Как мы недавно сообщали, Федеральной службой по интеллектуальной собственности представителям ООО НПО «Агро-Матик» был выдан новый патент на изобретение «Способ разделения зерна белого люпина по содержанию алкалоидов». Сегодня мы подробнее расскажем о сути этого изобретения.
Резюме. Проведённый сравнительный анализ отраженного излучения от слоя «белого» и «розового» зерна белого люпина сорта Дега в различных областях видимого спектра показал возможность их выделения. Наибольшее различие между средними значениями наблюдали в области спектра λ = 0,40-0,65 мкм. Это позволяет выделить на фотоэлектронных сепараторах семена, в которых содержится большее количество алкалоидов по сравнению с типичными семенами. При этом возможно выделение алкалоидных семян в большом потоке при переработки семян в промышленных условиях. Для проверки такого способа применения метода использовали фотоэлектронный сепаратор модели «Зоркий» с привлечением сотрудников ООО «СиСорт». Полученные две навески с «белым» и «розовым» зерном были различимы при их визуальном анализе. Химический анализ зерна показал, что «белые» зерна содержали 0,07% алкалоидов, а «розовые» — 0,13%. Различия отражательной способности высокоалкалоидных («розовых») и низкоалкалоидных («белых») зерен белого люпина в «синей» (λ = 0,4 мкм) и «зеленой» (λ = 0,54 мкм) областях видимого спектра позволяет проводить их идентификацию и разделение на фотоэлектронных сепараторах.
Благодаря работе учёных и специалистов сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности белый люпин в начале ХХI века превратился из научной разработки в сегмент экономики России. Были
выведены сорта, разработаны технологии его возделывания в чистых и смешанных посевах, вычислены и испытаны в производстве алгоритмы работы рабочих органов зерноуборочных комбайнов, определены нормативы использования белого люпина в кормлении сельскохозяйственных животных, птицы, рыбы. При этом первичная переработка зерна направлена как на скармливание белого люпина в нативном виде или измельчённом с различной тониной помола, так и его на глубокую переработку, необходимую для производства белковых концентратов, и должна включать процесс определения в партии зерна алкалоидов, которые относятся к основными антипитательными веществами.
Значение алкалоидов для организмов, которые синтезируют их, до сих пор изучено недостаточно. Первоначально предполагалось, что алкалоиды являются конечными продуктами метаболизма азота у растений, но позднее эта гипотеза была опровергнута. Большинство известных функций алкалоидов относятся к защите растений от внешних воздействий: от паразитических грибов, поедания насекомыми и растительноядными животными.
Алкалоиды хорошо растворимы в воде и спирте, термостабильны, обладают токсическим действием, связанным с поражением центральной нервной системы и печени (печёночные яды), и снижают переваримость питательных веществ корма. По степени токсичности алкалоиды белого люпина располагаются последовательно снижаясь: люпанин — люпинин — спартеин — гидроксилюпанин. У белого люпина преобладают алкалоиды люпанин и гидроксилюпанин.
Предельно допустимая концентрация алкалоидов белого люпина в продуктах и кормах в России не нормирована, но очевидно, что чем меньше алкалоидов, тем лучше. На кормовые цели используют зерно белого люпина, в котором алкалоидов содержится не более 0,3%.
Для определения содержания алкалоидов в зерне существуют и более точные методы, основанные, например, на химических реакциях по интенсивности окрашивания оболочки белого люпина в растворе калия в калии йодистом. Но эти методы являются аналитическими, трудоемки и не позволяют сортировать зерно в реальном масштабе времени.
Снижают содержание алкалоидов в зерне белого люпина, применяя термообработку зерна или вымачивания его в воде. Но известные методы нетехнологичны, ресурсозатратны и, поэтому, в настоящее время экономически не эффективны.
Наиболее эффективными методами, позволяющими снизить содержание алкалоидов в семенах белого люпина, являются использование симбиотической азотфиксации и совершенствование технологий возделывания белого люпина.
Сравнение «белого» и «розового» (алкалоидного) зерна белого люпина в различных областях видимого спектра показал возможность идентификации семян по содержанию алкалоидов (рисунок 1). 1 — высокоалкалоидных («розовые»), 2 — низкоалкалоидных («белые»).
Наибольшее различие между средними значениями имеет место в области спектра λ = 0,40-0,65 мкм. Это делает возможным выделить высокоалкалоидные зёрна на фотоэлектронных сепараторах. При этом есть техническая возможность ведения этого процесса в большом потоке зёрен.
Две навески зерна (по 50% «белого» и 50% «розового» алкалоидного) при визуальной оценке явно отличались по цвету. Последующий химический анализ показал, что «белые» зерна содержали 0,07% алкалоидов, «розовые» — 0,13%.
Использование разработанного С.В.Зверевым и А.С.Цыгуткин метода определения алкалоидов с использованием спектрофотометрии, который был запатентован (Патент на изобретение № 2726389 С1 Способ разделения зерна белого люпина по содержанию алкалоидов по заявке № 2019101344 от 17.01.2019 г.). Способ разделения зерна белого люпина по содержанию алкалоидов, заключающийся в том, что зерна пропускают через фотосепаратор, оснащенный оптической системой, и проводят сепарацию отдельных зерен, отличающийся тем, что фотосепаратор разделяет зерно на две фракции по заданному уровню спектральной плотности потока энергии отраженного излучения в диапазоне длин волн λ=0,40±0,05 мкм.
Таким образом, различия отражательной способности высокоалкалоидных («розовых») и низкоалкалоидных («белых») зерен белого люпина в «синей» (λ = 0,4±0,05 мкм) и «зеленой» (λ = 0,54 мкм) областях видимого спектра позволяет проводить их идентификацию и разделение на фотоэлектронных сепараторах.
