A gravimetric method for the quantitative determination of soluble β-glucan content in oat grain | Гравиметрический метод количественного определения растворимых β-глюканов в зерне овса

إنجليزي. Background. Oat (Avena sativa L.) is one of the most important sources of protein, oil, starch and dietary fibers, in particular β-glucans. Dietary fiber serves as a source of nutrition for the intestinal microflora and significantly affects not only its composition, but also the normal functioning of the intestine as a whole. In connection with the increased interest in β-glucans as a food component and dietary supplement, there is a need in a convenient and inexpensive method for determination of β-glucans content in grain. The article provides an overview of the existing methods for the isolation and determination of soluble β-glucans in cereals: enzymatic, alkaline, alkaline-enzymatic, colorimetric; their advantages and disadvantages are noted. The main disadvantages of some methods are the complexity and duration of execution, significant cost of the required reagents, and the inability to determine the exact content of β-glucans due to their insufficient purification from various impurities.Results. This study used the example of naked and covered oat cultivars to demonstrate applicability of the gravimetric method that we developed by modifying the alkaline method. Whole grain oat flour was pretreated with a 50% ethanol solution to inactivate β-glucanase and remove free sugars, some lipids, proteins, and other substances. β-glucans were released from the aleurone layer and the endosperm with a 5% sodium hydroxide solution, and finally extracted with a 70% ethanol solution. Β-glucans floated to the surface in the form of a bunch of fibers, which was then dried at a temperature about 100-102°C to constant weight and weighed. The content of β-glucans was calculated from the dry weight (%). The isolated β-glucans were checked for the presence of accompanying substances: the content of nitrogenous substances was determined by the Kjeldahl method, and the presence of starch was determined by a qualitative reaction with Lugolʼs reagent.Conclusions. The content of β-glucans in the grain of the studied samples ranged from 3.12±0.18 up to 4.65±0.17% of the dry weight. As a result of the study, the optimal conditions of β-glucans isolation were selected: the extraction mixtures ratios, as well as the modes of centrifugation, sedimentation and drying were established. It has been shown that this method makes it possible to isolate β-glucans with a minimum impurity of nitrogenous substances (0.07-0.12%) and no traces of starch. One of the advantages of the described method is its availability for mass analysis when studying a collection of grain crops.

الروسية. Актуальность. Овес посевной (Avena sativa L.) является одним из важнейших источников белка, масла, крахмала и пищевых волокон, в частности β-глюканов. Пищевые волокна служат источником питания для микрофлоры кишечника и существенно влияют не только на ее состав, но и на процессы нормального функционирования кишечника в целом. В связи с возросшим интересом к β-глюкану как компоненту пищи и биологически-активной добавке возникает необходимость в наличии удобного и недорогого метода определения содержания β-глюканов в зерне. В статье дается обзор существующих методов выделения и определения растворимых β-глюканов в злаковых: ферментативного, щелочного, щелочно-ферментативного, колориметрического; отмечены их достоинства и недостатки. Основными недостатками некоторых методов являются сложность и длительность выполнения, значительная стоимость используемых реагентов, отсутствие возможности определения точного содержания β-глюканов из-за недостаточной очистки их от различных примесей.Результаты. В данном исследовании на примере голозёрных и плёнчатых сортов овса рассмотрена возможность использования гравиметрического метода, разработанного на основе модифицированного нами щелочного метода. Измельченные зерна овса предварительно обрабатывали 50% раствором этанола для инактивации β-глюканазы и удаления свободных сахаров, части липидов, белков и других веществ. Высвобождение β-глюканов из алейронового слоя и эндосперма муки проводили 5% раствором NaOH и окончательную экстракцию осуществляли 70% раствором этилового спирта. β-глюканы всплывали на поверхность в виде сгустка волокон, который затем высушивали при температуре 100-102°С до постоянной массы и взвешивали. Содержание β-глюканов рассчитывали на сухую навеску (%). Выделенные β-глюканы исследовали на наличие сопутствующих веществ: содержание азотистых веществ определяли по методу Къельдаля, наличие крахмала определяли по качественной реакции с реактивом Люголя.Заключение. Содержание β-глюканов в зерне изученных образцов составило от 3,12±0,18% до 4,65±0,17% на сухой вес. В результате проведенного исследования были подобраны оптимальные условия выделения β-глюканов: установлены соотношения экстрагирующих смесей, режимы центрифугирования, осаждения и сушки. Показано, что данный метод позволяет выделять β-глюканы при минимальной примеси азотистых веществ (0,07-0,12%) и отсутствии следов крахмала. Одним из преимуществ описанного метода является его доступность для массового анализа при изучении коллекции зерновых культур.