Определение масличности семян подсолнечника по натуральным образцам подсолнечного масла: на примере градуировки импульсного ЯМР-анализатора

Одним из главных показателей семян подсолнечника является его масличность. Эта характеристика обязательна для сертификации сельскохозяйственной продукции и оценки их стоимости. Для определения масличности применяют метод ИК-спектроскопии и импульсные методы ЯМР.

Цель настоящего исследования заключалась в научно-практическом обосновании возможности применения для градуировки ЯМР-анализаторов образцов подсолнечного масла с целью идентификации и оценки качества масличных семян и продуктов их переработки на основе метода ЯМР. Для решения поставленной задачи проведено сравнение результатов различных вариантов градуировки импульсного ЯМР-анализатора для определения масличности семян подсолнечника. Первый вариант – измерение ЯМ-релаксационных характеристик протонов масла, подготовленных образцов семян подсолнечника, с последующим определение содержания в них масла методом исчерпывающей экстракции в аппарате Сокслета, построением по полученным данным градуировочного уравнения и внесением его коэффициентов в программу ЯМР-анализаторов.

Полученная градуировка являлась базовой, с которой сравнивали другие варианты градуировки. Второй вариант – использование для градуировки ЯМР-анализатора различных образцов подсолнечного масла, полученного прессованием из семян подсолнечника тех же сортов и гибридов, которые использовали для первого варианта градуировки, а также образцов подсолнечного масла, приобретенных в торговой сети. С помощью лабораторных весов отбирали от каждого образца масла пять навесок, равномерно распределенных в диапазоне от 2,000 г до 7,000 г с точностью 0,001 г, и измеряли в них амплитуды сигналов ЯМР протонов. Далее были построены графики зависимости между массой масла анализируемых проб и амплитудой сигналов ЯМР протонов в них. Сравнение полученных градуировочных зависимостей показало их близкий характер. Математические расчеты показали, что применение для градуировки ЯМР-анализаторов подсолнечного масла не приводит к увеличению погрешности результатов измерения масличности семян подсолнечника по сравнению с первым вариантом проведения градуировки.

Практическая значимость исследования позволит значительно упростить процесс градуировки, сократить время проведения градуировки с 3–4 дней до 3–4 часов, а также исключить применение токсичных растворителей, дополнительного дорого оборудования без существенного изменения значений погрешности определения масличности семян подсолнечника методом ЯМР.

1. Pérez-Vich B., Velasco L., Fernández-Martínez J. M. Determination of seed oil content and fatty acid composition in sunflower through the analysis of intact seeds, husked seeds, meal and oil by near-infrared reflectance spectroscopy // Journal of the American Oil Chemists’ Society. 1998 Vol. 75, № 5. P. 547–555. https://doi.org/10.1590/fst.20118

2. Прудников С. М. Научно-практическое обоснование способов идентификации и оценки качества масличных семя и продуктов их переработки на основе метода ядерной магнитной релаксации: спец. 05.18.06 «Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов»: дисс. … док. техн. наук / С. С. Прудников; ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК. Краснодар. 2003. 265 c. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01002612817 (дата обращения: 10.09.2022).

3. Витюк Б. Я., Гореликова И. А., Прудников С. М. Имитатор сигналов свободной прецессии ядерного магнитного резонанса и спиновых эхо от масла в семенах масличных культур: пат. 2191998 РФ; заявл. 22.11.2000; опубл. 27.10.2002.

4. Витюк Б. Я., Аспиотис Е. Х. Стандартные образцы для градуировки и поверки ЯМР-анализаторов масличности и влажности семян масличных культур: тезисы доклада I Всесоюзное совещание спектроскопии координационных соединений, Краснодар, 1980. С. 16.

5. Химия и технология кремнийорганических эластомеров / Под ред. проф. В. О. Рейхсфельда. Ленинград : Химия. Ленингр. отделение, 1980. 234 с.

6. Бажант В. Силиконы – кремнийорганические соединения, их получениесвойства и применение. Москва : Наука, 2010. 700 с.

7. Городов В. В. Синтез и свойства карбоксилсодержащих полидиметилсилоксанов: спец. 02.00.06 «Высокомолекулярные соединения»: дисс. … канд. техн. наук / В. В. Городов; ИСПМ РАН. Москва. 2018. 158 c. URL: https://www.dissercat.com/content/sintez-i-svoistva-karboksilsoderzhashchikh-polidimetilsiloksanov/read (дата обращения: 10.09.2022).

8. Котлярова И. А., Терещенко Г. А., Волошина О. И. Изменчивость семянок в пределах одной корзинки по морфологическим признкам и семенной продуктивности у современных сортов подсолнечника // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень ВНИИМК. 2016. № 1(165). С. 29–37.

9. Васильева Т. А., Бойко Ю. Г. Зависимость крупности семянок подсолнечника от конкуренции между ними в пределах корзинок // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень ВНИИМК. 2012. № 1(150). C. 34–41.

10. Simultaneous determination of oil content in oilseed by pulsed NMR / Z. H. Ren [et al.]. In: Bioinformatics and Biomedical Engineering: proceedings 2nd international conference, Shanghai, China, 16–18 May, 2008. Shanghai, China: The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc, 2008. P. 2244–2247. https://doi.org/10.1109/ICBBE.2008.892

11. Guy R. Simultaneous determination of oil and water contents in different oilseeds by pulsed nuclear magnetic resonance // Journal of the American Oil Chemists’ Society. 1994. Vol. 71. P. 1057–1062.

12. Ropp J. S., McCarthy M. J. Nuclear magnetic resonance in the analysis of foodstuffs and plant materials // Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory and Instrumentation. First published: 15 September 2006. https://doi.org/10.1002/9780470027318.a1019

13. Praduman Y. Calibration of NMR Spectroscopy for accurate estimation of oil content in sunflower, safflower and castor seeds // Current science. 2016. Vol. 110, № 1. P. 73–76. https://doi.org/10.18520/cs/v110/i1/73–80

14. Robertson J. A., Morrison W. H. Analysis of oil content of sunflower seed by wide-line NMR // Journal of the American Oil Chemists’ Society. 1979. Vol. 56. P. 961–964. https://doi.org/10.1007/BF02674143

15. Gambhir P. N. Applications of low-resolution pulsed NMR to the determination of oil and moisture in oilseeds // Trends in Food Science and Technology. 1992. № 3. P. 191–196. https://doi.org/10.1016/0924–2244 (92) 90188-3

16. Hutton W. C., Garbow J. R., Hayes T. R. Nondestructive NMR determination of oil composition in transformed canola seeds // Lipids. 1999. Vol. 34, Is. 12. P. 1339–1346. https://doi.org/10.1007/s11745-999-0487-0

17. High-throughput determination of oil content in corn kernels using nuclear magnetic resonance imaging / J. J. Kotyk [et al.] // Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2005. Vol. 82, № 12. P 855–862. https://doi.org/10.1007/s11746-005-1155-5

18. Имитатор сигналов свободной прецессии ядерного магнитного резонанса и спинового эхо протонов масла с различной массовой долей олеиновой кислоты в семенах подсолнечника: пат. 2677644 С1 РФ; заявл. 20.02.2018; опуб. 18.01.2019, Бюл. 2.

19. К вопросу о стандартизации определения содержания масла в семенах сои метом ЯМР-релаксации / О. Харчук [и др.] // Biotehnologii avansate – realizări şi perspective : Simpozionul ştiinţific naţional cu participare internaţională. Ed. III, Chișinău 24–25 octombrie 2013 / под ред. Botnari V. [и др.]. Chișinău, Republica Moldova: Tipografia Academiei de Ştiinţe a Moldovei, 2013. P. 48.

20. Агафонов О. С., Зверев Л. В., Прудников С. М. Программный комплекс управления, приема, обработки и хранения информации ЯМР-анализатора. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU2019666343, 09.12.2019. Заявка № 2019663063 от 09.10.2019.