Изучение хлебопекарного качества и определение субъединиц высокомолекулярного глютенина (HMW-GS) местных и интродуцированных сортов пшеницы

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 633.1: 631.52: 591.54 (479.24)                    

Пшеница ( Triticum ) — самая важная продовольственная культура. Такое значение пшеницы обусловлено ее высокой урожайностью, большим содержанием эндосперма (8084% от массы зерна), что дает возможность при его переработке получать высокий выход сортовой муки, наряду с этим ценны и свойства белкового, углеводного и ферментативного комплекса пшеницы [1-4].

В пшенице на долю глиадина и глютенина приходится более 80% общего содержания белка. Эти белки находятся в пшенице в соотношении 1,1:1-1,5:1. Набухая, они поглощают 200–300% воды по отношению к своему сухому весу и образуют связную эластичную массу — клейковину. Упруго-эластичные свойства клейковины дают возможность получать из пшеничной муки хлеб с высокой пористостью, высококачественные макароны, кондитерские и другие изделия [5].

Как известно высокомолекулярные глютенины — это запасные белки эндосперма пшеницы, кодируемые локусами Glu-A1, Glu-B1 и Glu-D1, локализованными на длинных плечах хромосом 1А, 1В и 1D соответственно [6].

Состояние клейковины определяется составом субъединиц высокомолекулярных глютенинов (HMW-GS). В работах по сравнению влияния субъединиц высокомолекулярных глютенинов на хлебопекарные качества была разработана балльная система оценок наиболее распространенных аллельных вариантов трех локусов, кодирующих ВМС глютенинов [1, 2].

Аллельные варианты Glu-A1а и Glu-A1b, кодирующие субъединицы 1 и 2* соответственно, оказывают положительное влияние на хлебопекарные качества (3 балла), тогда как нуль-аллель имеет оценку 1 балл. Технологическое значение клейковины заключается в формировании теста. От качества клейковины и ее содержания зависит показатель газоудерживающей силы теста, заключающийся в способности удерживать выработанный дрожжами диоксид углерода [1].

Считается, что, чем большим числом связей поддерживается структура клейковины, тем лучше ее физические и механические свойства [7]. Дисульфидные связи (-S-S-) являются более крепкими по сравнению с водородными, чем и вызывают интерес ученых. Выделяют интермолекулярные (межмолекулярные) -S-S- связи, которые участвуют в полимеризации белков зерна, и интрамолекулярные (внутримолекулярные) -S-S- связи, связывающие отдельные части молекулы глиадинов или 18 глютелинов [6, 8].

Целью работы было изучение белкового комплекса и определение хлебопекарного качества сортов пшеницы, используемых в Азербайджане.

Материал и методика

Материалом для работы служили 36 сортов для определения состояния белкового комплекса. Высокомолекулярные субъединицы глютенина выделяли и анализировали одномерным электрофорезом в SDS-PAGE. Белки выделяли из индивидуальных зерновок.

Электрофореграммы обрабатывали компьютерной программой GelPro Analyzer 4.0. Молекулярную массу (Mr) субъединиц глютенина определяли по G. Galili и M. Feldman (1983) с помощью маркерного сорта [10].

Проводилась калибровка ВМС-глютенинов маркерных сортов с использованием HMW-набора белков фирмы Bio Rad. При интерпретации электрофореграмм использовали литературные сведения по аллельным состояниям глютенинкодирующих локусов (Glu-1) Качество Glu-1 в баллах оценивали по О. Lukow с соавт. (1989) (Таблица 1) [9].

Таблица 1

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

ДЛЯ ОТДЕЛЬНЫХ СУБЪЕДИНИЦ ГЛЮТЕНИНА ИЛИ ИХ ПАР [9]

Оценка	Локус
	Glu-A1	Glu-B1	Glu-D1
	Высокомолекулярные субъединицы		глютенина
4	-	-	5+10
3	1	17+18	–
3	2*	7+8	-
3	-	13+16	-
2	-	7+9	2+12
2	-	-	3+12
1	null	7	4+12
1	-	6+8	-
1	-	20	-

Данные получены при помощи фаринографа “Farinoqraf-Brabender”, миксера S 300 N.

Выпечку хлеба производили, по безопарному методу, соответственно общепринятому методу лабораторной выпечки, брожение теста и дальше выпечка были проведены на приборах “Domino” и “Arianna” [3, 11].

Результаты и обсуждение

В целях изучения белкового комплекса, 36 местных и интродуцированных сортов, были проведены, анализы с использованием кодоминантного маркера UMN19, позволяющего идентифицировать аллельные варианты генов ВМС глютенинов.

Из общего числа, только у 7 образцов (Аскеран, Аземетли 95, Гёнен, Гырмызы гюль, Нурлу99, Тале38 и Угур) с нуль-аллелем имеющих субъединицу 1 (Glu-A1a аллель), наблюдается фрагмент размером 344 пн., у остальных 29 образцов, кодируемых локусом Glu-A1, имеющих субъединицу 2* (Glu-A1b аллель), амплифицируется фрагмент размером 362 пн.

При выпечке, анализы хлебопекарного качества, вышеперечисленных 7 сортов, имеющих субъединицу 1 (Glu-A1a аллель) показали, что только у двух сортов (Аземетли 95 и Нурлу 99), по средним трехлетним данным общей оценки хлеба сравнительно низкие показатели, к примеру, у Аземетли 95 — 4,5 баллов и 4,4 баллов у сорта Нурлу 99.

У сортов Аскеран, Гёнен, Тале38 имеющих субъединицу 1 (Glu-A1a аллель, нуль аллель) эти данные не были ниже 4,8 баллов в среднем за три года. Средние трехлетние данные Кырмызы гюль считаются самым высокими, по сравнению с остальными, 4,9 баллов, а у сорта Угур все 3 года уровень 4,6 баллов оставался неизменным (Таблица 2).

Средние трехлетние результаты фаринографа сортов Аземетли 95 (ф.б.о. 53,4) и Нурлу 99 (ф.б.о. 47), тоже подтверждают вышеизложенный факт.

Известно, что в пределах от 60 до 110 балловой оценки (фариногаф), считаются сорта с удовлетворительной силой муки, ниже 60 и выше 110 — слабая мука.

Таблица 2

РЕЗУЛЬТАТЫ ХЛЕБОПЕКАРНОГО КАЧЕСТВА

И ОЦЕНКА ФАРИНОГРАФА СОРТОВ С СУБЪЕДИНИЦЕЙ 1*

Названия сортов      Хлебопекарное качество, баллы             Фаринограф, ф.б.о

	2020	2021	2022	Среднее	2020	2021	2022	Среднее
Аскеран	4,7	4,9	4,8	4,8	90,0	86,0	100,0	92,3
Азамали 95	4,5	4,5	4,4	4,5	49,0	56,0	58,0	54,3
Гёнен	4,7	4,8	4,9	4,8	75,0	79,0	86,0	80,0
Кырмызыгюль	4,8	4,8	5,0	4,9	83,0	86,0	90,0	86,3
Нурлу 99	4,3	4,5	4,3	4,4	43,0	50,0	48,0	47,0
Тале 38	4,8	4,8	4,8	4,8	65,0	70,0	78,0	71,0
Угур	4,6	4,6	4,6	4,6	75,0	80,0	79,0	78,0

Балловая оценка (фаринограф) 5 других сортов была относительно высокая: Аскеран — 92,3 ф.б.о, Гёнен — 80,0 ф.б.о, Гырмызы гюль — 86,3 ф.б.о, Тале 38 — 71,0 ф.б.о и Угур — 78,0 ф.б.о (Таблица 2).

По оценке фаринографа хлебопекарное качество: у сорта Кырмызы гюль — высокое, у сорта Нурлу 99 — низкое (Рисунок 1-3).

Рисунок 1. Фаринограмма Кырмызы гюль фар. (оценка — 90 б), 2022 г

Как видно из Рисунка 1, кривая — относительно приближена к графику сильной муки, это означает относительно эластичное тесто и стабильность. Фаринограмма показывает кривую слабой муки, то есть низкие эластичность и стабильность.

Несмотря на то, что оба эти сорта с нуль-аллелем имеющих субъединицу 1 (Glu-A1a аллель), как видно из Рисунка 3. Хлебопекарное качество этих сортов значительно отличается.

Рисунок 2. Фаринограмма Нурлу 99 (оценка — 47), 2022 г

а

Рисунок 3 Лабораторная выпечка хлеба сорта Кырмызы гюль (а) и Нурлу 99 (б) 2022 г.

б

Анализ аллельных варианты генов ВМС глютенинов, местных сортов, показал, что присутствие нуль-аллели не всегда отрицательно влияет на хлебопекарное качество. Причину чего, предстоит выяснить.