IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017
ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЭРУКОВОЙ КИСЛОТЫ В СОСТАВЕ РАПСОВОГО МАСЛА
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Выращивают рапс для следующих целей: выработка технических масел и биотоплива; производство моющих средств и косметики; получение пищевого растительного масла; заготовка зеленых кормов; использование в основе комбикормов. Выращивают рапс двумя способами. В середине августа производят посев озимого рапса. Посев производят рядами, с шириной междурядий 45 - 50 см. Весной всходы озимого рапса выдерживают заморозки до минус 4 0C. Зацветает через месяц после начала весеннего роста, продолжительность цветения - один месяц. Общая продолжительность вегетационного периода более трехсот дней.
К лучшим сортам озимого рапса относятся: Юбилейный; Дублянский; Киевский 18; Немерчанский 2268; Мытницкий 2.
Яровой рапс имеет второе название – кольза. Сеют его ранней весной вместе с самыми ранними яровыми злаками. Убирают урожай в конце июля. Во многих регионах рекомендован для выращивания как кормовая культура, таким образом, его выращивают в Прибалтике, Белоруссии, Казахстане, Сибири, Украине.
Самыми распространенными сортами ярового рапса являются: Львовский; Кубанский; Васильковский; Восточно-Сибирский.
Вегетационный период у кользы равен в среднем ста дням. И озимые и яровые сорта рапса отзывчивы на внесение органических и минеральных удобрений. Хорошо растут при внесении навоза и полного комплексного минерального удобрения.
В настоящее время растет популярность биотоплива из семян рапса, при добавлении к рапсовому маслу сравнительно дешевых ингредиентов, таких как каустическая сода и метиловый спирт можно получить отличное дизельное топливо.
В настоящее время остается открытым вопрос использования рапсового масла, как пищевого продукта и здесь есть свои особенности.
Рапсовое масло широко потребляется в пищу во многих странах мира для жарения, салатов, изготовления маргарина и т.п. По вкусовым качествам оно приравнивается к оливковому, пользуется спросом и считается одним из лучших растительных масел. Оно долго сохраняет прозрачность, не приобретает неприятного запаха под воздействием воздуха, как, например, соевое. В США канольное (новый термин – "канола", – рапс, улучшенный канадскими селекционерами) масло с 1985 г. имеет официальный статус безопасности для потребления его человеком. Вместе с тем в связи со значительной насыщенностью мирового рынка пищевыми жирами возрастает спрос на непищевое использование рапса в будущем. В последнее время большое внимание уделяется проблемам производства жидкого топлива из растительных источников, в частности для северных районов может быть использовано рапсовое масло. С ужесточением норм на токсичность выхлопных газов автомобилей биотопливо из рапсового масла может стать одним из вариантов решения этой проблемы.
Рапс находит также применение в качестве кормовой культуры – используется на зеленую массу, сенаж и травяную муку в чистом виде и в смеси с другими растениями. Кроме того, рапс – хорошая пастбищная культура для свиней и овец, так как он быстро растет и богат белком, в состав которого входит сера. Выпас овец на посевах рапса снижает их заболеваемость и увеличивает выход шерсти и мяса. Рапс – зеленое удобрение и отличный медонос – с 1 га посевов рапса пчелы собирают до 90 кг меда. После переработки семян на масло рапс дает достаточно полноценные по количеству и качеству белка жмыхи и шроты. Его белок, как и белок сои, близок по составу к белку яиц, молока и коровьего масла. Жмых, очищенный от семенной оболочки, которая снижает его перевариваемость, приближается по своему качеству к жмыху сои.
Химический состав: в семенах рапса содержится 35-50 % жира, 18-31 % хорошо сбалансированного по аминокислотам белка, 5-7 % клетчатки. По содержанию жира и сумме жира и белка рапс превосходит сою, не уступает подсолнечнику и горчице. Семена рапса по химическому составу отличаются от семян других масличных растений тем, что они обладают следующими свойствами – присутствием эруковой кислоты в глицеридах и фосфолипидах и присутствием глюкозидов, содержащих серу, в белковой части семян, плюс присутствие мирозиназы – фермента, способного расщеплять тиоглюкозиды.
Полезные свойства и применение:в семенах рапса традиционных сортов содержится 42-52 % эруковой кислоты к сумме жирных кислот масла и 4-8 % глюкозинолатов в пересчете на сухое обезжиренное вещество.
В состав рапса входит большое количество ненасыщенных жирных кислот, которые играют большую роль в регулировании жирового обмена, снижая уровень холестерина, возможность тромбообразования и ряда других заболеваний, в том числе опухолевых. В жирах животного происхождения они не встречаются или присутствуют в незначительных количествах. Кроме того, рапсовое масло содержит вещества, обладающие устойчивостью к облучению. В целом по сумме незаменимых аминокислот рапс не уступает сое, подсолнечнику и горчице.
Рапсовое масло с высоким содержанием эруковой кислоты с успехом используется во многих отраслях промышленности – в металлургии оно применяется для закалки стали. Рапсовое масло устойчиво к низкой температуре и используется как смазка в реактивных двигателях.
Обладая способностью при температуре 160-250 °С присоединять серу и образовывать каучукообразную массу, известную под названием "фактис", рапсовое масло также используется как сырье для производства эластичных материалов. Солома рапса и створки стручков пригодны для производства фурфурола и целлюлозы. Кроме того, рапсовое масло применяют в лакокрасочной, косметической, мыловаренной, полиграфической, кожевенной, химической и текстильной промышленности.
Присутствие эруковой кислоты может рассматриваться как негативная или как возможная особенность семян рапса, в зависимости от намеченного пути использования выработанного из этих семян масла (для пищевых и технических целей). Получены данные, что эруковая кислота, которая содержится в маслах, полученных из семян семейства крестоцветных, оказывает на организм отрицательное воздействие, в первую очередь на метаболизм липидов в некоторых органах. Кормление рапсовым маслом, богатым эруковой кислотой, вызывало у животных и птиц некротические изменения в миокарде, отклонения в ряде биохимических процессов, нарушения в деятельности почек, цирроз печени. Тиогликозиды масла вызывают раздражение слизистых оболочек пищеварительного тракта, дыхательных путей и нарушения деятельности щитовидной железы. Тиогликозиды также вызывают коррозию оборудования, при гидрировании масла снижают эффективность и срок действия катализатора.
Одна из основных целей при создании сортов пищевого направления – увеличение содержания масла в семенах и повышение его качества, которое прежде всего определяется отсутствием в составе жирных кислот эруковой кислоты и тиогликозидов.
Эруковая кислота содержится в семенах растений семейства крестоцветных, среди которых наибольшее её количество содержат рапс, горчица и сурепка. Относится к омега-9-ненасыщенным жирным кислотам.
Определение количества содержащейся эруковой кислоты в рапсе очень важно, с целью определения его дальнейшего применения – для пищевых или технических целей. Рапс с содержанием эруковой кислоты менее 5% используется в пищевых целях – производство масел, маргаринов, майонезов, кондитерских жиров и т.д. С содержанием эруковой кислоты свыше 5% используется для технических целей – мыловарения, производства горюче-смазочных материалов, пластмасс, в лакокрасочной, металлургической, полиграфической, косметической промышленности, в производстве биодизеля. Из рапса изготовляли горюче-смазочные материалы для военной техники. Технические масла из него хорошо "прилипали" к металлическим частям, что снижало расход технических жидкостей и увеличивало срок эксплуатации оружия и техники.
Попытки выпускать продуктовое рапсовое масло не увенчались успехом. Масло получалось зеленого цвета, с горьким привкусом и с не очень хорошим запахом. Кроме того, рапсовое масло негативно сказывалось на сердце и сосудах. Все нежелательные качества связаны с большим количеством хлорофилла, эруковой кислоты и гликозинолатов. Перед генетиками стояла трудная задача вывести сорта семян в которых содержание этих веществ стремилось бы к нулю. При этом нужна была достаточно высокая зимостойкость.
В 1974 г. был создан первый низкоэруковый и низкоглюкозинолатный сорт рапса. В Канаде зарегистрированы масла из рапса торговой марки CanadianOil, IowAcid, что в переводе означает канадское масло с низкой кислотностью, сокращено – канола. Канолой называлось масло в котором содержание эруковой кислоты было не более двух процентов.
Ниже приведены сорта рапса с низким содержанием эруковой кислоты в масле:
а) Днепровский: сорт рапса ярового выведен методом индивидуально-семейного отбора из гибридной популяции. Назначение: пищевое масло и шрот для кормления сельскохозяйственных животных. Растение высотой 115-120 см. Длина вегетационного периода 104-106 дней. Масса 1000 семян 3,6 г. Содержание масла в семенах 42,5 %. Урожайность семян 25 ц/га. Выход масла до 10 ц/га. Не содержит эруковой кислоты в масле. Содержание глюкозинолатов в семенах не более 2%. Сорт устойчив к полеганию и осыпанию семян. Повреждается вредителями в средней степени. Нормы высева 5-6 кг/га.
б) Отаман: сорт ярового рапса пригодный для выращивания в степной зоне. Растения высотой 95 см, толщиной 10мм, с 5-6 веточками первого порядка. Корневая система стержневая, длиной 30-50 см. Соцветие - кисть, длиной 35-43 см с ярко-желтыми цветками 1.2-1.5 мм. Плод - стручок длиной 5-6 см, с прямой формой створок, имеющий 25-27 округлых семян черно-коричневого цвета. Масса 1000 семян 3,3 г. Длительность вегетационного периода 91 день. Сорт устойчив к полеганию и осыпанию семян, среднеустойчив к болезням и вредителям. Урожайность 1.86-2.45 т/га. Содержание масла в семенах 46,6%. Выход масла с гектара 800-900 кг. Содержание эруковой кислоты в масле (0%) и глюкозинолатов в семенах (до 18 мкмоль/г) соответствует международным стандартам. Норма высева с междурядьями 15 см 5-7 кг/га (1.2 млн шт).
в) Атлант: сорт озимого рапса с вегетационным периодом 270-280 дней. Масличность семян 38%. Нулевое содержание эруковой кислоты. Масса 1000 семян 3г. Сорт устойчив к полеганию и осыпанию семян.
г) Титан: сорт ярового рапса пригодный для выращивания в степной зоне. Длительность вегетационного периода 110 дней. Масса 1000 семян 3 г. Сорт устойчив к полеганию и осыпанию семян, среднеустойчив к болезням и вредителям. Урожайность 1.93-2.4 т/га. Содержание масла в семенах 46%. Выход масла с гектара 800-1000 кг. Содержание эруковой кислоты в масле (0%) и глюкозинолатов в семенах (до 18 мкмоль/г) соответствует международным стандартам. Норма высева с междурядьями 15 см 5-7 кг/га (1,2 млн шт).
Масло рапса использовали как основной компонент в производстве маргарина, а негативное действие эруковой кислоты нейтрализовали нормами потребления. Но масло с высоким содержанием эруковой кислоты, способной функционировать при высоких температурах (так называемое «эруковое масло»), применяли в производстве высококачественной смазки для техники. «Эруковое масло» послужило началом селекции рапса. Для отбора высокоэруковых растений проводили самоопыление под изоляторами. В 1961 г. в Канаде обнаружили сорт рапса, который не содержал эруковой кислоты. На его основе создали первый безэруковый сорт рапса масло которого было пригодно для использования в пищу.
Широкое применение безэрукового масла в пищевой промышленности обусловило быстрый рост площадей под рапс, который всё же содержал достаточно высокое количество глюкозинолатов в рапсовой муке, которые под действием ферментов могут образовывать токсины и вызывать патологические изменения в организме животных. Методами селекции удалось снизить их содержание до безопасного предела, после чего рапсовую муку можно было использовать в качестве высокобелковых кормовых добавок.
Масло рапса уникально по составу и соотношению жирных кислот, что определяет широкий спектр применения его в пищевых и непищевых производствах. Жирные кислоты представляют собой длинные углеводородные цепи зигзагообразной формы с метильной группой (– СН3) на одном и карбоксильной (– СООН) на другом конце.
Каждая новая жирная кислота синтезируется из предшествующей путем присоединения новых двух углеродных остатков после чего цепь удлиняется, или за счёт образования ненасыщенных свободных связей при атомах углерода.
Растительные масла, которые содержат большое количество ненасыщенных жирных кислот, имеющих свободные связи, являются биологически более ценными, чем насыщенные, не имеющие таковых как жиры животного происхождения. Рапсовое масло, одно из лучших пищевых масел, содержит наименьшее количество насыщенных жирных кислот, хорошо сохраняется, не теряет прозрачности, имеет высокую эмульсионную устойчивость, что важно при производстве майонеза. Оно является лидером по содержанию наиболее физиологически ценных жирных кислот омега-6 и омега-3. С помощью селекции жирно-кислотный состав можно изменять в соответствии с потребностями производства: получать сорта рапса с содержанием в масле до 70 % олеиновой кислоты, на уровне оливкового масла, которое «не горит» при высоких температурах и применяется при жарении, консервировании, в хлебопекарной и других отраслях пищевой и непищевой промышленности. Созданы сорта рапса с 30-35 % содержанием линолевой кислоты, масло которых являются лучшими при использовании в салатах и производстве диетических сортов маргарина.
Рапс не только ценная масличная, но и важная кормовая культура. Оставшаяся после извлечения масла рапсовая мука (жмых или шрот) содержит 38-42 % белка, хорошо сбалансированного по аминокислотному составу: сумма незаменимых аминокислот в нем составляет 36,4-53,2 %, тогда как у сои – 36,5-44,5 %, у подсолнечника – 29,1-40,2 %.
Для определения эруковой кислоты в рапсовом масле используются как классическая хроматография (ВЭЖХ), так и современный метод ИК-спектрометрии. Универсальный ИК анализатор и DA 7250 инфракрасный экспресс-анализатор DA 7300 являются современными приборами для быстрого и точного измерение качественных, количественных показателей различных видов масличных культур и продуктов их переработки.
Определение содержания эруковой кислоты в составе рапсового масла позволяет широко использовать его в пищевых целях – масло с низким содержанием и непищевых – масло с высоким содержанием эруковой кислоты.