Экспресс-оценка биохимических показателей хозяйственной ценности образцов семян амаранта из коллекции ВИР с помощью БИК-спектроскопии

Актуальность. Разработанные калибровочные модели для экспресс-оценки хозяйственно ценных признаков семян амаранта с помощью спектроскопии в ближней области инфракрасного спектра (БИК) позволяют сохранить ценный селекционный материал и снизить себестоимость анализа.

Материалы и методы. Материалом для изучения послужили 30 образцов семян амаранта (Amaranthus hypochondriacus L., A. cruentus L., A. caudatus L.) из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР). Биохимические показатели качества и жирнокислотный состав масла изучали с помощью аналитических методов, принятых в ВИР: содержание белка – методом Кьельдаля; масла – методом сухого обезжиренного остатка; влажность – воздушно-тепловым методом; жирнокислотный состав масла – методом газо-жидкостной хроматографии. Калибровочные модели выполнены с использованием программного обеспечения OPUS, разработанного для ИК-анализатора MATRIX-I (Bruker Optics, Германия).

Результаты и заключение. Калибровочные модели, полученные на ИК-анализаторе MATRIX-I с помощью программного обеспечения OPUS LAB для определения содержания белка, влажности, пальмитиновой, олеиновой кислот, позволяют проводить массовый анализ семян амаранта из коллекции ВИР с точностью до 1,5%. Модели, разработанные для количественного определения масла, стеариновой, линолевой и α-линоленовой кислот, нуждаются в доработке. Использование БИК-спектроскопии позволяет ускорить процесс получения данных по основным хозяйственно ценным показателям семян амаранта, сохраняет ценный материал и помогает определить дальнейшее направление селекционной работы.

1. Быков А.И. Проблема кормового белка в Зауралье и основные пути ее решения. Аграрный вестник Урала. 2008;4(46):71-72.

2. Covas G. Publicación miscelánea Nº 13: Perspectivas del cultivo de los amarantos en la República Argentina. Anguil: Estación Experimental Agropecuaria; 1994. [in Spanish]

3. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П., Перуанский Ю.В., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. Методы биохимического исследования растений / под ред. А.И. Ермакова. 3-е изд. Ленинград: Агропромиздат; 1987).

4. Гонор К.В., Погожева А.В., Дербенева С.А., Мальцев Г.Ю., Трушина Э.Н., Мустафина O.K. Влияние антиатерогенной диеты с применением масла амаранта на антиоксидантный и иммунный статус у больных ишемической болезнью сердца и гиперлипопротеидемией. Вопросы питания. 2006;75(6):30-33.

5. ГОСТ 9404-88. Межгосударственный стандарт. Мука и отруби. Метод определения влажности. Москва: Стандартинформ; 2007. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200022334 [дата обращения: 22.05.2024].

6. Grobelnik Mlakar S., Turinek M., Jakop M., Bavec M., Bavec F. Nutrition value and use of grain amaranth: potential future application in bread making. Agricultura. 2009;6:43-53.

7. Huang Z.R., Lin Y.K., Fang J.Y. Biological and pharmacological activities of squalene and related compounds: potential uses in cosmetic dermatology. Molecules. 2009;14(1):540554. DOI: 10.3390/molecules14010540

8. (Хуе К.Т., Ханг Н.Т.М., Тхань Л.Н., Хунг Л.Н., Спиридович Е.В., Алексеева Е.И. Семена амаранта как источник биологически активных веществ. Вестник Астраханского государственного технического университета. 2014,9(1):62-66.

9. Khoreva V.I., Popov V.S., Kon’kova N.G. Application of the IR spectrometry method in the screening study of various oat species. Ecological Genetics. 2022;20(4):349-357. DOI: 10.17816/ecogen108503

10. Kjeldahl J. A new method for the determination of nitrogen in organic matter. Zeitschrift für Analytische Chemie. 1883;22:366-382. DOI: 10.1007/BF01338151

11. Магомедов И.М., Чиркова Т.В. Амарант – прошлое, настоящее и будущее. Успехи современного естествознания. 2015;1(ч. 7):11081113.

12. Попов В.С., Шеленга Т.В., Блинова Е.В., Хорева В.И. Применение БИК-спектроскопии для определения основных биохимических показателей качества у овса песчаного. Биотехнология и селекция растений. 2024;7(2):31-41. DOI: 10.30901/2658-6266-2024-2-o1

13. Reichert P., Schuwirth N. Linking statistical bias description to multiobjective model calibration. Water Resources Research. 2012;48(9):W09543. DOI: 10.1029/2011wr011391

14. Sadergaski L.R., Manard B.T., Andrews H.B. Analysis of trace elements in uranium by inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy, design of experiments, and partial least squares regression. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 2023;38(4):800-809. DOI: 10.1039/d3ja00013c

15. Shelenga T.V., Piskunova T.M., Malyshev L.L., Taipakova A.A., Solovyeva A.E. Seed oil biochemical composition of cultivated Cucurbita L. species from the VIR collections grown in the Astrakhan Province of the Russian Federation. Agronomy. 2020;10(10):1491. DOI: 10.3390/agronomy10101491

16. Smith T.J. Squalene: potential chemopreventive agent. Expert Opinion on Investigational Drugs. 2000;9(8):1841-1848. DOI: 10.1517/13543784.9.8.1841

17. Sokolova D., Shelenga T., Zvereva O., Solovieva A. Comparative characteristics of the amino acid composition in amaranth accessions from the VIR Collection. Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2021;45(1):68-78. DOI: 10.3906/tar-2007-7

18. Соколова Д.В. Способ производства ферментированного чая из красноокрашенных сортов амаранта. Российская Федерация; патент № 2793627; 2023.

19. Soriano-García M., Arias-Olguín I.I., Montes J.P.C., Ramírez D.G.R., Figueroa J.S.M., Valverde E.F. et al. Nutritional functional value and therapeutic utilization of amaranth. Journal of Analytical and Pharmaceutical Research. 2018;7(5):596-600. DOI: 10.15406/japlr.2018.07.00288

20. Таипова Р.М., Кулуев Б.Р. Амарант: особенности культуры, применение, перспективы возделывания в России и создания трансгенных отечественных сортов. Биомика. 2015;7(4):284-299.

21. Tang Y., Tsao R. Phytochemicals in quinoa and amaranth grains and their antioxidant, anti-inflammatory, and potential health beneficial effects: a review. Molecular Nutrition and Food Research. 2017;61(7):1600767. DOI: 10.1002/mnfr.201600767