Определение витаминов, общие свойства, классификация,подготовка растений к анализу

Некоторые растения или их отдельные органы являются естественными резерваторами витаминов для человека, например, все листовые овощи - лук, петрушка, укроп - накапливают значительные количества аскорбиновой кислоты и каротина, для животных таким резерватором являются луговые травы и силосные культуры. Богатым источником витаминов группы В являются отруби и зародыши зерна злаковых культур.

Содержание витаминов в растениях определяется условиями выращивания и фазой развития растений, зависит от особенностей сорта и географической широты местности. Значительные различия в

содержанни витаминов отмечены по отдельным органам и тканям

растении.

Обычно шиповник и другие плодово-ягодные культуры, вырашеиные в условиях северных областей более богаты витамином С чем их южные аналоги. Большие различия в содержании каротина по сортам отмечены у моркови, тыквы, красного перца. Накопление каротина тесно коррелирует с использованием азотных удобрений, а борные, цинковые и марганцевые удобрения способствуют накоплению витаминов группы В в зерновых культурах.

Витамины принадлежат к очень лабильным соединениям (кроме витаминов группы В), быстро разрушаются кислородом воздуха, поэтому при анализе особое внимание следует обратить на отбор средней пробы и на скорость подготовки материала к анализу.

К витаминам относят несколько десятков различных химических соединений, некоторые из них обладают аналогичной витаминной активностью, и поэтому их объединяют в родственные группы, иногда обозначаемые как один витамин.

. с °Лиевая кислота;

-метилметионии (витамин V).

Все витамины обладают значительной термостабиль-ностью, за исключением аскорбиновой кислоты, которая при нагревании в присутствии кислорода разрушается. Подготовка растений к анализу.

Среднюю пробу плодов, кочанов, клубней, листовых овошей доставляют с поля в лабораторию, обмывают водой, просушивают фильтровальной бумагой или марлей. Поскольку средняя проба составляется примерно из 10-20 экземпляров, измельчение всего материала представляет значительные трудности, поэтому корни и клубнеплоды делят предварительно на сегменты. Например, клубень картофеля по вертикали делят на 6-8 частей и для анализа от каждого клубня берут одну их таких частей. При этом необходимо учитывать, чтобы отношение сердцевины корнеплода к его периферийной части оставалось бы примерно таким, как в целом корнеплоде.

Мелкие плоды и ягоды измельчают целиком. У листовых овошей в анализ берут 0.5 листа от каждого растения, разделяя лист по средней жилке.

Полученный растительный материал измельчают на кафельной или пластмассовой пластинке ножом из нержавеющей стали или пластмассовой терке. Для сочных плодов можно применить гомогенизатор тканей. Недопустимо применение железных и медных предметов, поскольку железо и медь катализируют разрушение аскорбиновой кислоты.

Аскорбиновая кислота в растениях образуется из углеводов. Прорастание семян сопровождается интенсивным накоплением, и в темноте и на свету аскорбиновой кислоты. Так, при прорастании семян ячменя в темноте содержание ее через день составляло 0.6 мг на 100 г сухой массы, через три дня - 1.7, через пять дней - 5.8, а через восемь - 8.8 мг. Количество витамина С в листьях растений достигает максимума в фазе цветения, а затем резко снижается.

Накопление аскорбиновой кислоты в растениях в сильной степени зависит от условий их выращивания. В листьях, стеблях, плодах растений, выращенных в северных районах, витамина С значительно больше, чем в растениях возделываемых на юге. В растительной продукции, выращенной в теплицах (защищенном грунте), витамина С значительно меньше, чем в продукции открытого грунта.

Растения на легких почвах содержат больше аскорбиновой кислоты по сравнению с теми же сортами растений, выращенных на тяжелых почвах.

Условия питания растений также оказывают значительное влияние на содержание в растениях аскорбиновой кислоты. Фосфорнокалийные удобрения обычно повышают содержание витамина С в растениях, а азотные удобрения, наоборот, понижают.

Больше всего витамина С в зеленых растениях, свежих овощах и фруктах. При хранении плодов и овощей содержание аскорбиновой кислоты понижается; значительная часть ее разрушается также при варке пищи.

Содержание витамина С в некоторых плодах и овощах следующее (в мг на 100 г сырого веса):

Аскорбиновая кислота HgC606, М = 176, обладает сильными восстановительными свойствами. В растительном организме легко осуществляется переход аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую и обратная реакция, поскольку в молекуле имеются 2 енольные группы.

class="lazyload" data-src="/files/uch_group52/uch_pgroup88/uch_uch225/image/111.jpg" alt="" />

Водные экстракты растений, содержащие аскорбиновую кислоту, восстанавливают раствор синей краски 2.6 дихлорфенол- индофенол в бесцветное соединение. Эта реакция и составляет основу метода определения аскорбиновой кислоты.

4.23.1. Ход анализа. Навеску измельченного материала, 1-3 г для зеленых листьев и 5-10 г для корнеплодов, берут на технических весах и помещают в фарфоровую ступку. На кончике скальпеля добавляют кварцевый песок и приливают из цилиндра 20 мл 1%-ной соляной кислоты, раствор кислоты прибавляют порциями по 5 мл в процессе растирания. Содержимое ступки растирают пестиком до гомогенной массы, растирание длится не более 10 мин. Носик ступки с наружной стороны смазать вазелином. В ступку приливают 5-10 мл 2 %-го раствора метафосфорной кислоты для фиксации извлеченной аскорбиновой кислоты. Гомогенат из ступки количественно переносят в мерную колбу на 100 мл, пользуясь воронкой без фильтра и стеклянной палочкой. Ступку, пестик и палочку многократно споласкивают 2%-ным раствором метафосфорной кислоты, сливая промывную жидкость в ту же колбу, перемешивая содержимое колбы и метафосфорной кислотой доводят до метки. Содержимое колбы оставляют на 10-15 мин для лучшей экстракции аскорбиновой кислоты и осаждения белков. Гомогенат фильтруют через рыхлый бумажный фильтр в сухую коническую колбочку или стакан на 100 мл. Из фильтрата берут пипеткой две параллельные пробы по 10-20 мл и переносят в малые фарфоровые чашечки, диаметром 6-8 см, их содержимое титруют из микробюретки объемом 2-5 мл синей

краской 2-6 дихлорфенолиндофенола до появления ясно-розовой окраски, не исчезающей 1 мин. Каждую каплю краски размешивают стеклянной палочкой. Если фильтрат окрашен, то титрование проводят следующим образом:              5-10 мл фильтрата поместить в пробирку и

прибавить 2 мл дихлорэтана. Титруем в пробирке, слегка встряхивая, до окрашивания капли дихлорэтана на дне пробирки. Учитывая, что смесь соляной и метафосфорной кислоты может также обладать восстановительными свойствами по отношению к синей краске, вводят поправку в результат опытного титрования. Для этого в контрольную колбу на 100 мл помешают 20 мл 1%-ной НС1, доливают до метки метафосфорной кислотой, перемешивают. Берут две параллельные пробы раствора, равные по объему опытным, помешают в чистые фарфоровые чашечки. Титруют контрольные растворы синей краской из микробюретки. Полученный результат (поправку) вычитают из данных титрования опытных растворов.

Примечание. Соляная кислота извлекает из растительных тканей аскорбиновую кислоту и способствует инактивации ферментов. Метафосфорная кислота используется для осаждения белков и повышения устойчивости аскорбиновой кислоты в экстрактах. В связи с этим, прн массовых анализах титрование можно отложить на 2 часа, а при хранении в холодильнике даже на сутки. Расчет

Содержание аскорбиновой кислоты выражают в мг витамина на 100 г сырого веса ( мг % ):

витамин

где: X - поправочный коэффициент (показывает количество аскорбиновой кислоты (мг), соответствующее 1 мл приготовленной краски); А - мл краски, пошедшей на титрование; V - общий объем растительного экстракта, мл; d - мл экстракта, взятые на титрование; //

- навеска, г. Определение поправочного коэффициента X для краски.

Приготовить раствор краски точно указанной нормальность невозможно, так как это соединение лабильное, поэтому используют следующий прием.

Готовят раствор аскорбиновой кислоты слабой концентрации, для этого 1.5 мг (несколько кристалликов) кислоты растворяют в мерной колбе на 50 мл в 2 %-ной соляной кислоте и доводят до метки. Берут две параллельные пробы приготовленного раствора по 10-15 мл

в фарфоровые чашечки, первую из них титруют раствором синей краски, а вторую - раствором точно известной нормальности йодата калия, но в эту чашечку перед титрованием добавляют 5-10 мг KJ на кончике скальпеля и 5 капель 1 %-го растворимого крахмала. Известно, что 1 мл точно 0.001 н. раствора краски соответствует 0.088 мг аскорбиновой кислоты, поэтому рассчитывают поправочный коэффициент X.

0.088 • а

Ъ

где: а - количество иодида калия 0.001 н. (мл), пошедшее на титрование; b - количество краски (мл), пошедшей на титрование приготовленного раствора аскорбиновой кислоты. Реактивы. 0.001 и. раствор 2.6 дихлорфенолиидофеиол (синяя краска). 60 мг вещества количественно переносят в мерную колбу на 200 мл, доливают приблизительно 150 мл дистиллированной теплой воды и 3- 4 капли 0.01 и. щелочи NaOH, растворяют краску, доводят раствор до метки, перемешивают и фильтруют раствор через рыхлый фильтр. Раствор сохраняется в холодильнике около недели. Краску перед взятием навески не высушивать, при нагревании она теряет свои свойства. 0.001 н. раствор иодида калия KJOj. Берут точную навеску 2568г вещества, предварительно высушенного при температуре 102°С в течение двух часов. Растворяют в мерной колбе на I л, доводят до метки. Этот стандартный раствор 001 н. разбавляют в 10 раз, для этого 100 мл раствора при помощи пипетки помещают в мерную колбу на 1 л, доводят до метки дистиллированной водой и получают 0.001 н. раствор йодата калия. 1 %-я соляная кислота: 22.6 мл коиц. НС1 в 1 л раствора.

4.2 % -я метафосфорная кислота. Аскорбиновая кислота кристаллическая. Йодистый калий кристаллический. Крахмал воднорастворимый, I %-ный - раствор. 0.01 н. раствор NaOH готовят из фиксанала.

Растительные пигменты, окрашенные в желтый или оранжевый цвет, нерастворимы в воде, но растворимы в органических растворителях типа бензина, ацетона, петролейиого эфира, составляют группу каротиноидов. Наиболее известным представителем ее является каротин-пигмент, придающий специфическую окраску корням моркови, зернам кукурузы, наряду с хлорофиллом он окрашивает зеленые части растений. Формула каротина - C4I)F{S6. Обычно растительные пигменты представляют собой смесь двух-трех изомеров, характерной особенностью каротиноидов является наличие в них значительного числа сопряженных двойных связей (около 15), образующих их хромофорные группы, от которых завит окраска. Предполагают, что каротиноиды, как переносчики активного кислорода у растений, играют важную роль в процессах фотосинтеза, дыхания, роста.

Их значение в питании человека и животных связано с тем, что при ферментативном разложении одной молекулы каротина в животном организме образуется две молекулы витамина А. Отсутствие или недостаток витамина А приводит к нарушению роста, снижению иммунитета к болезням, ослаблению зрения, называемому куриной слепотой. Наиболее важным источником витамина А в пище человека являются листовые овощи (салат, шпинат, зеленый лук), морковь, томаты, а также жиры из печени морских рыб (рыбий жир), для животных - окрашенные корнеплоды и луговые травы.

Определение каротина необходимо для оценки качества растительной продукции в зависимости от ряда агротехнических факторов и приемов; в зоотехнике для составления рационов кормления и в здравоохранении для разработки лечебного питания.

В основе всех методов определения каротина присутствует метод хроматографического адсорбционного анализа, разработанный русским ученым Цветом М.Е. Принцип метода состоит в том, что сложная смесь различно окрашенных веществ экстрагируется из листьев или корнеплодов каким-либо органическим растворителем или их смесью, например, спирт, ацетон. Экстракт пропускает через стеклянную трубку, заполненную адсорбентом. Как адсорбенты используются тонко размолотые тальк, крахмал, углекислый кальций или окись алюминия и др. В связи с тем, что каждый из пигментов обладает различной скоростью движения по адсорбционной колонке с фронтом растворителя и специфической адсорбционной способностью; происходит концентрация данного пигмента в

определенном слое адсорбента. Слой адсорбента, содержащий тот или иной пигмент, вынимают из трубки илн колонки. Пигмент выделяют из адсорбента с помощью какого-либо другого растворителя и количественно определяют, измеряя интенсивность окраски на спектрофотометре или колориметре.

4.24.1. Ход анализа. Проба свежих листьев или корнеплодов предварительно измельчается скальпелем на кафельной плитке или пластмассовой терке (приблизительно 20-30 г). Две параллельные навески по 1-5 г из пробы берутся на часовом стекле на технических весах и помещаются в фарфоровую ступку. В ступку добавляем 0.5 г соды (Na2C03) для нейтрализации органических кислот (поскольку в кислой среде каротин разрушается), и безводный натрий сернокислый из расчета 3 г на 1 г сырой навески для обезвоживания материала, перемешиваем массу скальпелем. В ступку добавляем 5 г адсорбента А1гО} и 0.5 г кварцевого песка, перемешиваем и тщательно пестиком растираем содержимое ступки до образования сухой гомогенной массы, которую затем ставим в темное место на 20 мии для полноты адсорбции пигментов. Готовим адсорбционную воронку. Для этого в нижнюю часть стеклянной воронки закладываем ватный тампон средней плотности, затем небольшими порциями насыпаем окись алюминия, уплотняя его слегка стеклянной палочкой. Высота адсорбционного слоя должна быть примерно 2.5 см. Поверхность адсорбента, выровненную скальпелем, слегка смачивают по всей воронке каплями дистиллированной воды (примерно 15 капель) и воронку вставляют в приемник, обычно используют мерную колбу на 100 мл. Гомогенную массу из ступки количественно с помощью скальпеля переносят на поверхность адсорбционной воронки, распределяя равномерно. В ступку наливают 20 мл бензина, тщательно споласкивают пестик и стеики ступки, вычищая остатки адсорбента скальпелем, содержимое выливают в воронку, операцию повторяют до тех пор, пока в ступке не останется следов пигментов. Бензии медленно приливают из стакана на воронку, вся поверхность навески должна быть покрыта тонким слоем бензина, так как иа воздухе каротин может окисляться. Экстракцию каротина проводят до тех пор, пока желтые

пигменты на ватном тампоне не перейдут в раствор приемника каротина, а капли бензина, поступающие в приемник не будут бесцветными. Содержимое колб после экстракции довести до метки чистым бензином и колориметрировать. Можно измерить цилиндром объем полученного раствора каротина, записать в журнал и колориметрировать с синим светофильтром (длина волны 420 нм), кюветы 0.5 см. В контрольную кювету налить бензин. Расчет

где: А - мг каротина по графику; V- объем полученного экстракта, мл; Я - навеска растительного материала, г.

4.24.3. Форма записи.

4.24.4. Реактивы. Окись алюминия (Л1203), высушенная при 105° С в сушильном шкафу, увлаженная затем до 4 % влаги, сохраняется в склянке с притертой пробкой. Натрий сернокислый безводный,, порошок ; Сода, Na2CO}, порошок. Бензин, очищенный на активированном угле. Основной стандартный раствор двухромовокнелогого калия

для построения графика на каротин (720 мгх.ч.

растворяют в литре дистиллированной воды, 1 мл этого раствора соответствует 0.00416 мг каротина. Разведения готовят в колбах на 100 мл, доводя раствор до метки водой. Исходный раствор двухромового калия долго сохраняется в темноте.

Работу по извлечению каротина проводят под тягой, при этом недопустима работа любых нагревательных приборов в помещении и курение!