Исследование липидного состава плодов представителей рода Rubus и оценка перспективы их применения в пищевых технологиях

Введение. Современными тенденциями развития технологии переработки сельскохозяйственной продукции является поиск технологических решений для комплексного использования сырья и создание безотходных технологий как при производстве кормовых продуктов [1, 2], так и в пищевых производствах.

Переработка ягодного сырья включает в себя, как правило, получение сока как основного продукта, а также выжимок, используемых в виде порошков для хлебопекарных и кондитерских производств.

Существует ряд сложных ягод, которые состоят из сборных костянок, прочно сросшихся с цветоложем, обладающих высокой пищевой ценностью. Наиболее распространенными в России такими ягодами являются представители рода Rubus (малина, ежевика, морошка, костяника, княженика). Их костянки, являясь отходами производства, могут быть использованы как самостоятельное нетрадиционное маслосодержащее сырье с ценными пищевыми свойствами.

Известны технологии по получению жирного масла из нетрадиционного маслосодержащего сырья: виноградных косточек, косточек томатов, арбузных косточек и т. д. [3–5], однако данные по получению жирного масла из ягодного сырья Сибири немногочисленны, в связи с недостатком информации о липидном составе.

Перспективным источником ценных жирных кислот могут являться малоизученные представители рода Rubu s, как культурные, так и дикорастущие.

Морошка приземистая ( Rubus chamaemorus L.) и костяника каменистая ( Rubus Saxatilis L.) являются ценным ягодным сырьем, с высоким содержанием витаминов, минеральных веществ, антиоксидантов и других биологически активных компонентов [6–8].

Анализ литературных источников показал, что в состав нейтральных липидов морошки приземистой, произрастающей на территории Республики Коми, входят линолевая и линоленовая жирные кислоты, которые являются эссенциальными, включаются в состав клеточных мембран, регулируя их микровязкость, проницаемость, электрические свойства, снижая возбудимость, формируя соответствующее липидное окружение мембранных белков и ферментов [9].

Цель исследования : изучение жирнокислотного состава косточек плодов костяники каменистой ( Rubus Saxatilis L.) и морошки приземистой ( Rubus chamaemorus L.), произрастающих на территории Красноярского края, и оценка перспективы использования отходов данных плодов в качестве нетрадиционного маслосодержащего сырья.

Задачи исследования:

– определение химического состава косточек костяники каменистой ( Rubus Saxatilis L.) и морошки приземистой ( Rubus chamaemorus L.);

– определение жирнокислотного состава липидной фракции косточек;

– оценка перспективы использования представителей рода Rubus как нетрадиционного маслосодержащего сырья.

Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследования были выбраны плоды морошки приземистой ( Rubus chamaemorus L.) и костяники каменистой ( Rubus Saxatilis L.) в стадии технической зрелости. Сбор плодов морошки осуществлялся в августе 2014 г., в Туруханском районе Красноярского края. Сбор плодов костяники осуществлялся в июле 2014 г., в Емельяновском районе Красноярского края.

Определение химического состава плодов проводили по методикам, принятым в биохимии растений [10].

Выделение липидов из плодов проводилось по методу Блайя и Дайера смесью растворителей хлороформ-изопропанол в соотношении 1 : 2 по объему [11]. Экстракты липидов исследовались методом хромато-масс-спектрометрии. Анализ проводили на газожидкостном хроматографе «Agilent Technologies» фирмы «Хьюлетт-Паккард» (США), модель 6890N, с масс-селективным детектором, модель 5973. Иден- тификацию компонентов проводили по масс-спектрам (библиотека масс-спектров NIST 02.L), индексам удерживания, сравнением со стандартами (фирмы Sigma, Serva); положение двойных связей уточняли по диметилдисульфидным и оксозолиновым производным.

Коэффициент ненасыщенности (К н ) жирных кислот определяли как отношение суммы ненасыщенных ЖК к сумме насыщенных ЖК.

Результаты исследования и их обсуждение. Химический состав косточек морошки и костяники представлен в таблице 1.

Таблица 1

Компоненты	Косточки
	Костяника	Морошка
Влажность	65,47±0,38	67,32±0,38
Общий азот	1,66±0,04	1,775±0,02
Белок	10,39±0,11	11,09±0,14
Общие углеводы	11,05±0,18	13,53±0,35
Липиды	13,44±0,21	12,32±0,15

Химический состав косточек костяники и морошки, % сух. вещества

Полученные результаты свидетельствуют о высокой масличности косточек исследуемых ягод. Количество липидов в костянике (13,44 % в пересчете на сухое вещество) и морошке (12,32 % в пересчете на сухое вещество) сопоставимо с количеством липидов в отходах зерновых культур (содержание липидов в зародышах пшеницы, ржаных и рисовых отрубях составляет от 5 до 18 % в пересчете на сухое вещество [3]).

Кроме липидов косточки костяники и морошки содержат белки (10,39 и 11,09 % в пересчете на сухое вещество соответственно) и углеводы (11,05 и 13,53 % в пересчете на сухое вещество соответственно).

На следующем этапе исследования методом хромато-масс-спектрометрии был установлен состав жирных кислот (ЖК) липидов омыляемых фракций (табл. 2).

Таблица 2

Состав жирных кислот омыляемой фракции липидов косточек костяники и морошки, % от суммы жирных кислот

Жирная кислота	Костяника (косточки)	Морошка (косточки)
1	2	3
Каприновая (С 10:0 )	0,02±0,01	0,31±0,05
Лауриновая (С 12:0 )	0,05±0,01	2,02±0,11
Миристиновая (С 14:0 )	0,16±0,05	2,40±0,23
Винилуксусная (С 14:1 )	Н. о.	0,13±0,07
Пентадекановая (С 15:0 )	0,06±0,01	0,20±0,05
Пальмитиновая (С 16:0 )	3,76±0,12	12,36±0,53
Пальмитолеиновая (С 16:1 )	0,25±0,02	1,46±0,05
Маргариновая (С 17:0 )	0,08±0,02	0,24±0,01

Окончание табл. 2

1	2	3
Стеариновая (С 18:0 )	1,52±0,05	3,43±0,11
Олеиновая (С 18:1 ω9)	18,23±1,22	19,36±1,32
Вакценовая (С 18:1 ω7)	0,63±0,05	1,35±0,07
Линолевая (С 18:2 ω6)	61,39±1,33	27,72±1,51
α-Линоленовая (С 18:3 ω3)	12,51±0,42	21,33±1,01
γ-Линоленовая (С 18:3 ω6)	Н. о.	2,98±0,32
Стеаридоновая (С 18:4 )	Н. о.	1,17±0,07
Арахиновая (С 20:0 )	0,31±0,02	1,51±0,05
Эйкозеновая (С 20:1 )	0,41±0,03	0,28±0,03
Бегеновая (С 22:0 )	0,13±0,01	1,56±0,02
Лигноцериновая (С 24:0 )	0,1±0,01	Н. о.
∑ насыщенных ЖК	6,21	23,99
∑ ненасыщенных ЖК	93,79	76,01
К н	15,10	3,17

Примечание: жирные кислоты приведены в порядке возрастания числа атомов углерода в цепи.

Наибольшую долю среди всех соединений составляют кислоты с 16 и 18 атомами углерода, их сумма у обоих видов достигает 91–98 %.

Содержание основных групп жирных кислот в косточках плодов костяники каменистой и морошки приземистой приведено на рисунке 1.

■ Σ С<16

• ■    Σ С16

• ■    Σ С18

• ■    Σ С≥20

Рис. 1. Основные группы жирных кислот омыляемой фракции липидов косточек костяники каменистой и морошки приземистой

Несмотря на близкое ботаническое родство жирнокислотный состав косточек костяники и морошки существенно различается по содержанию некоторых кислот.

В липидной фракции косточек костяники отсутствуют следующие жирные кислоты: винилуксусная (С14:1), γ-линоленовая (С18:3ω6), стеа- ридоновая (С18:4), в косточках морошки отсутствует лигноцериновая кислота.

Низкомолекулярные компоненты с числом атомов углерода от 10 до 13 обнаружены у обоих видов в малых количествах. Однако общее содержание жирных кислот с числом атомов углерода в цепи менее 16 в косточках морошки составляет 5,02 %, что примерно в 16 раз пре- вышает содержание в косточках костяники – 0,31 %.

В липидной фракции косточек обоих видов C 16 и С 18 кислоты представлены: пальмитиновой, пальмитолеиновой (на их долю приходится от 4 до 14 % от суммы ЖК) и стеариновой, олеиновой, линолевой, линоленовой (их доля – от 78 до 95 %).

Среди длинноцепочечных ЖК (С ≥ 20) в липидной фракции косточек ягод присутствуют арахиновая (С 20:0 ), эйкозеновая (С 20:1 ), бегеновая (С 22:0 ) и лигноцериновая (С 24:0 ), их суммарное содержание также невелико, но в косточках морошки в 3,5 раза выше, чем в косточках костяники, и составляет 3,35 и 0,95 % соответственно.

Содержание насыщенных жирных кислот в костянике каменистой составляет 6,21 %; в морошке – 23,99 %. В косточках костяники 85 %, а в косточках морошки 66 % от суммы насыщенных жирных кислот приходится на долю пальмитиновой и стеариновой кислот. Пальмитиновая кислота – наиболее часто встречающийся компонент в маслах и жирах природного происхождения. Пальмитиновая кислота – конечный продукт синтеза жирных кислот из ацетил-КоА [12]. Стеариновая кислота входит в структуру триглицеридов, которые выполняют функцию энергетических депо. Наряду с этим стеариновая кислота обладает важными структурообразующими свойствами в составе липидов клеточных мембран.

Несмотря на важную биологическую роль насыщенных жирных кислот, они не являются незаменимыми, поэтому основным фактором, определяющим пищевую ценность масла из косточек ягод, является присутствие ненасыщенных жирных кислот.

В обоих видах наблюдается преобладание в составе омыляемой фракции липидов ненасыщенных жирных кислот. Для косточек костяники этот показатель составляет 93,79 % от суммы жирных кислот, для косточек морошки – 76,01 % (табл. 2). Содержание основных групп ненасыщенных жирных кислот приведено на рисунке 2.

■ Моноеновые кислоты

■ Диеновые кислоты

(Линолевая)

■ Триеновые кислоты

Рис. 2. Основные группы ненасыщенных жирных кислот омыляемой фракции липидов косточек костяники каменистой и морошки приземистой

Диеновые и триеновые полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) в исследованных образцах представлены линолевой и линоленовой кислотами, из которых в дальнейшем в организме человека синтезируются арахидоновая, эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кисло- ты, обладающие многообразными биологическими свойствами.

Линолевая кислота, относящаяся к разряду незаменимых жирных кислот, поступающая в организм млекопитающих исключительно с пищей и являющаяся предшественником биосин- теза всех ПНЖК (ω-6) серии, содержится в обоих исследованных образцах, но в косточках костяники ее содержание в 2,25 раза выше (61,39 % от суммы жирных кислот), чем в косточках морошки (27,72 % от суммы жирных кислот).

Содержание наиболее дефицитной незаменимой линоленовой С 18:3 ω3 кислоты в 1,7 раза выше в липидной фракции косточек морошки по сравнению с костяникой, и составляет 21,33 и 12,51 % соответственно.

Для дополнительного анализа состава жирных кислот косточек был определен коэффициент ненасыщенности (см. табл. 2), указывающий на более высокую степень ненасыщенности жирных кислот косточек костяники (за счет высокого содержания линолевой кислоты).

Для оценки перспективы использования косточек костяники и морошки в качестве нетрадиционного маслосодержащего сырья жирнокислотный состав (группу ненасыщенных жирных кислот) традиционных растительных масел сопоставляли с полученными экспериментальными данными, результаты приведены в таблице 3. При составлении таблицы были использованы литературные данные [3, 12].

Таблица 3

Жирная кислота	Содержание, % от суммы жирных кислот
	Подсолнечник	Лен	Виноград (косточки)	Персик (косточки)	Костяника (косточки)	Морошка (косточки)
Мононенасыщенные
Пальмитолеиновая (С 16:1 )	-	8,62	13,10	1,16	0,25	1,46
Олеиновая (С 18:1 ω9)	26,26	28,42	24,32	61,14	18,23	19,36
Полиненасыщенные
Линолевая (С 18:2 ω6)	69,43	20,70	70,62	26,16	61,39	27,72
Линоленовая (С 18:3 ω3)	-	57,50	0,80	-	12,51	24,31

Жирнокислотный состав некоторых видов масличного сырья

Как видно из результатов таблицы 3, омыляемая фракция липидов косточек ягод рода Rubus отличается высоким содержанием эссенциальных жирных кислот и сбалансированным жирнокислотным составом. Так, содержание линолевой кислоты в косточках костяники (61,39 % от суммы жирных кислот) сопоставимо с содержанием этой кислоты в масле подсолнечника и виноградных косточек, а по содержанию линоленовой кислоты косточки костяники и морошки уступают только льняному маслу.

Выводы. Таким образом, в ходе исследований были получены данные о содержании липидов и составе жирных кислот омыляемой фракции липидов косточек плодов костяники каменистой ( Rubus Saxatilis L.) и морошки приземистой ( Rubus chamaemorus L.):

– результаты исследования химического состава свидетельствуют о высокой масличности косточек исследуемых ягод, количество липидов в костянике (13,44 % в пересчете на сухое вещество) и морошке (12,32 % в пересчете на сухое вещество) сопоставимо с количеством липидов в отходах зерновых культур;

– для омыляемых липидов характерна высокая степень ненасыщенности, суммарное содержание ненасыщенных жирных кислот в косточках костяники каменистой составляет 93,72 % от суммы жирных кислот, в косточках морошки – 76,01 %, коэффициент ненасыщенности составил 15,10 и 3,17 соответственно;

– в составе мононенасыщенных жирных кислот обоих видов доминирует олеиновая кислота, ее количество составляет 18,23 % в косточках костяники и 19,36 % в косточках морошки, что сопоставимо с содержанием олеиновой кислоты в большинстве растительных масел;

– содержание линолевой кислоты в косточках костяники составляет 61,39 % от суммы жирных кислот, что сопоставимо с содержанием этой кислоты в масле подсолнечника и виноградных косточек; содержание линолевой кислоты в косточках морошки (27,72 %) сопоставимо с льняным маслом и маслом персиковых косточек;

– в омыляемой фракции липидов косточек представителей рода Rubus обнаружена линоленовая кислота в количестве 12,51 % от суммы жирных кислот (косточки костяники) и 24,31 % (косточки морошки), что является преимуществом перед остальными масличными культурами (исключая лен);

– косточки плодов костяники каменистой ( Rubus Saxatilis L.) и морошки приземистой ( Rubus chamaemorus L.) являются перспективным маслосодержащим сырьем с высокой пищевой ценностью.