Оценка сортов сои амурской селекции на содержание лизина

Введение. Лизин - алифатическая аминокислота с выраженными свойствами основания (2,6-диаминогексановая кислота). Лизин принадлежит к группе диамино-, или двуосновных аминокислот, которые содержат две аминогруппы [1]. По степени гидрофобности лизин относится к группе высокогидрофильных аминокислот [2]. Как и другие алифатические аминокислоты, в организме животных и человека она не синтезируется и является абсолютно незаменимой аминокислотой [3]. Лизин является первой из лимитирующих аминокислот, которые необходимы для нормального обмена белков, поступающих с пищей [4]. Если данной аминокислоты недостаточно, то независимо от количества белка, который попадает в организм, он не будет нормально усваиваться, что приводит к утомляемости, усталости и слабости, плохому аппетиту, замедлению роста и снижению массы тела, неспособности к концентрации, раздражительности, кровоизлияниям в глазное яблоко, потере волос, анемии и проблемам в репродуктивной сфере [5]. Лизин принимает участие в усвоении кальция, что необходимо для роста мышечной ткани, является важным элементом для поддержания иммунной системы [6]. Сравнительно высокая потребность в нем (3–5 г в сутки для человека) делает его одной из наиболее важных незаменимых аминокислот. Его недостаток в питании приводит к уменьшению числа эритроцитов и снижению гемоглобина, возникновению дистрофических изменений в мышцах, в печени и в легких, нарушению кальцификации костей [2]. Кормовые добавки с добавлением лизина широко используются в животноводстве, что позволяет увеличить привес животных и птицы на 10–30 %, повысить надои молока на 12 %, увеличить яйценоскость кур на 10 % [7, 8]. При этом следует отметить, что лизин является дефицитной аминокислотой для белков злаковых культур, поэтому его недостаток - основная причина пониженной ценности растительных кормов [9]. Большое содержание этой аминокислоты отмечается в амаранте и в бобовых культурах, особенно в сое [10]. Употребление всего 150–250 г семян этой культуры может полностью удовлетворить суточную потребность многих сельскохозяйственных животных в этой аминокислоте при отсутствии других источников белка в рационе, в то время как семян зерновых культур потребуется для этого в 5-7 раз больше [11]. Данный факт делает актуальным проведение исследований по установлению сортов сои с повышенным содержанием лизина в аминокислотном составе белка.

Цель исследований. Оценка белка соевого зерна разных сортов амурской селекции, выведенных во ВНИИ сои за 2003–2020 гг., по содержанию в них лизина.

Задачи исследований: определение наиболее подходящих сортов, пригодных для создания высоколизиновых продуктов и кормовых добавок, обладающих повышенной пищевой и кормовой ценностью.

Объект и методы исследований. Объектом исследований служили сорта сои, полученные в ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои с 2003 по 2020 г. В течение всего этого периода в испытательной лаборатории института проводились анализы и устанавливалось содержание белка и его аминокислотный состав в зерне сои как для селекционной коллекции в целом, так и для сортов, передаваемых в госсортоиспытание. Результаты этих анализов для сортов, районированных и включенных в Госреестр селекционных дости- жений по состоянию на 2020 г., взяты за основу проведенных исследований. Оценивались данные по аминокислотному составу 24 сортов. В таблице 1 приведены сведения с указанием года регистрации сорта и годов, в течение которых проводились анализы на установление содержания белка и его аминокислотного состава. Таким образом, в исследовании оценивались в основном трехлетние данные, за исключением трех сортов, районированных в 2019 г. (Топаз, Сентябринка и Золушка). По этим сортам учтены данные за 2 года.

Таблица 1

Сорта сои, полученные в ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои за 2003–2020 гг.

и включенные в Государственный реестр селекционных достижений [12]

Анализы проводились в 3 аналитических повторениях. Математическая обработка данных осуществлялась в программе Statistica 10.

В год проведения анализов образцы семян отбирались из коллекционных питомников опытного поля лаборатории селекции сои

(с. Садовое Тамбовского р-на Амурской области) после уборки урожая. Содержание белка в зерне и его аминокислотный состав определяли методом диффузного отражения света в инфракрасной области спектра на ИК-сканере модели FOSS NIRSystems 5000 (Дания). Для определе- ния белка использовали стандартные калибровочные уравнения фирмы FOSS Analytical A/S. Калибровочные уравнения для установления состава аминокислот разрабатывали в 2009– 2010 гг. в аналитической группе ВНИИ сои [13]. При этом в качестве эталонов использовали образцы зерна сои, аминокислотный состав которых был ранее изучен методом жидкостной хроматографии с применением автоматического анализатора аминокислот LKB 01 (Швеция) [14].

Результаты исследований и их обсуждение. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН совместно с Всемирной организацией здравоохранения разработали стандарт «идеального белка» (стандарт FAO/WHO) для оценки пищевой и биологической ценности белков в пищевых и кормовых продуктах [15, 16]. Чтобы оценить качество белка того или иного продукта, надо сравнить содержание в нем аминокислот с аминокислотным составом «идеального белка» и рассчитать аминокислотный индекс (Скор), который представляет собой отношение количества аминокислоты в белке продукта к количеству этой же аминокислоты в «идеальном белке», выраженное в процентах. Для лизина аминокислотный индекс установлен в размере 5,5 г на 100 г белка (5,5 %). В таблице 2 приведены данные по содержанию белка и лизина в аминокислотном спектре зерна сои, полученные в аналитической группе ФГБНУ ВНИИ сои при исследовании биохимического состава новых и перспективных сортов.

Таблица 2

Содержание белка (% от сухого вещества), лизина в белке (% от суммы аминокислот) и его аминокислотный индекс (% от стандарта FAO/WHO) в сортах сои селекции ВНИИ сои (среднее за 2018–2020 гг.)

Окончание табл. 2

По данным С.В. Бобкова с соавторами [17], содержание лизина в запасных белках зерна сои селекции регионов европейской части РФ колеблется от 3,3 до 5,7 % к общему составу аминокислот. Только в небольшом количестве этих сортов содержание лизина соответствует стандарту FAO/WHO. Сорта селекции ВНИИ сои, согласно данным таблицы 2, существенно превышают сорта европейской российской селекции, как и в целом стандарт FAO/WHO по лизину. Содержание лизина в белке зерна амурских сортов сои колеблется от 6,0 до 6,3 %, при этом у сортов института хороший аминокислотный индекс по лизину (> 100 %). Принято считать, что содержание лизина в количестве 6,3 % от общего количества аминокислот или 5,9 мг/100 г белка характеризует белки сои как высоколизиновые, повышающие значение культуры в кормовых смесях для сельскохозяйственных животных [18]. Самое высокое содержание лизина установлено у сорта Кружевница (6,3 %), что позволяет отнести этот сорт к разряду высоколизиновых и рекомендовать его для приготовления высококачественных пищевых продуктов и кормовых добавок. Сорт Кружевница принадлежит к скороспелым сортам (период вегетации 99–106 дней) [12]. Данный сорт рекомендован для возделывания в самых разных регионах Российской Федерации. Различий в содержании лизина в зависимости от скороспелости сортов не установлено.

В целом полученные данные по содержанию лизина в разных сортах ВНИИ сои отличаются высокой стабильностью, что подтверждается показателем критических различий, который не превышает значение 0,1. Среднее содержание лизина для всех групп спелости составляет 6,1 %. Также не отмечено зависимости между содержанием лизина и белковостью сорта. Коэффициент парной корреляции Пирсона между содержанием белка и лизина находится на очень низком уровне (от -0,1 до +0,12).

Выводы. Содержание лизина в белке зерна сои сортов селекции ВНИИ сои колеблется от 6,0 до 6,3 %, что существенно выше, чем в сортах европейской российской селекции. У амурских сортов селекции института хороший аминокислотный индекс по лизину – от 109 до 113 %, что значительно превышает стандарт FAO/WHO. Самые высокие показатели по содержанию лизина отмечены для скороспелого сорта Кружевница (6,3 %). Такие показатели позволяют отнести этот сорт к разряду высоколизиновых и рекомендовать его для приготовления высококачественных пищевых продуктов и кормовых добавок растительного происхождения.