Соняшникова олія з високою термостабільністю

Реферат: Винахід належить до олії соняшника з високою термостабільністю, з вмістом насичених жирних кислот пальмітинової і стеаринової від 15 % до 45 % від усіх присутніх у олії жирних кислот, і з вмістом олеїнової кислоти від 45 % до 75 % від усіх присутніх у олії жирних кислот, і з вмістом у ній суми гамма- і дельта-токоферолів, більшої ніж 85 % від усіх токоферолів, присутніх у олії. Крім того, винахід стосується використання згаданої олії в харчуванні людини і тварин, і в технології виготовлення біомастильних матеріалів та біопалива. UA 106966 C2 (12) UA 106966 C2 UA 106966 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Область техніки, до якої відноситься винахід Винахід відноситься до харчової, сільськогосподарської та промислової галузей. Цільова соняшникова олія за цим винаходом має високу термостабільність, набагато більшу, ніж у існуючих в цей час соняшникових олій. Висока термостабільність олії робить її підходящою для побутових і промислових процесів, що мають потребу у високих температурах або визивають їх, як у харчовій (смажена їжа), так і в промисловій галузях (біомастильні речовини, біопаливо). Рівень техніки При використанні рослинних олій у процесах, що мають потребу у високих температурах або визивають їх, потрібно, щоб олії мали високу термостабільність або термічну стабільність. Для процесів готування їжі (жарка, випічка) або для процесів тертя (змащення двигунів і механізмів) характерне піддавання олії високим температурам, що викликає в ній ряд процесів деградації, таких як окиснення, полімеризація, гідроліз, циклізація та ізомеризація, що приводять до утворення продуктів, з неприємними запахами та смаками, і з негативними властивостями з погляду поживної цінності (Bastida and Sanchez Muniz, Thermal oxidation of olive oil, sunflower oil and a mix of both oils during forty discontinuous domestic fryings of different foods. Food Science and Technology International, 7:15-21, 2001). Чим краща термостабільність олії, тим рідше проходять процеси деградації, і, отже, тим довше стає строк корисного використання олії. Термостабільність рослинних олій визначається, головним чином, за ступенем їх ненасиченості і за присутністю в них речовин з антиокислювальними властивостями, які захищають олію в процесі нагрівання та затримують прояв процесів деградації. Ступінь ненасиченості олії визначається за профілем жирних кислот. Жирні кислоти тим більше піддані окисненню, чим більше ступінь ненасиченості або число подвійних зв'язків у їх вуглеводневих ланцюгах. Серед найпоширеніших жирних кислот у рослинних оліях, найбільш чутливою до окиснення є ліноленова кислота (поліненасичена, три подвійні зв'язки), слідом ідуть лінолева кислота (поліненасичена, два подвійні зв'язки), олеінова кислота (мононенасичена, один подвійний зв'язок) і стеаринова та пальмітинова кислоти (насичені, без подвійних зв'язків) (F.B. Padley et al., 1994; Occurrence and characteristics of oils and fats. The Lipid Handbook, ed. F.D. Gunstone, J. L. Harwood and F. B. Padley, London: Chapman & Hall, pp. 47-223). У насіння олійних культур продукуються речовини з антиокислювальними властивостями, серед яких окремо стоять токофероли. Токофероли є молекулами, що складаються із хроманольної групи та ґнотового бічного ланцюга. Існує чотири різні природні форми токоферолів, які називаються альфа-, бета-, гама- і дельта-токоферол, що відрізняються одна від одної за числом та кількістю метильних груп у хроманольному кільці (Фіг. 1). Фіг. 1. Хімічна структура токоферолів 1 2 R =Me; R =Me: альфа-токоферол 1 2 R =Me; R =H: бета-токоферол 1 2 R =H; R =Me: гамма-токоферол 1 2 R =H; R =H: дельта-токоферол Оскільки токофероли є жиророзчинними речовинами, що присутні в насінні олійних культур, токофероли проникають в олію в процесі екстракції. Вони мають подвійну антиокислювальну дію. З одного боку, вони мають in vitro дію, тобто вони захищають олію та продукти, що містять її (приготовлена їжа) або отримані з неї (біопаливо, біомастильні матеріали) від окиснення в ході зберігання та використання. З іншого боку, токофероли є біоактивними з'єднаннями з важливим антиокислювальним ефектом in vivo, тобто в живій клітині. Ця антиокислювальна активність in vivo відома як активність вітаміну E (G. Pongracz et al., Tocopherole, Antioxidantien der Natur. Fat Science and Technology 97: 90-104, 1995). Чотири типи токоферолів сильно різняться за їх антиокислювальною активністю in vivo і in vitro. У силу вищесказаного, альфатокоферол характеризується, як володіючий максимальною ефективністю антиоксиданту in vivo або в якості вітаміну E, але його активність in vitro низька в порівнянні з іншими токоферолами. Взявши, у якості еталона, за 100% антиокислювальну активність альфа-токоферолу, Pongracz et al. (1995, робота згадана вище) визначили відносну ефективністьтокоферолів як антиоксидантів in vivo, яка склала: для бета-токоферолу - 50%, для гамма-токоферолу - 25%, для дельта-токоферолу - 1%. В іншому випадку, відносна ефективність як антиоксидантів in vitro 1 UA 106966 C2 5 10 склала: для бета-токоферолу - 182%, для дельта-токоферолу - 194%, для гамма-токоферолу 285%. Немодифікована соняшникова олія має профіль жирних кислот, що складається з пальмітинової кислоти (4-8% від усіх жирних кислот), стеаринової кислоти (2-6% від усіх жирних кислот), олеїнової кислоти (20-45% від усіх жирних кислот), і лінолевої кислоти (45-70% від усіх жирних кислот). Відносна пропорція олеїнової і лінолевої жирних кислот непостійна і сильно залежить від температури в ході розвитку насіння (Fernandez-Martinez et al., Performance of near-isogenic high and low oleic acid hybrids of sunflower. Crop Science 33: 1158-1163, 1993). Широкий діапазон ліній соняшника з модифікованими профілями жирних кислот був виведений за допомогою генетичного поліпшення. Основні виведені лінії і їх профілі жирних кислот представлено в Таблиці 1. Таблиця 1 Усереднена композиція жирних кислот (%) олії насіння природних або індукованих мутантів соняшника в порівнянні з стандартною олією (взято з Fernandez-Martinez et al. , Mejora de la calidad del girasol. Mejora Genetica de la Calidad en Plantas. Editors: G. Llacer, M.J. Diez, J.M. Carrillo, and M.L. Badenes. Universidad Politecnica de Valencia, pp. 449-471, 2006) Мутант або лінія Стандарт 2 LS-1 LS-2 LP-1 RSI RS2 275HP CAS-5 CAS-12 HP line CAS-373 CAS-3 CAS-4 CAS-8 CAS-14 CAS-19 CAS-20 Pervenets M-4229 M-3067 F6 sel. 2698-1 Композиція жирних кислот (%) 16:0 16:1 18:0 18:1 5,7 ---5,8 20,7 6,5 ---3,0 40,9 Низький вміст насичених жирних кислот 5,6 0,0 4,1 20,2 8,6 0,0 2,0 10,8 4,7 0,0 5,4 23,8 3,9 0,0 2,6 40,1 4,4 0,0 3,2 42,9 Високий вміст пальмітинової кислоти 25,1 6,9 1,7 10,5 25,2 3,7 3,5 11,4 30,7 7,6 2,1 56,0 23,9 3,4 2,0 20,4 29,5 12,3 1,4 5,4 Високий вміст стеаринової кислоти 5,1 0,0 26,0 13,8 5,4 0,0 11,3 34,6 5,8 0,0 9,9 20,4 8,4 0,0 37,3 12,4 6,8 0,0 15,3 21,5 5,7 0,0 7,7 35,9 Високий вміст олеїнової кислоти 3 ---------79,3 3,4 ---4,1 86,1 3,9 ---5,2 54,6 Високий вміст лінолевої кислоти ------------------------ 1 18:2 64,5 49,6 67,4 75,0 63,7 51,8 47,7 55,8 55,1 3,1 50,7 38,7 55,1 48,0 63,8 38,0 56,4 50,5 14,8 3,9 33,9 77,3 78,0 1 16:0=пальмітинова кислота; 18:0=стеаринова кислота; 16:1= пальмітолеїнова кислота 18:1 = олеїнова кислота; 18:2= лінолева кислота. 2 Дані стандартних врожаїв, отриманих в холодних і теплих умовах навколишнього середовища, відповідно. 3 Дані не представлені авторами 15 Для немодифікованої соняшникової олії характерний профіль токоферолів, який складається, головним чином, з альфа-токоферолу, що представляє більш ніж 90% від усіх токоферолів, і бета-, гама- і дельта-токоферолів, частки яких становлять менше, ніж 5% від усіх 2 UA 106966 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 токоферолів (Demurin et al., Genetic variability of tocopherol composition in sunflower seeds as a basis of breeding for improved oil quality. Plant Breeding 115: 33-36, 1996). За допомогою генетичного поліпшення були виведені лінії соняшника з високим вмістом бета-токоферолу ( більш ніж 50% від усіх токоферолів), з високим вмістом гамма-токоферолу ( більш ніж 90% від усіх токоферолів) та з високим вмістом дельта-токоферолу ( більш ніж 65% від усіх токоферолів) (Fernandez-Martinez et al. , 2006, робота згадана вище). Соняшникова олія з низьким ступенем ненасиченості, що складається, головним чином, з насичених жирних кислот (стеаринової та пальмітинової кислоти) і мононенасичених жирних кислот (олеїнової кислоти), має термостабільність більшу, ніж стандартна соняшникова олія, з високим ступенем ненасиченості (R. Garces et al., High stable vegetable oils. W099/64546). Так само, соняшникові олії, у яких альфа-токоферол був частково заміщений іншими токоферолами з високою антиоксидантною силою in vitro, головним чином гама- і дельта-токоферолами, мають більшу термостабільність у порівнянні з стандартною соняшниковою олією, з високим вмістом альфа-токоферолу (L. Velasco and J. M. Fernandez-Martinez, Sunflower Seeds with High Deltatocopherol Content. W02004/089068). Дотепер не був виведений рослинний матеріал соняшника, насіння якого продукували б олію з низьким ступенем ненасиченості, визначеної високим вмістом насичених і мононенасичених жирних кислот, і низьким вмістом альфа-токоферолу в профілі токоферолу. Сутність винаходу Цей винахід відноситься до екстрагованої з насіння соняшника олії, що володіє рядом властивостей профілів жирних кислот і токоферолів, які надають їй більшу термостабільність у порівнянні з будь-якою іншою розробленою дотепер соняшниковою олією. Для цільової соняшникової олії даного винаходу характерний вміст насичених жирних кислот (пальмітинової та стеаринової кислоти) від 15% до 45 % від усіх присутніх у олії жирних кислот, і вміст олеїнової кислоти від 45% до 75% від усіх жирних кислот. У цій олії також вміст пальмітолеїнової кислоти більше, ніж 5% від усіх жирних кислот, головним чином, коли насиченою жирною кислотою, що переважає, є пальмітинова кислота. Вміст лінолевої кислоти становить менше, ніж 10%, переважно менше, ніж 5%, від усіх присутніх у олії жирних кислот. Так само, сума гама- і дельта-токоферолів перевищує 85% від усіх присутніх у олії токоферолів, вміст альфа-токоферолу становить менш ніж 15% від усіх токоферолів, а вміст загального токоферолу в олії становить від 500 мг на кг олії і до більш ніж 1250 мг на кг олії. Дана олія має високу термостабільність, її індекс стабільності олії (вимірюваний приладом «Rancimat model 743 apparatus» (Metrohm AG, Херизау, Швейцарія) після 10-ти годинного періоду індукції при температурі 110ºс на нерафінованій олії) склав від 35 до більш ніж 120 годин. Цей винахід також відноситься до насіння соняшника, що містить олію зі згаданими вище характеристиками, і до рослин соняшника, які, будучи самозапиленими, продукують насіння зі згаданими характеристиками. На даний момент не існує насіння соняшника, які продукують олію з комбінацією характеристик профілів жирних кислот і токоферолів, такою ж, як у олії, одержуваної із цільового насіння цього винаходу. Іншим завданням цього винаходу є використання олії для готування їжі людей та тварин, і для виробництва біомастильних матеріалів та біопального. Розкриття винаходу Цей винахід відноситься до соняшникової олії, екстрагованої з насіння різновидів рослин Helianthus annuus L., у яких продукується особливий тип олії з характерними профілями жирних кислот і токоферолів, що надають олії виняткову термостабільність. Згадана олія характеризується високим вмістом: насичених жирних кислот, пальмітинової та стеаринової кислот (15-45% від усіх жирних кислот у олії); високим вмістом олеїнової кислоти (45-75% від усіх жирних кислот у олії) і високим вмістом суми гама- і дельта-токоферолів (більше, ніж 85% від усіх присутніх у олії токоферолів). Комбінація цих трьох властивостей надає олії високу термостабільність. Ця олія також може містити пальмітолеїнову кислоту, більше, ніж 5% від усіх жирних кислот, головним чином, коли насиченою жирною кислотою, що переважає, є пальмітинова кислота, з вмістом лінолевої кислоти менше, ніж 10%, переважно менше, ніж 5% від усіх присутніх у олії жирних кислот. У конкретному втіленні винаходу, вміст пальмітолеїнової кислоти більше, ніж 10% від усіх жирних кислот у олії. Максимальний внесок у стабільність олії вносять насичені жирні кислоти. Однак дуже великий вміст цих жирних кислот у олії визначає низьке значення температури утворення капоті під час жарення продуктів і низьку поживну цінність олії. Олеїнова кислота надає олії більш 3 UA 106966 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 низьку, ніж насичені жирні кислоти, стабільність олії, але більш високе значення температури утворення капоті і більш високу харчову цінність. Гама- і дельта-токофероли надають олії стабільність більшу, ніж бета- і альфа-токофероли. Вміст альфа-токоферолу в олії за винаходом становить менш ніж 15% від усіх присутніх у олії токоферолів. Загальний вміст токоферолів може становити від 500 мг на кг олії до більш ніж 1250 мг на кг олії. Дана олія отримана шляхом рекомбінації наступних, раніше виведених у соняшнику, індивідуальних ознак: a) Високий вміст насичених жирних кислот. Існує кілька ліній соняшника, у яких в олії насіння від 15% до 45% жирних кислот перебуває у формі насичених жирних кислот: як у формі пальмітинової кислоти (16:0) так і у формі стеаринової кислоти (18:0). Було використано обидва типи ліній: 1) високостеаринові, вміст стеаринової кислоти в яких становить від 15% до 45% від усіх жирних кислот у олії насіння, і 2) високопальмітинові, вміст пальмітинової кислоти в яких становить від 15% до 45% від усіх жирних кислот у олії насіння, а вміст пальмітолеїнової кислоти (16:1) - від 5% до 15% від усіх жирних кислот у олії насіння. b) З високим вмістом олеїнової кислоти. Використані лінії соняшника, іменовані «високоолеїновими», містять у формі олеїнової кислоти від 85% до 95% жирних кислот у олії насіння. Вміст лінолевої кислоти (18:2) становить від 2% до 10% від усіх жирних кислот у олії насіння. c) З високим вмістом суми гама- і дельта-токоферолів. Ця ознака присутня у декількох лініях соняшника, у яких сума обох токоферолів становить більш ніж 85% від усіх присутніх у насінні токоферолів. Було використано два типи ліній: 1) з високим гамма-токоферолом, у яких вміст гамма-токоферолу становить більш ніж 85% від усіх токоферолів у насінні, маючи можливість досягти значення аж до 99% від усіх токоферолів у насінні, і 2) з високим дельта-токоферолом, у якому вміст дельта-токоферолу становить більш ніж 65% від усіх токоферолів у насінні, вміст гамма-токоферолу становить більш ніж 20% від усіх токоферолів у насінні, а сума дельта- і гамма-токоферолів становить більш ніж 85% від усіх токоферолів у насінні, маючи можливість досягти значення аж до 99% від усіх токоферолів у насінні. Насіння обох типів ліній дають у результаті олію з вищезгаданими профілями токоферолів і із загальним вмістом токоферолу від 500 до 1500 мг на кг олії. Оскільки ці ознаки є ознаками з високою генетичною складністю, рекомбінація була проведена у два етапи, описані нижче: 1) Рекомбінація ознак «високий вміст насичених кислот» і «високий вміст олеїнової кислоти». Проводили контрольоване схрещування ліній з високим вмістом насичених жирних кислот (пальмітинової і стеаринової кислот) з лінією з високим вмістом олеїнової кислоти, в результаті були отримані гібридні насіння F1. Ці насіння пророщували, а відповідним рослинам давали самозапилюватися для одержання насіння F2, яке демонструвало розщеплення за обома ознаками. Оскільки кожна індивідуальна ознака контролюється 1-3 генами, більшість із яких рецесивні, для одержання насіння, що володіє комбінацією шуканих ознак, тобто високим вмістом насичених жирних кислот і високим вмістом олеїнової кислоти, було необхідно проаналізувати в середньому по 100 одиниць насіння кожного з гібридів F2. Для одержання необхідного числа насіння із комбінацією двох ознак, через низьку частоту зустрічальності такого насіння, було необхідно проаналізувати в середньому 2 000 одиниць насіння кожного з гібридів. Для того щоб комбінація модифікованих ознак профілю жирних кислот була комерційно корисною, ознаки повинні бути наслідуваними і вони повинні бути вираженими незалежно від умов навколишнього середовища, у яких культивуються рослини. Із цієї причини, процес добору проводили таким чином, щоб зафіксувати ознаки і веріфікувати їх стабільність у різних умовах навколишнього середовища. Для цього, сіяли відібране насіння F 2 і підтверджували генетичну стабільність комбінованих ознак шляхом аналізу насіння F 3, утвореного самозапиленням кожної з рослин F2, а насіння F4, утворене з великої кількості рослин F3, культивували в декількох типах навколишнього середовища. У результаті цього першого етапу були отримані рослини, насіння яких мали: високий вміст насичених жирних кислот, від 15% до 45% від усіх жирних кислот у олії; високий вміст олеїнової кислоти, від 45% до 75% від усіх жирних кислот; і низький вміст лінолевої кислоти, менш ніж 10% від усіх жирних кислот. 2) Рекомбінація нової ознаки «високий вміст насичених жирних кислот і високий вміст олеїнової кислоти» з ознакою «високий вміст суми гама- і дельта-токоферолів». На цьому другому етапі, були використані рослини, отримані на попередньому етапі 1), у 4 UA 106966 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 яких були рекомбіновані високий вміст насичених жирних кислот (15-45% від усіх присутніх у олії жирних кислот) і високий вміст олеїнової кислоти (45-75% від усіх присутніх у олії жирних кислот), а також рослини з високим вмістом суми гама- і дельта-токоферолів ( більш ніж 85% від усіх присутніх у насінні токоферолів). Після здійснення контрольованого схрещування між лініями з високим вмістом суми гама- і дельта-токоферолів з рослинами F3 з високим вмістом насичених жирних кислот і олеїнової кислоти, були отримані насіння гібридів F 1. Ці насіння пророщували, і відповідні рослини самозапилювалися для одержання насіння F2, яке демонструвало розщеплення за трьома цільовим ознаками рекомбінації, тобто за високим вмістом насичених жирних кислот, високом вмістом олеїнової кислоти і високим вмістом суми гама- і дельта-токоферолів. Оскільки шуканий профіль жирних кислот контролюється 4-6 генами, а шуканий профіль токоферолів контролюється 1-3 генами, головним чином рецесивними, для одержання насіння, що володіє комбінацією шуканих ознак, тобто високим вмістом жирних кислот, високим вмістом олеїнової кислоти, і високим вмістом суми гама- і дельта-токоферолів було необхідно проаналізувати в середньому по 400 одиниць насіння кожного з гібридів F 2. Низька частота зустрічальності насіння із комбінацією двох ознак зробила необхідним аналіз у середньому 5000 одиниць насіння кожного з гібридів для одержання необхідного числа насіння із комбінацією двох ознак. Для того щоб комбінація модифікованих ознак профілю жирних кислот була комерційно корисної, ознаки повинні бути наслідуваними і вони повинні бути вираженими незалежно від умов навколишнього середовища, у яких культивуються рослини. Із цієї причини, процес добору проводили таким чином, щоб зафіксувати ознаки і веріфікувати їх стабільність у різних умовах навколишнього середовища. Для цього сіяли відібране насіння F2 і підтверджували генетичну стабільність комбінованих ознак шляхом аналізу насіння F 3 кожної з рослин F2, а насіння F4, утворене з великої кількості рослин F3, культивували в декількох типах навколишнього середовища. Ці рослини культивували в різних типах навколишнього середовища, які служили для підтвердження того, що одночасна експресія високого вмісту насичених жирних кислот, високого вмісту олеїнової кислоти і високого вмісту суми гама- і дельта-токоферолів є результатом закріпленої і стабільної генетичної спадковості, вираженої незалежно від умов культивації рослин. У результаті цього другого етапу були отримані рослини, насіння яких мало: високий вміст насичених жирних кислот, від 15% до 45% від усіх жирних кислот у олії; високий вміст олеїнової кислоти, від 45% до 75% від усіх жирних кислот; і вміст суми гама- і дельта-токоферолів більше, ніж 85 % від усіх присутніх у олії токоферолів. Якщо джерелом насичених жирних кислот була лінія з високим вмістом пальмітинової кислоти (15-45% від усіх жирних кислот у олії), то також спостерігалася присутність пальмітолеїнової кислоти в кількості більшій, ніж 5 % від загального вмісту жирних кислот у олії. Беручи до уваги діапазон вмісту жирних кислот (пальмітинової, стеаринової і олеїнової кислот) і токоферолу у використаних лініях соняшника на різних етапах рекомбінації, конкретні втілення за отриманим винаходом включають олію з вмістом стеаринової кислоти більше, ніж 15%, більше, ніж 25% і більше, ніж 35% від усіх присутніх у олії жирних кислот. Інші конкретні втілення за винаходом вміст пальмітинової кислоти становить більше, ніж 15%, більше, ніж 25% і більше, ніж 35% від усіх присутніх у олії жирних кислот. У двох інших конкретних втіленнях за винаходом, вміст гамма-токоферолу в олії за винаходом більше, ніж 85% і більше, ніж 95% від усіх токоферолів у олії. В інших конкретних втіленнях за винаходом, вміст дельта-токоферолу в олії більше, ніж 25%, більше, ніж 55% і більше, ніж 75% від усіх токоферолів у олії. Через профіль жирних кислот з низьким рівнем ненасиченості, який є основною причиною окиснення і низької термостабільності рослинних олій, і через присутність великої частки токоферолів із сильною захисною дією проти окиснення і впливу високої температури, олія, екстрагована з насіння, отриманого з описаних вище рослин, має виняткову термостабільність, набагато більшу, ніж у будь-якої звичайної соняшникової олії, а також більшої, ніж у будь-якої іншої соняшникової олії, у якої модифікованим є або тільки профіль жирних кислот, або тільки профіль токоферолів. Індекс стабільності олії (oil stability index (OSI)) у цільової олії за цим винаходом, обмірюваний за допомогою приладу «Rancimat model 743 apparatus» (Metrohm AG, Херизау, Швейцарія) після 10-ти годинного періоду індукції при температурі 110ºс на нерафінованій олії, склав від 35 до більш ніж 120 годин. Термоокислювальна деградація олії оцінюється шляхом вивчення деградації присутніх у згаданій олії токоферолів і вивчення появи в процесі нагрівання полярних з'єднань і полімерів. Термоокислювальна деградація цільової олії за цим винаходом набагато слабкіша, ніж в олії, 5 UA 106966 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 отриманої з насіння, використаного у якості батьківського, і має низький відсоток (половину) утворення полімерів і полярних з'єднань. З врахуванням технічних характеристик олії за винаходом, високої стабільності олії і високого опору термоокислювальній деградації, дана олія може бути придатна для продуктів харчування людей і тварин. Олія за винаходом також може бути використана для виробництва біомастильних речовин і біопалива. У конкретному втіленні за винаходом, олія за винаходом отримується екстракцією насіння соняшника насінної лінії IAS-1265, депонованої 20 березня 2007 року в NCIMB (National Collection of Industrial, Marine and Food Bacteria) Ltd., Абердин, Шотландія, під номером NCIMB41477. Суміші олій, що містять олію за винаходом, також є метою цього винаходу, також як і макуха, отримана як залишок процесу екстракції олії з насіння соняшника. Інша мета цього винаходу полягає в насінні соняшника, що містить олію, яка володіє характеристиками олії за винаходом. Воно є насінням, що дають рослини які, після проростання, будучи самозапиленими, містять у своєму насінні олію з характеристиками олії за винаходом, незалежно від умов культивації рослин. У конкретному втіленні насіння за винаходом походить із лінії соняшника IAS-1265, депонованої 20 березня 2007 року в насінному фонді NCIMB Ltd., Абердин, Шотландія, під номером NCIMB-41477. Цільове насіння за цим винаходом може бути використане для одержання олії за винаходом. Також іншим завданням цього винаходу є рослини соняшника (Helianthus annuus L.), які, будучи самозапиленими, дають насіння, що містить олію за винаходом. Здійснення винаходу Одержання насіння 5.1. Рекомбінація ознак «високий вміст насичених кислот» і «високий вміст олеїнової кислоти». Відібрали випадково по сорок вісім одиниць насіння отриманого за допомогою хімічного мутагенезу лінії соняшника NP-40, з високим вмістом пальмітинової кислоти в олії (більше, ніж 15% від усіх жирних кислот), і лінії BSD-2-423, з високим вмістом в олії олеїнової кислоти (більше, ніж 85% від загального вмісту жирних кислот) і проаналізували кислотну композицію або профіль у олії кожної індивідуальної одиниці насіння. Оскільки аналіз насіння не міг бути деструктивним, тому що після нього насіння не повинно втратити всхожість, аналіз проводили на половині насіння. Згаданий спосіб полягає у відрізанні невеликої частини насіння дистально щодо ембріона так, щоб розріз не впливав на всхожість насіння. Потім аналізували профіль жирних кислот у відрізаній частині за допомогою газової хроматографії метилових ефірів жирних кислот (R. Garces and M. Mancha, One-step lipid extraction and fatty acid methyl esters preparation from fresh plant tissues. Analytical Biochemistry, 211:139-143, 1993), а залишок насіння, що містить ембріон, зберігали в оптимальних умовах для того, щоб проростити його залежно від результатів аналізу. Після підтвердження профілю жирних кислот у кожній одиниці насіння, пророщували згадане насіння, культивували в теплиці відповідні рослини і здійснювали контрольоване схрещування між рослинами ліній NP-40 і BSD-2-423. Схрещування полягає у видаленні тичинок або чоловічих органів квіток, до того як відкриються пильовики для вивільнення пилку, у рослинах, які будуть використовуватися в якості материнських особин, з наступним штучним запиленням пилком рослин, використовуваних у якості батьківських особин. У цьому прикладі, рослини BSD-2-423 використовували в якості материнських особин, а рослини NP-40 використовували в якості батьківських особин, хоча подібний результат можна одержати і реципроктно. У гібридному насінні, отриманому у результаті схрещування, іменованому насінням F 1, аналізували профіль жирних кислот описаним вище способом, у половині одиниці насіння. Середній вміст пальмітинової кислоти в насінні F1 становив 7,3% від усіх жирних кислот у олії, у порівнянні з 30,0% у насінні рослин NP-40 і з 3,5% у насінні рослин BSD-2-423. Середній вміст олеїнової кислоти в насінні F1 становив 69,8 % від усіх жирних кислот у олії, у порівнянні з 8,0% у насінні NP-40 і з 89.6% у насінні BSD-2-423. Пророщували 150 одиниці насіння F1, давали самозапилитися відповідним рослинам для одержання насіння F2, у якого аналізували профіль жирних кислот. Проаналізували 2348 одиниць насіння F2, у яких спостерігалося розщеплення за вмістом пальмітинової і олеїнової кислот. Вміст пальмітинової кислоти в насінні F 2 перебувв в діапазоні від 3,1% до 37,8% від усіх жирних кислот у олії. Вміст олеїнової кислоти в насінні F 2 варіювався в діапазоні від 6,9% до 92,2% від усіх жирних кислот у олії. Серед 2348 проаналізованих одиниць насіння, 104 продемонстрували комбінацію високого вмісту пальмітинової кислоти (більше, ніж 15 % від усіх 6 UA 106966 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 жирних кислот) і високий вміст олеїнової кислоти (більше, ніж 45% від усіх жирних кислот у олії). Серед цих 104 одиниць насіння, у насінні з найбільшим вмістом пальмітинової кислоти вміст пальмітинової кислоти склав 34%, а олеїнової кислоти 55% від усіх жирних кислот, у той час як у насінні з найвищим вмістом олеїнової кислоти вміст пальмітинової кислоти склав 18%, а олеїнової кислоти 73% від усіх жирних кислот. Відібране насіння F2 пророщували і підтверджували генетичну стабільність об'єднаних ознак за допомогою аналізу насіння F3 з кожної рослини F2. Композиція жирних кислот у олії за результатами аналізу всіх 3744 одиниць насіння F3 була наступною: середній вміст пальмітинової кислоти 27,7% ± 3,4% (середнє ± стандартне відхилення), пальмітолеїнової кислоти (7,2% ± 1,7%), стеаринової кислоти (1,4 % ± 0,3% ), олеїнової кислоти (59,8% ± 4,9%) і лінолевої кислоти (3,9% ± 1,0%). 5.2. Рекомбінація ознаки «високий вміст насичених жирних кислот і високий вміст олеїнової кислоти» з ознакою «високий вміст суми гама- і дельта-токоферолів». Взяли сорок вісім одиниць отриманого на попередньому етапі насіння F3, у яких об’єднується високий вміст пальмітинової кислоти (більше 15%) і високий вміст олеїнової кислоти (більше, чим 45%), і 48 одиниць насіння лінії T2100, з високим вмістом гамматокоферолу (більше 85%), потімв олії кожної одиниці насіння проаналізували композицію або профіль кислот і токоферолів. Такий аналіз провели за допомогою описаного вище способу на половині одиниці насіння. Відрізану частину одиниці насіння ділили на дві половини: в одній половині за допомогою газової хроматографії метилових ефірів жирних кислот (R. Garces and M. Mancha, 1993, робота згадана вище) аналізували профіль жирних кислот; в іншій половині за допомогою високоефективної рідинної хроматографії - ВЕРХ аналізували профіль токоферолів (F. Goffman et al., Quantitative determination of tocopherols in single seeds of rapeseed, Brassica napus L., Fett/Lipid 101:142-145, 1999). Після підтвердження профілю жирних кислот і токоферолів у кожній одиниці насіння, згадане насіння пророщували, культивували в теплиці відповідні їм рослини, після чого проводили контрольоване схрещування між рослинами, що походять з насіння F 3 і з T2100, згідно з описом у розділі 5.1. У насінні F1 аналізували профілі жирних кислот і токоферолів. Середній вміст пальмітинової кислоти в насінні F1 склав 6,8% від усіх жирних кислот у олії, у порівнянні з 28,9% у насінні рослин NP-40 і з 3,2% у насінні рослин T2100. Середній вміст олеїнової кислоти в насінні F1 склав 72.6.8% від загального вмісту жирних кислот у олії, у порівнянні з 90,3% у насінні BSD-2-423 і з 12,1% у насінні T2100. Вміст гамма-токоферолу в насінні F1 склав 1,2% від усіх токоферолів, у порівнянні з 0.0% у використаному в якості контролю насінні NP-40 і BSD-2-423, і з 99.2% в T2100. 100 одиниць насіння F1 пророщували і за допомогою самозапилення у відповідних рослинах одержували насіння F2, у якого аналізували профіль жирних кислот. Проаналізували 8952 одиниць насіння F2, у яких спостерігалося розщеплення за вмістом пальмітинової кислоти, олеїнової кислоти і гамма-токоферолу. Вміст пальмітинової кислоти в насінні F2 перебував в діапазоні від 2,2% до 37,6% від усіх жирних кислот у олії. Вміст олеїнової кислоти в насінні F 2 варіював в діапазоні від 5,8% і 94,2% від усіх жирних кислот у олії. Вміст гамма-токоферолу варіював у діапазоні від 0,0% до 99,6% від усіх токоферолів у насінні. Серед 8952 проаналізованих одиниць насіння, 51 одиниця насіння продемонструвала комбінацію високого вмісту пальмітинової кислоти, (більше, ніж 15% від усіх жирних кислот), високого вмісту олеїнової кислоти (більше, ніж 45 % від усіх жирних кислот у олії) і високий вміст гамматокоферолу (більше, ніж 85% від усіх токоферолів у насінні). Відібране насіння F2 пророщували і підтверджували генетичну стабільність об'єднаних ознак за допомогою аналізу насіння F3 з кожної рослини F2. Композиція жирних кислот у олії за результатами аналізу всіх 3744 одиниць насіння F 3 була наступною: середній вміст пальмітинової кислоти 28,9% ± 3,3% (середнє ± стандартне відхилення), пальмітолеїнової кислоти - 7,3% ± 1,1%, стеаринової кислоти - 1,6 % ± 0,5%, олеїнової кислоти - 52,5% ± 3,9% і лінолевої кислоти - 4,2% ± 0,7%, а композиція токоферольної фракції була наступною: середній вміст альфа-токоферолу - 2,8% ± 1,3%, гамма-токоферолу 96,6% ± 1,8%, і дельта-токоферолу - 0,6% ± 0,2%. Екстракція олії Для екстракції олії за допомогою петролейного ефіру (температура кипіння 40-60 С) використовували 150 грамову порцію насіння і систему екстракції Сокслета, у відповідності з способом Іспанської асоціації стандартизації (Asociacion Espanola de Normalizacion) (Catalogo de normas UNE. Madrid, 1991). У олії аналізували композицію жирних кислот і токоферолів, за результатами аналізу композиція жирних кислот була наступною: 29,9% пальмітинової кислоти, 7,5 % пальмітолеїнової кислоти, 1,7 % стеаринової кислоти, 52,4% олеїнової кислоти, і 4,2% 7 UA 106966 C2 5 10 15 лінолевої кислоти; а композиція фракції токоферолів була наступною: 2,4% альфа-токоферолу, 96,4% гамма-токоферолу, і 1,2% дельта-токоферолу. Технічні характеристики отриманої олії а) Дослідження індексу стабільності олії (OSI) у різних типах соняшникової олії Після нагрівання до 110 С протягом 10 годин індекс стабільності олії (OSI) вимірювали, згідно зі стандартним протоколом Американського Товариства Нафтохіміків (Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists' Society, 4th edition, AOCS, Champaign, IL, U.S.A., 1994), у наступних типів соняшникової олії: Олія 1: Стандартна соняшникова олія (стандартні профілі жирних кислот і токоферолів) Олія 2: Олія з високим вмістом олеїинової кислоти та з стандартним профілем токоферолів Олія 3: Олія з високим вмістом пальмітинової кислоти, з високим вмістом олеїнової кислоти та з стандартним профілем токоферолів Олія 4: Цільова олія цього винаходу, з високим вмістом пальмітинової кислоти, високим вмістом олеїнової кислоти і модифікованим профілем токоферолів (з високим вмістом гамматокоферолу). Композиція жирних кислот і токоферолів чотирьох типів соняшникової олії, а також значення OSI після нагрівання при 110 С протягом 10 годин, показано в Таблиці 2: Таблиця 2 Композиції жирних кислот і токоферолів чотирьох типів соняшникової олії і її значення OSI після нагрівання при 110 С протягом 10 годин: a Олія 1 2 3 4 16:0 6,9 4,3 28,2 29,2 Жирні кислоти(%) 16:1 18:0 18:1 0,0 5,8 34,1 0,0 3,1 90,4 7,8 1,7 56,9 7,5 1,7 52,4 18:2 53,2 2,2 2,1 4,2 A-T 99,9 99,9 99,9 2,4 Токофероли(%) B-T G-T 0,1 0,0 0,1 0,0 0,1 0,0 0,0 96,4 b D-T 0,0 0,0 0,0 1,2 OSI(h) 1,2 1,5 17,1 49,5 a 16:0 = пальмітинова кислота; 18:0 = стеаринова кислота; 18:1 = олеїнова кислота; 18:2 = лінолева кислота; 16:1 пальмітолеїнова кислота b А-Т=альфа-токоферол; B-T=бета-токоферол; G-T=гамма-токоферол; D-T= дельтатокоферол b) Дослідження деградації токоферолів і виникнення полярних з'єднань і полімерів при нагріванні 20 25 30 35 Для дослідження синергетичного ефекту модифікації профілю токоферолу олії, з раніше модифікованим профілем жирних кислот, олії 3 і 4, описані в розділі а), піддавали дії високої температури (180 С) протягом тривалого періоду часу (25 годин), після чого вимірювали параметри безпосередньо пов'язані з термоокислювальною деградацією олії: - загальний вміст токоферолів, згадані токофероли виражені, як мг токоферолу на кг олії, вимірювали у відповідності з стандартним способом Міжнародного Союзу Теоретичної і Прикладної Хімії (International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), Standard methods for the analysis of oils, fats and derivatives. 1st supplement to 7th edition. Pergamon Press, Oxford, United Kingdom, 1992). - Утворення полярних з'єднань, виражене як % від загальної маси олії, вимірювали у відповідності з способом, описаним M.C. Dobarganes et al. (High-performance size exclusion chromatography of polar compounds in heated and non-heated fats, Fat Science and Technology 90: 308-311, 1988). - Утворення полімерів, виражене як % від загальної маси олії, вимірювали у відповідності з стандартним способом Міжнародного Союзу Теоретичної і Прикладної Хімії (IUPAC, 1992, згадана вище робота). Результати представлено в Таблиці 3. 8 UA 106966 C2 Таблиця 3 -1 Вміст загального токоферолу (мг*кг ), полярних з'єднань (%) і полімерів (%) у двох типах олії після нагрівання при 180 С протягом 25 годин. Токофероли(%) Олія 3 4 A-T 99,9 2,4 B-T 0,1 0,0 G-T 0,0 96,4 a D-T 0,0 1,2 Токофероли, -1 (мг*кг ) b b 0 25 826 0 808 135 Полярні з'єднання, (%) 0 25 3,0 21,0 3,2 10,7 Полімери, (%) 0 0,0 0,0 25 8,7 4,0 b А-Т=альфа-токоферол; B-T=бета-токоферол; G-T=гамма-токоферол; D-T= дельтатокоферол b (0) – це вихідний рівень, а (25) – це рівень, отриманий після 25 годин нагрівання в зазначених вище умовах. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю, з вмістом насичених жирних кислот пальмітинової і стеаринової від 15 % до 45 % від усіх присутніх у олії жирних кислот, і з вмістом олеїнової кислоти від 45 % до 75 % від усіх присутніх у олії жирних кислот, і з вмістом у ній суми гамма- і дельта-токоферолів, більшої ніж 85 % від усіх токоферолів, присутніх у олії. 2. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст альфа-токоферолу в ній менший ніж 15 % від усіх присутніх у олії токоферолів. 3. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст стеаринової кислоти в ній більший ніж 15 % від усіх присутніх у олії жирних кислот. 4. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст стеаринової кислоти в ній більший ніж 25 % від усіх присутніх у олії жирних кислот. 5. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст стеаринової кислоти в ній більший ніж 35 % від усіх присутніх у олії жирних кислот. 6. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст пальмітинової кислоти в ній більший ніж 15 % від усіх присутніх у олії жирних кислот. 7. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст пальмітинової кислоти в ній більше ніж 25 % від усіх присутніх у олії жирних кислот. 8. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст пальмітинової кислоти в ній більший ніж 35 % від усіх присутніх у олії жирних кислот. 9. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст гамма-токоферолу в ній більший ніж 85 % від усіх присутніх у олії токоферолів. 10. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст гамма-токоферолу в ній більший ніж 95 % від усіх присутніх у олії токоферолів. 11. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст дельта-токоферолу в ній більший ніж 25 % від усіх присутніх у олії токоферолів. 12. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст дельта-токоферолу в ній більший ніж 55 % від усіх присутніх у олії токоферолів. 13. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст дельта-токоферолу в ній більший ніж 75 % від усіх присутніх у олії токоферолів. 14. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст пальмітоолеїнової кислоти в ній більший ніж 5 % від усіх присутніх у олії жирних кислот. 15. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст пальмітоолеїнової кислоти в ній більший ніж 10 % від усіх присутніх у олії жирних кислот. 16. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 1, яка відрізняється тим, що вміст лінолевої кислоти в ній менше ніж 10 % від усіх присутніх в олії жирних кислот, переважно менше ніж 5 % від усіх присутніх у олії жирних кислот. 17. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за будь-яким з пп. 1-16, яка відрізняється тим, що вміст загального токоферолу в ній більший ніж 500 мг на кг олії, переважно більший ніж 750 мг на кг олії, і більш переважно більший ніж 1250 мг на кг олії. 18. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за будь-яким з пп. 1-16, яка відрізняється тим, що індекс стабільності олії в ній, вимірюваний приладом "Rancimat model 743 apparatus" (Metrohm AG, Херизау, Швейцарія) після 10-годинного періоду індукції при 9 UA 106966 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 температурі 110 °С на нерафінованій олії, більший ніж 35 годин, переважно більший ніж 50 годин і більш переважно більший ніж 75 годин. 19. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 17, яка відрізняється тим, що індекс стабільності олії в ній, вимірюваний приладом "Rancimat model 743 apparatus" (Metrohm AG, Херизау, Швейцарія) після 10-годинного періоду індукції при температурі 110 °С на нерафінованій олії, більший ніж 35 годин, переважно більший ніж 50 годин, та більш переважно більший ніж 75 годин. 20. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за будь-яким з пп. 1-16, яка відрізняється тим, що індекс стабільності олії в ній, вимірюваний приладом "Rancimat model 743 apparatus" (Metrohm AG, Херизау, Швейцарія) після 10-годинного періоду індукції при температурі 110 °С на нерафінованій олії, більший ніж 100 годин, переважно більший ніж 120 годин. 21. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 17, яка відрізняється тим, що індекс стабільності олії в ній, вимірюваний приладом "Rancimat model 743 apparatus" (Metrohm AG, Херизау, Швейцарія) після 10-годинного періоду індукції при температурі 110 °С на нерафінованій олії, більший ніж 100 годин, переважно більший ніж 120 годин. 22. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 18, яка відрізняється тим, що індекс стабільності олії в ній, вимірюваний приладом "Rancimat model 743 apparatus" (Metrohm AG, Херизау, Швейцарія) після 10-годинного періоду індукції при температурі 110 °С на нерафінованій олії, більший ніж 100 годин, переважно більший ніж 120 годин. 23. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за будь-яким з пп. 1-16, яка відрізняється тим, що її одержують екстракцією насіння соняшника з насіння лінії IAS-1265, депонованої 20 березня 2007 року в NCIMB (National Collection of Industrial, Marine and Food Bacteria) Ltd., Абердин, Шотландія, під номером NCIMB-41477. 24. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 17, яка відрізняється тим, що її одержують екстракцією насіння соняшника з насіння лінії IAS-1265, депонованої 20 березня 2007 року в NCIMB (National Collection of Industrial, Marine and Food Bacteria) Ltd., Абердин, Шотландія, під номером NCIMB-41477. 25. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 18, яка відрізняється тим, що її одержують екстракцією насіння соняшника з насіння лінії IAS-1265, депонованої 20 березня 2007 року в NCIMB (National Collection of Industrial, Marine and Food Bacteria) Ltd., Абердин, Шотландія, під номером NCIMB-41477. 26. Олія з насіння соняшника з високою термостабільністю за п. 20, яка відрізняється тим, що її одержують екстракцією насіння соняшника з насіння лінії IAS-1265, депонованої 20 березня 2007 року в NCIMB (National Collection of Industrial, Marine and Food Bacteria) Ltd., Абердин, Шотландія, під номером NCIMB-41477. 27. Суміш олій, що містить олію насіння соняшника за будь-яким з пп. 1-26. 28. Макуха, що отримана як залишок процесів екстракції олії насіння соняшника за будь-яким з пп. 1-26. 29. Застосування олії соняшника за пп. 1-26 в їжі людини та тварин. 30. Застосування олії соняшника за пп. 1-26 для виробництва біомастильних речовин і біопального. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10