Физико-химические, биохимические и антиалиментарные свойства зерновок риса при парбойлинге

При селекции риса на технологические качества зерна важное значение имеет оценка сортовых особенностей зерновок по физико-химическим, биохимическим и антиалиментарным признакам до и после парбойлинга (пропаривания) (1-3). Деструктивные изменения белка при хранении семян риса обусловлены действием протеаз. Показано, что пропаривание зерновок риса вызывает потерю жизнеспособности семян и утрату активности амилолитических ферментов (4). Содержание амилозы в зерновках риса считается наиболее важным биохимическим показателем качества, зависящим от многих факторов (условия выращивания, хранения и др.), и может служить сортовым признаком (5, 6).

В связи с этим в задачу нашей работы входило исследование влияния пар-бойлинга зерна риса различных сортов на инактивирование ингибиторов протеаз пищеварительного тракта и лектинов, тормозящих процессы всасывания в кишечнике при взаимодействии с микроворсинками, а также определение активности протеаз, содержания амилозы и декстринов, температуры клейстеризации крахмала, водопоглотительной способности зерновок, муки и крупы.

Методика. Объектом исследования служили 23 сорта риса российской селекции (Кубань 3, Спальчик, Лиман, Славянец, Наутико, Павловский, Регул, Рапан, Нафант, Индус, Изумруд, Сапфир, Талисман, Жемчуг, Хазар, Краснодарский 86, Ве-вель, Лагуна, Курчанка, Серпантин, Снежинка, Мирный, Водолей), зерновки которых пропаривали в автоклаве в лабораторных условиях. В зерновках пяти сортов до и после парбойлинга в течение 5 и 20 мин при давлении пара 111,5 и 131,7 кПа активность протеаз определяли по способности ферментов отщеплять от субстрата азотистые основания модифицированным методом Anson и Kunitz (7-9); температуру клейстеризации крахмала эндосперма непропаренных отшлифованных зерновок — на аппарате Брабендера в 10 % суспензии по Halick, Kelly (10); способность к связыванию воды зерновками и мукой — по методу Думанского (11); содержание амилозы — по Juliano (12); гемагглютинирующую активность— по Никитину (в единицах ГАЕ) (13).

Результаты. В зерновках сортов риса Краснодарский 424, Спальчик, Жемчуг, Изумруд и Альтаир через 20 мин после пропаривания активность протеаз либо отсутствовала, либо выявлялась в следовых количествах; у сортов Краснодарский 424, Жемчуг и Изумруд через 5 мин после пропаривания этот показатель снижался соответственно до 64, 64 и 69 % от первоначальных значений. При этом структурные изменения эндосперма зерновок на сколах либо вовсе отсутствовали, либо были незначительными. Несмотря на то, что конгломераты клеток сохранялись, крахмал не клейстеризовался (не исчезали мучнистые пятна и не «затекали» трещины); активность протеаз не выявлена.

1. Содержание амилозы в зерновках различных сортов риса до и после парбойлинга (%)

Сорт	До пропаривания	После пропаривания
Кубань 3	18,2	18,2
Спальчик	23,2	22,5
Лиман	21,5	23,2
Славянец	22,5	22,5
Наутико	22,4	22,3
Павловский	24,4	23,9
Регул	22,5	23,0
Рапан	22,5	23,2
Нафант	21,5	21,5
Индус	20,6	20,6
Изумруд	20,0	19,3
Сапфир	23,2	23,9
Талисман	23,1	23,0
Жемчуг	19,3	19,3
Хазар	21,5	21,5
НСР 05 = 0,60

Зерновки сортов Кубань 3, Спаль-чик, Лиман, Славянец, Наутико, Павловский, Регул, Рапан, Нафант, Индус, Изумруд, Сапфир, Талисман, Жемчуг и Хазар пропаривали после предварительного замачивания в течение 4 ч при 65 оС. При этом содержание амилозы в крахмале до пропаривания составляло в этой группе 18,2-24,4 %; после парбойлинга у сортов Кубань 3, Славянец, Наутико, Нафант, Индус, Талисман, Жемчуг и Хазар — оставалось на первоначальном уровне, у сортов Спальчик, Павловский и Изумруд — уменьшалось, а Лиман, Регул, Сапфир и Рапан — увеличивалось (табл. 1). Доля влияния генотипа на варьирование по со-

держанию амилозы в зерновках была су щественной (r2 = 90 %); не выявлено изменчивости этого признака в зависимости от

парбойлинга ( F ф _акт . = 0,7, F _теор . = 4,0). При обработке паром происходила декстринизация крахмала и увеличивалось содержание редуцирующих сахаров. Так, если со-

держание амилозы в крахмале не снижалось, это означало, что количество амилозы и амилопектина в зерновках уменьшалось в равной степени (примерно на 2 %). Увеличение (уменьшение) содержания амилозы в крахмале на 0,5-1,7 % свидетельствует о том, что амилопектин расходовался более (менее) интенсивно.

Содержание декстринов в эндосперме исходных зерновок составляло 0,290,42 %. По данным литературы, этот показатель после парбойлинга возрастает в 1,85,4 раза (14). В нашей работе количество декстринов в эндосперме зерновок сортов Кубань 3, Наутико, Талисман и Жемчуг после парбойлинга увеличивалось на 90-110 %; сортов Лиман, Славянец, Павловский и Изумруд — на 140-260 % (крахмал при парбойлинге клейстеризовался существенно, но не полностью); сортов Регул, Рапан, Индус, Сапфир — на 331-435 % (полная клейстеризация крахмала). При этом варьирование по содержанию декстринов в зерновках было обусловлено как генотипом ( F факт = 759,6; F _теор = 4,1; r ² = 67 %), так и воздействием пара ( F ф _акт = 20,6; F _теор = 2,0; r ² = 10 %).

Клейстеризация крахмала в зерновках сортов Кубань 3, Лиман, Славянец, Наутико, Павловский, Регул, Рапан, Индус, Изумруд, Сапфир, Талисман и Жемчуг проходила при температурах 65,4-71,3 оС. Температура клейстеризации крахмала в эндосперме зерновок была близкой как у сортов Лиман, Изумруд, Талисман и Жемчуг (70,0-71,3 оС), несмотря на различные реакции на парбойлинг, так и у сортов Наутико, Павловский и Славянец (значительная, но не полная клейстеризация). У сорта Индус (полная клейстеризация крахмала) температура клейстеризации была выше, чем у сорта Кубань 3, для зерновок которого требуются более жесткие режимы пропаривания.

Структуру эндосперма и крахмалистой паренхимы зерновок косвенно можно охарактеризовать по водопоглотительной способности, которая для зерновок и муки 12 сортов риса (Кубань 3, Лиман, Славянец, Наутико, Павловский, Регул, Рапан, Индус, Изумруд, Сапфир, Талисман и Жемчуг) составляла соответственно 0,11-0,16 и 1,03-1,30 г/г. По данным однофакторного дисперсионного анализа была выявлена достоверная зависимость этих показателей от генотипа. У сорта Сапфир наблюдалась наиболее высокая водопоглотительная способность зерновок, которая, однако, несущественно отличалась от таковой сортов Лиман, Славянец, Павловский, Регул, Рапан и Изумруд. Водопоглотительная способность муки была максимальной у сорта Ра-пан. У сортов, характеризующихся полной клейстеризацией крахмала при парбой-линге (Регул, Рапан и Сапфир), водопоглотительная способность зерновок и муки составляла соответственно 0,14-0,16 и 1,24-1,30 г/г, при незначительной степени 63

2. Коэффициенты водопоглотительной способности крупы различных сортов риса в зависимости от режима обработки паром

Сорт	Без обработки паром	Обработка паром при 98 оС
Кубань 3	3,38	3,20
Лиман	3,45	3,15
Славянец	3,40	3,11
Наутико	3,27	3,07
Павловский	3,43	3,15
Регул	3,38	2,96
Рапан	3,62	3,01
Индус	3,15	2,68
Изумруд	3,30	3,01
Сапфир	3,52	3,07
Талисман	3,35	3,17
Жемчуг	3,33	3,16
НСР 05 = 0,24

клейстеризации крахмала (сорта Кубань 3, Наутико, Талисман, Жемчуг) — соответственно 0,11-0,12 и 1,031,12 г/г.

Способность зерновок связывать воду определяется водопоглотительной способностью эндосперма, которая различается у сортов риса (15). Двухфакторным дисперсионным анализом нами выявлена зависимость коэффициента водопоглотительной

способности крупы как от генотипа, так и от парбойлинга — соответственно r2 = 37 % и r2 = 18 %. У всех сортов коэффициенты водопоглотительной спо- собности крупы после парбойлинга были ниже на 5,0-12,9 %, чем таковые в варианте без обработки паром (табл. 2). У сортов Индус, Наутико, Талисман и Жемчуг этот показатель был наименьшим в варианте без обработки паром. Следует отметить, что крупа сорта Индус легко пропаривалась, а трех других сортов — только при жестких режимах парбойлинга.

При варке изменяются форма, консистенция, цвет и другие признаки зерновок риса. Так, у сортов Лиман, Павловский, Рапан, Талисман, Серпантин и Снежинка после варки зерновок, подвергнутых парбойлингу, резко возрастал их объем, на поверхности появлялись незначительные разрывы тканей, форма сохранялась, очень редко раздваивались кончики ядер зерновок, длина и ширина увеличивались соответственно на 124-177 и 113-162 %. Разрушение при варке непропаренных зерновок риса было более значительным: раздвоение кончиков ядер зерновок, вплоть до разделения на две половинки, повреждение целостности поверхностных тканей, длина и ширина увеличивались соответственно на 123-180 и 120-162 %. При этом максимальное увеличение размера ядер выявлено у сорта Лиман, минимальное — у сортов Курчанка, Сапфир, Серпантин и Мирный. Наибольшая деструкция ядер зерновок при варке наблюдалась у сорта Лиман, незначительная — у сортов Нафант, Курчанка, Снежинка, Жемчуг; у остальных сортов не отмечено повреждений зерновок.

Белковые ингибиторы протеаз и лектинов в зерновках риса тормозят процессы пищеварения, что приводит к замедлению роста и нарушениям обмена веществ. Поэтому определение активности этих веществ имеет важное значение в селекционной работе с рисом: с одной стороны, ингибиторы протеаз и лектины поддерживают защитные реакции растений, с другой, — необходимо проводить отбор на снижение их активности в зерновках в связи с антиалиментарными (антипищевыми) свойствами. Мы предполагали, что под влиянием высоких температур при парбойлинге должна понизиться или полностью инактивироваться активность этих веществ.

3. Общая активность лектинов мучки различных сортов риса в зависимости от режима парбойлинга (ГАЕ)

Сорт	Без обработки паром	Режим парбойлинга
		111,5 кПа, 20 мин	111,5 кПа, 60 мин	131,7 кПа, 20 мин	131,7 кПа, 60 мин
Альтаир	1500	648	21,7	410	9,9
Изумруд	1020	470	16,2	221	4,3
Жемчуг	1250	520	32,0	240	11,8
НСР 05	213	116	1,9	23	1,7
Fa, - факт.	46*	24*	690*	756*	185*

* Р ≤ 0,05.

П р и м е ч а н и е. ГАЕ — единица гемагглютинирующей активности.

Для оценки активности ингибиторов протеаз зерновки пропаривали в течение 1060 мин (с интервалом в 10 мин) при давлении пара 111,5 и 131,7 кПа. Активность лектинов определяли в зерновках, пропаренных в течение 20 и 60 мин. Активность ин- гибиторов протеаз через 20 (131,7 кПа) и 30 мин (111,5 кПа) пропаривания снижалась на 30-40 % в зависимости от генотипа. Так, если через 30 мин парбойлинга активность ингибиторов протеаз в зерновках сортов Альтаир и Изумруд составляла около 60 % от первона- чальной, а у сорта Жемчуг — 70 %, то через 50 мин наблюдалась инактивация ингибиторов.

Активность лектинов снижалась на 55-65 и 70-80 % при обработке зерновок паром в течение 20 мин соответственно при 111,5 и 131,7 кПа (табл. 3); через 60 мин этот показатель уменьшался до следовых значений при обоих режимах парбойлинга, причем у сортов Альтаир и Жемчуг остаточная активность оказалась в 2,2-2,5 раза выше, чем у сорта Изумруд, но в целом настолько низкой, что можно говорить об отсутствии антиалиментарных свойств.

Таким образом, под влиянием парбойлинга в эндосперме зерновок риса происходит полное инактивирование протеаз, увеличение содержания декстринов и уменьшение водопоглотительной способности. Показано, что эти признаки обусловлены генотипом сорта и режимом парбойлинга. При пропаривании также инактивируется активность антипищевых веществ — белковых ингибиторов протеаз и лектинов, что свидетельствует об отсутствии антиалиментарных свойств после обработки зерновок риса. Полученные нами результаты могут быть использованы при построении модели сорта риса в селекции на улучшение технологических качеств зерна.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.    Г и н з б у р г М.Е., П о п о в М.П., Б у й Д ы к - Х о й. Влияние гидротермической обработки риса-зерна на качество крупы. Мукомольно-элеваторная и комбикормовая пром., 1972, 7: 25-27.

• 2.    Q u i n t a n a A.M.G. Caracteristicas fisicas de variedades [Oro, Diamante у Buli], de arroz en parbolizado a presion atmosferica. Chile: Concepcion Univ., Fac. De Ingenieria Agricola, 1996.

• 3.    S a d h n a S i n g h, M a n o r a n j a K a l i a, M a l h o t r a S.R. e.a. Effect of parboiling and machin-milling on chemical composition office. J. Food Sci. and Technology Mysor, 1999, 36, 5: 434-435.

• 4.    B a r b e r S., D e B a r b e r В.С., N o v o M. Inactivation of the rice bran enzymes during parboiling. Res. Food Sci. Nutr., 1985, 1: 85-88.

• 5.    B i l i a d e r i s C.G., T o n o g a i G.A., P e r e z C.M. e.a. Thermophysical properties of milled rice starch as influenced by variety and parboiling method. Cereal Chemistry, 1998, 70, 5: 512-516.

• 6.    N a r d i S. Analysis of the response to cooking of white and parboiled rice. Informatory Agrario, 1996, 2, 16: 67-68.

• 7.    A n s o n M. The estimation of pepsin, tripsin, papain and calhpsin with hemoglobin. J. Gen. Physiol., 1938, 22, 1: 79-89.

• 8.    K u n i t z M. Crystalline soybeen trypsin inhibitors. 2. General properties. J. Gen. Physiol., 1947, 30: 291300.

• 9.    Т у м а н ь я н Н.Г., Б у х т о я р о в а З.Т., В и ш н я к о в а И.А. Активаторы и ингибиторы протеолитических ферментов семян риса. Прикл. биохим. и микробиол., 1986, 22, 4: 486-491.

• 10.    H a l i c k J.V., K e l l y V.J. Gelatinization and pasting characteristics of rice varieties as related to cooking behavior. Cereal Chem., 1959, 36: 91-94.

• 11.    Н а л и в к о Г.В., С о л о в ь е в а Р.Е. Влияние сорта и степени спелости риса на гидрофильные свойства зерна. Тр. ВНИИ риса. Краснодар, 1972, 2: 189-193.

• 12.    J u l i a n o B.O. Assimplified assay for milled-rice amylose. Cereal Science Today, 1971, 16, 10: 335-338.

• 13.  Н и к и т и н В.М. Справочник методов иммунологии. Кишинев, 1982.

• 14.  П о п о в М., Б у й Д ы к - Х о й. Изменение количества декстринов в зерне риса при гидротермиче

  ской обработке. В сб.: Совершенствование технологии производства крупы. М., 1972: 34-38.

• 15.    К о з ь м и н а Е.П., С а х а р о в Э.В., Т р о и ц к а я Е.Я. Исследование внутреннего влагораспре-деления в рисовой крупе при водно-тепловой обработке. Пищевая технология, 1974, 2: 52-55.

Всероссийский НИИ риса,                                   Поступила в редакцию 19

350921, Краснодар, пос. Белозерный                                           апреля 2002 года

PHYSICO-CHEMICAL, BIOCHEMICAL AND ANTIALIMENTARY PROPERTIES IN RICE CORN DURING PARBOILING

N.G. Tuman’yan, V.S. Kovalev, E.M. Sorochinskaya

S u m m a r y

The authors estimated the physico-chemical, biochemical and antialimentary properties in corn of different rice varieties before and after parboiling on the water absorbtion, glue temperature, the contents of amylose and dextrines, the activities of proteolytic enzymes, proteinaceous inhibitors of proteinases and lectins. It was shown, that all above-mentioned properties are genotype determined and depended on parboiling regime. Data obtained can be used for creation of the model of rice variety during selection on improvement of corn technological properties.

Новые книги

П и р о г о в с к а я Г.В. Медленнодействующие удобрения. Минск: БНИИ почвоведения и агрохимии, 2000, 288 с.

В монографии представлены результаты теоретических, экспериментальных, опытно-промышленных и промышленных исследований в области разработки, создания и агрохимической оценки новых форм медленнодействующих азотных, калийных, фосфорных и азот-но-фосфорно-калийных удобрений. Приведены данные краткосрочных и длительных стационарных полевых агрохимических опытов по использованию новых форм удобрений под различные сельскохозяйственные культуры на почвах разного гранулометрического состава, в том числе загрязненных радионуклидами. Проанализированы закономерности превращения азота медленнодействующих удобрений в системе почва—удобрение—вода—растение. Уделено внимание особенностям применения медленнодействующих удобрений в севооборотах. Показаны агрономические, экологические, энергетические и экономические преимущества медленнодействующих удобрений с добавками биологически активных веществ по сравнению с промышленными марками стандартных удобрений.

Новые методы селекции озимых колосовых культур . Сб. науч. тр. Уфа: Башкирский НИ-ИСХ, 2001, 166 с.

В сборнике представлены материалы Международной научно-прак-тической конференции «Закономерности формирования хозяйственно ценных признаков и новые методы селекции озимых колосовых культур», проходившей в г. Уфе 27-28 июня 2001 года и посвященной 100-летию со дня рождения ученого-селекционера С.А. Кунакбаева. Обсуждаются перспективы селекции и методы создания гетерозисных гибридов озимой ржи на основе цитоплазматической мужской стерильности. Приведены результаты селекции озимой ржи на устойчивость к болезням, зимостойкость, корот-костебельность. Дана оценка исходного материала, методов и достижений селекции озимой пшеницы, тритикале, ячменя на продуктивность, зимостойкость, короткостебельность, иммунитет и качество зерна.