МЕТОДОАМ НА ОСНВОЕ ЯМР И РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИМ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ В МАСЛЕ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА

МЕТОДОАМ НА ОСНВОЕ ЯМР И РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИМ

ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В. С. Пустовойта», Россия, 350038, г. Краснодар, ул. Филатова,17 e-mail: sacred_jktu@bk.ru

Ключевые слова: Содержание олеиновой кислоты, высокоолеиновый подсолнечник, метод ЯМР, рефрактометрический метод

УДК 665.35; 54.062

Введение. В последние время у населения наблюдается тенденция к увеличению потребления растительных жиров и уменьшению в рационе жиров животного происхождения. Как следствие происходит рост производства растительных масел. При этом важным становится не только количество потребляемых жиров, но и их качество.

В тоже время, производители пищевых продуктов, решая вопрос правильного и сбалансированного питания, занимаются поиском новых источников пищевого сырья которые, не только удовлетворяли бы современным тенденциям здорового питания, но и позволяли снизить себестоимость производимых продуктов.

Подсолнечник – одна из важнейших масличных культур в мире. Основными потребителями подсолнечного масла является население Европейских стран и России, в которой оно является традиционным. Следует так же отметить, что Россия является одним из крупнейших производителей семян подсолнечника и, соответственно, подсолнечного масла [1].

Обладая большой энергетической ценностью подсолнечное масло является главным источником биологически активных компонентов в рационе питания: моно- и полиненасыщенных жирных кислот, лецитинов (фосфолипидов), фитостеринов, витаминов. В этом аспекте наиболее перспективными на сегодняшний день являются сорта и гибриды семян подсолнечника с высоким содержанием олеиновой кислоты. По жирнокислотному составу высокоолеиновое подсолнечное масло близко к оливковому, а по стоимости значительно дешевле последнего. Кроме того такое масло обладает рядом технологических свойств выгодно отличающих его от традиционного подсолнечного масла. Оно не горит, не полимеризуется при термообработке.

Олеиновая кислота является одной из основных жирных кислот, входящих в состав масла семян подсолнечника. Содержание олеиновой кислоты в различных сортах и гибридах подсолнечника может колебаться в широких пределах от 10-30% (традиционный жирно-кислотный состав) до 80-92% (высокоолеиновые). Повышенное содержание олеиновой кислоты в подсолнечном масле, значительно улучшает его потребительские качества.

Посевные площади под высокоолеиновым подсолнечником за последнее десятилетие во всем мире увеличились практические в два раза, и составляют, по разным источникам, от 10 до 15% от суммы всех посевов подсолнечника. Во Франции данный показатель уже превышает 60%, в Испании – 30%. На сегодняшний день основными производителями высокоолеинового подсолнечника являются США и страны Европы.

Если же рассматривать посевы высокоолеинового подсолнечника в России, то они составляют в настоящее время менее 1% от всех посевных площадей подсолнечника (примерно 100 тыс. га). Прогнозируется, что к 2020г. суммарные посевы высокоолеинового подсолнечника в России достигнут 20% от общего количества посевных площадей данной культуры.

Сдерживает распространение высокоолеинового подсолнечника в нашей стране некоторые особенности технологии их возделывания и слабый, по сравнению со странами Европы и США, спрос на данное сырье со стороны пищевой, химический и топливной промышленности, а также отсутствие экспрессных способов контроля содержания олеиновой кислоты в масле.

Содержание олеиновой кислоты в подсолнечнике определяется, прежде всего, генетическими особенностями растений и условий выращивания. Так, пониженные температуры окружающей среды в период маслообразования и нарушение технологий возделывания приводят к резкому снижению содержания олеиновой кислоты в масле.

Вследствие чего, остро встает вопрос оперативного контроля содержания олеиновой кислоты в масле семян подсолнечника. Такой контроль необходим на всех этапах его производства, начиная от контроля качества семенного материала, заготовке, хранении и заканчивая переработкой на маслодобывающих предприятиях. Важен данный вопрос и для предприятий занимающихся селекционной и семеноводческой деятельностью.

Материалы и методы. Основным методом определения содержания олеиновой кислоты в масле семян подсолнечника является газожидкостная хроматография (ГЖХ). Данный метод является арбитражным, но в силу ряда особенностей сложен в применении, длителен требует сложной пробоподготовки [2, 3].

Во Всероссийском научно исследовательском институту масличных культур были разработаны два способа оперативного контроля содержания олеиновой кислоты в масле семян подсолнечника. Первый основывается на различи в показателе преломления масел семян подсолнечника с разным содержание олеиновой кислоты в них. Был разработан для селекционной деятельности, с целью сокращения времени проведения анализов по определению содержания олеиновой кислоты. Кроме того, он утвержден в ранге государственного стандарта.

Второй экспресс-способ, основан на метода ядерно-магнитной релаксации проходит производственные испытания. Данный способ носит неразрушающий характер, содержания олеиновой кислоты определяется непосредственно в семенах подсолнечника без их разрушения, на основании зависимости между ЯМР-характеристиками протонов триацилглицеринов масла содержащихся в семенах и содержания олеиновой кислоты в масле семян подсолнечника.

Одним из достоинств определения содержания олеиновой кислоты в семенах подсолнечника на основе метода ЯМР является то, что для его реализации возможно применение серийно выпускаемых и широко используемых в масложировой отрасли России и стран СНГ ЯМР-анализаторов масличности и влажности АМВ-1006М после их незначительной модернизации [4, 5].

В таблице 1 представлены основные характеристики рассматриваемых способов определения олеиновой кислоты в масле семян подсолнечника.

Таблица 1 - Сравнительная характеристика способов определения содержания олеиновой кислоты в семенах подсолнечника

Из данных представленных в таблице 1, видно, что рассматриваемых способов есть свои отличия.

Первое отличие данных способов заключается в том, что для рефрактометрического метода необходимо использовать извлеченное и отфильтрованное масло из семян, а во втором используются непосредственно семена непосредственно семена.

Также рассматриваемые способы отличаются диапазоном определения содержания олеиновой кислоты в масле семян подсолнечника. Для рефрактометрического способа диапазон составляет 58-84%, что объясняется тем, что он разрабатывался для нужд отечественных предприятий занимающихся селекцией и семеноводства высокоолеиновых семян подсолнечника. В то время, когда его разрабатывали этот диапазон, был достаточным. В настоящее время существуют сорта и гибриды подсолнечника в которых содержанием олеиновой кислоты более 85%.

Для второго способа определения олеиновой кислоты на основе ЯМР был выбран диапазон от 30 до 90% содержания олеиновой кислоты. Так как этот способ в первую очередь разрабатывался для предприятий заготовителей семян подсолнечника, как оценочный, чтобы идентифицировать принимаемый семена подсолнечник по содержанию олеиновой кислоты. Цена высоко олеинового подсолнечника в среднем на 15-20% дороже традиционного. Также предприятиям важно отдельно хранить и перерабатывать данное сырье для получения высококачественного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты.

Рассматриваемые способы отличаются и представительностью, так способ на основе метода ЯМР является более представительным, анализируется 5 проб по 25см³ отобранных из одного образца), что является немаловажным фактором для получения достоверного результата, так как содержание олеиновой кислоты в отдельных семянках может значительно отличаться.

При определении содержания олеиновой кислоты рефрактометрическим способом существенное влияние оказывает температура масла, так как показатель преломления значительно изменяется под действием температуры. В результате чего возникает необходимость поддержание температуры анализируемой пробы масла в пределах (20±0,2)°С.

В случае применения способа на основе метода ЯМР температура пробы может находится в диапазоне от 20 до 26°С, при этом результаты измерений будут находиться в пределах указанной погрешности измерений, благодаря встроенной температурой коррекции.

Экспресс-способ определения олеиновой кислоты в семенах подсолнечника на основе метода ЯМР разрабатывался как оценочный с целью сокращения количества анализов, выполняемых по арбитражной методике в силу ее сложности и длительности.

Практические испытания предложенного способа определения содержания олеиновой кислоты в семенах подсолнечника на основе метода

ЯМР показали, что его применение позволяет сократить количество анализов способом газожидкостной хроматографии минимум на 70 %.

Сравнительные испытания проводились на маслоэкстракционном заводе, расположенном в воронежской области где в качестве контрольного способа определения качества масличного сырья (по содержанию олеиновой кислоты) использовался рефрактометрический способ и выборочно производится контроль в независимой лаборатории способом ГЖХ [3]

Так же заводе эксплуатируется ЯМР-анализатор масличности и влажности масличных культур АМВ-1006М, с доработанным программным обеспечением, позволяющим не только определять содержание масла и воды в семенах подсолнечника, но и одновременно определяться содержание олеиновой кислоты содержащемся в этих же семенах.

Для проведения сравнительных измерений использовались образцы семян подсолнечника, выращенные в Воронежская области и Ростовской областях.

За время проведения исследований было проанализировано более 100 проб. Для исключения влияния фактора разнородности анализируемых образцов на результаты сравнительных анализов, сначала проводили определение содержания олеиновой кислоты методом ЯМР, а затем из проанализируемых семян извлекали масло и определи содержания олеиновой кислоты в масле семян подсолнечника рефрактометрическим способом.

В статье представлены результаты определения содержания олеиновой кислоты обеспечиваю с максимальным диапазоном. Так как основная масса анализируемых образцов подсолнечника по содержанию олеиновой кислоты находилась в пределах 75-83%.

Результаты и обсуждения.

В таблице 2 приведены результаты определения массовой доли олеиновой кислоты в семенах подсолнечниках рефрактометрическим и разработанным способом на основе метода ЯМР.

Как видно из представленных данных исследуемы образцы имеют широкий диапазон содержания олеиновой кислоты от традиционного подсолнечника (18-40%) до высокоолеинового (75-90%).

Погрешность определения содержания олеиновой кислоты двумя рассматриваемыми способами не выходила за рамки погрешностей, представленных в таблице 1 относительно значений, полученных арбитражным методом. При этом среднее отклонения метода ЯМР от ГЖХ составляет ±2,5%, а рефрактометрического метода ±3,0%,

На основании чего можно сделать вывод достаточно высокой точности результатов, полученных методом ЯМР.

Таблица 2 Сравнительные результаты определения олеиновой кислоты в семенах подсолнечника

Выводы:

Полученные результаты позволяют сделать следующей вывод. Разработанный во ВНИИМК способ определения содержания олеиновой кислоты в семенах подсолнечника сравним по точности с применяемым в настоящее время арбитражным хроматографическим способом, и значительно превосходит по данному показателю рефрактометрический способ.

Следовательно, способ определения олеиновой кислоты в семенах подсолнечника на основе метода ЯМР можно применять в качестве оценочного. В сравнении с рефрактометрическим методом данный метод обладает рядом достоинств: не требует проведения специальной пробоподготовки(извлечение и фильтрация масла), не требует термостатирования анализируемого образца, значительно быстрее рефрактометрического метода, обеспечивает высокую представительность пробы. А простота и автоматизация процесса анализа снижает требования к квалификации персонала.

Немаловажным является факт, что разработанный способ носит неразрушающий характер, и позволяет использовать образцы после анализа в селекционной и семеноводческой деятельности.

Крое того, определение содержания олеиновой кислоты в масле семян подсолнечника можно проводить одновременно с определением масличности и влажности на серийно выпускаемых анализаторах АМВ-1006М, без какой либо дополнительной пробоподготовки, время анализа при этом так же не увеличивается. Данный анализатор в настоящее время широко используется более чем на 250 предприятиях масложировой отрасли, после проведения их модернизации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Подсолнечник. Метод определения массовой доли олеиновой кислоты по показателю преломления масла: ГОСТ 28238-89. – Москва: Изд. Стандартинформ, 2006 – 7с.

2. Масла растительные. Метод определения жирно-кислотного состава: ГОСТ 30418-96. – Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации: Белорус. гос. ин-т стандартизации и сертификации, 2012 – 7с.

3. Применение метода ЯМР для определения содержания олеиновой кислоты в масле семян подсолнечника/ Агафонов О. С. [и др.] Материалы 18 Международной научно-практической конференции, посвященная памяти В. М. Горбачева «Развитие биологических и постгеномных технологий для оценки качества сельскохозяйственного сырья и создания продуктов здорового питания, 9-10 декабря 2015г. 20105- С.24-27.

4. Высокоолеиновый подсолнечник и современные методы контроля содержания олеиновой кислоты / О. С. Агафонов [и др.]//Минск: Пищевая промышленность: наука и технология. №4(22) С. 91-94.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: