ДИНАМИКА ФОРМИРОВАНИЯ ПЕНТОЗАНОВ ОЗИМОЙ РЖИ В ПРОЦЕССЕ СОЗРЕВАНИЯ ЗЕРНА

DOI 10.12737/2073-0462-2025-32-40 УДК 633.14:631.524.6

Авторы

  • Мира Леонидовна Пономарева Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение «Федерального исследовательского центра «Казанского научного центра Российской академии наук», Казань, Россия
  • Гульназ Сулеймановна Маннапова кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры оборудования пищевых производств Казанского национального исследовательского технологического университета (420015, Российская Федерация, г. Казань, улица Карла Маркса, 68)
  • Сергей Николаевич Пономарев Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение «Федерального исследовательского центра «Казанского научного центра Российской академии наук», Казань, Россия
  • Диля Данисовна Сайфутдинова Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение «Федерального исследовательского центра «Казанского научного центра Российской академии наук», Казань, Россия

Ключевые слова:

озимая рожь (Secale cereale L.), водорастворимые пентозаны, арабиноксиланы, вязкость водного экстракта, фаза развития зерновки.

Аннотация

Исследование проводили в 2018–2019 годах в Республике Татарстан с целью оценки динамики накопления общих и водорастворимых пентозанов (ВРП) на разных этапах формирования зерна для разработки методов селекции ржи с заданным уровнем этих полисахаридов. Материалом для исследования служили шесть сортов озимой ржи (Татарская 1, Радонь, Памяти Кунакбаева, Подарок, Огонек, Марусенька). Пробы зерна отбирали в фазы молочной, восковой, полной и физиологической (через 10 дней после уборки) зрелости. Из средней части колоса каждого сорта выделяли по 600 зерен, разделяя морфолого-гистологическим методом на зародыш, эндосперм и оболочки для последующего анализа пентозанов. Моносахаридный состав определяли методом высокоэффективной анионообменной хроматографии, содержание общих и водорастворимых пентозанов — орцин-хлоридным методом, вязкость водного экстракта — на синусоидальном вискозиметре. Содержание олиго- и полисахаридов в водных экстрактах ржаного шрота составляло 52…74% от общего количества экстрагированных углеводов. Количество ксилозы у сортов Татарская 1, Радонь и Памяти Кунакбаева находилось на уровне 14…16 мг/мл, Огонёк, Подарок и Марусенька – 9…11 мг/мл. Вязкость экстрактов коррелировала с уровнем ВРП (r=0,972 и r=0,615 в 2018 и 2019 годах). Доля арабиноксиланов в оболочках зерна возрастала с молочной (34,3%) до физиологической спелости (39,8%). Исследование выявило значимые сортовые различия в накоплении пентозанов и их пространственно-временную динамику в зерне. Уровень общих пентозанов в эндосперме снижался с 7% (молочная спелость) до 4,3% (физиологическая спелость), в зародыше – с 14,5% (восковая спелость) до 13,5% (физиологическая спелость). В оболочках содержание ВРП уменьшалось с молочной до полной спелости (с 5,04% до 3,15%), но возрастало до 3,9% к физиологической зрелости. Пик концентрации ВРП в эндосперме и зародыше наблюдали в полную спелость (соответственно 4,8% и 2,6%), после чего снижался к физиологической зрелости.

Сведения об авторах

Мира Леонидовна Пономарева , Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение «Федерального исследовательского центра «Казанского научного центра Российской академии наук», Казань, Россия

Доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник

Гульназ Сулеймановна Маннапова , кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры оборудования пищевых производств Казанского национального исследовательского технологического университета (420015, Российская Федерация, г. Казань, улица Карла Маркса, 68)

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

Сергей Николаевич Пономарев , Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение «Федерального исследовательского центра «Казанского научного центра Российской академии наук», Казань, Россия

доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник

Диля Данисовна Сайфутдинова , Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение «Федерального исследовательского центра «Казанского научного центра Российской академии наук», Казань, Россия

научный сотрудник

Литература

 1. Izydorczyk M. S. Arabinoxylans / Handbook of hydrocolloids. Cambridge: Woodhead Publishing, 2021. P. 399–461. doi: 10.1016/B978-0-12-820104-6.00016-4.

 2. Arabinoxylans / A. Shah, F. A. Masoodi, A. Gani, et al. // Food biopolymers: Structural, functional and nutraceutical properties. Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2021. P. 173–186. doi: 10.1007/978-3-303-27061-2.

 3. Адаптивность сортов озимой ржи по реологическим свойствам суспензии шрота / Т. Я. Ермолаева, Н. Н. Нуждина, Д. В. Говердов, и др.// Российская сельскохозяйственная наука. 2021. № 4. С. 27–32. doi: 10.31857/S2500262721040062.

 4. Анализ нуклеотидных последовательностей гена гликозилтрансферазы GT47 у сортов ржи, различающихся по содержанию водорастворимых пентозанов в зерне / Е. А. Заикина, Р. Р. Каюмова, А. Р. Кулуев и др. // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2023. Т. 184. № 2. С. 112–119. doi: 10.30901/2227-8834-2023-2-112-119.

 5. Arabinoxylans as functional food ingredients: A review / E. Zannini, A. Bravo Nunez, A. W. Sahin, et al. Foods // 2022. Vol. 11. No. 7. Article 1026. URL: https://www.mdpi.com/2304-8158/11/7/1026. (дата обращения: 7.04.2025). doi: 10.3390/foods11071026.

 6. Tse T., Schendel R. R. Cereal grain arabinoxylans: Processing effects and structural changes during food and beverage fermentations // Fermentation. 2023. Vol. 9. No. 10. Article 914. URL: https://www.mdpi.com/2311-5637/9/10/914. (дата обращения: 7.04.2025) doi: 10.3390/fermentation9100914.

 7. Ибрагимова З. А., Кулуев Б. Р. Молекулярные основы пищевых и кормовых качеств зерна ржи (Secale sereale) // Биомика. 2020. Т. 12 (1). С. 8–26. doi: 10.31301/2221-6197.bmcs.2020-2.

 8. Кобылянский В. Д., Солодухина О. В., Никонорова И. М. Морфологические особенности низкопентозанового зерна ржи // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021. Т. 182. № 2. P. 123–130. doi: 10.30901/2227-8834-2021-2-123-130.

 9. The HEALTHGRAIN cereal diversity screen: concept, results, and prospects / J. L. Ward, K. Poutanen, K. Gebruers, et al. // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2008. Vol. 56. No. 21. P. 9699–9709.

 10. Piro M. C., Muylle H., Haesaert G. Exploiting Rye in Wheat Quality Breeding: The Case of Arabinoxylan Content // Plants. 2023. Vol. 12. Article 737. URL: https://www.mdpi.com/2223-7747/12/4/737. (дата обращения: 7.04.2025). doi: 10.3390/plants12040737.

 11. Research techniques for the quality of wholemeal rye flour/ M. L. Ponomareva, S. N. Ponomarev, G. S. Mannapova, et al. // Russian Agricultural Sciences. 2022. Т. 48. №. 5. Р. 334-343. doi:10.3103/S106836742205007X.

 12. Влияние водорастворимых пентозанов на хлебопекарные свойства озимой ржи / Е. Н. Шаболкина, А. А.Бишарев, Н. В. Анисимкина и др. // Зерновое хозяйство России. 2019. №. 1. С. 49–51. doi: 10.31367/2079-8725-2019-61-1-49-51.

 13. Cereal-derived water-unextractable arabinoxylans: Structure feature, effects on baking products and human health/ M. Huang, J. Bai, D. G. Buccato et al. // Foods. 2024. Vol. 13. No. 15. Article 2369. URL: https://www.mdpi.com/2304-8158/13/15/2369/notes (дата обращения: 30.07.2024). doi: 10.3390/foods13152369.

 14. Role of Aleurone Cell Walls in Water Diffusion and Distribution within Cereal Grains / R. Ying, T. Li, C. Wu, et al. // J. Cereal Sci. 2020. Vol. 93. Article 102952. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0733521019308197. (дата обращения: 7.04.2025). doi: 10.1016/j.jcs.2020.102952.

 15. Prospects of Using Low-Pentosan Grain Fodder Rye for Baking Purposes/ V. D. Kobylyansky, L. I. Kuznetsova, O. V. Solodukhina, et al. // Russian Agricultural Sciences. 2019. Vol. 45. P. 1–4. URL: https://link.springer.com/article/10.3103/S1068367419010063#citeas (дата обращения: 7.04.2025). doi: 10.3103/S1068367419010063.

 16. Saulnier L. Types and Functionality of Polysaccharides in Cereal Grains / Cereal Grain-based Functional Foods. Special Collection: 2018 ebook collection 2018. Р. 54–84. URL: https://books.rsc.org/books/editedvolume/750/chapter-abstract/467680/Types-and-Functionality-of-Polysaccharides-in?redirectedFrom=fulltext. (дата обращения: 7.04.2025). doi: 10.1039/9781788012799-00054.

 17. Developing new types of wheat with enhanced health benefits / P. R. Shewry, G. Charmet, G. Branlard, et al. // Trends in Food Science & Technology. 2012. Vol. 25. No. 2. P. 70–77. doi: 10.1016/j.tifs.2012.01.003.

 18. Ефремова Т. Т., Чуманова Е. В. Стадии роста и развития пшеницы и их значение в формировании элементов продуктивности // Письма в Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023. Т. 9 № 2. С. 54–80. doi: 10.18699/LettersVJ-2023-9-09.

 19. Hashimoto S., Shogren M. D., Pomeranz Y. Cereal pentosans: their estimation and significance. I. Pentosans in wheat and milled wheat products // Cereal Chem. 1987. Vol. 64. No 1. P. 30–34.

 20. Enzymes in production of functional food ingredients – the arabinoxylan case / J. A. Delcour, W. F. Broekaert, C. M. Courtin, et al. // The Science of Gluten-Free Foods and Beverages / ed. by E. K. Arendt, F. dal Bello. Grand Rapids: AACC Int. Inc, 2009. P. 129–140.

 21. Вариабельность содержания арабиноксиланов в анатомических частях зерновки озимой ржи в период созревания зерна / М. Л. Пономарева, С. Н. Пономарев, Л. Ф. Гильмуллина и др. // Аграрный научный журнал. 2024. №. 9. С. 49–57. doi: 10.28983/asj.y2024i9pp49-57.

 22. D. Boros, R. R. Marquardt, B. A. Slominski, et al. Extract viscosity as an indirect assay for water-soluble pentosans content in rye // Cereal Chem. 1993. Vol. 70. Р. 575–580.

 23. Фенотипическая оценка содержания пентозанов в ржаном шроте методом определения вязкости водного экстракта / М. Л. Пономарева, С. Н. Пономарев, Л. Ф. Гильмуллина и др. // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. № 11. С. 32–35.

 24. Гамзаева Р. С. Влияние фиторегуляторов эпин и циркон на амилолитическую активность и содержание редуцирующих сахаров в прорастающих зёрнах пивоваренного ячменя // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2016. №. 44. С. 27–32.

 25. Identification of genes involved in the formation of soluble dietary fiber in winter rye grain and their expression in cultivars with different viscosities of whole meal water extract / L. V. Kozlova, A. R. Nazipova, O. V. Gorshkov, et al. // The Crop Journal. 2022. Vol. 10. No. 2. P. 532–549. doi: 10.1016/j.cj.2021.05.008.

 1. Izydorczyk MS. Arabinoxylans. Handbook of hydrocolloids. Cambridge: Woodhead Publishing. 2021; 399-461 p. doi: 10.1016/B978-0-12-820104-6.00016-4.

 2. Shah A, Masoodi FA, Gani A. Arabinoxylans. Food biopolymers: structural, functional and nutraceutical properties. Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2021; 173-186 p. doi: 10.1007/978-3-303-27061-2.

 3. Ermolaeva TYa, Nuzhdina NN, Goverdov DV. [Adaptability of winter rye varieties by rheological properties of meal suspension]. Rossiyskaya selskokhozyaystvennaya nauka. 2021; 4. 27-32 p. doi: 10.31857/S2500262721040062.

 4. Zaikina EA, Kayumova RR, Kuluev AR. [Analysis of nucleotide sequences of GT47 glycosyltransferase gene in rye varieties differing in the content of water-soluble pentosans in grain]. Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii. 2023; Vol.184. 2. 112-119 p. doi: 10.30901/2227-8834-2023-2-112-119.

 5. Zannini E, Bravo Nunez A, Sahin AW. Arabinoxylans as functional food ingredients: a review. [Internet]. Foods. 2022; Vol.11. No.7. Article 1026. [cited 2025, April 7]. Available from: https://www.mdpi.com/2304-8158/11/7/1026. doi: 10.3390/foods11071026.

 6. Tse T, Schendel RR. Cereal grain arabinoxylans: Processing effects and structural changes during food and beverage fermentations. [Internet]. Fermentation. 2023; Vol.9. No.10. Article 914. [cited 2025, April 7]. Available from: https://www.mdpi.com/2311-5637/9/10/914. doi: 10.3390/fermentation9100914.

 7. Ibragimova ZA, Kuluev BR. [Molecular basis of food and feed qualities of rye grain (Secale sereale)]. Biomika. 2020; Vol.12 (1). 8-26 p. doi: 10.31301/2221-6197.bmcs.2020-2.

 8. Kobylyanskiy VD, Solodukhina OV, Nikonorova IM. [Morphological features of low-pentosan rye grain]. Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii. 2021; Vol.182. 2. 123-130 p. doi: 10.30901/2227-8834-2021-2-123-130.

 9. Ward JL, Poutanen K, Gebruers K. The HEALTHGRAIN cereal diversity screen: concept, results, and prospects. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2008; Vol.56. No.21. 9699-9709 p.

 10. Piro MC, Muylle H, Haesaert G. Exploiting rye in wheat quality breeding: the case of arabinoxylan content. [Internet]. Plants. 2023; Vol.12. Article 737. [cited 2025, April 7]. Available from: https://www.mdpi.com/2223-7747/12/4/737. doi: 10.3390/plants12040737.

 11. Ponomareva ML, Ponomarev SN, Mannapova GS. Research techniques for the quality of wholemeal rye flour. Russian Agricultural Sciences. 2022; Vol.48. 5. 334-343 p. doi:10.3103/S106836742205007X.

 12. Shabolkina EN, Bisharev AA, Anisimkina NV. [The effect of water-soluble pentosans on the baking properties of winter rye]. Zernovoe khozyaystvo Rossii. 2019; 1. 49-51 p. doi: 10.31367/2079-8725-2019-61-1-49-51.

 13. Huang M, Bai J, Buccato DG. Cereal-derived water-unextractable arabinoxylans: Structure feature, effects on baking products and human health. [Internet]. Foods. 2024; Vol.13. No.15. Article 2369. [cited 2024, July 30]. Available from: https://www.mdpi.com/2304-8158/13/15/2369/notes. doi: 10.3390/foods13152369.

 14. Ying R, Li T, Wu C. Role of aleurone cell walls in water diffusion and distribution within cereal grains. [Internet]. J. Cereal Sci. 2020; Vol.93. Article 102952. [cited 2025, April 7]. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0733521019308197. doi: 10.1016/j.jcs.2020.102952.

 15. Kobylyansky VD, Kuznetsova LI, Solodukhina OV. Prospects of using low-pentosan grain fodder rye for baking purposes. [Internet]. Russian Agricultural Sciences. 2019; Vol.45. 1-4 p. [cited 2025, April 7]. Available from: https://link.springer.com/article/10.3103/S1068367419010063#citeas. doi: 10.3103/S1068367419010063.

 16. Saulnier L. Types and functionality of polysaccharides in cereal grains. Cereal grain-based functional foods. [Internet]. Special collection: 2018 ebook collection 2018; 54-84 p. [cited 2025, April 7]. Available from: https://books.rsc.org/books/edited-volume/750/chapter-abstract/467680/Types-and-Functionality-of-Polysaccharides-in?redirectedFrom=fulltext. doi: 10.1039/9781788012799-00054.

 17. Shewry PR, Charmet G, Branlard G. Developing new types of wheat with enhanced health benefits. Trends in Food Science & Technology. 2012; Vol.25. No.2. 70-77 p. doi: 10.1016/j.tifs.2012.01.003.

 18. Efremova TT, Chumanova EV. [Stages of wheat growth and development and their importance in the formation of productivity elements]. Pisma v Vavilovskiy zhurnal genetiki i selektsii. 2023; Vol.9. 2. 54-80 p. doi: 10.18699/LettersVJ-2023-9-09.

 19. Hashimoto S, Shogren MD, Pomeranz Y. Cereal pentosans: their estimation and significance. I. Pentosans in wheat and milled wheat products. Cereal Chem. 1987; Vol.64. No.1. 30-34 p.

 20. Delcour JA, Broekaert WF, Courtin CM. Enzymes in production of functional food ingredients – the arabinoxylan case. The Science of Gluten-Free Foods and Beverages. Edited by E.K. Arendt, F. dal Bello. Grand Rapids: AACC Int. Inc. 2009; 129-140 p.

 21. Ponomareva ML, Ponomarev SN, Gilmullina LF. [Variability of arabinoxylan content in anatomical parts of winter rye grain during grain ripening]. Agrarnyy nauchnyy zhurnal. 2024; 9. 49-57 p. doi: 10.28983/asj.y2024i9pp49-57.

 22. Boros D, Marquardt RR, Slominski BA. Extract viscosity as an indirect assay for water-soluble pentosans content in rye. Cereal Chem. 1993; Vol.70. 575-580 p.

 23. Ponomareva ML, Ponomarev SN, Gilmullina LF. [Phenotypic assessment of pentosan content in rye meal by determining the viscosity of aqueous extract]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015; Vol.29. 11. 32-35 p.

 24. Gamzaeva RS. [Effect of phytoregulators epin and zircon on amylolytic activity and content of reducing sugars in germinating grains of malting barley]. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2016; 44. 27-32 p.

 25. Kozlova LV, Nazipova AR, Gorshkov OV. Identification of genes involved in the formation of soluble dietary fiber in winter rye grain and their expression in cultivars with different viscosities of whole meal water extract. The Crop Journal. 2022; Vol.10. No.2. 532-549 p. doi: 10.1016/j.cj.2021.05.008.

Загрузки

Опубликован

2026-07-21

Как цитировать

Пономарева , М. Л. ., Маннапова , Г. С., Пономарев , С. Н., & Сайфутдинова , Д. Д. (2026). ДИНАМИКА ФОРМИРОВАНИЯ ПЕНТОЗАНОВ ОЗИМОЙ РЖИ В ПРОЦЕССЕ СОЗРЕВАНИЯ ЗЕРНА: DOI 10.12737/2073-0462-2025-32-40 УДК 633.14:631.524.6. Вестник Казанского государственного аграрного университета, 20(2). извлечено от http://vestnik-kazgau.ru/index.php/vestnik/article/view/80

Выпуск

Том 20 № 2 (2025): Вестник Казанского ГАУ № 2 (78) 2025

Раздел

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

Категории

Лицензия

Copyright (c) 2026 ВЕСТНИК Казанского государственного аграрного университета

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).