UFOP Statusseminar “Glukosinolate in Raps und Rapsprodukten 27. Mai 2003, Berlin, Germany

1. UFOP Statusseminar “Glukosinolate in Raps und Rapsprodukten 27. Mai 2003, Berlin, Germany “Die Bedeutung des Glukosinolatgehaltes für die Qualität von Rapsschrot und weitere Qualitätsmerkmale” - eine kanadische Perspektive - Gerhard Rakow and John P. Raney Agriculture and Agri-Food Canada, Saskatoon Research Centre 107 Science Place, SASKATOON, SK, S7N 0X2, Canada

2. Prozent1 Chloroph. Prozent von Gesamt Ges. GSL Jahr ÖL Prot. (Sa) Prot. (Sch) mg/kg Erucas. Linolens. Sat. FS2 FFS3 µmol/g Saat1 1992 42.3 20.5 38.1 14 0.5 11.1 6.54 0.2 15 1994 42.9 19.9 37.5 11 0.5 10.6 6.57 0.3 13 1996 43.4 20.1 38.2 15 0.4 10.4 6.78 0.2 14 1998 43.0 21.3 40.2 13 0.3 8.5 7.37 0.2 11 2000 43.2 21.0 39.8 14 0.2 9.9 7.09 0.2 10 2002 42.5 23.2 43.3 14 0.1 10.6 7.02 0.4 12 Mittel 1992-01 42.9 20.6 38.8 14 0.3 10.2 6.89 0.3 12 1=8.5% Feuchtigkeit, 2=Gesamt Σ C12:0 + C14:0 + C16:0 + C18:0 + C20:0 + C22:0 + C24:0, 3=FFS, freie Fettsäuren. Quelle: Grain Research Laboratory, Dr. Douglas R. DeClerq, Winnipeg Man. Canada No. 1 canola, harvest survey Die Qualität kanadischer Rapssaat

3. Nährstoffgehalt von Rapsschrot • Rapsschrot besteht aus: • Öl - extrahiertem Embryogewebe (70%) and Samenschalen (30%) • Samenschalen enthalten weniger Protein und mehr Rohfaser • (vornehmlich Cellulose, Pentosane und Lignin). • Verdaulichkeit des Proteins und der Rohfaser in Samenschalen ist sehr niedrig. • Samenschalen enthalten über 10% des Gesamtproteins und 25% der verfügbaren Energie im Rapsschrot. • Samenschalenbestandteil im Rapsschrot reduziert den Energiegehalt, und die Verfügbarkeit von Protein, Aminosäuren und Mineralien. • Entfernung der Samenschalen oder Reduzierung ihres Anteils im Rapsschrot erhöht den Futterwert.

4. Verbesserung des Futterwertes von Rapsschrot • Züchtung von doppel-null Sorten mit niedrigem Glukosinolatgehalt (<12µmoles/1g Saat) brachte signifikante Verbesserung des Futterwertes. • Weitere Reduzierung oder vollständige Entfernung von Glukosinolaten in Rapsschrot würde Futterwert weiter verbessern, besonders für Legehennen, junge Schweine und Fische. • Reduzierung des Rohfasergehaltes (Samenschalenanteil) verbessert: • Verdauliche und metabolisierbare Energiewerte. • Verdaulichkeit und Verfügbarkeit von Protein and Aminosäuren. • Gelbsamige Formen enthalten weniger Samenschale, die Schalen sind höher verdaulich. • Erhöhung des Proteingehaltes führt zur Reduzierung des Gehaltes an Kohlehydraten und damit zu einer Verbesserung des Futterwertes. Kohlehydrate sind von geringem Futterwert, zumindest für Geflügel und Schweine. • Mindestanforderungen für Glukosinolatgehalt (<12 µmoles/1g Saat) und Proteingehalt für Sortenzulassung, keine Überprüfung des Glukosinolatgehaltes in Züchter-, Basis- und zertifiziertem Saatgut.

5. Bedeutung des Proteingehaltes für den Futterwert • Rapsschrot ist ein Proteinträger in Futterrationen und ein direkter Konkurrent zu Sojaschrot. • Rapsschrot enthält 38 bis 40% Rohprotein (Nx6.25), 2 bis 4% Restöl, 12 bis 13% Rohfaser und 7 bis 8% Asche. • Rapsschrotprotein hat hohen Gehalt an essentiellen Aminosäuren und hat deshalb einen hohen Nährwert. • Rapsproteinkonzentrate haben höhere Proteineffizienzraten als Sojaproteinkonzentrate im Rattenversuch. Verfügbarkeit von Aminosäuren ist aber ein wichtigeres Merkmal als die Proteineffizienzrate in der Formulierung von Futterrationen. • Rapsprotein enthält weniger Lysin (5.7% i. R.P.) als Sojaprotein (6.2% i. R.P.), aber mehr Methionin (2.0% versus 1.4%) und Cystein (2.7% versus 1.4%). Getreideschrote haben niedrige Lysin-und Schwefelaminosäuregehalte. • Umrechnungsfaktor 6.25 unterstellt, daß alle Proteine 16% N enthalten, Ölsaatenproteine enthalten aber mehr als 16% N. Bessere Umrechnungsfaktoren für N in Proteingehalte wären, 5.53 für Rapsschrot und 5.69 Sojaschrot, berechnet auf Basis der Aminosäurenzusammensetzung und des Gehaltes an N in anderen (non-protein N) Verbindungen.

6. Rohfasergehalte (% Schrot, trocken) und prozentuale Reduzierung in Schrot gelbsamiger Formen im Vergleich zu Schrot von schwarzsamigen Sorten von Brassica napus, B. rapa und B. juncea (Dr. John P. Raney, unpublished). Art und ADF1 ADL2 NDF3 CEL4 HCE5 Sorte Farbe % akt. % red. % akt. % red. % akt. % red. % akt. % red. % akt. % red. B. napus AC Excel schwarz 20.2 7.9 26.2 12.3 5.7 YN90-1016 gelb 11.2 45 1.9 76 19.2 26 9.3 24 8.0 — B. rapa Echo braun 21.3 8.9 27.3 12.4 6.1 yell. sarson gelb 12.8 40 1.1 88 21.1 23 11.7 6 7.6 — B. juncea Com. brown braun 16.0 4.7 25.5 11.2 9.2 Domo gelb 11.2 30 0.9 81 21.5 16 10.2 9 9.8 — 1=acid detergent fibre, 2=acid detergent lignin, 3=neutral detergent fibre, 4=cellulose, ADF-ADL, 5=hemicellulose, NDF-ADL.

7. Sorte und Tot. GSL g/kg Schrot (trocken) TMEn3 Gew. Zun. Futterverw.4 Linie (µmol/g Saat) Roh. pr. Diet. Fib. NSP1 Other2(MJ/kg) (g) Relation AC Excel (schw) 11.4 458 330a 179 151a 9.18a 297 1.61a YN90-1016 (gelb) 11.4 466 271b 169 102b 9.71b 293 1.51b 1=Non-starch polysaccharides, 2=includes lignin, polyphenols, cell wall protein, and minerals present in the neutral detergent fibre residue, 3=True Metabolizable Energy (in vivo), 4=Futtermenge (kg) für 1kg Gewichtszunahme. Futterwert von Rapsschrot schwarz - und gelbsamiger Rapssorten in einem 2-wöchigen Fütterungsversuch mit 4 Tage alten Hähnchen (Slominski et al., 1999. Animal Feed Science and Technology 78: 249-262)

8. Samengew. Embryogew. Samenschale Ges. dietary fibre1 Isogenes Paar (mg) (mg) (% Sa. gew.) Samen Embryo Sa. schale Schwarz 4.0 3.4 15.2a 19.2a 11.0 61.5a Gelb 4.0 3.5 11.7b 16.7b 10.1 57.2b Ölgehalt (%) Proteingehalt (%) Öl. und Prot. gehalt (%) Sa. Em. Sch. Sa. Em. Sch. Sa. Em. Sch. Schwarz 46.9a 48.3 3.7a 22.3a 25.4a 15.9a 69.2 73.7 19.5a Gelb 48.0b 48.4 7.0b 21.7b 23.8b 19.3b 69.6 72.2 26.3b 1=Prosky et al., 1984. Determination of total dietary fibre in foods, food products and total diets: Interlaboratory study. J. Assoc. Off. Anal. Chem. 67: 1044-1052. Grundlagen für die Züchtung gelbsamiger Rapssorten Near-isogene Vergleiche von Linien aus spaltender F2 generation (Durchschnitt von 18 near isogenen Paaren, Saskatoon, 1992 und 1993) Ph.D. thesis: Dr. Abdul Rashid: An evaluation of seed quality characteristics of near-isogenic yellow and black seeded Brassica napus L., University of Saskatchewan, Saskatoon, Canada, 1995.

9. Sort und Ertrag1 Phomaresistenz2 Ölgehalt3 Proteingehalt4 Samenfarbe5 Zuchtstamm (rel. 46A65) (0-5) (% trocken) (% Sa. tr.) (WI313) Vergleichssorten 46A65 98.5 0.33 45.3 29.2 1.1 Q2 101.5 0.48 44.6 27.9 -1.4 Gelbsamige St. YN90-1016 62.8 2.51 42.0 29.2 -29.8 YN97-262 77.3 2.48 46.7 27.9 -23.5 YN00-16040 79.4 0.36 45.3 28.4 -24.7 YN00-16098 103.0 1.53 46.7 26.5 -23.6 1 Saskatoon=2290kg/ha, CV(%)=7.7; Melfort=2034kg/ha, CV(%)=14.8; Scott=947kg/ha, CV(%)=12.6 2 0=keine symptome; 5=vollständig zerstört 3 Ölgehalt, NMR 4 Proteingehalt, nitrogen combustion, N x 6.25 5 Methode 313, White Index, American Society for Testing and Materials Züchtungsfortschritte bei der Züchtung gelbsamiger Rapssorten Durchschnitt 3 Orte: Saskatoon, Melfort, Scott, Saskatchewan, 2001 (Dr. Gerhard Rakow, unpublished)

10. AC Excel1 2.4 0.6 5.5 0.1 8.7 5.3 14.1 TO97-32331 0.2 0.0 0.3 0.0 0.5 3.6 4.1 TO01-17612 0.0 0.0 0.1 0.0 0.1 1.1 1.2 1=Saskatoon 1999, Leistungsprüfung, 4 Wiederholungen 2=Saskatoon 2001, Leistungsprüfung, 4 Wiederholungen Glukosinolatgehalt von Rapssorten und Zuchtmaterial (Dr. John P. Raney, unpublished) Sorte und µmoles/g Saat (trocken) Zuchtstamm But Pent Ho Bu Ho Pe Tot A Tot I Tot G

11. Semi-systematischer Name Allgemeiner Name Aliphatic 3-Butenyl Gluconapin 4-Pentenyl Glucobrassicanapin 2-Hydroxy-3-butenyl Progoitrin 2-Hydroxy-4-pentenyl Napoleiferin Heterocyclic (indole) 3-Indolylmethyl Glucobrassicin 4-Hydroxy-3-indolylmethyl 4-Hydroxyglucobrassicin Quelle: Brassica Oilseeds Production and Utilization, CAB International 1995. Chapter 10: Seed Chemistry by B. Uppström, Svalöf, pages 217-242. Semi-systematische und allgemeine Namen von Rapsglukosinolaten

12. Zusammenfassung und Schlußfolgerungen • Raps produziert ein hochwertiges pflanzliches Speiseöl mit hohen Gehalten an vielfach ungesättigten essentiellen Fettsäuren und hohem Ölsäuregehalt. • Rapsschrotqualität wurde erheblich verbessert durch die Entwicklung und kommerzielle Nutzung von doppel-null Sorten; Glukosinolatgehalte sollten niedrig gehalten werden (<12µmoles/g Saat) und weiter reduziert oder vollständing von den Samen entfernt werden, dies ist durch Züchtung möglich. • Rapsschrot hat niedrigen Futterwert im Vergleich zu Sojaschrot, was am hohen Rohfasergehalt liegt. Reduzierung des Rohfasergehaltes möglich durch Züchtung gelbsamiger Rapssorten mit niedrigerem Samenschalenanteil. • Schrot gelbsamiger Formen hat höheren Futterwert, bedingt durch höhere Verdaulichkeit und Verfügbarkeit der Energie and des Proteins. • Isogene Studien von schwarz und gelbsamigen Rapslinien zeigten, daß die Gelbsamigkeit im Raps unabhängig von anderen Qualitätsmerkmalen vererbt wird, und es besteht auch keine Kopplung von Genen für Gelbsamigkeit mit anderen Leistungseigenschaften wie Ertrag und Krankheitsresistenz (Phoma lingam). • In den letzten 10 Jahren wurden erhebliche Zuchtfortschritte in der Züchtung gelbsamiger Rapssorten erzielt (AAFC Saskatoon Research Centre).