Особенности желтосемянного ярового рапса в связи с селекцией на качество масла и шрота

ВНИИ масличных культур

Всероссийского научно-исследовательского пнстигута масличных культур

2003. вып. I (12Х)

ОСОБЕННОСТИ ЖЕЛТОСЕМЯННОГО ЯРОВОГО РАПСА В СВЯЗИ С СЕЛЕКЦИЕЙ НА КАЧЕСТВО МАСЛА И ШРОТА

Рапс (Д/т/л’л’/бч/ napus) является одной из основных и наиболее перспективных масличных культур в России и в мире. Это в значительной степени обусловлено его высокой приспособляемостью к условиям внешней среды.

В настоящее время рапс возделывается на площади около 15 млн. га практически на всех континентах и занимает 'третье место в мире после сон и подсолнечника. а по производству масла — второе.

Кулылра рапса привлекает внимание исследователей в связи с возросшим спросом на растительные масла и шроты масличных культур, являющихся источником дешевого растшелыюго кормового белка.

В семенах рапса содержание масла достигает 50 %, а сырого протеина более 25 ° о. Однако применение рапсового шрота, по качеству не уступающего шроту из сон, ограничено для скармливания животным и птице при высоком содержании в нем глюко ипюла тов. которые при ферментативном гидролизе образуют токсичные соединения. Это семена, в которых уровень глюкозинолатов превышает 18-20 мкмоль/г семян.

Создание сортов рапса типа “ООО” — безэруковые, низкоглюкозинолатные, желчоссмянные - относительно новое направление в селекции рапса. На примере других крестоцветных культур (горчица, сурепица) известно, что желтосемянные сорта характеризуются повышенной масличностыо семян за счет уменьшения доли семейной оболочки (G.Robbelen, 1980). Лучшая усвояемость полученного из них кормового шрота объясняется более низким содержанием клетчатки, по сравнению с сизосемянными формами.

Желч оссмянные сорта рапса представляю т несомненный интерес для масложировой промышленности, поскольку масло, полученное из таких семян слабопиг-менчировапо, при атом облегчается процесс его рафинации, улучшается качество масла.

Цель настоящей работы — всестороннее изучение химического состава семян ярового рапса в связи с селекцией на желтосемянность.

В состав изучаемой нами группы желтосемянных форм ярового рапса включены образцы различного происхождения — потомство горчично-рапсовых, рапсо-с\ репных гибридов и мутантов, которые испытывались в питомниках 1- и 2-го года изучения и конкурсного сортоиспытания.

В качестве контроля использовали сизосемянные сорта: ВНИИМК 214, Галант. Крис, Шпа т, Ярвтюн. Исследования проводились в течение 2000-2002 п .

В табл. 1 представлены средние за 2 года исследований основные биохимические характеристики некоторых номеров желтосемянного рапса. Как видно из предсдавленных данных, масса 1000 семян не зависит от их окраски, ио значительно изменяется по годам исследовании. Метеорологические условия в период вегетации ярового рапса в 2000-2001 п\ з и а ч и т ел ь и о отличались (табл. 2).

Таблица 1. Биохимическая характеристика желтосемянного ярового рапса

ВНИИМК, 2000-2001 п .

Образец (№ элиты, сорт)	Масса 1000 семян, г	Маслпчноеть. 0 О	Протеин. 0 О	Клетчатка, О о
23453	2.89±0.43	46.4010.03	""25.3010,09	9.50+0.07
25352	2.99±0.31	46.4010.05	24,2011,01	9,1010,07
25142	2.85+0,38	46,10±0,02	25,8010,07	10.7010,07
28456	2,7110,33	46,90+0,07	23,60+1,10	10,40±0,08
30651	2.99ІО.16	46.5011.90	24.5012,20	8.40+0.05
ВНПНМК 214
(кошт о ль)	2.88Ю.35	44.50±1.00	22.5012.10	11.7О±О.О8
И С Ри.	0.21	0.90	1.10	0.70

Если темпера гура воздуха за период вегетации 2000-2001 гг. практически одинакова, го количество осадков в 2001 г. (засушливом) в период налива семян было значительно ниже, чем в предыдущем. В результате сформировались семена с массой в среднем существенно меньше 2,57 г против 3,21 г в 2000 г. Отсюда значительные отклонения от среднего значения по годам исследований. Ускоренное созревание при дефиците влаги привело к образованию щуплых семян.

Гибли на 2. Распределение температур и осадков в течение вегетационного периода ярового рапса

ВНИИМК, 2000-2001 гг.
Показатель	Год исследования	Месяц				Сумма осадков
		апрель	май	июнь	июль
Темпера гура воздуха. °C	2000	15.5	16.5	20.4	26.1	—
	2001	13.0	15.1	20.4	27.3	—
Количество осадков, мм	2000	37.1	61.2	137.7	15.5	251.5
	2001	60.9	93.6	5.9	9.5	169.9

В условиях более благоприятной влагообеспеченности 2000 г. в семенах всех изучаемых образцов желто сем ян и о го и сизосемянного рапса отмечено большее накопление сырого протеина. Различия в содержании белка и масла (около 2 ° о) у желтосемянных и сизосемяиных форм сохраняются независимо от года исследования. Повышенный уровень протеина в 2000 г. является следствием более полного использования растениями азота почвы и удобрений в условиях лучшей влагообеспеченности.

Многочисленными исследованиями установлено, что признак желтосемяп-иости связан с более высоким содержанием протеина и жира и более низким - клетча тки, за счеч чего повышается кормовая ценность жмыха и выход масла при переработке. Лузжисгость желтоокрашенных семян тесно коррелирует с содержанием клетчатки, оболочка у этих семян более тонкая, а количество клетчатки в

.і\ зге соетавляет 1/3. Но нашим данным, все образцы безэрукового желтосемяиного рапса показали устойчивое превосходство (2-3° о) ио количеству переваримой клетчатки (см. табл. 2) по годам исследований. Образцы 2001 г. отличаются повышенным ее содержанием.

Отличительной особенноетыо желтоокрашенных семян рапса, помимо более высокого накопления белка и масла, является низкий уровень содержания серусо-держащих соединений — глюкозинолатов.

Количес I во глюкозинолатов в семенах лучших сортов и номеров ярового рапса •значительно снижено в процессе селекции и составляет в настоящее время 12-16 мкмоль/г семян, что соотвстствует международным стандартам.

Однако селекционные щхлраммы многих стран направлены на дальнейшее снижение уровня этого показателя до 5-6 мкмоль/г семян в посевном материале. Зиачияельихю роль в этом вопросе отводят желтоссмяниому рапсу.

Общее содержание глюкозинолатов в желтоокрашенных семенах большинства изучаемых образцов было ниже в среднем на 2-4 мкмоля/г семян, чем у контрольных сортов, с которыми селекционная работа продолжается (табл. 3). Минимальный уровень глюкозпиола гов сос тавил 8 мкмоль/г семян. Эта ра зница в 2-4 мкмоля между жел тоокрашенными и сизоокрашенными семенами не столь велика и пока трудно лаз ь прогноз на ее стабильность в дальнейшем. Чем был обусловлен более низкий уровень глюкозинолатов в жел тоокрашенных семенах — вопрос, над которым рабо 1 аю т мног не ученые.

Таблица Т Содержание глюкозинолатов в образцах желтосемяиного ярового рапса (мкмоль/г селит)

ВНИИМК, 2000-2001 гг.

()бра	кч1 (№ )ли 1 ы. сорI)	2001) г.	2001 г.
	23453	11,0	11.7
	25352	9.7	1 1.5
	25142	10.0	7.8
	28456	9.7	8.2
	30651	10,0	12.5
ВШИ	1 МК 214 (контроль)	1 3.3	13.7
	ПСР^	1.9	1.8

Так Rancx Р. и Rakow G., используя межвидовую гибридизацию, получили в 1964 1. иесколько линий с равномерной желтой окраской и содержанием алкеннл-глюкозниола тов менее 1 мкмоль/г шрота, причем іруппа индолглюкозинолатов составила половину этого количества. Есть данные, что распределение глюкозино-латов в ядре и оболочке семян составляет 9 1:9 у желтосемянных форм и 97:3 у сизо-ссмяиных. Нами установлено соотношение 85:15 для сортов типа “ОО”.

С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии мы определили компонен тный состав глюкозинолатов в семенах ярового рапса. Результаты проведенных исследований показали, что состав глюкозинолатов семян ярового рапса разных типов остается одинаковым (табл. 4), хотя существуют количественные ра зличия. Глюкозпиолаты в семенах рапса представлены двумя основными группами - алкенил и индолглюкозинолатамн. В qwnne алкенил глюкозинолатов у всех сортов преобладает прогоитрин. Содержание глюконапина вдвое ниже, глю-кобрассиканапин и наполейферин находятся в небольшом количестве. В qwnne нидолглюкозинолатов основная доля (до 95 %) приходится на 4-гидроксигшоко-брассицин.

Необходимо ОТМСТИТЬ, что у ВССХ типов соргов количество индолглюкозино-ла гов находи гея приблизительно па одном уровне и если в сортах типа “О” и “ОО” их процеи гное содержание составило до 16 %, то в сортах чипа “ООО” при низком общем содержании всех глюкозинола гов оно повысилось до 20-30 %. Очевидно, что селекция на снижение уровня глюкозинола гов в семенах осуществлялась главным образом за счет алкеиилглюкозинолатов, а иидолглюкозинола ты могуч* явиться резервом в ходе дальнейшей селекции.

Таблица 4. Состав глюкозинолатов в семенах ярового рапса

1995 г.

1 люкозиполаты. мкмоль/г семян	Желтосемявная форма, тип “ООО”	С изосем явная форма, тип “ОО”
	Алкенил
I люкопаппн	1.75	4.42
1 'л ю к о б р а сен к а н а п и и	1.00	0,73
1 Ірогоптрпп	3,78	7,94
Наноленферин	0.12	0,21
	Индол
I люкобрасснцин	0.26	0.30
4 - О И глюкобр ассі щп и	4,21	4,02
Сумм а	11.17	17.62

Значительная часть работы была уделена качеств) масла желтосемянного ярового рапса в связи с проблемой его оксистабильности, в частности, изучению токоферолов и жирных кислот. Этот вопрос достаточно хорошо изучен для других масличных культур: подсолнечника, сои. Капустные в этом отношении стали объектом внимания лишь в последние годы.

Известно, что стойкость пищевых масел к действию кислорода тем выше, чем меньше содержится в них наиболее быстро окисляемых пошшепасыщенных жирных кислот.

Жирно-кисло гный состав масла безэруковых сортов рапса хорошо сбалансирован (табл. 5). Исключением является наличие до 10 ° о линоленовой кислоты. В нем высокое содержание олеиновой кислоты (до 63 %), сумма насыщенных кисло г нс превышаем 6 л,.

Таблица 5. Жирно-кислотный состав образцов желтосемянного ярового рапса, процент от сулемы

ВНИИМК, 2000-2001 гг.

Образец (№ элиты, сорт)	Пальмитпновая <Л6:0	Стеариновая Сыч	Олеиновая Сыч	Линолевая Сы:2	Линоленовая С 18:3
23453	4.0	1.9	61.2	24.5	8.4
25352	2.7	1.7	62,3	24.2	8.3
25142	3.5	1.9	61.4	24.8	8.3
28456	3.9	1.7	61,1	24.5	8.6
30651	3.5	1.5	62.9	23,8	8.2
ВНИИМК 214
(контроль)	4.0	1.9	62,7	2L5	9.7

Как показали паши исследования, уровень концентрации отдельных жирных кислог был стабильным как среди изучаемых желто окрашенных образцов, гак и по годам исследовании. ЕЗ табл. 5 приводятся средние данные за 2 года. При сравнении жирно-кислотного состава контрольных сизосемяпных сортов интересно отмстить невысокое (1,5 ° о) снижение содержания линоленовой кислоты и повышение линолевой у ж ел тосемянного рапса.

Жела тельное содержание линоленовой кислоты в масле рапса составляет 3 %, как у I вержда юг многие исследователи.

Усилить защиту масла от окисли тельных процессов можно за счет повышения ингибирующей активности естественного комплекса антиоксидантов — токоферолов. Если сравнить основные масличные культуры, то рапс занимает третье место после сои и подсолнечника по содержанию суммы токоферолов в масле. Их общее количество варьирует о г 40 до 70 мг°» у желтосемянных форм, что на 8-15 мг% выше, чем \ сизосемяпных (табл. 6).

Гиблина 6. Сулина и фор мы токоферолов в желтоселіяиных образцах ярового рапса

ВНИИМК, 2000-2001 гт.

()оразеі 1 (№ эли ты. сорт)	Токоферолы (сумма), МГ°о		(Йорма токоферола. ° о от суммы
	2000 г.	2001 1'.	а	р	У
23453	58,2	45.2	21,6	8,6	№1
2 5 3 5 2	54.7	46.4	20.4	9.4	70,1
25142	52.0	46.1	26,6	9 /	63.7
2845с	53.3	49.3	24.6	9.6	65.7
30651	57,1	51.8	28.4	18.0	53,5
131 И 111 МК 214 (контроль)	50.6	43.4	39.6	13.9	46,4
НПТл	2.1	1.9

Значительное влияние на содержание токоферолов в масле оказываю т условия года вегетации. Уровень токоферолов в масле существенно повышается при улучшении влагообеспеченности растений. Аналогичная закономерность была установлена В.И .Кожевниковой (1982) при изучении влияния условий влагообеспечен-носги на содержание токоферолов в семенах подсолнечника.

В гокоферольном комплексе рапса преобладае т у-токоферол (от 53 до 70 ° о) с наиболее сильным антиоксидантным действием. Причем увеличение общего содержания токоферолов идет за счет у-формы. Доля ү-токоферола в масле сизосемяпных форм значительно ниже. Количество а- токоферола сосга в ляет 20.4-28.4 % от суммы, а /^токоферола изменяется от 9.0 до 18,0 % в зависимости от образца и года исследований.

Проведенные исследования показали очень широкое варьирование основных форм токоферолов у и а с разными вариантами их соотношения, что согласуется с сообщением Gofmana и Becker (1998).

В результате проведенных нами исследований показано, что признак желтосемянности связан с более высоким накоплением протеина и жира в семенах.

Компонентный состав глюкозинолатов в процессе селекции на этот признак не изменился. хотя определены существенные количественные различия уровня этих соединений у сизосемяпных и жел тосемяпных форм ярового рапса.

Установленное варьирование отдельных форм токоферолов в масле желтосемянного ярового рапса даеч возможность вести направленный отбор семян на улучшение качества масла при одновременном улучшении качества шрота.