Ячменная продукция снижает риск болезни коронарных сосудов сердца. Еще более ценна культура голозерного ячменя, которая у нас почти не известна. Но с сортами голозерного ячменя в Украине весьма проблематично.

В мае 2006 года Администрация США по вопросам продовольствия и лекарственных средств, US Food and Drug Administration (FDA), отнесла пищевые продукты, содержащие зерно ячменя, к продуктам функционального питания, то есть к тем, которые имеют лечебно-профилактическое воздействие на здоровье организма человека или предотвращают определенные патологические процессы и болезни. В частности ячменная продукция снижает риск болезни коронарных сосудов сердца. Еще более ценна культура голозерного ячменя, которая у нас почти не известна. Да и с сортами голозерного ячменя в Украине весьма проблематично.

Ячменный хлеб (panus hordeaceus) в древности считали хлебом рабов и бедных. После падения Римской Империи ячменный хлеб начал понемногу уступать пальму первенства лучшим по вкусовым характеристикам хлебам – пшеничному и ржаному. Однако в целом ряде регионов мира – Африке, Тибете, Китае, Корее, Японии – ячмень никогда не терял своего значения как пищевой продукт. Причем в данном случае речь идет не просто о ячмене, а именно о ячмене голозерном. В пищевом рационе многомиллионной армии бывшего СССР видное место занимала и ячменная перловая каша, которая за свой специфический вкус и внешний вид получила не совсем лестное название – «кирза», «шрапнель», или «дробь 16». Естественно, варили ее не из голозерного ячменя, но все равно она была полезной.

Фото 2. Зерно пленчатого (слева) и голозерного (справа) ячменя

Фото 2. Зерно пленчатого (слева) и голозерного (справа) ячменя

Стратегические преимущества голозерного ячменя

У голозерного ячменя зерно не покрыто пленкой и, подобно зерну пшеницы, легко отделяется при обмолоте от жесткой оболочки, плотно окутывающей зерно пленчатого ячменя (фото 2). Отделение пленки при изготовлении продуктов из зерна пленчатого ячменя (например ячменной перловой крупы) приводит к существенным потерям полезных для организма веществ, содержащихся в оболочке зерна, зародыше, алейроновом и субалейроновом слоях, которые при технологической обработке теряются вместе с поверхностной пленкой.

Сравним химический состав зерен ячменя пленчатого и голозерного по основным пищевым составляющим (см. табл.). Нельзя не заметить тенденцию к преимуществу голозерного ячменя почти по всем составляющим, за исключением клетчатки. Но значительную часть этой клетчатки у пленчатого ячменя занимает зерновая пленка, образованная из целлюлозы, лигнина и кремния и пищевой ценности не имеющая.

Внимание диетологов (исследовавших ингредиенты повседневного питания, которые обеспечивают устойчивость человеческого организма к основным болезням цивилизации – рак внутренних органов, сердечно-сосудистые заболевания и сахарный диабет) привлек углеводный комплекс зерна ячменя, составляющий основную долю массы его зерна. Речь здесь идет о высокомолекулярных углеводах, таких как крахмал и клетчатка, в отличие от простых сахаров – глюкозы, фруктозы, сахарозы. Комплекс углеводов ячменя называют еще полисахаридами, которые делятся на крахмал (растворимый полисахарид) и некрахмалистые (нерастворимые) полисахариды. Основную часть некрахмалистых полисахаридов зерна ячменя составляют (1,3) (1,4)- β-D-глюканы (β-глюканы) и арабиноксиланы. Комплекс углеводов зерна ячменя составляет около 80% его сухой массы. Лигнин не является углеводом, но настолько тесно связан с ними, особенно с целлюлозой, что его также относят к углеводному комплексу.

По определению диетологов, вышеупомянутые некрахмалистые полисахариды, или NSPs (non starch polysaccharides), которые являются структурными элементами клеточных стенок тканей пленки, алейронового слоя и эндосперма зерна ячменя, называют общей диетической клетчаткой, или TDF (total dietary fiber). Некрах­ма­листые полисахариды не перевариваются пищеварительной системой человеческого организма и не являются источником энергии, но имеют диетическую ценность по другим причинам. Под действием кишечной микрофлоры NSPs частично деградируют, образуя ряд диетически важных продуктов, таких как краткоцепочные жирные кислоты: уксусная, пропионовая, бутиловая.

Основными некрахмалистыми полисахаридами зерна ячменя являются β-глюканы, арабиноксиланы и целлюлоза. Целлюлоза присутствует в основном в пленке ячменного зерна: 40% от сухой массы пленки и 96% от общего содержания целлюлозы в зерне. Арабиноксиланы являются полимерами сахаров-пентоз, таких как арабиноза и ксилоза. Арабиноксиланы и глюканы составляют соответственно 67 и 26% стенок алейронового слоя и 20 и 70% стенок клеток эндосперма зерна ячменя.

Среди всех составляющих некрахмалистых полисахаридов ячменного зерна, по определению диетологов, β-глюканы являются наиболее важным компонентом клетчатки TDF ввиду их ценности для здоровья человека. В отличие от целлюлозы, β-глюканы частично растворимы в воде, они образуют растворы с высокой вязкостью и принимают участие в важных процессах углеводного и жирового обмена.

Фото 3. Хлебопродукты из смесей муки пшеницы и ячменя (50%:50%) или 100% ячменной муки на пищевом рынке Канады

Фото 3. Хлебопродукты из смесей муки пшеницы и ячменя (50%:50%) или 100% ячменной муки на пищевом рынке Канады

Нужно особо подчеркнуть, что среди всех зерновых культур лишь в двух из них, а именно в зерне овса и ячменя, найдено высокое содержание β-глюканов. В отличие от овса, у которого β-глюканы локализованы в основном в периферической части зерна, в ячменном зерне β-глюканы сконцентрированы как в алейроновом слое, так и в эндосперме. Содержание -глюканов в зерне ячменя составляет от 2 до 11%, в среднем 4-7%, в то время как содержание β-глюканов в зерне пшеницы не превышает 0,2%. Зерно ячменя отличается высоким содержанием витаминов группы В, а содержание никотиновой кислоты в нем является самым высоким среди известных злаков.

В 1997 году в Канаде впервые был создан ячмень вакси (waxy), содержащий на 32-41% больше β-глюканов по сравнению с обычным ячменем. В некоторых мутантных формах голозерного ячменя найдено до 15-16% β-глюканов.

Стратегической для здоровья человека группой биологически ценных нутриентов, связанных с жирами ячменя, являются жирорастворимые токоферолы и токотриенолы. Их именуют общим названием – токолы, они являются предшественниками стратегически важного для организма человека витамина Е с его мощной антиоксидантной функцией. Антиоксиданты, как известно, эффективно нейтрализуют вредные для здоровья человека свободные радикалы, приводящие к расстройству важных метаболических процессов в организме человека, к разрушению мембран клеток и возникновению таких тяжелых недугов как сердечно-сосудистые патологии и рак.

Многочисленными исследованиями подтверждено, что ячмень – абсолютный чемпион среди злаков по содержанию и составу изомеров токолов. Токолы связаны с содержанием липидов в алейроновом слое, эндосперме и тканях зародыша, а их концентрация положительно коррелирует с содержанием масла. Содержание -токоферолов и -токотриенолов в масле зерна ячменя соответственно в 24 и 17 раз (!) выше, чем в масле кукурузы.

Перечень полезных для здоровья компонентов зерна ячменя был бы неполным, если не упомянуть о ряде важных фитонутриентов, имеющих протекторную активность против определенных типов рака, сердечнососудистых заболеваний, дегенеративных болезней, таких как артриты, благодаря антиоксидантной активности этих веществ. Наиболее исследованными в этом плане являются такие компоненты зерна ячменя как стеролы, токотриенолы, флавоноиды и фитофенолы. Значительная часть антиоксидантной активности в зерне ячменя приходится на нерастворимые фенолы, такие как феруловая кислота, этерифицированная с полисахаридами (арабиноксиланамы) клеточных стенок и лигнином.

Как и многие другие ценные для здоровья человека вещества, фитостеролы сосредоточены в оболочке зерна ячменя. Общее содержание фитостеролов в зерне ячменя составляет от 820 до 2349 мг/кг. В зависимости от сорта ячменя содержание феруловой кислоты в зерне может варьировать в пределах 365-723 мг/кг сухой массы.

Высокий уровень антиоксидантной активности в зерне ячменя принадлежит проантоцианидинам (флавонолам). Среди основных флавонолов, найденных в зерне ячменя, – катехин, процианидин В3 и продельфинин В3. Общее содержание флавонолов в зерне ячменя варьирует от 325 до 527 мг/кг. Особенно высокое содержание этих антиоксидантов в зерне ячменя вакси (канадский голозерный сорт Alamo).

Целый ряд фитонутриентов ячменя – пигменты, которые синтезируются в зерне ячменя разного цвета: белый, голубой, черный, коричневый, красный. Хотя среди коммерческих сортов ячменя встречаются главным образом белозерные сорта. Пигментация зерна может быть морфологическим индикатором присутствия в зерне определенных типов флавонолов. Например, черный цвет зерна ячменя обусловлен присутствием меланина. Красный или коричневый цвет свидетельствует о присутствии антоцианинов. Коричневый и голубой цвета обусловлены также фенольными компонентами антоцианинов на поверхности зерна. Различные оттенки и комбинации цветов зерна ячменя обусловлены взаимодействием различных антоцианинов с другими фенольными производными.   

В мире обобщены и опубликованы результаты сотен клинических исследований, выполненных в ведущих лабораториях мира и направленных на изучение влияния пищевых продуктов из ячменного зерна на состояние физического здоровья организма. Вывод один: зерно ячменя является чрезвычайно ценным продуктом диетического питания. Оно содержит комплекс вышеуказанных биологически активных ингредиентов, имеющих эффективную протекторную функцию против трех самых смертоносных болезней современной цивилизации: сердечнососудистых заболеваний, сахарного диабета и рака внутренних органов.

Поэтому в странах цивилизованного мира, особенно среди тех слоев населения, которые ценят свое здоровье, продукты из зерна ячменя быстро приобретают популярность. Список пищевых продуктов из зерна ячменя в мире в последнее время стремительно расширяется. Наиболее распространенными (например на пищевом рынке Канады) являются продукты, изготовленные из смесей муки пшеницы и муки ячменя в различных соотношениях.

Причем используется ячменная мука из цельномолотого зерна, без всякого отсева и технологических отходов, поскольку все структурные элементы ячменного зерна (эндосперм, оболочка и зародыш) имеют высокую биологическую ценность. Вот почему для эффективного технологического использования подходит зерно именно голозерного ячменя, которое трансформируется в муку, хлопья, крупы и другие зернопродукты без технологических потерь, имеющих место при переработке зерна пленчатого ячменя. Кроме пищевого использования голозерный ячмень является ценным кормом, особенно для животных с однокамерным желудком (свиньи). Например, такая популярная в мире кормовая культура, как кукуруза, по известным причинам не является распространенной в Канаде. Место кукурузы в кормовом балансе этой страны успешно занял голозерный ячмень, который так и называют – «кукурузой Канады».

Ко всему вышеизложенному следует добавить еще и то, что ячмень (как пленчатый, так и голозерный) – чрезвычайно засухоустойчивая и непритязательная к почвенно-климатическим условиям культура, которая дает гарантированные урожаи зерна даже в крайне засушливых регионах мира.

Фото 4. Озимый голозерный ячмень Гладіатор, двуручка, шестирядный

Фото 4. Озимый голозерный ячмень Гладіатор, двуручка, шестирядный

Фото 5. Яровой голозерный ячмень Ахілес, двурядный

Фото 5. Яровой голозерный ячмень Ахілес, двурядный

Новые украинские сорта

Сортов голозерного ячменя в Украине практически нет, поскольку в селекции голозерного ячменя есть ряд проблем, которые не так просто решаются. В Селекционно-генетическом институте за последние несколько лет развернута большая программа по созданию сортов голозерного ячменя специального технологического использования для пищеперерабатывающей промышленности и животноводства. В программу вовлечены лучшие сорта и коллекционные образцы голозерного ячменя мировой селекции. С целью представления высоких адаптивных свойств голозерного ячменя в скрещивание привлечены лучшие сорта пленчатого озимого и ярового ячменя селекции нашего института и иностранные сорта озимого и ярового ячменя, районированные в Украине.

В рамках нашей программы создание сортов голозерного ячменя пищевого и кормового направлений осуществляется с привлечением специальных генов вакси, которые имеют два четко выраженные эффекта:

а) существенно повышают содержание в зерне ценных для здоровья человека β-глюканов;

б) повышают полноту утилизации (перевариваемость) крахмала.

На сегодняшний день в Украине пока нет ни одного сорта голозерного ячменя типа вакси. Но в Одессе такой сорт уже создан, в ближайшие 2-3 года он будет передан в Госсортоис­пытание. Нами создан сорт ярового голозерного ячменя Ахілес, который в 2010 году передан в Госсортоиспытание (фото 5). Семена ячменя этого сорта уже размножаются на опытных полях нашего института. На заключительных этапах находится и конкурсное сортоиспытание нового сорта озимого голозерного ячменя под названием Гладіатор.

Фото 6. Зерно голозерного ячменя (слева) и хлопья из него (справа)

Фото 6. Зерно голозерного ячменя (слева) и хлопья из него (справа)

На фото 6 показан образец хлопьев из зерна голозерного ячменя сорта Ахілес. Эти хлопья, в отличие от хлопьев и круп из традиционного пленчатого ячменя, содержат все ценные части ячменного зерна: оболочку, эндосперм и зародыш. Безусловно, такой продукт имеет более высокую биологическую ценность. Очевидны технологические преимущества голозерного ячменя перед пленчатым при переработке зерна в хлопья и крупы: не нужна технологическая операция по удалению зерновой пленки и отпадают соответствующие энергетические затраты.

Селекция голозерного ячменя включает в себя все направления селекции обычного пленчатого ячменя (устойчивость к полеганию растений, к болезням и неблагоприятным условиям). Плюс к этому целый ряд своих специфических направлений: обмолачиваемость зерна, форма зерна и характер размещения зародыша – факторы, способствующие механической устойчивости зародыша против травмирования при обмолоте.

Следует отметить, что теоретически голозерный ячмень должен был бы иметь урожай зерна ниже пленчатого ячменя на 10-15%. Именно такую долю от урожая зерна пленчатого ячменя составляет зерновая пленка, которая ничем по своему составу не отличается от обычной ячменной соломы и не имеет никакой биологической ценности для человека. Иными словами, урожаи зерна нетто пленчатого и голозерного ячменя не отличаются.

Селекция голозерного ячменя пищевого направления должна учитывать следующие показатели пищевой и технологической ценности зерна: твердость, содержание белка и общей диетической клетчатки (β-глюканов и арабиноксиланов), содержание жира и его жирно-кислотный состав, содержание антиоксидантов, общее содержание токолов и их отдельных изомеров, токоферолов и токотриенолов, пигментацию зерна и содержание отдельных пигментов с функцией антиоксидантов, особенности технологического помола зерна в муку и технологичность при изготовлении круп и хлопьев, смесительные свойства ячменной муки при изготовлении хлеба и хлебопродуктов из смесей муки пшеницы и ячменя.

Фото 7. Округлая форма зерновки со «скрытым» зародышем – наиболее ценная для селекции голозерного ячменя

Фото 7. Округлая форма зерновки со «скрытым» зародышем – наиболее ценная для селекции голозерного ячменя

Выращивание сортов голозерного ячменя на семена имеет свои особенности, обусловленные формой и физической структурой зерновки, характером размещения зародыша и чувствительностью зародыша семени к механическому воздействию молотильного барабана комбайна (фото 7). Частота вращения молотильного барабана, технологические зазоры молотильного аппарата комбайна должны быть подобраны опытным путем так, чтобы избежать травмы зародыша зерновки, поскольку это негативно влияет на полевую всхожесть семян.

Продукты из зерна ячменя снижают содержание «вредного» холестерина низкой плотности в плазме крови. Благодаря низкому гликемическому индексу они не создают проблем при питании диабетиков, противодействуют образованию злокачественных опухолей в кишечнике. Натуральные продукты из зерна голозерного ячменя благодаря мощному комплексу антиоксидантов нейтрализуют разрушительные для здоровья человека свободные радикалы. Комплекс витаминов группы В поддерживает общий биологический баланс организма, способствует мобилизации защитных функций, улучшает работу печени, мозга, сердца и других важных органов. Вот такое оно, ячменное зернышко – известное и в то же время неизвестное!

Первый голозерный родом с Черниговщины

Носовская селекционно-опытная станция более 10 лет назад начала селекционную работу с ячменем в направлении создания голозерных сортов. Для создания исходного гибридного материала здесь брали высокопроизводительные, приспособленные к местным условиям выращивания пленчатые сорта ячменя, преимущественно собственной селекции, которые скрещивали с голозерными сортами ячменя мексиканского происхождения. Целенаправлен­но из гибридных популяций отобраны голозерные формы ячменя, которые соединили в себе полезные свойства пленочных и голозерных форм.

Таким образом, несколько лет назад здесь создан первый отечественный сорт ярового голозерного ячменя Козацький.

Николай Сардак, и. о. директора Носовской селекционно-опытной станции Института сельскохозяйственной микробиологии и АПВ НААН Украины (Черниговская обл.), автор сорта голозерного ячменя:

– Преимущества голозерных сортов ячменя неоспоримы с точки зрения получения более качественной зерновой продукции как для использования в пищевой промышленности, так и в качестве корма. Голое зерно лишено балласта – пленки, которая у ячменя составляет 10-12% массы зерна. Отпадает довольно трудоемкая про­цедура обрушения пленки при изготовлении круп, хлопьев, муки для кондитерских изделий, диетических сортов хлеба и др. Выход крупы из голозерного зерна ячменя увеличивается на 15-20%.

Присутствие пленки в корме – не просто балласт, а фактор, ухудшающий пищеварение при потреблении кормов. Поэтому зерно без пленки является идеальным монокормом для свиней, прекрасным компонентом комбикормов для птицы.

О преимуществах голозерных форм ячменя в питании людей уже сказано выше. Такая дефицитная незаменимая аминокислота, как лизин, оказывает антивирусное действие и является надежным средством для преодоления многих человеческих недугов. К сожалению, в отечественном производстве сорта голозерного ячменя практически отсутствуют.

Наш сорт ярового голозерного ячменя Козацький прошел Государственное сорто­испытание в 2007-2009 годах и занесен в Реестр сортов растений Украины по зоне Полесья на 2010 год (Патент № 10084, 16.04.2010 г. Свидетельство о государственной регистрации сорта № 10379, 29.03.2010 г.).

Безусловным преимуществом сорта Козацький перед пленчатыми сортами ярового ячменя является его голозерность и значительно большее (на 20-30%) содержание белка, что компенсирует несколько меньшую урожайность по сравнению с лучшими пленчатыми сортами. Яровой ячмень Козацький является сортом интенсивного типа с невысоким стеблем (60-90 см), высокой устойчивостью к полеганию и осыпанию (7-9 баллов), болезням (5-9 баллов), с крупным зерном (масса 1000 зерен 45-53 г) и высокой натурой (695-700 г/л), содержанием белка в зерне 14,3-17,2%. Он является отличным сырьем для пищевой и комбикормовой промышленности, прекрасным кормом.

В годы станционного и Государственного сорто­испытания урожайность сорта достигала 65 ц/га. В частности в 2008 году на Прилуцком сортоучастке Черниговской области был собран урожай – 57 ц/га.

Увлекаясь хорошими хозяйственными характеристиками голозерного ячменя, следует помнить, что эти формы более требовательны к технологии выращивания. Это связано с биологией голозерных форм.

Они не защищены пленкой, поэтому более уязвимы перед воздействием неблагоприятных условий и вредителей. Они имеют несколько меньшую (на 5-10%) полевую всхожесть, склонны травмироваться при обмолоте. Поэтому нужны качественное возделывание почвы и своевременный посев, обязательное протравливание семян, обеспечение элементами минерального питания, применение фунгицидов и инсектицидов в период вегетации, более мягкий режим обмолота при уборке семенных посевов.

Вегетационные годы 2010-й и 2011-й были крайне неблагоприятными для выращивания ячменя в условиях Носовской СОС (отсутствие осадков и высокие температуры). Поэтому размножение сорта Козацький несколько задержалось. Однако отдельные хозяйства, в частности АВ ООО «Агроцентр К» в Днепропетровской области, получив еще в 2009 году 2 тонны семян, сохранили в посевах этот сорт, доведя в 2012 году площадь его посева до 300 га.

Создание сорта Козацький на Носовской СОС – это только начало работ по голозерным формам. Селекционная работа по выведению голозерных сортов продолжается. Созда­ется новый исходный гибридный материал для селекции более совершенных форм, которые полнее удовлетворяли бы требования сельскохозяйственного производства.

Ботанический портрет голозерного ячменя сорта Козацький

Тип развития – яровой. Растения с полупрямостоячим габитусом, средние по высоте. Флаговый лист с отсутствующей антоциановой окраской ушек и умеренным восковым налетом. Начало колошения – среднее. Соломина – слабовыполненная. Ости с отсутствующей или очень слабой антоциановой окраской на кончиках и более длинные относительно колоса. Колос с отсутствующим или очень слабым восковым налетом, с прямым положением в пространстве, двухрядный, цилиндрической формы, неплотный, средней длины. Стержень колоса имеет среднюю длину первого сегмента и слабый изгиб. Зерновка без пленки, волоски основной щетинки короткие, отсутствует или очень слабая антоциановая расцветка жилок внешней цветочной чешуи, опушение вентральной бородки отсутствует. Алейроновый слой зерновки слабо окрашенный, форма удлиненно-эллиптическая, поверхность тонкоморщинистая. Ушки имеют заостренную форму верхушки и перекрывающий охват соломинки. Язычок средней длины. Растения высотой 63-70 см. Среднеспелый, вегетационный период 87-98 дней. Масса 1000 семян – 41,3-46,8 г. Потенциальная урожайность сорта 75 ц/га. Рекомендуется высевать при 100-процентной хозяйственной годности 4-5 млн/га семян. Мучнистой росой, гельминтоспориозом и летящей головней поражается ниже стандартов. Протравливание семян препаратом «Максим» обеспечивает полную защиту растений от болезней.

 

Александр Рыбалка, доктор биологических наук, завотделом качества зерна
Сергей Полищук, аспирант, Селекционно-генетический институт, г. Одесса