Jerzy Tys, Grzegorz Szwed, Wacław Strobel
Instytut Agrofizyki PAN w Lublinie
Wartość technologiczna nasion rzepaku
uzależniona od technologii zbioru
i warunków przechowywania
Technology value of rapeseed depending
on crop gathering and storage conditions
Słowa kluczowe: rzepak, jakość nasion, zbiór, przechowywanie
Key words: rapeseed, seed quality, harvesting, storage
Nasiona rzepaku są bardzo wrażliwym materiałem reagującym spadkiem swojej jakości, zarówno pod wpływem niewłaściwej technologii zbioru (dojrzałość, ilość uszkodzeń), jak również sposobu i warunków obróbki pozbiorowej, a szczególnie suszenia, czyszczenia, transportu i przechowy-wania. Tak znaczna ilość czynników warunku-jąca cechy jakościowe nasion rzepaku wynika między innymi z ich budowy morfologiczno– anatomicznej oraz ich składu chemicznego. Przeprowadzona ocena wartości technologicznej nasion wykazała, że zarówno technologia zbioru, jak i warunki przechowywania wywierają bardzo znaczny wpływ (badane parametry uległy nawet kilkakrotnemu pogorszeniu) na te cechy nasion rzepaku, które warunkują ich przydatność dla przemysłu tłuszczowego. Monitorowanie warun-ków przechowywania i opis procesów zachodzą-cych w składowanym materiale nasiennym, przyczyni się do poznania wpływu wymienio-nych czynników na jakość uzyskiwanego oleju oraz pozwoli na opracowanie technologii, która ze względu na skalę produkcji nasion rzepaku, może przynieść wymierne korzyści ekono-miczne.
Rapeseed is an extremely vulnerable material as its quality declines as a reaction to an inappropriate crop gathering technology (maturity, degree of damage) as well as the after harvest procedures and conditions, especially of drying, cleaning, transportation and storage. Such a number of factors determining the quality features of the rapeseed results from its morphological and anatomical structure and its chemical composition. The evaluation of technology value of rapeseed revealed that not only the harvest technology but also the storage conditions significantly influenced these rapeseed traits that determine its usability in vegetable fat production (multiple decrease in investigated parameters was observed). Monitoring of storage conditions and description of all processes occurring in the stored seed material will definitely lead to recognition of the influence of factors on the produced vegetable oil quality and will enable designing a special technology which, due to the range of rapeseed production, may lead to measurable economic profits.
Wysokie wymagania w stosunku do produktów żywnościowych są powodem poszukiwania surowców o jak najwyższych walorach jakościowych. Wartość nasion rzepaku, będących surowcem w przemyśle tłuszczowym, jest ściśle
uzależniona zarówno od technologii zbioru (dojrzałość, ilość uszkodzeń), jak również od warunków i sposobu ich obróbki pozbiorowej, a szczególnie suszenia, czyszczenia, transportu i przechowywania. Badania wykonane przez Szota i in. (Szot i in. 1995) wykazały, że w czasie zbioru powstaje nawet 15% uszkodzeń nasion (mikro- i makrouszkodzeń), są one wynikiem niewłaściwej regulacji poszczególnych podzespołów kombajnu, uwzględniającej dojrzałość i wilgotność zbieranego łanu. Kolejne uszkodzenia są wynikiem niewłaściwego suszenia i transportu (Franzke i in. 1970, Stępniewski i in. 1991). Zmniejszenie wytrzy-małości mechanicznej nasion obniża wydajność procesu ekstrakcji i znacznie pogarsza cechy jakościowe uzyskiwanego z takich nasion oleju (Fornal i in. 1989). Cechy jakościowe nasion są uzależnione również od czasu i warunków przecho-wywania (Bulisiewicz i in. 1975; Finch-Savage i in. 1989; Niewiadomski 1983; Skriegan, Tys, Szwed 1996).
Tak znaczna ilość czynników warunkująca cechy jakościowe nasion rzepaku wynika między innymi z ich budowy morfologiczno–anatomicznej oraz ich składu chemicznego. Wysokie ilości węglowodanów, białka i tłuszczu w nasionach rzepaku stanowią doskonałą pożywkę do rozwoju mikroorganizmów (Zbiorowa 1992). Pewne zagrożenie stanowi również rosnąca produkcja nasion rzepaku jarego, charakteryzujących się znacznie gorszymi parametrami, wynikającymi z warunków pogodowych panujących w czasie zbioru (gorsza dojrzałość, większa wilgotność). W związku z tym konieczne jest przestrzeganie ostrzejszych norm związanych z przechowywaniem nasion, zarówno w przechowalniach poszcze-gólnych gospodarstw, jak i w silosach przemysłowych. Jest to szczególnie istotne w przypadku nasion przeznaczonych do tłoczenia na zimno. Ostatnio obserwuje się rosnące zapotrzebowanie na ten typ oleju. Warunkiem jednak jest wysoka jego jakość, ściśle związana z jakością przeznaczonych do przerobu nasion. Nasiona przeznaczone do tłoczenia na zimno powinny być wyjątkowo czyste, nie uszkodzone (albowiem stanowią one furtkę do rozwoju drobnoustrojów) i dojrzałe. Nasiona niedojrzałe zawierają bowiem dużo barwników chlorofilowych, co daje olej o ciemnej, niepożądanej barwie i obniżonej trwałości (Krygier 1998). Istnieje więc konieczność stawiania coraz wyższych wymagań w stosunku do jakości przeznaczonych do przerobu nasion.
Cel pracy, materiał i metodyka
Celem pracy jest określenie wpływu stosowanej technologii zbioru oraz warunków przechowywania na niektóre cechy jakościowe nasion, istotne w tech-nologii pozyskiwania oleju. Jakość nasion określano na podstawie:
•
liczby kwasowej (wyrażano w mg KOH potrzebnego do zneutralizowania wolnych kwasów zawartych w 1 g oleju);•
liczby nadtlenkowej (wyrażano w milimolach aktywnego tlenu na 1 kgtłuszczu — PN-84/A86918);
•
zawartości chlorofilu (BN-86 A8030-30);•
wytrzymałości mechanicznej nasion (Tys, Szwed 1996).Oceny sposobu zbioru dokonywano w siedmioletnim cyklu badawczym na odmianach Jupiter, Ceres, Liporta, Mar, Bolko, Polo i Leo. Zbioru dokonywano stosując technologię jedno- i dwuetapową. Określenie dojrzałości technicznej oraz pełnej roślin wykonywano zgodnie z zaleceniami zawartymi w Instrukcji Wdroże-niowej (Zbiorowa 1996) oraz wskazaniami opracowanymi przez Muśnickiego i Horodyskiego (1989).
Natomiast badania zmierzające do oceny dojrzałości nasion oraz ich jakości podczas zróżnicowanych warunków przechowywania przeprowadzono na odmia-nach Bolko, Polo i Leo. Zmiany cech jakościowych nasion rzepaku określano w komorach ciśnieniowych, symulujących silosy przemysłowe, zgodnie z wcześ-niej opracowaną metodyką (Tys, Szwed 1997). W próbkach nasion określano procentową ilość nasion niedojrzałych (brunatnych). Badania uwzględniały następujące warunki przechowywania:
•
obciążenie nasion — 300 KPa;•
temperatura składowania — 7, 20 i 30oC;•
wilgotność nasion — 6, 11%;•
czas składowania — 180 dni (o ile nasiona wcześniej nie uległy zbryleniu).Wartość technologiczną nasion oraz ich wytrzymałość mechaniczną (okreś-laną w aparacie symulującym uszkodzenia dynamiczne) oceniano systematycznie w trakcie przechowywania (co 20 dni).
Jakość przechowywanych nasion oceniano w porównaniu do kontroli, którą stanowiły nasiona przechowywane w worku.
Wyniki badań
Przeprowadzona ocena wartości technologicznej nasion wykazała, że zarówno technologia zbioru, jak i warunki przechowywania, wywierają bardzo znaczny wpływ na te cechy nasion rzepaku, które warunkują ich przydatność dla przemysłu tłuszczowego. Wieloletnie badania zmierzające do oceny obu technologii zbioru wykonane w 16 różnych kombinacjach (lata, odmiany) wykazały, że nasiona pochodzące ze zbioru dwuetapowego (oceniane tuż po zbiorze) cechują się w wielu przypadkach gorszymi wartościami mierzonych parametrów (tab. 1).
Tabela 1 Wartości technologiczne nasion rzepaku w zależności od stosowanej technologii zbioru
Technology values of rapeseed dependent on applied crop harvesting technology
I — zbiór jednoetapowy — single-phase crop harvesting, II — zbiór dwuetapowy — two-phase crop harvesting
MTN Thousand seeds weight [g] Zawartość tłuszczu Oil content [%] Zawartość chlorofilu Chlorophyll content [ppm] Liczba kwasowa Acid value Liczba nadtlenkowa Peroxide value Odmiana Variety Rok Year I II I II I II I II I II Jupiter 1988 5,5 5,3* 48,2 47,2* 4 20* 1,6* 1,3 1,6 4,1* Ceres 1989 4,9 4,8 51,9 49,1* 15 25* 1,3 1,5* 2,3 6,1* Ceres 1990 5,0 4,9 51,5 49,5* 17 39* 0,6 0,5 0,6 6,9* Ceres 1991 4,3 4,4 46,4 46,9 12 30* 1,7 1,9* 1,9 2,9* Ceres 1992 4,3 4,2 43,1 43,2 4 19* 0,8* 0,5 0,9 0,5 Liporta 1992 4,8 4,4* 44,9 44,2 5 8* 0,6 0,8* 0,2 0,4 Mar 1992 4,6* 4,8 45,0 45,5 7 7 0,3 0,6* 0,6 0,6 Bolko 1992 4,3 4,0* 42,8 43,5 4 15* 0,9* 0,4 0,7 0,9 Liporta 1993 4,9 4,7* 45,0 44,7 9 14* 0,9 0,9 0,3 0,4 Bolko 1993 4,7 4,5* 43,9 42,0* 7 12* 1,1 1,1 0,8 1,1 Mar 1993 4,8 4,8 46,8 47,0 5 6 0,5 0,5 0,6 0,6 Ceres 1993 4,5 4,3* 44,8 44,9 8 17* 1,0 1,2* 0,7 0,8 Bolko 1994 4,6 4,6 48,9 49,1 4 9* 1,1 1,9* 1,6 2,1* Mar 1994 4,4 4,5 45,9 45,5 8 13* 1,3 2,1* 2,2 1,1* Ceres 1994 4,7 4,7 44,2 44,3 8 13* 0,9 0,7 0,9 0,6 Leo 1994 4,5 4,5 43,8* 48,7 9 11* 1,0 1,2* 1,6 1,9* Średnia — Mean 4,7 4,6 46,0 45,9 7,9 16,1 1,0 1,0 1,1 1,9 * — oznaczono istotność różnic na poziomie p = 0,05 pomiędzy technologią jedno- i dwuetapową (znakiem * oznaczono wartości istotnie gorsze) — significance of differences marked at the level
p = 0.05 between one- and two-stage technology (* – values significantly worse)
Największe różnice występowały w ilości zawartego w nasionach chlorofilu. Nasiona zbierane metodą dwuetapową charakteryzowały się znacznie większą jego ilością (od 6 do 39 ppm), natomiast dla zbioru jednoetapowego ilość ta wynosiła od 4 do 17 ppm. Maksymalna zawartość chlorofilu nie powinna przekraczać wartości 24 ppm (Daun 1987). Cecha ta świadczy o gorszej dojrzałości nasion uzyskiwanych ze zbioru dwuetapowego, co ma bezpośredni wpływ zarówno na jakość, jak i ilość uzyskiwanego z takich nasion oleju. Istotne różnice pomiędzy stosowanymi technologiami stwierdzono w 14 kombinacjach. Jedynie w dwu przypadkach nasiona pochodzące ze zbioru dwuetapowego charakteryzowały się
podobną zawartością tego barwnika jak nasiona ze zbioru jednoetapowego. Dla pozostałych wskaźników gorszą jakość nasion pochodzących ze zbioru dwuetapowego stwierdzono w następującej ilości kombinacji: masa 1000 nasion — 6; zawartość tłuszczu — 4; liczba kwasowa — 8; liczba nadtlenkowa — 7. Zanotowano również pojedyncze przypadki, gdy nasiona pochodzące ze zbioru jednoetapowego wykazywały gorsze właściwości niż te ze zbioru dwuetapowego. Najwięcej takich przypadków (trzy) zanotowano dla liczby kwasowej. W pozosta-łych kombinacjach różnice te były nieistotne statystycznie.
Niekorzystne następstwa niedojrzałości nasion uwidaczniają się dopiero podczas składowania. Nasiona niedojrzałe (jasnobrunatne i brunatne) ulegały szybko znacznym odkształceniom (rys. 1 A i B), co miało niewątpliwy wpływ na procesy przewietrzania, oddychania oraz porażenia próbki przez drobnoustroje. Stąd próbki nasion z dużą ilością nasion niedojrzałych, przechowywane w ekstremalnych warunkach (duża wilgotność i temperatura przechowywania) ulegały szybkim procesom zagrzewania i zbrylenia (rys. 2). Deformacje nasion niedojrzałych wynikają z mniejszej ich wytrzymałości mechanicznej (rys. 3). Badania przeprowadzone na aparacie umożliwiającym ocenę wytrzymałości nasion na obciążenia dynamiczne wykazały, że nasiona poddane procesowi przechowywania wykazują znacznie gorsze właściwości mechaniczne (ponad 60% nasion uszkodzonych) w porównaniu do kontroli (około 10% nasion uszkodzo-nych). Wyraźna różnica występuje również w wytrzymałości nasion pochodzących ze zbioru jedno- i dwuetapowego. Nasiona pochodzące ze zbioru dwuetapowego charakteryzują się gorszymi (o około 20%) wartościami tego parametru. Odpor-ność ta maleje wraz z czasem składowania i ulega pogorszeniu pod wpływem niekorzystnych warunków składowania (wysoka temperatura, wilgotność). Następ-stwem tego był wzrost liczby kwasowej (rys. 4), która już po 40 dniach prze-chowywania wzrosła u odmiany Bolko do 7,3 (dla nasion kontrolnych 0,5–0,6) przekraczając znacznie obowiązujące normy. Maksymalna wartość liczby kwasowej nie powinna przekroczyć wartości 3 (PN-90/R-66151).
A B
Rys. 1. Nasiona po 180 dniach przechowywania: A – nasiona dojrzałe, B – nasiona niedojrzałe
Rys. 2. Nasiona rzepaku całkowicie zbrylone i opanowane przez mikroorganizmy. Czas składowania
180 dni, wilgotność nasion 11%, temperatura składowania 30oC — Rapeseed completely caked and
contaminated with microorganisms. Storage period – 180 days, rapeseed humidity 11%, storage temperature 30oC
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Bolko Leo Polo
U s z k odz e n ia [% ] Da m a g e [ % ] K 6% 11% 6% 11% K 6% 11% 6% 11% K 6% 11% 6% 11% 7C 30C 7C 30C 7C 30C Bolko Leo Polo
dojrzałość pełna full maturity dojrzałość techniczna technical maturity
Rys. 3. Odporność nasion rzepaku na obciążenia dynamiczne w zależności od ich dojrzałości oraz warunków składowania — Rapeseed resistance to dynamical loads depending on their maturity and
storage conditions
* — 120 dni przechowywania (zbrylenie nasion) — 120 days-storage period ** — 40 dni przechowywania (zbrylenie nasion) — 40 days-storage period
Nasiona odmiany Leo i Polo przechowywane w tych samych warunkach zareagowały mniej gwałtownym wzrostem tego wskaźnika (około 5,5). Podobny przebieg wykazywała również liczba nadtlenkowa (rys. 5). Nasiona odmiany Bolko również w tym przypadku charakteryzowały się najgorszymi wartościami (liczba kwasowa około 9). O jakości składowanych nasion decydowała jednak ich wilgotność, która powodowała silny rozwój drobnoustrojów i w efekcie zbrylenie
próbki. Wysoka temperatura składowania (30oC) przyspieszała ten proces.
Zróżnicowana reakcja poszczególnych odmian na warunki przechowywania wykazuje, że czynnik ten powinien być uwzględniany przy określaniu granicznych czasów składowania nasion.
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Bolko Leo Polo
Li c z b a k w a s ow a A c id va lu e K 6% 11% 6% 11% K 6% 11% 6% 11% K 6% 11% 6% 11% 7C 30C 7C 30C 7C 30C Bolko Leo Polo
dojrzałość pełna full maturity dojrzałość techniczna technical maturity
Rys. 4. Wpływ dojrzałości nasion oraz warunków ich składowania na zmiany wartości liczby kwasowej (objaśnienia jak przy rys. 3) — The influence of seed maturity and storage conditions on
acidvalue alteration (description as to picture No 3)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Bolko Leo Polo
Li c z b a n a dtl e nk ow a P e ro xid e valu e K 6% 11% 6% 11% K 6% 11% 6% 11% K 6% 11% 6% 11% 7C 30C 7C 30C 7C 30C Bolko Leo Polo
dojrzałość pełna full maturity dojrzałość techniczna technical maturity
Rys. 5. Wpływ dojrzałości nasion oraz warunków ich składowania na zmiany wartości liczby nadtlenkowej (objaśnienia jak przy rys. 3) — The influence of seed maturity and storage conditions
on peroxide value alteration (description as to picture No 3).
Dyskusja
Nasiona rzepaku, ze względu na swój skład chemiczny i budowę są w czasie magazynowania o wiele bardziej narażone na zepsucie niż ziarno zbóż. Stąd
długotrwałe magazynowanie tak wrażliwego materiału związane jest zawsze ze spadkiem jego wartości technologicznej. Warunki zbioru oraz składowania odgrywają w tym przypadku decydującą rolę (Franzke i in. 1970; Muir, Sinha 1986; Skriegan 1989; Norma Branżowa BN-86/8030-30). Również dojrzałość nasion, wpływając na skład chemiczny, powoduje pogorszenie ich jakości (Schneider, Wiązecka 1977; White, Nowicki 1985). Nasiona z wcześniejszych terminów zbioru charakteryzowały się większą wilgotnością, mniejszą masą 1000 nasion (suchą masą) oraz mniejszą zawartością tłuszczu. Badania oceniające stosowane technologie zbioru (Tys 1997) wykazały również, że nasiona pochodzące ze zbioru dwuetapowego charakteryzują się gorszą jakością. Jednakże stwierdzenie to nie jest podzielane przez wszystkich, którzy zajmują się tą problematyką. Określenie bezpiecznego czasu składowania nasion rzepaku przy uwzględnieniu różnej ich wilgotności również nie jest jednoznaczne. Muir i Sinha (1986) graniczny czas określają (dla szerokiego zakresu wilgotności i temperatury) w funkcji rozwoju grzybów. Podobne badania przeprowadził Skriegan (1989). Zróżnicowane bezpieczne czasy składowania nasion wynikają przede wszystkim z różnych metod ich przechowywania (nasiona często są przechowywane w workach).
W przeprowadzonych badaniach starano się uwzględnić maksymalnie wiele czynników. Pozwoliło to wykazać, że również cechy genetyczne oraz dojrzałość (która również jest często pomijana), a także ilość nasion uszkodzonych w czasie zbioru decyduje często o tym, jak długo przechowywane nasiona rzepaku wykazują pełną przydatność dla przemysłu tłuszczowego.
Wnioski
1. Przeprowadzone badania wykazały, że zarówno temperatura przechowywania, wilgotność jak i stopień dojrzałości nasion w znaczący sposób wpływały na wartość technologiczną nasion rzepaku pogarszając wszystkie mierzone parametry (odporność mechaniczną, liczbę kwasową, liczbę nadtlenkową) od kilku do kilkunastu razy (w stosunku do kontroli).
2. Nasiona niedojrzałe (których większą ilość stwierdzono przy zbiorze dwueta-powym) stanowią w składowanym materiale ogniska rozwoju grzybów, zbrylania i samozagrzewania. Wpływają tym samym na obniżenie wartości całej partii nasion.
3. Przeprowadzone badania umożliwiają wyznaczenie granicznych — bezpiecz-nych czasów składowania nasion rzepaku przy uwzględnieniu różbezpiecz-nych warun-ków przechowywania, jak i zróżnicowanej jakości materiału wyjściowego.
Literatura
Bulisiewicz T., Matzke W., Smarzyński E., Świątek H. 1975. Magazynowanie ziarna zbóż nasionstrączkowych i oleistych. PWN Warszawa.
Daun J.K. 1987. Chlorophyll in Canadian Canola and rapeseed and its role in grading. 7 International Rapeseed Congress. Poland, 1451-1456.
Finch-Savage W.E., Mckee M.J. 1989. Viability of rape (Brassica napus L.) seeds following selection on the basis newly – emerged radicles then subsequent drying and storage. Ann. Appl. Biol. 114: 587-595.
Fornal J., Jaroch R., Kaczyńska B., Ornowski A. 1989. The influence of hydrothermal treatment of rapeseeds on their selected physical properties and ability to cruoh during grinding. Fad Sci. Technol. 94: 192-196.
Franzke C., Hollstein E., Diaz-Gonzalez J., A. 1970. Über den einfluss von zerchlagenen Rapssamen auf die Qualität der Fette. Lebensmittelnindustrie 17: 57-60.
Krygier K., Ratusz K. 1998. Charakterystyka oleju rzepakowego tłoczonego na zimno. Przemysł spożywczy 2: 10-12.
Muir W. E., Sinha R., N. 1986. Theoretical rates of flow of air at near – ambient conditions required to dry rapeseed. Can. Agric. Eng. 28 (1): 45-49.
Muśnicki Cz., Horodyski A. 1989. Projekt klucza do oznaczania stadiów rozwojowych rzepaku ozimego Zesz. Probl. IHAR: 152-165.
Niewiadomski H. 1983. Technologia przechowywania rzepaku. PWN Warszawa. Polska Norma PN-90/R-66151. Ziarno rzepaku i rzepiku podwójnie ulepszonego.
Polska Norma PN-84/A86918. Tłuszcze roślinne jadalne. Metody badań. Oznaczanie wartości nadtlenków.
Norma Branżowa BN-86/8030-30. Tłuszcze roślinne jadalne. Metody badań. Spektrofotometryczne oznaczanie barwy ogólnej olejów.
Schneider J., Wiązecka K. 1977. Wartość siewna w czasie długotrwałego przechowywania nasion rzepaku ozimego zebranych w różnych terminach. Hodowla roślin Aklimatyzacja i Nasiennictwo 21 z. 4: 343-363.
Skriegan E. 1989. Kaltragerung von Komerraps. Raps 7, 2: 78-87.
Stępniewski A., Szot B., Kushawaha R.L. 1991. Decreasing the quality of rapeseed during postharvest handing. GCIRG Congres, Canada, 1267-1271
Szot B., Szpryngiel M., Grochowicz M., Tys J. 1995. The effect of the work combine subassemblies on the extent of damage to rapeseeds. Zemedelska Technika 41: 141-143.
Tys J. 1997. Czynniki kształtujące właściwości agrofizyczne rzepaku. Acta Agrophysica 6.
Tys J., Szwed G. 1996. Dynamic resistance of rapeseeds. International Conference on Agricultural Engineering. Madrid, 849-850. Paper 96F-020, 1-6.
Tys J., Szwed G.1997. Symulowanie warunków przechowywania nasion rzepaku w silosach. Rośliny Oleiste XVIII: 451-457.
Tys J., Szwed G. 1998. Wpływ modelowanych warunków przechowywania na wartość technolo-giczną nasion. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 454: 537-544.
White N.D.G., Nowicki W. T. 1985. Effects of temperature and duration of storage on the degradation of malathion residues in dry rapeseed. J. Stored Prod. Res. V. 21, nr 3: 111-114.
Zbiorowa 1992. Wpływ uszkodzeń nasion rzepaku na jakość białka i tłuszczu. Rośliny Oleiste XIV: 123-173.
Zbiorowa 1996. Optymalna technologia pozyskiwania nasion rzepaku. Zakłady Tłuszczowe “Kruszwica”. Instrukcja wdrożeniowa.
