Пшеница, кукуруза и рис – три важнейших сельскохозяйственных культуры, обеспечивающих продовольственную безопасность в мире. Продукты из зерна пшеницы разнообразны и широко употребляются на всех континентах. Хлеб является основным продуктом питания в России, соседних странах, Западной Азии и Северной Африке. В странах наподобие Египта, Марокко и Таджикистана доля суточных калорий от продуктов, полученных из зерна пшеницы, достигает 40–50% и более, особенно в сельской местности.
Благодаря достижениям селекции и агротехнологии, производство пшеницы в мире достигло уже более 780 млн тон и практически отвечает мировым потребностям. Сейчас мировое производство пшеницы удовлетворяет спрос, однако больше внимания следует уделять обеспечению хорошего качества зерна пшеницы.
С таким заявлением выступил профессор факультета питания и диетики турецкого университета Istinye Хамит Коксель, прибывший в начале сентября в Омск для участия в реализации проекта в области селекции и генетики зерновых культур, для создания лаборатории мирового уровня. Данный проект рассчитан на три года и реализуется на базе Омского государственного аграрного университета в рамках мегагранта Минобрнауки РФ, на проведение исследований выделено 90 млн руб. Руководит проектом Владимир Шаманин, профессор агротехнологического Омского ГАУ, заслуженный работник высшей школы РФ, руководитель научной школы селекционеров им. профессора С.И. Леонтьева, почетный работник агропромышленного комплекса России.
– Современный подход к качеству пшеницы включает в себя два связанных показателя зерна: пищевая ценность и технологические свойства, – отмечает Хамит Коксель. – Технологические свойства традиционно находились в центре внимания исследовательских и селекционных программ и в этом направлении был достигнут существенный прогресс во всех регионах мира, производящих пшеницу, включая Россию. Технологические свойства пшеницы во многом зависят от содержания и структуры запасных белков клейковины. Они хорошо изучены и используются при создании новых сортов для производства и переработки качественного зерна. Второй показатель – пищевые свойства продуктов из пшеницы, оказывающие влияние пшеницы на здоровье человека изучены гораздо хуже и только в последние 10 лет им стали уделять большое внимание. Повышение функциональных свойств и пищевой ценности хлебных продуктов будет способствовать укреплению здоровья человека и повышению иммунного статуса, что особенно актуально в связи с угрозами, аналогичными пандемии коронавируса.
Ученый приводит данные ВОЗ, согласно которым именно питание является основной причиной смерти и болезней в мире, миллионы людей страдают от различных форм неправильного питания. В России до 10% взрослого населения и более 50% детей испытывают дефицит цинка. Кроме того, растет популярность вегетарианства, а значит
продукты из бобов и пшеницы должны обогащаться витаминами и микроэлементами.
– Биофортификация пшеницы была начата в середине 2000-х годов консорциумом «Harvest Plus» и достигла огромных успехов, однако в России это направление заметно отстает. Одной из новаторских работ по этому вопросу был проект Европейского союза «ЗДОРОВЬЕ». Он был посвящен улучшению питательных свойств пшеницы: повышению содержания белка, витаминов, микроэлементов и фитохимических соединений. Проект завершился в 2010-ом, заложив основу для дальнейших исследований по данной теме.
К сожалению, в России проводится недостаточно исследований по этой теме. Работа над функциональными свойствами зерна пшеницы ограничивается изучением фиолетовозерной пшеницы и производимых из нее продуктов в Новосибирске и Омском агроуниверситете, – продолжает Хамит Коксель.
В рамках проекта планируются научные исследования по биообогащению хлеба микроэлементами, оценка существующего в Омском ГАУ генофонда пшеницы. Турецкий профессор подчеркивает, что современные сорта пшеницы имеют низкую вариабельность по содержанию цинка и железа в зерне. Между тем, в Международном центре по улучшению кукурузы и пшеницы (CIMMYT) показана перспектива диких сородичей для увеличения содержания Zn и Fe в зерне. Пшеница эйнкорн, пшеница эммер и диплоидные предки гексаплоидной пшеницы, а также ландрасы – наиболее перспективные дикие сородичи с высокой концентрацией Fe и Zn в зерне.
По словам Кокселя, для улучшения накопления микроэлементов в зерне, особенно у новых биофортифицированных генотипов пшеницы, весьма эффективны внекорневые подкормки. Свидетельство тому – недавние результаты, полученные в рамках проектов «HarvestPlus» и «HarvestZinc».
– Полевые эксперименты были проведены на пшенице для изучения влияния внекорневых подкормок йодом (I), цинком (Zn) и коктейльным раствором микроэлементов, содержащим I, Zn, Se и Fe, на урожайность и концентрацию микроэлементов в зерне. Растения выращивались в течение 2-х лет в Китае, Индии, Мексике, Пакистане, Южной Африке и Турции. Полученные результаты показали, что внекорневое применение коктейльного раствора микроэлементов представляет собой эффективную стратегию биообогащения пшеницы одновременно с Zn, I, Se и частично с Fe без снижения урожайности зерна.
Также ученый обращает внимание на значимость пищевых волокон и фитохимических соединений зерна пшеницы для здоровья человека, что также доказано многими экспериментами в мире. Фруктаны, фруктоолигосахариды, олигофруктоза, инулин и β-глюкан входят в число наиболее изученных пищевых волокон. Однако существует много других пищевых волокон и арабиноксиланы (AX) являются одними из них. Продукты гидролиза арабиноксиланы очень полезны для здоровья, они стимулируют иммуномодулирующую активность, снижают уровень холестерина, лечат диабета II типа и т.д. Поэтому в рамках проекта пищевые волокна будут изучаться как в сырьевом материале, так и в готовом продукте.
Кроме того, будут исследоваться фитохимические соединения в зависимости от технологии переработки:
– Цельное зерно пшеницы – богатый источник биологически активных фитохимических соединений, а именно фенольных кислот, каротиноидов, токоферолов. На концентрацию фитохимических соединений в зерне влияют генотип и факторы внешней среды. Также на концентрацию биологически активных компонентов влияет используемая технология переработки зерна. Все эти факторы будут изучены в рамках проекта.
Общепризнанно, говорит профессор, многие соединения пшеницы, полезные для здоровья человека, сосредоточены в оболочке зерна и зачастую удаляются при получении муки тонкого помола. По этой причине проект изучит и сравнит содержание и функциональность полезных соединений в зерне, муке грубого и тонкого помола для оценки потенциальных потерь и разработки рекомендаций по их снижению.
Основной целью проекта является улучшение полезных свойств зерна пшеницы с сохранением технологических свойств. По этой причине в рамках проекта будет создана лаборатория, занимающаяся оценкой как технологических свойств, так и пищевой ценности зерна.
В рамках оценки пищевой ценности будут проведены количественная оценка общих фенольных соединений и отдельных фенольных соединений, флавоноидов; анализ лютеина и общего содержания желтого пигмента, общей антиоксидантной способности; анализ содержания микроэлементов.
Будут проанализированы и технологические свойства (фаринографа; альвеографа; лабораторная оценка хлеба и сенсорная и текстурная оценка хлеба; производство хлеба в больших масштабах; лабораторное производство печенья, сенсорная и текстурная оценка печенья и многое другое).
– Предлагаемый проект позволит ответить на очень серьезный вызов, с которым столкнулась Россия, – улучшение здоровья населения. Этого возможно достичь путем улучшения функциональных свойств и пищевой ценности пшеницы. Качество зерна и продуктов из пшеницы будет улучшено за счет селекции, агрономии, технологии переработки и окажет благотворное влияние на здоровье человека в Омской области, Западной Сибири и всей Российской Федерации. Россия – это экспортер №1 в мире по зерну, поэтому потребители за пределами России также получат зерно пшеницы с улучшенными свойствами, она станет более конкурентоспособной на международном рынке, – резюмирует Хамит Коксель.
Профессор Владимир Шаманин поддерживает зарубежного коллегу и подчеркивает, что исследования и создание мировой лаборатории осуществляются в рамках приоритетного направления научно-технического развития РФ, которое предусматривает производство и переработку, создание безопасных продуктов, в том числе для функционального питания.
– Одним из главных вызовов в сельскохозяйственном производстве в ближайшие 10 лет будет дефицит в пищевых продуктах микроэлементов, флавоноидов, незаменимых аминокислот. В этом аспекте наш проект имеет особую актуальность, – отмечает Владимир Петрович. – Чтобы создать сорт с высокими пищевыми технологическими свойствами, нужны высокие генетические формы. А в Омском ГАУ за последние 10 лет в содружестве с мировыми и российскими геномными селекционными центрами создана уникальная генетическая биоресурсная коллекция пшеницы. Здесь есть синтетические линии пшеницы на основе диких злаков, которые имеют важное значение для производства зерна с высокими пищевыми свойствами. Мы инициировали программу создания сортов многолетней пшеницы и крупнозерного пырея сизого, первый сорт селекции Омского ГАУ – Сова – включен в Госреестр по всем регионам России. Наряду со своими экологическими свойствами, этот сорт имеет уникальное функциональное свойство зерна: в его составе – микроэлементы, пищевые волокна, фолиевая кислота и мн. др. Также мы создали огромную коллекцию цветной пшеницы: с фиолетовой, голубой, черной окраской зерна – важное значение для здоровья, с повышенным содержанием флавоноидов.
Кстати, Владимир Шаманин предпочитает употреблять ржаной хлеб, считая его более усвояемым, а Хамит Коксель – цельнозерновой, а еще лучше, если в нем использовались разные сорта пшеницы.
Чтобы научные изыскания впоследствии не застопорились на стадии внедрения их в производство, важно заинтересовать аграриев и помочь им снизить себестоимость при возделывании сортов Омского ГАУ.
– Те наши сорта, которые включены в Государственный реестр и уже возделываются на сотнях тысяч гектаров, обладают генами устойчивости к разным болезням, а значит, можно сэкономить на фунгицидах. Ведь, с одной стороны, это дорогое «удовольствие», а с другой – как правило, обработки против болезней выпадают на сезон дождей, когда невозможно выехать в поле. Кроме того, мы создаем многолетние сорта – один год посеял и 7 лет убираешь урожай. Такие сорта устойчивы к болезням и засухе. Например, в нынешнем году в АО «Нива» наш сорт Сова выглядел так, будто выращивался на поливе. Подчеркну, что дефицит влаги – мировая проблема, поэтому у многолетних культур большие перспективы, – заключает профессор Шаманин.
