Селекция подсолнечника на качество масла в Западной Сибири

Основным направлением селекции подсолнечника ( Helianthus annuus L.) долгое время оставалось повышение сбора масла с единицы площади. Однако проведенные биохимические исследования показали широкие пределы варьирования жирнокислотного состава масла, что дало возможность вести селекцию на его определенное качество [1–3]. В настоящее время выделяют два основных направления селекции на качество масла – на повышенное содержание в нем олеиновой кислоты и на устойчивость к гидролитическому распаду.

Задачи селекции на качество растительного масла связаны с направлением его использования, требующим разного соотношения жирных кислот. При производстве маргарина оптимальным считается: равное соотношение олеиновой и линолевой кислот, повышенное содержание пальмитиновой кислоты, определяющей консистенцию жира, и сниженное до минимума содержание линоленовой кислоты. Для салатного масла желательно высокое содержание линолевой кислоты, а при использовании масла в качестве фритюрного жира и для консервирования – высокое содержание олеиновой кислоты при низком уровне линолевой и линоленовой кислот [4; 5].

Подсолнечное масло – высококалорийный пищевой продукт, имеющий следующие органолептические характеристики: цвет золотисто-желтый; запах специфический, приятный; плотность 0,92 при 15ºС; температура застывания –16…–18ºС; показатель преломления 1,4741–1,4755; вязкость 54,9–55,0 спд., йодное число 127–136; число омыления 186–194; кислотность 0,6–7,8. Его употребляют непосредственно в пищу, в хлебопекарной промышленности, для изготовления кондитерских изделий, рыбных и овощных консервов. Оно благоприятно влияет на здоровье человека [6–9].

Ценность подсолнечного масла как пищевого продукта определяется его жирнокислотным составом, содержанием жирорастворимых витаминов (А, D, Е, К), фосфатидов, стиролов и др. С учетом высокой биологической активности фосфатидов их наличие в масле желательно. Однако они представляют неустойчивую систему, поскольку при взаимодействии с водой происходит гидратация, набухание, потеря растворимости и выпадение фосфатидов из масла. При хранении они выделяются в виде хлопьев, оседающих на стенках сосудов, что ухудшает товарный вид масла. Такое масло при жарке сильно пенится и темнеет [6; 8].

Благодаря селекции современные сорта подсолнечника содержат в семенах 50– 56% масла. В масле обычных сортов, выращенных в условиях степной зоны при оптимальных сроках сева, жирные кислоты представлены в следующем соотношении: пальмитиновая кислота – около 6%, стеариновая – 4%, олеиновая – 30%, линолевая – около 60%. Соотношения между фракциями могут варьировать в сильной степени. Так, соотношение между суммами насыщенных (пальмитиновой, стеариновой) и ненасыщенных (олеиновая, линолевая) кислот определяется в основном генотипическими различиями. А на соотношение олеиновой и линолевой кислот значительно влияют внешние условия в период налива семян [10].

В настоящее время существует два типа подсолнечного масла: традиционное и высокоолеиновое. Традиционное по жирно-кислотному составу относится к линолевому типу и содержит около 65% линолевой (С 18 _:2, омега 6) и 25% олеиновой (С 18 _: 1 , омега 9) кислот. Такое соотношение не полностью удовлетворяет потребности человека. Впервые в мире повысить содержание в масле олеиновой кислоты за счет линолевой удалось во ВНИИМК. К.И. Солдатов методом химического мутагенеза из сорта ВНИ-ИМК 8931 создал уникальный сорт Первенец с содержанием в масле 75–80% олеиновой и 12–17% линолевой кислот. Такое масло по своим качествам не уступает оливковому, его преимуществом перед традиционным маслом является стойкость к окислению в процессе длительного хранения и термической обработки. Создание сорта Первенец послужило отправной точкой для развития нового направления селекции на качество масла во всех странах, возделывающих подсолнечник [9; 11].

В условиях Краснодарского края у сорта Первенец вегетационный период составляет 90-105 сут, высота растения 180-205 см, урожайность семян 3,0-3,5 т/га, маслич-ность 48–50% и сбор масла 1,30–1,58 т/га. В 1977 г. сорт был включен в Госреестр РФ (Краснодарский край, Калмыцкая АССР) [12].

Позднее во ВНИИМК создан сорт Круиз со стабильно высоким (более 85%) содержанием олеиновой кислоты в масле. В отличие от сорта Первенец, он не теряет вы-сокоолеиновости семян при переопылении. В условиях Краснодарского края период «всходы - уборочная спелость» составляет 118-122 суток, высота растения 185-195 см, урожайность семян 3,2-3,4 т/га, масличность 49-50% и сбор масла 1,41-1,53 т/га. Благодаря раннеспелости он может возделываться не только в южных регионах, но и на большей части европейской территории страны. В 1999 г. сорт включен в Госреестр РФ. Регионы допуска - Северо-Кавказский и Центрально-Черноземный [3; 11].

Внедрение в производство высокоолеиновых сортов и гибридов подсолнечника позволит отказаться от импорта дорогостоящего оливкового масла, в частности для изготовления элитных консервов и диетического питания, а также заменить его в масложировой, консервной и медицинской отраслях промышленности. В последние годы в работе селекционно-семеноводческих фирм появилась тенденция к выведению высоко-олеиновых гибридов. В странах Европы и Америки такие посевы получают все большее распространение. Современные высокоолеиновые гибриды содержат около 85% олеиновой кислоты в масле. При этом стойкость масла к окислению возрастает в 3–5 раз [3; 13; 14].

Во ВНИИМК созданы гибриды с предельно высоким содержанием олеиновой кислоты в масле (85-90%), выделены доноры гамма- и дельта-токоферолов и создан на их основе качественно новый селекционный материал. При сочетании высокого содержания олеиновой кислоты и гамма-токоферола стойкость масла к окислению возрастает в 10-15 раз. Оно может годами стоять в открытой посуде без каких-либо признаков ухудшения качества и храниться в качестве стратегических запасов государства. К настоящему времени во ВНИИМК создан целый ряд уникальных генотипов с мутационно измененным составом жирных кислот [11].

Цель данной работы - создание высокоолеиновых сортообразцов подсолнечника в качестве исходного материала для селекции на качество масла в условиях Западной Сибири.

Объекты и методы

В работе представлены результаты исследований 2001–2005, 2014–2016 и 2017 гг. Опыты закладывались на селекционном поле Сибирской опытной станции – филиале ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК (Омская область, г. Исилькуль). Объектом изучения были: сорт специального назначения Круиз селекции ВНИИМК (г. Краснодар), восемь сортов и перспективные образцы селекции СОС – филиала ВНИИМК. В качестве стандарта использовали сорт Иртыш. Закладка питомников, все наблюдения в течение вегетации проведены в соответствии с методикой, разработанной во ВНИИМК для конкурсного сортоиспытания подсолнечника [15].

Почва опытного участка – чернозем обыкновенный, тяжелосуглинистый, средняя мощность гумусового горизонта – 43 см. По своим агрофизическим и агрохимическим свойствам она благоприятна для выращивания подсолнечника. Погодные условия в годы исследований различались: 2003 и 2004 гг. оказались сухими (ГТК 0,64 и 0,68 соответственно); 2001, 2002, 2005, 2014, 2016 и 2017 гг. – близкими к норме (ГТК 0,94– 1,16); 2015 г. – влажным (ГТК 1,32). Среднемноголетний ГТК – 0,95.

Подсолнечник в опытах возделывали по адаптивной технологии, разработанной специалистами СОС – филиала ВНИИМК для условий южной лесостепи Западной Сибири. Масличность семян определяли методом ядерного магнитного резонанса с помощью экспресс-анализатора АМВ-1006 М. Жирно-кислотный состав масла – методом газожидкостной хроматографии на приборе «Кристалл-2000». Математическую обработку экспериментальных данных проводили по методике полевого опыта в изложении Б.А. Доспехова [16].

Результаты исследований

В течение 2001–2005 гг. в условиях южной лесостепи Западной Сибири в питомнике экологического сортоиспытания СОС – филиала ВНИИМК изучался высокоолеи-новый сорт Круиз. Продолжительность периода «всходы – физиологическое созревание» – 105–120 сут, высота растения 175–213 см, урожайность семян 2,43–3,41 т/га, масличность 46,6–51,6% и сбор масла 1,07–1,59 т/га. Был проведен сравнительный анализ сорта Круиз (Ol) с сортом местной селекции Иртыш (табл. 1). Иртыш относится к очень ранней группе спелости, он высокомасличный, высокоурожайный, хорошо адаптирован к почвенно-климатическим условиям Западной Сибири и Урала.

Сорт Круиз (Ol) принципиально отличается от сорта Иртыш, прежде всего, более продолжительным, в среднем на 18 суток, периодом от всходов до физиологического созревания. Он в среднем на 48 см выше сорта Иртыш с менее крупными (на 2,7 г) и менее тяжеловесными (на 36 г/л) семенами. Масличность семян у него на 3,5% ниже, а лузжистость на 3,3% выше сорта Иртыш. Сорт Круиз (Ol) более продуктивный – по урожайности семян на 0,28 т/га и по сбору масла на 53 кг /га.

Таблица 1

Сравнительная характеристика сортов подсолнечника Круиз (Ol) и Иртыш

(в среднем за 2001–2005 гг.)

Сорт	Вегетационный период (всходы – физиол. созревание), сут	Высота растения, см	Масса 1000 семян, г	Луз-жис-тость, %	Натура, г/л	Урожайность, т/га	Мас-лич-ность,%	Сбор масла, кг/га
Иртыш, St	96	143	65,3	21,7	422	2,56	53,2	1223
Круиз (Ol)	114	191	62,6	25,0	386	2,84	49,7	1276
НСР 05	–	–	–	–	–	0,24	–	114
+/– к стандарту	+18	+48	–2,7	+3,3	–36	+0,28	–3,5	+53

Исследования, проведенные в течение 2014 и 2015 гг., подтвердили бесперспективность возделывания высокоолеинового сорта Круиз в условиях южной лесостепи Западной Сибири из-за его позднеспелости. По сравнению с сортом Иртыш продолжительность межфазных периодов у сорта Круиз была больше: от всходов до начала цветения – на 17 сут, от начала до массового цветения – на 5 сут, от массового цветения до физиологического созревания – на 13 сут., от физиологического созревания до хозяйственной спелости – на 4 сут (рисунок).

Иртыш

Круиз (Ol)

0    20   40    60    80   100   120   140

Период, сут

• ■    Всходы - начало цветения

• ■    начало цветения - массовое цветение

• ■    массовое цветение - физиолог. созревание

  Продолжительность межфазных периодов вегетации сортов подсолнечника в среднем за 2014 и 2015 гг.

Новым направлением в селекции подсолнечника для Сибирского региона является создание хорошо адаптированных, скороспелых, продуктивных, технологичных сор-тообразцов с измененным жирно-кислотным составом масла, в частности с повышенным (более 80%) содержанием олеиновой кислоты. Для условий Западной Сибири они должны обладать коротким вегетационным периодом, который позволит гарантированно вызревать в любой экстремальный год. В течение многолетней кропотливой работы всесторонне изучался сорт Круиз (Ol), шел поиск наиболее перспективных методов селекции на качество масла. Анализ изменчивости жирных кислот в пределах сорта выявил значительное (более 20%) варьирование миристиновой, пальмитолеиновой, линолевой, линоленовой кислот и среднее (от 10 до 20%) – пальмитиновой, стеариновой, арахиновой, бегеновой, лигноцериновой, олеиновой и эйкозеновой кислот, что указывает на существующие возможности по улучшению качества масла.

В настоящее время методами гибридизации, инбридинга и индивидуального отбора в Сибирской опытной станции – филиале ВНИИМК создается адаптированный исходный материал с параметрами высокоолеинового сорта. Из сорта Круиз (Ol) выделены и находятся в селекционной проработке перспективные образцы с содержанием олеиновой кислоты более 86,0%. В условиях южной лесостепи Западной Сибири они характеризуются более коротким периодом от всходов до физиологического созревания, тонкой, преимущественно плоской корзинкой с хорошим прикреплением к стеблю. Масса 1000 семян у них колеблется от 58,6 до 77,7 г, а масличность семян – от 51,6 до 57,4%.

Жирно-кислотный состав масла семян подсолнечника, % (в среднем за 2016-2017 гт.)

СО ЧЭ

гч о о

д

04 ГЧ ел

О

СП 04

О

ю о о

со

гЧ

со чэ

гч о

о со

об со

о СО СП

ГП ЧЭ

ГЧ о о

о

гч гч"

Д

ГЧ

Оп о

чэ QO

о‘

чэ

Я о

чэ

СО

Sn чэ

ЧЭ

гЧ о о

04 ГЧ

ГЧ *О ГЧ

ГЧ гч а

о"

СП

чэ о о"

со СО

гч

о

GO чэ‘

СО СО СО

ГП

гч СО

гЧ о о

СО о

М*

04

чэ ю о"

со гч

чэ о о"

СО

сГ

гч ^п

о

чэ‘

СО СО

04

ГЧ ГЧ

ГЧ о о"

so СО гч"

Д

о"

СО о"

Д о"

^ о"

04 со

43 гч о"

гч

о 43 О

со

04* СО

ГП 04, гч"

so О

S о

ГЧ о

Д

гч СО

д

о о

чэ со

д

СО О

04

04 СО

СП я

о I S’

о

04

со гч

о"

д

о о"

о" СО

СП

чэ о

чэ о

°, со

СО

д

н

ио 3Й 5 1

о о

д

чэ

гч СП

со

гч гчп

чэ о о

СП

04

04

о

ГП ел

ГП чэ

8 Си ю о о

й й о 5 л

о о"

43

ТГ

со ГЧ о"

о

СО а

о о‘

04*

04 о‘

чэ со чэ

гч о

04 О

СО 04*

04, СО so

и

К 6

о о

04 43

R

43

04 43

о"

о о

гч

о"

чэ

о

гч

ГЧп чэ

& и

о

ГЧ

гр

Д

■Л

гч ГЧп

чэ о

чэ

о"

Гл

Г 1

о"

СО

°?

Си о и И

о о

со 43

^

Д

ГЧ

^ч

о о

04

О гч

04 чэ

ю гч о

о

ГЧп гч

сб чэ

1 S^ ио И и

■о о

ел

Д

о"

гч ^Ч

Оп о

со

ГЧг СО

о

ГЧп о

СП

ен об

І 40 И и

о

04

со

Дп

со

Д

о

со"

ГЧ,

гч

о"

сб

Я

й н й а N

о о"

о 04 ел

о"

04 ЧЭ о"

со о"

ю о о"

04' ГЧ

о гч о"

04

о

^ о

со 04" гЧ

04"

3 о 0 ^ Й I

с

5 1 4

г

о ¥ и о а 5

V S ГП о § <

т; о ¥ ГП о И Л

5 а. О о" У’

я S л

о І Ң О

у 5 Й о с-7 1

о Г-0J с

у й й о щ и о

І и Н 9 g и я Й S cd 9 о 1

ПІ 8 В я О cd 1 и

I

о 0

Һ С й В н Я -V о ? | 0 О' 5 S

Анализ жирно-кислотного состава масла семян, созданных на станции сортов подсолнечника, сорта Круиз (Ol) и перспективных высокоолеиновых образцов показал, что у местных сортов из насыщенных жирных кислот преобладают пальмитиновая (4,91–5,84%) и стеариновая (3,14–4,76%) (табл. 2). Содержание миристиновой, арахи-новой, бегеновой и лигноцериновой кислот незначительное. Среди мононенасыщенных жирных кислот более высоким содержанием отличается олеиновая кислота, особенно в масле сортов Сибирский-91 (38,05%) и Сибирский-12 (32,01%); в масле сортов Вектор (20,98%) и Успех (21,44%) содержание самое низкое. Традиционно масло подсолнечника отличается повышенным содержанием полиненасыщенной линолевой жирной кислоты. Более высокое ее содержание установлено в масле сортов Баловень (68,64%), Вектор (67,87%) и Успех (67,07%), более низкое – Сибирский-12 (55,95%) и Сибир-ский-91 (51,49%).

Жирно-кислотный состав масла сорта Круиз (Ol) и высокоолеиновых образцов принципиально отличается от жирно-кислотного состава масла сортов, представленных в табл. 2. Для них характерно более низкое содержание насыщенных жирных кислот – пальмитиновой (2,86–3,25%) и стеариновой (2,14–3,51%), низкое – полиненасыщенной линолевой кислоты (2,33–10,59%) и очень высокое мононенасыщенной олеиновой кислоты (80,28–89,37%). При этом образцы обладают более высокими параметрами качества масла.

В 2019 г. из 288 высокоолеиновых образцов выделены 25 наиболее скороспелых, технологичных, с массой 1000 семян 46,0–80,6 г, масличностью 49,0–55,7% и содержанием олеиновой кислоты в масле 85,9–88,3%.

Заключение

Новым направлением в селекции подсолнечника для Сибири является создание адаптированных сортообразцов с повышенным (более 80%) содержанием олеиновой кислоты в масле. Экологическое испытание высокоолеинового сорта Круиз в условиях южной лесостепи Западной Сибири выявило бесперспективность его возделывания из-за продолжительного периода вегетации. В среднем за 2014–2015 гг. период от всходов до хозяйственной спелости у него составил 147 сут, что на 39 сут больше, чем у местного сорта Иртыш. В настоящее время методами гибридизации, инбридинга и индивидуального отбора в СОС – филиале ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК выделены из сорта Круиз (Ol) и находятся в селекционной проработке скороспелые, технологичные образцы с массой 1000 семян 46,0–80,6 г, масличностью семян 49,0–55,7% и содержанием олеиновой кислоты в масле 85,9–88,3%.

Yu.N. Suvorova1, A.N. Puzikov2

• ¹Siberian Experimental Station, a branch of the V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil crops, Isilkul

• ²The “SMART” company, Zlatoust

Sunflower breeding for oil quality in Western Siberia