CC BY
34
УДК 633.5:581.192.7
И. И. Дмитревская, С. Л. Белопухов, Е. Ю. Федорова, А. И. Григораш, Е. Э. Нефедьева, И. Г. Шайхиев
ПОЛУЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ЛЬНОПРОДУКЦИИ
ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРЕПАРАТА ФЛОРАВИТ®-3Р
Ключевые слова: льняное масло, льняное волокно, флоравит, экологически безопасная продукция.
Рассмотрена возможность применение препарата Флоравит®-3Р для получения экологически безопасной продукции из масличного льна сортов Исток и Северный. Некорневая обработка растений льна препаратом Флоравит®-3Р в фазу елочки при высоте растений 3-12 см способствует увеличению урожайности волокна на 1-1,5 ц/га, семян на 2-2,5 ц/га, повышению содержания белка и липидов в семенах. Содержание тяжелых металлов не превышает ПДК, и в льнопродукции не отмечено накопления тяжелых металлов.
Keywords: linseed-oil, flax fiberfloravit®, environmentally friendly product.
The possibility of the use of floravit®'3R to get an environmentally friendly product from oilseed flax of Istok and Severnyi cultivars was considered. Foliar treatment of flax plants byfloravit®'3R in fir-stagewhen the height of plants was 3-12 cm promotes the increase of fiber productivity on 1.0-1.5 centners per hectare and seed productivity on 2.0-2.5centners per hectare. The increase of the content ofproteins and lipids was observed. The content of heavy metals did not exceed the maximum permissible concentration, as well as there was no the accumulation of heavy metals in the flax products.
Введение
В последние десятилетия наблюдается постоянный рост мирового производства масличных культур, что связано с их ролью в решении ряда важных задач народного хозяйства. Лен масличный (Ьтит шНаИ^ччтит) -техническая масличная культура, которую широко используют в промышленности для получения натурального экологически безопасного льняного масла и частично - волокна [1]. В семенах масличного льна содержится 40-50 % масла и 20-25% белка.
Льняное масло относится к быстровысыхающим маслам, так как легко полимеризуется в присутствии кислорода воздуха («высыхает»). Данное обстоятельство обусловлено высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот (%): 15-30 - линолевой, 40-60 - линоленовой (Омега-3 кислота) и 13-29 - олеиновой. Содержание насыщенных жирных кислот намного меньше и составляет 9-10% [3].
Льняное масло используется в лакокрасочной, кожевенно-обувной и других отраслях промышленности. В последние годы возрос интерес к использованию льняного масла в пищевых целях в связи с высоким содержанием линоленовой кислоты [9]. Жирные кислоты растительных масел являются не только незаменимыми факторами питания, но и носителями энергии, пластическим материалом, входящим в состав клеточных мембран. Липиды в организме человека вовлекаются в сложные обменные процессы и несут ответственность за их нормальное протекание. Поэтому льняное масло имеет выраженные лечебно-профилактические свойства при нарушениях жирового и белкового обмена, атеросклерозе, онкологии, аллергических реакциях, способствует выведению из организма холестерина, значительно снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний [6,10].
Жмых и шрот, остающийся после извлечения из семян льна масла - ценный концентрированный корм, содержащий 30-36 % белка и 10-15% жира. Его используют для балансирования концентратов по протеину, жиру незаменимым аминокислотам при кормлении всех видов сельскохозяйственных животных [1,8].
Большую ценность представляет также солома и волокно льна масличного. Волокна в стебле последнего содержится до 20%, по всем показателем качества оно уступает льну-долгунцу, но при соответствующей технологической обработке можно получить короткое волокно или очесы удовлетворительного качества. Такое волокно используют для изготовления грубой ткани, пакли, льняной ваты, перевязочных и
кровоостанавливающих материалов, мешковины, канатов, шпагата. Из соломы льна масличного производят бумагу, картон, упаковочный материал, а из костры - строительные плиты, наполнители для композиционных материалов и др. Сегодня уже разработаны технологии получения из короткого волокна масличного льна котонизированного материала [10]. Исследование состава и качества волокна с целью улучшения его качества представляет несомненный интерес [11].
Объем производства продукции льноводства в России не полностью удовлетворяет потребности промышленности и населения. Применение новых агротехнологий за счет внедрения экологически сбалансированных систем земледелия с использованием высокоэффективных защитно-стимулирующих комплексов и
возможностей современной техники позволяет получить высокие урожаи сельскохозяйственных культур и повысить качество получаемой продукции. При создании адаптивно-ландшафтных систем земледелия, необходимо учитывать агроэкологические параметры земель, требования к
сельскохозяйственным культурам и антропогенные факторы окружающей среды [6, 7].
Перспективным направлением повышения продуктивности льна и повышения качества волокна, семян и готовых изделий является использование регуляторов роста и защитно-стимулирующих комплексов, содержащих такие препараты. Регуляторы роста применяются, как для предпосевной обработки семян, так и во время вегетации растений, что приводит к повышению всхожести семян и энергии прорастания, устойчивости к заболеваниям, стрессам, неблагоприятным факторам окружающей среды, увеличению урожайности и, в конечном итоге, к получению продукции соответствующей высоким критериям качества. Объемы применения регуляторов роста растений ежегодно растут, поскольку их использование в сочетании с современнымиагроприемами на технических культурах позволяет при небольших затратах получить высокие прогнозируемые результаты [6, 2].
Материалы и методы исследования
Для проведения исследований выбраны сорта льна масличного Исток (выведен вПензенском научно-исследовательском институте сельского хозяйства) и Северный (выведен в Сибирской опытной станции всероссийского научно-исследовательского института масличных культур). Оба сорта предназначены для получения высококачественного льняного масла и короткого волокна. Эксперименты проводились на Полевой опытной станции и Учебно-научном центре коллективного пользования «Сервисная
лаборатория комплексного анализа химических соединений» Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А.Тимирязева в 2012-2014 гг. В полевых опытах предшественником льна масличного была горчица белая на семена. Осенью проведена основная вспашка полунавесным почвообрабатывающим агрегатом с плугом оборотным маленьким. Весной боронование - закрытие влаги
боронойзубовойтяжелойскоростной типа БЗТС-1,0 и культивация. Перед посевом семена подвергались воздушно-тепловой обработке — обогреву в течение 3-5 дней и протравливались 80 %-нымфунгицидом суспензии бис-(диметилтиокарбомоил)-дисульфида. К севу приступали, когда почва прогрелась на глубине 10 см до 6-8оС. Норма высева семян составила 50 кг/га. Посев производился сеялкой АМЛ20МЭ 9-30. При высоте растений 3-12 см проводилось опрыскивание препаратом
«Флоравит®-3Р», с концентрацией по препарату 1 х10-4 г/л, при расходе рабочей жидкости 300 л/га, гербицидом «Картес» с нормой расхода 6-8 г д.в./л. Площадь учетной делянки 2 м2, расположение рендомизированное, повторность опыта - 4-х кратная. Почва опытного участка - дерново-подзолистая среднесуглинистая, старопахотная, плотность почвы — 1,5-1,6 г/см3 , содержание гумуса (по Тюрину) — 2-2,5 %, Р2О5 (по Кирсанову) — 17-18 мг/100 г., К2О (по Масловой) - 9-10 мг/100
г., N легкогидролизуемый (по Тюрину) - 5-5,5 мг/100 г., ёмкость поглощения — 19,5 мг^экв/100 г., сумма обменных оснований — 9,5 мг^экв/100 г.
Биопрепарат «Флоравит®-3Р»
(производитель ООО «Гелла-Фарма», Москва) -исходный раствор содержит натуральную композицию вторичных метаболитов продуцентов мицелиального гриба Fusarium Sambusinum Fuckel F-3051D, не содержит клеток гриба, сертифицирован по количеству органических кислот (0,1-0,2%), полисахаридам (0,04-0,05%), стабилизирован бензоатом натрия (0,1%). Кроме того, раствор содержит низкомолекулярные белки с пептидной связью, обеспечивающие
синергетическое взаимодействие физиологических систем растений [4].
Анализ качества полученной
льнопродукции определяется не только урожайными данными, но и химическим составом. В настоящее время существует настоятельная потребность в контроле качества (состава) получаемой продукции на разных стадиях производства, в т.ч. при ее глубокой переработке. В наших исследованиях использован метод ближней инфракрасной спектроскопии (БИК) для определения в семенах общего содержания липидов и белков. Методом холодного отжима получено льняное масло (ГОСТ 5791). Состав и содержание жирных кислот масла определялось методом хромато-масс-спектрометрии. Волокно и семена анализировались на содержание тяжелых металлов. Пробоподготовка образцов проводилась методом «мокрого озоления» в автоклаве (тефлоновая бомба) в СВЧ комплексе фирмы «СЕМ» (США). Для анализа использовали азотную кислоту (х.ч.), перекись водорода (х.ч.). Определение металлов проводили методом масс-спектрометрии на масс-спектрометре «ELAN DRC» (США). Измерения выполнены в 3-х кратной повторности, доверительные интервалы с уровнем значимости 95%, рассчитана наименьшая существенная разность (НСР) с помощью программы MS Excel.
Результаты и их обсуждение
Анализ урожайных данных и подсчет морфологических показателей на льне масличном двух сортов показал, что на фоне применения биорегулятора «Флоравит®-3Р» происходит увеличение: высоты растений на 2-2,5 см, массы наземной части растений на 0,1-0,2 г, массы семян на одном растении - на 0,15-0,20 г массы 1000 семян - на 0,2-0,3 г, урожайности семян - 2-2,5 ц/га, урожайности короткого волокна - на 1-1,5 ц/га относительно контроля (табл. 1).
Ценность льняных семян характеризуется содержанием в них липидов и белков. На фоне применения биорегулятора «Флоравит®-3Р» на растениях льна масличного, в семенах увеличивается содержание белков на 2,5-3,0%, липидов - на 3,0-6,5 % относительно контроля. Отмечено, что сорт Северный оказался более отзывчивым на действие «Флоравита» (табл. 2).
Таблица 1 - Влияние препарата «Флоравит®-3Р» на морфологические показатели и урожайность льна масличного (в среднем за три года)
Сред- Масса Масса Масса Уро- Уро-
няявы назем семян 1000 жай- жай-
Сорт со-та ной на 1- семян, ность ность
расте- части ом г семян, корот-
нии, 1-го расте- ц/га кого
см растения, г нии, г волок -на, ц/га
Исток, контроль 65,7 1,32 0,26 5,58 9,5 3,5
Исток, Флоравит 68,3 1,61 0,45 5,75 12,1 4,5
НСР05 2,7 0,20 0,02 0,30 0,6 0,3
Северный контроль 66,5 1,45 0,28 5,49 9,8 4,1
Северный Флоравит 68,6 1,58 0,47 5,80 11,7 5,2
НСР05 3,0 0,24 0,03 0,31 0,5 0,3
Из семян методом холодного отжима было получено масло. Состав и содержание жирных кислот льняного масла характеризует его качество. Установлено, что в масле, полученном из семян льна масличного двух сортов, сумма насыщенных жирных кислот составляет 7-10%, сумма мононенасыщенных жирных кислот - 10-15%, сумма полиненасыщенных жирных кислот - 75-80%. Таким образом, преимущественно в льняном масле содержатся полиненасыщенные жирные кислоты, из которых высокое содержание альфа -линоленовой кислоты (АЛК), незаменимой жирной кислотой в рационе питания человека (Омега-3), составляет 65-73%.
Таблица 2 - Содержание белков и липидов в семенах льна масличного, % на абсолютно сухое вещество
Сорт Обработка
контроль флоравит
липиды белки липиды белки
Исток 35,00 ± 1,10 16,00 ± 0,61 38,00 ± 1,23 18,58 ± 0,64
Северный 36, 56 ± 1,12 18,12 ± 0,67 43,10 ± 1,42 21,30 ± 0,73
Применение препарата «Флоравит®-3Р» способствовало снижению содержания насыщенных жирных кислот - пальмитиновой кислоты (С 16:0), стеариновой кислоты (С 18:0) на 1-1,5% и увеличению полиненасыщенных жирных кислот (АЛК) на 1-1,5% по сравнению с контролем (табл.3).
Проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ) актуальна для больших городов и урбанизированных территорий России. Между тем, почва, обладающая плодородием, обеспечивает человечество продуктами питания, при загрязнении становится вторичным источником загрязнения приземного воздуха, почв, природных вод и растениеводческой продукции. При этом возделывание сельскохозяйственных культур часто проводится без учета степени загрязнения почв, что приводит к получению продукции, содержащей количества ТМ, значительно превышающие ПДК. В
итоге снижается качество получаемой сельскохозяйственной продукции, которое является основным критерием ее использования.
Таблица 3 - Состав и содержание жирных кислот льняного масла, %
Сорт Обработка Сумма насыщенных жирных кислот Сумма ненасыщенных жирных кислот Содержание пальмитиновой и стеариновой кислот Содерж ание альфа- линоле- новой жирной кислоты
Исток контроль 10,22 89,78 9,18 66,73
флоравит 9,16 90,84 9,0 68,31
Северный контроль 9,61 90,39 9,20 74,83
флоравит 8,01 92,02 7,32 76,33
НСР05 0,22 2,91 0,19 2,11
Поскольку лен способен к поглощению из почвы ТМ и накоплению их в волокне и семенах, то необходима оценка выноса ТМ с урожаем. Это особенно важно при интенсивной технологии возделывания льна в различных севооборотах в современных агроэкологических условиях [5].
Отмечено, что в волокне и семенах льна на фоне применения биорегулятора «Флоравит®-3Р» уменьшается содержание ТМ: меди, цинка, кадмия, свинца и не происходит накопление этих элементов в льнопродукции относительно контроля (табл. 4).
Таблица 4 - Содержание тяжелых металлов в семенах и волокне масличного льна, мг/кг
Элемент Контроль Флоравит НСР05
Сорт Северный, семена
7и 35,8 33,2 1,3
Си 0,50 0,31 0,11
РЬ 0,10 0,10 0,09
са 0,09 0,04 0,01
Сорт Исток, семена
7п 40,5 41,0 1,4
Си 0,40 0,40 0,10
РЬ 0,22 0,15 0,03
са 0,10 0,09 0,02
Сорт Северный, волокно
Си 1,30 1,10 0,11
7п 9,55 9,10 1,02
са 0,01 0,01 0,001
РЬ 0,45 0,33 0,04
Сорт Исток, волокно
Си 1,20 0,92 0,11
7п 18,94 14,1 1,15
са 0,01 0,01 0,001
РЬ 0,35 0,30 0,02
Таким образом, полученная льнопродукция по содержанию ТМ соответствует требованиям стандартов на пищевую продукцию.
Выводы
1. Установлено, что биорегулятор «Флоравит®-3Р» способствует увеличению урожайности льна масличного: семян на 2-2,5 ц/га, короткого волокна на 1-1,5 ц/га относительно контроля.
2. На фоне применения биорегулятора «Флоравит®-3Р»на растениях льна масличного, в семенах увеличивается содержание белков на 2,53%, липидов - на 3-6,5 % относительно контроля.
3. Действие препарата «Флоравит» оказывало влияние на уменьшение содержания насыщенных жирных кислот (пальмитиновой кислоты (С 16:0), стеариновой кислоты (С18:0)) на 1-1,5% и увеличение доли полиненасыщенных жирных кислот (АЛК) на 1-1,5% по сравнению с контролем.
4. В волокне и семенах льна на фоне применения биорегулятора «Флоравит®-3Р»уменьшается содержание тяжелых металлов: меди, цинка, кадмия, свинца и не происходит накопление этих элементов относительно контроля.
Литература
1. С.Л.Белопухов, И.И.Дмитревская, Е .В. Калабашкина,С. Ю. Зайцев, Бутлеровские сообщения, 38, 5, 112-117 (2014).
2. С.Л.Белопухов, И.И.Дмитревская, А.В. Жевнеров, Бутлеровские сообщения, 32, 10, 72-75(2012).
3. С.Л.Белопухов, И.И.Дмитревская, А.В.Жевнеров, А.Ю.Волков, Достижения науки и техники АПК, 7, 5456 (2011).
4. С.Л.Белопухов, И.И.Дмитревская, И.С.Прохоров, А.И.Григораш, Агрохимический вестник, 6, 28-30 (2014).
5. С.Л.Белопухов, Е.В.Калабашкина, И.И. ДмитревскаяИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнология, 2, 1, 162-165(2012).
6. С.Л.Белопухов, А.Ф.Сафонов, И.И.Дмитревская, С.А.КочаровИзвестия ТСХА,1, 128-131 (2010).
7. С.Л.Белопухов, А.В. Фокин, Известия ТСХА, 4, 34-40 (2002).
8. В.Г.Белякова, С.Л.Белопухов,Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения, 4, 72-73 (2013).
9. В.С.Гамаюрова, Л.Э. РжечицкаяВестник Казанского технологического университета, 18, 146-155 (2011).
10. А.П.Колотов, С.Л. Елисеев, Пермский аграрный вестник, 1, 6-21 (2014).
11. А.В.Косточко, О.Т.Шипина, З.Т.Валишина, М.Р.Гараева., А.А. Александров, Вестник Казанского технологического университета, 9,267-275 (2010).
© И. И. Дмитревская - канд. с.-х. наук, доцент, кафедра неорганической и аналитической химии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, dmitrevskie@mail.ru; С. Л. Белопухов - д-р с.-х. наук, профессор, зав. кафедрой физической и органической химии РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева, belopuhov@mail.ru; Е. Ю. Федорова - аспирант, кафедра биологии и экологии, Московский государственный областной гуманитарный институт, katushka-biohim@rambler.ru; А. И. Григораш- канд. тех.наук, ген. директор, ООО "Гелла-Фарма", a.i.grigorash@mail.ru; Е. Э. Нефедьева- д. б. н., профессор кафедры «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности» Волгоградского государственного технического университета, nefedieva@rambler.ru; И. Г. Шайхиев- д-р техн. наук, зав. каф.инженерной экологии Казанского Национального исследовательского технологического университета, ildars@inbox.ru.
© 1 I. Dmitrevskaya - Candidate of Agricultural Sciences, Assosiate Professor, Inorganic and Analytical Chemistry Dept. of Russian State Agrarian University - MoscowAgriculturalAcademynamedafterK.A. Timiryazev, dmitrevskie@mail.ru; S. L. Belopukhov - Dr ofAgricultural Sciences, Head of Physical and Organic Chemistry Dept. of Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, belopuhov@mail.ru; E.Yu. Fedorovа - Post Graduate Student of Biology and Ecology Dept of Moscow Regional Humanitarian Institute, katushka-biohim@rambler.ru; A. I. Grigorash-CandidateofTechnicalSciences, The Director General of LLC "Gella-Pharma", a.i.grigorash@mail.ru; E. E. Nefed'eva - Dr. of Biological Sciences, Prof. of Industrial Ecology and Safety Dept. of Volgograd State Technical University, nefedieva@rambler.ru; 1 G. Shaikhiev - Dr ofTechnical Sciences, Head of Engineering Ecology Dept. of Kazan National Research Technological University, ildars@inbox.ru.
