vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2020-4-56-64vir-nw-808Research ArticleКОЛЛЕКЦИИ МИРОВЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ПРИОРИТЕТНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ СЕЛЕКЦИИCOLLECTIONS OF THE WORLD’S CROP GENETIC RESOURCES FOR THE DEVELOPMENT OF PRIORITY PLANT BREEDING TRENDSИзучение хозяйственно ценных признаков и технологических свойств коллекции Zea mays L. ВИРStudy of economically valuable traits and technological properties in maize from the Zea mays L. collection of VIRhttps://orcid.org/0000-0001-6995-9015ГониковаМ. Р.GonikovaM. R.

190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

https://orcid.org/0000-0003-2762-2777ХореваВ. И.KhorevaV. I.

190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

https://orcid.org/0000-0002-2042-0681ГольдштейнВ. Г.GoldshteinV. G.

140051 Московская обл., Красково, ул. Некрасова, 11

11 Nekrasova St., Kraskovo, Moscow Province 140051

https://orcid.org/0000-0003-0973-0408НосовскаяЛ. П.NosovskayaL. P.

140051 Московская обл., Красково, ул. Некрасова, 11

11 Nekrasova St., Kraskovo, Moscow Province 140051

https://orcid.org/0000-0002-3858-9071АдикаеваЛ. В.AdikaevaL. V.

140051 Московская обл., Красково, ул. Некрасова, 11

11 Nekrasova St., Kraskovo, Moscow Province 140051

https://orcid.org/0000-0001-5713-2328ХатефовЭ. Б.KhatefovE. B.

190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

haed1967@rambler.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов – филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАНРоссияAll-Russian Research Institute for Starch Products, branch of the V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of the RASRussian Federation20202712202018145664Copyright © Гоникова М.Р., Хорева В.И., Гольдштейн В.Г., Носовская Л.П., Адикаева Л.В., Хатефов Э.Б., 20202020Гоникова М.Р., Хорева В.И., Гольдштейн В.Г., Носовская Л.П., Адикаева Л.В., Хатефов Э.Б.Gonikova M.R., Khoreva V.I., Goldshtein V.G., Nosovskaya L.P., Adikaeva L.V., Khatefov E.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/808Актуальность

Актуальность. Инновационные технологии глубокой переработки зерна широко применяются при переработке зерна кукурузы с выделением зародыша зерна с последующим получением из него масла, крахмала и производством из него заменителей сахара в виде фруктозного сиропа и спирта, хлебопекарного или кормового белка. Поиск хозяйственно ценных источников крахмала кукурузы, ценных побочных продуктов его переработки и природной модификации крахмала для глубокой переработки актуален.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследованы 10 образцов высококрахмалистой кукурузы из коллекции ВИР, выделенных методом ИКспектрометрии. Определение крахмала проведено по ГОСТ 10845-98, ГОСТ 13586.5-93, ГОСТ 10847-74, ГОСТ ISO 6647-1-2015; переработка зерна на крахмал с определением содержания амилозы и побочных продуктов осуществлялась во ВНИИК – филиале ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» в 2018 г. по Л. П. Носовской и др. Определяли значение фактического содержания крахмала и его побочных продуктов при глубокой переработке зерна. Определяли значения фактического содержания в зерне доли сухих веществ (СВ, %), массовой доли крахмала, зольности, а также выход экстракта, мезги, зародыша, глютена, процессовой воды и крахмала.

Результаты

Результаты. Определены образцы с высоким выходом крахмала (к-4520; к-9301; к-24730), зародыша (к-4520; к-8785; к-24731), мезги (к-4520, к-8785, к-9991, к-24732), белка (к-8785), с долей амилопектина в крахмале выше 82% (к-24730, к-24733) и 100% (к-5461, к-9991), амилозы выше 30% (к-4520, к-9301).

Заключение

Заключение. Практический интерес по фактическому выходу крахмала (% сухих веществ зерна) представляют образцы: к-4520; к-9301; к-24730; к-9991; к-5461; к-4520, а по результатам селекционного испытания образцы: к-24730; к-24732; к-24733 со значением сбора крахмала в пересчете с урожая зерна 4,66 т/га, 4,41 т/га и 4,18 т/га соответственно. 

Background

Background. Innovative technologies for deep processing of grain are widely used in maize grain processing with the release of the grain germ for subsequent extraction of oil and starch from it or production of sugar substitutes in the form of fructose syrup and alcohol, bakery or feed protein. A search for economically valuable sources of maize starch, useful byproducts of its processing, and natural modification of starch for deep processing is vital.

Materials and methods

Materials and methods. Ten high-starch maize accessions from the VIR collection, isolated by IR spectrometry, were studied. Starch content was measured according to GOST 10845-98, GOST 13586.5-93, GOST 10847-74 and GOST ISO 6647-1-2015 standards. Processing of grain into starch and assessment of the content of amylose and byproducts were carried out at the All-Russian Scientific Research Institute for Starch Products in 2018 according to L. P. Nosovskaya et al. The actual content of starch and its byproducts during deep grain processing was determined. The values of the actual percentage of dry matter (DM, %) in grain, mass fraction of starch, ash content, as well as the yield of extract, pulp, embryo, gluten, process water and starch were determined.

Results

Results. Accessions with a high yield of starch (k-4520, k-9301 and k-24730), germ (k-4520. k-8785 and k-24731), pulp (k-4520, k-8785, k-9991 and k-24732) and protein (k8785) were identified as well as those with a percentage of amylopectin in starch above 82% (k-24730 and k-24733) and 100% (k-5461 and k-9991), and amylose above 30% (k4520 and k-9301).

Conclusion

Conclusion. Of practical interest in terms of the actual yield of starch (% DM in grain) are accessions k-4520, k-9301, k-24730, k-9991, k-5461 and k-4520. According to the results of breeding tests, accessions k-24730, k-24732 and k-24733 had the following values of starch harvest calculated for grain yield: 4.66, 4.41 and 4.18 t/ha, respectively. 

кукурузакрахмалбелокзародышсухие веществапроцессовая водамезгаглубокая переработка зернаурожай зернасбор крахмалаmaizestarchproteingermdry matterprocess waterpulpdeep processing of graingrain yieldstarch yieldРабота выполнена в рамках государственного задания согласно тематическим планам: ВИР по проекту № 0662-2019-0006 «Поиск, поддержание жизнеспособности и раскрытие потенциала наследственной изменчивости мировой коллекции зерновых и крупяных культур ВИР для развития, оптимизированного генбанка и рационального использования в селекции и растениеводстве»; ВНИИ крахмалопродуктов – филиала ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН № 585-2018-0015 «Разработать теоретические и практические основы глубокой переработки крахмалсодержащего сырья на основе системного анализа его технологических свойств и разработать технологии извлечения крахмала и белковых концентратов с применением мембранных технологий и биоконверсии сырья».The research was performed within the framework of the State Task according to the theme plans of: VIR, Project No. 0662-2019-0006 “Search for and viability maintenance, and disclosing the potential of hereditary variation in the global collection of cereal and groat crops at VIR for the development of an optimized genebank and its sustainable utilization in plant breeding and crop production”; All-Russian Scientific Research Institute for Starch Products, branch of the V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of the RAS, No. 585-2018-0015 “To develop theoretical and practical foundations for deep processing of starchcontaining raw materials based on a systematic analysis of their technological properties, and to develop technologies for extracting starch and protein concentrates using membrane technologies and bioconversion of raw materials”.ReferencesАксенов В.В. Биотехнологические основы глубокой переработки зернового крахмалосодержащего сырья. Новосибирск; 2010.Aksenov V.V. Biotechnological fundamentals for deep processing of starch-containing grain raw materials (Biotekhnologicheskiye osnovy glubokoy pererabotki zernovogo krakhmalosoderzhashchego syrya). Novosibirsk; 2010. [in Russian]Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года. Москва; 2012.An integrated program for the development of biotechnology in the Russian Federation for the period until 2020 (Kompleksnaya programma razvitiya biotekhnologiy v Rossiyskoy Federatsii na period do 2020 goda). Moscow; 2012. [in Russian]Урожайность зерновых в России по итогам 2019 года в среднем выросла на 4,7%. Агротайм. Аналитический научно-производственный журнал; 2020. URL: http://agrotime.info/?p=16317 [дата обращения: 26.04.2020].Cereal crop yield in Russia has grown on average by 4.7% according to the results of 2019 (Urozhaynost zernovykh v Rossii po itogam 2019 goda v srednem vyrosla na 4,7%). Agrotime. Analytical Science and Production Journal; 2020. [in Russian] URL: http://agrotime.info/?p=16317 [дата обращения: 26.04.2020].Corn Starch. 11th ed. Corn Refiners Association; 2006. Available from: https://corn.org/wp-content/uploads/2009/12/Starch2006.pdf [accessed May 5, 2020].Corn Starch. 11th ed. Corn Refiners Association; 2006. Available from: https://corn.org/wp-content/uploads/2009/12/Starch2006.pdf [accessed May 5, 2020].Heuzé V., Tran G., Sauvant D., Renaudeau D., Lessire M., Le bas F. Corn gluten meal. Feedipedia. Animal Feed Resources Information System. 2018. Available from: https://www.feedipedia.org/node/715 [accessed April 10, 2020].Heuzé V., Tran G., Sauvant D., Renaudeau D., Lessire M., Le bas F. Corn gluten meal. Feedipedia. Animal Feed Resources Information System. 2018. Available from: https://www.feedipedia.org/node/715 [accessed April 10, 2020].Ерох Х. Побочные продукты производства кукурузного крахмала. Перевод Елены Бабенко специально для проекта soft-agro.com; 2017. URL: https://soft-agro.com/kormovoe-syre/pobochnye-produkty-proizvodstva-kukuruznogo-kraxmala.html [дата обращения: 20.07.2017].Jeroch H. Byproducts of maize starch production (Pobochnye produkty proizvodstva kukuruznogo krakhmala). Translated by Elena Babenko specially for the soft-agro. com project; 2017. [in Russian]. URL: https://soft-agro.com/kormovoe-syre/pobochnye-produkty-proizvodstva-kukuruznogo-kraxmala.html [дата обращения: 20.07.2017].Ерох Х., Денике С., Штробель Э., Рихтер Г. Кормосмеси собственного производства. Новое сельское хозяйство. 1998;2:46-50.Jeroch H., Denike S., Strobel E., Richter G. Feed mixtures of own production (Kormosmesi sobstvennogo proizvodstva). Novoye selskoye khozyaystvo = New Agriculture. 1998;2:46-50. [in Russian]Карабут Т. Трудности передела. Что мешает развитию глубокой переработки зерна. АгроИнвестор; 2019. URL: https://www.agroinvestor.ru/analytics/article/32529-trudnosti-peredela/ [дата обращения: 04.10.2019].Karabut T. Difficulties of conversion. What hinders the development of deep processing of grain (Trudnosti peredela. Chto meshayet razvitiyu glubokoy pererabotki zerna) AgroInvestor; 2019. [in Russian] URL: https://www.agroinvestor.ru/analytics/article/32529-trudnosti-peredela/ [дата обращения: 04.10.2019].Коптелова Е.К. Кузьмина Л.Г., Гулакова В.А., Лукин Н.Д. Оценка амилорезистентности крахмалов различного происхождения и модификации. Достижения науки и техники АПК. 2017;31(5):60-62.Koptelova E.K. Kuz’mina L.G., Gulakova V.A., Lukin N.D. Assessment of resistance of starch of different origin and modification to amylase cleavage. Achievements of Science and Technology of AIC. 2017;31(5):60 62. [in Russian]Широкий унифицированный классификатор СЭВ и международный классификатор СЭВ видов Zea mays L. / сост.: В.Г. Кукеков. Ленинград: ВИР; 1977.Kukekov V.G. (comp.) Broad unified COMECON list of descriptors and international COMECON list of descriptors for sp. Zea mays L. Leningrad: VIR; 1977. [in Russian]Носовская Л.П., Адикаева Л. В., Гольдштейн В.Г. Изучение использования инновационной низкопентозанной озимой ржи как сырья для производства крахмала и крахмалопродуктов. Достижения науки и техники АПК. 2018;32(7):83-85. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10720Nosovskaya L.P., Adikaeva L.V., Goldshtein V.G. Use of innovative winter rye with a low content of pentosans as a raw material for the production of starch and starch products. Achievements of Science and Technology of AIC. 2018;32(7):83-85. [in Russian] DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10720Изучение и поддержание образцов коллекции кукурузы: методические указания / под ред. Г.Е. Шмараева. Ленинград: ВИР; 1985.Shmaraev G.E. (ed.) Studying and maintenance of maize collection accessions: Guidelines (Izucheniye i podderzhaniye obraztsov kollektsii kukuruzy: metodicheskiye ukazaniya). Leningrad: VIR; 1985. [in Russian]Скрябин В.А., Сабоиев И.А., Чиркин А.П. Инновационные процессы использования биотехнологий глубокой переработки зерна. В кн.: Инновационные процессы в пищевых технологиях: наука и практика. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию Всероссийского научно-исследовательского института зерна и продуктов его переработки. Москва; 2019. URL: https://vniiz.org/science/ publication/article-383/conf90-article-62 [дата обращения: 26.04.2020].Skryabin V.A., Saboiev I.A., Chirkin A.P. Innovative processes of using biotechnologies for deep processing of grain (Innovatsionnye protsessy ispolzovaniya biotekhnologiy glubokoy pererabotki zerna). In: Innovative Processes in Food Technologies: Science and Practice (Innovatsionnye protsessy v pishchevykh tekhnologiyakh: nauka i praktika). Proceedings of the International Scientific and Practical Conference Dedicated to the 90th Anniversaty of the AllRussian Research Institute of Grain and Products of Its Processing. Moscow; 2019. [in Russian]. URL: https://vniiz.org/science/ publication/article-383/conf90-article-62 [дата обращения: 26.04.2020].Сотченко В.С., Горбачева А.Г., Багринцева В.Н, Сотченко Е.Ф., Лавренчук Н.Ф., Супрунов А.И., Толорая Т.Р., Жуков Н.И., Смирнова Л.А. Методические указания по производству гибридных семян кукурузы. Пятигорск: Колос; 2019.Sotchenko V.S., Gorbacheva A.G., Bagrinceva V.N, Sotchen ko E.F., Lavrenchuk N.F., Suprunov A.I., Toloraya T.R., Zhu kov N.I., Smirnova L.A. Guidelines for the production of hybrid maize seed (Metodicheskiye ukazaniya po proizvodstvu gibridnykh semyan kukuruzy). Pyatigorsk: Kolos; 2019. [in Russian]Пакет программ Statistica 10.0. StatSoft Russia. 1999-2020. URL: http://statsoft.ru/ [дата обращения: 01/10/2018].Statistica 10.0 Software Package. StatSoft Russia. 1999-2020. [in Russian] URL: http://statsoft.ru/ [дата обращения: 01/10/2018].Яровенко В.Л., Устинников Б.А., Пыхова С.В. Комбинированное производство спирта и крахмала на спиртовых заводах. Москва; 1965.Yarovenko V.L., Ustinnikov B.A., Pykhova S.V. Combined production of alcohol and starch in distilleries (Kombinirovannoye proizvodstvo spirta i krakhmala na spirtovykh zavodakh). Moscow; 1965. [in Russian]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.