Выбор читателей
Популярные статьи
Определение витамина а в пищевых продуктах. Витаминам, минеральным веществам и пищевым волокнам
Введение……………………………………………………………2
1. Общий обзор методов определения витаминов…………………3
2. Хроматографические методы определения витаминов…………5
3. Электрохимические методы определения витаминов…………10
4. Инверсионно вольтамперометрический метод определения
водорасторимых витаминов B 1 B 2 в пищевых продуктах………..13
Заключение………………………………………………………...18
Введение
В настоящее время на рынке появилось огромное количество витаминизированных продуктов питания для человека и кормов для животных, представляющих собой сухие многокомпонентные смеси. Ассортимент таких продуктов представлен достаточно широко. Это, прежде всего, биологически активные добавки к пище, премиксы, комбикорма для животных и птиц, поливитаминные препараты. Критерием качества таких продуктов может являться их анализ на содержание витаминов и, особенно, таких жизненно необходимых, как водорастворимые и жирорастворимые витамины, количество которых регламентируется нормативными документами и санитарными нормами качества.
Для определения витаминов применяют различные методы. Широко используемые оптические методы анализа трудоемки, требуют больших затрат времени и дорогостоящих реактивов, применение хроматографических методов осложнено использованием дорогостоящего оборудования. С каждым годом расширяется ассортимент и увеличивается производство продуктов питания, совершенствуется рецептура детского питания. Это в свою очередь предъявляет повышенные требования к контролю за качеством выпускаемой продукции и совершенствованию методов определения витаминов. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов характеризуют пищевую ценность большинства видов и групп продуктов детского питания различного назначения.
1. Общий обзор методов определения витаминов
Почти все витамины легко подвергаются окислению, изомеризации и разрушаются под воздействием высокой температуры, света, кислорода воздуха, влаги и других факторов.
Из существующих методов определения витамина С (аскорбиновой кислоты) наиболее широко применяют метод визуального и потенциометрического титрования раствором 2,6-ди-хлорфенолиндофенола по ГОСТ 24556-81, основанный на редуцирующих свойствах аскорбиновой кислоты и ее способности восстанавливать 2,6-ДХФИФ. Темно-синяя окраска этого индикатора при добавлении аскорбиновой кислоты переходит в бесцветную. Важное значение имеет приготовление экстракта исследуемого продукта. Наилучшим экстрагентом является 6 %-ный раствор метафосфорной кислоты, который инактивирует аскорбинотоксидазу и осаждает белки.
Каротин в растительном сырье, концентратах и безалкогольных напитках контролируют физико-химическим методом по ГОСТ 8756.22-80. Метод основан на фотометрическом определении массовой доли каротина в растворе, полученном в процессе экстрагирования из продуктов органическим растворителем. Предварительно раствор очищают от сопутствующих красящих веществ с помощью колоночной хроматографии. Каротин легко растворяется в органических растворителях (эфир, бензин и др.) и придает им желтую окраску. Для количественного определения каротина используют адсорбционную хроматографию на колонках с окисью алюминия и магния. Такое определение пигментов на колонке зависит от активности адсорбента, количества пигментов, а также присутствия других компонентов в разделяемой смеси. Сухая смесь окиси алюминия задерживает каротин, а влажная пропускает в раствор другие красящие вещества.
Тиамин в основном находится в связанном состоянии в виде дифосфорного эфира - кокарбоксилазы, которая является активной группой ряда ферментов. С помощью кислотного гидролиза и под воздействием ферментов тиамин освобождается из связанного состояния. Этим способом определяют количество тиамина. Для расчета содержания витамина B1 используют флюрометрический метод, который применяют для определения тиамина в пищевых продуктах. Он основан на способности тиамина образовывать в щелочной среде с феррнцианндом калня тиохром, который дает интенсивную флюоресценцию в бутиловом спирте. Интенсивность процесса контролируют на флюорометре ЭФ-ЗМ.
В продуктах питания и напитках рибофлавин присутствует в связанном состоянии, т. е. в форме фосфорных эфиров, связанных с белком. Чтобы определить количество рибофлавина в продуктах, необходимо освободить его из связанного состояния путем кислотного гидролиза и обработки ферментными препаратами. Витамин B1 в безалкогольных напитках рассчитывают с помощью химического метода для определения количества легкогидролизуемых и прочно связанных форм рибофлавина в тканях. Метод основан на способности рибофлавина к флюоресценции до и после восстановления его гипосульфитом натрия. Определение общего содержания фенольных соединений. Для этого используют колориметрический метод Фолина - Дениса, который основан на образовании голубых комплексов при восстановлении вольфрамовой кислоты под действием полифенолов с реагентом в щелочной среде. Фенольные соединения определяют по хлорогеновой кислоте методом пламенной фотометрии на приборе ЕКФ-2.
2. Хроматографические методы определения витаминов
В последнее время за рубежом бурное развитие переживает метод высокоэффективной жидкостной хроматографии. Это связано, прежде всего, с появлением прецизионных жидкостных хроматографов, совершенствованием техники выполнения анализа. Широкое использование метода ВЭЖХ при определении витаминов нашло отражение и в числе публикаций. На сегодняшний день более половины всех опубликованных работ по анализу как водо- так и жирорастворимых витаминов посвящено применению этого метода.Широкое распространение при определении витаминов получили различные варианты хроматографии.
Для очистки токоферола от посторонних примесей используют метод тонкослойной хроматографии В сочетании со спектрофотометрическими и флуориметрическими методами этим способом проводят и количественное определение витамина Е. При разделении используют пластинки с силуфолом, кизельгелем
Анализ изомеров токоферола в оливковом масле проводится методом газо-жидкостной хроматографии. Методики анализа ГХ и ГЖХ требуют получения летучих производных, что крайне затруднительно при анализе жирорастворимых витаминов. По этой причине данные способы определения не получили большого распространения. Определение витамина Е в пищевых продуктах, фармпрепаратах и биологических объектах проводят в градиентном и изократическом режимах как в нормально-фазовых, так и в обращенно-фазовых условиях. В качестве адсорбентов используют силикагель (СГ), кизельгур, силасорб, ODS-Гиперсил и другие носители. Для непрерывного контроля состава элюата в жидкостной хроматографии при анализе витаминов и увеличения чувствительности определения используют УФ (А,=292 нм), спектрофотометрический (Х=295нм), флуоресцентный (Х,=280/325нм), электрохимический, ПМР- и масс-спектроскопический детекторы.
Большинство исследователей для разделения смесей всех восьми изомеров токоферолов и их ацетатов предпочитают использовать адсорбционную хроматографию. В этих случаях подвижной фазой обычно служат углеводороды, содержащие незначительные количества какого-либо простого эфира. Перечисленные методики определения витамина Е, как правило, не предусматривают предварительного омыления образцов, что существенно сокращает время выполнения анализа.
Разделение с одновременным количественным определением содержания жирорастворимых витаминов (А, Д, Е, К) при их совместном присутствии в поливитаминных препаратах проводят как на прямой, так и на обращенной фазах. При этом большинство исследователей предпочитают использовать обращенно-фазовый вариант ВЭЖХ. Метод ВЭЖХ позволяет анализировать водорастворимые витамины В1 и В2 как одновременно, так и отдельно. Для разделения витаминов используют обращенно-фазный, ион-парный и ионообменный варианты ВЭЖХ. Применяют как изократический, так и градиентный режимы хроматографирования. Предварительное отделение определяемых веществ от матрицы осуществляют путем ферментативного и кислотного гидролиза пробы.
Преимущества метода жидкостной хроматографии:
Одновременное определение нескольких компонентов
Устранение влияния мешающих компонентов
Комплекс можно быстро перестроить на выполнение других анализов.
Состав и характеристика оборудования и программного обеспечения для жидкостного хроматографа "Хромос ЖХ-301":
Таблица 1
|
Достоинства хроматографа "Хромос ЖХ-301":
Высокая стабильность и точность поддержания расхода элюента обеспечивается конструкцией насосов высокого давления.
Легкий доступ к колонкам обеспечивается конструкцией прибора.
Эффективность разделения обеспечивается применением высокоэффективных хроматографических колонок.
Широкий линейный диапазон измерительного сигнала детекторов без переключений предела измерения, что позволяет с высокой точностью измерять пики как большой, так и малой концентрации.
Хроматограмма анализа водорастворимых витаминов:
1
аскорбиновая кислота (C),
2 никотиновая
кислота (Niacin),
3 пиридоксин (B6),
4 тиамин
(B1),
5 никотинамид (B3),
6 фолиевая
кислота (M),
7 цианокобаламин (B12),
8
рибофлавин (B2).
Хроматограмма анализа жирорастворимых витаминов:
1. Витамин А
2. токол
3. y -токоферол
4. a -токоферол (Витамин E)
5. лютеин
6.
зеаксантин
7. криптоксантин
8. a -каротин
Несмотря на высокую чувствительность метода ВЭЖХ, высокая стоимость приборов, а также длительность анализа с учетом времени пробоподготовки существенно ограничивает его применение в аналитических лабораториях нашей страны.
Введение
морепродукт витамин антиоксидантный
С древнейших времен человека интересовало все, что связано с пищей и питанием. Вначале главным было добывание любой пищи, затем последовали столетия, когда люди расширяли источники пищи, развивая сельское хозяйство, а заодно и совершенствовали способы приготовления различных блюд, доводя их до подлинного искусства (вспомним французскую или китайскую кулинарию). Лишь в середине прошлого века с началом промышленной и научной революции возникла наука о питании, которую теперь называют диетология или нутрициология.
Как правило, витамины поступают в наш организм вместе с пищей, которая теоретически должна содержать те или иные витамины, заложенные в её элементы самой природой. Фрукты и овощи, мясо, молоко, злаковые растения - все это, выращенное соответствующим образом, должно содержать минимальный перечень необходимых витаминов, но в наше время это происходит достаточно редко. Плохая экология, активное использование химических элементов в питании животных и производстве растительной продукции, генная инженерия - это очень часто сводит на нет, полезность продуктов, которые не содержат витамины, и является прямой причиной недостатка их содержания в организме человека.
Витамины представляют особые органические соединения, которые жизненно необходимы организму человека для его нормального функционирования, они играют важную роль в обмене веществ .
Недостаток витаминов может привести к серьезным изменениям в состоянии здоровья. К сожалению, наш организм не способен самостоятельно синтезировать витамины (исключение составляет витамин К, который за счет деятельности особых бактерий в достаточном количестве образуется в кишечнике), поэтому их дефицит необходимо обязательно восполнять .
Витамины А и Е содержащиеся в продуктах питания играют огромную роль для жизнедеятельности т.к. являются природными антиоксидантами .
В последе время очень часто используется слово антиоксиданты. Его можно услышать по телевизору, прочитать в газете или модном журнале, увидеть на упаковке продуктов питания. В связи с этим мы начинаем задаваться вопросами: «Что такое антиоксиданты, и для чего они нужны в продуктах питания?»
Целью работы является определение количественного содержания витаминов А и Е в мясе морепродуктов и морской рыбе.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Определить количественное содержание витаминов А и Е и диеновых конъюгатов в мясе морепродуктов.
2. Сравнить количественное содержание витаминов А и Е и диеновых конъюгатов в мясе морепродуктов.
Объектами исследования является мясо морепродуктов (креветки, осьминога, кальмара, мидии) и мясо морской рыбы (минтая, путассу, камбалы).
Предмет исследования - количественное содержание витаминов А и Е в мясе морепродуктов и морской рыбы.
1. Аналитический обзор литературы
1.1 Общие представления о химическом составе и свойствах морепродуктов
Понятие морепродукты используется для обозначения всех съедобных обитателей мирового океана. Хотя рыба и относится к морскими жителями, этот продукт выделяют в отдельную группу и не причисляют к морепродуктам. Дары моря применяют и не только в кулинарии, но и в медицине, а так же в химической промышленности. Практически каждый вид морепродуктов обладает исключительными полезными свойствами, которые оказывают благоприятное воздействие на здоровье и самочувствие человека.
Рыба - это продукт высокой пищевой ценности, поскольку содержит белки (13-23%), жиры (0,1-33%), минеральные вещества (1-2%), витамины А, D, Е, В1, В12, РР, С, экстрактивные вещества и углеводы. Химический состав рыбы не является постоянным, он меняется в зависимости от вида, возраста, места и времени вылова
В рыбе и морепродуктах содержатся такие крайне необходимые для человека соединения, как незаменимые аминокислоты, в том числе лизин и лейцин, незаменимые жирные кислоты, включая уникальные эйкозопентаеновую и докозогексаеновую, жирорастворимые витамины, микро - и макроэлементы в благоприятных для организма человека соотношениях.
Особое значение имеет метионин, относящийся к липотропным противосклеротическим веществам. По содержанию метионина рыба занимает одно из первых мест среди белковых продуктов животного происхождения. Благодаря присутствию аргинина и гистидина, а также высокому коэффициенту эффективности белков (для мяса рыбы он составляет 1,88-1,90, а для говядины - 1,64) рыбопродукты весьма полезны для растущего организма. Белок рыбы отличается хорошей усвояемостью. По скорости переваримости рыбные и молочные продукты идентичны и занимают первое место.
Белки рыбы в основном полноценные: альбумины и глобулины (простые белки), нуклеопротеиды, фосфоропротеиды и глюкопротеиды (сложные белки). Всего в мышечной ткани рыб 85% полноценных белков. Они почти полностью (97%) усваиваются организмом человека. Поэтому рыба является источником белкового питания.
Неполноценный белок соединительной ткани коллаген (15%) под действием тепловой обработке легко переходит в глютин, поэтому мясо рыбы размягчается быстрее, чем мясо домашних животных.
Жир рыбы содержит большое количество ненасыщенных жирных кислот (линолеву, линоленову, арахидонову и др.), поэтому он жидкий при комнатной температуре, имеет низкую температуру плавления (ниже 37° С) и легко усваивается организмом человека. Жир в организме рыб распределен неравномерно.
Рыба удовлетворяет суточную потребность человека в животных белках на 7-24%, в жирах - на 0,1-12%, в том числе в полиненасыщенных жирных кислотах - на 0,1-18%.
Особенно большое количество витаминов А и D содержится в жире печени рыб. Витамином А богат в первую очередь жир печени морских рыб тресковых (треска, пикша, минтай и др.), акул, морского окуня, скумбрии и многих других. Содержание витамина D в печени рыб колеблется от 60 до 360 мкг%, но у некоторых видов горбылей достигает 700-1900 мкг%.
Водорастворимые витамины (группы В) при обычных способах обработки рыбы в значительной мере сохраняются. В процессе варки рыбы некоторая часть содержащихся в ней водорастворимых витаминов переходит в бульон, в связи с чем его целесообразно использовать для пищевых целей. Особенно много витаминов группы В в темном мясе атлантической скумбрии, сардины, тунцов (20 мкг на 100 г.), крайне необходимых в связи с увеличением белка в рационе человека.
Количество жира в мясе разных рыб неодинаковое. По содержанию жира рыбу условно делятся на следующие группы:
· нежирная (до 2%) - треска, пикша, сайда, навага, линь, судак, речной окунь, выглядел, ерш, тихоокеанская камбала;
· маложирная (2-5%) - сельдь тихоокеанский и атлантический (во время нереста), корюшка, карп, вобла, карась, кефаль, морской окунь, сом, язь;
· жирная (5-15%) - белуга, осетр, стерлядь, семга, кета, горбуша, скумбрия, ставрида, тунец, сельдь атлантическая и тихоокеанская (летом, осенью, в начале зимы);
· очень жирная (15-33%) - лосось, минога, стерлядь сибирская, осетр сибирский, сельдь тихоокеанская и атлантическая (в конце лета).
Минеральные вещества входят в состав белков, жиров, ферментов и костей рыбы. Больше всего их в костях. Это соли кальция, фосфора, калия, натрия, магния, серы, хлора. Содержание фосфора в мясе рыб составляет в среднем 0, 20-0,25%. Особенно большое физиологическое значение имеют содержащиеся в рыбе в очень малых количествах такие элементы, как железо, медь, йод, бром, фтор и др. С помощью рыбы можно удовлетворить потребность организма в железе на 25%, фосфоре - на 50-70, магнии - на 20%. Морепродукты содержат больше минеральных веществ, в частности микроэлементов, чем пресноводная рыба. Она богата йодом, который необходим для нормальной деятельности щитовидной железы. В среднем в пресноводных рыбах содержится 6,6 мкг йода на 100 г. сухого вещества, в проходных - 69,1 мкг, в полупроходных - 26 мкг, в морских - 245 мкг.
Специфический резкий запах морской рыбы обусловлен присутствием в ней азотистых веществ - аминов.
Углеводы рыбы представлены гликогеном (0,05-0,85%), который формирует вкус, запах и цвет рыбных продуктов. Сладковатый вкус рыбы после тепловой обработки обусловлен распадом гликогена до глюкозы.
Пищевая ценность рыбы зависит не только от химического состава, но и от соотношения в ее теле съедобных и несъедобных частей и органов. К съедобным частям относят мясо, кожу, икру, молочко, печень; к несъедобным - кости, плавники, чешую, внутренности. Чем больше в рыбе мяса и икры, тем выше ее пищевая ценность.
Рыба как продукт питания ценится достаточно высоко. Однако загрязненность пресноводных рыб вредными веществами стала настоящей проблемой. Правда, остаточные количества тяжелых металлов или хлорированных углеводородов большей частью ниже предельно допустимой концентрации (ПДК), но сумма всех вредных веществ может привести к нежелательным последствиям для здоровья. Концентрация этих веществ в морской рыбе в среднем значительно ниже ПДК.
Если исключить из рациона испортившеюся рыбу и рыбы из чрезмерно загрязненных водоемов, то можно сказать, что она представляет собой очень важный и высококачественный продукт питания.
Полезные свойства морепродуктов в первую очередь определяется средой их обитания. Морская вода обладает огромным количеством минеральных веществ, поэтому животные, обитающие в ней, впитывают в себя всю «пользу» морей и океанов.
В морепродуктах содержатся быстроусвояемые белки, жирные кислоты, микро- и макроэлементы. В отличии от мясных продуктов морепродукты намного питательнее и полезнее для здоровья. в мышцах морепродуктов соединительной ткани в несколько раз меньше, чем в мышцах наземных животных - это связано с особенностями их строения и среды обитания. В отличии от животных суши, в мясе морских животных нет плотного жира, зато в нем много белка и полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), которые необходимы детям и взрослым. Недостаток ПНЖК грозит преждевременной старостью и хроническими заболеваниями. ПНЖК защищают сосуды, предотвращая развитие атеросклероза.
Своего фосфора в морепродуктах тоже много, и это актуально для тех, кто страдает заболеваниями центральной нервной системы, интенсивно учится или занимается умственной работой.
Морепродукты не калорийны, следовательно их употребление в пищу защищает от накопления избыточного веса. Например, если сравнивать их с телятиной, которая считается диетическим мясом, то они окажутся мение калорийными, т.к. калорийность телятины - около 290 ккал на 100 г., тогда как в кальмарах, креветках и мидиях - всего около 70-85 ккал, а жиров они содержат от 0,3 до 3 г.
Польза креветок не ограничивается их низкой калорийностью. Это богатый источник животного белка и железа, а также ряда витаминов. Имеются в креветках и антиоксиданты. И важнейший из них - астаксантин - защищает от рака и атеросклероза. Это вещество близкое по строению к каротину моркови. Его образуют океанические водоросли, от них он переходит в организм креветок, крабов и красной рыбы .
Известно, что продукты моря богаты йодом (причем относится это не только к морским животным, но и к растениям), и самым доступным его натуральным источником можно считать морскую капусту. Йод необходим людям занимающимся умственной деятельностью, так как его недостаток способствует быстрой утомляемость, подросткам, так как их организм быстро растет и ему необходимо питание, беременным необходим йод как для собственного организма, так и для плода.
Морепродукты богаты также медью и цинком, которые необходимы организму для нормализации обмена веществ, выработки гормонов, образования клеток иммунной системы, половых клеток, переработки белка и других важных процессов жизнедеятельности.
Важным свойством практически всех морепродуктов является способность снижать воздействие эмоциональных перегрузок: не зря в странах, расположенных на морском побережье, население отличается спокойствием и доброжелательностью, уравновешенностью и оптимизмом - не последнюю роль здесь играет рацион питания.
Вредными могут быть морепродукты, которые выловлены в экологически неблагоприятных водах, а таких мест на Земле сегодня становится все больше. Кроме загрязнений, вызванных утечками нефти и сбросом промышленных и бытовых отходов, в океане много мест, где присутствует радиоактивное излучение, а обитатели моря плавают и живут везде.
Употреблять в пищу следует свежевыловленные или замороженные морепродукты, в консервированных сохраняется мало полезного, и к тому же в них часто бывает слишком много пищевых добавок. Продукты в вакуумных упаковках тоже могут содержать вредные химические вещества. Если морепродукты были заморожены достаточно свежими, то свои полезные свойства сохраняют почти полностью, но многое зависит и от хранения: если продукт хранился неправильно, его качество может резко ухудшиться .
Диетологи не советуют злоупотреблять морепродуктами, и рекомендуют включать их в свой рацион не чаще двух раз в неделю. Кстати, некоторые морские деликатесы богаты на холестерин, часть имеет способность накапливать избыточное количество ртути .
1.2 Перекисное окисление липидов
Перекисное окисление липидов - сложный процесс, протекающий как в животных, так и в растительных тканях. Он включает в себя активацию и деградацию липидных радикалов, встраивание в липиды предварительного активированного молекулярного кислорода, реорганизацию двойных связей в полиненасыщенных ацилах липидов и, как следствие, деструкцию мембранных липидов и самих биомембран. В результате развития свободнорадикальных реакций перекисного окисления липидов образуется целый ряд продуктов, в том числе спирты, кетоны, альдегиды, эфиры др. Так, например, только при окислении линолевой кислоты образуется около 20 продуктов ее распада. Биологические мембраны, особенно мембраны холоднокровных животных, содержат большое количество ненасыщенных жирных кислот, металлопротеины, активирующие молекулярный кислород. Поэтому неудивительно, что в них могут развиваться процессы перекисного окисления липидов.
Современные представления о механизме перекисного окисления липидов свидетельствуют о возможности непосредственного присоединения молекулярного кислорода к органическим молекулам с образованием гидроперекисей. Субстратом окисления в биологических мембранах являются полиненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав фосфолипидов .
Перекисное окисление (автоокисление) липидов при контакте с кислородом не только приводит в негодность пищевые продукты (прогоркание), но и вызывает также повреждение тканей in vivo, способствуя развитию опухолевых заболеваний. Повреждающее действие инициируется свободными радикалами, возникающими в период образования перекисей жирных кислот, содержащих двойные связи, чередующиеся с метиленовыми мостиками (такое чередование имеется в природных полиненасыщенных жирных кислотах). Перекисное окисление липидов является цепной реакцией, обеспечивающей расширенное воспроизводство свободных радикалов, которые инициируют дальнейшее распространение перекисного окисления. Весь процесс можно представить следующим образом.
1) Инициация: образование R из предшественника
2) Развитие реакции:
3) Терминация (прекращение реакции):
Поскольку гидроперекись ROOH выступает как предшественник в процессе инициации, перекисное окисление липидов является разветвленной цепной реакцией, потенциально способной вызвать значительное повреждения. Для регулирования процесса перекисного окисления жиров и человек, и природа используют антиоксиданты. В пищевые продукты с этой целью добавляют пропилгаллат, бутилированный гидроксианизол и бутилированный гидрокситолуол. К природным антиоксидантам относятся жирорастворимый витамин Е (токоферол), а также водорастворимые ураты и витамин С. Каротин является антиоксидантом только при низких значениях.
Антиоксиданты распадаются на два класса:
1) превентивные антиоксиданты, снижающие скорость инициации цепной реакции.
2) гасящие (прерывающие цепь) антиоксиданты, препятствующие развитию цепной реакции.
К первым относятся каталаза и другие пероксидазы, разрушающие ROOH, и агенты, образующие хелатные комплексы с металлами - ДТПА (диэтилентриаминпентаацетат) и ЭДТА (этилендиаминтетраацетат). В качестве прерывающих цепь антиоксидантов часто выступают фенолы или ароматические амины. В условиях in vivo главными прерывающими цепь антиоксидантами являются супероксиддисмутаза, которая в водной фазе улавливает супероксидные свободные радикалы а также витамин Е, улавливающий свободные радикалы ROO в липидной фазе, и, возможно, мочевая кислота .
1.3 Биологическая роль витаминов А и Е
Ретиномл (истинный витамин A, транс - 9,13 - диметил-7 - (1,1,5 - триметил-циклогексен-5-ил-6) - нонатетраен - 7,9,11,13 - ол) - жирорастворимый витамин, антиоксидант (рис. 1.1)
Рис. 1.1 Формула ретинола
Витамин A получил название ретинол по причине его исключительной важности для функционирования сетчатки глаза (ретины). Но, как и в случае с другими витаминами, его роль в организме гораздо шире и завязана на многие критически важные процессы.
Биологическая роль витамина А.
· Антиоксидантная функция: нейтрализация свободных кислородных радикалов, препятствует повторному появлению (рецидиву) опухолей после операций.
· Регуляция генетических функций: повышение чувствительности клеток к ростовым стимулам, что обеспечивает нормальный рост клеток эмбриона и молодого организма, регуляцию деления и дифференцировку быстроделящихся клеток, таких как клетки плаценты, костной ткани, хряща, эпителия кожи, сперматогенного эпителия, слизистых, иммунной системы.
Все эти функции обеспечивают нормальное функционирование иммунной системы, повышают барьерную функцию слизистых оболочек, восстановление повреждённых эпителиальных тканей, стимулирует синтез коллагена, снижает опасность инфекций.
· Участие в зрительных фотохимических процессах.
Ретиналь в комплексе с белком опсином формирует зрительный пигмент родопсин, который находится в клетках сетчатки глаза, отвечающих за чёрно - белое сумеречное зрение - палочках.
· Участие в синтезе стероидных гормонов, сперматогенезе, является антагонистом тироксина - гормона щитовидной железы.
· Специфическими функциями обладают отдельные каротиноиды:
а) b - каротин особенно необходим для нейтрализации свободных радикалов полиненасыщенных жирных кислот и радикалов кислорода, обладает защитным действием у больных атеросклерозом, стенокардией, повышая содержание в крови липопротеидов высокой плотности, обладающих антиатерогенным действием (препятствует формированию атеросклеротических бляшек).
б) лютеин и зеаксетин - способствуют предупреждению катаракты, снижают риск дегенерации жёлтого пятна.
в) ликопин обладает антиатеросклеротическим действием, защищает организм от развития рака молочной железы, эндометрия, простаты. Наибольшее содержание ликопина в помидорах.
Гиповитаминоз
Причинами являются пищевая недостаточность, гиповитаминоз С, гиповитаминоз Е, дефицит цинка, снижение функции щитовидной железы (гипотиреоз), дефицит железа в организме. Железо необходимо для нормального функционирования железосодержащих ферментов, катализирующих в печени и кишечнике превращение каротиноидов в ретинол .
Недостаток витамина А приводит к возникновению в нашем организме большого количества заболеваний и других проблем со здоровьем. Самым известным признаком нехватки этого витамина считается куриная слепота - заболевание, которое характеризуется плохим зрением в местах со слабым освещением. В данном случае не только плохо видят глаза, но и человек начинает испытывать дискомфорт: пересыхает слизистая, на холоде слезятся глаза, происходит помутнение роговицы. Кроме того, возникает ощущение песка в глазах, появляются корочки и слизь в уголках.
Помимо органов зрения недостаток витамина А влияет и на другие органы. В частности, страдает кожа, которая становится слишком сухой, поэтому довольно рано начинает покрываться морщинами. На голове образуется перхоть, волосы утрачивают естественный блеск и тускнеют. Мочеполовая система и ЖКТ из-за нехватки ретинола также страдают от многочисленных патологий, а на женских репродуктивных органах могут образовываться эрозии, полипы, мастопатия и даже рак.
Недостаток витамина А объясняется в основном скудным питанием, при этом часто наблюдается отказ от жиров и белковой пищи. Кроме того, это может быть связано и с наличием болезней кишечника, печени и желудка, а также дефицитом витамина Е, который помогает ретинолу быстрее окисляться.
Гипервитаминоз.
В основном связан с избыточным приёмом различных пищевых добавок, содержащих витамин А. Гипервитаминоз, связанный с употреблением в пищу продуктов богатых витамином А, практически не встречается.
Острое отравление проявляется головной болью, слабостью, тошнотой, нарушением сознания, зрения.
Хроническое отравление характеризуется нарушением пищеварения, потерей аппетита, что ведёт к похуданию, снижается активность сальных желёз кожи, развивается сухой дерматит, возможна ломкость костей.
Особенно опасен гипервитаминоз при беременности. Доказана эмбриотоксичность препарата в высоких дозах. Описана также нефротоксичность и канцерогенность гипервитаминоза.
Суточная норма витамина А для детей дошкольного возраста от 0,5 до 1,5 мг. Норма для взрослого человека несколько выше, но низшей границей является значение в 1,5 мг, при понижении этой отметки развиваются симптомы дефицита. Беременным и кормящим грудью женщинам нужно увеличивать норму витамина А до отметки в 2-2,5 мг .
ВитаминЕ относится кгруппе природных соединений - производных токола. Светло-желтые вязкие жидкости не растворимые в воде, хорошо растворимые в хлороформе, эфире, гексане, петролейном эфире, хуже - в ацетоне и этаноле.
· Витамин встраивается в фосфолипидный бислой мембраны клеток и выполняет антиоксидантную функцию, препятствуя перекисному окислению липидов.
Особенно данная функция важна в быстроделящихся клетках, таких как эпителий, слизистые оболочки, клетки эмбриона, в сперматогенезе.
· Снижает дегенерацию клеток нервной ткани.
· Известно положительное влияние витамина Е на состояние сосудистой стенки, снижение тромбообразования.
· Витамин Е защищает витамин А от окисления.
· Местное применение кремов с витамином Е улучшает состояние кожи, предотвращает старение клеток, способствует заживлению повреждённых участков.
Гиповитаминоз.
Причинами гиповитаминоза являются пищевая недостаточность.
Клиническая картина. Патология мембран клеток ведёт к гемолизу эритроцитов, развивается анемия, возникает увеличение проницаемости мембран, мышечная дистрофия.
Со стороны нервной системы может отмечаться поражение задних канатиков спинного мозга и миелиновой оболочки нервов, что приводит к нарушению чувствительности, парезу взора.
Гиповитаминоз может привести к бесплодию .
При недостатке витамина Е человек начинает чувствовать слабость, настроение резко ухудшается и наступает апатия ко всему. Так же симптомы недостатка витамина Е выражаются в появлении пигментных пятен и ухудшении состояния кожи лица. С момента начала подготовки к беременности вплоть до окончания грудного вскармливания гинекологи назначают свои пациенткам увеличенные дозы витамина Е. Токоферол незаменим для тех, кто занимается профессиональным спортом или испытывает ежедневные физические перегрузки.
Суточная норма витамина Е зависит от возраста и пола. Детям от 0 до 7 лет достаточно от 5 до 10 мг. этого витамина. Детям от 7 до 14 лет требуется уже чуть большая доза, от 10 до 14 мг. Взрослым людям нужно в сутки получать минимум 10 мг витамина Е. Именно при таком значении не разовьется дефицит. Так же увеличивается потребность в витамине Е у беременных и кормящих грудью женщин. Для них нормой является от 15 и до 30 мг. Норма витамина Е может повышаться при нервных потрясениях, стрессах или после перенесения тяжелых заболеваний.
Антиоксидантная активность витамина А.
Биологически активные вещества выполняют в организме определенную функцию, принимая участие в сложных биохимических процессах. Как известно, ультрафиолетовое облучение, курение, стрессы, некоторые препараты (в том числе и лекарственные) способны стимулировать образование свободных радикалов и активных форм кислорода .
Кислород необходим для жизни. Снижение содержания кислорода пагубно влияет на состояние живых организмов. Но, с другой стороны, окислительная способность кислорода повреждающее действует на клеточные структуры.
Свободные радикалы кислорода появляются не только под влиянием агрессивного воздействия внешних факторов, но и могут возникать как побочные продукты биологического окисления в тканях и клетках. Свободные радикалы способны провоцировать развитие различных реакций. Самой нежелательной является реакция взаимодействия с липидами - перекисное окисление. В результате образуются перекиси. По этому механизму чаще окисляются ненасыщенные жирные кислоты - составляющие клеточных мембран. Перекисное окисление может иметь место в маслах, содержащих ненасыщенные жирные кислоты. Масло приобретает горький вкус - «прогоркает».
Окисление в тканях и клетках носит цепной характер и нарастает лавинообразно. В результате дополнительно к свободным радикалам образуются липидные перекиси, легко превращающиеся в новые свободные радикалы, реагирующие со всеми биологическими молекулами (липидными, белковыми, ДНК).
Антиоксидантная система способна блокировать реакции свободнорадикального окисления. Антиоксиданты взаимодействуют комплексно. Часть антиоксидантов расположены в органеллах клеток, другие - внеклеточно (в межклеточном пространстве). Например, СОД, каталаза, глутатионпероксидаза находятся как в цитоплазме, так и в митохондриях тех клеточных органелл, где больше всего свободных радикалов. В дополнение к внутриклеточным антиоксидантную защиту осуществляют внеклеточные антиоксиданты - глутанион, витамины Е, С, А, СОД, каталаза, глутанионпероксидаза. Кофермент Q10 (убихинон) защищает митохондрии от окислительного повреждения .
Кроме того, антиоксидантными свойствами обладают и другие биологические соединения: токоферолы, каротиноиды, женские половые гормоны, тиоловые соединения (содержащие серу), некоторые белковые комплексы, аминокислоты витамин К и др. .
Однако под действием агрессивных внешних факторов (например, ультрафиолета) антиоксидантная система кожи не всегда способна ее защитить. Тогда необходимо применять средства, усиливающие антиоксидантную защиту.
Витамин А (ретинол, Retinolum). Роль витамина А в жизнедеятельности организма разнообразна. Ретинол и его метаболиты ретиналь (цис- и трансальдегид) и ретиноловая кислота, эфиры ретинола (ретинилпальмитат, ретинилацетат и др.) претерпевают под воздействием специфических ферментов определенные превращения .
Изучение ретинола начато в 1909 г., синтезирован он в 1933 г. Паулем Каррером. Витамин А в пищевых продуктах присутствует в виде эфиров, а также в виде провитаминов: альфа, бета и гамма-каротинов и др. (в продуктах растительного происхождения). Каротин был обнаружен в 1931 г. в моркови. Самым активным является в-каротин .
Витамин А широко распространен. Он содержится в продуктах животного происхождения, печени крупного рогатого скота и свиней, яичном желтке, в цельном молоке, сметане, в печени морского окуня, трески, палтуса и др.
Каротины также являются источником витамина А (красно-мякотные овощи: морковь, томаты, перец и др.). Расщепление каротинов происходит преимущественно в энтероцитах под действием специфического фермента (в-каротиндиоксигеназы (не исключена возможность аналогичного превращения в печени) до ретиналя. Под действием специфической кишечной рефуктазы ретиналь восстанавливается в ретинол. Усвоение улучшается в присутствии жиров и при наличии ненасыщенных жирных кислот. Витамин А обладает иммуностимулирующим свойством.
При авитаминозе А наряду с общими явлениями отмечается специфическое поражение кожи, слизистых оболочек и глаз. Отмечается поражение эпителия кожи, сопровождающееся пролиферацией и патологическим его ороговением. Наблюдается гиперкератоз, кожа усиленно шелушится, образуются трещины, появляются угри, кисты сальных желез, обострение бактериальной и микотической инфекции. Имеет место поражение слизистых оболочек ЖКТ, мочеполовой системы, дыхательного аппарата, что нарушает их функцию и способствует развитию заболеваний (гастритов, циститов, пиелитов, ларинготрахеобронхитов, пневмоний). Характерно поражение глазного яблока - ксерофтальмия, нарушение остроты зрения, способности различать предметы в сумерках (нарушение темновой адаптации), при выраженном авитаминозе может нарушаться цветовое восприятие .
При дефиците витамина А нарушается рост костей, так как витамин А необходим для синтеза хондроитинсульфатов костной и других тканей. Витамин А и каротиноиды обладают выраженным антиоксидантным свойством благодаря способности тормозить перекисное окисление липидов.
Каротиноиды - в-каротин (накапливается в яичниках, защищая яйцеклетки от перекисей), резерватол (находится в красном вине и арахисе - мощный антиоксидант), ликопин (обладает выраженным антиоксидантным свойством в отношении липо-протеидов, содержится в помидорах) и др. (лютеин, зеаксантин, кантаксантин накапливаются в сетчатке).
В современных косметических средствах особое место уделяется ретиноидам (синтетические и натуральные соединения, по действию аналогичны ретинолу). Витамин А, как отмечалось, регулирует биохимические процессы в коже, способен воздействовать на клетки кожи (регулирует процессы пролиферации, дифференцировки и межклеточных взаимодействий).
Ретиноиды при местном применении (в концентрациях 0,001-1% - ретин-А, айрол, радевит, ретиноевая кислота, дифферин и др.) способствуют обновлению эпидермиса, нормализации функционирования сальных желез, восстановлению дермального матрикса, применяются в программах лечения угревой сыпи и замедления процессов старения .
Не следует использовать данные препараты при приеме некоторых лекарственных средств, обладающих фотосенсибилизирующим свойством (тетрациклинов, сульфаниламидов, тиазидов и др.). Препараты обладают тератогенным свойством, их не рекомендуются применять у беременных. Использование препаратов для общего применения изложено в разделе «Лечение акне» .
Антиоксидантная активность витамина Е.
Витамин Е (токоферола ацетат, Tocopheroli acetas). Токоферола ацетат является синтетическим препаратом витамина Е. Наибольшей биологической активностью обладает а-токоферол. Под названием «витамин Е» известны и другие токоферолы, они близки по химической природе и биологическому действию. Витамин Е обладает выраженным антиоксидантным свойством. Он захватывает неспаренные электроны активных форм кислорода, блокирует перекисное окисление липидов (а именно тормозит перекисное окисление ненасыщенных жирных кислот), стабилизируя состояние клеточных мембран. Это свойство - предотвращение окисления ненасыщенных жирных кислот - используется в косметических средствах, дает возможность избежать прогоркания жиров.
Кроме того, витамин Е участвует в биосинтезе гемоглобина крови и белков, в делении клеток, в тканевом дыхании и других сложных и важных процессах. Витамин Е восстанавливает витамин А и кофермент Q10 (убихинон). Кроме того, действие витамина Е связано с действием микроэлементов (в частности, селена, который входит в состав фосфолипидглутатионпероксидазы и глутатионпероксидазы, активность которых зависит от витамина С) .
Токоферолы в природе содержатся в зеленых частях растений, особенно в молодых ростках злаков, некоторое количество их содержится в жире, мясе животных, яйцах, молоке, креветках, кальмарах и др.
В медицине и косметологии используют экстракты из злаков, пророщенных зерен, растительные масла, полученные холодным отжимом. Богаты токоферолом следующие растительные масла:
· соевое (1140 мг/кг);
· хлопковое (990 мг/кг);
· кукурузное (930 мг/кг);
· оливковое (130 мг/кг)
и другие (арахисовое, облепиховое, пальмовое, миндальное, масло лесного ореха).
1.4 Неферментативная антиоксидантная система
В качестве компонентов неферментативной АОС могут выступать низкомолекулярные вещества, имеющие высокую константу скорости взаимодействия с АФК.
Неферментативная АОС включает различные по химическому строению и свойствам соединения: водорастворимые - глутатион, аскорбат, цистеин, эрготионеин, и гидрофобные - - токоферол, витамин А, каротиноиды, убихиноны, витамины группы К, которые снижают скорость образования свободных радикалов и уменьшают концентрацию продуктов реакций, протекающих с участием радикалов .
Основная направленность действия низкомолекулярных АО связана с защитой белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, а также биомембран от окислительного разрушения при свободнорадикальной процессах. Важное значение низкомолекулярные АО приобретают в условиях окислительного стресса, когда ферментативная АОС оказывается менее эффективной в сравнении с их протекторным действием. Причины этого - быстрая инактивация конститутивного пула ферментов свободными радикалами и значительное время, необходимое для индукции их синтеза .
В липидах содержатся природные антиоксиданты (АО), существенно влияющие на скорость реакции обрыва цепей окисления. К гидрофобным АО фенольного типа относятся три группы веществ: токоферолы, убихиноны и витамины группы К. Каждое из этих веществ образует группу структурно-родственных соединений, включающую хиноны, хинолы, хроманолы и хроменолы. В липидном бислое мембран эти формы могут переходить одна в другую. Каждая группа природных АО присутствует в липидах преимущественно в одной, наиболее стабильной для данных соединений форме: витамины группы К находятся в виде хинонов, токоферолы находятся в липидах, в основном, в циклической форме 6-оксихроманов как в виде свободного токоферола, так и в виде его эфиров, для убихинонов наиболее устойчивой является хинонная форма. Гидрохинонная форма убихинонов довольна нестабильна и окисляется кислородом воздуха, однако в клетках до 70% убихинона может находится в восстановленной форме. Более стабильными являются циклические формы - убихроменолы, не участвующие в процессе переноса электрона по дыхательной цепи. Предполагают, что эта форма выполняет в липидах роль АО .
Характерной особенностью вышеназванных соединений является наличие в их структуре боковых алифатических заместителей, состоящих из нескольких изопреноидных звеньев, различающихся степенью ненасыщенности.
В состав природных АО, содержащихся в липидах, входят восстановленные фенольные формы, активно реагирующие с пероксирадикалами липидов (ROO) и окисленные хинонные формы, взаимодействующие с алкильными радикалами (R). Значительным сродством к пероксирадикалам обладают витамины группы К и токоферол, константы скоростей реакций составляют 5,8106 и 4,7106 М-1с-1 соответственно. Убихинолы и убихроменолы в 10 раз менее активны, чем токоферолы. Высокое сродство природных АО к пероксирадикалам обусловлено наличием в их молекулах лабильных гидроксильных групп, а длина и степень ненасыщенности боковых цепей не оказывает существенного влияния .
Хиноны легко реагируют с алкильными радикалами липидов (R), доля которых в общем количестве свободных радикалов при ПОЛ велика, по механизму:
R + Q RQ; RQ + R RQR и могут эффективно тормозить окисление.
Хиноны и их производные способны реагировать с АФК, в частности, хиноны способны связывать радикалы супероксид-аниона, участвующие в инициировании цепей свободнорадикального окисления липидов, с образование семихинонов. Вместе с тем предполагают, что убисемихиноны и убихиноны могут, подобно менасемихинону и менадиолу, реагировать с молекулярным кислородом с образованием супероксидных анион-радикалов.
2. Материалы и методы исследования
2.1 Общий обзор методов определения содержания витаминов А и Е
В области изучения витаминов накоплен громадный и разнообразный материал и он свидетельствует о том, что витамины являются органическими соединениями разной химической природы, необходимыми для обеспечения обмена веществ, лежащего в основе всех жизненных процессов. В связи с этим интерес к витаминам со временем не ослабевает, а возрастает еще больше. Особенно важной является разработка методов определения витаминов в различных объектах с целью контроля за их содержанием в продуктах питания, косметических средствах, лекарственных препаратах.
Методы определения содержания витамина А в продуктах.
При количественном определении витамина А в пищевых продуктах используют различные методы: колориметрический, флуоресцентный, способ прямой спектроскопии и ВЭЖХ. Выбор метода определяется наличием той или иной аппаратуры, целью исследования, свойствами анализируемого материала, предполагаемым содержанием витамина А и характером сопутствующих примесей.
Выделение витамина осуществляют кипячением со спиртовым раствором КОН в среде азота; и последующей экстракцией петролейным эфиром.
1. Для количественного определения веществ, обладающих А-витаминной активностью, может быть использован метод прямой спектрофотометрии, основанный на способности этих соединений к избирательному светопоглощению на разных длинах волн в УФ области спектра. Поглощение пропорционально концентрации вещества при измерении на тех длинах волн, где наблюдается свойственный данному соединению максимум абсорбции в используемом растворителе. Метод - наиболее простой, быстрый, достаточно специфичный. Дает надежные результаты при определении витамина А в объектах, не содержащих примесей, обладающих поглощением в той же области спектра. При наличии таких примесей метод может быть использован в сочетании со стадией хроматографического разделения.
2. Перспективным является флуоресцентный метод, основанный на способности ретинола флуоресцировать под действием УФ лучей (длина волны возбуждающего света 330-360 нм). Максимум флуоресценции наблюдается в области 480 нм. Определению витамина А этим методом мешают каротиноиды и витамин D. Для устранения мешающего влияния используют хроматографию на оксиде алюминия. Недостаток флуоресцентного метода - дорогостоящая аппаратура.
3. Ранее наиболее распространенным являлся колориметрический метод определения витамина А по реакции с хлоридом сурьмы. Используют раствор хлорида сурьмы в хлороформе (реактив Карр-Прайса). Механизм реакции точно не установлен и предполагают, что в реакцию вступает примесь SbCL5 в SbCl3. Образующееся в реакции соединение окрашено в синий цвет. Измерение оптической плотности проводят при длине волны 620 нм в течение 3-5 секунд. Существенным недостатком метода является неустойчивость развивающейся окраски, а также высокая гидролизуемость SbCl3. Предполагается, что реакция протекает следующим образом:
Эта реакция для витамина А не специфична, аналогичное окрашивание дают каратиноиды, но хроматографическое разделение этих соединений позволяет устранить их мешающее влияние.
Определению витамина А перечисленными методами, как правило, предшествует подготовительная стадия, включающая щелочной гидролиз жироподобных веществ и экстракцию неомыляемого остатка органическим растворителем. Часто приходится проводить хроматографическое разделение экстракта.
4. В последнее время вместо колоночной хроматографии находит все более широкое применение ВЭЖХ, которая позволяет разделить жирорастворимые витамины (A, D, E, K), обычно присутствующие одновременно в пищевых продуктах, и количественно их определить с большой точностью. ВЭЖХ облегчает определение различных форм витаминов (витамин А-спирт, его изомеры, эфиры ретинола), что особо необходимо при контроле за внесением витаминов в пищевые продукты.
Методы определения содержания витамина Е в продуктах.
К группе веществ, объединяемых общим названием «витамин Е» относятся производные токола и триенола, обладающие биологической активностью a-токоферолла. Кроме a-токоферолла, известно еще семь родственных ему соединений, обладающих биологической активностью. Все они могут встречаться в продуктах. Следовательно, главная трудность при анализе витамина Е состоит в том, что во многих случаях приходится рассматривать группу соединений, имеющих большое химическое сходство, но одновременно различающихся по биологической активности, оценить которую можно только биологическим методом. Это трудно и дорого, поэтому физико-химические методы почти полностью вытеснили биологические.
Основные стадии определения витамина Е: подготовка образца, щелочной гидролиз (омыление), экстракция неомыляемого остатка органическим растворителем, отделение витамина Е от мешающих анализу веществ и разделение токоферолов с помощью различных видов хроматографии, количественное определение. Токоферолы очень чувствительны к окислению в щелочной среде, поэтому омыление и эктсракцию проводят в атмосфере азота и в присутствии антиоксиданта (аскорбиновой кислоты). При омылении могут разрушаться ненасыщенные формы (токотриенолы). Поэтому при необходимости определения всех форм витамина Е, содержащихся в продукте, омыление заменяют другими видами обработки, например, кристаллизацией при низких температурах.
1. Большинство физико-химических методов определения витамина Е основано на использовании окислительно-восстановительных свойств токоферолов. Для определения суммы токоферолов в пищевых продуктах наиболее часто используют реакцию восстановления трехвалентного железа в двухвалентное токоферолами с образованием окрашенного комплекса Fe (2+) с органическими реагентами. Наиболее часто используют 2,2" - дипиридил, с которым Fe (2+) дает комплекс, окрашенный в красный цвет (лmax = 500 нм). Реакция не специфична. В нее также вступают каротины, стиролы, витамин А и др. Кроме того, интенсивность окраски существенно зависит от времени, температуры, освещения. Поэтому для повышения точности анализа токофероллы предварительно отделяют от соединений, мешающих определению, методом колоночной, газожидкостной хроматографии, ВЭЖХ. При определении Е-витаминной ценности продуктов, в которых a-токоферол составляет более 80% общего содержания токоферолов (мясо, молочные продукты, рыба и др.), часто ограничиваются определением суммы токоферолов. Когда в значительных количествах присутствуют другие токоферолы (растительные масла, зерно, хлебобулочные изделия, орехи), для их разделения используют колоночную хроматографию.
2. Для определения суммы токоферолов может быть использован также флуоресцентный метод. Гексановые экстракты имеют максимум флуоресценции в области 325 нм при длине волны возбуждающего света 292 нм.
3. Для определения индивидуальных токоферолов несомненный интерес представляет метод ВЭЖХ, обеспечивающий в одном процессе как разделение, так и количественный анализ. Метод также характеризуется высокой чувствительностью и точностью. Детектирование проводят по поглощению или по флуоресценции.
2.2 Определение количественного содержания витаминов А и Е в морепродуктах
Определение количественного содержания витаминов А и Е проводилось на образцах четырех видов замороженных морепродуктов (креветка, осьминог, кальмар, мидия) и трех видах замороженной морской рыбы (минтай, путассу, камбала). Исследовали по пять параллельных образцов каждого объекта, в которых определяли содержание витаминов А и Е.
Методика определения количественного содержания витаминов А и Е.
В центрифужные пробирки помещается растертое мясо морепродукта (навеска 1 г), 1 мл спирта и 1 мл дистиллированной воды. Пробирки закрывают крышками и перемешивают содержимое осторожными встряхиваниями. Затем добавляют по 5 мл гексана и еще раз производят встряхивание. Затем центрифугируют в течении 10 минут при 1500 об/мин.
Четко отделившийся гексановый слой используют для проведения измерений.
Определение содержания витаминов А и Е проводили на анализаторе «Флюорат».
Градуировку прибора «Флюорат» осуществляли путем измерения сигналов флуоресценции, приготовленных растворов. Контроль стабильности градуировочной характеристики состоит в проведении измерений концентрации витаминов в нескольких смесях. Градуировка признается стабильной, если полученное значение концентрации витаминов в смеси отличается от известного не более, чем на 10% в диапазоне 0,5 -2,0 мг/дм 3 и 20% при более низких концентрациях. При несоответствии полученных результатов указанным нормативам процесс градуировки необходимо повторить.
В основу работы прибора положен флуориметрический метод измерения содержания органических и неорганических веществ в области спектра 250-900 нм (например, витамин Е диапазон 300-320 нм). Для анализа использовались кюветы 10х20 мм. Во время работы на «Флюорате» необходимо выбрать из меню необходимую методику, затем измерить фоновый сигнал, после установить кювету с пробой и запустить процесс измерения.
В качестве светофильтров при измерения витамина Е применяют светофильтр возбуждения Е-1 (292 нм) и светофильтр регистрации Е-2 (320 нм). В качестве светофильтров при анализе витамина А используют светофильтр возбуждения А-1 (335) нм) и светофильтр регистрации А-2 (460 нм).
Этот метод определения содержания витаминов был выбран в связи с наличием необходимого оборудования и простотой использования.
2.3 Определение содержания диеновых конъюгатов в морепродуктах
Помимо того что о антиоксидантной активности морепродуктов можно судить по содержанию витаминов А и Е так и по содержанию диеновых конъюгатов.
К первичным продуктам перекисного окисления липидов относятся циклические эндоперекиси и алифатические моно- и гидроперекиси, так называемые липопероксиды и диеновые конъюгаты .
Свободнорадикальное, или перекисное, окисление липидов (ПОЛ) представляет собой самоподдерживающуюся цепную реакцию, продукты которой в умеренных количествах необходимы для осуществления таких функций организма, как обновление биологических мембран, фагоцитоз, регуляция артериального давления и т.д., но в больших - вредны, поскольку нарушают структуру клеточных мембран .
При свободнорадикальном окислении арахидоновой кислоты происходит отрыв водорода в б-положении по отношению к двойной связи, что приводит к перемещению этой двойной связи с образованием ДК .
Диеновые конъюгаты относятся к токсическим метаболитам, которые оказывают повреждающее действие на липопротеиды, белки, ферменты и нуклеиновые кислоты .
Определение диеновых конъюгатов имеет значительное преимущество для оценки ПОЛ, поскольку отражает раннюю стадию окисления. Обычным субстратом для определения диеновых конъюгатов выступает любое вещество, содержащее полиненасыщенные жирные кислоты.
Диеновые конъюгаты обладают поглощением в УФ-области (л = 232 нм), коэффициент молярной экстинкции 2,2 10 5 см -1 М -1 . Пробоподготовка для анализа диеновых конъюгатов обязательно включает в себя экстрагирование липидов органическими растворителями.
а) Экстракция диеновых конъюгатов из сыворотки крови или ткани гептан-изопропанольной смесью, с последующим измерением оптической плотности в гептановой или изопропанольной фазе (л= 232-234 нм).
б) При анализе с использованием ВЭЖХ, установлено, что диеновые конъюгаты, образующиеся в организме человека, в основном представлены изомерами линолевой кислоты, октодека-9 цис -, транс - диеновой кислоты.
В данной работе степень диеновой конъюгации ненасыщенных высших жирных кислот определяли по методике И.Д. Стальной (1977).
Принцип. Процесс пероксидного окисления полиненасыщенных жирных кислот сопровождается перегруппировкой двойных связей и возникновением системы сопряженных диеновых структур, имеющих максимум поглощения при 232-234 нм с плечом в области 260-280 нм, соответствующим сопряженным кетодиенам.
Реактивы:
1) гептанн
2) изопропанол
3) этиловый спирт
Ход исследования:
Для определения диеновых конъюгатов 300 мг мяса морской рыбы гомогенизировали с 3 мл смеси гептан: изопропан в соотношении 1:1 и центрифугировали 10 мин при 6000 об/мин. К супернатанту добавили 0,25 мл воды. К 0,5 мл гептановой фазы добавили 2,5 мл этилового спирта. Оптическую плотность измеряют при л=233 нм против контроля (гептан: изопропан 1:1) .
В ходе ПОЛ на стадии образования свободных радикалов в молекулах НЖК возникает система сопряженных двойных связей, что сопровождается появлением нового максимума в спектре поглощения при 233 нм.
Расчет ДК производили по формуле:
ДК=Д233/(Е*с)
где Д233 - оптическая плотность;
Е - коэффициент молярной экстинкции, 2,2*10 5 см -1 *М -1 ;
С - концентрация липидов, мг / мл.
Диеновые конъюгаты выражали в мкмоль ДК/мг липидов.
3. Результаты и обсуждения
По выбранным методам определения витаминов А и Е и диеновых конъюгатов были проведены эксперименты, в результате которых представлены в рисунках.
Примечание* - Р < 0,05 по сравнению с мясом осьминога
Рисунок 3.1 - Содержание витамина А в морепродуктах
Руководствуясь данными рисунка 3.1, исследуемые образцы морепродуктов можно расположить в следующей последовательность, по увеличению содержания витамина А: осьминог, кальмар, мидия, креветка. Содержание витамина А в мясе кальмара в 2,3 раза больше чем в мясе осьминога, в мясе мидии витамина А содержится больше в 4,6 раз, а в мясе креветки в 6,9 раз больше.
Рисунок 3.2 - Содержание витамина А в морской рыбе
По результатам опытов на количественное содержание витамина А в мясе морской рыбы видно что в исследуемых образцах содержится практически одинаковое количество витамина А (рис. 3.2).
Примечание* - Р < 0,05 по сравнению с мясом осьминога
Рисунок 3.3- Содержание витаминов Е в морепродуктах
Подобные документы
Методы обогащения продуктов питания и готовых блюд витаминами. Стабильность витаминов в основных пищевых продуктах. Определение витаминов в продуктах питания, их безопасность. Рекомендуемые нормы потребления витаминов (рекомендуемая суточная потребность).
реферат , добавлен 14.06.2010
Характеристика отдельных групп водорастворимых витаминов, накопление и содержание их в растительных продуктах. Синтез витаминов в зависимости от экологических условий, потери витаминов при уборке и хранении продукции. Вещества вторичного синтеза.
реферат , добавлен 05.01.2012
Понятие рационального, сбалансированного питания и его основные принципы. Определение необходимого количества жиров в рационе. Болезни, связанные с неправильным питанием. Таблица содержания витаминов в продуктах. Раздельное питание: плюсы и минусы.
реферат , добавлен 16.09.2011
Общие понятие о макроэлементах и их влияние на организм человека. Концентрация в продуктах питания кальция, магния, калия, натрия, хлора, сера и фосфора. Методы определения качественного и количественного содержания макроэлементов в пищевых продуктах.
реферат , добавлен 11.05.2011
Биологическая роль витаминов, история открытия, классификация. Хлеб, молоко, молочные, кисломолочные, мясные и рыбные продукты. Как сохранить витаминную ценность данных продуктов. Роль витаминов в обмене веществ. Рациональное использование витаминов.
презентация , добавлен 26.05.2015
Пища - разнообразные продукты питания, обеспечивающие существование человека. Строение, физические, химические свойства, содержание белков в продуктах питания. Значение и пищевая ценность жиров. Глюкоза, сахароза, крахмал, целлюлоза. Значение витаминов.
презентация , добавлен 18.03.2012
Формирование классической теории сбалансированного питания. Роль белков, жиров и углеводов в живой системе. Минеральный обмен организма: основные источники кальция, фосфора, железа. Ферментативное (каталитическое) и гормональное действие витаминов.
практическая работа , добавлен 12.07.2011
Рассмотрение рекомендуемых норм потребления пищевых веществ. Вычисление энергетической ценности сырокопченой колбасы "Зернистая" и хлеба ржаного. Сравнение содержания витаминов, минеральных веществ, белков, жиров и углеводов в данных продуктах питания.
курсовая работа , добавлен 27.11.2014
Вычисление пищевой ценности блюда. Оценка питания населения. Изменение меню рациона и приведение его в соответствие с формулой сбалансированного питания. Оценка продуктового набора. Рекомендуемое суточное потребление витаминов, белков, жиров и углеводов.
Введение……………………………………………………………2
1. Общий обзор методов определения витаминов…………………3
2. Хроматографические методы определения витаминов…………5
3. Электрохимические методы определения витаминов…………10
4. Инверсионно вольтамперометрический метод определения
водорасторимых витаминов B 1 B 2 в пищевых продуктах………..13
Заключение………………………………………………………...18
Введение
В настоящее время на рынке появилось огромное количество витаминизированных продуктов питания для человека и кормов для животных, представляющих собой сухие многокомпонентные смеси. Ассортимент таких продуктов представлен достаточно широко. Это, прежде всего, биологически активные добавки к пище, премиксы, комбикорма для животных и птиц, поливитаминные препараты. Критерием качества таких продуктов может являться их анализ на содержание витаминов и, особенно, таких жизненно необходимых, как водорастворимые и жирорастворимые витамины, количество которых регламентируется нормативными документами и санитарными нормами качества.
Для определения витаминов применяют различные методы. Широко используемые оптические методы анализа трудоемки, требуют больших затрат времени и дорогостоящих реактивов, применение хроматографических методов осложнено использованием дорогостоящего оборудования. С каждым годом расширяется ассортимент и увеличивается производство продуктов питания, совершенствуется рецептура детского питания. Это в свою очередь предъявляет повышенные требования к контролю за качеством выпускаемой продукции и совершенствованию методов определения витаминов. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов характеризуют пищевую ценность большинства видов и групп продуктов детского питания различного назначения.
1. Общий обзор методов определения витаминов
Почти все витамины легко подвергаются окислению, изомеризации и разрушаются под воздействием высокой температуры, света, кислорода воздуха, влаги и других факторов.
Из существующих методов определения витамина С (аскорбиновой кислоты) наиболее широко применяют метод визуального и потенциометрического титрования раствором 2,6-ди-хлорфенолиндофенола по ГОСТ 24556-81, основанный на редуцирующих свойствах аскорбиновой кислоты и ее способности восстанавливать 2,6-ДХФИФ. Темно-синяя окраска этого индикатора при добавлении аскорбиновой кислоты переходит в бесцветную. Важное значение имеет приготовление экстракта исследуемого продукта. Наилучшим экстрагентом является 6 %-ный раствор метафосфорной кислоты, который инактивирует аскорбинотоксидазу и осаждает белки.
Каротин в растительном сырье, концентратах и безалкогольных напитках контролируют физико-химическим методом по ГОСТ 8756.22-80. Метод основан на фотометрическом определении массовой доли каротина в растворе, полученном в процессе экстрагирования из продуктов органическим растворителем. Предварительно раствор очищают от сопутствующих красящих веществ с помощью колоночной хроматографии. Каротин легко растворяется в органических растворителях (эфир, бензин и др.) и придает им желтую окраску. Для количественного определения каротина используют адсорбционную хроматографию на колонках с окисью алюминия и магния. Такое определение пигментов на колонке зависит от активности адсорбента, количества пигментов, а также присутствия других компонентов в разделяемой смеси. Сухая смесь окиси алюминия задерживает каротин, а влажная пропускает в раствор другие красящие вещества.
Тиамин в основном находится в связанном состоянии в виде дифосфорного эфира - кокарбоксилазы, которая является активной группой ряда ферментов. С помощью кислотного гидролиза и под воздействием ферментов тиамин освобождается из связанного состояния. Этим способом определяют количество тиамина. Для расчета содержания витамина B1 используют флюрометрический метод, который применяют для определения тиамина в пищевых продуктах. Он основан на способности тиамина образовывать в щелочной среде с феррнцианндом калня тиохром, который дает интенсивную флюоресценцию в бутиловом спирте. Интенсивность процесса контролируют на флюорометре ЭФ-ЗМ.
В продуктах питания и напитках рибофлавин присутствует в связанном состоянии, т. е. в форме фосфорных эфиров, связанных с белком. Чтобы определить количество рибофлавина в продуктах, необходимо освободить его из связанного состояния путем кислотного гидролиза и обработки ферментными препаратами. Витамин B1 в безалкогольных напитках рассчитывают с помощью химического метода для определения количества легкогидролизуемых и прочно связанных форм рибофлавина в тканях. Метод основан на способности рибофлавина к флюоресценции до и после восстановления его гипосульфитом натрия. Определение общего содержания фенольных соединений. Для этого используют колориметрический метод Фолина - Дениса, который основан на образовании голубых комплексов при восстановлении вольфрамовой кислоты под действием полифенолов с реагентом в щелочной среде. Фенольные соединения определяют по хлорогеновой кислоте методом пламенной фотометрии на приборе ЕКФ-2.
2. Хроматографические методы определения витаминов
В последнее время за рубежом бурное развитие переживает метод высокоэффективной жидкостной хроматографии. Это связано, прежде всего, с появлением прецизионных жидкостных хроматографов, совершенствованием техники выполнения анализа. Широкое использование метода ВЭЖХ при определении витаминов нашло отражение и в числе публикаций. На сегодняшний день более половины всех опубликованных работ по анализу как водо- так и жирорастворимых витаминов посвящено применению этого метода.Широкое распространение при определении витаминов получили различные варианты хроматографии.
Для очистки токоферола от посторонних примесей используют метод тонкослойной хроматографии В сочетании со спектрофотометрическими и флуориметрическими методами этим способом проводят и количественное определение витамина Е. При разделении используют пластинки с силуфолом, кизельгелем
Анализ изомеров токоферола в оливковом масле проводится методом газо-жидкостной хроматографии. Методики анализа ГХ и ГЖХ требуют получения летучих производных, что крайне затруднительно при анализе жирорастворимых витаминов. По этой причине данные способы определения не получили большого распространения. Определение витамина Е в пищевых продуктах, фармпрепаратах и биологических объектах проводят в градиентном и изократическом режимах как в нормально-фазовых, так и в обращенно-фазовых условиях. В качестве адсорбентов используют силикагель (СГ), кизельгур, силасорб, ODS-Гиперсил и другие носители. Для непрерывного контроля состава элюата в жидкостной хроматографии при анализе витаминов и увеличения чувствительности определения используют УФ (А,=292 нм), спектрофотометрический (Х=295нм), флуоресцентный (Х,=280/325нм), электрохимический, ПМР- и масс-спектроскопический детекторы.
Большинство исследователей для разделения смесей всех восьми изомеров токоферолов и их ацетатов предпочитают использовать адсорбционную хроматографию. В этих случаях подвижной фазой обычно служат углеводороды, содержащие незначительные количества какого-либо простого эфира. Перечисленные методики определения витамина Е, как правило, не предусматривают предварительного омыления образцов, что существенно сокращает время выполнения анализа.
Разделение с одновременным количественным определением содержания жирорастворимых витаминов (А, Д, Е, К) при их совместном присутствии в поливитаминных препаратах проводят как на прямой, так и на обращенной фазах. При этом большинство исследователей предпочитают использовать обращенно-фазовый вариант ВЭЖХ. Метод ВЭЖХ позволяет анализировать водорастворимые витамины В1 и В2 как одновременно, так и отдельно. Для разделения витаминов используют обращенно-фазный, ион-парный и ионообменный варианты ВЭЖХ. Применяют как изократический, так и градиентный режимы хроматографирования. Предварительное отделение определяемых веществ от матрицы осуществляют путем ферментативного и кислотного гидролиза пробы.
Преимущества метода жидкостной хроматографии:
Одновременное определение нескольких компонентов
Устранение влияния мешающих компонентов
Комплекс можно быстро перестроить на выполнение других анализов.
Состав и характеристика оборудования и программного обеспечения для жидкостного хроматографа "Хромос ЖХ-301":
Таблица 1
Незаменимые вещества пищи, объединяемые под общим названием «витамины», относятся к различным классам химических соединений, что само по себе исключает возможность использования единого метода их количественного определения. Все известные для витаминов аналитические методы основаны либо на определении специфических биологических свойств этих веществ (биологические, микробиологические, ферментативные), либо на использовании их физико-химических характеристик (флуоресцентные, хроматографические и спектрофотометрические методы), либо на способности некоторых витаминов вступать в реакции с некоторыми реагентами с образованием окрашенных соединений (колориметрические методы).
Несмотря на достигнутые успехи в области аналитической и прикладной химии методы определения витаминов в пищевых продуктах еще трудоемки и длительны. Это обусловлено рядом объективных причин, основные из которых следующие.
1.Определение ряда витаминов часто осложняется тем, что многие из них находятся в природе в связанном состоянии в виде комплексов с белками или пептидами, а также в виде фосфорных эфиров. Для количественного определения необходимо разрушить эти комплексы и выделить витамины в свободном виде, доступном для физико-химического или микробиологического анализа. Это достигается обычно путем использования особых условий обработки (кислотным, щелочным или ферментативным гидролизом, автоклавированием).
2.Почти все витамины – соединения весьма неустойчивые, легко подвергающиеся окислению, изомеризации и полному разрушению под воздействием высокой температуры, кислорода воздуха, света и других факторов. Следует соблюдать меры предосторожности: максимально сокращать время на предварительную подготовку продукта, избегать сильного нагрева и воздействия света, использовать антиоксиданты и др.
3.В пищевых продуктах, как правило, приходится иметь дело с группой соединений, имеющих большое химическое сходство и одновременно различающихся по биологической активности. Например, витамин Е включает 8 токоферолов, сходных по химическим свойствам, но отличающихся по биологическому действию; группа каротинов и каротиноидных пигментов насчитывает до 80 соединений, из которых только 10 в той или иной степени обладают витаминными свойствами.
4.Витамины принадлежат к различным классам органических соединений. Поэтому для них не могут существовать общие групповые реакции и общие методы исследования.
5.Кроме того, анализ затрудняет присутствие в исследуемом образце сопутствующих веществ, количество которых может во много раз превышать содержание определяемого витамина (например, стерины и витамин D). Для устранения возможных погрешностей при определении витаминов в пищевых продуктах обычно проводят тщательную очистку экстрактов от сопутствующих соединений и концентрирование витамина. Для этого используют различные приемы: осаждение мешающих анализу веществ, методы адсорбционной, ионобменной или распределительной хроматографии, избирательную экстракцию определяемого компонента и др.
В последние годы для определения витаминов в пищевых продуктах с успехом стали использовать метод ВЭЖХ. Этот метод является наиболее перспективным, так как позволяет одновременно разделять, идентифицировать и количественно определять различные витамины и их биологически активные формы, что позволяет сократить время анализа.
Физико-химические методы исследования витаминов. Методы основаны на использовании физико-химических характеристик витаминов (их способности к флуоресценции, светопоглощению, окислительно-восстановительным реакциям и др). Благодаря развитию аналитической химии, приборостроения физико-химические методы почти полностью вытеснили длительные и дорогостоящие биологические методы.
Определение витамина С. Витаминб С (аскорбиновая кислота) может присутствовать в пищевых продуктах как в восстановленной, так и в окисленной форме. Дегидроаскорбиновая кислота (ДАК) может образовываться при обработке и хранении пищевых продуктов в результате окисления, что вызывает необходимость ее определения. При определении витамина С в пищевых продуктах используют различные методы: колориметрические, флуоресцентные, методы объемного анализа, основанные на окислительно-восстановительных свойствах АК, и ВЭЖХ.
Ответственный момент количественного определения АК – приготовление экстракта образца. Извлечение должно быть полным. Наилучшим экстрагентом является 6% раствор метафосфорной кислоты, обладающей способностью осаждать белки. Используются также уксусная, щавелевая и соляная кислоты, а также их смеси.
1. Для суммарного и раздельного определения окисленной и восстановленной форм АК часто используют метод Роэ с применением 2,4-динитрофенилгидразинового реактива. АК (гулоновая кислота) под действием окислителей переходит в ДАК, а затем в 2,3-дикетогулоновую кислоту, которая образует с 2,4-динитрофенилгидразином соединения, имеющие оранжевую окраску. Сам 2,4-динитрофенилгидразин представляет собой основание, неспособное существовать в аци-форме. Однако соответствующие гидразоны под влиянием щелочей превращаются в интенсивно окрашенные аци-соли. При определении витамина С этим методом мешает присутствие восстановителей (глюкоза, фруктоза и др). Поэтому при большом содержании сахаров в исследуемом продукте используют хроматографию, что осложняет определение.
Нитроформа Ацидоформа
2. В последнее время для определения общего содержания витамина С (сумма АК и ДАК) получил признание весьма чувствительный и точный флуоресцентный метод. ДАК конденсируясь с о-фенилендиамином, образует флуоресцирующее соединение хиноксалин, обладающее максимальной флуоресценцией при длине волны возбуждающего света 350 нм.
о-Фенилендиамин ДАК Хиноксалин
Интенсивность флуоресценции хиноксалина в нейтральной среде при комнатной температуре прямо пропорциональна концентрации ДАК. Для количественного определения АК ее предварительно окисляют в ДАК. Недостатком метода является достаточно дорогое оборудование.
Методы, основанные на окислительно-восстановительных свойствах АК.
3. Из методов, основанных на окислительно-восстановительных свойствах АК, наибольшее применение нашел метод титрования раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола, имеющим синюю окраску. Продукт взаимодействия АК с реактивом – бесцветный. Метод может быть использован при анализе всех видов продуктов. При анализе продуктов, не содержащих естественных пигментов, в картофеле, молоке используют визуальное титрование. В случае присутствия естественных красителей, используют потенциометрическое титрование или метод индофенол-ксилоловой экстракции. Последний метод основан на количественном обесцвечивании 2,6-дихлорфенолиндофенола аскорбиновой кислотой. Избыток краски экстрагируется ксилолом и измеряется оптическая плотность экстракта при 500 нм.
В реакцию вступает только АК. ДАК предварительно восстанавливают цистеином. Для отделения АК от восстановителей, присутствующих в пищевых продуктах, подвергшихся тепловой обработке, или длительно хранившиеся экстракты обрабатывают формальдегидом. Формальдегид в зависимости от рН среды избирательно взаимодействует с АК и посторонними примесями восстановителей (рН = 0). Указанным методом определяют сумму АК и ДАК.
2,6-дихлорфенолиндофенол может быть использован и для фотометрического определения АК. Раствор реактива имеет синюю окраску, а продукт взаимодействия с АК – бесцветен, т.е. в результате реакции уменьшается интенсивность синей окраски. Оптическую плотность измеряют при 605 нм (рН = 3,6).
4. Еще одним методом, основанным на восстановительных свойствах АК, является колориметрический метод, в котором используется способность АК восстанавливать Fe(3+) до Fe(2+) и способность последнего образовывать с 2,2’-дипиридилом соли, интенсивно окрашенные в красный цвет. Реакцию проводят при рН 3,6 и температуре 70ºС. Оптическую плотность раствора измерят при 510 нм.
5. Фотометрический метод, основанный на взаимодействии АК с реактивом Фолина. Реактив Фолина представляет собой смесь фосфорномолибденовой и фосфорновольфрамовой кислот, т.е. это – известный метод, основанный на образовании молибденовых синей, поглощающих при 640–700 нм.
6. Для определения витамина С во всех пищевых продуктах с успехом может быть использован высоко чувствительный и специфичный метод ВЭЖХ. Анализ достаточно прост, лишь при анализе продуктов, богатых белками, необходимо предварительно удалить их. Детектирование осуществляется по флуоресценции.
Кроме названных методов определения витамина С существует еще целый ряд способов, например, окисление хлоридом золота и образование гидроксамовых кислот, но эти методы не имеют практического значения.
Определение тиамина (В 1 ). В большинстве природных продуктов тиамин встречается в виде дифосфорного эфира – кокарбоксилазы. Последняя, являясь активной группой ряда ферментов углеводного обмена, находится в определенных связях с белком. Для количественного определения тиамина необходимо разрушить комплексы и выделить исследуемый витамин в свободном виде, доступном для физико-химического анализа. С этой целью проводят кислотный гидролиз или гидролиз под воздействием ферментов. Объекты, богатые белком, обрабатывают протеолитическими ферментами (пепсином) в среде соляной кислоты. Объекты, с высоким содержанием жира (свинина, сыры), для его удаления обрабатывают эфиром (тиамин практически нерастворим в эфире).
1. Для определения тиамина в пищевых продуктах используют, как правило, флуоресцентный метод, основанный на окислении тиамина в щелочной среде гексацианоферратом калия (3+) с образованием сильно флуоресцирующего в ультрафиолетовом свете соединения тиохрома. Интенсивность его флуоресценсции прямо пропорциональна содержанию тиамина (длина волны возбуждающего света 365 нм, испускаемого – 460–470 нм (синяя флуоресценция)). При использовании этого метода возникают трудности, связанные с тем, что в ряде объектов присутствуют флуоресцирующие соединения. Их удаляют очисткой на колонках с ионообменными смолами. При анализе мяса, молока, картофеля, пшеничного хлеба и некоторых овощей очистка не требуется.
Тиамин Тиохром
2. Тиамин характеризуется собственным поглощением в УФ области (240 нм – в водном растворе, 235 нм – в этаноле), а значит он может быть определен методом прямой спектрофотометрии.
3. Для одновременного определения тиамина и рибофлавина используют ВЭЖХ.
Определение рибофлавина (В 2 ). В пищевых продуктах рибофлавин присутствует главным образом в виде фосфорных эфиров, связанных с белками, и, следовательно, не может быть определен без предварительного протеолитического расщепления. Свободный рибофлавин в значительном количестве содержится в молоке.
При определении рибофлавина наибольшее распространение получили микробиологический и физико-химический (флуоресцентный) методы анализа. Микробиологический метод специфичен, высоко чувствителен и точен; применим ко всем продуктам, но длителен и требует специальных условий.
Физико-химический метод разработан в двух вариантах, которые отличаются способом оценки флуоресцирующих веществ:
· вариант прямой флуоресценции (определение интенсивности флуоресценции рибофлавина) и
· люмифлавиновый вариант.
1. Свободный рибофлавин и его фосфорные эфиры обладают характерной желто-зеленой флуоресценцией при длине волны возбуждающего света 440–500 нм. На этом свойстве основан наиболее широко используемый флуоресцентный метод определения рибофлавина. Рибофлавин и его эфиры дают очень сходные спектры флуоресценции с максимумом при 530 нм. Положение максимума не зависит от рН. Интенсивность флуоресценции значительно зависит от рН и от растворителя (по-разному для рибофлавина и его эфиров), поэтому предварительно разрушают эфиры и анализируют свободный рибофлавин. Для этого используют гидролиз с соляной и трихлоруксусной кислотами, автоклавирование, обработку ферментными препаратами.
Интенсивность желто-зеленой флуоресценции рибофлавина в УФ-свете зависит не только от его концентрации, но и от значения рН раствора. Максимальная интенсивность достигается при рН=6-7. Однако измерение проводят при рН от 3 до 5, так как в этом интервале интенсивность флуоресценции определяется только концентрацией рибофлавина и не зависит от других факторов – значения рН, концентрации солей, железа, органических примесей и др.
Рибофлафин легко разрушается на свету, определение проводят в защищенном от света месте и при рН не выше 7. Следует отметить, что метод прямой флуоресценции не применим к продуктам с низким содержанием рибофлавина.
2. Люмифлавиновый вариант основан на использовании свойства рибофлавина при облучении в щелочной среде, переходить в люмифлавин, интенсивность флуоресценции которого измеряют после извлечения его хлороформом (голубая флуоресценция, 460–470 нм). Поскольку при определенных условиях в люмифлавин переходит 60–70% общего рибофлавина, при проведении анализа необходимо соблюдать постоянные условия облучения, одинаковые для испытуемого и стандартного раствора.
Рибофлавин Люмифлавин
Определение витамина В 6 . Для определения витамина могут быть использованы следующие методы:
1. Прямая спектрофотометрия. Пиридоксина гидрохлорид характеризуется собственным поглощением при 292 нм (e = 4,4·10 3) при рН = 5.
2. Метод Кьельдаля. Определение осуществляется по аммиаку, образующемуся при окислении витамина.
3. Фотометрический метод, основанный на реакции с 2,6-дихлорхинонхлоримином (реактив Гиббса) при рН 8–10, в результате которой образуются индофенолы, имеющие синюю окраску. Индофенолы экстрагируют метил-этилкетоном и измеряют оптическую плотность экстракта при 660–690 нм (реакцию Гиббса дают фенолы со свободным пара-положением).
Индофенол
4. Флуоресцентный метод, основанный на том, что при облучении пиридоксина и пиридоксамина наблюдается синяя, а пиридоксаля – голубая флуоресценция.
Определение витамина В 9 . Определение фолатов в пищевых продуктах в тканях и жидкостях организма представляет значительные трудности, т.к. в этих объектах они обычно присутствуют в связанной форме (в виде полиглютаматов); кроме того, большинство форм чувствительно к воздействию кислорода воздуха, света и температуры. Для предохранения фолатов от гидролиза рекомендуется вести гидролиз в присутствии аскорбиновой кислоты.
В пищевых продуктах фолаты могут быть определены физическими, химическими и микробиологическими методами. Колориметрический метод основан на расщеплении птероилглутаминовой кислоты с образованием п-аминобензойной кислоты и родственных ей веществ и дальнейшем превращении их в окрашенные соединения. Однако из-за недостаточной специфичности этот метод применяется в основном для анализа фармацевтических препаратов.
Для разделения, очистки и идентификации фолатов разработаны также методы хроматографии на колонках, бумаге и в тонком слое адсорбента.
Определение витамина РР. В пищевых продуктах никотиновая кислота и ее амид находятся как в свободной, так и в связанной форме, входя в состав коферментов. Химические и микробиологические методы количественного определения ниацина предполагают наиболее полное выделение и превращение его связанных форм, входящих в состав сложного органического вещества клеток, в свободную никотиновую кислоту. Связанные формы ниацина освобождают воздействием растворов кислот или гидрооксида кальция при нагревании. Гидролиз с 1 М раствором серной кислоты в автоклаве в течение 30 минут при давлении 0,1 МПа приводит к полному освобождению связанных форм ниацина и превращению никотинамида в никотиновую кислоту. Установлено, что этот способ обработки дает менее окрашенные гидролизаты и может быть использован при анализе мясных и рыбных продуктов. Гидролиз с гидрооксидом кальция предпочтителен при определении ниацина в муке, крупах, хлебобулочных изделиях, сырах, пищевых концентратах, овощах, ягодах и фруктах. Ca(OH) 2 образует с сахарами и полисахаридами, пептидами и гликопептидами соединения, почти полностью нерастворимые в охлажденных растворах. В результате гидролизат, полученый при обработке Ca(OH) 2 , содержит меньше веществ, мешающих химическому определению, чем кислотный гидролизат.
1. В основе химического метода определения ниацина лежит реакция Кенига, протекающая в две стадии. Первая стадия – реакция взаимодействия пиридинового кольца никотиновой кислоты с бромцианом, вторая – образование окрашенного производного глутаконового альдегида в результате взаимодействия с ароматическими аминами. (Сразу после добавления к никотиновой кислоте бромистого циана появляется желтая окраска глутаконового альдегида. В результате взаимодействия его с ароматическими аминами, вводимыми в реакционную смесь, образуются дианилы, которые интенсивно окрашены в желтый, оранжевый или красный цвет, в зависимости от амина (бензидин – красный, сульфаниловая кислота – желтый). Реакцию Кенига применяют для фотометрического определения пиридина и его производных со свободным a-положением. Недостатком метода является его длительность, так как скорость реакций мала.
Количественное определение аскорбиновой кислоты в исследуемом материале часто осуществляют с помощью раствора 2,6-дихлофенолиндофенола натрия, который в щелочной среде имеет синюю окраску, в кислой – розовую. Химизм реакции можно выразить в виде следующего уравнения.
Принцип метода основан на способности аскорбиновой кислоты восстанавливать индофеноловый реактив. При титровании вытяжки исследуемого материала раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола происходит окисление аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую и восстановление индофенолового реактива. Конец титрования можно установить по изменению окраски. Окисленная форма 2,6-дихлорфенолиндофенола имеет синюю окраску в нейтральной и щелочной среде, восстановленная форма – приобретает розовую окраску в кислой среде.
Аскорбиновую кислоту извлекают из исследуемого материала 1 % раствором соляной кислоты и титруют раствором индофенолового реактива. По количеству краски, затраченной на титрование, рассчитывают содержание аскорбиновой кислоты.
Следует заметить, что точному определению содержания аскорбиновой кислоты в биологических объектах мешают другие, легко окисляемые вещества: глютатион, цистеин и т.п.
7.7.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВИТАМИНА С В
РАСТИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛЕ
Берут навеску исследуемого материала 5-20 г (в зависимости от предполагаемого содержания аскорбиновой кислоты), нарезают мелкими кусочками (картофель, морковь, черемша, яблоки и т.п.) тщательно растирают в ступке со щепоткой стекла или кварцевого песка, добавляя порциями по 4-5 мл раствора с массовой долей метафосфорной или соляной кислоты 2 % до получения однородной жидкой кашицы. Смесь из ступки количественно, с помощью раствора используемой при растирании кислоты, переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл и общий объем экстракта доводят до метки тем же раствором кислоты. Содержимое хорошо перемешивают, настаивают 5-7 мин и фильтруют через бумажный фильтр. Полученный фильтрат должен быть совершенно прозрачным.
Используемые для экстракции кислоты (соляная, метафосфорная, щавелевая) извлекают из исследуемого материала как свободную, так и связанную аскорбиновую кислоту, а также способствуют устойчивости аскорбиновой кислоты в экстрактах.
Берут две конические колбочки вместимостью 100-150 мл и в одну пипеткой вносят 20 мл полученного фильтрата, в другую – 20 мл раствора кислоты, используемой для растирания исследуемого материала. Содержимое колбочек титруют индофеноловым реактивом до слабо-розового цвета, удерживающегося 30 секунд. Результаты записывают, и титрование повторяют с новыми порциями того же фильтрата. На основании средней величины, полученной из 2-3 определений, рассчитывают содержание аскорбиновой кислоты по формуле:
,
(a-b) – разность между объемами индофенолового реактива, пошедшими на титрование опытной (а) и контрольной (b) проб, мл;
u - общий объем экстракта, мл;
u 1 – объем фильтрата, взятого для титрования, мл;
m – масса исследуемого материала, г,
100 – пересчет на 100г материала.
В растительных тканях в некоторых количествах содержатся и другие редуцирующие вещества, восстанавливающие 2,6-дихлорфенолиндофенол, поэтому при необходимости проведения особо точного анализа следует принять это в расчет. Для этого к двум другим порциям по 10-20 мл исследуемой вытяжки прибавляют по 0,1 или 0,2 мл 10 % раствора сернокислой меди и нагревают в термостате или сушильном шкафу 10 мин при температуре 110 ˚С. Охлаждают и титруют индофеноловым реактивом. В присутствии солей меди и при нагревании аскорбиновая кислота разрушается полностью. Полученную поправку вычитают из данных титрования опытных проб.
При анализе многих плодов и ягод, некоторых овощей получают окрашенные экстракты, что затрудняет определение аскорбиновой кислоты. Для определения аскорбиновой кислоты, окрашенную вытяжку переносят в широкую пробирку, приливают 2-5 мл дихлорэтана или хлороформа и титруют при взбалтывании раствором индофенолового реактива до появлении в слое дихлорэтана или хлороформа розового окрашивания, не исчезающего 30 сек.
При определении необходимо учитывать редуцирующую способность применяемых для экстракции кислот (смесь 20 мл 1 % соляной кислоты и 80 мл 2 % метафосфорной или 1 % щавелевой кислоты). Для этого две порции смеси кислот по 10 мл титруют индофеноловым реактивом до розового окрашивания. Полученную поправку (обычно не превышающую 0,08-0,10 мл раствора краски) вычитают из данных титрования опытных растворов.
|
2,6-ДИХЛОРФЕНОЛИНДОФЕНОЛА НАТРИЯ (ПО АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЕ)
|
|
Мaccy аскорбиновой кислоты (в мг), соответствующую 1 мл индофенолового реактива (раствора 2,6-дихлорфенолиндофенола натрия), рассчитывают пo формуле:
где М – масса аскорбиновой кислоты в мг, соответствующая 1 мл индофенолового реактива;
(u-u 1) - разность между объемами индофенолового реактива, пошедшими на титрование пробы с аскорбиновой кислотой (u) и пробы без аскорбиновой кислоты (u 1), мл;
2 – масса аскорбиновой кислоты в мг, содержащаяся в опытной пробе (основной опыт).
7.7.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВИТАМИНА С В МОЛОКЕ
Для определения аскорбиновой кислоты в молоке предварительно осаждают белки.
В колбочку наливают 50 мл молока и добавляют 4 мл насыщенного раствора щавелевой кислоты, взбалтывают, приливают 10 мл насыщенного раствора хлорида натрия, взбалтывают и оставляют при комнатной температуре на 5 мин. Затем содержимое колбочки фильтруют через бумажный складчатый фильтр, отмеривают пипеткой 20 мл фильтрата и титруют его индофеноловым реактивом до слабо-розового цвета, сохраняющегося 30 секунд. Берут еще 20 мл фильтрата и титрование повторяют. Для расчета берут средний результат.
Параллельно проводят контрольное определение, для чего в колбочке смешивают 50 мл воды, 4 мл насыщенного раствора щавелевой кислоты и 10 мл насыщенного раствора хлорида натрия. Далее поступают как в основном опыте.
,
где (a-b) – разность между объемами индофенолового реактива, пошедшего на титрование опытной и контрольной проб, мл;
64 – общий объем молока после добавления осадителей белка и жира;
М – масса аскорбиновой кислоты, соответствующая 1 мл индофенолового реактива (см. пункт 7.7.2.), мг;
u - объем фильтрата, взятого для титрования, мл;
u 1 - объем молока, взятого для анализа, мл.
РЕАКТИВЫ. Вода дистиллированная; молоко свежее; картофель (лимоны,морковь, яблоки, капуста, черемша и т.п.); раствор с массовой долей метафосфорной или соляной кислоты 2 %; насыщенный раствор щавелевой кислоты; насыщенный раствор хлорида натрия; свежеприготовленный стандартный раствор аскорбиновой кислоты (в мерную колбу вместимостью 100 мл вносят 100 мг аскорбиновой кислоты квалификации «медицинская» и, растворяя, объем доводят до метки раствором с массовой долей метафосфорной или соляной кислоты 2 %; индофеноловый реактив (в мерную колбу вместимостью 500 мл вносят 140-150 мг 2,6-дихлорфенолиндофенола натрия и 200-300 мл воды, энергично встряхивают до растворения краски, объем доводят до метки водой, перемешивают и фильтруют через бумажный фильтр в сухую склянку из темного стекла; раствор хранят в холодильнике не более трех суток).
| Статьи по теме: | |
|
Лимонный кекс на кефире с маком
Лимонный кекс на кефире без яиц (с пропиткой) — мой любимый рецепт к... Салат из сайры - простые и оригинальные рецепты аппетитной закуски Салат из сайры консервированной с рисом
Я очень люблю салаты с консервированной рыбой. Их можно готовить... Если во сне слышишь стук в дверь
Услышав стук в дверь, мы всегда испытываем приятное ожидание и трепетные... | |
