Автор: Захарова Юлия Алексеевна

Рубрика: Экология

Опубликовано в Молодой учёный №7 (42) июль 2012 г.

Статья просмотрена: 203 раза

Библиографическое описание:

Захарова Ю. А. Проблема использования подсолнечного масла в качестве сырья для биодизельного топлива // Молодой ученый. — 2012. — №7. — С. 60-63. — URL https://moluch.ru/archive/42/5118/ (дата обращения: 18.12.2017).

Одной из важнейших особенностей развития современного мира является повышенное внимание мирового сообщества к проблемам ограниченности и истощаемости невозобновимых топливных ресурсов, а так же рациональности и эффективности их использования, внедрения технологий энергосбережения и поиска возобновляемых источников энергии.

В мировом энергетическом балансе доля альтернативных источников составляет около 17% и растет быстрыми темпами. На развитие рынка альтернативных источников энергии влияет не только обеспеченность страны традиционными энергоносителями, но и их сравнительная стоимость. По мере развития уровня техники стоимость энергии из альтернативных источников постоянно уменьшается и приближается к стоимости энергии из углеродного сырья [1].

Масличные растения могут быть источником сырья для биодизеля благодаря высокому содержанию масла в семенах, возможности его экстракции холодным способом, низкой стоимости продукции и высокому цетановому числу [2].

Одной из важных проблем, связанных с качеством масла, получаемого из семян масличных культур, является повышение устойчивости масла к автоокислению в целях предотвращения накопления токсичных продуктов окисления в процессе его переработки, во время хранения и при непосредственном использовании [3]. В последние годы этот вопрос решается по средствам принципиально нового этапа в селекции растений на качество масла, заключающегося в преодолении видовых пределов наследственной изменчивости состава жирных кислот семян и получении масел планируемых типов. Что в свою очередь обуславливается потребностью перехода на экологически чистые и энергосберегающие технологии в области получения необходимого спектра масел. Этого вполне реально добиться в результате искусственного преобразования механизмов биосинтеза веществ в растении, использующих неисчерпаемую солнечную энергию, а не только за счёт совершенствования промышленных технологических процессов. Селекция растений на улучшение качества масла заключается в создании сортов и гибридов с новым типом масла, определяемым характером его использования [4].

Семь экспериментальных масел, полученных из семян различных генотипов подсолнечника при свободном опылении, были использованы в изучении окислительной стабильности. Продолжительность индукционного периода устанавливали спектрофотометрическим способом на приборе Rancimat 743 при температуре 1200С. Обычный сорт Мастер являлся контролем.

Для каждого масла были оценены несколько параметров, среди которых: состав жирных кислот, состав токоферолов, общее содержание токоферолов, кислотное число и окислительная стабильность.

Семь линий характеризовались повышенным содержанием олеиновой кислоты более 60%, три из которых (ВК876Ol, tph1, tph2 max; ВК541Ol, tph2; ВК541Ol) были высокоолеиновыми выше 85%. Содержание γ-токоферола варьировало в пределах от полного отсутствия (0%) у контроля до 87% у линии ВК541Ol, tph2. Общее содержание токоферолов в масле изменялось от 883 у контрольного образца до 1002 мг/кг у линии ВК876Ol, tph1, tph2 max, а кислотное число – от 0,4 до 1,9 мг/г. окислительная стабильность изученных масел, измеряемая длительностью индукционного периода, существенно варьировала от минимального значения у сорта Мастер – 2,9 часа до максимального у линии ВК541Ol, tph2 – 31,1 часа (таблица 1).

Таблица 1

Характеристика масел с измененным составом жирных кислот и токоферолов (ВНИИМК, Краснодар, 2012)

Генотип

Состав жирных кислот,

%

Состав токоферолов,

%

ОСТ,

мг/кг

КЧ,

мг/г

ИП,

часы

16:0

18:0

18:1

18:2

α

β

γ

δ

ВК639 Ol

tph2 max

5,9

2,8

65,1

26,1

32

0

65

0

996

1,4

7,7

ВК639 Ol tph2 min

5,6

4,0

59,7

30,7

50

0

50

0

925

1,9

6,0

ВК876 Ol tph1tph2 max

5,1

3,9

85,0

6,0

55

0

35

10

1002

0,7

28,8

ВК876 Ol tph1tph2 min

5,4

4,9

62,6

27,1

35

20

35

10

798

1,2

6,0

ВК541 Ol tph2

3,9

2,2

89,1

4,8

13

0

87

0

906

0,8

31,1

ВК541 Ol

4,2

3,0

89,9

2,9

87

0

13

0

850

1,2

19,0

Мастер

6,1

2.8

44,6

46,5

100

0

0

0

883

0,4

2,9

НСР05

1,0

2,3

1,8

2,3

12

0

12

0

86

0,1

0,2

Примечание – ОСТ – общее содержание токоферолов, КЧ – кислотное число, ИП – индукционный период в окислении масел


Анализ устойчивости к окислению масел подсолнечника с различным соотношением отдельных форм токоферолов показал, что изменение состава токоферолов с высокой антиоксидантной активностью приводит к повышению оксистабильности масла в 7 – 10,11 раз. Данный факт, следует воспринимать как решение одной из проблем, являющейся преградой для возможности использования подсолнечного масла в качестве сырья для биодизельного топлива.

В результате изучения влияния жирно-кислотного состава на стойкость масла к окислению установлено, что масла с повышенным содержанием олеиновой кислоты (89,9; 85 и 89,1%) обладают соответственно в 7 , 10 и 11 раз большей стойкостью к окислению, чем обычное масло с низким содержанием олеиновой кислоты (44,6% от суммы кислот).

Три высокоолеиновых масла – ВК541Ol; ВК876Ol, tph1, tph2 max; ВК541Ol, tph2, показали наивысшие значения оксистабильности, что согласуется с многочисленными данными других авторов о первостепенной роли степени ненасыщенности жирных кислот в скорости их окисления. Высокоолеиновое масло линии ВК541Ol, относящееся как и контрольное к α-токоферольному типу, обладало в 7 раз увеличенной окислительной стабильностью по отношению к линолевому сорту Мастер, а высокоолеиновые масла линий ВК876Ol,tph1,tph2max и ВК541Ol,tph2, относящиеся к γ-токоферольному типу, увеличили индукционный период в окислении масел в 10 и 11 раз. Максимальный уровень повышения окислительной стабильности (в 11 раз) показал образец масла, в котором сочетаются высокое содержание олеиновой кислоты (89,1% от суммы кислот) и γ-формы токоферола (87% от суммы токоферолов). Таким образом, масла с повышенным содержанием α- и γ-форм токоферолов в сочетании с преобладанием олеиновой кислоты в жирно-кислотном составе, приводит к увеличению окислительной стабильности в пределах от 7 до 10-11 раз по сравнению с контрольным образцом (рисунок 2).

Рис. 2. Окислительная стабильность экспериментальных масел различных генотипов подсолнечника, Rancimat-тест, 1200С (ВНИИМК, Краснодар, 2012)

Повышение оксистабильности высокоолеинового масла происходит за счет резкого снижения линолевой кислоты (3% от суммы кислот), которая окисляется в 10 раз быстрее олеиновой кислоты.

Возрастание доли γ-токоферола с 50 до 65% на повышенно олеиновом фоне у сублиний ВК639Ol,tph2min и ВК639Ol,tph2max соответственно увеличило оксистабильность с 6,0 до 7,7 часа, т.е. в 1,3 раза. Тогда как возрастание доли γ-токоферола с 13 до 35 и 87% на высокоолеиновом фоне у линий ВК541Ol, ВК876Ol,tph1,tph2max и ВК541Ol,tph2 соответственно увеличило индукционный период с 19,0 до 28,8 и 31,1 часа, т.е. в 1,5 и 1,6 раза (рисунок 3).

Рис. 3. Зависимость индукционного периода от содержания олеиновой кислоты в масле различных генотипов подсолнечника (ВНИИМК, Краснодар, 2012)

Таким образом, изучение оксистабильности экспериментальных масел семян различных генотипов показало, что увеличение содержания γ-токоферола с 50 до 65% на среднеолеиновом фоне повысило индукционный период в 1,3, а с 13 до 87% на высокоолеиновом фоне – в 1,6 раза. Следовательно, варьирующая экспрессивность мутации tph2, приводящая к различиям в накоплении γ-токоферола, должна учитываться в селекции на качество масла. За счет повышения содержания олеиновой кислоты (до 90% от суммы кислот) оксистабильность возрастает в 10 раз, а за счет изменения соотношения отдельных форм токоферолов (98% γ-токоферола от суммы изомеров) – максимально в 3 раза.

Можно отметить, что в настоящее время теоретически обоснована и практически подтверждена возможность создания гибридов подсолнечника с максимальной окислительной стабильностью масла. Для этого необходимо получить аналоги линий по генам, контролирующим высокое содержание олеиновой кислоты (Ol) и состав токоферолов tph1, tph2.

Таким образом, на основе исследования факторов, влияющих на оксистабильность масла, было выявлено значительное влияние состава жирных кислот. Повышение содержания олеиновой кислоты с 30-35% до 90% от суммы кислот приводит к увеличению окислительной стабильности почти в 10 раз.

Изменение химического строения токоферолов, сопровождающееся перераспределением плотности электронных связей в гетероциклической части молекулы, приводит к существенной модификации свойств токоферолов. В результате увеличения содержания сильных в антиоксидантном отношении бета- и гамма- форм токоферолов, приводит к повышению окислительной стабильности от 1,3 до 3,5 раз.

Биодизель – один из видов альтернативных топлив, которые позволят снизить нефтяную зависимость и уменьшить глобальное загрязнение атмосферы. Использование концентрированных смесей биодизельного топлива в существующих транспортных дизелях может обеспечить их существенные преимущества по сравнению с работой на ДТ в отношении экологических показателей, ядовитых выделений, при этом биодизельное топливо является возобновляемым.

В ближайшем будущем биодизель имеет все шансы, чтобы вытеснить минеральное топливо, так как считается одним из наиболее перспективных возобновляемых альтернативных топлив. На данный момент ведущую роль в мировом производстве биодизеля играет Европа. Данный факт можно объяснить тем, что производство и потребление биодизеля поддерживается странами Евросоюза через ряд принятых стратегических решений, в том числе и на законодательном уровне.


Литература:

  1. Давыдова Е.М., Хартен Б., Пасхин Н.Н. Развитие топливного рынка ЕС: биодизельное топливо – возобновляемый энергетический ресурс. // Масложировая промышленность. М., 2005. Вып. 4. С. 22-24.

  2. Матиевский Д.Д., Кулманаков С.П., Лебедев С.В., Шашев А.В. Применение топлива на основе растительного масла в дизелях. // Ползуновский вестник. Барнаул, 2006. Вып. 4. С. 118-127.

  3. Ефименко С.Г. Особенности масличного сырья, получаемого из высокоолеинового подсолнечника. // Масла и жиры. М., 2008. Вып. 9. С. 56-59.

  4. Демурин Я.Н., Борисенко О.М., Перетягина Т.М. Окислительная стабильность масла как селекционный признак подсолнечника. // Масла и жиры. М., 2012. Вып. 4. С.6-7.

Основные термины (генерируются автоматически): олеиновой кислоты, олеиновой кислоты, жирных кислот, суммы кислот, жирных кислот, содержанием олеиновой кислоты, содержания олеиновой кислоты, различных генотипов подсолнечника, окислительной стабильности, использования подсолнечного масла, содержание олеиновой кислоты, содержанием олеиновой кислоты, повышенным содержанием олеиновой, содержания олеиновой кислоты, состава жирных кислот, суммы кислот, высокое содержание олеиновой, качество масла, экспериментальных масел, биодизельного топлива.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос