POUŽITÍ SPEKTRÁLNÍCHA SEPARAČNÍCH METOD K HODNOCENÍ JAKOSTI HOŘČICE BÍLÉ

Význam tématu

Hořčice bílá je tradiční olejninou a kořením s významným obsahem oleje, bílkovin a biologicky aktivních glukosinolátů. Snížení obsahu nežádoucí erukové kyseliny a antinutričních GSL je klíčové pro rozšíření využití hořčičného oleje v potravinářství a pro zlepšení výživové hodnoty krmiv. Schopnost rychlého a spolehlivého hodnocení kvality semen a biomasy je zásadní pro efektivní šlechtění nových odrůd a pro popis genových zdrojů v národních kolekcích.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo komplexně zhodnotit jakostní parametry semen a listů hořčice bílé ze sbírek Národního programu konzervace genetických zdrojů (NP) a šlechtitelského programu OSEVA PRO / VÚO. Zaměřili jsme se na stanovení obsahu glukosinolátů (GSL), obsahu oleje a profil mastných kyselin (MK) v oleji. Současně byla ověřena použitelnost FT-NIR spektroskopie k rutinnímu screeningu vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Byla použita kombinace klasických separačních a spektroskopických metod:

• HPLC s reverzní C18 kolonkou a UV detekcí (229 nm) pro kvantifikaci desulfoglukosinolátů podle ČSN EN ISO 9167-1.
• GC-FID na kapilární kolonce FAME Wax pro stanovení MK v podobě methylesterů dle ČSN EN ISO 12966-2.
• Soxhletova extrakce petro­letherem (SOXTHERM, Gerhardt) pro gravimetrické stanovení obsahu oleje podle ČSN EN ISO 659.
• FT-NIR spektroskopie (Antaris II, Thermo Fisher Scientific) v oblasti 10 000–4 000 cm–1 pro rychlou predikci obsahu oleje a vybraných MK.
• SPE kolony Strata SAX a enzymatická desulfatace sulfatázou H-1 pro přípravu vzorků GSL.

Kalibrace FT-NIR modelů byla provedena regresí PLS s validací křížovou metodou.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Glukosinoláty

• Celkový obsah GSL v semenech se pohyboval mezi 213–379 µmol g–1 (9 % vlhkosti) a v listech mezi 14–72 µmol g–1 sušiny.
• Dominujícím GSL v semenách i listech byl sinalbin.
• Genotypy z kolekcí NP vykazovaly významné rozdíly v obsahu GSL, což umožňuje jejich segmentaci pro cílené využití (biomasa vs. potravina vs. krmivo).

2. Mastné kyseliny a olej

• Obsah oleje v semenech kolísal od 19,9 do 34,8 % (8 % vlhkosti), průměr 26 %.
• Staré genotypy obsahovaly vysoké hladiny erukové kyseliny (>50 %), nové odrůdy již pod 1 %, což otevírá možnost spotřebitelského využití oleje.
• Metoda odběru segmentu semene pro analýzu MK zachovala klíčení a prokázala silné pozitivní korelace (r = 0,61–0,92) mezi MK v segmentu a v následně dopěstovaných semenech.

3. FT-NIR kalibrační modely

• Modely pro obsah oleje a MK (C18:1, C18:2, C18:3, C22:1) vykázaly korelační koeficienty R = 0,93–0,98 a RMSEP 0,62–2,35 %.
• FT-NIR analýzou bylo rychle prověřeno 547 vzorků semen, což výrazně urychlilo šlechtitelský screening.

Přínosy a praktické využití metody

FT-NIR spektroskopie nabízí nedestruktivní, rychlou a nákladově efektivní metodu pro rutinní hodnocení jakostních parametrů v sériovém provozu šlechtitelských programů. Minimalizační přístup segmentace semene umožňuje včasnou selekci genotypů s cíleným obsahem erukové kyseliny a dalších MK již ve fázi semen bez nutnosti dopěstování celé rostliny. Detailní údaje o GSL rozšiřují deskriptory genových zdrojů NP a podporují cílenou tvorbu odrůd pro různé účely (zelené hnojení, krmivo, potravina, biopesticidy).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření FT-NIR kalibrací o nové ročníky sklizně a širší spektrum genotypů pro zvýšení robustnosti modelů.
• Integrace vysokopropustných spektroskopických metod do automatizovaných šlechtitelských linek.
• Využití profilů GSL a MK ve spojení s genomickými nástroji pro rychlou marker-asistovanou selekci.
• Aplikace degradovaných produktů GSL jako biopesticidů a výzkum jejich antikarcinogenních účinků.

Závěr

Studie potvrdila vysokou variabilitu glukosinolátů a mastných kyselin v semenech a listech hořčice bílé a ověřila klíčové metody pro jejich rychlé hodnocení. Kombinace HPLC, GC a FT-NIR spektroskopie poskytuje komplexní přístup pro šlechtění odrůd s optimalizovanými jakostními vlastnostmi pro různé aplikace. Představované postupy zefektivňují šlechtitelský proces a přispívají ke kvalitě genových zdrojů v národních kolekcích.

Reference

1. Zhang X., Liu T., Duan M., Song J., Li X. Front Plant Sci. 4, 259 (2016).
2. Zehnálek P. Seznam doporučených odrůd řepky olejky 2023. ÚKZÚZ, Brno (2023).
3. Słomiński B. A. et al. Proceedings of the 10th International Rapeseed Congress, Canberra (1999).
4. Cools K., Terry L. A. Food Chem. 30, 343 (2018).
5. Kocira S. et al. Agriculture 10, 1 (2020).
6. Zukalová H. et al. Řepka a Mák, ČZU Praha (2004).
7. Hernández F. A. et al. J. Food Compos. Anal. 110, 104546 (2022).
8. ČSN 46 2300-4: Olejnatá semena – Část 4: Semeno hořčice (2006).
9. ČSN EN ISO 9167: Semena řepky – Stanovení glukosinolátů HPLC (2020).
10. ČSN EN ISO 659: Olejnatá semena – Stanovení oleje Soxhlet (2011).
11. ČSN EN ISO 12966-2: Tuky a oleje – GC methylesterů MK (2017).
12. ČSN EN ISO 665: Olejnatá semena – Stanovení vlhkosti (2020).
13. Popova I. E., Morra M. J. J. Food Compos. Anal. 35, 120 (2014).
14. Krzymański J. et al. Oilseed Crops 35, 21 (2014).
15. Belt D. et al. Appl. Sci. 13, 2196 (2023).
16. Endlová L., Vrbovský V., Klíma M. Certifikovaná metodika OSEVA, Opava (2019).
17. Singh J. et al. Plant Soil Environ. 59, 478 (2013).
18. Kumar S., Chauhan J. S., Kumar A. J. Food Sci. Technol. 47, 690 (2010).