Введение. Ячмень – основная зернофуражная культура в кормлении свиней. Его доля в составе комбикормов для свиноматок может доходить до 60%, для свиней на откорме – до 80% [1]. Обусловлено это относительно высокими показателями кормовой ценности зерна ячменя. Содержание сырого протеина в зерне ярового ячменя варьирует от 12,51 до 15,01% [2, 3, 4]. По содержанию сырого протеина зерно ячменя превосходит зерно кукурузы в среднем на 1,29…2,10% [5, 6]. В. М. Голушко с соавторами [7] выявили, что концентрация «идеального» протеина в ячмене составляет 25,84 г/кг, что на 3,59 и 9,36 г/кг больше, чем в пшенице и кукурузе.
Белки злаковых культур характеризуются недостаточным количеством незаменимых аминокислот, в первую очередь – лизина. По данным Л. М. Ерошенко с соавторами [8] и L. T. Ortiz, et al. [9] содержание лизина в протеине зерна сортов ярового ячменя варьировало от 3,30 до 3,74 г/100 г белка. По величине этого показателя ячмень превышает пшеницу на 10,8, тритикале на 5,0, и кукурузу на 46,2% соответственно [10]. Исследованиями M. Rani, et al. [11] установлено средне сортовое содержание суммы незаменимых аминокислот у ячменя (32,49 г/100 г протеина). По сумме критических (лизин, треонин, метионин) и незаменимых (лизин, треонин, метионин, валин, фенилаланин, изолейцин, лейцин) аминокислот яровой ячмень превосходит яровую пшеницу соответственно на 8,9 и 12,4%, а яровое тритикале – на 28,9 и 38,7% [12].
Применение полнорационных комбикормов из зернофуража, где одним из основных компонентов выступает ячмень, при откорме свиней обеспечивает получение дополнительного прироста массы на 21,6%, снижение затрат кормов на 1 ц прироста на 12,3% и увеличение прибыли в расчёте на 1 ц прироста [13]. Рационы на основе ячменя обеспечивают лучший прирост живой массы, при этом мясо и сало свиней отличаются более благоприятным профилем жирных кислот в отношении показателей, способствующих укреплению здоровья [14]. При сравнительной характеристике рационов на основе кукурузы, гороха, конских бобов и ячменя, было установлено, что группа свиней при откорме ячменем характеризовалась самым высоким суточным приростом массы тела [15]. Частичная замена кукурузы ячменем существенно регулировала микрофлору кишечника опытных свиней [16].
Для ее достижения решали следующие задачи: скрининг сортов ярового ячменя по комплексу показателей биологической ценности протеина; провести ранжирование сортов ярового ячменя по показателям, лимитирующим биологическую ценность протеина зерна; выявить связь между содержанием лизина в протеине с содержанием сырого протеина в зерне.
Условия, материалы и методы. Работу выполняли в 2022–2024 гг. в отделе аналитических исследований и на опытных полях Татарского НИИСХ. Почва опытного участка серая лесная, среднесуглинистая, в пахотном слое (0…22 см) характеризовалась следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса – 3,52 % (ГОСТ 26213-91), азота щёлочно-гидролизуемого – 7,9 мг/100 г (по А. Х. Корнфилду), подвижного фосфора – 25,7 мг/100 г, подвижного калия – 12,6 мг/100 г (по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26207-91); гидролитическая кислотность – 4,5 ммоль/100 г (по методу Каппена в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26212 -91); рН солевой вытяжки – 5,9 ед. Предшественником служила озимая рожь. Использовали минеральные удобрения в дозе N54P52K52S20. Объект исследования – зерно 15 пленчатых сортов ярового ячменя, допущенных к возделыванию по Республике Татарстан (табл. 1).
Таблица 1 – Сорта ярового ячменя и учреждения-оригинаторы
|
Сорт |
Учреждение-оригинатор |
|
Раушан |
ФГБНУ «ФИЦ Немчиновка»; ФГБНУ «ФИЦ Казанский НЦ РАН»; НПФ «Российские семена» |
|
Лаишевский, Тимерхан, Эндан, Камашевский, Тевкеч |
ФГБНУ «ФИЦ Казанский НЦ РАН» |
|
Фандага, Деспина |
NORDSAAT SAATZUCHT GMBH, Германия |
|
Памяти Чепелева |
Уральский ФАНИЦ УрО РАН |
|
Нур |
ФГБНУ «ФИЦ Немчиновка» |
|
Финист |
ФГБНУ «Самарский ФИЦ РАН»; ФГБНУ «ФНЦ лубяных культур»; ФГБОУ ВО «Самарская ГСХА» |
|
Фортуна |
ACKERMANN SAATZUCHT GMBH & CO. KG |
|
Надежный |
ФГБНУ «ФИЦ «Немчиновка»; ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» |
|
Лидар |
ООО «Агрокомпания Л и З» |
|
Вакула |
ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ»; «Селекционно-генетический институт-Национальный центр семеноведения и сортоизучения»; ООО АПК «Александровское»; ЗАО Агрофирма «Павловская Нива» |
Количество сырого протеина в зерне определяли по ГОСТ 13496.4-2019 с использованием титриметрического метода по Къельдалю (комплект лабораторного оборудования для определения азота и белка, полуавтомат Velp Scientifica, Италия). Содержание 10 незаменимых аминокислот измеряли с использованием спектроскопии в ближней инфракрасной области на приборе FOOS NIRS DS 2500, Дания. Валидация и градуировка соответствуют ГОСТ ISO 12099-2017.
При определении биологической ценности протеина ориентировались на показатели содержания незаменимых аминокислот в идеальном протеине для свиней, приведенные В. Г. Рядчиковым [17]. Рассчитывали семь показателей: аминокислотный скор (АС, %); индекс незаменимых аминокислот (ИНАК, доли ед.); обобщенный коэффициент утилитарности (U, доли ед.); коэффициент сопоставимой избыточности (G); коэффициент различия аминокислотных скоров (КРАС, %), биологическая ценность белка (БЦ, %); показатель Карпаци-Линдера-Варги (%). Их определяли по формулам, приведёнными Н.Ф. Мазаловой [18].
Аминокислотный скор (АС, %) – один из методов определения качества протеина, путем сравнения аминокислоты в исследуемом продукте с «идеальным» протеином. Аминокислота, скор которой имеет самое низкое значение называется первой лимитирующей аминокислотой. Значение скора этой аминокислоты определяет биологическую ценность и степень усвоения протеина. Для «идеального» протеина (АС=100%).
Индекс незаменимых аминокислот (ИНАК, доли единицы) учитывает количество всех незаменимых аминокислот. Для «идеального» протеина индекс незаменимых аминокислот (ИНАК =1).
Обобщённый коэффициент утилитарности аминокислотного состава протеина (U, доли ед.) численно характеризует степень сбалансированности незаменимых аминокислот по отношению к физиологически необходимой норме. Для «идеального» протеина обобщённый коэффициент утилитарности (U=1).
Коэффициент сопоставимой избыточности (G) отражает общее количество незаменимых аминокислот, которое не может быть утилизировано из-за взаимной несбалансированности состава по отношению к эталону. Для «идеального» протеина коэффициент сопоставимой избыточности (G=0).
Коэффициент различия аминокислотных скоров (КРАС, %) указывает на избыточное количество незаменимых аминокислот, не используемых на пластические нужды. По величине коэффициента различия аминокислотных скоров оценивают биологическую ценность протеина (БЦ=100-КРАС, %). Чем выше коэффициент различия аминокислотных скоров, тем ниже биологическая ценность белка. Для «идеального» протеина коэффициент различия аминокислотных скоров (КРАС=0 %), а биологическая ценность (БЦ=100 %).
Показатель Карпаци-Линдера-Варги различает протеин на «хороший» и «идеальный». Для «идеального» протеина он равен 100%.
Ранжирование сортов по комплексу показателей биологической ценности протеина проводили в порядке убывания. Максимальный ранг присваивали сорту с наиболее высоким показателем биологической ценности. То есть лучший сорт характеризовался максимальной суммой баллов.
Математическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием программы «Agros», версия 2006.
Результаты и обсуждение. Генеральная средняя содержания протеина в зерне сортов ярового ячменя с вероятностью 95% располагалась в интервале 14,66…15,62% на сухое вещество (табл. 2). Достоверно самое высокое в опыте содержание протеина, по отношению к среднему сортовому (15,14% на сухое вещество) зафиксировано у сортов Раушан (16,28%) и Вакула (16,46%), достоверно самое низкое – у Финиста (13,28%).
С вероятностью 95 % генеральная средняя суммы аминокислот в протеине зерна сортов ярового ячменя располагалась в интервале 31,52…33,54 г/100 протеина. Достоверно более высокие суммы аминокислот, по отношению к средней сортовой (32,53 г/100 г протеина), зафиксированы у сортов Финист (34,66 г), Лидар (34,62 г) и Эндан (35,57 г), достоверно самые низкие – у Фортуны (30,72 г), Нура (29,24 г), Деспины (30,59 г) и Раушана (30,82 г).
С вероятностью 95 % генеральная средняя содержания лизина в протеине зерна сортов ярового ячменя располагалась в интервале 3,81…4,06 г/100 г протеина. Достоверно более высокие величины этого показателя, по отношению к среднему сортовому (3,93 г), отмечено у сортов Финист (4,40 г) и Эндан (4,29 г), достоверно самые низкие – у Нура (3,55 г) и Раушана (3,65 г).
Таблица 2 – Содержание сырого протеина, лизина и суммы незаменимых аминокислот в зерне сортов ярового ячменя (2022–2024 гг.)
|
Сорт |
Содержание, г/100 г протеина |
СП, % на СВ* |
|
|
Lys |
сумма НАК |
||
|
Идеальный протеин |
7,1 |
40,1 |
|
|
Финист |
4,40 |
34,66 |
13,28 |
|
Фортуна |
3,87 |
30,72 |
14,69 |
|
Нур |
3,55 |
29,24 |
15,25 |
|
Тимерхан |
4,02 |
33,95 |
15,41 |
|
Надежный |
4,06 |
33,06 |
14,69 |
|
Лидар |
3,98 |
34,62 |
14,42 |
|
Памяти Чепелева |
3,86 |
32,80 |
15,75 |
|
Деспина |
3,77 |
30,59 |
15,94 |
|
Лаишевский |
3,91 |
32,44 |
15,41 |
|
Камашевский |
4,04 |
32,70 |
15,75 |
|
Раушан |
3,65 |
30,82 |
16,28 |
|
Вакула |
3,82 |
32,18 |
16,46 |
|
Эндан |
4,29 |
35,57 |
14,35 |
|
Тевкеч |
4,05 |
33,82 |
15,22 |
|
Фандага |
3,74 |
30,78 |
14,19 |
|
|
|||
|
Х ± Sх |
3,93 ± 0,06 |
32,53 ± 0,47 |
15,14 ± 0,22 |
|
95% доверительный интервал |
3,81…4,06 |
31,52…33,54 |
14,66…15,62 |
|
F-критерий Фишера |
6,89 |
11,57 |
9,68 |
|
НСР 05 |
0,26 |
1,61 |
0,84 |
*СП – сырой протеин; СВ – сухое вещество;
** – сумма незаменимых аминокислот (НАК).
Следует отметить относительно высокое среднее сортовое содержание в протеине аргинина (4,55 г/100 г протеина), в сравнении с эталонным показателем (2,8 г/100 г протеина).
Девять из десяти незаменимых аминокислот выступают лимитирующими (скор˂100%). По данным М. О. Омарова с соавторами [19], первой и второй лимитирующими аминокислотами в протеине зерна ярового ячменя служат лизин и треонин. В наших исследованиях установлена аналогичная картина, их средние сортовые скоры составляли соответственно 55,6 и 59,8% соответственно, третьей лимитирующей аминокислотой в протеине зерна был гистидин (63,9%), четвертой – изолейцин (72,1%), пятой – триптофан (84,1%), шестой – лейцин (85,3%), седьмой – метионин (86,5%), восьмой – валин (87,1%), девятой – фенилаланин (95,0%).
Таблица 3 – Скоры незаменимых аминокислот в белке зерна сортов ячменя относительно идеального протеина (среднее за 2022–2024 гг.), %
|
Сорт |
Lys |
Thr |
His |
Ile |
Trp |
Leu |
Met |
Val |
Phe |
Arg |
|
Идеальный протеин |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
Финист |
62,0 |
63,0 |
69,7 |
73,0 |
81,1 |
90,5 |
92,9 |
92,0 |
102,1 |
174,8 |
|
Фортуна |
54,5 |
58,7 |
64,5 |
66,4 |
73,0 |
79,7 |
82,5 |
82,9 |
90,6 |
152,4 |
|
Нур |
49,9 |
53,9 |
56,3 |
62,6 |
70,6 |
77,9 |
81,9 |
77,6 |
83,4 |
148,2 |
|
Тимерхан |
56,6 |
63,0 |
65,4 |
74,4 |
81,0 |
87,7 |
92,7 |
90,9 |
89,6 |
178,4 |
|
Надежный |
57,1 |
61,1 |
64,8 |
73,0 |
78,7 |
85,9 |
90,5 |
89,8 |
95,5 |
164,4 |
|
Лидар |
56,0 |
63,0 |
65,9 |
77,1 |
94,4 |
90,1 |
88,9 |
95,3 |
103,9 |
175,3 |
|
Памяти Чепелева |
54,4 |
59,1 |
61,8 |
72,9 |
81,7 |
87,5 |
91,9 |
88,1 |
95,9 |
163,9 |
|
Деспина |
53,1 |
57,1 |
64,4 |
69,2 |
85,4 |
78,3 |
79,1 |
79,9 |
89,0 |
150,4 |
|
Лаишевский |
55,1 |
59,3 |
61,2 |
72,4 |
91,4 |
87,1 |
82,6 |
85,3 |
95,8 |
159,0 |
|
Камашевский |
56,9 |
58,4 |
61,9 |
72,9 |
85,6 |
88,4 |
82,7 |
86,1 |
95,7 |
162,4 |
|
Раушан |
51,4 |
55,8 |
61,4 |
69,9 |
88,3 |
79,2 |
82,9 |
80,8 |
91,2 |
155,2 |
|
Вакула |
53,8 |
58,6 |
65,1 |
72,8 |
87,5 |
84,6 |
84,9 |
85,9 |
94,8 |
157,5 |
|
Эндан |
60,4 |
66,1 |
68,2 |
79,8 |
86,5 |
94,8 |
86,4 |
93,2 |
104,9 |
183,9 |
|
Тевкеч |
58,6 |
61,9 |
65,2 |
79,2 |
92,1 |
91,4 |
97,3 |
93,1 |
102,2 |
168,3 |
|
Фандага |
52,6 |
58,3 |
60,1 |
66,2 |
84,1 |
79,3 |
80,5 |
85,7 |
90,1 |
149,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х ± Sх |
55,6 ± 0,8 |
59,8 ± 0,8 |
63,9 ± 0,9 |
72,1 ± 1,2 |
84,1 ± 1,7 |
85,3 ± 1,5 |
86,5 ± 1,4 |
87,1 ± 1,4 |
95,0 ± 1,6 |
162,9 ± 2,9 |
|
№№ лимитирующей аминокислоты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
- |
Аналогично абсолютным значениям содержания в белке следует отметить высокий средний сортовой скор аргинина (162,9%), в сравнении с другими незаменимыми аминокислотами. Это согласуется с данными Н. С.-А. Ниязова [20], согласно которым скор аргинина в протеине зерна ярового ячменя достигал 167,5%.
Таблица 4 – Ранжирование сортов ярового ячменя по показателям биологической ценности протеина* (среднее за 2022–2024 гг.)
|
Сорт |
скор Lys, % |
ИНАК, доли. ед. |
U, доли. ед. |
G
|
КРАС, % |
БЦ, % |
Покаатель Карпаци-Линдера-Варги, % |
Сумма рангов, балл |
|
Идеальный протеин |
100 |
1 |
1 |
0 |
0 |
100 |
100 |
|
|
Финист |
62,0 15 |
0,52 14 |
0,70 14 |
16,46 14 |
28,77 10 |
71,23 10 |
80,73 15 |
92 |
|
Фортуна |
54,5 7 |
0,27 2 |
0,71 15 |
16,27 15 |
25,73 15 |
74,27 15 |
77,54 7 |
76 |
|
Надежный |
57,1 12 |
0,39 10 |
0,69 11 |
17,77 11 |
28,97 9 |
71,03 9 |
78,83 13 |
75 |
|
Камашевский |
56,9 11 |
0,35 7 |
0,69 12 |
17,57 12 |
28,33 11 |
71,67 11 |
78,65 11 |
75 |
|
Деспина |
53,1 4 |
0,31 5 |
0,69 13 |
17,44 13 |
27,47 13 |
72,53 13 |
76,87 4 |
65 |
|
Эндан |
60,4 14 |
0,53 15 |
0,67 7 |
19,04 8 |
32,03 2 |
67,97 2 |
80,45 14 |
62 |
|
Нур |
49,9 1 |
0,20 1 |
0,68 9 |
18,53 10 |
26,27 14 |
73,73 14 |
75,31 1 |
50 |
|
Тимерхан |
56,6 10 |
0,43 11 |
0,66 3 |
19,90 5 |
31,36 5 |
68,64 5 |
78,58 10 |
49 |
|
Лаишевский |
55,1 8 |
0,36 9 |
0,68 8 |
18,79 9 |
29,83 8 |
70,17 8 |
77,84 8 |
58 |
|
Тевкеч |
58,6 13 |
0,45 12 |
0,67 6 |
19,31 7 |
31,78 3 |
68,22 3 |
78,76 12 |
56 |
|
Фандага |
52,6 3 |
0,30 4 |
0,68 10 |
24,12 1 |
28,01 12 |
71,99 12 |
76,62 3 |
45 |
|
Вакула |
53,8 5 |
0,35 6 |
0,67 5 |
19,68 6 |
30,73 6 |
69,27 6 |
77,21 5 |
39 |
|
Лидар |
56,0 9 |
0,50 13 |
0,64 1 |
21,69 2 |
34,96 1 |
65,04 1 |
78,29 9 |
36 |
|
Памяти Чепелева |
54,4 6 |
0,36 8 |
0,66 12 |
20,65 3 |
31,54 4 |
68,46 4 |
77,37 6 |
33 |
|
Раушан |
51,4 2 |
0,29 3 |
0,66 4 |
19,91 4 |
30,22 7 |
69,78 7 |
76,00 2 |
29 |
|
Х ± Sх |
55,6 ± 0,8
|
0,37 ± 0,03
|
0,68 ± 0,01
|
19,14± 0,53 |
29,73 ± 0,63 |
70,27 ± 0,36 |
77,94 ± 0,39 |
|
|
95% доверительный интервал |
53,6-57,2 |
0,32- 0,43 |
0,67-0,69 |
18,01-20,28 |
28,38-31,09 |
68,91-71,62 |
77,11- 78,76 |
|
|
F-критерий Фишера |
15,81 |
5,61 |
9,84 |
16,76 |
9,07 |
9,07 |
4,47 |
|
|
НСР 05 |
2,5 |
0,12 |
0,02 |
1,50 |
2,4 |
2,4 |
2,13 |
|
* – В числителе абсолютные значения показателей, в знаменателе – ранг сорта.
С вероятностью 95% генеральная средняя скора лизина в протеине зерна сортов ярового ячменя располагалась в интервале 53,6…57,2%. Достоверно более высокие величины этого показателя, по отношению к средней сортовой (55,6%), зафиксированы у сортов Финист (62,0%), Эндан (60,4%) и Тевкеч (58,6%).
Генеральная средняя индекса незаменимых аминокислот (ИНАК) протеина зерна изученных сортов с вероятностью 95% находилась в интервале 0,32…0,43 доли ед. Достоверно более высоким, по отношению к среднему сортовому (0,37 доли ед.), он был у сортов Финист (0,50), Лидар (0,50) и Эндан (0,53).
С вероятностью 95% генеральная средняя обобщённого коэффициента утилитарности аминокислотного состава протеина (U, доли ед.) зерна сортов ярового ячменя располагалась в интервале 0,671…0,691. Достоверно более высокими величинами этого показателя, по отношению к средней сортовой (0,682 доли ед.), отличались сортов Финист (0,709) и Фортуна (0,711).
Генеральная средняя коэффициента сопоставимой избыточности аминокислотного состава протеина (G) зерна с вероятностью 95% располагалась в интервале 18,01…20,28. Достоверно более низким по отношению к среднему сортовому (19,14) он был у сортов Финист (16,46), Фортуна (16,27), Деспина (17,44) и Камашевский (17,57).
С вероятностью 95% генеральная средняя коэффициента различия аминокислотных скоров (КРАС, %) располагалась в интервале 28,37…31,09%. Достоверно более низки величины этого показателя, по отношению к средней сортовой (29,73%), отмечены у сортов Фортуна (25,73%) и Нур (26,27%), что свидетельствует о повышенной биологической ценности их протеина (БЦ, %). Достоверно более высокой биологической ценностью протеина зерна по отношению к средней сортовой (70,26%) отличались сорта Фортуна (74,27%) и Нур (73,73%).
Генеральная средняя показателя Карпаци-Линдера-Варги с вероятностью 95% располагалась в интервале 77,11…78,76. Достоверно более высокие его величины, по отношению к средней сортовой (77,94%), зафиксированы у сортов Финист (80,73%) и Эндан (80,45%).
Максимальной в опыте суммой рангов (92 балла) характеризовался у сорта Финист, минимальной (29 баллов) – сорт Раушан.
Установлена отрицательная связь между содержанием протеина в зерне и содержанием лизина в протеине зерна сортов ярового ячменя (r=-0,53; t факт. = 3,17> t теор. =2,02). То есть, сорта с более высоким содержание протеина в зерне, отличались меньшими значениями содержания лизина в протеине. Аналогичные данные приведены в исследованиях Biel W., Jacyno E. [21] и Jarmo Valaja, et al. [22].
Выводы. Установлена значительная межсортовая вариабельность зерна ярового ячменя по показателям биологической ценности протеина. По содержанию сырого протеина в зерне достоверно превзошли средний уровень по опыту сорта Раушан и Вакула, уступив при этом большинству сортов по качественному составу протеина. Наибольшая в опыте сумма незаменимых аминокислот, в том числе лимитирующих сбалансированность протеина по лизину и треонину, отмечена у сортов Финист и Эндан.
Достоверно более высокие скорs лизина, по отношению к среднему сортовому значению (55,6%), зафиксированы у сортов Финист (62, 0%), Эндан (60,4%) и Тевкеч (58,6%).
По комплексу показателей биологической ценности протеина максимальным в исследовании значением суммы рангов (92 балла) характеризовался сорт Финист, что свидетельствует о высокой биологической ценности протеина его зерна.
У изученных сортов ярового ячменя выявлена отрицательная связь между содержанием протеина в зерне и лизина (r=-0,53).
