Как проверить есть ли в продуктах витамины
В 1880 году Н.И. Лунин показал, что естественные пищевые продукты содержат дополнительные, еще не известные факторы питания. Именно это положение легло в основу создания теории витаминов. [3]
Витамины— это группа веществ разнообразной химической природы, которая необходима для роста, выживания и размножения организмов. Они не относятся к аминокислотам, которые человек или животные должны получать извне полностью или частично. [3]
Они играют каталитическую роль, входя в состав ферментов, либо выполняют сигнальные функции экзогенных прогормонов и гормонов.
Они необходимы для всех жизненных процессов и при поступлении в организм сразу оказывают влияние на биохимические процессы, протекающие в различных органах и тканях. Они имеют одну общую черту – ни один из них не может синтезироваться в достаточном количестве самим организмом, поэтому витамины должны поступать с пищей. Недостаточное поступление в организм отдельных витаминов или нарушение их усвоения ведет к развитию патологических процессов в виде специфических гиповитаминозов 1 и авитаминозов 2 . [ 4]
Восполнить недостаточность витаминов можно путем назначения диеты с соответствующим содержанием овощей, фруктов, продуктов животного происхождения. Это самый простой путь устранения гиповитаминоза, тем более что в пище содержится комплекс витаминов. Однако, дозировка витаминов при этом трудноопределима. Использование пищевых витаминов малоэффективно, если нарушено всасывание витаминов. Так же, в повышенных дозах витамины используются в лечебных целях в качестве мощных неспецифических фармацевтических средств.
В настоящее время известно несколько десятков витаминов, но в лечебной практике используются лишь около 20 из них и пока известно 13 витаминов,
жизненно необходимых человеку. Организм испытывает потребность лишь в очень небольшом их количестве – от нескольких микрограммов, например, витамин В12 до нескольких десятков миллиграммов, например, витамин С, который участвует в образовании коллагена и желчи, имеет высокую антивирусную активность, снимает артериальное давление и участвует образовании антител.
Актуальность работы: Витамины – один из важных компонентов правильного питания, и их недостаток плохо сказывается на здоровье человека, поэтому необходимо знать какая суточная норма потребления того или иного витамина.
Цель: определить количество витамина С в продуктах питания и сравнить полученные результаты.
Исследовать содержание витамина С в продуктах;
Изучить методы обнаружения Витамина С;
Изучить дополнительную литературу по данной теме.
Объект исследования: морковный сок свежевыжатый, лимонный сок свежевыжатый, яблочный сок (домашний) свежевыжатый, яблочный сок магазинный, апельсиновый сок свежевыжатый, мандариновый сок свежевыжатый
Предмет исследования: процессы, при которых мы можем выявить наличие витамина С в продуктах питания.
Методы исследования: эксперимент, анализ дополнительной литературы по данной теме.
Гипотеза: выявление содержания витамина С в продуктах питания возможно в домашних условиях.
Потребность в витаминах зависит как от состояния организма (внутренние факторы), так и от влияния окружающей среды (внешние факторы). Витаминная недостаточность – это патологическое состояние организма, которое вызвано недостатком в организме витамина или комплекса витаминов. Выделяют III стадии витаминной недостаточности.
I стадия – прегиповитаминоз (субнормальная обеспеченность витаминами). Недостаток витаминов на этой стадии возможно обнаружить только при помощи лабораторных исследований.
II стадия – гиповитаминоз, является следствием относительного недостатка витаминов.
III стадия – авитаминоз, или крайняя степень витаминной недостаточности. В настоящее время в социально-экономически развитых странах диагностируется редко.
Гиповитаминозы встречаются часто, особенно у лиц пожилого возраста, беременных, кормящих, лиц с тяжелой физической работой, спортсменов, у больных с хронической патологией желудочно-кишечного тракта, детей. Витамины не могут синтезироваться в организме, а должны поступать извне с продуктами питания.
Витамины участвуют в виде коферментов в биохимических процессах организма.
Интенсивная физическая нагрузка, работа на вредном производстве, беременность, лактация, климатические условия, инфекционные заболевания, интоксикация, эндокринная патология повышают потребность в витаминах. [1]
Витамины подразделяются на жирорастворимые и водорастворимые
Жирорастворимыми витаминами являются:
Витамин А необходим для развития организма и нормального зрения, формирование скелета и нормальное существование клеток эпителия кожи и слизистых оболочек глаз, дыхательных, пищеварительных и мочевыводящих путей. При небольшом дефиците витамина А отмечаются сухость и шелушение кожи, образование угрей, фурункулез, сухость и тусклость волос, нарушение сумеречного зрения, частые инфекционные заболевания верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта. Происходят изменения в состоянии пищеварительных и мочевыводящих путей; задержка роста у детей; нарушение функций нервной системы, органов дыхания, пищеварения и других органов и систем; кожные и другие заболевания. [ 1]
Витамин D служит для формирования скелета. D-гиповитаминоз у детей проявляется в виде рахита, у взрослых – остеопороза и остеомаляции. Особенно широко распространена недостаточность витамина D среди детей раннего возраста [1]
Недостаточность витамина D у взрослых развивается редко и проявляется, как указывалось выше, в форме остеопороза и остеомаляции. Дефицит витамина D у взрослых возникает лишь в особых условиях, в частности у беременных, длительно лишенных солнечного света и потребляющих высоко углеводистые пищевые рационы, разбалансированные по соотношению в них кальция и фосфора; у лиц пожилого возраста, исключающих из употребления продукты животного происхождения; у лиц, проживающих на Крайнем Севере, при неправильном построении пищевых рационов и отсутствии профилактики D-витаминной недостаточности. Гипервитаминоз D и у детей, и у взрослых развивается достаточно редко. [ 1]
Витамин К влияет на формирование сгустка крови и повышает устойчивость стенок сосудов, участвует в энергетических процессах, нормализует двигательную функцию желудочно-кишечного тракта и деятельность мышц. Недостаточность витамина К у человека приводит к замедлению свертывания крови и возникновению трудно останавливаемых кровотечений, как наружных (при повреждении кожи, из носа), так и внутренних (желудочных, мочевыводящих путей и т.п.) [1]
Витамин Е обладает антиоксидантными свойствами, т.е. защищает полиненасыщенные жирные кислоты и липиды клеточных мембран от перекисного окисления и повреждения свободными радикалами. Потребность в витамине Е взрослого человека составляет 8–10 мг смеси природных токоферолов. Симптомом гиповитаминоза-Е является усиленный распад эритроцитов, обусловленный нарушением стабильности их мембран.
Он подавляет свободно радикальные процессы и нормализует структуру биомембран. Все эти витамины содержатся в мясе, рыбе, печени, масле, молоке, яйцах, моркови, капусте. [ 1]
Водорастворимыми витаминами являются:
Витамин В1 (тиамин) способствует окислению продуктов распада углеводов (пировиноградная, молочная кислота), участвует в обмене аминокислот, в образовании ненасыщенных жирных кислот, в переходе в организме углеводов в жиры. Тиамин необходим для нормальной деятельности центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистой и эндокринной систем. Витамин В1 нормализует кислотность желудочного сока, двигательную функцию желудка и кишечника, повышает сопротивляемость организма инфекциям и другим неблагоприятным факторам внешней среды. В1-гиповитаминоз характеризуется нарушениями функции нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. Симптомы авитаминоза В1 включают хроническую усталость, апатию, замедленные рефлексы, запоры, несварение желудка, пониженную кислотность в желудке и, при длительном авитаминозе, нарушения работы сердца, ослабление сердечной мышцы.
Тиамин используют при лечении невритов, радикулитов, невралгий, периферических параличей, заболеваний печени, желудка, кишечника, сердца и сосудов, кожных заболеваний, а также в акушерской практике и после операций.[1]
Витамин В2 (рибофлавин) —Дефицит витамина В2 проявляется ангулярным стоматитом, глосситом и специфической пигментацией языка, десквамацией эпителия у слизисто- кожной границы губ с покраснением, блеском и воспалением, себорейным фолликулярным кератозом в области носогубных складок, носа и лба, дерматитом в области половых органов и чувством жжения подошвенной поверхности. Часто наблюдаются конъюнктивит, блефароспазм, фотофобия, чувство жжения, слезотечение и васкуляризация роговицы со снижением остроты зрения. Симптомы авитаминоза развиваются при недостатке витамина В2 в пище либо при заболеваниях желудочно-кишечного тракта и печени. Применяют витамин В2 для лечения заболеваний сердца, органов пищеварения, нервной, эндокринной систем, глазных, кожных, инфекционных заболеваний, в акушерской практике. [1]
Витамин В3 (ниацин, витамин РР, никотиновая кислота) влияет на высшую нервную деятельность и функции всех органов пищеварения, на обмен холестерина и образование эритроцитов, на сердечно-сосудистую систему, в частности расширяет периферические мелкие сосуды, улучшая кровообращение в коже и подкожных тканях и усиливая выведение отходов и подачу питательных веществ. Гиповитаминоз витамина В3 может месяцами и годами протекать без специфической клинической картины. Отмечаются вялость, апатия, утомляемость, головокружение, головная боль, раздражительность, бессонница, сердцебиение, снижение аппетита, запоры, падение веса, иногда цианоз губ, щек и кистей рук, бледность и сухость кожи. Снижается сопротивляемость организма инфекции. Ранними симптомами авитаминоза В3 (пеллагры) являются поносы и изменения в полости рта .
Применяется для профилактики и лечения пеллагры, при болезнях печени, спазмах сосудов, при лечении желудочно-кишечных, инфекционных и других заболеваний. [1]
Витамин В6 (пиридоксин) служит для нормального функционирования нервной системы, кожи, органов кроветворения.
Дефицит витамина В6 встречается редко, так он содержится во многих продуктах питания и образуется в организме кишечной микрофлорой. Гиповитаминоз может возникнуть при повышенной потребности организма в пиридоксине из-за воздействия факторов внешней среды (большая физическая нагрузка, работа на холоде и др.); при беременности, длительном избытке в питании белков, богатых аминокислотами; приеме лекарств, подавляющих образование и обмен в организме пиридоксина; при кишечных инфекциях, заболеваниях печени, лучевой болезни. Применяют пиридоксин при атеросклерозе, малокровии, болезнях почек, печени, желудка, при туберкулезе, бессоннице, токсикозе у беременных, дрожательном параличе. Особенно благотворное действие он оказывает при невритах. [1]
Витамин В12 обеспечивает образование фермента, необходимого для продукции липопротеида в миелиновой ткани. Этот витамин стимулирует рост, благоприятно влияет на жировой обмен в печени, состояние центральной и периферической нервной системы. Дефицит витамина В12 приводит к синтезу дефектной ДНК, которая присутствует в каждой клетке. При дефиците витамина В12 отмечаются нередко выраженная анемия из-за нарушения нормального образования эритроцитов, изменения языка (жжение и покалывание), нарушения со стороны нервной системы. Характерны слабость, повышенная утомляемость, головокружение, головные боли, сердцебиение и одышка при физической нагрузке, снижение аппетита, бледность с легкой желтушностью кожи, чувство онемения и ползания мурашек по телу. При обычном питании в печени имеются большие запасы витамина В12. Поэтому симптомы недостаточности могут появляться иногда через несколько лет после начала заболевания. Гораздо более опасен авитаминоз В12 (злокачественная анемия), являющийся следствием нарушения образования в желудке вещества, необходимого для всасывания в кишечнике поступающего с пищей витамина В12. Дефицит витамина В12 встречается при длительном строгом вегетарианском питании. Витамин В12 применяется для лечения анемии, нервных, кожных, аллергических и других заболеваний. [ 1]
Витамин С стимулирует процесс образования коллагена. Этим он способствует поддержанию нормальной проницаемости капилляров, принимает участие в обменных процессах, являясь переносчиком водорода, контролирует различные фазы белкового обмена, влияет на скорость образования ДНК клеточного ядра, контролирует сложные биохимические реакции в клетках центральной нервной системы, оказывает стабилизирующее действие на молекулы адреналина путем их защиты от окисления, повышает фагоцитарные свойства крови за счет нарастания фагоцитарной активности лейкоцитов, участвует в метаболизме соединительной ткани и образовании здоровой кожи. Для начальных стадий С-гиповитаминоза характерны неспецифические симптомы: снижение умственной и физической работоспособности, вялость, слабость, снижение сопротивляемости инфекциям, замедление выздоровления при различных заболеваниях. Далее при С-гиповитаминозе наблюдается повышенная чувствительность к холоду, беспричинная зябкость, очень быстрая утомляемость, сонливость или плохой сон, подавленность и раздражительность, снижение аппетита, слабость в ногах. Иногда отмечаются боли в ногах и пояснице, сердцебиение при небольшой физической нагрузке. Эти симптомы имеют разную степень выраженности, возникают не одновременно и могут мало тревожить больного. При осмотре выявляются рыхлые, отечные межзубные сосочки и края десен. Десны набухают, становятся синюшно-красными, легко кровоточат после надавливания и чистки зубной щеткой. Кожные покровы бледные, иногда появляется синий цвет губ и щек, возможны сухость кожи и участки ее шелушения. Дефицит витамина С ведет к развитию цинги. Основные проявления С-авитаминоза могут возникать в сочетании друг с другом или раздельно. Отмечается потеря аппетита, нарушение секреторной и двигательной функции желудочно-кишечного тракта. Часто возникают артериальная гипотония, сердцебиение, боли и ощущение сжатия в сердце. Важнейшие меры профилактики авитаминоза и гиповитаминоза С: постоянное потребление в достаточном количестве свежих овощей и фруктов.
Много этих витаминов содержится во фруктах и овощах. [1]
§1. Количественное определение содержания витамина С в продуктах питания йодометрическим методом
У аскорбиновой кислоты есть свойство, которого нет у всех остальных кислот: быстрая реакция с йодом. Поэтому мы использовали количественное определение содержание витамина С в продуктах питания йодометрическим способом.
Одна молекула аскорбиновой кислоты – C 6 H 8 O 6 , реагирует с одной молекулой йода – I 2.
Для определения витамина С в соках необходимо взять аптечную йодную настойку. Однако, аскорбиновой кислоты в некоторых соках может так мало, что на титрование определенного объема сока (например, 20 мл) уходит всего 1-2 капли йодной настойка. При этом ошибка анализа оказывается очень большой. Чтобы результат был точнее, нужно брать много сока, либо разбавить йодную настойку. В обоих случаях число капель йода, израсходованных на титрование, увеличивается, и анализ будет точнее.
Для анализа соков удобно к 1 мл йодной настойки добавить дистиллированной воды до общего объема 40 мл, то есть разбавить настойку в 40 раз и 1 мл его соответствует 0,088 мг аскорбиновой кислоты.[2]
Далее готовим крахмальный клейстер: для этого вскипятим ½ кружки воды, пока вода нагревается, размешаем 1/4 чайную ложку крахмала с ложкой холодной воды, так чтобы не было комочков. Выльем в кипящую воду и охладим.
§1 Определение аскорбиновой кислоты в продуктах
Выявлять содержание витамина С мы будем титриметрическим 3 методом.
Мы взяли 20 мл исследуемого сока, а именно это был морковный сок, и добавили туда крахмальный клейстер. Затем провели титрование раствором йода до появления ярко выраженной синей окраски крахмала. Синяя окраска крахмала, содержащегося в данном продукте, говорит о том, что вся аскорбиновая кислота окислилась (приложение 1). Записали количество раствора йода, пошедшего на титрование, и произвели расчет. Для это мы составили пропорции, зная, что 1 мл раствора йода окисляет 0,088 мг аскорбиновой кислоты.
§2 Обработка полученных материалов. Расчеты
Определяем число капель и, следовательно, объём израсходованного раствора йода, рассчитываем содержание витамина в растворе по формуле:
0.088* V = А мг, где V- объём раствора йода.
На титрование 20 мл морковного сока ушло 75 мл раствора йода.
1 мл йодного раствора – 0,088 мг аскорбиновой кислоты
Таким образом, в 20 мл морковного сока содержится 6,6 мг аскорбиновой кислоты, тогда в 100 мл сока:
Таким образом, в 100 мл морковного сока содержится 33 мг витамина С.
Таким же способом мы рассчитали содержание витамина С в остальных продуктах. Занесли полученные результаты в диаграмму. (приложение 2)
Вывод: В ходе проведенных экспериментальных исследований было выявлено, что в каждом исследуемом продукте концентрация витамина была различна: из всех изученных продуктов наибольшее содержание витамина С наблюдается в морковном соке — 33 мг, меньше аскорбиновой кислоты в апельсиновом соке – 30 мг, чуть меньше в свежевыжатом яблочном соке — 27 мг, примерно одинаковое количество витамина С в мандариновом и в яблочном соке, который был куплен – 22 мг, а наименьше количество аскорбиновой кислоты содержится в лимонном соке — 19 мг.
Подтверждая свою гипотезу, мы можем сделать вывод, что обнаружение витамина С возможно в домашних условиях, так как для проведения опытов нам не понадобились специализированные химические вещества.
Исходя из выведенных расчетов, мы можем определить, что для восполнения суточной потребности витамина С, необходимо выпить два стакана морковного или апельсинового сока или же два с половиной стакана домашнего яблочного сока. Выпив 3 стакана магазинного яблочного сока или свежевыжатого мандаринового, мы так же сможем восстановить концентрацию витамина в организме. Три с половиной стакана лимонного сока потребуется на восполнение содержания аскорбиновой кислоты.
Так же проанализировав концентрации витамина С в яблочном домашнем и магазинном соке, мы обнаружили, что доля аскорбиновой кислоты в домашнем соке больше, чем в соке, который был куплен.
Исходя из полученных результатов, был развеян миф о том, что наибольшая концентрация витамина С содержится в лимонном соке.
Список используемой литературы
Л. А. Николаева, Е. В. Ненахова учебно-методическое пособие «Биологическая роль витаминов в организме. Методы оценки витаминной обеспеченности организма человека. Методы определения витамина С», ИГМУ, Иркутск, 2014.
И. Бохан реферат на тему «Определение содержания витамина С в продуктах питания», Абакан, 2015.
Пособия для поступающих в ВУЗы под редакцией академика РАО Н.В. Чебышева, С.В. Кузнецова, С.Г, Зайчикова, С.И. Гуленков, М.В. Козарь, издание 2-е. Изд-во «Новая волна», 2015
Т.А. Шустанова под редакцией А.А Бурикова репетитор по биологии для старшеклассников и поступающих в ВУЗы, издание седьмое. Изд-во«Феникс», 2012
Поисковая система http://ru.wikipedia.org/wiki
Поисковая система http://www.yandex.ru
Определение количественного содержание витамина С в соках
Сравнение результатов содержания витамина С в соках
1 Гиповитаминоз — болезненное состояние, возникающее при недостаточном поступлением в организм витаминов по сравнении с их расходованием.
2 Авитаминоз — заболевание, являющееся следствием длительного неполноценного питания, в котором отсутствуют какие-либо витамины.
3 Титрование — метод количественного/массового анализа, основанный на измерении объёма раствора реактива точно известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом
Как проверить, действительно ли витамин натуральный
Репост
Витамины имеют жизненно важное значение для здоровья и надлежащего функционирования тела. С развитием моды на органику хочется быть уверенными, что витамины, которые мы покупаем как натуральные, действительно таковыми являются.
Что собой представляет синтетический витамин? Многие витаминные и минеральные добавки производятся из химических веществ в лаборатории, они не получены непосредственно из органики. Они сделаны для имитации действия природных витаминов в организме. Натуральные же витамины получают непосредственно из растительного материала, они не созданы в пробирке. Как отличить одни от других, учитывая, что за рубежом многие производители хотят, чтобы потребители верили, что получают натуральный продукт, потому что кажется более полезным употреблять естественные витамины?
Производители импортных витаминов имеют право указывать на упаковке, что витамин натуральный, если он содержит 10% от натуральной формы витамина. Это означает, что в таком «натуральном» витамине может быть 90% синтетически произведенных химических веществ. В особенности такие тенденции отмечаются в отношении витаминов группы B и витамина С.
Используя приведенные ниже обозначения, вы легко сможете распознать синтетику в составе любого витамина:
· Vitamin A: Retinyl Palmitate
· Vitamin B1 (Thiamine): Thiamine Mononitrate, Thiamine Hydrochloride
· Vitamin B2 (Riboflavin): Riboflavin
· Pantothenic Acid: Calcium D-Pantothenate
· Vitamin B6 (Pyridoxine): Pyridoxine Hydrochloride
· Vitamin B12: Cyanocobalamin
· PABA (Para-aminobenzoic Acid): Aminobenzoic Acid
· Folic Acid (Фолиевая кислота): Pteroylglutamic Acid
· Choline (Холин): Choline Chloride, Choline Bitartrate
· Vitamin C (Ascorbic Acid, Аскорбиновая кислота): Ascorbic Acid
· Vitamin D: Irradiated Ergosteral, Calciferol
· Vitamin E: dl-alpha tocopherol, dl-alpha tocopherol acetate or succinate
Другие ингредиенты и добавки, относящиеся к разряду токсичных:
· Magnesium stearate (stearic acid) – стеарат магния (стеариновая кислота)
· Carnauba wax – карнауба воск используется в лаке для обуви
· Titanium dioxide – диоксид титана является канцерогеном
ПРИМЕЧАНИЕ: dl – форма витамина является синтетической, d – полностью натуральной
Несколько особенностей в составе натурального и синтетического витамина Е
Составляющие витамина Е, которые получены из полностью естественных источников, содержат d-альфа-токоферол. Его также называют RRR-альфа-токоферолом. D-альфа-токоферол является наиболее биодоступной формой альфа-токоферола, что означает, что это тип, который предпочтительнее для нашего тела, лучше усваивается и используется организмом, чем другие формы.
Dl-альфа-токоферол представляет собой синтетическую форму альфа-токоферола. Эта синтетическая форма альфа-токоферола менее биодоступна, чем d-альфа-токоферол, и лишь наполовину эффективна. Такая форма альфа-токоферола часто встречается в пищевых добавках и обогащенных продуктах.
Выбирая витамины из всего доступного многообразия на полках или в интернете, внимательно изучите состав, используя эту информацию. Тогда вы всегда будете уверены, что купили действительно именно то, что хотели – полностью натуральный продукт, который эффективно поможет быть энергичными и здоровыми.
«The Differences Between Synthetic and Natural Vitamins». Global Healing Center
«Synthetic vs. Natural Vitamins». Dr. Ben Kim
Определение витаминов в продуктах питания;
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.
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 (В1). 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.
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 (В2). 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
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.
Определение витамина В6. 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).
4.Флуоресцентный метод, основанный на том, что при облучении пиридоксина и пиридоксамина наблюдается синяя, а пиридоксаля – голубая флуоресценция.
Определение витамина В9. 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.