Stanovení dietární vlákniny v potravinách

Bc. Lucie Kolínová

Master's thesis

Determination of dietary fibre in food

Abstract:

Dietární vláknina má ověřený pozitivní vliv na zdraví člověka. Klíčovou vlastností dietární vlákniny je její nestravitelnost v tenkém střevě a následný přechod do tlustého střeva, kde je zcela či částečně fermentovaná střevní mikrobiotou za vzniku mastných kyselin s krátkým řetězcem. Literární rešerše této diplomové práce byla zaměřena zejména na metody stanovení dietární vlákniny. Fyzikální variabilita složek a chemická složitost vlákniny v různých potravinách a různé techniky zpracování potravin způsobují obtížné zvolení vhodné metody. Pro stanovení obsahu dietární vlákniny v potravinách lze metody rozdělit do základních tří kategorií: neenzymaticko–gravimetrické, enzymaticko–gravimetrické a enzymaticko–chemické, které lze dále rozdělit na metody enzymaticko–kolorimetrické a enzymaticko–chromatografické. Pro stanovení dietární vlákniny jsou nejpoužívanější metody AOAC enzymaticko–gravimetrické a metody enzymaticko–chemické, zejména Englystova metoda. Praktická část této diplomové práce byla zaměřena na implementaci a validaci metody AOAC do laboratorní praxe. Pro stanovení dietární vlákniny ve vybraných vzorcích snídaňových cereálií byl použit přístroj ANKOM Dietary Fiber Analyzer a analytická metoda byla zvolena AOAC 991.43. Tato metoda byla zkoušena na České zemědělské univerzitě v Praze poprvé. Jelikož metoda nebyla od výrobce dostatečně popsána, muselo být odzkoušeno její fungování, což se neobešlo bez poměrně velkých problémů. Bylo nutné upravit původní metodiku a znovu vše odzkoušet. Dále byla u 5 vzorků snídaňových cereálií stanovena hrubá vláknina pomocí přístroje ANKOM200. U vzorku Emco super mysli s ořechy a mandlemi bylo pomocí metody AOAC 991.43 naměřeno 3,1 % rozpustné dietární vlákniny a 5,5 % nerozpustné dietární vlákniny. Výsledná hodnota celkové dietární vlákniny byla 8,6 %. Metoda byla implementována. Podařilo se vytvořit upravenou standardizovanou metodiku, která do budoucna značně usnadní další použití této metody. Stanovením hrubé vlákniny ve vzorcích snídaňových cereálií bylo zjištěno, že nejvyšší hodnota hrubé vlákniny byla naměřena u vzorku Bonavita Dobrá vláknina (2,84 %) a nejnižší hodnota byla naměřena u vzorku Emco super mysli s ořechy a mandlemi (1,16 %). Největším nedostatkem originální metodiky od firmy ANKOM jsou instrukce k podpůrným analytickým stanovením (stanovení dusíkatých látek a stanovení popela). Jelikož v průběhu implementace metody došlo k mnoha analytickým problémům, které se vyskytly především při procesu mineralizace a při následné destilaci a titraci na přístroji Kjeltec, bylo by dobré, kdyby výrobce doplnil podrobnější instrukce. V této práci byly výsledné hodnoty celkové dietární vlákniny ve snídaňových cereáliích nižší než hodnoty, které výrobce deklaruje na etiketě výrobku. Metodiku stanovení je tedy do budoucna třeba ještě optimalizovat pro dané reálné potravinové matrice. Souhrnně lze říct, že stanovení dietární vlákniny pomocí přístroje ANKOMTDF metodou AOAC 991.43 je složité, nákladné a časově náročné. Nicméně tato metoda je používána jako standardní, a proto je vhodné ji použít pro rutinní analytické stanovení dietární vlákniny v potravinách.

Abstract:

Dietary fiber has a proven positive effect on human health. A key characteristic of dietary fiber is its indigestibility in the small intestine and subsequent passage to the large intestine, where it is fully or partially fermented by the intestinal microbiota to form short-chain fatty acids. The literature search of this thesis focused mainly on methods for the determination of dietary fiber. The physical variability of the constituents and chemical complexity of dietary fiber in different foods and the different food processing techniques make it difficult to choose a suitable method. For the determination of dietary fiber in foods, methods can be divided into three basic categories: non-enzymatic-gravimetric, enzymatic-gravimetric and enzymatic-chemical, which can be further subdivided into enzymatic-colorimetric and enzymatic-chromatographic methods. For the determination of dietary fiber, the most commonly used methods are the AOAC enzymatic-gravimetric and enzymatic-chemical methods, especially the Englyst method. The practical part of this thesis focused on the implementation and validation of the AOAC method in laboratory practice. The ANKOM Dietary Fiber Analyzer was used to determine dietary fiber in selected breakfast cereal samples and the chosen analytical method was AOAC 991.43. This method was tested at the Czech University of Agriculture in Prague for the first time. Since the method was not sufficiently described by the manufacturer, its operation had to be tested, which was not without rather big problems. It was necessary to modify the original methodology and test everything again. Furthermore, the crude fiber was determined in 5 samples of breakfast cereals using the ANKOM200 instrument. For the Emco super mysli s ořechy a mandlemi, 3,1 % soluble dietary fiber and 5,5 % insoluble dietary fiber was measured using the AOAC 991.43 method. The resulting value of total dietary fiber was 8,6 %. The method has been implemented. A modified standardized methodology has been developed which will greatly facilitate the future use of this method. The determination of crude fiber in the breakfast cereal samples revealed that the highest crude fiber value was measured in the Bonavita Dobrá vláknina sample (2.84 %) and the lowest value was measured in the Emco super mysli s ořechy a mandlemi sample (1.16 %). The biggest shortcoming of the original ANKOM methodology is the instructions for the supporting analytical determinations (nitrogen and ash determination). As there were many analytical problems during the implementation of the method, especially during the mineralization process and the subsequent distillation and titration on the Kjeltec, it would be useful if the manufacturer would add more detailed instructions. In this thesis, the resulting values of total dietary fiber in breakfast cereals were lower than the values declared by the manufacturer on the product label. Therefore the methodology needs to be optimized for the given real food matrices in the future. In summary, the determination of dietary fiber using the ANKOMTDF instrument by the AOAC 991.43 method is difficult, expensive and time consuming. However, it is a standard method often used, therefore it is appropriate for routine analytical determination of dietary fiber in food.

Keywords

dietární vláknina, nerozpustná vláknina, validace metody

Keywords

dietary fiber, insoluble fiber, method validation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Lenka Kouřimská, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition