Вміст олеїнової кислоти в олії визначає, до якого типу належить насіння соняшнику й за якою ціною його можна продати. У звичайних гібридах частка олеїнової кислоти становить лише 27–40 %, у середньоолеїнових – приблизно 43–72 %, а у високоолеїнових – 75–91 %. На українському ринку, за оцінкою селекціонерів, є попит на сировину із вмістом олеїнової кислоти не нижче ніж 84 %.
Тому лабораторії елеваторів, олійно-екстракційних заводів і насіннєвих компаній мають два завдання: швидко відсортувати партії під час приймання й точно підтвердити вміст олеїнової кислоти для контракту. Один метод рідко закриває обидва завдання, тому далі порівняємо чотири підходи: газову хроматографію, рефрактометрію, ІЧ-аналіз (NIR) на прикладі SpectraStar XTR та ЯМР-аналіз (TD-NMR) на прикладі SpecFIT HR60.
Газова хроматографія: еталонний метод
Газова хроматографія з полум’яно-іонізаційним детектором (ГХ-ПІД) залишається арбітражним методом, відносно якого калібруються й перевіряються всі інші. В Україні методика регламентована стандартами на жирнокислотний склад (наприклад, ГОСТ 30418-96 для олеїнової кислоти в олії, що виділена з насіння), у міжнародній практиці – серією ISO 12966.
Принцип: з насіння екстрагують або віджимають олію, тригліцериди переводять у метилові ефіри жирних кислот (FAME), розділяють на капілярній колонці й визначають частку кожної кислоти за площею піків. Метод дає повний жирнокислотний профіль (пальмітинова, стеаринова, олеїнова, лінолева та інші кислоти), а не лише олеїнову кислоту.
Переваги: найвища точність і прийнятність результату для контрактів, арбітражу й сертифікації; повний профіль жирних кислот; відносно невелика кількість олії на пробу.
Обмеження: метод руйнівний і багатостадійний (подрібнення, екстракція олії, метилування, хроматографічний аналіз), тому результат готовий не за хвилини, а потребує значно більше часу; потрібні реактиви й розчинники, кваліфікований хімік; не підходить для масового контролю кожної машини на приймальному пункті.
Рефрактометрія: швидкий непрямий метод
Рефрактометр не вимірює олеїнову кислоту безпосередньо: він визначає показник заломлення олії, який зростає зі збільшенням ненасиченості жирних кислот. Олія з високою часткою олеїнової кислоти (мононенасиченої) має нижчий показник заломлення, ніж лінолева (поліненасичена), тому за ним можна оцінити вміст олеїнової кислоти через регресійні рівняння або таблиці. Такі залежності з поправкою на температуру пропонувалися ще в 1970-х роках, а в селекції метод давно використовують для попереднього відбору: спочатку відсівають зразки з низьким показником заломлення, а потім перевіряють їх на хроматографі.
В Україні цим питанням займається Український науково-дослідний інститут олій та жирів НААН: у 2024 році завершено роботу зі створення довідкових таблиць відповідності між показником заломлення олії та масовою часткою олеїнової кислоти для середньо- й високоолеїнових гібридів. Показник заломлення визначають за ГОСТ 5482-90 (ISO 6320). Таблиці розраховано окремо для олії з кислотним числом до 5,0 мг KOH/г та 5,0–10,0 мг KOH/г, тобто на результат впливає якість олії.
Переваги: простий і дешевий прилад; результат за лічені хвилини після отримання олії; підходить для первинного відсіву партій і для селекції.
Обмеження: потрібна олія (насіння віджимають або екстрагують, тобто метод руйнівний); непрямий метод, потрібен рефрактометр із температурною компенсацією, кислотне число та інші компоненти олії впливають на результат, тому точність нижча, ніж у хроматографії; результат придатний для оцінювання, але не для арбітражу; для різних діапазонів потрібні різні калібрування; не дає інших жирних кислот.
ІЧ-аналіз (NIR): SpectraStar XTR
Ближня інфрачервона спектроскопія оцінює вміст олеїнової кислоти через поглинання світла зв’язками C – H і C = C у жирних кислотах: спектр зразка порівнюють із моделлю, побудованою за еталонними хроматографічними даними. SpectraStar XT-R (KPM Analytics / Unity Scientific) – лабораторний аналізатор зі сканувальним монохроматором, розширеним діапазоном і двома детекторами; результат відображається приблизно за 60 секунд.
Головна практична особливість для соняшнику – підготовка проби. Найкращу точність аналізу отримують на подрібненому насінні: у роботі Murat Reis Akkaya «Prediction of fatty acid composition of sunflower seeds by near-infrared reflectance spectroscopy» (2018) на 93 сортах соняшнику калібрування за олеїновою кислотою мало R² близько 0,99 при газовій хроматографії як еталоні; Miguel Ángel Cantarelli зі співавторами у роботі «Determination of oleic acid in sunflower seeds by infrared spectroscopy and multivariate calibration method» (2009) також вимірювали подрібнене й просіяне насіння. Для цілого насіння точність нижча: у дослідженні на 534 зразках соняшнику R² калібрування для олеїнової кислоти становив лише 0,68. Тому на практиці аналіз соняшнику на NIR-аналізаторі для олеїнової кислоти зазвичай виконують на змеленій пробі.
Переваги: результат за хвилину, без хімічних реактивів; одне сканування дає одразу вологість, олійність, білок і жирні кислоти; прилад універсальний і може обслуговувати інші культури й продукти.
Обмеження: для олеїнової кислоти потрібна власна калібрувальна модель, побудована за хроматографічними даними на достатньо великій і різноманітній вибірці (гібриди, роки, регіони), і її треба підтримувати; готовому калібруванню потрібно провести валідацію; точність на цілому насінні нижча.
ЯМР-аналіз (TD-NMR): SpecFIT HR60
Низькопольовий ЯМР реєструє сигнал протонів олії в насінні. Олеїнова й лінолева кислоти мають різну рухливість у складі тригліцеридів, тому середньозважений час спін-спінової релаксації (T2) протонів олії залежить від жирнокислотного складу. Цю залежність використовують для оцінювання вмісту олеїнової кислоти в соняшнику. Прилади SpecFIT (Fine Instrument Technology, Бразилія, розроблені разом з Embrapa) працюють за тим самим принципом і вже використовуються для олійності й вологості насіння.
Найважливіша для практики перевага – аналіз цільного насіння. ЯМР-метод не потребує екстракції олії та спеціальної підготовки проби (окрім очищення від домішок), не використовує токсичних хімікатів, а вимірювання разом з відбором проби займає близько 5 хвилин. Велика наважка цільного насіння також більш резпрезентативна, ніж кілька грамів змеленої проби.
Водночас метод вимогливий до умов вимірювання. Найбільший вплив на точність має температура насіння: зниження на 1 °C змінює середньозважений час релаксації приблизно на 2,3 мс, а за температури проби нижче від 15 °C її потрібно додатково термостатувати. На результат також впливають однаковий об’єм проби й стабільність резонансних умов приладу. Тому проби слід приводити до температури лабораторії, а обладнання – щоденно перевіряти за стандартною процедурою виробника.
Переваги: цільне насіння без подрібнення й реактивів; визначення олійності, вологості й олеїнової кислоти на одному приладі; велика репрезентативна проба; результат за хвилини; не потребує витратних матеріалів, крім пробірок.
Обмеження: точність залежить від температури та об’єму проби; модель для олеїнової кислоти потрібно калібрувати за хроматографічними даними; прилад масивний (магніт) і потребує стабільних умов та якісного живлення; визначає олеїнову кислоту, але не весь жирнокислотний профіль.
Порівняння методів
ГХ дає найточніший результат, але повільний; рефрактометрія найдешевша, проте непряма; NIR і ЯМР – експрес-методи, які розрізняються насамперед підготовкою проби.
|
Метод |
Що вимірюється |
Підготовка проби |
Руйнівний |
Час результату |
Точність і роль |
|
Газова хроматографія (ГХ-ПІД) |
Жирнокислотний профіль олії (FAME) |
Екстракція олії, метилування |
Так |
Години |
Еталон, арбітраж |
|
Рефрактометрія |
Показник заломлення олії, з нього – олеїнова кислота |
Віджим або екстракція олії |
Так |
Хвилини після отримання олії |
Орієнтовна, первинний відсів |
|
NIR (SpectraStar XTR) |
Спектр поглинання, за моделлю – олеїнова кислота, олійність, вологість, білок |
Подрібнення насіння |
Так (подрібнення) |
~ 60 с на сканування плюс час на подрібнення |
Висока на змеленій пробі за хорошого калібрування; нижча на цілому насінні, потребує валідації |
|
TD-NMR (SpecFIT HR60) |
Час релаксації протонів олії, за моделлю – олеїнова кислота, олійність, вологість |
Мінімальна (очищення), цільне насіння |
Ні |
Близько 5 хв на всі показники сумарно |
Потребує валідації моделі й контролю температури проби |
Жоден метод не замінює всіх інших, тому оптимальна схема – поєднання: експрес-метод для щоденного контролю й хроматограф для еталонних і спірних випадків.
- Хроматографія потрібна як еталон і для калібрування NIR та ЯМР; без неї експрес-методи не мають опорних даних
- Рефрактометрія залишається дешевим способом первинного відсіву, якщо є можливість отримати олію, але її не варто використовувати для контрактних результатів
- ІЧ-аналіз (SpectraStar XTR) доцільний там, де прилад уже працює для вологості, білка й олійності: олеїнову кислоту можна додати як ще один параметр, потрібні зразки для валідації калібрування
- ЯМР (SpecFIT HR60) найкраще підходить для приймання й сортування партій, бо працює із цільним насінням, швидко й без реактивів; для надійних результатів потрібні калібрування за ГХ і контроль температури проби
Остаточний вибір залежить від того, чи важливіше уникнути подрібнення й роботи з реактивами (ЯМР), чи використати універсальний прилад, який уже є в лабораторії (NIR).
