Содержание и качество масла в семенах сортообразцов сои различного происхождения

А. А. Савельев, научный сотрудник

ГНУ ВНИИ масличных культур

СОДЕРЖАНИЕ И КАЧЕСТВО МАСЛА В СЕМЕНАХ СОРТООБРАЗЦОВ СОИ РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Соя является не только белковой, но и масличной культурой. Одна треть мирового производства растительных масел приходится на соевое. В различных странах селекция этой культуры ведется не только на урожайность, но и на содержание масла и его основных компонентов. Масличность сои в зависимости от генотипа и условий выращивания варьирует в широких пределах: от 10 до 27 % [1, 2, 3, 4].

Качество масла, его биологическая эффективность и пищевые достоинства в значительной степени определяются содержанием и соотношением в нем жирных кислот. Жиры усваиваются организмом полностью, если они имеют сбалансированный состав насыщенных, мононенасыщенных и поли-ненасыщенных жирных кислот. Баланс этих кислот для разных возрастных категорий людей неодинаков. Для питания здорового растущего организма необходимо, чтобы в составе масла было 30 % среднецепочечных насыщенных, 50-60 % мононе-насыщенных и 10-20 % полиненасыщенных жирных кислот [5]. Но для людей пожилого возраста доля насыщенных жирных кислот должна быть меньше, а полиненасыщенных – больше. Причем содержание линолевой кислоты должно составлять не менее 40 %, а линоленовой более 4 % от суммы всех жирных кислот в масле [6, 7].

В настоящее время немало работ, в которых представлено содержание основных жирных кислот в соевом масле [4, 8].

Наличие в соевом масле большого количества линолевой и линоленовой жирных кислот является одной из ряда причин, обусловливающих меньшую стабильность масла к окислению при его получении и хранении. Между степенью ненасыщенности и стабильности масла к окислению имеется отрицательная корреляция вследствие того, что окислительные процессы легче идут по двойным связям. При 100 ˚С относительная скорость окисления в ряду стеариновая – олеиновая – линолевая – и линоленовая кислоты оценивается в соотноше-нии1:10:100:150 соответственно [9]. Смеси кислот с разной степенью ненасыщенности окисляются со скоростями, пропорциональными молярной доле каждого компонента и его активности в реакции продолжения цепей [10]. Но с другой стороны, именно эти жирные кислоты важны в питании организма, вследствие того, что они обладают физиологической активностью.

Значимость полиненасыщенных жирных кислот для организма человека и животных была определена еще в начале прошлого века. Бур в 1929 г. предложил назвать эссенциальные (незаменимые) полиненасыщенные жирные кислоты линолевую и линоленовую витамином F [11]. Эти кислоты важны по той причине, что в организме человека они играют роль строительного материала для синтеза жизненно важных соединений – простагландинов, которые влияют на обмен холестерина, предотвращают тромбоз, снижают воспалительные процессы, стимулируют защитные силы организма [12, 13].

За рубежом биохимики приняли метод нумерации молекулы жирной кислоты, согласно которому линолевую кислоту относят к ω-6 , линоленовую – к ω-3 жирным кислотам, так как в данном случае углеродную цепь нумеруют от метильного (ω) конца, а не от карбоксильного (α) [14].

В результате дальнейших исследований список ω-3 и ω-6 кислот расширился. В настоящее время к группе ω-3 относят также α-линоленовую (С18:3), эйкозапентаеновую (С20:5), докозапентаеновую (С22:5) и докозагексаеновую (С22:6) жирные кислоты. К группе ω-6 – линолевую (С18:2), γ – линоленовую (С18:3), арахидоновую (С20:4) жирные кислоты. [15]. По F–витаминной активности ω-6 кислоты сильнее ω-3 в 10 раз. Олеиновая кислота не обладает F–витаминной активностью, но она способствует усилению действия линолевой кислоты, то есть обладает синергизмом [16].

В последние десятилетия ХХ века ученые особое значение стали придавать не только содержанию, но и соотношению так называемых ω-6 и ω-3 жирных кислот. По данным диетологов, у здорового молодого организма эффективное использование полиненасыщенных жирных кислот происходит при соотношении линолевой и линоленовой кислот 9:1 и 10:1. В пожилом возрасте и для лиц с определенными заболеваниями этот баланс должен быть от 3:1 до 5:1, а по некоторым современным исследованиям – 2,5:1 [17-19].

Источником линолевой кислоты являются многие растительные масла. Но α-линоленовая отсутствует в составе некоторых масел (например подсолнечного) или же присутствует в небольших количествах. Фактическое потребление продуктов с этой незаменимой жирной кислотой, входящей в состав ω-3 кислот, гораздо ниже уровня, рекомендуемого органами здравоохранения во всём мире, в том числе и в России.

По прогнозам исследователей рынка, рост продаж пищевых продуктов, обогащенных ω-3 жирными кислотами, к 2011 г. составит 60 % в год [20]. Это говорит о том, что в ближайшем будущем спрос превысит предложение. Поскольку соевые семена служат возобновляемым источником ω-3 жирных кислот, то они будут иметь большую перспективу как ингредиент, повышающий пищевую ценность продуктов.

В состав незаменимых жизненно важных жирных кислот входят не только основные, но и второстепенные, однако информация об их содержании в научной литературе весьма ограничена и противоречива.

Поэтому представляло интерес идентифицировать и определить долю жирных кислот, входящих в состав соевого масла, в разнообразном селекционно-генетическом материале от предковых форм до современных сортов различного происхождения; определить влияние эколого-географических условий выращивания сои отечественных сортов на содержание и качество масла; найти, с одной стороны, генотипы с низким содержанием линоленовой и повышенным содержанием олеиновой кислоты для производства соевого масла с продолжительным сроком хранения, а с другой, выявить источники с благоприятным сочетанием ω6 и ω-3 жирных кислот в масле для рационов питания детей, пожилых и больных людей.

Для изучения были взяты дикорастущие, полу-культурные и культурные формы сои (всего 35 образцов). Культурные представлены сортами современной отечественной (кубанской и дальневосточной), а также зарубежной (американской и французской) селекции. Эти образцы были выращены отделом сои на центральной экспериментальной базе ВНИИМК (г. Краснодар) в 2005 г.

Для определения влияния условий внешней среды на содержание и качество масла семян сои были взяты отечественные сорта северного и южного экотипов, выращенные в 2007 г. в рамках экологического сортоиспытания на 59˚ с. ш. (Вологодская область), на 50˚ с. ш. (Белгородская область), на 45˚ с. ш. (г. Краснодар).

Масличность семян определяли на спектральном анализаторе NIR System-4500. Липиды из семян извлекали путем многократного настаивания диэтиловым эфиром в аппарате Сокслета. Жирнокислотный состав липидов определяли по ГОСТу 30418-96 с использованием хроматографа Кристалл-2000 с капиллярной колонкой ZB–WAX

30 м х 0,32 мм х 0,5 мкмм, температура колонки 210 ˚С, скорость газа-носителя (гелий) – 20 см/сек.

В этой работе представлены экспериментальные данные по изменчивости качества масла семян сои в зависимости от происхождения (табл. 1).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что в соевом липидном комплексе содержится 6 насыщенных, 4 мононенасыщенных, 6 полинена-сыщенных жирных кислот. Всего нами идентифицировано 16 жирных кислот. Пять из них основные (пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, линоленовая). Гамма-линоленовая кислота не обнаружена. Остальные 11 кислот присутствуют в масле в незначительном количестве от 1,21 до 1,92 %.

По мере окультуривания сои в содержании насыщенных жирных кислот липидов семян существенных изменений не произошло. Самые значитель-ные изменения коснулись содержания мононенасыщенной олеиновой кислоты. В дикорастущих формах ее доля в общем содержании жирных кислот в среднем в 2,2 раза меньше, чем в отечественных сортах, и в 2,4 раза меньше, чем в зарубежных, выращенных в условиях Кубани. Особенно высока доля олеиновой кислоты во французских сортах.

Полиненасыщенные жирные кислоты претерпели также существенные изменения как в количественном, так и в компонентном составе. В процессе эволюции и селекции сои произошло снижение доли полиненасыщенных жирных кислот, обладающих F–витаминной активностью (в отечественных сортах на 14 %, зарубежных – на 17 %) по сравнению с предковыми формами.

Оптимальное соотношение полиненасыщенных ω-6 и ω-3 жирных кислот (9:1), необходимое для эффективного использования здоровым организмом, было у сортов зарубежной селекции (американских и французских). В отечественных сортах – 8,3-8,5:1. В дикорастущих формах сои соотношение ω6 и ω3 жирных кислот масла семян соответствует требованиям для использования масел в лечебных целях от 1,6:1 до 3,5:1.

Коэффициент корреляции между содержанием олеиновой кислоты и витамином F в масле был высоким отрицательным (-0,97), с линоленовой кислотой также высоким отрицательным (-0,94). И это понятно, так как при десатурации олеиновой кислоты в процессе формирования семян, она превращается в линолевую и линоленовую до определенного предела, обусловленного генотипом и средой.

По мере окультуривания сои произошло увеличение масличности семян. Наибольшим содержанием масла характеризовались кубанские традиционные сорта (24,3 %). Пониженная маслич-ность была у дальневосточных и пищевых кубанских сортов (20,7 и 20,5 % соответственно). Зарубежные заняли промежуточное положение по этому показателю.

Таблица 1 – Сравнительная характеристика масличности и состава жирных кислот липидов семян сои различного происхождения

ВНИИМК, 2007 г.

Показатели Содержание жирных кислот в липидах семян сои, % от суммы ж. к. Формы и сорта дикорастущие полукуль-турные культурные (Glycine max) G.canes-cens, n=1 G. soja, n=2 G. gracilis, n=3 G. max, n=1 целевые отечественные иностранные мелкосе мен-ные, n=2 зеленосе мен-ные, n=2 овощные, n=2 кубанские дальне-восточные, n=4 американские, n=4 француз-ские, n=4 тради-цион-ные, n=5 пищевые, n=5 Насыщенные ж. к., в том числе: 21,96 16,02 18,50 16,96 16,65 16,96 16,03 16,80 17,00 16,66 16,62 16,95 С14:0 миристиновая 0,08 0,12 0,09 0,10 0,10 0,11 0,08 0,10 0,10 0,09 0,09 0,10 С16:0 пальмитиновая 14,57 11,77 13,07 11,84 11,53 11,10 11,30 11,62 11,90 11,02 11,00 11,22 С18:0 стеариновая 4,42 3,15 4,45 4,17 4,22 4,80 3,70 4,20 4,10 4,51 4,40 4,50 С20:0 арахиновая 0,57 0,27 0,36 0,34 0,33 0,38 0,35 0,36 0,37 0,39 0,36 0,43 С22:0 бегеновая 1,72 0,43 0,36 0,33 0,32 0,34 0,42 0,37 0,38 0,47 0,37 0,48 С24:0 лигноцериновая 0,60 0,27 0,17 0,18 0,15 0,22 0,18 0,15 0,15 0,18 0,20 0,22 Мононенасыщенные ж. к., в том числе: 10,21 14,60 25,00 23,11 21,43 27,07 29,47 27,32 28,04 25,64 29,00 31,53 С16:1 пальмитолеиновая 0,10 0,11 0,12 0,13 0,07 0,08 0,09 0,06 0,05 0,08 0,07 0,08 С18:1 олеиновая 9,90 14,22 24,70 22,78 21,20 26,76 29,17 27,01 27,73 25,28 28,67 31,12 С20:1 эйкозеновая 0,21 0,14 0,17 0,16 0,16 0,22 0,21 0,24 0,22 0,25 0,23 0,26 С22:1 эруковая сл. сл. 0,01 0,04 сл. 0,01 сл. 0,01 0,04 0,30 0,02 0,06 Полиненасыщенные ж. к., в том числе: 67,83 69,39 56,04 59,65 61,92 55,97 54,50 55,88 54,96 57,70 54,33 51,52 С18:2 линолевая 41,20 53,92 48,8 50,90 53,01 50,04 49,03 49,92 48,96 51,39 48,88 46,2 С18:3 линоленовая 26,44 15,16 6,97 8,60 8,82 5,82 5,41 5,81 5,89 6,17 5,36 5,12 С20:2 эйкозадиеновая 0,04 0,04 0,01 0,03 0,01 0,01 сл. 0,02 0,02 0,04 0,03 0,03 С20:3 эйкозатриеновая 0,05 0,06 0,04 0,03 0,02 0,01 сл. сл. сл. сл. сл. 0,01 С22:2 докозадиеновая 0,01 0,08 0,01 0,03 сл. 0,01 сл. 0,04 0,03 0,03 0,02 0,03 С22:3 докозатриеновая 0,06 0,13 0,08 0,07 0,06 0,08 0,06 0,05 0,10 0,07 0,06 0,09 ω6 : ω3 1,6:1 3,5:1 7:1 5,9:1 6:1 8,5:1 9:1 8,5:1 8,3:1 8,3:1 9:1 9:1 Масличность, % 10,3 12,2 15,6 19,4 20,6 21,9 22,0 24,3 20,7 20,5 22,1 22,9 n – количество сортов.

Соотношение жирных кислот соевого масла современных сортов можно оптимизировать методами селекции. Для получения масла более стойкого при хранении и пригодного для здорового организма необходимо снизить содержание линолевой кислоты до 40 %, линоленовой до 4 % от суммы всех жирных кислот в масле. Предпосылки для создания таких сортов есть, так как в научной литературе упоминается о том, что имеются образцы сои с минимальным содержанием линоленовой кислоты в масле (до 0,5 %). Низкое содержание линоленовой кислоты определяет рецессивный аллель гена fan, который имеется в двух образцах коллекции (к-10343, 10360) [21]. Вовлечение их в селекционный процесс позволит создать сорта с улучшенным качеством масла, наиболее пригодным для маслодобывающей промышленности.

С целью получения масла для геронтологического, детского и лечебного питания необходимо будет дозу линоленовой кислоты в масле увеличить для того, чтобы достичь желаемого в этом случае отношения ω-6 к ω-3, равного от 3:1 до 5:1.

Определённый жирно-кислотный состав присущ каждому виду растительного масла. На этом факте основаны идентификация и выявление фальсифицированных растительных масел [22]. В связи с этим мы провели сравнительный анализ жирнокислотного состава масла сои, предусмотренным ГОСТом 30623-98. Все идентифицированные жирные кислоты липидов семян сои различного происхождения укладываются в пределы показателей, установленных ГОСТом 30623-98, за исключением диапазона олеиновой кислоты. В изученных сортах доля олеиновой кислоты выросла до 31,1 % , в то время как согласно ГОСТ, её содержание находится в диапазоне 17,7–26,1 %.

Поскольку содержание и качество масла определяются не только генетическими особенностями сортов, но и условиями выращивания, представляло интерес изучить изменчивость масличности и жирно-кислотного состава масла семян различных сортов сои, созданных в южном регионе (45˚ с. ш., Краснодар, ВНИИМК), при выращивании их в более северных регионах (50˚ с. ш., г. Белгород,

БелГСХА), и сортов, созданных в северном регионе (на 53˚ с. ш. – Орел, ВНИИЗБК, на 54˚ с. ш. – Рязань, НИИПТИАПК, и на 50˚ с. ш. – г. Белгород, БелГСХА) при выращивании их в южном регионе на 45˚ с. ш., Краснодар, ВНИИМК, а также в самом северном регионе – на 59˚ с. ш. – в Вологодской области.

Исследование жирно-кислотного состава масла семян сои, выращенной в трёх различных по климатическим условиям регионах нашей страны (табл. 2), свидетельствует о том, что сорта северного экотипа при выращивании их в самой северной зоне (Вологда) имеют наименьшую долю олеиновой кислоты в масле и наибольшую – витамина F. Благодаря наименьшему отношению ω-6:ω-3 жирных кислот (3-4:1) это масло будет более пригодно для лечебных целей, но менее стойко при хранении.

При продвижении сортов южного экотипа на север (до 50˚ с. ш) произошло повышение маслич-ности семян на 2,6 абс. %, снизилась доля олеиновой кислоты в масле на 4,1 абс. % и повысилась доля линолевой кислоты на 1,9 %. Одновременно в 2 раза возросла доля линоленовой кислоты, увеличилось содержание витамина F на 5,8 %, улучшилось отношение ω6:ω3.

Приведенные нами результаты свидетельствуют о зависимости степени ненасыщенности жирных кислот масла сои от эколого-географических условий выращивания. Степень ненасыщенности жирных кислот уменьшается с увеличением температуры региона произрастания. Под влиянием эколого-географических условий выращивания четко проявилась взаимосвязь между жирными кислотами. Коэффициент корреляции между содержанием стеариновой и олеиновой кислоты в масле был

Таблица 2 – Влияние эколого-географических условий выращивания семян сои на содержание и качество масла

Сорт, экотип	Маслич-ность, %	Содержание жирных кислот в масле, %					Витамин F, % в масле	ω6: ω3
		пальми тиновая	стеариновая	олеиновая	линолевая	линоленовая
Вологодская область, 59 сев. ш.
Северный экотип Свапа	21,3	9,5	4,1	17,0	53,0	14,7	67,7	3,6:1
Окская	19,8	9,0	3,8	17,4	54,2	14,6	68,9	3,7:1
Светлая	20,6	8,8	3,5	18,6	53,3	15,7	69,0	3,4:1
Касатка	20,1	9,7	4,0	18,9	53,2	14,0	67,2	3,8:1
Среднее значение	20,5	9,3	3,9	18,0	53,4	14,8	68,2	3,6:1
Белгородская область, г. Алексеевка, 50 сев. ш
Северный экотип Светлая	20,6	9,3	4,0	27,3	51,2	9,1	60,3	5,6:1
Белгородская-6	22,5	9,2	4,5	29,2	49,9	7,9	57,8	6,3:1
Среднее значение Южный экотип	21,6	9,3	4,3	28,3	50,5	8,5	59,1	6,0:1
Лира	26,1	8,7	4,9	28,0	49,8	8,4	58,2	5,9:1
Вилана	25,8	8,9	4,9	26,1	50,7	8,7	59,4	5,8:1
Селекта 101	23,0	8,9	4,7	29,7	50,0	6,9	56,9	7,3:1
Среднее значени е	25,0	8,8	4,8	27,9	50,2	8,0	58,2	6,3:1
		г. Краснодар, ВНИИМК, 45			сев. ш.
Северный экотип Свапа	22,7	9,4	5,1	34,5	46,5	4,5	51,0	10,3:1
Окская	19,7	9,1	4,7	33,1	49,4	5,1	54,5	9,7:1
Светлая	19,8	9,9	4,2	30,0	50,3	5,9	56,2	8,5:1
Касатка	18,6	10,0	4,6	31,6	48,8	6,2	55,0	7,9:1
Белгородская-6	21,3	9,6	5,4	37,9	44,6	4,2	47,1	10,2:1
Среднее значение Южный экотип	20,4	9,6	4,8	33,4	47,9	5,2	52,8	9,3:1
Лира	24,0	10,6	5,9	33,1	43,9	3,6	47,5	12,3:1
Вилана	20,6	8,7	4,7	30,5	52,2	4,7	57,0	11,0:1
Селекта 101	22,5	9,2	4,4	32,4	48,7	3,9	52,6	12,5:1
Среднее значение	22,4	9,5	5,0	32,0	48,3	4,1	52,4	11,9:1

При выращивании этих же сортов в южном регионе (г. Краснодар) масличность семян практически не изменилась, но качество масла подверглось существенным изменениям. Так, содержание олеиновой кислоты в масле в среднем увеличилось в 2,1 раза, линоленовой кислоты – уменьшилось в 3,1 раза. В то же время биологическая эффективность масла значительно снизилась. Отношение ω-6:ω-3 возросло в 3,1 раза, поэтому понизились и лечебные свойства масла.

положительным и высоким (r=0,77). Содержание олеиновой кислоты в масле высоко отрицательно коррелировало с линолевой (r=-0,99), линоленовой жирной кислотой (r=-0,99). Столь же высокой, но положительной была связь между линолевой и линоленовой кислотой. Чем больше доля витамина F в масле, тем меньше отношение ω-6 к ω-3, и следовательно, в большей степени выражены лечебные свойства масла.

Выводы. 1. В процессе эволюции и селекции сои в содержании и качестве масла произошли существенные изменения. Масличность семян увеличилась, возросла доля мононенасыщенной олеиновой, и снизилось содержание полиненасы-щенных жирных кислот в масле, что, возможно, обусловит повышенную стойкость масла при хранении.

• 2.    Из арсенала исследуемых сортов и форм сои не выделены образцы с минимальным содержанием линоленовой кислоты. Поэтому при создании новых сортов сои, наиболее пригодных для маслодобывающей промышленности, следует использовать образцы коллекции ВИР.

• 3.    По содержанию масла в семенах сои зарубежные сорта, выращенные в условиях Кубани, заняли промежуточное положение между кубанскими традиционными и пищевыми сортами. Они имели повышенное содержание олеиновой кислоты в масле (особенно французские). По сумме полине-насыщенных жирных кислот уступали отечественным сортам.

• 4.    При выращивании сортов сои северного экотипа в южном регионе содержание масла в семенах практически не изменилось, но в качестве масла произошли значительные изменения. Доля олеиновой кислоты увеличилась, линолевой и линоленовой уменьшилась.

• 5.    При выращивании сортов южного экотипа в более северном регионе содержание масла в семенах возросло, доля олеиновой кислоты в масле снизилась, а полиненасыщенных кислот повысились.