Journals KemSU
Scientific journal "Bulletin of KemSU. Series: Humanities and Social Sciences Scientific journal "Bulletin of KemSU. Series: Political, Sociological and Economic sciences Scientific journal "Bulletin of KemSU. Series: Biological, Engineering and Earth Sciences SibScript (until February 17, 2023 – Bulletin of KemSU Strategizing: Theory and Practice Foods and Raw Materials Virtual Communication and Social Networks Food Processing: Techniques and Technology Dairy industry Cheese- and buttermaking Science Evolution
Submit manuscript
LIPASE ACTIVITY AS FACTOR OF HIGH QUALITY AND ECOLOGICAL PURITY OF SUNFLOWER SEEDS
Submit manuscript Download PDF
Text
To cite
Citations:

LIPASE ACTIVITY AS FACTOR OF HIGH QUALITY AND ECOLOGICAL PURITY OF SUNFLOWER SEEDS
D'yachenko Yulia A 1
Tsikunib Aminet D 2
Authors:
1.  Adygeya State University

2.  Adygeya State University

Type:
Article
Pages:
from 118 to 123
Status:
Published
Received:
24.03.2017
Accepted:
24.03.2017
Published:
24.03.2017
Subject area:
UDK 631.95, 66.097.8
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Sunflower seeds, sour lipase, alkaline lipase, high quality seeds, environmentally friendly seeds
Abstract and keywords
Abstract (English):
A research on lipase activity of sunflower seeds various in the quality level and degree of ecological purity has been conducted. These are high-quality sunflower seeds (HQSS) with humidity no less than 6.5% and no more than 8%, with acid number no more than 0.8 ml KOH, free of pesticides, radionuclides, mycotoxins, with weed and olive impurity no more than 1.5% and 3.5% respectively, and the level of contamination with heavy metals no more than 0.25 of maximum concentration limits for each element (n = 14); environmentally friendly sunflower seeds (EFSS) with the same factors of quality and safety as HQSS and grown up on the environmentally friendly territory of the Botanical garden of the Altay State University (n = 5); quality sunflower seeds (QSS) with the indices which do not exceed standard values, but with the additional restrictions on acid number (QSSan): from0.8 to 5.0 ml KOH, and on the content of heavy metals (QSShm): from 0.5 to 1.0 of maximum concentration limits. It is established that the greatest activity factors of a sour lipase are found in HQSS and EFSS groups, and exceed average values in 1.7 and 1.6 times than in seeds with initially high rates of acid number, and in 1.9 and 2 times in the samples contaminated with toxic elements in concentrations higher than 0.5 of maximum concentration limits. In HQSS and EFSS groups similar values of activity of enzyme have been revealed, and in QSSan and QSShm subgroups essential fluctuations of the value of enzyme activity have been observed. It has been established that sour lipase activity value (p<0.05) being reliable and informative, in contrast to alkaline one, reflects the degree of ecological purity and the quality level of seeds and can act as the factor characterizing sunflower seeds from the point of view of "health" and ecological wellbeing.

Keywords:
Sunflower seeds, sour lipase, alkaline lipase, high quality seeds, environmentally friendly seeds
Text
Publication text (PDF): Read Download
Введение В современных условиях в связи с загрязнением экотоксикантами биосферы (воздуха, воды, почвы) и активным внедрением пищевой химии в техноло- гический процесс производство и потребление пищевых продуктов характеризуется двумя взаимно противоположными тенденциями: с одной стороны, происходит снижение качества и безопасности пи- щевых продуктов [1, 2], с другой - растет спрос со стороны потребителей на натуральную, экологиче- ски чистую и безопасную пищу [3, 4, 5]. Однако на сегодняшний день нет стандартизованных показа- телей, комплексно и интегрально характеризующих сырье как экологически чистое и высококачествен- ное. В этой связи становится актуальным поиск и разработка объективных физико-химических мето- дов исследования, позволяющих оценить пищевые продукты и сырье с точки зрения экологичности и высокого качества. В этом направлении перспек- тивным может стать использование ферментатив- ных методов. Известно, что именно ферментатив- ная активность может служить чувствительным аналитическим показателем влияния неблагоприят- ных факторов, таких как высокая влажность и тем- пература, загрязнение элементами-токсикантами и т.д., на живую клетку, в том числе семена маслич- ных культур [6]. Как отмечает ряд авторов [7, 8], ключевую роль в формировании и изменении каче- ства сельскохозяйственной продукции, в частности масличных семян, играет комплекс гидролитиче- ских ферментов, где основным компонентом вы- ступает липаза. Активность и характер действия этого фермента тесно коррелирует со стандартизо- ванными показателями качества семян, такими как кислотное число, влажность, загрязнение тяжелыми металлами и микотоксинами [9, 10, 11, 12]. При этом влияние одних факторов, таких как избыточ- ная влажность, содержание сорной и масличной примеси, приводит к изменению активности фер- мента [13], а активность самого фермента тесно коррелирует с изменением кислотного числа - од- ного из важнейших нормативных показателей се- мян - и уровнем контаминации токсичными эле- ментами [14, 15]. С другой стороны, масличные культуры, в том числе подсолнечник, являются распространенными и возделываемыми в нашей стране, играющими важную роль как в мировой, так и в национальной экономике [8]. В Европе со- средоточено более 70 % площадей, на которых воз- делывается подсолнечник, при этом на долю Рос- сии приходится более 57 % мирового производства семян и 69 % подсолнечного масла. При этом ос- новной тенденцией в международной торговле ста- новится переход от продажи растительного масла к продаже семян, на которые значительно возрос спрос на мировом рынке [16]. Важным фактором в этих условиях становится контроль качества и без- опасности семян. Применение в экологическом мониторинге и контроле методик определения из- менения активности в качестве маркера загрязне- ний уже нашло широкое применение, в ряде об- ластей исследования [17]. Исходя из указанного, целью нашего исследования явилось установление зависимости между показателями активности липаз и степенью экологической чистоты и качества се- мян подсолнечника. Объекты и методы исследований В период с 2013 по 2015 годы в соответствии с требованиями ГОСТ 13586.3-83 «Зерно. Правила приемки и методы отбора проб» [18] было отобра- но 42 пробы семян подсолнечника, в том числе сортовые семена Орешек, СПК, 60-Юбилейный, Лакомка, Пионер из коллекции Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур имени В.С. Пустовойта - 20 проб, завод- ские смеси семян - 8 проб, с реперных точек Агро- химцентра Республики Адыгея - 8 проб, а также подсолнечник, выращенный на территории Ботани- ческого сада АГУ на почве, пригодной для посадки однолетних масличных культур без применения химической обработки для борьбы с сорняками, вредителями, а также без внесения синтетических удобрений - 6 проб. Пробы исследовали на соот- ветствие ТР ТС 015/2011 «О безопасности зерна» [19]. Цвет и запах определяли по ГОСТ 27988-88, влажность - по ГОСТ 10856-96, сорную и маслич- ную примесь - по ГОСТ 10854-88, зараженность вредителями - по ГОСТ 12044-93, микотоксины - по ГОСТ 30711-2001, пестициды - согласно МУК 1112-73, кислотное число в семенах - по ГОСТ 10858-77, содержание кадмия и свинца соглас- но МУК 4.1.986-00, ртути - по МУК 4.1.1472-2003, мышьяка - по ГОСТ Р 51766-2001. В семенах, по физико-химическим показателям соответствующих критериям качества и безопасности, определяли активность кислой и щелочной липаз титриметрическим методом по Ермакову [20]. Исследования проводились на двух видах бу- ферных растворов (щелочной фосфатный буфер с рН 8 и кислотный ацетатный буфер с рН 4,7). К измельченным пробам добавляли буферный рас- твор и подсолнечное масло в качестве субстрата. Далее растертую массу в закрытых колбах ставили в шейкер-инкубатор при температуре 30 С на 2 ч, затем добавляли спирто-эфирную смесь и титрова- ли 0,2 М спиртовым раствором КОН в присутствии фенолфталеина. Контрольную пробу, учитываю- щую фоновое содержание жирных кислот в семе- нах, готовили так же, но титровали без инкубиро- вания в термостате. Погрешность титриметриче- ского метода 0,1÷0,2 %. Результаты и их обсуждение Физико-химические исследования семян под- солнечника показали их неоднородность по критериям качества и безопасности. На основе анализа полученных результатов пробы были поделены на 4 группы: высококачественные (ВКСП), экологически чистые (ЭЧСП), качественные (КСП) и некаче- ственные семена подсолнечника (НКСП). К группе ВКСП отнесены семена подсолнечни- ка (n = 14), отвечавшие следующим критериям: влажность не менее 6,5 и не более 8 %, кислотное число не более 0,8 мг КОН, что соответствует классу «Высший сорт», сорная и масличная примеси не более 1,5 и 3,5 % соответственно, отсутствие пе- стицидов, радионуклидов, микотоксинов, а уровень контаминации тяжелыми металлами не превышает 0,25 ПДК по каждому элементу. В группу ЭЧСП (n = 5) включены пробы подсолнечника с такими же показателями качества и безопасности, но вы- ращенные на экологически чистой территории бо- танического сада АГУ. Фактические показатели проб (n = 19), включенных в указанные группы се- мян, представлены в табл. 1. Таблица 1 Физико-химические показатели исследуемых семян Группы /число проб ВКСП /14 ЭЧСП /5 КСПкч /10 КСПтм /6 Показатели влажность, % 7,0±0,3 6,9±0,1 7,8±1,2 7,2±0,5 КЧ, мг КOH 0,5±0,2 0,3±0,1 1,7±0,5 0,5±0,3 сорная примесь, % 0,8±0,2 0,5±0,3 1,8±0,3 1,5±0,2 масличная примесь, % 2,4±0,5 2,1±0,2 5,4±0,4 3,1±0,3 Pb, мг/кг 0,18±0,02 н/о 0,17±0,03 0,21±0,01 Cd, мг/кг 0,02±0,01 0,02±0,01 0,024±0,01 0,07±0,01 As, мг/кг 0,054±0,01 0,05±0,007 0,06±0,003 0,05±0,02 Hg, мг/кг н/о н/о н/о 0,002±0,001 ГХЦГ, мг/кг н/о н/о н/о н/о ДДТ, мг/кг н/о н/о н/о н/о афлатоксин В1, мг/кг н/о н/о н/о н/о Cs-137, Бк/кг н/о н/о н/о н/о Sr-90, Бк/кг н/о н/о н/о н/о В группу КСП (n = 16) включены пробы семян подсолнечника, показатели качества и безопасности которых не превышают нормативные значения, но с дополнительными ограничениями по кислотному числу (КСПкч): от 0,8 до 5,0 мг КОН, и по содержа- нию тяжелых металлов (КСПтм): от 0,5 до 1 ПДК. Дополнительные ограничения обусловлены экспе- риментальными данными ряда авторов, в том числе и нашими исследованиями, показывающими наибольшую корреляционную зависимость активно- сти липаз от изменения кислотного числа [9] и уров- ня контаминации тяжелыми металлами [15]. В четвертую группу НКСП включены пробы (n = 7), которые хотя бы по одному показателю не соответствовали требованиям НД, т.е оказались некачественными. Следует отметить, что несоот- ветствие было связано преимущественно с показа- телями качества, но не безопасности. Так, в двух пробах выявлено превышение по влажности, в трех - по кислотному числу, в двух - по количеству сорной и масличной примесей. В эту группу вошли в основном (71,4 %) заводские смеси семян. В семенах, прошедших предварительные испы- тания на соответствие критериям качества, опреде- ляли активность кислой и щелочной липаз и оцени- вали следующие факторы: средний уровень актив- ности фермента в группе, достоверность различий в активности фермента между группами, близость значений активности фермента и колебания показа- телей внутри отдельной группы. Как видно из данных, представленных на рис. 1, наибольшие показатели активности кислой липазы выявляются в экологически чистых и высококаче- ственных семенах подсолнечника и превышают средние показатели в подгруппах КСПкч в 1,7 и 1,6 раза и КСПтм - в 1,9 и 2 раза. В семенах, в которых изначально высокие показа- тели кислотного числа - на уровне верхних пределов ПДК - активность липазы невысока. Наибольшее снижение активности фермента наблюдается в про- бах, контаминированных токсичными элементами в концентрациях выше 0,5 ПДК, особенно при сов- местном присутствии в пробе. В группах ВКСП и ЭЧСП выявляются близкие значения активности фермента (различия между максимальными и мини- мальными значениями активности фермента не более 15,3 и 5,5 % соответственно), а в подгруппах КСПкч и КСПтм наблюдаются существенные колебания пока- зателей активности фермента (различия между мак- симальными и минимальными значениями активно- сти фермента более 23,7 и 25,6 % соответственно). Установлено, что активность кислой липазы досто- верно (р < 0,05) и информативно отражает степень экологической чистоты и изменения качества семян. Примечание. *р < 0,05 достоверность различий с ВКСП и ЭЧСП Рис. 1. Активность кислой липазы семян подсолнечника в группах Данные, представленные на рис. 2, показывают, что достоверных различий в активности щелочной липазы у разных по уровню качества и безопас- ности групп семян подсолнечника не выявлено. Примечание. *р < 0,05 достоверность различий с ВКСП и ЭЧСП Рис. 2. Активность щелочной липазы семян подсолнечника в группах Внутри группы наблюдаются более выражен- ные различия между максимальными и минималь- ными значениями активности щелочной липазы. Так, в группе ВКСП эти различия составили 19,0 %, в ЭЧСП - 20,0 %, в КСПкч - 39,5 % и КСПтм - 41,9 %. Результаты показывают, что ще- лочная липаза менее информативна в отношении установления уровня качества и степени экологи- ческой чистоты семян, чем кислая липаза. Выводы Достоверные различия в активности кислой липазы у разных по уровню качества и безопас- ности групп семян показывают, что активность фермента, наряду с нормативными физико- химическими показателями, может выступить интегральным показателем экологической чисто- ты и высокого качества семян подсолнечника. Полученные данные могут служить основой для разработки стандартизованного показателя без- опасности сырья, что является перспективным направлением в получении продуктов, отвечаю- щих понятиям экологической чистоты и качества для здорового питания.
References

1. Monastyrskiy, O.A. Skrytaya toksichnost' produktov pitaniya i kormov / O.A. Monastyrskiy // Agrohimiya. - 1995. - № 7. - S. 100-106.

2. Máté, B. Radionuclide monitoring in foodstuff: overview of the current implementation in the EU countries / B. Máté, K. Sobiech-Matura, T. Altzitzoglou // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. - 2015. - vol. 303. - no. 3. - pp. 2547- 2552. DOIhttps://doi.org/10.1007/s10967-014-3773-y.

3. Ponomarenko, Yu.A. Bezopasnost' kormov, kormovyh dobavok i produktov pitaniya: monografiya / Yu.A. Ponomarenko, V.I. Fisinin, I.A. Egorov. - Minsk: Ekoperspektiva, 2012. - 864 s.

4. Magnuson, B. Review of the regulation and safety assessment of food substances in various countries and jurisdictions / B. Magnuson, I. Munro, P. Abbot, et al. // Food Additives & Contaminants Part A, Chemistry, Analysis, Control, Exposure & Risk Assessment. - 2013. - no. 30(7). - pp. 1147-1220. DOIhttps://doi.org/10.1080/19440049.2013.795293.

5. Maksimov, A.A. Potrebitelyam Rossii - ekologicheski chistuyu produkciyu / A.A. Maksimov // Izvestiya OGAU. - 2009. - № 23-1. - S. 100-103.

6. Polovnikova, M.G. Ekofiziologiya stressa / M.G. Polovnikova. - Mariyskiy gos. un-t. - 2010. - 68 s.

7. Lobanov, V.G. Fermentativnyy gidroliz lipidov semyan sortovogo i gibridnogo podsolnechnika pri hranenii / V.G. Lobanov, T.P. Franceva, N.V Il'chishina., A.I. Gamanchenko // Izvestiya vuzov. Pischevaya tehnologiya. - 2008. - № 4. - C. 10-14.

8. Mirzoev, A.M. Fermentativnye processy pri hranenii i pererabotke maslichnyh semyan v proizvodstve rastitel'nyh masel / A.M. Mirzoev // TTPS. - 2015. - № 2 (32). - S. 31-36.

9. Efimenko, Ya.N. Izmenchivost' kislotnogo chisla masla v semenah liniy i gibridov podsolnechnika / Ya.N. Efimenko, A.N. Levuckaya, N.A. Pikalova, Ya.N. Demurin // Maslichnye kul'tury. Nauchno-tehnicheskiy byulleten' VNIIMK. - 2008. - № 1 (138). - S. 31-34.

10. Mustafaev, S.K. Vliyanie nachal'noy vlazhnosti semyan podsolnechnika na processy posleuborochnogo dozrevaniya i hraneniya / S.K. Mustafaev, A.A. Shazzo // Novye tehnologii. - 2011. - № 3. - S. 48-51.

11. Sinyutina, S.E. Vliyanie soley svinca i nikelya na fermentativnuyu aktivnost' yachmenya / S.E. Sinyutina, A.V Mozharov, M.A. Zaychenko // Vestnik TGU. - T. 18. - Vyp. № 1. - 2013. - S. 255-257.

12. Smirnova, N.S. Izuchenie vliyaniya predposevnoy obrabotki fungicidami biologicheskoy i himicheskoy prirody na gidroliticheskie processy v semenah podsolnechnika novogo urozhaya / N.S. Smirnova // Molodoy uchenyy. - 2015. - № 5.1. - S. 96-99.

13. Berdina, A.N. Fiziologo-biohimicheskaya harakteristika semyan novyh sortov i gibridov podsolnechnika / A.N. Berdina, N.V. Il'chishina, T.N. Prudnikova, T.P. Franceva // Izvestiya vuzov. Pischevaya tehnologiya. - 2007. - № 2. - S. 10-12.

14. Petrichenko, V.N. Vliyanie regulyatorov rosta rasteniy i mikroelementov na urozhaynost' podsolnechnika i maslichnost' semyan / V.N. Petrichenko, S.V. Loginov // Agrarnaya Rossiya. - 2010. - № 4. - S. 24-26.

15. D'yachenko, Yu.A. Vliyanie tyazhelyh metallov na aktivnost' lipaz semyan podsolnechnika in situ / Yu.A. D'yachenko, A.D. Cikunib // Vestnik VGU. Seriya: Himiya. Biologiya. Farmaciya. - 2016. - № 1. - S. 64-68.

16. Marvey. BB. Sunflower-based Feedstocks in Nonfood Applications: Perspectives from Olefin Metathesis // International Journal of Molecular Sciences. - 2008. - no. 9(8). - pp. 1393-1406. DOIhttps://doi.org/10.3390/ijms9081393.

17. Muginova, S.V. Fermentativnoe opredelenie kadmiya, cinka i svinca v rastitel'nyh ob'ektah / S.V. Muginova, I.A. Veselova, L.M. Parova, T.N. Shehovcova // Zhurn. analit. himii. - 2008. - T. 63. - № 10. - C. 1103-1113.

18. GOST 22391-89. Podsolnechnik. Trebovaniya pri zagotovkah i postavkah: vved. 01.06.97. - M.: Izd-vo standartov, 1996. - 8 s.

19. TR TS 015/2011 «O bezopasnosti zerna». Tehnicheskiy reglament Tamozhennogo soyuza ot 9 dekabrya 2011 g. № 874. - 38 s.

20. Ermakov, A.I. Metody biohimicheskogo issledovaniya rasteniy / pod red. A.I. Ermakova. - Izd. 3-e, pererab. i dop. - L.: Agropromizdat. Leningr. otdelenie. - 1987. - 430 s.

This work is licensed under Creative Commons Attribution 4.0 International

© КемГУ, 1997–2024
Support Powered by Editorum,  Instructions
Login or Create
* Forgot password?