Wpływ nawożenia azotowego na zawartość związków fosforu w nasionach rzepaku jarego.

Daniela Rotkiewicz, Iwona Konopka, Teresa Ojczyk*, Tomasz Marmiński Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Katedra Przetwórstwa i Chemii Surowców Roślinnych, *Katedra Produkcji Roślinnej

Wpływ nawożenia azotowego na zawartość

związków fosforu w nasionach rzepaku jarego

Influence of nitrogen fertilisation on the phosphorus compounds

content in the spring oilseed rape

Key words: spring oilseed rape, nitrogen fertilisation, phosphorus compounds, phospholipides W nasionach rzepaku jarego, nawożonego azotem

w dawkach 0, 40, 80 i 120 kg/ha w latach 1994, ’95 i ’96, oznaczono ogólną zawartość fosforu i fosforu fitynowego, a w wyekstrahowanych z nich olejach ogólną zawartość fosforu fosfo-lipidowego oraz jego formy niehydratowalnej. Stwierdzono, że zastosowane nawożenie azotowe nie zmienia zawartości związków fosforu w nasionach rzepaku, obniża natomiast zawartość fosforu fosfolipidowego w oleju. Istotnie mniej fosforu fosfolipidowego posiadały oleje z nasion zebranych w 1995 roku. Zawartość fosforu fosfolipidowego niehydratowalnego nie była zmieniana przez nawożenie azotowe, natomiast istotnie więcej tej formy fosforu posiadały oleje z nasion zebranych w 1994 roku.

The total content of phosphorus and phytines in the spring oilseed rape fertilised with nitrogen doses 0, 40, 80 and 120 kg per hectare were determined in 1994, ’95, ’96. In the oils, extracted from seeds, the total content of phospholipids and their nonhydratable forms were estimated. It has been stated, that nitrogen fertilisation did not change the content of phosphorus compounds in seeds, but it decreased the phospholipids amount in oils. The oils from seeds collected in 1995 had significantly less phospholipides. The nonhydratable components of phospholipides did not change under the influence of nitrogen fertilisation. The oils from the year 1994 had significantly more of this form of phospholipides.

Wstęp

Głównymi związkami fosforowymi w nasionach rzepaku są fityny oraz fosfolipidy. Fityny (fosforany inozytolu) stanowią 60–90% wszystkich związków fosforu w dojrzałych nasionach rzepaku (Thompson i Serraino 1985, Rotkiewicz i in. 1987) i uznawane są za związki antyżywieniowe śruty poekstrakcyjnej (Troszyńska i in. 1992, Rutkowski i Potkański 1995).

Fosfolipidy stanowią śluzowe zanieczyszczenia olejów surowych: tłocze-niowego i ekstrakcyjnego. W komórce nasiennej są składnikami strukturalnymi,

budującymi wraz z białkami membrany sferozomów oraz innych organelli komórkowych (Tzen i Huang 1992). Uwalnianie fosfolipidów z membran i ich przenikanie do oleju następuje podczas degradacji membran, fizycznej, bądź enzymatycznej (Stępniewski i in. 1991, Szwed i Tys 1995ab, Prior i in. 1991, Zajic i in. 1986, Solomon 1973). Najszerszy zasięg ma degradacja termiczna zachodząca podczas przemysłowego prażenia miazgi nasiennej oraz podczas tłoczenia oleju (Niewiadomski 1983).

Procesy technologiczne, aczkolwiek warunkujące przenikanie związków fosforu do oleju, nie tłumaczą jednak ich coraz większego nagromadzania się w olejach wydobywanych przemysłowo na przestrzeni ostatnich lat (Rotkiewicz i Konopka 1998). Zatem domniemanym obszarem przyczyn wydają się być czynniki agrotechniczne, takie m.in. jak nawożenie, środki ochrony roślin, czy warunki klimatyczne.

Badaniom nad zawartością związków fosforu w nasionach rzepaku nawożonego zróżnicowanymi dawkami azotu w trzech kolejnych latach uprawy oraz ich przenikaniem do oleju poświęcona jest niniejsza praca.

Część doświadczalna

Materiałem badawczym były nasiona podwójnie uszlachetnionego rzepaku jarego odmiany Lisonne, nawożonego zróżnicowanymi dawkami azotu: 0, 40, 80 i 120 kg N/ha, uzyskane w ścisłym doświadczeniu polowym przeprowadzonym przez Katedrę Produkcji Roślinnej w ZP-D Bałcyny w latach 1994-96.

Doświadczenie zlokalizowano na glebie płowej właściwej, wytworzonej z gliny, klasy bonitacyjnej IVa (1994), IIIb (1995) i IIIa (1996). Odczyn gleby wynosił pH=5,6–6,2. Zasobność gleby w składniki pokarmowe była następująca (mg/100 g gleby):

P2O5 K2O MgO

1994 14,8 15,0 8,0 1995 8,2 9,5 6,4 1996 14,8 21,0 8,0

Przebieg warunków pogodowych w latach badań był zróżnicowany. Rok 1994 charakteryzował się wysokimi temperaturami powietrza oraz równomiernie rozło-żonymi opadami. Plon nasion rzepaku jarego przekroczył 2,5 t/ha. Rok 1995 był najmniej korzystny dla wzrostu i rozwoju rzepaku jarego, charakteryzował się wysokimi temperaturami powietrza w czerwcu, lipcu i sierpniu oraz niedoborem opadów w maju i czerwcu. Uzyskano plon nasion poniżej 2,0 t/ha. Najbardziej

korzystne warunki dla rozwoju rzepaku jarego wystąpiły w 1996 roku. Był to rok chłodniejszy, niedobór opadów wystąpił tylko w okresie wschodów, natomiast w pozostałych miesiącach opady w pełni pokrywały zapotrzebowanie roślin rzepaku jarego. Uzyskano plon nasion powyżej 3,5 t/ha.

Zawartość fosforu ogólnego oznaczano w próbach całych nasion metodą Gericke-Kurmensa (Rutkowska 1981) a fosforu fitynowego w substancji nietłusz-czowej nasion metodą Shella (Rutkowska 1981). W oleju, wyekstrahowanym z nasion przy użyciu eteru naftowego, oznaczano ogólną zawartość fosforu fosfolipidowego metodą wanadowo-molibdenową według PN-79/A-86930 oraz zawartość jego frakcji niehydratowalnej. Fosfor niehydratowalny oznaczono następująco: próbki oleju podgrzanego do temp. 80oC poddano hydratacji wodą o temperaturze 70oC, dodanej w ilości 5% (m/m). Hydratację prowadzono w temperaturze 80oC, w ciągu 15 min, utrzymując ciągłe mieszanie oleju. Zhydratowane fosfolipidy, znajdujące się w oleju w postaci śluzów, usuwano przez wirowanie (10 000 obr/min x 10 min). Pozostały olej, po osuszeniu na wyparce próżniowej, posłużył do oznaczenia zawartości frakcji niehydratowalnej w sposób podany wyżej.

Wyniki zawarte w tabelach (średnie z trzech równoległych powtórzeń) opracowano statystycznie stosując analizę wariancji z testem Duncana.

Omówienie i dyskusja wyników

Ogólna zawartość fosforu w próbach nasion rzepaku jarego nawożonego zróżnicowanymi dawkami azotu w latach 1994–96 zawierała się w granicach 7,38 do 8,07 mg/g s.m. (tab. 1a). Tak zbliżone wartości świadczą o braku wpływu zarówno czynnika nawozowego jak i klimatycznego, co potwierdza analiza statystyczna (tab. 1b). W tym kontekście najniższa średnia zawartość fosforu w nasionach z 1995 r. oraz w nasionach rzepaku nawożonego 40 kg N/ha, mogą być postrzegane jedynie jako tendencja wpływu określonych warunków klimatycznych czy określonej dawki azotu.

Stwierdzona w pracy ogólna zawartość fosforu w nasionach rzepaku jest zgodna z wynikami badań Markiewicza i in. (1992), Murawy i in. (1996), Kamińskiej (cyt. przez Czubę i Mazura 1988) oraz Wojnowskiej i in. (1995).

Zawartość fosforu fitynowego w badanych próbach nasion wahała się w granicach 5,45–6,23 mg/g s.m.b., nie wykazując istotnego związku z poziomem nawożenia azotowego w żadnym roku zbioru (tab. 1a, b). Zauważono jednak, że w nasionach z 1995 r., które posiadały najniższą ogólną ilość fosforu, zawartość form fitynowych była najwyższa, gdyż we wszystkich wariantach nawożenia stanowiły one 79% ogólnej zawartości fosforu.

Tabela 1a

Zawartość fosforu ogólnego i fitynowego w próbach nasion rzepaku jarego

The content of total and phytine phosphorus in spring oilseed rape

Fosfor — Phosphorus fitynowy — of phytines Rok Year Dawka azotu Dose of nitrogen [kg/ha] ogólny— total [mg/g s.m.]

[mg/g d.m.] [mg/g s.m.]_{[mg/g d.m.]} [% w fosforze ogólnym] _{[% in total phosphorus]} 1994 0 40 80 120 7,96 7,63 7,79 8,06 5,65 5,74 5,90 5,96 71 75 76 74 1995 0 40 80 120 7,92 7,38 7,51 7,64 6,23 5,81 5,94 6,05 79 79 79 79 1996 0 40 80 120 8,07 7,38 7,91 7,74 5,72 5,45 6,08 5,72 71 74 77 74 Tabela 1b

Zawartość fosforu ogólnego i fitynowego w próbach nasion rzepaku jarego (wartości średnie) — The content of total and phytine phosphorus in spring oilseedrape (mean

values)

Fosfor — Phosphorus

fitynowy — of phytines ogólny— total

[mg/g s.m.]

[mg/g d.m.] [mg/g s.m.]_{[mg/g d.m.]} [% w fosforze ogólnym] _{[% in total phosphorus]} Rok zbioru — Year

1994 7,86 5,81 74

1995 7,61 6,01 79

1996 7,78 5,74 74

Dawka azotu — Dose of nitrogen [kg/ha] 0 40 80 120 7,98 7,46 7,74 7,81 5,87 5,67 5,97 5,90 74 76 77 76 Xśr 7,75 5,85 75

Brak istotnych różnic (p = 0,05) — The values are not significantly different (p = 0.05)

Zawartość fosforu fosfolipidowego w oleju wyekstrahowanym z nasion badanych prób rzepaku kształtowała się w granicach 154–184 ppm (tab. 2a). Analizując wpływ nawożenia azotowego w poszczególnych latach zbioru zauważa się tendencję do obniżania zawartości fosforu fosfolipidowego przez każdą z dawek azotu. Stwierdzono także, że istotnie mniej fosforu fosfolipidowego posiadały oleje pochodzące z nasion zebranych w 1995 r. (tab. 2b).

Zawartość fosforu fosfolipidowego niehydratowalnego kształtowała się w analizowanych olejach w granicach 64–81 ppm, stanowiąc 36–47% fosfolipidów (tab. 2 a i b). Istotnie więcej tej formy fosforu fosfolipidowego posiadały oleje z nasion zbieranych w 1994 r. Nawożenie azotowe nie różnicowało istotnie zawartości tej formy fosforu.

Tabela 2a

Zawartość fosforu fosfolipidowego w próbach oleju z nasion rzepaku jarego

The content of total and nonhydratable phospholipids in oils from spring oilseed rape

Fosfor — Phosphorus fosfolipidowy niehydratujący nonhydratable phospholipids Rok Year Dawka azotu Dose of nitrogen [kg/ha] fosfolipidowy ogółem phospholipids [ppm] [ppm] [% w fosforze fosfolipidowym] [% in total phospholipids] 1994 0 40 80 120 183 171 166 173 80 75 77 81 43 43 46 47 1995 0 40 80 120 168 156 154 158 65 69 69 64 39 44 45 41 1996 0 40 80 120 184 168 174 171 71 61 68 70 39 36 39 41

Tabela 2b

Zawartość fosforu fosfolipidowego w próbach oleju z nasion rzepaku jarego (wartości średnie) — The content of total and nonhydratable phospholipids in oils from spring

oilseed rape (mean values)

Fosfor — Phosphorus fosfolipidowy niehydratujący nonhydratable phospholipids fosfolipidowy ogółem phospholipids

[ppm] [ppm] [% w fosforze fosfolipidowym] _{[% in total phospholipids]} Rok — Year

1994 173 78 45*

1995 159* 66 42

1996 174 68 39

Dawka azotu — Dose of nitrogen [kg/ha] 0 40 80 120 178* 165 165 167 72 68 71 72 40 41 43 42 Xśr 169 71 42

Wartości oznaczone (*) w jednej kolumnie (oddzielnie dla roku zbioru i dawki azotu) różnią się statystycznie (p = 0,05) — The values marked (*) in the same column (separately for the year and

nitrogen dose) are significantly different (p = 0.05)

Określony w pracy udział fosfolipidów niehydratowalnych zawiera się w dolnej granicy wartości znajdywanych w olejach rzepakowych ekstrahowanych przemysłowo, w których stanowią one do 70% wszystkich fosfolipidów (Przy-bylski i Eskin 1991). Fosfolipidy niehydratowalne są w większości pochodnymi fosfolipidów hydratowalnych, gdyż należą do nich kwasy fosfatydowe, lizofosfatydowe i glicerofosforowe, a ściślej ich sole z jonami metali, zwłaszcza wapnia i magnezu (Niewiadomski 1993, Bratkowska i Niewiadomski 1977, Przybylski i Eskin 1991, Płatek 1996). Do fosfolipidów niehydratowalnych zalicza się także fosfatydyloserynę i fosfatydyloinozytol, które według natury chemicznej winny być hydratowalne, ale zazwyczaj nie są usuwane w procesie hydratacji (Smiles i in. 1988, Przybylski i Eskin 1991). Fosfatydylocholina i fosfatydylo-etanoloamina, uznawane za główne fosfolipidy hydratowalne, także nie w pełni ulegają hydratacji (Płatek i in. 1996, Smiles i in. 1988).

Skuteczne usuwanie fosfolipidów niehydratowalnych jest obecnie podsta-wowym problemem przemysłu olejarskiego (Rotkiewicz i Konopka 1998) oraz przedmiotem poszukiwań nowych rozwiązań technologicznych, takich między innymi jak odśluzowanie enzymatyczne (Dahlke i Buchold 1995) czy super odśluzowanie (Cleenewerck i Dijkstra 1992).

Podsumowanie badań

Przeprowadzone badania wykazały, że nawożenie azotowe w dawkach 40, 80 i 120 kg/ha, w porównaniu do nie nawożonej próby kontrolnej, nie zmienia ogólnej zawartości fosforu w nasionach ani fosforu fitynowego w substancji nietłusz-czowej, natomiast obniża zawartość fosforu fosfolipidowego w oleju. W odnie-sieniu do wartości technologicznej nasion wpływ ten można uznać za korzystny. Badania wskazały także na wpływ czynnika klimatycznego i związanego z nim poziomu plonowania nasion, na zawartość fosforu fosfolipidowego w oleju (istotnie niższa zawartość w 1995 r.) oraz jego formy niehydratowalnej (istotnie wyższa zawartość w 1994 r.).

Literatura

przemysłowego przerobu nasion rzepaku ozimego. Tłuszcze Jadalne, 16 (3): 238-247.

Bratkowska I., Niewiadomski H. 1977. A study on separation of hydratable and non-hydratable phospholipids in rapeseed oil. Acta Aliment. Pol., 27: 39-48.

Cleenewerck B., Dijkstra A.J. 1992. The total degumming process- theory and industrial application in refining and hydrogenation. Fat Sci. Technol., 8: 317-322.

Czuba R., Mazur T. 1988. Wpływ nawożenia na jakość plonów. PWN Warszawa.

Dahlke K., Buchold H. 1995. First experiences with enzymatic oil refining. Inform, 6 (12): 1284-1291. Markiewicz K., Zadernowski R., Markiewicz E. 1992. Zawartość wybranych mikro- i

makro-pierwiastków w nasionach rzepaku uprawianego w Polsce północnowschodniej. Rośliny Oleiste, XIV: 207-211.

Murawa D., Adomas B., Bowszys T. 1996. Jakość nasion podwójnie ulepszonych odmian rzepaku jarego w zależności od stosowanych herbicydów. Rośliny Oleiste, XVII: 375-384.

Niewiadomski H. 1983. Technologia nasion rzepaku. PWN, Warszawa. Niewiadomski H. 1993. Technologia tłuszczów jadalnych. WNT, Warszawa.

Płatek T. 1996. Niektóre aspekty usuwania fosfolipidów z oleju rzepakowego. Tłuszcze Jadalne, 31 (3/4): 92-99.

Prior E.M., Vadke V. S., Sosulski F. W. 1991. Effect on heat treatment on canola press oils. I. Non-trigliceride components. JAOCS,. 68 (6): 401-406.

Przybylski B., Eskin N. A. M. 1991. Phospholipid composition of canola oils during the early stages of processing as measured by TLC with flame ionization detector. JAOCS, 68 (4): 241-245. Rotkiewicz D., Kozłowska H., Zadernowski R., Budzynski W., Horodyski A. 1987. Zmiany

zawartości związków fenolowych i fityn podczas rozwoju i dojrzewania nasion rzepaku. Zesz. Nauk. ART w Olsztynie, 21: 151-162.

Rotkiewicz D., Konopka I. 1998. Związki fosforu w nasionach i w oleju rzepakowym. Rośliny Oleiste, XIX (1): 61-70.

Rutkowski A., Potkański A. 1995. Poprawa wykorzystania fosforu fitynowego z poekstrakcyjnej śruty rzepakowej poprzez zastosowanie fitazy w badaniach na kurczętach. Rośliny Oleiste, XVI: 369-374.

Smiles J., Kakuda Y., Mac Donald B. 1988. Effect of degumming reagents on the recovery and nature of lecithins from crude canola, soybean and sunflower oils. JAOCS; 65 (7): 1151-1155.

Solomon B. 1973. Nature des phospholipides d’huiles de colza brute. Revue Francaise des Corps Gras, 20 (10): 567-569.

Stępniewski A., Szot B., Kusshwaha R. L. 1991. Decreasing the quality of rapeseed during postharvest handling. Proc. of the GCIRC Congress, Canada, 1267-1271.

Szwed G., Tys J. 1995a. Susceptibility of rape seeds to dynamic damages depending on moisture and storage time. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., z. 427: 87-90.

Szwed G., Tys J. 1995b. Resistance of rape seeds to the impact of dynamic forces. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., z. 427: 83-86.

Thompson L. U., Serraino M. R. 1985. Effect of germination on protein, fat, and PA concentration of rapeseed. J. Food Sci., 50: 1200.

Troszyńska A., Honke J., Zduńczyk Z. 1992. Fityniany w surowcach roślinnych. Przemysł Spo-żywczy, 3: 78-81.

Tzen J. T. C., Huang A. H. C. 1992. Surface structure and properties of plant seed oil bodies. J. Cell Biol., 117 (2): 327-335.

Unger E. H. 1990. Commercial processing of canola and rapeseed crushing and oil extraction. Chapter 14 in „Canola and Rapeseed” Ed. F. Shaidi, published by Van Nostrand Reinhold, New York.

Wojnowska T., Sienkiewicz S., Wojtas A. 1995. Wpływ wzrastających dawek azotu na plon i skład chemiczny nasion rzepaku ozimego. Rośliny Oleiste, XVI: 181-187.

Zajic J., M. Bares, E. Volhejn, I. Cmolik; 1986, Uber den Einfluβ der Klimatisierung auf den Gehalt an Phospholipiden im gepreβten Rapssamenol. Fette Seifen Anstrichmittel, 88 (2): 67-69.