Виталий Сергеевич Попов, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ВИР
190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42, 44
Vitaliy S. Popov, Cand. Sci. (Engineering Sciences), Senior Researcher, VIR
42, 44, Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg, 190000 Russia
Татьяна Васильевна Шеленга, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, ВИР
190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42, 44
Tatiana V. Shelenga, Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher, VIR
42, 44, Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg, 190000 Russia
Елена Владимировна Блинова, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, ВИР
190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42, 44
Elena V. Blinova, Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher, VIR
42, 44, Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg, 190000 Russia
Валентина Ивановна Хорева, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, ВИР
190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42, 44
Valentina I. Khoreva, Cand. Sci (Biology), Leading Researcher, VIR
42, 44, Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000 Russia
Актуальность. Разработка градуировочных моделей для экспресс оценки основных биохимических показателей качества зерна голозерных и пленчатых форм овса песчаного Avena strigosa Schreb. с помощью спектроскопии ближнего инфракрасного отражения (БИК) является важной и актуальной задачей современности. Использование цельного зерна для анализа позволяет сохранить особо ценный селекционный материал, что очень важно для селекционеров. Материалы и методы. Зерно овса песчаного (50 образцов из коллекции ВИР) выращивали в 2014–2020 годах в различных агроэкологических условиях Российской Федерации. Для получения данных о химическом составе овса песчаного, необходимых для построения градуировочных моделей, в отделе биохимии и молекулярной биологии ВИР проведено определение показателей качества зерна химическими методами: белка/азота – по Кьельдалю, масла – в экстракторе Сокслета в модификации С.В. Рушковского, крахмала – поляриметрическим методом по Эверсу, бета-глюканов – гравиметрическим методом. Результаты. Получены градуировочные модели для ИК-анализатора MATRIX-I фирмы Bruker (Германия) по определению белка, масла, крахмала и бета-глюканов в цельных зернах овса песчаного. На проверочной партии (20 образцов) оценивали достоверность построенных моделей. Показано, что модели для определения белка, крахмала и масла являлись достоверными, а модель по определению бета-глюканов нуждается в доработке. Установлено, что разница между спектральными показаниями и стандартными химическими методами единичных значений в среднем составила для белка 0,38 %, крахмала 0,57 % и масла 0,30 %, что не превышает предельно допустимых значений погрешности в параллельных измерениях. Относительная разница у исследуемых показателей в среднем не превышает 3-6 %. Заключение. Предлагаемый физический метод анализа зерна овса песчаного позволяет в экспресс режиме проводить предварительную оценку селекционного материала с высокой скоростью анализа. Из основных преимуществ метода можно отметить возможность сохранения ценного исходного материала, повышение эффективности труда, а также получение после сканирования образца данных сразу по нескольким показателям и с заданной повторяемостью.
Background. The purpose of this work was to develop calibration models for rapid assessment of the main biochemical parameters of grain quality of naked and covered black oat (Avena strigosa Schreb.) using near-infrared reflectance (NIR) spectroscopy. The use of whole oat grains makes it possible to preserve breeding material of special value, which is very important for breeders. Materials and methods. Black oat grain from 50 accessions from the VIR collection was grown in 2014–2020 in various agro-ecological conditions of the Russian Federation. Chemical parameter values for constructing calibration models were determined in the Laboratory of Biochemistry and Molecular Biology of VIR using traditional methods, such as Kjeldahl for protein/nitrogen, Soxhlet extraction (modified by S.V. Rushkovsky) for oil, polarimetry according to Evers for starch, and gravimetry for beta-glucans. Results. The work resulted in the construction of calibration models for the determination of protein, oil, starch and beta-glucans in whole grains of black oat by a Bruker's MATRIX-I IR analyzer (Germany). A test batch of 20 accessions was used for assessing reliability of the constructed models. The models for determining protein, starch and oil were found to be reliable, while the model for determining beta-glucans needs improvements. It was found that the difference between the values obtained by spectroscopy and by standard chemical methods averaged 0.38 % for protein, 0.57 % for starch and 0.30 % for oil, which does not exceed the maximum permissible error of parallel measurements. The relative difference between the studied indicators does not exceed 3-6 % on an average. Conclusion. The proposed physical method for the analysis of black oat grain allows an express preliminary assessment of breeding material with a high speed of analysis. The main advantages of the method include the possibility of preserving valuable starting material, economizing on reagents, increasing labor efficiency, and obtaining data simultaneously on several parameters of the scanned sample with a specified repeatability.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.