CC BY
29
H л y ч н о -те \ 11 и ч ее к 11 й бюллетень
Всеросашского пayчно-псслсдовательского института масличных культур
i
003, вып. 1 (128)
Н.С. Оснк,
кандидат биологических паук
Ю.Ю. Поморова,
аспирант
ВНИИ масличных культур
ОСОБЕННОСТИ ЖЕЛТОСЕМЯННОГО ЯРОВОГО РАПСА В СВЯЗИ
С СЕЛЕКЦИЕЙ НА КАЧЕСТВО МАСЛА И ШРОТА
УДК 633.853.494:63 1.52
Рапе {¡h-assied napas) является одной in основных и наиболее перспективных масличных культур в России и в мире. Это в значительной степени обусловлено его высокой приспособляемостью к условиям внешней среды.
В настоящее время рапс в о вделывается на площади около 15 млн. га практически на всех континентах и занимает третье место в мире после сои и подсолнечника, а по производству масла — второе.
Кулылра рапса привлекает внимание исследователей в связи с возросшим спросом на растительные масла и шроты масличных культур, являющихся источником дешевого расти i ельпого кормового бежа.
В семенах рапса содержание масла достигает 50 %, а сырого протеина более 25 °о. Однако применение рапсового шрота, по качеству не уступающего шроту из сон, ограничено для скармливания животным и птице при высоком содержании в ! ЮМ i л юко31 и юла i ов. к оторые при ферментативном гидролизе образуют токсичные соединения. Это семена, в которых уровень глюкозинолатов превышает 18-20 мкмоль/г семян.
Создание сортов рапса типа ''ООО" — безоруковые, низкоглюкозннола гные, желтосемянные - относительно новое направление в селекции рапса. На примере других крестоцветных культур (горчица, сурепица) известно, что желтосемянные cop ra характеризуются повышенной масличностыо семян за счет уменьшения доли семенной оболочки (G.Robbelen, 1980). Лучшая усвояемость полученного из них кормового шрота объясняется более низким содержанием клетчатки, по сравнению с епзоеемяпнымн формами.
Желтосемянные сорта рапса представляют несомненный интерес для масло-жировой промышленности, поскольку масло, полученное из таких семян слабопиг-ментпровано, при тюм облегчается процесс его рафинации, улучшается качество масла.
Цель настоящей работы — всестороннее изучение химического состава семян ярового рапса в связи с селекцией на желтосемянность.
В сосл ав изучаемой нами группы желтосемянных форм ярового рапса включены образцы различного происхождения — потомство горчично-рапсовых, рапсо-с\ репных гибридов и мутантов, которые испытывались в питомниках 1- и 2-го года изучения и конкурсного сортоиспытания.
В качестве контроля использовали сизоеемянные сорта: ВНИИМК 214, Талант. Крис, Шпа г, Яртлон. Исследования проводились в течение 2000-2002 гт.
В габл. 1 представлены средние за 2 года исследований основные биохимические характеристики некоторых номеров желтосемянного рапса. Как видно
1п представленных данных, масса 1000 семян не зависит от их окраски, но значительно изменяется по годам исследований. Метеорологические условия в период вегетации ярового рапса в 2000-2001 гг. значительно отличались (табл. 2).
Таблица 1. Биохимическая характеристика желтосемяшюго ярового рапса
ВНИИМК, 2000-2001 гг.
Образец Масса 1000 Масли 41 ¡ость, Протеин, Клетчатка,
(№ элиты. сорт) семян, i 0 О О О о О
23453 2.8910.43 46.40+0,03 "25,3010,09 9.5010,07
25352 2.99+0,31 46.40+0.05 24,2011,01 9.1010,07
25142 2.85+0,38 46,10+0,02 25,8010,07 10,7010,07
28456 2,71 ±0.33 46,9010,07 23,6011,10 10,4010,08
30651 2,99+0.16 46,50±1.90 24.5012,20 8,4010.05
ВНИИМК 214
( КО 1 про ль) 2,88+0,35 44,5011,00 22,5012.10 11.7010.08
НСРо? 0.21 0,90 1,10 0.70
Если температура воздуха за период вегетации 2000-2001 гг. практически одинакова, то количество осадков в 2001 г. (засушливом) в период налива семян было значительно ниже, чем в предыдущем. В результате сформировались семена с массой в среднем существенно меньше 2,57 г против 3,21 г в 2000 г. Отсюда значительные отклонения от среднего значения по г одам исследований. Ускоренное созревание при дефиците влаги привело к образованию щуплых семян.
Таи: ¡¡ut а 2. Распределение температур и осадков в течение вегетационное о
периода ярового рапса
ВНИИМК, 2000-2001 гг.
Показатель Год Месяц Сумма
исследования апрель м а н нюнь июль осадков
Температура
воздуха. °С 2000 15.5 16.5 20.4 26.1 —
2001 13.0 15.1 20.4 27.3 —
Количество
осадков, мм 2000 37.1 61.2 137.7 15.5 251.5
2001 60.9 93.6 5,9 9.5 169.9
В условиях более благоприятной влагообеспеченности 2000 г. в семенах всех изучаемых образцов желтосемянного и снзосемянного рапса отмечено большее накопление сырого протеина. Различия в содержании белка и масла (около 2 °о) у желтосемянных и сизосемяппых форм сохраняются независимо от года исследования. Повышенный уровень протеина в 2000 г. является следствием более полного использования растениями азота почвы и удобрений в условиях лучшей влагообеспеченности.
Многочисленными исследованиями установлено, что признак желтосемян-ностн связан с более высоким содержанием протеина и жира и более низким -клетча тки, за счет чего повышается кормовая ценность жмыха и выход масла при переработке. Лузжистоеть желто окрашенных семян тесно коррелирует с содержанием клетчатки, оболочка \ утих семян более тонкая, а количество клетчатки в
лузге составляет 1/3. По нашим данным, все образцы бетфукового желтосемяппого рапса показали устойчивое превосходство (2-3°о) по количеству переваримой клетчатки (см. табл. 2) по годам исследований. Образцы 2001 г. отличаются повышенным ее содержанием.
Отличительной особенностью желтоокрашенных семян рапса, помимо более высокого накопления белка и масла, является низкий уровень содержания серусо-держащнх соединений - глюкозинолагов.
Количество глюкозинола гов в семенах лучших сортов и номеров ярового рапса значительно снижено в процессе селекции и составляет в настоящее время 12-16 мкмоль/г семян, что соответствует международным стандартам.
Однако селекционные программы многих стран направлены на дальнейшее снижение уровня тгого показателя до 5-6 мкмоль/г семян в посевном материале. Значительную роль в тгом вопросе отводят желтосемяиному рапсу.
Общее содержание глюкозинолагов в желтоокрашенных семенах большинства изучаемых образцов было ниже в среднем на 2-4 мкмоля/г семян, чем у контроль-пых сор тов, с которыми селекционная работа продолжается (табл. 3). Минимальный уровень глюкозиполатов составил 8 мкмоль/г семян. Эта разница в 2-4 мкмоля между жел тоокрашенпыми и еизоокрашенными семенами не столь велика и пока трудно дать прогноз на ее стабильность в дальнейшем. Чем был обусловлен более низкий уровень глюкозинолатов в желтоокрашенных семенах — вопрос, над которым работают многие ученые.
Таилmuí х Содержание глюкозинолатов в образцах желтосемяшюго ярового рапса
(мкмоль/г семян)
ВНИИМК, 2000-2001 гг.
( )óp,MCl i (№ "СИП 1)1. сор I )
2000 г
2001 г
Ш
23453 25352 251-42 28456 30651
1111МК 214 (контроль)
11С Л
i » ^
11.0
9,7 10,0 9,7
10,0
1 -> "Л 1
1.9
11,7 11,5 7,8 8.2 12.5 13.7 1.8
Так Raney Р. и Rakow G., используя межвидовую гибридизацию, получили в 1994 г. несколько линий с равномерной желтой окраской и содержанием алкеннл-глюкозипола тов менее 1 мкмоль/г шрота, причем ípvnna нндолглюкозииолатов составила половину тгого количества. Есть данные, что распределение глюкозино-латов в яд])е и оболочке семян составляет 91:9 у желтосемянных форм и 97:3 у ензо-семяниых. Нами установлено соотношение 85:15 дл51 сортов типа "ОО".
С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии мы определили компонентный состав глюкозинола гов в семенах ярового рапса. Результаты проведенных исследований показали, что состав глюкозинолагов семян ярового рапса разных типов остается одинаковым (табл. 4), хотя существуют количественные различия. Глкжозииолаты в семенах рапса представлены двумя основными группами - алкенил и нндолглюкозннолатами. В q^ynne алкенил глюкозинолагов у всех сортов преобладает прогоитрнн. Содержание глюкоиапина вдвое ниже, гто-кобрасснкаиапии и наполейфернн находятся в небольшом количестве. В группе индол! люкозннолатов основная доля (до 95 °о) приходится на 4-гидроксиглкжо-брассиппн.
Необходимо отметить, что у всех типов сортов количество ИНДОЛГЛЮКОЗИНО-латов находится приблизительно па одном уровне и если в сортах типа "О" и иОО" их процен тное содержание сос тавило до 16 %, то в сортах типа "ООО" при низком общем содержании всех глюкозинолатов оно повысилось до 20-30 %. Очевидно, что селекция на снижение уровня глюкозинолатов в семенах осуществлялась главным образом за счет алкенилглкжозинолатов, а нндолглюкозииолаты могут явиться резервом в ходе дальнейшей селекции.
Таблица 4. Состав глюкозинолатов в семенах ярового рапса
1995 г.
Глюкозимолаты. Желтосемянная форма, тин Сизосемявная форм а, ri 111
мкмоль/г семян "ООО" "ОО"
I люконаиин 1 'л ю к о б р a cei I к а н а п и н 1 1рогоитрпн Наиолепферин
I ViioKoopaeeiiHiiH
4 - О Н тлю к о брасспцп н
Сумма
Алкенпл
I,75 1.00 3,78 0.12
Пндол
0.26 4.21
II.17
4.42
0.73
7,94 0,21
0.30 4,02
17.62
Значительная часть работы была уделена качеств) масла желтосемянного ярового рапса в связи с проблемой его окснстабильности, в частности, изучению токоферолов и жирных кисло т. Это т вопрос дос таточно хорошо тучен для других масличных культур: подсолнечника, сон. Капустные в этом отношении стали объектом внимания лишь в последние годы.
Известно, что стойкость пищевых масел к действию кислорода тем выше, чем меньше содержится в них наиболее быстро окисляемых пош-шенасыщениых жирных кислот.
Жирно-кислотный состав масла бспруковых сортов рапса хорошо сбалансирован (табл. 5). Исключением является наличие до 10 % линолеповон кислоты. В нем высокое содержание олеиновой кислоты (до 63 %), сумма насыщенных кислот не превышает 6 ; п.
Таблица 5. Жирно-кислотный состав образцов желтосемянного ярового рапса,
процент от сулимы
ВНИИМК, 2000-2001 гг.
Образец (.V.» -)ЛПТЫ. сор т) 11 альмнтнновая С 16:0 Стеариновая 18:1 Олеиновая С ¡8:1 Лвиолевая С 18:2 Линоленовая С 18:3
23453 4.0 1.9 61.2 24.5 8,4
25352 ^ 7 — ■» > 1.7 62.3 24.2 ос
25142 3.5 1.9 61.4 24.8 8.3
28456 3.9 1.7 61,1 24.5 8.6
30651 3.5 1.5 62,9 23,8 8,2
BI II II IMK 214
(контроль) 4.0 1.9 62,7 21,5 9.7
2 Заказ 089
33
Как покачали паши исследования, уровень концентрации отдельных жирных кислот был стабильным как среди изучаемых желтоокрашенных образцов, так и по годам исследований. В табл. 5 приводятся средние данные за 2 года. При сравнении жирпо-кпелотиого состава контрольных сизосемяпных сортов интересно отметить невысокое (1,5 0 о) снижение содержания линоленовой кислоты и повышение л 1 толевой у желтосемянного рапса.
Желательное содержание линоленовой кислоты в масле рапса составляет 3 °<>, как утверждают многие исследователи.
Усилить защиту масла от окисли тельных процессов можно за счет повышения 111111 юпрующей активности естественного комплекса антиоксидантов — токоферолов. Если сравнить основные масличные культуры, то рапс занимает зретье место после сон и подсол печника по содержанию суммы токоферолов в масле. Их общее количество варьирует от 40 до 70 мг°о у желтоеемянных форм, что на 8-15 мг°о выше, чем у сизосемяпных (табл. 6).
Габлица 6. Сумма и формы токоферолов в желтоеемпппых образцах ярового рапса
ВНИИМК, 2000-2001 тт.
( )орЛЗС1 1 (№ зли ты. сорт) Токоферолы (сумма). МГ°о Форма токоферо ° о от суммы л а.
2000 г. 2001 т. а ß У
23453 58,2 45.2 21,6 8,6 69,7
25352 54,7 46.4 20,4 9.4 70,1
25142 52.0 46.1 26,6 9.7 63.7
2N45<> с ^ ^ 3 J> . 49.3 24.6 9.6 65.7
30651 57,1 51.8 28.4 18.0 53,5
ШШНМК 214 (контроль) 50.6 43.4 39.6 13.9 46,4
HCTns 2.1 1.9
Значительное влияние на содержание токоферолов в масле оказывают условия года вегетации. Уровень токоферолов в масле существенно повышается при улучшении влагообеепеченности растений. Аналогичная закономерность была установлена В.И.Кожевниковой (1982) при изучении влияния условий влагообеепеченности па содержание токоферолов в семенах подсолнечника.
В гокоферолыюм комплексе рапса преобладает /-токоферол (от 53 до 70 °0) с наиболее сильным антиокепдаитным действием. Причем увеличение общего содержания токоферолов идет за счет /-формы. Доля у-токоферола в масле сизосемяпных форм значительно ниже. Количество а-токоферола составляет 20.4-28,4 от суммы, а /^-токоферола изменяется от 9.0 до 18,0 °о в зависимости от образца и года исследовании.
Проведенные исследования показали очень широкое варьирование основных форм токоферолов / и а с разными вариантами их соотношения, что согласуется с сообщением Crolniana и Becker (1998).
В результате проведенных нами исследовании показано, что признак желтосемявности связан с С)о.\сс высоким накоплением протеина и жира в семенах.
Компонентный состав i лкжозпиолатов в процессе селекции на этот признак не изменился. хотя определены существенные количественные различия уровня этих соединений у сизосемяпных и жел тоеемянных форм ярового рапса.
Установленное варьирование отдельных форм токоферолов в масле желтосемянного ярового рапса даст возможность вести направленный отбор семян на улучшение качества масла при одновременном улучшении качества шрота.
