Продуктивный потенциал современных сортов люпина и перспективы его глубокой переработки

Большим достижением возделывания люпина является то, что его использование в качестве сидератной культуры оздоравливает почву и превращает труднодоступные почвенные соединения в легкодоступные органические подвижные формы для питания культурных растений. Люпин относительно более устойчив к некоторым абиотическим стрессам, чем другие бобовые, и имеет доказанный потенциал для восстановления бедных и загрязненных почв. Дополнительным аспектом является и то, что люпин можно использовать в косметических и медицинских целях. Для налаживания цепочки поставок продуктов на основе люпина, необходимы передовые методы селекции, чтобы получить новые сорта люпина для социально-экономического и экологически устойчивого выращивания. Новые процессы должны быть оптимизированы для получения высококачественных и безопасных белковых ингредиентов из люпина, а также должны быть разработаны и предложены потребителям рыночные продукты.

В Орловской области под люпин отводится около 20,3 тыс. га, но не мало важно, что эта небольшая площадь составляет 26 % от всего возделываемого люпина в России [6]. Недостаточный урожай зерна, который в основном связан из-за ограниченной селекции, представляет собой серьезное препятствие для расширения и экономической устойчивости выращивания люпина в России. Несмотря на богатый генофонд, всего один сорт Дега (селекция ВНИИ люпина Брянская обл. совместно с Московской сельскохозяйственной академией им. КА. Тимирязева) имеет перспективу на данный момент для широкого применения в пищевой промышленности. В связи с чем исследования направленные на повышение урожайности и расширения возможности переработки зерна люпина с пониженной алкалоидностью является актуальными.

Материалы и методики . Объектом исследований является сорт люпина «Орловский» селекции ФГБНУ ФНЦ ЗБК. Основные особенности: низкоалкалоидный, по данным оригинатора содержание алкалоидов в зерне до 0,045% в зависимости от условий и года выращивания. Достоинством сорта является его эффективная азотофиксирующая деятельность. Посев люпина осуществлялся с 2018 по 2020 годы на серых лесных и чернозёмных почвах, предшественник пшеница яровая.

Результаты и обсуждения. По данным ФГБНУ ФНЦ ЗБК полевая урожайность данного сорта варьирует от 1,75 до 2,1 т/га (рис.1) [7], в то же время потенциал данного сорта 5,2 т/г, в эти же года исследований деляночная урожайность составила от 2,44 до 3,71 т/га [8]. Авторы заявляют, что варьирование урожайности культуры по годам составляет более чем в 2-2,5 раза.

Исходя из структурных особенностей зерна люпина выбор фракционной переработки будет влиять на техно-функциональные и биоактивные свойства полученных продуктов [1].

2,5

2 1,5

0,5

Урожайность люпина сорта "Орловский", т/га

Рисунок 1 - Урожайность люпина сорта «Орловский» в ФГБНУ ФНЦ ЗБК по годам.

На рисунке 2 представлена схема глубокой переработки семян люпина, основанная на фракционном разделении компонентов. Различные методы фракционирования, выделения и очистки в сочетании с предварительной обработкой используются для получения белковых концентратов/изолятов с заданными техно-функциональными свойствами. Каждый компонент может применятся в производстве функциональных продуктов питания. Например, содержание масла в белом люпине составляет 8-14%, а его питательные качества превосходны. Если этот признак будет дополнительно улучшен путем селекции, это повысит экономическую устойчивость культуры, сделав ее источником двойного назначения: белка и масла, как соя. Семена люпина являются богатым источником селена - мощного антиоксиданта. Особую ценность представляет белковая фракция, включающая конглютин-Y, применяют для контроля инсулинорезистентности и диабета [2,3].

Рисунок 2 - Продукты глубокой переработки люпина.

Производство белковых ингредиентов с улучшенными питательными, технологическими и полезными для здоровья свойствами ставит перед пищевой промышленностью уникальные задачи. Технологические подходы еще предстоит оптимизировать для улучшения производства, экономической эффективности и экологичности высококачественных белковых ингредиентов.

Технологические проблемы, связанные с оптимизацией производства и переработки люпинового белка, связаны с интеграцией процесса в целостную концепцию, которая учитывает извлечение масла и клетчатки, использование побочных продуктов для кормления животных, производства биотоплива. После экстракции белка большое количество пищевых волокон (до 40% массы семян) играет потенциальную роль в функциональных пищевых продуктах. Необходимо изучить инновационные, рентабельные и экологически безопасные технологии очистки и фракционирования волокна. Масло люпина является привлекательным продуктом благодаря сбалансированному составу жирных кислот и содержанию биологически активных липидов. В контексте использования побочных продуктов корма для животных являются одним из основных факторов, влияющих на общую прибыльность [4].

Есть и особенности переработки. Чтобы использовать люпин в качестве источника высококачественных и полезных белков в пищу, необходимо уделять особое внимание нескольким качественным характеристикам: в частности, содержанию алкалоидов, которое должно поддерживаться на как можно более низком уровне, и белковой фракции конглютин-γ, которая представляет интерес для контроля инсулинорезистентности и диабета. Важно еще знать, что конглютины-α, -β, -γ и -δ являются потенциальными аллергенами люпина, из которых конглютин-α обладает сильной аллергенностью [5].

В таблице 1 представлен выход основных продуктов, представляющий наибольшее практическое применение с 1 га посевов.

Таблица 1 – Выход продуктов переработки семян люпина с 1 га

Вывод. Производство белковых ингредиентов с улучшенными питательными, технологическими свойствами и пользой для здоровья ставит перед пищевой промышленностью уникальные задачи. Технологические подходы еще предстоит оптимизировать, чтобы улучшить производство, экономическую эффективность и экологическую целесообразность высококачественных белковых ингредиентов.