CC BY
66
г
id to the liagnosis
iropionic
powdery
lufacture bers and
'ters and :ion — as is quality
iing raw aiion as able oils
d in the 'itomatic cyclone lulators;
n of the letection ethod of
ation of horses, tanning, \condary
•I? 3-4,1996
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ, ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 3-4, 1996
633.85.002.3:665.3
БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПО СЛЕУБОРО ЧНОМ
МАСЛИЧНЫХ СЕМЯН ДОЗРЕВАНИИ
С.Ю. КСАНДОПУЛО
Кубанский государственный технологический университет
Значительная часть сведений о послеуборочном дозревании семян получена в результате исследований в области семеноводства и посвящена определению влияния анатомии и условий послеуборочной обработки семян на их всхожесть и жизнеспособность. В связи с этим эффективность послеуборочного дозревания оценивается в большинстве работ по величине всхожести и энергии прорастания семян, а момент достижения максимальных значений указанных характеристик принимается за окончание периода послеуборочного дозревания.
Принято считать, что достижение максимальной всхожести семян при послеуборочном дозревании равнозначно достижению ими максимального технологического качества. Так, при переработке семян сои, завершивших послеуборочное дозревание, общие потери масла снижаются на 0,25%, а выход рафинированного масла увеличивается на 3% [1]; качество масла, полученного из таких семян, значительно лучше, чем из семян до послеуборочного дозревания [2, 3]. Биохимическое сравнение семян до и после завершения послеуборочного дозревания показало [4-10], что в последнем случае они имеют более низкую интенсивность дыхания, активность ферментов существенно ниже. Отмечено снижение содержания растворимых белков и кислот [11-13], углеводов [9, 14, 15], а также атакуемости запасных белков семян протеолитическими ферментами [16, 17].
Целью перечисленных работ являлось выяснение конечных изменений в семенах, завершивших послеуборочное дозревание. В ряде других исследований изучались процессы в семенах в период собственно послеуборочного дозревания. Установлено, что последнее сопровождается изменением жирнокислотного состава масла, хотя сведения о характере изменений противоречивы. В работе [5] отмечено снижение олеиновой кислоты в составе триацилглицеролов ТАГ с одновременным увеличением линолевой, в составе ТАГ наблюдали также снижение линолевой кислоты [18, 19]. Изменение кислотного К.ч. и перекисного Пл. чисел масла в ходе послеуборочного дозревания семян отмечено в работах [20, 21]. Эти результаты свидетельствуют, что при послеуборочном дозревании в семенах происходят сложные биохимические изменения, рассматривать которые только как ’’зату-
хание” биохимических процессов в дозревающих семенах было бы некорректно.
Цель нашей работы — проанализировать характер и активность некоторых групп ферментов в масличных семенах на протяжении всего периода послеуборочного дозревания.
Исследования вели в лабораторных и производственных условиях с семенами подсолнечника, рапса, сои. Установлено, что продолжительность периода послеуборочного дозревания, коррелируя с длиной вегетационного периода растения, зависит не только от видовой, но и сортовой принадлежности семян. Отмечена обратная корреляция между величиной всхожести, как показателем завершения семенами послеуборочного дозревания, и интенсивностью тепловыделений стерильных семян [22].
Продолжительность послеуборочного- дозревания, рассчитанная по интенсивности тепловыделений для исследованных сортов семян подсолнечника, рапса и сои, составила соответственно 22, 20 и 80 дней.
Км, нг КОН
Рис. 1
При послеуборочном дозревании наблюдалось повышение масличности семян Мс в среднем на 1,0-1,5% при одновременном снижении величины К.ч. масла в среднем на 0,3-0,6 мг КОН (рис. 1: 7 — подсолнечник, 2 — соя, 3 — рапс). Более сложный характер носило изменение активности липолитическихферментов. Для всех видов семян установлено увеличение активности липазы (рис. 2); в семенах подсолнечника увеличилась активность фосфолипаз Д и (А + В), а также каталазы (рис. 3, кривые 7, 2, 3 соответственно).
Увеличение активности липазы на фоне снижения содержания свободных жирных кислот в семенах и повышение масличности семян могут свидетельствовать об участии липазы в процессах дополнительного синтеза ТАГ, хотя однозначно
Ал-Ю
■ <П'3
Ак ~ІО~ч АЬ'яУЮ3 Ад'//)'
20-
6,0
ДО
а J о.оі ом
гд
/.о
. 3
г
-
и активности липазы, оцененные по тангенсу угла наклона характеризующих кривых, различны, что свидетельствует о сложности метаболических процессов, определяющих уровень содержания свободных жирных кислот в липидах дозревающих семян.
-ЗГ
2^.—^
^ — -к-
а 60 /20 1йо сут
Рис. 3
это утверждать невозможно. Увеличение активности фосфолипаз (А + В) при хранении семян подсолнечника может приводить также к накоплению свободных жирных кислот в результате гидролиза фосфоглицеролов, В то же время скорости изменения содержания жирных кислот в семенах
Рис. 4
При послеуборочном дозревании наряду с предполагаемым синтезом ТАГ в семенах не менее вероятны процессы перераспределения свободных жирных кислот и связанных липидов, изменяющие содержание в липидном комплексе свободных жирных кислот [23, 24].
Одновременно со снижением Кл. масла в семенах при послеуборочном дозревании отмечено снижение доли перекисей в маслах (табл. 1-3, рис. 4). Возможно, это результат действия каталазы, активность которой увеличивается в первые 20 дней хранения семян (рис. 3, кривая 3).
Изменение масличности семян и качественных показателей выделенных из них масел при хранении семян подсолнечника сорта Передовик, рапса сорта Кубанский и сои сорта Волна представлено соответственно в табл. 1, 2 и 3.
Таблица 1
Срок хранения, ■ сут Мг, % Массовая доля в масле, % ЭКСТИНКЦИЯ Е\см при Я, нм Массовая доля жирных кислот, %
ФЛ КР-10‘2 КП-Ш2 232 268 С1 ~ 48 г}~ 13
0 46,7 . 0,22 4,1 1,0 0,19 0,012 34,7 53,2
22 48,0 0,29 4,3 1,1 0,16 0,010 32,3 55,0
46 48,2 0,36 4,0 1,1 0,16 0,013 31,2 55,1
68 48,0 0,39 3,5 1,2 0,16 0,012 - -
120 48,1 0,36 3,6 1,6 0,19 0,012 31,9 55,0
225 47,9 0,24 2,9 1,9 0,24 0,013 32,3 54,2
Таблица 2
Срок хранения, сут м % Содержание в масле, % 1 °/ Экстинкция Е при А, нм Массовая доля жирных кислот, %
ФЛ КР ■ 10‘2 КП102 Хл В-104 ФФ В-10'4 232 268 С1 -4з С2 ~ 48 С3- 48
0 44,0 0,72 3,8 1,3 1,16 1,10 0,16 0,01 69,36 16,31 3,12
10 44,8 0,83 3,6 1,3 0,83 1,16 0,15 0,01 - - -
20 45,9 0,94 4,0 1,4 0,84 1,08 0,17 0,01 70,18 17,02 3,23
50 45,6 0,94 3,8 1,2 0,76 1,20 0,15 0,01 - - -
110 45,7 0,92 3,9 1,5 0,82 1,17 0,16 0,02 70,56 17,24 3,06
130 45,5 0,89 - - - - - - - - -
180 45,3 0,80 2,3 2,9 0,73 1,15 0,18 0,01 69,93 15,96 2,84
250 44,3 0,80 2,1 3,1 0,70 1,09 0,23 0,02 - - -
ИЗВЕСТШ
Срок хран
сут'
О . 28 60 120 185 235
Для ВІ увеличе) лот в с кислоты
НОВОЙ ДІ
вании у правлен: слеубор( цессам і При г держані семян Э1 активна В то I пидов в! сти поц ника не, паз. По струкци пидном высвобо извлече
Д0-/1
зад
2о,а
10,№
с,0
Акт* фермен измен^ ность л время і может ленин Это ко[
г
«3-4, 1996
внсу угла [ЧНЫ, что ских про-1НИЯ сво-
[евающих
сут.
цу с пред-не менее вободных изменяю-вободных
и в семе-чено сни-1-3, рис. каталазы, ервые 20
ственных ви хране-ик, рапса (ставлено
Таблица 1
'ДОЛЯ
дот, %
53,2
55.0
55.1
55,0
54.2
Таблица 2
ноля ют, %
3,12
3,23
3,06
2,84
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 3-4, 1996
Таблица 3
Срок хранения, сут Мс, % Йодное число масла, % ь Массовая доля в масле, % Экстинкдия г-1% 1 Е1'я при А, нм Массовая доля жирных кислот, %
ФЛ КР -10 4 ЛЯ-10’2 Хл А 232 268 г1 — '-їв Г2- Чз рЗ — 48
0 20,1 132,0 0,97 4,50 1,0 0,18 0,12 0,010 20,7 53,4 10,8
28 21,3 132,9 0,99 - - - - - - - -
60 22,6 134,2 1,12 5,02 1,0 0,09 0,12 0,010 20,0 55,2 10,7
120 22,5 134,3 1,12 5,01 3,0 0,08 0,12 0,011 19,3 5.5,9 9,9
185 22,5 133,9 - - - - - - - -
235 21,9 133,2 0,94 4,43 6,0 0,06 0,19 0,013 19,1 55,0 9,7
Для всех изученных масличных семян отмечено увеличение степени непредельности жирных кислот в составе ТАГ. Массовая доля линолевой кислоты для подсолнечника, линолевой и линоле-новой для рапса и сои при послеуборочном дозревании увеличивается. Это подтверждает, что направленность биохимических изменений при послеуборочном дозревании семян аналогична процессам в семенах, созревающих на растении.
При послеуборочном дозревании изменяется содержание фосфолипидов в маслах, Извлекаемых из семян экстракцией, коррелируя с заметным ростом активности фосфолипаз.
В то же время возрастание перехода фосфолипидов в масло в зависимости от продолжительности послеуборочного дозревания семян подсолнечника нельзя объяснить только действием фосфоли-паз. По-видимому, под влиянием частичной деструкции биомембран связи фосфолипидов в липидном бислое могут ослабевать, что приведет к высвобождению фосфолипидов и увеличению их извлечения вместе с маслом (табл. 1-3).
Аа№'3
Рис. 5
Активность окислительно-восстановительных ферментов при послеуборочном дозревании семян изменяется (рис. 3, 5). В начальный период активность липооксигеназы (рис. 5) не возрастает, в то время как активность каталазы увеличивается, что может быть объяснено участием последней в окислении образующихся перекисей жирных кислот. Это коррелирует со снижением перекисных соеди-
нений в дозревающих семенах (табл. 1-3, рис. 4). Возможно, низкая активность липооксигеназы связана с недостатком кислорода, который из-за газонепроницаемости плодовой и семенной оболочек семян в начальный период послеуборочного дозревания не поступает в клетку [25].
Дальнейшие исследования показали, что семена после завершения послеуборочного дозревания сохраняют высокую всхожесть (91 -95%), хотя уровень и направление биохимических процессов при хранении изменяются. При длительном хранении начинается рост К.ч. масла в семенах по сравнению с минимальным уровнем этого показателя при завершении послеуборочного дозревания (рис. 1). В то же время активность гидролитических ферментов при хранении после завершения дозревания снижается.
Еще более продолжительное хранение семян сопровождается ростом активности липазы, а также перекисных соединений; причем для семян сои, в масле которой больше линолевой кислоты, последний процесс течет интенсивнее. Отмечается рост К.ч. и П.ч. вместе с увеличением активности липооксигеназы. Такая взаимосвязь может быть следствием большей доступности для действия липооксигеназы появившихся свободных жирных кислот по сравнению с ацилами жирных кислот в составе ТАГ [26, 27]. Об участии липооксигеназы в окислении жирных кислот свидетельствует не только увеличение ее активности, но и некоторое снижение содержания линолевой кислоты в ТАГ (табл. 1-3). Дальнейшее хранение семян подсолнечника ведет к уменьшению активности каталазы, что также может способствовать накоплению в масле перекисных соединений и других продуктов окисления жирных кислот.
Хранение семян подсолнечника после завершения послеуборочного дозревания приводит к снижению активности фосфолипазы Д, вероятно, это связано с ее особой чувствительностью к денату-рационным изменениям [28]. Активность фосфо-липаз (А + В) в начале хранения (20-80 дней) резко снижается, а затем падает незначительно. По-видимому, ведущая роль при хранении принадлежит не фосфолипазам, а кислым фосфатазам, действие которых вызывает уменьшение общего количества липидного фосфора при естественном старении семян [26, 27, 29]. Процесс старения семян при хранении сопровождается повреждением белковолипидных мембран клетки и приводит, как уже отмечено, к увеличению контакта ферментов и субстрата.
Уменьшение перехода фосфолипидов ФЛ в масло при продолжительном хранении семян (табл.
1-3) может быть обусловлено как деятельностью ферментов, так и изменением энергии связей фосфолипидов с белками. По-видимому, в процессе старения семян не только разрушаются биомембраны, но й происходит связывание выходящих из их состава фосфолипидов с белками, что приводит к соединениям другого типа по сравнению с соединениями фосфолипидов в биомембранах. Возможно, эти процессы способствуют уменьшению извлечения фосфолипидов вместе с маслом, извлекаемым из семян после продолжительного хранения [30].
При послеуборочном дозревании всех видов семян в масле, кроме фосфолипидов, увеличивается содержание каротиноидов КР (табл. 1-3). Для семян сои и рапса на протяжении всего периода хранения уменьшается содержание хлорофиллов Хл. В то же время содержание коричневых пигментов КП и окисленных соединений, определяемых по величине экстинкции растворов при послеуборочном дозревании, изменяется мало. В период начального хранениям характеристики масел, получаемых из семян, стабилизируются. Продолжительное хранение семян характеризуется снижением количества извлекаемых из них масел, уменьшением перехода в масло фосфолипидов и ухудшением качественных показателей извлекаемых липидов за счет увеличения содержания коричневых пигментов, окисленных соединений —-первичных и вторичных продуктов окисления — при одновременном уменьшении содержания наиболее ненасыщенных жирных кислот в составе ТАГ:
Таким образом, на основе анализа выполненных ранее исследований и в результате нашей работы установлены различия в характере биохимических изменений при хранении свежеубранных семян подсолнечника, сои и рапса, позволяющие'разделить процесс послеуборочного дозревания на три фазы:
послеуборочное дозревание семян, характеризующееся возрастанием активности ферментов липазы и каталазы при относительно стабильной активности фермента липооксигеназы;
начальный период хранения, характеризующийся снижением активности гидролитических ферментов и каталазы при стабильной активности липооксигеназы;
период продолжительного хранения, характеризующийся некоторым увеличением активности липазы и липооксигеназы при незначительном падении активности фосфолипаз (А + В) и Д.
Это позволяет утверждать, что период послеуборочного дозревания семян носит ступенчатый, фазовый характер. Начальная фаза характеризуется увеличением активности метаболических процессов в семенах, по направленности совпадающих с процессами в семенах, дозревающих на растении. Последующие фазы имеют преимущественно деструктивный характер, обусловленный старением семян.
ЛИТЕРАТУРА
1. Заводцова Л.М., Ключкин В.В. О целесообразности проведения послеуборочного дозревания свежеубранных семян сои перед их переработкой / Тр. ВНИИЖ. — 1971.
— Вып. 28. — С. 152-155.
2. Заводцова Л.М., Ключкин В.В. Послеуборочное дозревание семян сои. — Там же. — С. 146-151.
3. Ключкин В.В., Мосейченко А.М. Переработка свёжеуб-ранных семян сои / / Масло-жировая пром-сть. — 1966.
— № 5. С. 15-17.
4. Щербаков В,Г. Технология получения растительных масел. — М.: Колос, 1992. — 207 с.
5. Голдовский А.М. Основы учения о состояниях организмов. — Л.: Наука, 1977. — 116 с.
6. Алейников В.И. Послеуборочная обработка семян подсолнечника. — М.: Колос. 1979. — 143 с.
7. Копейковский В.М., Гарбузова Г.И. Влияние сорной и масличной примесей на качественную сохранность высокомасличных семяы подсолнечника / / Изв. вузов, Пищевая технология. — 1964. — № 5. — С. 22-23.
8. Кретович В.А. Проблемы биохимии в пищевой промышленности // Журн, Всесоюз. химического о-ва. — 1965.
— 10. — № 1. — С. 257-265.
9. Трисвятский Л.А. Хранение зерна. — М.: Колос. — 409 с.
10. Proceedings of the 12th international sunflower conference.
— Novi Sad, Yugoslavia, Juli 25 to 29, 1988. — 655 p.
11. Заводцова Л.М. Пути повышения технологической ценности семян сои:. Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Л.. 1972. — 28 с.
12. Дублянская Н.Ф. Влияние условий уборки подсолнечника на состав масла / / Масло-жировая пром-сть. — 1964.
— № 11. — С. 10-12.
13. Сирко В.Н. Изменения белковых веществ семян высокомасличного подсолнечника в процессе созревания и послеуборочного дозревания в связи с условиями их производственного хранения: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Краснодар, 1967, — 28 с.
14. Cerning-Beroarg G., Mercier С., Giulbot A. Composition glucidique du ble // Ann. technol. Agr. — 1977. — 26. — № 1. — P. 79-115.
15. Козьмина Н.П. Биохимия зерна и продуктов его переработки. — М.: Колос, 1976. — 375 с.
16. Прохорова А.П., Кретович В.А, О ферментативных процессах в хранящихся сухих растительных материалах. — Биохимия зерна. Сб. 4. — М.: АН СССР, 1958. — С. 37-42.
17. Singler М. Olesaten und Schrotlagerung in moderuen Olmuhlen // Seifen-Fette-Sechse. — 1970. —96. — № 4.
— S. 81-83.
18. Малышев A.M. Исследование липидного комплекса семян подсолнечника в связи с условиями их переработки в производстве-растительных масел: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Краснодар, 1972. — 23 с.
19. Дублянская Н.Ф. Биосинтез жирных кислот в созревающих семенах подсолнечника / Тр. ВНИИМК. — 1967. — Вып. 2.
20. Ключкин В.В., Заводцова Л.М. Изучение некоторых технологических свойств сои перспективных сортов Дальнего Востока / Тр. ВНИИЖГ.— Л., 1971. — С. 161-167.
21. Заводцова Л.М., Ключкин В.В. Изменение качества липидов при созревании и послеуборочном дозревании семян сои / Тр. ВНИИЖ. — 1972. — Вып. 29. — С. 11-15.
22. А.с, 1711699. Способ определения срока завершения послеуборочного дозревания / С.Ю. Ксандопуло, С.К. Мус-тафаев, В.В. Ключкин и др.
23. Иваницкий С.Б. Исследование комплекса связанных липидов высокомасличного подсолнечника при послеуборочной обработке и хранении в связи с условиями их технологической переработки: Автореф. дис. ... канд. техн. наук.
— Краснодар, 1972. — 24 с.
24. Малхасьян Б. Исследование фосфолипидного комплекса семян, подсолнечника в связи с условиями их переработки в производстве растительных масел: Автореф. дис. канд. техн. наук. — Краснодар, 1970. — 18 с.
25. Копейковский В.М., Рязанцева М.И. Изменение качества семян высокомасличного подсолнечника при самосогревании // Масло-жировая пром-сть. — 1965. — № 4.
— С. 6-9.
26. Биохимические изменения при старении семян / К.Е. Озчарова, Ю.П. Кошелев, Н.Д. Мурашова и др. / Виол. ВНИИ растениеводства им. Вавилова. — 1.978. — Вып. 77.
— С. 36-39.
27. Daftary R.D., Pomeranz J. Changes in lipid composition in wheat during storage deterioration // Agric. Food Chem.
— 1965. — № 13. — P. 442-446.
28. Putt E.D, History and Present World Status // Sunflower Sciens and Technology. Number 19 in the series Agronomy.
— Publishers madisou. Wiscousin USA. 1978. — P. 1 —29.
29. Paul A.K., Mukherji S., Sircar S. Metaabolism changes in rice seeds during storage / / Indian J. Agric. Sci. — 1970.
— № 40. — P. 1031-1036.
30. Мхитарьяиц Л.А. Исследование влияния условий подготовки семян подсолнечника к переработке на гидратируе-мость фосфатидов в извлекаемых маслах: Автореф, дис. ... канд. техн. наук.-— Краснодар, 1973. — 33 с.
Кафедра технологии жиров
Поступила 15.02.94
п
мл/
М.Б. ЩІ
Кубански
Россг десятко себе мн которы; курса о Если распрел нативн: то в Э1 полной шения субъект их взаи дарстве
Мож,
чисто р ная и с ные сое что по: ных эк ной еоі Это і описан ляющи виях в
СКИХ С[
Если торах,1 ных эр зяйств.
РЫНКОЕ
рос: к, фактор действ] смеша) Отва позици читель му эко эта тес ренн® зонах ^ ентаци У ров деляет ния и стране ро- и м печить
ТОЙЧИЕ
Для, в россі тенден новесн
