества пропаренных зерновок 346
3.10 Выделение групп риса по форме поперечного сечения
зерновки и их использование в селекции и семеноводстве риса 374
3.11 Описание морфотипа зерновки риса по ее поперечному
сечению или сколу 389
3.12 Научно-обоснованная селекция риса на хозяйственно-цен-ный признак - возможность переработки технологией с парбойлин
гом 392
4 ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 398
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 403
ПРИЛОЖЕНИЕ 437 

Список литературы

ВЫВОДЫ
1. Анатомо-морфологические особенности зерновки риса и микроана-томические феномены, возникающие в результате парбойлинга и визуали-зированные на поперечном сколе, имеют сортовой характер и характери¬зуют степень пропаривания.
2. Микроанатомические феномены, возникающие при пропаривании в зерновке представителей видов Orysa sativa российской и зарубежной се-лекции (Филиппин, Индии, Бангладеш, Египта, Марокко, Южной Кореи, Китая и Японии), О. officinalis, О. latifolia, О. Malampuzhaensis, О. alta,
О. eichingeri, О. breviligulata, О. glaberrima, О. sativa L. spontanea и О. glaberrima f. stapfii, представителя вида Zizania latifolia имеют как об¬щие, так и различные характеристики.
3. Изменение физико-химических, биохимических, технологических и кулинарных свойств риса при парбойлинге имеют сортовые детерминации, проявляется в изменении структуры, консистенции и окраски эндосперма - исчезновении мучнистых пятен и трещин, приобретении янтарной окра¬ски, переходе в стеклообразное состояние; инактивировании протеолити¬ческих ферментов и их белковых ингибиторов, инактивировании лектинов, повышении содержания декстринов, снижении коэффициента водопогло¬тительной способности крупы, повышении содержания целого ядра в кру¬пе, снижении показателя разрушения ядер при варке.
4. У пропаренного риса и продуктов его переработки отсутствуют ан-тиалиментарные свойства, обусловленные белковыми ингибиторами про¬теаз и лектинами.
5. Селекционный материал риса характеризуется различной изменчи¬востью признаков и свойств зерновки и дифференцируется по классам предложенной естественной дескриптивной классификации риса, создан¬ной с помощью метода эмпирической морфологической типологии и яв¬ляющейся результатом типологического описания, сопоставления призна¬ков риса и создания обобщенной модели класса по признакам.
6. Класс селекционной формы по отношению к парбойлингу (у) описы¬вается множественной регрессионной моделью зависимости его от группы признаков (Г2=0,98):
у=3 1+0,07ХІ-0ДХ2+0,6ХЗ+0,1 1x4-0,18x5+13,9x6-11,9x7-1,29x8, где
xi - масса 1000 зерен, Х2 - 1/Ь, Хз - стекловидность, Х4 - содержание ами¬лозы, Х5 - температура клейстеризации, Хб - способность связывать воду целым зерном, Х7 - способность связывать воду мукой И Xg - коэффициент водопоглощения.
7. Для селекционного материала риса характерна разнокачественность зерновок по признакам и свойствам и их изменчивости при парбойлинге. Она связана со спелостью зерновки, мучнистостью эндосперма, чистотой селекционного материала - засоренностью другими культурными форма¬ми. Класс снижается у недозрелых и меловых зерновок.
8. Тенденции в выведении и районировании российского селекционно¬го материала риса в связи с принадлежностью к классу произвольно про¬являются так, что в период до 1979 г. было выведено 20 % сортов, относя¬щихся к 1-му классу классификации, 50 % - ко 2-му классу и 30 % - к 3-му, из них районировано 9 % сортов 1-го класса, 36 % - 2-го класса и 55 % - 3-го. Наибольшее относительное количество сортов 1-го класса было вы¬ведено в 1980-1988 гг. (50 %) и районировано в 1980-1990 гг. (60 %). Наи¬большее относительное количество сортов 3-го класса было районировано до 1979 г. (55 %). В 1980-1990 гг. не было районировано ни одного сорта 3-го класса. В 2003, 2004 гг. допущено к использованию 14 % сортов 1-го класса, 57 % 2-го и 29 % 3-го.
9. Между устойчивостью к пирикуляриозу и принадлежностью сорта риса к определенному классу классификации существует сильная корреля¬ционная связь: чем выше устойчивость к пирикуляриозу, тем ниже класс.
10. Предложенная оценка селекционного материала риса по отноше¬нию к парбойлингу по поперечным сколам и физико-химическим свойст¬вам зерновок целесообразна и необходима в селекционном процессе при создании новых сортов, в том числе, при выведении сорта для технологии переработки с парбойлингом. Селекционный материал риса: родительские формы, гибриды, линии, сортообразцы, сорта - рекомендуется оценивать по предложенной системе оценки, включающей классификацию риса по отношению к парбойлингу, прием световой микроскопии поперечных ско¬лов зерновок, признаки консистенции и структуры эндосперма, схему опи¬сания морфотипа зерновки по поперечному сколу, физико-химические, биохимические, технологические и кулинарные свойства.
11. Предложенное выделение групп риса по форме поперечного сече¬ния зерновки - “рапан”, “жемчуг” и “кулон” - позволяет в числе общепри¬нятых оценок идентифицировать селекционный материал.
12. Оценка риса по поперечным сколам зерновки позволяет выделить и охарактеризовать ее основные состояния в связи с парбойлингом. Молоч¬ная спелость - живая, агрегативно-устойчивая, высокодисперсная (колло¬идная) система - лиофильный, аморфный, гетеромолекулярный гидрозоль. Восковая спелость - живая, термодинамически-неустойчивая, структури¬рованная, коллоидная, коагуляционно-конденсационно-кристаллическая структура - гидрофильный, аморфно-поликристаллический, гетеромолеку¬лярный, микрокапиллярно-пористый гель. Полная спелость - живая, пре¬дельно-концентрированная, термодинамически устойчивая, коллоидная, коагуляционно-конденсационно-кристаллическая структура - гидрофиль¬ный, гетеромолекулярный, аморфно-поликристаллический, микрокапил¬лярно-пористый гель-псевдогель. Пропаренная зерновка в высушенном виде - предельно концентрированная, термодинамически устойчивая, аморфно-скрытокристаллическая моноструктура - гидрофильный, гетеро¬молекулярный, микрокапиллярно-пористый аэрогель, сваренная - то же, но - дефектная структура.
Предложения для селекции и производства
1. В селекционном процессе риса рекомендуется использовать предложенную оценку селекционного материала по отношению к парбойлингу, основанную на световой микроскопии поперечных сколов зерновок. В оценке необходимо использовать классификацию селекционного материала (1-й, 2-й, 3-й классы), схему описания морфотипа зерновки по ее поперечному сечению и сколу, способы пропаривания, получения поперечных сколов и световой микроскопии поперечных сколов зерновки в отраженном свете, признаки консистенции и структуры эндосперма по поперечному сколу, физико-химические, биохимические и кулинарные показатели - способность связывать воду зерном, способность связывать воду мукой, коэффициент водопоглотительной способности крупы, температуру клейстеризации крахмала, степень раскрывания цветковых чешуй, окраску пропаренного эндосперма, степень деструкции ядер при варке. Рекомендуется проводить отборы в гибридном и селекционном питомниках с последующим
контролем признаков и свойств зерновок сортообразцов в конкурсном сортоиспытании и контрольном питомнике.
2. При оценке зерна риса по отношению к парбойлингу - применять предложенную диагностику качества пропаренных зерновок, основанную на световой микроскопии поперечных сколов зерновок. В диагностике рекомендуется использовать световую микроскопию обрушенных зерновок в проходящем свете, таблицу степени пропаривания по классификационным признакам консистенции и структуры эндосперма, показатели величины раскрывания цветковых чешуй и окраску эндосперма, - схему описания поперечных сколов зерновки, таблицу выхода целого ядра.
3. Продукты переработки с парбойлингом риса российской и зарубежной селекции в связи с отсутствием антиалиментарных свойств, обусловленных белковыми ингибиторами протеаз и лектинами, предлагается использовать в кормах для животных без предварительной обработки для инактивации этих антипищевых факторов.
В целях получения качественного пищевого продукта - пропаренного риса рекомендуется перерабатывать технологией с парбойлингом зерно сортов риса 1-го класса, с низкой величиной раскрывания цветковых чешуй и неповреждающимися при варке ядрами. Рекомендуется пропаривать сорта Регул, Рапан, Индус, Сапфир. В связи с преобладанием сортов 2-го класса среди длиннозерных целесообразно пропаривать зерно сортов Изумруд и Снежинка. Среди среднезерных рекомендуются для пропаривания и сорта 2-го класса. В целях повышения выхода целого ядра при переработке зерна риса с высоким выходом дробленого ядра при шлифовании рекомендуется использовать зерно сортов не только 1-го, но и 2-го и 3-го классов