CC BY
127
ISSN 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (146-147), 2011
ФОСФОЛИПИДЫ СЕМЯН НЕКОТОРЫХ СОВРЕМЕННЫХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СОРТОВ СОИ
Л. А. Кучеренко,
кандидат технических наук
B. С. Петибская,
кандидат биологических наук
C. Г. Ефименко,
кандидат биологических наук
ГНУ ВНИИ масличных культур
Россия, 350038, г. Краснодар, ул. Филатова, д. 17
Ключевые слова: семена сои, липиды, фосфо-липиды, общее содержание и групповой состав фосфолипидов
УДК 633.853.52:631.52:581.19
Введение. Фосфолипиды (ФФЛ) являются востребованным сырьём на рынке производства пищевых продуктов, БАДов, косметики и медицинских препаратов, что обусловлено их значительной ролью во многих процессах, протекающих в клетках организмов, а также обладанием важных технологических характеристик (эмульгирующих, влагоудерживающих, стабилизирующих, антиоксидантных, липосо-мобразующих и других свойств) [1; 2; 3; 4]. ФФЛ распространены в живой природе повсюду. Они встречаются как в растительных тканях, так и в животных организмах, обеспечивая нормальную жизнедеятельность всех ор- ганов и систем. Больше всего ФФЛ имеется в головном мозге (до 30 %) [5; 6], сердце, печени и в нервных тканях [7], а также в яичном желтке до 20 % [6].
В растительных тканях содержание этих веществ невелико. По данным Б. П. Плешкова, семена кукурузы накапливают 0,2-0,3 %; пшеницы - 0,4-0,5; ржи - 0,5-0,6; льна - 0,5-0,7; подсолнечника - 0,7-0,8; гороха - 1,0-1,1; хлопчатника -1,7-1,8 % [8]. Из сельскохозяйственных культур наибольшее количество фосфолипидов содержат соевые семена (1,63,15 %) [9; 10; 11; 12].
Наличие полярных и неполярных центров в молекулах ФФЛ обуславливает своеобразие физико-химических свойств и их специфическую роль в построении и функционировании биологических мембран.
Фосфолипиды способствуют нормализации
липидного обмена, снижению уровня холестерина крови, защите сосудов от образования атеросклеротических бляшек. Они улучшают интеллектуальную работу мозга, способствуют сохранению памяти. При недостатке ФФЛ плохо усваиваются важнейшие жирорастворимые витамины А, Д, Е, К, ухудшаются функции печени, поджелудочной железы, снижается репродуктивная способность [4]. Норма потребления фосфолипидов составляет от 7 до 15 г/сутки [13].
Будучи отличными эмульгаторами, стабилизаторами и обладая влаго-, жироудержи-вающими и антиоксидантными свойствами, ФФЛ широко используются в качестве добавки в различных отраслях пищевой промышленности при производстве хлеба, молочных и мясных продуктов, шоколада, глазури, косметических препаратов и многого другого [1; 2; 3]. Потребность предприятий пищевой промышленности в России в лецитинах составляет более 450 т в месяц [14].
Благодаря своим уникальным свойствам ФФЛ широко применяют при производстве функциональных пищевых продуктов (напитков, биологически активных добавок, спредов, майонезов) и фармацевтических препаратов (средств для улучшения памяти, микроциркуляции крови, нормализации сердечно-сосудистых процессов, восстановления печени) [2; 3; 15; 16].
Фосфолипиды - структурные элементы организма и представляют собой комплекс химических веществ, относящихся к полярным ли-пидам, являясь сложными эфирами некоторых спиртов, кислот жирного ряда и фосфорной кислоты. В зависимости от состава спирта различают 3 группы ФФЛ: 1 - фосфоглицериды; 2 - фосфосфингозины; 3 - фосфоинозитиды. Наиболее многочисленна группа фосфоглице-ридов, которая включает в себя фосфатидил-холины, фосфатидилэтаноламины, фосфати-дилсерины и фосфатидные кислоты [6; 17].
Каждый индивидуальный компонент фос-фолипидного комплекса обладает уникальной физиологической активностью со специфически направленными функциональными свойствами [18; 19; 20; 21]. Так, например, фосфатидилхолин (лецитин) служит источником холина для организма. Он необходим для выработки собственного лецитина. Холин
участвует в выработке миелина организма -защитной оболочки, окружающей нервы и клетки мозга. Лецитин помогает избавиться от непроизвольных движений, судорог, улучшает кратковременную память, помогает при сердечных заболеваниях, нормализует соотношение между плохим и хорошим холестерином, отчасти помогает снижению кровяного давления. Он повышает эффективность лечения женских болезней (фибромы матки, фоброзно-кистозной мастопатии, эндометриоза, а также рака матки и молочной железы). Фосфатидил-серин усиливает передачу сигналов между клетками мозга. Он способен задержать возрастную деградацию умственных способностей, обостряет память, улучшает мышление, противодействует неврологическим повреждениям, обусловленным стрессом. Фосфатиди-линозиты имеются в сердце, печени, легких, но особенно велико их содержание в миелиновых оболочках нервных волокон спинного мозга. Они представляют интерес как возможные предшественники простагландинов - важнейших регуляторов метаболизма [7].
В мировой практике ФФЛ получают в основном из семян сои. В России же вследствие того, что основной масличной культурой является подсолнечник, объемы производимого подсолнечного масла намного выше, чем соевого. В КубГТУ разработаны способы выделения и производства ФФЛ из подсолнечного масла. Созданы и производятся БАД серии «Витол», которые являются единственными фосфоли-пидными добавками российского производства на отечественном потребительском рынке [3]. Исследователями этого университета разработана новая технология получения фракционированных фосфолипидов, основанная на разной степени их растворимости в этиловом спирте в присутствие лимонной кислоты, в результате чего можно получать фосфолипидные продукты, обогащенные как спиртораствори-мой фракцией - фосфатидилхолинами (Витол-Холин), так и суммой спиртонерастворимых -фосфатидилэтаноламинами, фосфатидилинози-толами, фосфатидилсеринами (Витол-ФЭИ) [2].
Тем не менее, соя остается непревзойденным сырьем для производства фосфолипидов вследствие того, что в семенах сои в 5 раз больше этих веществ, чем в подсолнечных. Ареал распространения сои в нашей стране расширяется и объемы производства растут. Возникают комплексы по глубокой переработке сои, что делает возможным собственное
производство соевых фосфолипидов.
Однако современные сорта сои кубанской селекции не исследовались в последнее время на наличие в их семенах фосфолипидов. Между тем, исходя из того, что ФФЛ являются как биологически, так и технологически ценными веществами, следует считать целесообразным изучение общего содержания и состава фосфо-липидов семян современных отечественных сортов сои.
Материалы и методы. Для исследования были взяты сорта современной кубанской селекции, в частности 5 обычных (Лира, Лань, Ника, Альба, Вилана), 5 высокобелковых сортов (Дельта, Веста, Лакта, Фора, Валента) и 4 интродуцированных сорта дальневосточной селекции (Приморская 56, Приморская 69, Амурская желтая, Уссурийская 559). Сорта были выращены отделом сои на центральной экспериментальной базе ВНИИ масличных культур.
Общее содержание фосфолипидов определяли спектрофотометрически по образованию фосфорномолибденового комплекса при длине волны 800 нм на спектрофотометре Спекол 11. Построение калибровочной кривой проводили по раствору калия фосфорнокислого одноза-мещенного. Компонентный состав ФФЛ изучали с помощью тонкослойной хроматографии по методике П.С. Попова [22]. В качестве подвижной фазы использовали смесь растворителей хлороформ : метанол : вода (65:25:4). Для обнаружения фосфолипидов использовали универсальный индикатор - 5 %-ный спиртовой раствор фосфорномолибденовой кислоты. При идентификации компонентного состава использовали следующие реагенты: 1 - реактив Драгендорфа; 2 - 0,5%-ный раствор нин-гидрина в ацетоне; 3 - аммиачный раствор AgNO3 (0,1 N водный раствор AgNO3 + 5 N водный раствор аммиака + 2 N водный раствор №ОН в соотношении 1 : 1 : 2); 4 - аммиачный раствор AgNO3 (0,1 N водный раствор AgNO3 + 7 N водный раствор аммиака в соотношении 1 : 1). Анализ полученных хроматограмм осуществляли методом сканирующей денситомет-рии с использованием программы оценки и вычисления параметров хроматографии.
Результаты и обсуждение. При исследовании семян сои современных отечественных сортов на содержание в них фосфолипидов отмечено, что в сортовом разрезе существуют достоверно значимые различия содержания этих веществ. Как видно на рисунке 1, содержание ФФЛ колебалось от
Рисунок 1 - Общее содержание фосфолипидов некоторых современных сортов сои
2,7 (сорт Лира) до 4,2 % (сорта Фора и Валента). Причём традиционные кубанские сорта сои (Лира, Лань, Ника, Альба, Вилана) содержали ФФЛ от 2,7 до 3,1 %, а высокобелковые (Дельта, Веста, Лакта, Фора, Валента) имели повышенное содержание ФФЛ - от 3,3 до 4,2 %.
Дальневосточные сорта (Приморская 56, Приморская 69, Амурская желтая, Уссурийская 559) имели небольшой диапазон варьирования по ФФЛ (в пределах 3,4-3,7 %) и были близки по этому показателю к кубанским высокобелковым сортам.
Следует выделить сорта сои кубанской селекции Фора и Валента, которые превзошли сорта своей подгруппы, накопив наибольшее количество фосфолипидов (4,2 %).
Как видно на рисунке 2, групповой состав фосфолипидов сои представлен семью различными компонентами: фосфатидилинозитола-ми, фосфатдилхолинами, фосфатидилсерина-ми, фосфатидилэтаноламинами, фосфатидилг-лицеринами, фосфатидными и полифосфатид-ными кислотами.
Сравнительный количественный анализ компонентного состава фосфолипидов (табл. 1) показал широкий диапазон сортовой изменчивости по группам фосфолипидов. Наиболее высокое варьирование по содержанию ФХ
фракций показали обычные сорта кубанской селекции и дальневосточные, диапазон изменчивости которых был в пределах 10,2-11,3 %.
Уровень содержания фосфатидилинозито-лов у обычных сортов кубанской селекции (Лира, Лань, Ника, Альба, Вилана) был выше (в среднем 2,9 %), а содержание фосфатидил-холинов и фосфатидилэтаноламинов ниже, чем у других изученных сортов. В семенах сои практически всех исследованных сортов синтезировалось незначительное (следовое) количество фосфатидилсеринов, за исключением сортов Фора и Амурская желтая, содержание этого вещества у которых было 2,1 и 3,0 % соответственно.
В обычных кубанских сортах размах варьирования суммы компонентов фосфатидилгли-церинов и фосфатидных кислот составил 11,7 %, хотя в высокобелковых сортах этот показатель был в пределах 6,3 %. Наибольшее количество суммы ФГ+ФК компонентов синтезировалось в дальневосточном сорте Приморская 56 (30,2 %). Диапазон изменчивости этих фракций в дальневосточных сортах составил 15,4 % и был самым большим из всех исследуемых групп сортов.
Доли полифосфатидных кислот в среднем по группам обследованных сортов не отличались друг от друга и были в пределах 10,7-12,4 %.
Таблица 1 — Компонентный состав фосфолипидов семян сои отечественных сортов
Сорт Компонентный состав, %
ФИ ФХ ФС ФЭА ФГ+ ФК ПФГ
Кубанский обычный, в т.ч.: Лира 4,4 30,1 <0,01 29,2 17,4 18,9
Лань 1,7 35,2 <0,01 28,2 22,6 12,3
Ника 4,8 35,7 <0,01 27,0 19,6 12,9
Альба 0,9 40,1 <0,01 27,8 16,9 14,3
Вилана 2,5 29,9 <0,01 23,7 28,6 15,3
среднее 2,9 34,2 <0,01 27,1 21,0 14,7
Кубанский Высокобел-ковый, в т.ч.: Дельта 0,7 36,6 <0,01 26,4 20,5 15,8
Веста 1,6 41,1 <0,01 30,4 16,9 9,8
Лакта 4,2 40,5 <0,01 28,2 14,2 12,9
Фора 1,7 37,2 2,1 26,2 20,2 12,7
Валента 1,8 41,1 <0,01 26,3 21,2 9,6
Среднее 2,0 39,2 0,4 27,5 18,5 12,4
Дальневосточный, в т.ч.: Приморская 56 2,9 34,2 <0,01 23,3 30,2 9,3
Приморская 69 1,4 40,8 <0,01 30,5 17,6 9,7
Амурская желтая 1,5 29,5 3,0 33,3 19,1 13,4
Уссурийская 559 0,7 42,6 <0,01 31,7 14,8 10,3
Среднее 1,6 36,8 0,8 29,7 20,4 10,7
Примечание: ФИ - фосфатидилинозитолы; ФХ - фосфатидилхолины (лецитины); ФС - фосфатидилсерины; ФЭА - фосфатидилэтанола-мины; ФГ - фосфатидилглицерины; ФК - фосфатидные кислоты; ПФК - полифосфатидные кислоты
Рисунок 2 - Компонентный состав фосфолипидов семян сои
ФИ - фосфатидилинозитолы; ФХ - фосфатидилхолины (лецитины); ФС - фосфатидилсерины; ФЭА - фосфатидилэтаноламины; ФГ - фосфатидилглицерины; ФК - фосфатидные кислоты; ПФК -полифосфатидные кислоты; НЛ - нейтральные липиды
По содержанию спирторастворимых фракций фосфолипидов (ФХ) кубанские специальные сорта превосходили в среднем на 5 % обычные кубанские и на 2,4 % - дальневосточные, в то время как содержание спиртоне-
растворимых компонентов (ФЭА + ФИ + ФС) мало варьировало, меняясь в пределах 29,9-32,1 %.
Поскольку подсолнечник является альтернативным сырьем для получения фосфолипидов, мы провели сравнительный анализ среднего содержания этих веществ в семенах по сортам сои и подсолнечника (табл. 2).
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в семенах сои суммарное количество всех фосфолипидов в 5 раз, ФХ (лецитинов) - в 4,5 раза, ФС+ФЭА (кефалинов) - в 6 раз больше, чем в семенах подсолнечника.
Таким образом, соя является наиболее предпочтительным сырьем для получения общих фосфо-липидов и их наиболее значимых компонентов, чем подсолнечник.
Выводы. В сортовом разрезе существует широкий диапазон изменчивости фосфолипидов. В сортах Фора и Валента синтезируется наибольшее количество общих фосфолипидов (до 4,2 %), что в сочетании с высокой биологической ценностью их семян (до 46,8 % белка) и низкой активностью ингибиторов трипсина (до 14,7 мг/г), дает основание полагать, что эти сорта могли бы стать непревзойдённым, качественным сырьём для производства функциональных продуктов питания.
Сравнение состава фосфолипи-дов изученных сортов показало значительные различия и по сортам, и по классам фосфолипидов. Высокобелковые сорта кубанской селекции отличаются повышенным содержанием фосфати-дилхолинов и несколько меньшей концентрацией фосфатидилэтаоламинов.
Таблица 2 - Содержание фосфолипидов и их отдельных фракций в семенах сои и подсолнечника
Культура Сумма фосфолипдов, % Компонентный состав, %
ФИ ФХ ФС ФЭА ФГ+ФК ПФК
Соя 3,5 0,08 1,38 0,02 0,97 0,62 0,43
Подсолнечник* 0,7 0,20 0,30 - 0,16 0,04 -
Примечание: * Попов, Осик, 1981 ФИ - фосфатидилинозитолы; ФХ - фосфатидилхолины (лецитины);
ФС - фосфатидилсерины; ФЭА - фосфатидилэтаноламины;
ФГ - фосфатидилглицерины; ФК -фосфатидные кислоты;
ПФК - полифосфатидные кислоты
Список литературы
1. Арутюнян, Н.С. Фосфолипиды растительных масел / Н.С. Арутюнян, Е.П. Корнена.
- М.: Агропромиздат, 1986. - 256 с.
2. Бутина, Е.А. Научно-практическое обоснование технологии и оценка потребительских свойств фосфолипидных биологически активных добавок / Бутина Елена Александровна: авторефер. дис... доктора технических наук - Краснодар, 2003. - 53 с.
3. Бутина, Е.А. Организация отечественной индустрии лецитинов. Практические решения / Е.А. Бутина, Е.О. Герасименко, Е.П. Корнена, Ю.П. Арселямов // Масложировая индустрия: материалы конференции (окт. 2008)/ ВНИИЖ.
- С.-Пб., 2008. - С. 74-76.
4. Тимошенко, Ю.А. Лецитин в производстве функциональных жировых продуктов / Ю.А. Тимошенко, В.Н. Красильников // Масла и жиры. - 2007. - № 11. - С. 14-15.
5. Беззубое, Л.П. Химия жиров - М.: Пище-промиздат, 1962. - 306 с.
6. Тютюнников, Б.Н. Химия жиров - М.: Колос, 1992. - 448 с.
7. Основы биохимии. / Под редакцией А.А. Анисимова - М.: Высшая школа, 1986. - 551 с.
8. Плешков, Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений - М.: Колос, 1980. - 496 с.
9. Енкен, В.Б. Соя - М.: Государственное издательство с.-х. литературы, 1959. - 653 с.
10. Корнена, Е.П. Сложные соединения фосфолипидов подсолнечного масла с металлами / Е.П. Корнена, Е.Д. Литвинова, Н.С. Арутюнян // Масложировая промышлен-ность.
- 1978. - № 5. - С. 16-19.
11. Корнена, Е.П. Состав и свойства фосфоли-пидов соевых масел / Е. П. Корнена, Н.С. Арутю-нян, Н.А. Понамарева // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1981. - № 5. - С. 34-36. 12. Кретоеич, В.Л. Биохимия растений: учебник для биол. факультетов ун-тов. - М.: Высшая школа, 1980. - 445 с.
13. Методические рекомендации МР 2.3.1.1915 - 04 Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных ве-
ществ. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 46 с. 14. Корнена Е.П. Перспективы развития вузовской науки / Е.П. Корнена, Е.А.Бутина, Е.О. Герасименко // Материалы 4-й Междунар. конференции МПА: Масложировой комплекс России: новые аспекты развития. -М., 2006. - С. 156-158.
15. Evans R.M. Size shape and solubilising potential of lecitin micelles in model clorofluocarbon system / R.M. Evans, D. Attwood, M. Chatham // Pharm. 8nd phаrmacol. - 1989. - № 41. - P. 33-38.
16. Gartwiright I.J. The effects of Dietary co-3 Polyunsaturated Fatty Acids on Erythrocyte Membrane Phospholipids, Erytrocite Deformabili-ty and Blood Viscovity in Hethy Volunteers / I.J. Gartwiright, A.G. Pockley, J.H. Galloway // Atherosclerosis. - 1985. - V.55, № 3. - P. 267-281.
17. Щербаков В.Г. Биохимия : учеб. пособие для вузов / В.Г. Щербаков, В.Г. Лобанов, Т.Н. Прудникова, А.Д. Минакова - С.-П.: ГИОРД, 2003. - 421 с.
18. Тимофеенко, Т.И. Научно-практические основы конструирования продуктов фосфоли-пидной природы для функционального питания / Тимофеенко Татьяна Ильинична: автореф. дис... док. техн. наук. - Краснодар, 2000. - 48 с.
19. Гринь, Н.Ф. Разработка усовершенствованной технологии и рецептур фосфоли-пидных биологически активных добавок функцио-нального назначения / Гринь Наталья Филипповна: автореф. дис... канд. техн. наук. - Краснодар, 2002. - 24 с.
20. Сорокина, В.В. Разработка технологии и оценка потребительских свойств фракционированных фосфолипидных продуктов / Сорокина Виктория Владимировна: автореф. дис. канд. техн. наук. - Краснодар, 2004. - 23 с.
21. Шахрай, Т.А. Разработка технологии и рецептур, устойчивых к окислению фосфоли-пидных продуктов диетического и лечебно-профилактического назначения / Шахрай Татьяна Анатольевна: автореф. дис. канд. техн. наук. - Краснодар, 1999. - 25 с.
22. Попов, П.С. Определение отдельных форм фосфолипидов семян // Сб.: Методы биохимических исследований в селекции масличных культур / Под редакцией. А.А. Бородулиной - Краснодар, 1973. - С. 70-73.
23. Попов, П.С. Соединения, сопутствующие жиру и белку в семенах подсолнечника и других масличных культур / П.С. Попов, Н.С. Осик // Сб.: Вопросы биохимии масличных культур в связи с задачами селекции. -Краснодар, 1981. - С. 43-59.
