Способ определения содержания крахмала по содержанию глюкозы с учетом индивидуального коэффициента пересчета в растительном материале

Способ определения крахмала по содержанию глюкозы с учетом индивидуального коэффициента пересчета относится к сельскому хозяйству и может быть использован в селекции и семеноводстве крахмалосодержащих растений (картофеля, луковичных, бобовых и злаковых культур) для выявления сортовых и видовых отличий, а также для оценки качества сырья по содержанию крахмала для пищевой, винокуренной и фармацевтической промышленности. В предложенном способе крахмал извлекают из образца растительного материала, очищают от примесей, высушивают и подвергают кислотному гидролизу до глюкозы, определение содержания которой проводится колориметрически по интенсивности изменения окраски раствора вследствие химического ее взаимодействия с пикриновой кислотой в щелочной среде при нагревании в кипящей водяной бане. Расчет содержания глюкозы в крахмале проводят по калибровочному графику в сравнении с контрольным раствором и полученный результат используют для расчета индивидуального коэффициента пересчета глюкозы в крахмал по формуле: , где А - содержание глюкозы в крахмале (%), а содержание крахмала в образце (%)=K×A. Созданный способ позволяет более точно определять количество крахмала в растительном материале, сравнительно прост, быстр и надежен. 1 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции и семеноводстве крахмалосодержащих растений (картофеля, луковичных, бобовых и злаковых культур) для выявления сортовых и видовых отличий, а также оценки качества сырья по содержанию крахмала для пищевой, винокуренной и фармацевтической промышленности.

Аналогами способа определения крахмала по содержанию глюкозы в растительном материале являются методики:

1. Определение крахмала в растениях методом кислотного гидролиза: Практикум по агрохимии. // Под редакцией Ягодина Б.А. М.: Агропромиздат, 1987. С.191-197.

2. Определение растворимых углеводов фотометрически с пикриновой кислотой (модификация Соловьева): Практикум по агрохимии. // Под редакцией акад. РАСХН Минеева В.Г. М.: Изд-во МГУ, 2001. 2-изд. С.419-422.

Крахмал принадлежит к сложным углеводам, является наиболее распространенным видом запасных веществ и накапливается в запасающих органах растений в виде крахмальных зерен. Основными составляющими компонентами крахмальных зерен являются амилоза и амилопектин - полимеры глюкозы. Кроме того, в его состав входят жирные кислоты, минеральные соединения и вода, соотношение которых специфично для разных видов и сортов растений.

Ранее предложенные методики определения содержания крахмала основаны на его гидролизе и определении в гидролизате содержания глюкозы с последующим пересчетом с использованием единого коэффициента, что зачастую приводит к большим отклонениям полученных таким способом результатов от реальных данных. Созданный нами способ определения крахмала предполагает использование индивидуального коэффициента пересчета содержания глюкозы в крахмал для каждого образца растительного материала.

Ход работы

Извлечение крахмала из растительного материала

Растительный материал (50-100 г) измельчают, промывают водой через несколько слоев марли в конический (с узким дном и широким горлышком) химический стакан и оставляют для отстаивания крахмала. Затем надосадочную жидкость сливают. Для удаления белков крахмал заливают 10%-ным раствором NaCl и дают отстояться в течение 2 час. Жидкость сливают, а крахмал отмывают от хлористого натрия сначала холодной водой, а затем дистиллированной путем взмучивания и последующего отстаивания осадка крахмала.

Определение глюкозы в крахмале

Полученный крахмал высушивают в течение 2 час при температуре 40-50°С. Навеску массой 0,1±0,0001 г помещают в колбу емкостью 100 см3 , заливают 50 мл 2%-ной HCl и помещают на кипящую водяную баню на 1,5 часа для гидролиза.

По окончании гидролиза колбу вынимают из бани, охлаждают и проводят осаждение белков в растворе. Для этого в колбу добавляют 5-6 капель 10%-ного уксуснокислого свинца и 12-14 капель насыщенного раствора Na3SO 4, тщательно перемешивают и оставляют на 20 мин для формирования осадка. Затем содержимое колбы доводят до метки дистиллированной водой и фильтруют раствор через сухой фильтр средней плотности.

В сухую химическую пробирку емкостью 20-40 см 3 берут 1 см3 фильтрата, добавляют 2 см дистиллированной воды, 3 см3 насыщенного раствора пикриновой кислоты и 3 см3 20%-ного раствора соды. Тщательно перемешивают и помещают пробирку в кипящую водяную баню на 30 мин. Уровень воды должен быть не ниже 2/3 высоты объема смеси в пробирке.

Через 30 мин пробирку вынимают и охлаждают. Содержимое пробирки переносят в мерную колбу на 50 см3, доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают. Содержание глюкозы в растворе определяют колориметрически (спектрофотометрически) при 490 нм.

Одновременно готовят контрольный раствор. В колбу емкостью 100 см3 приливают 50 см3 2%-ного раствора HCl, добавляют 5-6 капель уксуснокислого свинца и 10-12 капель насыщенного раствора Na2SO4 , доводят до метки дистиллированной водой. Из колбы берут 1 см 3 раствора в пробирку, добавляют 3 см3 насыщенного раствора пикриновой кислоты и 3 см3 20%-ного раствора соды. Перемешивают, выдерживают 30 мин на кипящей водяной бане, охлаждают, переносят в мерную колбу на 50 см3 и доводят до метки дистиллированной водой. Полученный таким образом раствор используют как контрольный при колориметрировании.

Расчет

Содержание глюкозы в крахмале -

С - количество глюкозы по графику, мг; Р - разведение (100/3); Н - навеска материала, г.

Коэффициент пересчета количества глюкозы в крахмал -

А - содержание глюкозы в крахмале (%).

Построение калибровочного графика

1 г просушенной при 60-70°С глюкозы растворяют в 1 дм3 дистиллированной воды. Для построения графика набирают в пробирки 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,6 см3 стандартного раствора, доводят до 3 см3 водой и далее поступают, как при определении глюкозы. При построении графика и определении глюкозы в крахмале сравнение ведут по контрольному раствору.

Реактивы

1. Насыщенный раствор пикриновой кислоты: 20-30 г пикриновой кислоты заливают примерно 500 см3 дистиллированной воды. Тщательно перемешивают в течение 5-10 мин. Для работы из этого объема отфильтровывают необходимое количество надосадочной жидкости, а в исходный раствор периодически доливают воду до тех пор, пока на дне есть осадок нерастворившейся пикриновой кислоты. Раствор в емкости из темного стекла хранится неопределенно долго.

2. 20%-ный раствор Na2CO 3: 200 г соды растворяют в 800 см3 дистиллированной воды, после растворения соды раствор фильтруют.

3. 10%-ный раствор PbCH3COOH: 10 г уксуснокислого свинца растворяют в 100 см3 дистиллированной воды.

4. 10%-ный раствор HCl: 236,8 см3 концентрированной HCl (d=1,19) выливают в мерную колбу объемом 1 дм3 , предварительно налив туда 500 см3 воды, доводят до метки.

5. 2%-ный раствор HCl: 45,2 см3 концентрированной HCl выливают в мерную колбу объемом 1 дм 3, предварительно налив туда 500 см3 воды, доводят до метки.

6. Насыщенный раствор Na2 SO4: 165 г Na2SO4 растворить в 1 дм3 дистиллированной воды.

Для апробации предлагаемого способа определения содержания крахмала по содержанию глюкозы с учетом индивидуального коэффициента пересчета были проанализированы в 6-кратной повторности каждые 4 следующих образца крахмала, предварительно высушенные в течение 2-х часов при температуре 70°С:

а) - образец 1 - растворимый фирмы Merck-starch soluble, cat. 1252;

б) - образец 2 - кукурузный фирмы VINH THUAN-REF.: 107603, Вьетнам;

в) - образец 3 - картофельный фирмы ООО "МКФ Группа Продекс", ГОСТ 7699-78;

г) - образец 4 - усредненный образец из запасающих чешуи луковиц тюльпана сорта Crystal Beauty.

Полученные результаты статистически обработаны и представлены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый нами способ определения крахмала позволяет получать более репрезентативные результаты: средняя ошибка, показатель точности опыта и коэффициент вариации данных, полученные апробируемым способом, значительно меньше, чем аналогичные показатели, полученные методом кислотного гидролиза. При этом показатель точности и коэффициент вариации предлагаемого способа значительно ниже пределов допустимых значений (Р% меньше 10%; V% меньше 25-30%). Анализ опытного образца ( 4 - усредненный образец из запасающих чешуи луковиц тюльпана сорта Crystal Beauty) предлагаемым нами способом также позволил получить более точные результаты по сравнению с методом кислотного гидролиза.

Результаты, приведенные в таблице, свидетельствуют, что предлагаемый способ определения крахмала по содержанию глюкозы с учетом индивидуального коэффициента пересчета может применяться в качестве унифицированного метода при работе с растительными объектами. Статистические характеристики предлагаемого способа свидетельствуют о надежности и воспроизводимости результатов анализа.

Применение предлагаемого способа определения крахмала по содержанию глюкозы с учетом индивидуального коэффициента пересчета позволило провести точное определение содержания крахмала в таких растительных объектах, как луковицы тюльпанов, клубни 3 сортов картофеля разных сроков уборки и др.

Источники информации

1. Фарук А.А., Кириченко Е.Б., Воронкова Т.В., Шелепова О.В., Олехнович Л.С. Динамика пулов углеводов и полифенолов при созревании клубней картофеля: сортовая специфика формирования патоустойчивости. // Доклады Академии наук. 2004. Т.396. 5. С.714-717.

2. Кондратьева В.В., Шелепова О.В., Воронкова Т.В., Данилина Н.Н. Физиолого-биохимические основы многоцветковости у различных групп и сортов культурных и видовых тюльпанов. // Матер. V Межд. Научной конференции «Цветоводство без границ». Харьков, 2006. С.66-69.

Формула изобретения

Способ определения крахмала, извлеченного из образца растительного материала, очищенного от примесей, высушенного и подвергнутого кислотному гидролизу до глюкозы, определение содержания которой проводится колориметрически по интенсивности изменения окраски раствора вследствие химического ее взаимодействия с пикриновой кислотой в щелочной среде при нагревании в кипящей водяной бане, а расчет содержания глюкозы в крахмале проводят по калибровочному графику в сравнении с контрольным раствором и полученный результат используют для расчета индивидуального коэффициента пересчета глюкозы в крахмал по формуле: , где A - содержание глюкозы в крахмале (%), а содержание крахмала в образце (%)=K·A.

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 04.03.2011

Дата публикации: 20.01.2012

NF4A Восстановление действия патента

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.03.2012

Дата публикации: 20.03.2012

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата и номер государственной регистрации договора: 23.04.2012 № РД0098114

Лицо(а), передающее(ие) исключительное право: Воронкова Татьяна Владимировна (RU),Шелепова Ольга Владимировна (RU)

Приобретатель исключительного права: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина Российской академии наук (RU)

(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина Российской академии наук (RU)

Адрес для переписки: ГБС РАН, ул. Ботаническая, 4, Москва, 127276

Дата внесения записи в Государственный реестр: 23.04.2012

Дата публикации: 10.06.2012

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 04.03.2013

Дата публикации: 10.01.2014