Определение содержания масла и основных жирных кислот семян рапса озимого с помощью ИК-спектрометрии

Введение. Озимый рапс ( Brassica na-pus L.) является одним из важнейших масличных растений, используемых в качестве продукта питания и корма для животных, а также технического сырья в производстве таких материалов, как биотопливо, лаки, смазочные материалы, пестициды, газетные чернила, синтетический каучук, мыло, промышленные масла.

В последние годы наряду с подсолнечником и соей рапс приобретает все большую значимость. Для России рапс – одна из перспективных сельскохозяйственных культур, которую можно возделывать во многих регионах, именно поэтому площади с посевами этой культуры растут с каждым годом.

В кормлении сельскохозяйственных животных используются как семена рапса, так и продукты его переработки – масло, шрот и жмых [1]. Мука из семян рапса обладает высокой энергетической, протеиновой и биологической ценностью. В ней содержится лизин, отмечается богатое содержание серосодержащих аминокислот метионина и цистеина [2]. Рапсовый шрот можно рассматривать как источник холина, биотина, фолиевой кислоты, тиамина, кальция, железа, фосфора, магния. Кормовая ценность рапсового жмыха превышает ценность шрота из-за большего содержания жира [1].

Согласно Межгосударственному стандарту ГОСТ 30623-2018 «Масла растительные и продукты со смешанным составом жировой фазы. Метод обнаружения фальсификации», введенному с 1 января 2020 г., в состав масла семян рапса входит 14 жирных кислот [3]. Содержащиеся в рапсовом масле в наибольшем количестве ненасыщенные олеиновая, линолевая и линоленовая жирные кислоты регулируют синтез простагландинов, оказывают положительное влияние на воспроизводительные функции организма животных. К тому же линолевая и линоленовая кислоты являются незаменимыми, то есть не синтезируются в организме человека [4]. Рапсовое масло, богатое этими омега-6 и омега-3 жирными кислотами, широко используется человеком, является одним из видов масла, которое полезно для здорового развития нервной системы и функций мозга.

По физико-химическим показателям высокоолеиновое рапсовое масло приближается к оливковому, но отличается от него как по суммарному содержанию токоферолов, так и по их составу. Если токоферолы оливкового масла представлены на 90 % альфа- и на 10 % гамма-формами при их общем содержании 111– 150 мг/кг, то токоферольный комплекс рапсового высокоолеинового масла включает 65–70 % гамма-формы при общем содержании 630–820 мг/кг, обладающей высокой антиоксидантной активностью. На долю альфа-формы с присущей для нее витаминной активностью приходится порядка 30–35 % общего содержания токоферолов в этом масле [5].

Сдерживающим фактором использования семян рапса является наличие в них антипитательных глюкозинолатов и эруковой жирной кислоты. Благодаря селекции рапса были достигнуты значительные изменения за счет увеличения урожайности и масличности при одновременном увеличении содержания белка в шроте. Также удалось вывести сорта рапса «00»-го типа с низким содержанием эруковой кислоты (не более 2 %) и глюкозинолатов в шроте (не более 25 мкмоль/г семян) [6].

Во ВНИИМКе селекция рапса активно ведётся с 1983 г., за это время создано 40 сортов рапса и сурепицы [7]. За 40-летний период селекционной работы во ВНИИМК было выведено и районировано 11 сортов рапса озимого. Первые отечественные высокоолеиновый сорт и межлинейный гибрид на основе ЦМС проходят Госсортоиспытание. Приоритетными направлениями исследований по селекции рапса и сурепицы на перспективу являются: высокая продуктивность сортов и гибридов на основе ЦМС, высокая масличность и качество масла и белка, селекция на устойчивость к основным болезням, устойчивость к абиотическим факторам среды (зимостойкость для озимого), устойчивость к полеганию и осыпаемости, а также технологичность возделывания культуры [8].

Для проведения эффективной селекционной работы требуется комплексная биохимическая оценка семян рапса озимого по основным биохимическим признакам, таким как массовая доля масла, содержание олеиновой, линолевой, линоленовой, эруковой жирных кислот и глю-козинолатов.

Массовая оценка селекционного материала рапса по масличности ранее проводилась в отделе физических методов исследований ВНИИМК с помощью ЯМР-анализатора АМВ1006 М по ГОСТ 8.597-2010 [9].

Альтернативным методом определения масличности и других признаков, в связи с задачами селекции на современном этапе, является использование спектральных приборов нового поколения, которые позволяют одновременно контролировать несколько биохимических показателей, тем самым увеличивая производительность труда. Исследования в ближнем инфракрасном диапазоне с применением математических методов многомерного анализа данных лежат в основе методик экспресс анализа различных показателей. Преимущества использования ИК-спект-рометрии способствуют активному ис- пользованию этого метода, особенно в селекционных целях.

Возможности спектроскопии отражения в ближней инфракрасной области для одновременного определения содержания масла и жирно-кислотного состава в семенах рапса изучались многими зарубежными авторами [2; 10; 11; 12]. Результаты этих исследований показали, что с помощью ИК-спектроскопии возможна надежная оценка содержания масла в семенах и основных жирных кислот в масле.

Для ИК-спектрометрии в последние годы был разработан ГОСТ 32749-2014 «Семена масличные, жмыхи и шроты. Определение влаги, жира, протеина и клетчатки методом спектроскопии в ближней инфракрасной области», который введен с 2015 г. [13].

В лаборатории биохимии ВНИИМК уже проведены исследования по освоению ИК-анализатора MATRIX-I фирмы Bruker Optics (Германия). Были разработаны градуировочные модели для одновременного определения содержания олеиновой, линолевой и линоленовой жирных кислот в масле целых семян отдельных самоопыленных растений [14]. С освоением ИК-анализатора стало возможно выполнять исследования без потерь количества семян. Прежде для определения жирно-кислотного состава масла использовалась (разрушалась) часть семян для химического анализа хроматографическим методом.

Ранее также для оценки показателей качества селекционного материала в целых семенах горчицы и льна масличного были разработаны градуировочные модели для ИК-анализатора MATRIX-I. Полученные погрешности определений содержания масла и влаги в семенах по градуировочным моделям с помощью ИК-спектрометрии незначительно превысили стандартные методы [15; 16].

На основании полученных нами ранее данных была поставлена задача разработать градуировочные модели для ИК- анализатора MATRIX-I по определению в целых семенах рапса озимого массовой доли масла, содержания основных жирных кислот. Цель исследований – разработка методики на основе апробированных градуировочных моделей для ИК-анализатора MATRIX-I, позволяющая проводить комплексную биохимическую оценку в целых семенах рапса озимого в средней пробе (9–20 г) в кювете диаметром 51 мм одновременно по четырем биохимическим показателям – маслично-сти, содержанию олеиновой, линолевой, линоленовой жирных кислот масла.

Материалы и методы. Материалом для исследования служили сорта, линии и гибриды рапса озимого ( Brassica napus ) рабочей коллекции отдела селекции рапса и горчицы, выращенные в 2015–2022 гг. в условиях центральной зоны Краснодарского края.

Массовую долю масла в семенах рапса определяли на российском приборе – ЯМР-анализаторе АМВ1006 М [9]. Состав жирных кислот в масла семян анализировали хроматографическим методом на газовом хроматографе «Хроматэк-Кристалл 5000» российского производства с автоматическим дозатором жидких проб ДАЖ2М на капиллярной колонке SolGelWax 30 м × 0,25 мм × 1,0 мкм [17]. Спектры каждого образца регистрировались в трех повторениях с пересыпанием в кювете диаметром 51 мм (навеска 9– 20 г) в спектральном диапазоне 4000–12200 см-1 с разрешением 16 см-1, в соответствии с руководством на программное обеспечение OPUS ИК-спектрометра MATRIX-I фирмы Bruker Optics, Германии.

Результаты и обсуждение. Формирование калибровочных и проверочных партий образцов для построения градуировочных моделей для определения мас-личности семян рапса проводили в течение восьми лет. Накапливали спектральные данные образцов рапса озимого. Для расширения диапазона изменчивости, статистических данных и возможности комплексно оценивать весь озимый се- лекционный материал были привлечены разнообразные образцы, включающие желтосемянные, высокоолеиновые, родительские линии гибридов рапса озимого. Это связано с тем, что на спектральные данные большое влияние оказывают условия и год выращивания, а также генотипы образцов. Дополнительно ранее было установлено, что по массе и размеру семена рапса озимого и ярового существенно отличаются. Этот факт не позволил создать удовлетворительную градуировочную модель по определению массовой доли масла в семенах рапса обеих жизненных форм.

За годы исследований было разработано более 20 рабочих градуировочных моделей по определению масличности в семенах рапса озимого. Определен принцип подбора проверочных и калибровочных образцов из поступающих на биохимическую оценку партий нового урожая. Проверочная партия формируется в конце июля при поступлении образцов нового урожая – для уточнения погрешности определения и корректировки градуировочной модели. Калибровочная партия формировалась по результатам массовой оценки и отбора уникальных образцов по диапазону изменчивости и с определенной дискретностью по масличности, чтобы наполнить равномерность разрабатываемой модели новыми образцами ежегодно.

За 8 лет исследований было отобрано 336 образцов семян рапса озимого, из них 46 образцов желтосемянного рапса и 51 образец высокоолеинового сизосемян-ного рапса озимого с варьированием показателей масличности от 37,50 до 51,92 %.

Для определения массовой доли масла и влажности стандартным методом на ЯМР-анализаторе АМВ1006 М были взяты образцы семян объемом 25 см3. Затем снимали спектры отражения в ближнем инфракрасном диапазоне на ИК-анали-заторе MATRIX-I в трех повторениях с пересыпанием, что позволяет максималь- но учитывать как однородность пробы, так и её разнокачественность.

Градуировочную партию образцов программно разделили на две почти равноценные партии образцов – калибровочную и тестовую. Разделение позволяло значительно сократить время на разработку моделей – почти в 5 раз. Выбор удовлетворительной по использованию модели основывался на четырех факторах: величине среднеквадратичной ошибки калибровки RMSEP и RPD, количестве рангов, коэффициенте детерминации и методе предобработки.

В результате анализа спектральных данных методом предобработки первой производной и частичного удаления отдельных спектров образцов рапса озимого была построена градуировочная модель Rape_51_Oil, представленная на рисунке 1.

Рисунок 1 – График предсказанных значений содержания масла в семенах рапса озимого (ось Y) по сравнению с истинными значениями содержания масла в семенах (ось Х) градуировочной модели Rape_51_Oil

Количество удаленных спектров составило 16 штук из 1008 сохраненных спектральных данных, что не превышает 1,6 % от общего числа. Это способствовало построению качественной градуировочной модели по масличности семян. При высоком коэффициенте детерминации – 97,96 – данная модель имела 10 рангов в многофакторном анализе. Предполагаем, что это связано в большей степени с раз- мером семян рапса озимого, а также высокой точностью и стабильностью по годам определения масличности с помощью ЯМР-анализатора АМВ1006 М на образцовой установке.

Среднеквадратичная погрешность предсказания (RMSEP) данной модели составила 0,362 %, что дает уверенность в удовлетворительной оценке получаемых предсказаний результатов анализа мас-личности семян.

Показатель RPD (Residual Prediction Deviation – значение остаточного отклонения предсказания для ранга, отображаемого на рисунке 1), разработанной градуировочной модели оценивает устойчивость полученной зависимости. Разработанная модель Rape_51_Oil по определению масличности в целых семенах рапса имеет значение RPD 7,0 единиц при высоком коэффициенте детерминации R2 – 97,96, что соответствует высокой оценке устойчивости. Однако полученный опыт по разработке градуировочных моделей показывает, что основным критерием применения искомой модели являются полученные погрешности проверочной партии.

Проверочная партия была подобрана по содержанию масла в семенах рапса по результатам массовой оценки селекционного материала урожая 2022 г. Предварительно отобранная по объему и повторно проанализированная по ГОСТ 8.597-2010 проверочная партия была сформирована в том же диапазоне изменения маслично-сти, что и при разработке искомой зависимости (табл. 1).

Средние значения масличности семян проверочной партии, полученные разными методами, практически полностью совпали, а среднее значение (по модулю) отклонения составило 0,26 % в абсолютных единицах из 17 образцов. Согласно ГОСТ 32749-2014 среднее значение отклонения не должно превышать погрешности стандартного метода, которая составляет не более 0,6 % [17].

Таблица 1

Сравнительный анализ масличности семян рапса озимого разными физическими методами

ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2023 г.

№ образца	Масличность, %		Разница, %
	метод
	ЯМР	спектральный	абсолют ная	относительная
1	42,31	41,87	0,44	1,04
2	43,68	43,53	0,15	0,34
3	43,81	44,02	-0,21	0,48
4	44,14	43,94	0,20	0,45
5	44,42	44,63	-0,21	0,47
6	44,95	45,11	-0,16	0,36
7	45,12	45,58	-0,46	1,02
8	45,96	46,13	-0,17	0,37
9	46,27	45,72	0,55	1,19
10	46,89	46,76	0,13	0,28
11	47,73	47,88	-0,15	0,31
12	48,07	47,89	0,18	0,37
13	48,82	48,95	-0,13	0,27
14	49,03	48,98	0,05	0,10
15	49,79	49,46	0,33	0,66
16	50,38	50,99	-0,61	1,21
17	51,40	51,69	-0,29	1,04
Диапазон	42,31– 51,40	41,87– 51,69	-0,61– 0,55	0,10– 1,21
Среднее	46,33	46,34	0,26	0,56

Таким образом, разработанная градуировочная модель Rape_51_Oil соответствует всем параметрам для качественного определения массовой доли масла в целых семенах рапса озимого в средней пробе.

К основным жирным кислотам масла семян безэруковых образцов рапса относятся олеиновая, линолевая и линоленовая, на долю первой приходится от 57,1 до 81,6 %, на линолевую – 7,3–24,1 %, а на полиненасыщенную линоленовую – от 2,2 до 13,1 %, что вместе составляет 91– 93 % от суммы всех жирных кислот.

Образцы семян калибровочной партии урожая 2020–2022 гг. после снятия спектров были проанализированы хроматографическим методом. Из подготовленных образцов семян было получено масло с помощью лабораторного пресса, которое затем подвергалось химическому анализу для получения метиловых эфиров жирных кислот. После хроматографирования подготовленных проб по характерным пикам были рассчитаны результаты измерения по 14 жирным кислотам. Диапазон изменчивости содержания олеиновой кислоты в масле семян рапса озимого составил от 59,91 до 82,56 %. Градуировочная модель была разработана на основании 244 образцов по 732 спектрам и проверена на независимой проверочной партии из 17 образцов семян рапса озимого урожая 2022 г.

В результате анализа спектральных данных методом предобработки первой производной + MSC в диапазоне ближней инфракрасной спектрометрии была построена градуировочная модель Rape _51_18 : 1 (рис. 2).

Ранг: 10   R*2= 98.55 RMSEP= 0.703 Bias:-0.116 RPD: 8.42

Рисунок 2 – График предсказанных значений содержания олеиновой кислоты в масле семян рапса (ось Y) по сравнению с истинными значениями содержания олеиновой кислоты в масле (ось Х) градуировочной модели

Rape_51_18:1

В процессе разработки искомой градуировочной модели были удалены 11 отдельных спектров из списка зарегистрированных, что составило 1,5 % от общего количества.

Полученная модель по определению содержания олеиновой кислоты в масле семян рапса по параметрам качества модели соответствует высокой оценке, по количество рангов (10), соответствует количеству переменных при более тесных связях в многомерной зависимости. Среднеквадратичная ошибка предсказания RMSEP составила 0,703 %. Следовательно, можно будет ожидать, что на 95%-ном доверительном интервале абсо- лютная ошибка не превысит 2,0 % единичного измерения. Коэффициент детерминации получился довольно высоким – 98,55 при значении RPD (значение остаточного отклонения предсказания для ранга, отображаемого на графике) = 8,42.

Для подтверждения качества разработанной модели в ИК-спектрометрии используется прямое практическое испытание – определение абсолютной погрешности проверочной партии семян в том же диапазоне изменчивости, что и при разработке модели (табл. 2).

Таблица 2

Сравнительный анализ содержания олеиновой кислоты в масле семян рапса озимого различными методами

ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2023 г.

№ образца	Содержание олеиновой кислоты, %		Разница, %
	метод
	химический	спектральный	абсолютная	относи тельная
1	62,88	63,67	-0,79	1,26
2	65,18	64,76	0,42	0,64
3	66,53	65,82	0,71	1,07
4	67,38	66,70	0,68	1,01
5	68,13	67,52	0,61	0,90
6	68,68	67,42	1,26	1,83
7	70,11	71,08	-0,97	1,38
8	71,13	69,95	1,18	1,66
9	72,31	72,63	0,32	0,44
10	74,03	74,87	-0,84	1,13
11	75,94	76,86	-0,92	1,21
12	77,26	78,43	-1,17	1,51
13	79,64	79,17	0,47	0,59
14	80,27	79,76	0,51	0,64
15	81,16	81,43	-0,27	0,33
16	81,61	82,57	-0,96	1,18
17	82,23	81,21	1,02	1,24
Диапазон	62,88– 82,23	63,67– 81,21	-1,17– 1,26	0,00– 2,35
Среднее	73,20	73,17	0,77	1,06

Анализ результатов проверочной партии по оценке качества градуировочной модели для семян рапса показал, что средние значения проверочной партии различными методами практически не отличается. Средняя ошибка определения составила 0,77 %, а ошибка единичного измерения не превысила 1,3 % в абсолютных единицах. Данные погрешности соответствуют критерию повторяемости для химического метода и тем более удовлетворительны для спектрального метода.

Таким образом, полученная градуировочная модель Rape _51_18 : 1 по определению содержания олеиновой кислоты в масле семян рапса озимого по оценке проверочной партии независимых образцов показала достоверный результат. Поэтому для проведения экспресс-оценки селекционного материала по содержанию олеиновой кислоты в масле целых семян рапса необходимо использовать апробированную градуировочную модель Rape _51_18 : 1.

Второй по значимости и величине признака является линолевая жирная кислота масла семян рапса. Диапазон изменчивости содержания линолевой кислоты в масле семян рапса озимого составил от 5,34 до 23,99 %. Привлечение образцов высокоолеинового рапса позволило значительно расширить диапазон за счет низкого содержания у этих образцов линолевой кислоты – до 5,34 %.

Градуировочная модель по определению содержания линолевой кислоты в масле семян рапса была разработана на основании 738 зарегистрированных спектров и оценена на независимой партии из 17 образцов, представленных в таблице 3.

Таблица 3

Сравнительный анализ содержания линолевой кислоты в масле семян рапса различными методами

ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2023 г.

№ образца	Содержание линолевой кислоты, %		Разница, %
	метод
	химический	спектральный	абсолютная	относи тельная
1	20,78	19,84	0,94	4,52
2	19,28	20,11	-0,83	4,30
3	18,45	18,89	-0,44	2,38
4	17,82	17,13	0,69	3,87
5	17,23	18,83	-1,60	9,29
6	16,62	16,15	0,47	2,83
7	15,75	16,36	-0,61	3,87
8	14,86	14,75	0,11	0,74
9	13,71	12,53	1,18	8,61
10	11,75	12,68	-0,93	7,91
11	10,69	11,43	-0,74	6,92
12	8,41	9,43	-1,02	12,13
13	8,12	8,97	-0,85	10,47
14	7,67	7,04	0,63	8,21
15	6,81	7,47	-0,66	9,69
16	6,49	6,96	-0,47	7,24
17	5,72	6,57	-0,85	14,86
Диапазон	5,72– 20,78	6,57– 19,84	-1,60– 1,18	0,00– 11,46
Среднее	12,95	13,24	0,76	6,93

В процессе построения градуировочной модели по определению содержания линолевой кислоты были удалены семь отдельных спектров из списка зарегистрированных, что составило менее 1,0 %. Основным критерием отбора удовлетворительной модели была среднеквадратичная ошибка предсказания RMSEP, так как диапазон изменчивости составил 18,65 %, что почти в 1,3 раза меньше по сравнению с моделью для олеиновой кислоты.

В результате анализа спектральных данных методом предобработки первой производной + MSC в диапазоне ближней инфракрасной спектрометрии 9000– 4180 см-1 была построена градуировочная модель Rape_51_18 : 2 (рис. 3).

Ранг: 10   №-2 = 97.32 RMSEP = 0.736 Bias: -0.0742 RPD: 6.14

Рисунок 3 – График предсказанных значений содержания линолевой кислоты в масле семян рапса озимого (ось Y) по сравнению с истинными значениями содержания линолевой кислоты в масле (ось Х) градуировочной модели Rape_51_18 : 2

Полученная модель по определению содержания линолевой кислоты в масле семян рапса по параметрам качества модели соответствует удовлетворительной оценке, количество рангов – 10. Среднеквадратичная ошибка предсказания RMSEP составила 0,736 %. Коэффициент детерминации получили высокий – 97,32 при значении RPD = 6,14.

Оценка проверочной партии семян в том же диапазоне изменчивости разработанной модели показала адекватность предсказанных значений (табл. 3). Анализ результатов проверочной партии по оценке качества градуировочной модели по определению содержания линолевой кислоты в масле семян рапса показал, что средние значения проверочной партии, полученные различными методами, отличаются незначительно. Средняя ошибка предсказания составила 0,76 %, а единичные измерения не превысили 1,6 % в абсолютных единицах. Данные погрешности соответствуют критерию воспроизводимости для химического метода и применимы для спектрального анализа.

Таким образом, полученная градуировочная модель Rape_51_18 : 2 по определению содержания линолевой кислоты в масле семян рапса по результатам проверочной партии независимых образцов показала удовлетворительный результат. Поэтому для проведения экспресс-оценки селекционного материала по содержанию линолевой кислоты в масле целых семян рапса озимого необходимо использовать градуировочную модель Rape_51_18 : 2.

Линоленовая кислота является ещё одной важной кислотой в жирно-кислотном составе рапсового масла. С одной стороны, линоленовая кислота – это полинена-сыщенная (эссенциальная) и так называемая ω -3 жирная кислота, а с другой, – легко окисляемая за счет трех двойных связей. Поэтому необходимо вести контроль содержания искомой кислоты на разных стадиях селекционной проработки материала.

Диапазон изменчивости содержания линоленовой кислоты в масле семян рапса озимого составил от 3,31 до 10,13 %. Привлечение высокоолеиновых образцов рапса озимого позволило расширить диапазон за счет снижения содержания у этих образцов линоленовой кислоты до 3,31 %.

Градуировочная партия состояла из 242 образцов и на основании 726 зарегистрированных спектров была разработана градуировочная модель, в процессе которой были удалены 14, что составило менее 2,0 %.

В результате анализа спектральных данных методом предобработки первой производной в диапазоне ближней инфракрасной спектрометрии 9000–4100 см-1 была построена градуировочная модель Rape_51_18 : 3 (рис. 4).

Рисунок 4 – График предсказанных значений содержания линоленовой кислоты в масле семян рапса озимого (ось Y) по сравнению с истинными значениями содержания линоленовой кислоты в масле (ось Х) градуировочной модели Rape_51_18 : 3

Разработанная модель по определению содержания линоленовой кислоты в масле семян рапса по параметрам качества модели соответствует удовлетворительной оценке, количество рангов 9. Однако среднеквадратичная ошибка предсказания RMSEP имела минимальное значение из всех представленных моделей – 0,281 %, следовательно, можно будет ожидать, что на 95%-ном доверительном интервале абсолютная ошибка единичных измерений составит не более 1,0 %. Коэффициент детерминации получился высоким – 97,18 при значении RPD = 5,96.

Это подтверждается полученными результатами испытаний проверочной партии по определению содержания линоленовой кислоты в масле семян рапса при разработке модели (табл. 4). Их анализ показал, что средние значения проверочной партии, полученные различными методами, разнятся на 0,13 абсолютных единиц.

Таблица 4

Сравнительный анализ содержания линоленовой кислоты в масле семян рапса озимого различными методами

ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2023 г.

№ образца	Содержание линоленовой кислоты, %		Разница, %
	метод
	химический	спектральный	абсолютная	относительная
1	7,82	7,15	0,67	8,57
2	7,21	7,79	-0,58	8,04
3	6,81	6,27	0,54	7,78
4	6,34	5,84	0,50	7,89
5	6,06	5,67	0,39	6,44
6	5,74	5,87	-0,13	2,26
7	5,39	5,02	0,37	6,86
8	5,05	5,35	-0,30	5,94
9	4,88	4,66	0,22	4,51
10	4,39	4,01	0,38	8,66
11	4,07	4,71	-0,64	15,72
12	3,94	4,04	-0,10	2,54
13	3,90	3,54	0,36	9,23
14	3,73	3,26	0,47	12,60
15	3,67	3,39	0,28	7,63
16	3,55	3,42	0,13	3,66
17	3,46	3,79	-0,33	9,54
Диапазон	3,46– 7,82	3,26– 7,79	-0,64– 0,67	2,26– 15,72
Среднее	5,06	4,93	0,38	7,52

Средняя ошибка предсказания составила 0,38 %, а единичные измерения не превысили 1,0 % в абсолютных единицах. Относительная погрешность единичных измерений резко возросла и достигла 15,72 % в образце № 11 при значении признака 4,07 %, в среднем она составила 7,52 %. Такое повышение относительной погрешности связано с малой величиной признака. Полученные погрешности определения содержания основных жирных кислот в масле семян рапса соответствуют критерию воспроизводимости для химического метода и применимы для предварительного контроля селекционного материала.

Таким образом, полученная градуировочная модель Rape_51_18 : 3 по определению содержания линоленовой кислоты в масле семян рапса по результатам проверочной партии независимых образцов показала удовлетворительный результат. Поэтому для проведения комплексной оценки селекционного материала по содержанию линоленовой кислоты в масле целых семян рапса необходимо использовать градуировочную модель Rape_51_18 : 3.

После получения удовлетворительных значений результатов разработки градуировочных моделей по искомым показателям была разработана методика «Рапс 51» в программе OPUS LAB для рутинного анализа по одновременному определению массовой доли масла, содержанию олеиновой, линолевой и линоленовой жирных кислот в масле в целых семенах рапса озимого.

Сравнительная характеристика, входящих в методику «Рапс 51» разработанных градуировочных моделей по одновременному определению искомых показателей для ИК-анализатора MATRIX-I, представлена в таблице 5.

Таблица 5

Характеристика градуировочных моделей по определению масличности, олеиновой, линолевой и линоленовой жирных кислот масла в семенах рапса для ИК-спектрометрии

_________________ ЦЭБ ВНИИМК, 2023 г.

Компонент	Ранг	R2	RMSEP	RPD	Предобработка	Количество калибровочных спектров, шт.
Масличность	10	97,96	0,362	7,00	Первая производная	1008
Олеиновая	10	98,55	0,703	8,42	Первая производная + MSC	732
Линолевая	10	97,32	0,736	6,14	Первая производная + MSC	732
Линоленовая	9	97,18	0,281	5,96	Первая производная + векторная нормализация	732

• * Примечание – качество хемометрических моделей зависит от выбора правильного числа необходимых факторов, что также называется рангом модели; R² – коэффициент детерминации; RMSEP – среднеквадратичная погрешность предсказания; RPD – значение остаточного отклонения предсказания для ранга, отображаемого на графике

Таким образом, были получены наилучшие показатели качества градуировочных моделей (среднеквадратичная ошибка прогноза, коэффициент детерминации и значение остаточного отклонения предсказания для ранга, отображаемого на графике) по определению масличности (RMSEP = 0,36 %, R2 = 98,0 и RPD = 7,0) и содержания олеиновой (RMSEP = 0,70 %, R2 = 98,6 и RPD = 8,4), линолевой (RMSEP = 0,74 %, R2 = 97,3 и RPD = 6,1) и линоленовой (RMSEP = 0,28 %, R2 = 97,2 и RPD = 6,0) жирных кислот в масле семян рапса озимого.

Заключение. В программе OPUS LAB получена методика «Рапса 51» для массового исследования на основе разработанных градуировочных моделей по определению массовой доли масла, содержания олеиновой, линолевой и линоленовой жирных кислот масла в целых семенах рапса озимого для ИК-спектрометрии в средней пробе (9–20 г) в кювете диаметром 51 мм. Эта методика позволяет проводить экспресс-оценку селекционного материала в семенах рапса с производительностью более 100 образцов за рабочую смену.