Окислительная стабильность новых высокоолеиновых линий рапса озимого с повышенной урожайностью

Научная статья УДК 633.853.494

Введение. Рапс ( Brassica napus L.) является одной из крупнейших сельскохозяйственных культур для производства пищевых и технических масел во всём мире [1]. Прогноз мирового производства рапсового масла на сезон 2025/2026 составляет 90,96 млн т. Популярность рапсового масла обусловлена его гармоничным жирнокислотным составом, где преобладает мононенасыщенная олеиновая кислота (60 %), имеется высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот (30 %), низкий уровень насыщенных жирных кислот (6–7 %) и оптимальное пищевое соотношение линолевой и линоленовой кислот (3 : 1 или 2 : 1) [2].

Такой тип масел предпочтителен для использования в одном из популярных способов приготовления пищи - во фритюре. Фритюр - это процесс погружения продукта в масло при температуре от 130 до 190 °C [3]. Выбор масла для фритюра очень важен, поскольку в процессе поглощается большое количество жира, в некоторых случаях достигающее 40 % от общего веса продукта [4]. В условиях фри-тюрной обработки масла подвергаются интенсивным термоокислительным процессам, сопровождающимся ростом кислотного числа, накоплением полярных соединений и других продуктов окисления, ограничивающих срок их использования. В связи с этим фритюрные масла должны иметь высокую термическую и окислительную стабильность. Наиболее пригодными для таких целей являются масла с высоким содержанием мононенасыщен-ных жирных кислот и пониженной долей полиненасыщенных кислот, склонных к интенсивному окислению. В этом отношении высокоолеиновое рапсовое масло характеризуется благоприятным жирнокислотным составом, обеспечивающим устойчивость к термическому разложению. Традиционно считалось, что нерафинированные масла непригодны для жарки из-за низкой температуры дымления и худшей стабильности при нагреве. Однако исследования показали, что значимым фактором в рапсовом масле является синер- гетическое действие токоферолов и каротиноидов - природных антиоксидантов, ингибирующих образование продуктов окисления на начальных стадиях фритюра [3]. Таким образом, высокоолеиновое рапсовое масло можно рассматривать как перспективное сырьё для фритюра, но необходимо контролировать температурные режимы и продолжительность использования масла.

Высокоолеиновые масла демонстрируют значительные преимущества благодаря низкому содержанию насыщенных жирных кислот и высокому содержанию олеиновой кислоты. В отличие от омега-6 и омега-3, олеиновая кислота имеет одну двойную связь в структуре молекулы, что делает её значительно устойчивее к окислительным процессам при нагревании. В высокоолеиновых маслах образуется меньше токсичных соединений, поэтому они являются более безопасными для ежедневного использования. Исследования показывают, что рацион, богатый олеиновой кислотой, улучшает состояние сердечно-сосудистой системы, поскольку омега-9 снижает уровень липопротеинов низкой плотности, не уменьшая уровень липопротеинов высокой плотности. Это поддерживает эластичность сосудов и снижает риски развития многих заболеваний [5]. Высокоолеиновое рапсовое масло представляет собой хороший компромисс между потребительским спросом на натуральные масла с высокой оздоровительной ценностью и требованиями промышленности к маслам с высокой стабильностью [6].

Рапсовое масло содержит большое количество токоферолов, которые являются эффективными природными антиоксидантами и защищают жиры от окисления, особенно в маслах с высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот [7]. Они нейтрализуют свободные радикалы, предотвращая реакцию окисления жирных кислот, которая и приводит к прогорканию, появлению неприятного запаха и потере питательной ценности [8]. Наиболее часто встречаются в растительных маслах α- и γ-токоферолы [9]. В рапсовом масле β- и δ-токоферолы являются минорными компонентами. Австрийскими учёными было проанализировано влияние α-, γ- и δ-токоферолов на образование перекисей в триацилглицеринах рапсового масла. Выраженный антиоксидантный эффект наблюдался для γ- и δ-токоферолов, тогда как степень ингибирования α-токоферо-лами была незначительной [10]. Более высокая антиоксидантная активность γ-токо-феролов по сравнению с α-токоферолами была показана и в исследованиях канадских учёных [11].

Рынок высокоолеиновых растительных масел охватывает такие регионы, как США, Канада, Мексика, Германия, Великобритания, Франция, Китай, Корея, Япония, Индия и др. Прогнозируемый совокупный годовой темп роста составляет около 6,5 %. Высокоолеиновое рапсовое масло по объёмам производства в мире находится на второй позиции после подсолнечного с долей 30 %. Большое количество иностранных компаний инвестирует в исследования, разработки и создание сортов и гибридов рапса с высоким содержанием олеиновой кислоты, поскольку такой тип масла, по их мнению, имеет многогранный спектр применения и является универсальным на современном рынке [12].

Во ВНИИМК методом традиционной селекции был получен первый в России сорт рапса озимого Оливин, в масле семян которого содержится более 79 % олеиновой кислоты. Однако невысокая потенциальная урожайность этого сорта (4,0 т/га) в сравнении с традиционными высокопродуктивными сортами направила дальнейшую селекцию на получение нового материала с повышенной урожайностью. Путём проведения реципрокных скрещиваний, беккроссов и отбора при самоопылении были получены рекомбинантные линии, характеризующиеся высоким содержанием олеиновой кислоты (более 79 %) и превосходящие по урожайности высоко-олеиновый сорт Оливин и сорт-стандарт Лорис [13].

Целью данного исследования являлось изучение окислительной стабильности двух новых перспективных высокоолеи-новых и высокопродуктивных линий в сравнении с сортами Лорис и Оливин.

Материалы и методы. Исследование проводили в 2025 г. в лаборатории биохимии ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК. Материалом для исследования послужили две новые перспективные высокоолеиновые и высокоурожайные линии рапса озимого BН-937/24 и ВН-918/24, выращенные в полевых условиях в сезоне 2023/2024 гг. В качестве одного из стандартов брали высокопродуктивный сорт Лорис с традиционным жирнокислотным составом масла, второго – высокоолеиновый сорт Оливин. Данные по содержанию основных жирных кислот масла образцов семян рапса озимого были получены с использованием экспресс-методики по разработанным градуировочным моделям с помощью ИК-спектрометрии [14]. Далее были подготовлены образцы по 1 кг для получения масла на лабораторном шнековом прессе прямого прессования при температуре не более 54 ℃. Остаточная масличность жмыха составила не более 13 %. Прессовое масло после получения было очищенно от семенной осыпи на центрифуге К-70 в центрифужных пробирка емкостью 0,5 л дважды по 30 минут. Полный жирнокислотный состав определяли с помощью газожидкостного хроматографа «Хроматэк-Кристалл 5000» с автодозатором жидких проб ДАЖ2М на капиллярной колонке SolGelWax 30 м × 0,25 мм × 0,25 мкм [15]. Отбор проб проводили в соответствии с ГОСТ ISO 661-2016 [16]. Состав токоферолов определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в испытательном центре Кубанского государственного технологического университета [17]. Продолжительность индукционного периода – промежуток времени между началом измерения и моментом, когда начинает быстро возрастать образование продуктов окисления, определяли на приборе «Rancimat-743» методом ускоренного окисления при температуре 120 ℃ в двух повторностях [18]. Кислотное число – титриметрическим способом [19]. Йодное число получили расчетным путем с учетом коэффициентов пересчета содержания J2 в процентном выражении ненасыщенных жирных кислот и с учетом массовой доли глицерина [20].

Результаты и обсуждение. Результаты ранцемат-теста показали, что масло сорта Лорис с традиционным содержанием олеиновой кислоты 66,03 % имело самый короткий индукционный период – 5,29 часов. Масло семян сорта Оливин с содержанием олеиновой кислоты 82,28 % продемонстрировало высокую окислительную стабильность, период без признаков окисления продлился до 10,38 часов. Масло линий ВН-937/24 и ВН-918/24, несмотря на высокое содержание олеиновой кислоты (81,37 % и 79,84 % соответственно), имело промежуточные значения признака – 8,16 и 8,39 часов (рис. 1).

104.5 pS/cm

Рисунок 1 – Индукционный период образцов масла семян рапса озимого

Fig. 1 – Induction period of winter rapeseed oil samples

Все три высокоолеиновых (18 : 1 > 79 %) типа масла имеют высокую базовую стабильность, однако индукционный период новых линий ВН-937/24 и ВН-918/24 оказался на 1,99–2,22 часа менее продолжительным в сравнении с сортом Оливин. Одной из причин может являться повышенное (на 1,32–1,37 %) содержание линоленовой кислоты. Линоленовая кислота имеет три двойные связи в своей структуре, из-за чего в первую очередь подвержена окислению. Линия ВН-918/24 также имеет более высокое значение линолевой кислоты – на 1,69 %. Молекула линолевой кислоты содержит две двойные связи, что делает её тоже достаточно уязвимой к реакциям окисления (табл. 1).

Таблица 1

Состав жирных кислот масла семян рапса озимого

Table 1

Fatty acid composition of winter rapeseed oil

Содержание жирных кислот, %	Происхождение
	Лорис	Оливин	ВН-937/24	ВН-918/24
Миристиновая	0,03	0,03	0,02	0,03
Пальмитиновая	3,62	2,99	2,87	2,90
Пальмитолеиновая	0,14	0,11	0,13	0,14
Стеариновая	1,14	1,52	1,44	1,12
Олеиновая	66,03	82,28	81,37	79,84
Линолевая	19,00	6,86	6,73	8,55
Линоленовая	8,20	4,38	5,70	5,75
Арахиновая	0,40	0,45	0,43	0,36
Эйкозеновая	0,96	0,95	0,90	0,95
Эйкозадиеновая	0,05	0,03	0,02	0,03
Бегеновая	0,23	0,22	0,23	0,20
Эруковая	0,01	0,01	0,01	0,01
Лигноцериновая	0,11	0,11	0,08	0,07
Селахолевая	0,08	0,07	0,07	0,06

Определение йодного числа у изучаемых масел подтвердило высокую степень ненасыщенности и склонность к окислению у сорта Лорис – 106,5 г/100 г в сравнении с высокоолеиновыми маслами – 90,3–94,5 г/100 г. Значение йодного числа напрямую зависит от количества полине-насыщенных жирных кислот, так как в процессе химического анализа молекулы йода присоединяются к двойным связям, и каждая такая связь увеличивает итоговое значение. Таким образом, полиненасы-щенные жирные кислоты (линолевая и линоленовая) значительно сильнее повышают йодное число, чем мононенасыщен-ная олеиновая [21].

При сравнении индукционного периода со степенью ненасыщенности масел по йодному числу прослеживается четкая обратная корреляция: чем выше показатель ненасыщенности, тем меньше индукционный период. У новых высоко-олеиновых высокопродуктивных линий ВН-937/24 и ВН-918/24 наблюдалось отсутствие закономерности. Масло линии ВН-937/24 с показателем йодного числа 92,5 г/100 г имело менее продолжительный (на 0,23 ч) индукционный период, чем линии ВН-918/24 со значением 94,5 г/100 г, что говорит о дополнительном влиянии других факторов на процесс окисления (табл. 2).

Таблица 2 Показатели йодного и кислотного числа образцов масла рапса озимого

Table 2

Iodine and acid values of winter rapeseed oil samples

Образец	Сумма полиненасы-щенных жирных кислот, %	Индукционный период, ч	Йодное число, г/100 г	Кислотное число, мг KOH/г
Лорис	27,20	5,29	106,5	0,22
Оливин	11,24	10,38	90,3	0,45
ВН-937/24	12,43	8,16	92,5	0,25
ВН-918/24	14,30	8,39	94,5	0,30

Ещё одним показателем, отражающим степень гидролиза и начального окисления, является кислотное число. Образование свободных жирных кислот в масле показывает, какие были условия фитосанитарной обстановки посевов и своевременной их уборки. По величине кислотного числа все представленные образцы соответствуют требованиям высшего сорта для нерафинированных растительных масел. Поэтому значимого влияния на оксистабильность масел этот признак не оказал. Следует отметить, что для рапсового масла, предназначенного для жарки, это значение должно быть менее 0,4 мг KOH/г, что, как правило, достигается при использовании рафинированного продукта [19] (табл. 2).

Важными компонентами масла, обладающими антиоксидантными свойствами, являются токоферолы. Анализ состава токоферолов показал, что β- и δ-токоферолы содержатся в незначительном количестве – меньше 1 % от общего состава. Основное содержание приходится на α- и γ-токо-феролы. Считается, что γ-токоферол обладает более выраженными свойствами, препятствующими автоокислению.

Наибольшее общее содержание токоферолов отмечено в масле сорта Лорис – 72,98 мг/100 г масла, при этом данный образец характеризовался самым коротким индукционным периодом ввиду максимального значения йодного числа. Вероятно, это связано с более высоким содержанием легкоокисляемых полиненасы-щенных жирных кислот, прежде всего линоленовой (8,2 %), на защиту которой в первую очередь расходуется антиоксидантный потенциал токоферолов. Так, содержание линоленовой кислоты в масле семян сорта Оливин составило 4,4 %, что почти в два раза ниже, а суммарное содержание токоферолов – 62,97 мг/100 г. Это может указывать на более высокую обеспеченность токоферолами относительно субстрата окисления и частично объяснять различия в продолжительности индукционного периода масел. Следует отметить, что доля γ-токоферола в масле семян сорта Оливин была максимальной среди всех – 56,41 % (35,52 мг/100 г), а отношение α/γ – минимальным. Масло линии ВН-937/24 характеризовалось наименьшим суммарным содержанием токоферолов – 54,98 мг/100 г, минимальной долей γ-токоферолов – 52,26 % (28,73 мг/100 г) и максимальным отношением α/γ. В масле линии ВН-918/24 суммарное содержание токоферолов составило 60,87 мг/100г, отношение α/γ было ниже, а доля γ-токоферолов выше – 55,48 % (33,77 мг/100 г) (табл. 3).

Таблица 3

Содержание и состав токоферолов масла в образцах рапса озимого

Table 3

Content and composition of tocopherols in rapeseed oil samples

Токоферолы	Лорис		Оливин		ВН-937/24		ВН-918/24
	мг/100 г	%	мг/100 г	%	мг/100 г	%	мг/100 г	%
α	33,86	46,40	26,76	42,50	25,72	46,78	25,56	43,63
β	0,15	0,21	0,14	0,22	0,10	0,18	0,10	0,16
γ	38,30	52,48	35,52	56,41	28,73	52,26	33,77	55,48
δ	0,67	0,92	0,55	0,87	0,87	0,43	0,44	0,72
Сумма	72,98	100,0	62,97	100,0	54,98	100,0	60,87	100,0

При сравнении высокоолеиновых линий с близкими значениями йодного числа (92,5 и 94,5) прослеживается, что линия ВН-937/24 имеет лучший жирнокислотных профиль: больше олеиновой кислоты и меньше линолевой, что должно способствовать лучшей оксистабильности. Линоленовая кислота является самой восприимчивой к окислению, но её содержание практически идентично в обеих линиях. Несмотря на эти факторы, у линии ВН-937/24 индукционный период оказался короче, чем у ВН-918/24 (-0,23 ч). Это указывает на возможную компенсацию негативного влияния линолевой кислоты в масле линии ВН-918/24 и даже улучшение результата благодаря профилю токоферолов. В масле линии ВН-918/24 содержится больше γ-токоферола (на 5 мг/100 г), оно имеет более высокую его долю от общего состава (на 3,22 %) и более низкое отношение α/γ, что и могло отразиться на более продолжительном индукционном периоде. Это согласуется с данными о более выраженной антиокислительной эффективности γ-токоферола.

Заключение. Результаты исследований показали, что индукционный период двух новых перспективных высокоолеиновых и высокопродуктивных линий рапса озимого ВН-918/24 и ВН-937/24 составил 8,16 и 8,39 ч соответственно. В наибольшей степени окисление масла определяется уровнем ненасыщенности жирнокис- лотного состава, характеризуемой йодным числом. Прямой связи токоферольного состава с индукционным периодом выявлено не было, однако при сопоставимых значениях йодного числа (92,5 и 94,5 г/100 г соответственно) более высокая доля γ-токо-ферола и более низкое отношение α/γ-то-коферолов могло увеличивать время без признаков окисления. Полученные результаты указывают на необходимость использования комплексного подхода оценки устойчивости рапсового масла к окислению. Для повышения окислительной стабильности масла перспективным направлением селекционной работы является отбор генотипов с более низким содержанием полиненасыщенных жирных кислот (линолевой и линоленовой) и повышенной долей γ-токоферола в масле. Учёт этих признаков позволит создавать высокопродуктивные сорта и гибриды рапса озимого с повышенной окислительной стабильностью масла, что имеет важное значение для пищевой промышленности и увеличения сроков хранения продукции.