Применение фотоколориметрического метода для количественного определения амилозы в крахмале

УДК 547. 458. 61

А. Ш. Закирова, Д. Ш. Ягофаров, А. В. Канарский,

Ю. Д. Сидоров

ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМИЛОЗЫ В КРАХМАЛЕ

Ключевые слова: крахмал, фотоколориметрический метод, определение амилозы, амилопектин.

Установлено, что максимум пропускания амилозы лежит в области 620 нм, амилопектина - 550 нм. Построен калибровочный график для количественного определения амилозы в крахмале фотоколориметрическим методом. График использован при определении эффективности разделения картофельного крахмала.

Keywords: Starch, photocolorimetric method, determination of amylose, amylopectin.

The maximum bandwidth of amylose is in the area of 620 nm, amylopectin - 550 nm. The calibration diagram was constructed with using photocolorimetric method for quantitative determination of amylose in starch. The diagram was used to determine separation efficiency ofpotato starch.

Актуальность

Крахмальные зерна состоят из двух природных фракций — амилозы и амилопектина. Свойства этих полимеров различаются в растениях. Поэтому методы количественного определения амилозы в крахмалах, как правило, ограничивают конкретным видом крахмала по происхождению.

Известны спектрофотометрические способы определения амилозы в кукурузном крахмале [1, 2], а также определение амилозы в зернах риса [3], основанные на определении интенсивности окраски амилозы в синий цвет при ее взаимодействии в водных растворах с йодом. Samec M. проверял возможность количественного измерения амилозы в картофельном крахмале методом потенциометрического титрования [4]. Однако автором отмечено, что использованный метод неточен.

Цель настоящей работы - определение возможности использования колориметрического метода для определения амилозы в крахмале.

Для достижения данной цели решались две задачи:

- определить спектр пропускания йод-амилоза и йод-амилопектин комплексов;

- построение калибровочного графика для количественного определения амилозы фотоколориметрическим методом;

- определение содержания амилозы в картофельном крахмале.

Экспериментальная часть

Для фотометрических измерений определения спектра пропускания йод-амилоза и йод-амилопектин комплексов в растворах использовали спектрофотометр [5, 6].

В исследованиях использовали амилозу и амилопектин, которые выделены из картофельного крахмала химическим методом, из амилозы и амилопектина приготовлены растворы с концентрацией сухих веществ 1 %. Для этого предварительно амилозу и амилопектин в отдельных колбах растворяли в дистиллированной воде, с последующим нагреванием. В процессе нагревания образцы интенсивно перемешивали до полного растворения амилозы и амилопектина. В полученные растворы добавили 5 %-ый раствор йода. Известно, что амилоза и амилопектин в водных растворах взаимодействуют с йодом и образуют окрашенные комплексные цветные соединения. В нашем случае при смешивании растворов амилозы и йода наблюдалось появление ярко-синей окраски, а при смешивании растворов амилопектина и йода - ярко-фиолетовой окраски [7].

Полученные цветные растворы по очередности были помещены в кювету спектрофотометра, длина оптического пути которой составляла 5,075 мм. Измеряли показатели коэффициента пропускания.

Для построения калибровочного графика использовали амилозу, выделенную из картофельного крахмала химическим методом [8].

Известно, наилучшим растворителем для амилозы картофельного крахмала является раствор диметилсульфоксида (ДМСО) [5, 9].

Амилозу растворили в 90% растворе ДМСО. Концентрация раствора 0,5%. Процесс растворения амилозы проводили при перемешивании в течение 3,5 часов до получения прозрачного раствора. Далее приготавливали серию образцов из стандартного раствора с разными концентрациями с добавлением дистиллированной воды (табл. 1).

Таблица 1 - Концентрации исследуемых образцов

Количество раствора 90%-ДМСО с амилозой, мл Количество дистиллированной воды, мл Концентрация исследуемого раствора, %

1 9 0,05

2 8 0,1

3 7 0,15

4 6 0,2

5 5 0,25

6 4 0,3

7 3 0,35

8 2 0,4

9 1 0,45

10 - 0,5

В исследуемые образцы добавляли 1 мл 0,025% раствора йода. Окрашенный раствор помещали в кювету фотоколориметра с длиной оптического пути 5,075 мм и измеряли оптическую плотность растворов Б. При измерениях использовали светофильтр с максимумом пропускания в зоне 590 нм.

Результаты и обсуждение

Кривые пропускания йод-амилоза и йод-амилопектин комплексов приведены на рис.1.

Й 50

/ 1 1 / /

/ / * / У / *

ч ч ч ч Г / • »

ч > \ ч ч // -"7 » 9 Г

ч \ ч ч ч { / / !

ч ч ч ч V / / / / А

400 450 500 550 600 850 700

Длина волны, X

------амилоза

------а мило пектин

Рис. 1 - Кривая зависимости коэффициента пропускания от длины волны

Из рисунка видно, что максимум пропускания амилопектина лежит в область 547 нм, по литературным данным амилопектин образует красно-фиолетовое окрашивание с максимумом пропускания в области 520-580 нм. Амилоза дает максимум пропускания в области 600 нм, по литературным данным амилоза должна иметь область пропускания с максимумом в зоне 620-650 нм. В нашем случае максимум поглощения сдвинут влево, что может быть объяснено частичным присутствием в исследуемом нами образце некоторого количества амилопектина.

По результатам опыта был построен калибровочный график, который представлен на рисунке 2.

Рис. 2 - Калибровочный график для количественного определения амилозы

Из рисунка видно, график зависимости оптической плотности от количества амилозы имеет линейную зависимость и описывается уравнением y = 86,624x, коэффициент аппроксимации равен 0,89.

Данный метод был использован при определении содержания амилозы в картофельном крахмале сорта «Луговской», содержание амилозы составило 20 %. Также метод использовали при определении эффективности разделения картофельного крахмала на амилозу и амилопектин. Результаты были опубликованы ранее [10].

Выводы

Результаты спектрофотометрических измерений показали, что амилоза имеет максимум пропускания в области 620 нм, амилопектин - 550 нм. Для исключения влияния амилопектина на результаты измерений целесообразно использовать светофильтр, имеющий пропускание в зоне 590 нм. Фотоколориметрический метод использован для определения содержания амилозы в картофельном крахмале сорта «Луговской».

Литература

1. Wolf, M. J. Amylose determination in dimethyl sulfoxide extracts of maize / M. J. Wolf, E. N. Melvin, W.

J. Garcia. // Cereal chemistry. - 1970. - №4. - P. 437 - 446.

2. Knutson, C. A. Rapid method for estimation of amylose in maize starches // C. A. Knutson, M. J. Grove // Cereal Chem. - 1994. - №5. - P. 469 - 471.

3. ISO 6647 - 1, 2. Rice. Determination of amylase content. - TC 34/SC 4, 2007. - 18 p.

4. Избранные методы исследования крахмала / М. Рихтер [и др.]. - М.: Пищевая промышленность, 1975. - 181 с.

5. Sene, M. Simultaneous spectrophotometric determination of amylose and amylopectin in starch from maize kernel by multi-waverelegth analysis / M. Sene, C. Thevenot, L. Prioul // Fournal of cereal science. - 1997. -№26. - Р. 211-221.

6. Суворова, А.И. Биоразлагаемые полимерные материалы на основе крахмала / А.И. Суворова, И.С. Тюкова, Е.И. Труфанова // Успехи химии. - 2000. - №5. - C. 494 - 502.

7. Karlsson, M. Starch in Processed Potatoes. Influence of tuber structure, thermal treatments and amylose/amylopectin ratio / M. Karlsson. - Lund.: Media-Tryck, 2005. - 55 р.

8. Закирова, А.Ш. Сравнительная оценка эффективности разделения картофельного крахмала на амилозу и амилопектин химическими методами / А.Ш. Закирова, Д.Ш. Ягофаров, А.В. Канарский, Ю.Д. Сидоров // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №9 . - С. 621- 625.

9. Determination of total amylose content of starch / R. Hoover, W.S Ratnayake // Current Protocols in Food Analitical Chemistry E2.3.1 -E2.3.5. - Copyright. - 2001.

10. Ягофаров, Д.Ш. Применение метода электродиализа для разделения амилозы и амилопектина картофельного крахмала / Д.Ш. Ягофаров, А.Ш. Закирова, А.В. Канарский, Ю.Д. Сидоров, М.А. Поливанов // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №11 . - С. 331- 334.

© А. Ш. Закирова - асп. каф. пищевой инженерия малых предприятий КГТУ, aygulzakirova@mail.ru; Д. Ш. Ягофаров - асп. той же кафедры, ripper-kicker@mail.ru; А. В. Канарский - д-р техн. наук, проф. той же кафедры, alb46@mail.ru; Ю. Д. Сидоров - канд. техн. наук, ст. препод. той же кафедры, sidud@mail.ru.