Определение содержания аскорбиновой кислоты в яблоках различных сортов

Определение содержания аскорбиновой кислоты в яблоках различных сортов

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Уральский Государственный Технический Университет – УПИ

Учебно-исследовательская работа студента по кафедре аналитической химии:

Определение общей кислотности и содержания p-активных веществ в различных

сортах яблок

Выполнил:

Студент гр. Х-349

Галкин И.В.

Преподаватель:

Марина Н.В.

Екатеринбург

2000

Яблоки

Большинство зимних сортов яблок отличается невысокой С-Р витаминностью, и

на них можно не останавливаться. Количество витамина С к весне обычно

составляет у яблок половину бывшего к потребительской спелости – Р-

активные соединения убывают за 3 – 6 месяцев холодного хранения на 15 –

30%.

Химическая классификация яблок.

1. Поливитаминные. Скрещивания основываются на объединении признаков

сортов, взаимно дополняющих друг друга защитными веществами. Например, если

яблоки сорта Первенец содержат много витаминов В и Р, а Полярное Олониченко

много С и Р, то скрещивая их, можно получить поливитаминные гибриды,

высокое содержание Р-веществ будет скрываться обилием сахаров.

2. Каротиновые. Получаются скрещиванием желтомясых крупноплодных

(Эдельстенер) друг с другом. Отбор ведется по интенсивности оранжевой

окраски мякоти.

3. Антоциановые. Исходные красномясые сорта Молдавии, Грузии и Казахстана.

При селекции усиливается красная окраска мякоти (Р-активные соединения) и

устраняется обычно низкая ее сахаристость.

4. Гематогенные. Накапливающие много фолиевой кислоты и железа.

5. Бактерицидные (эфироносные). Отличаются ароматичной мякотью и

накоплением большого количества эфирных масел.

Витамины

Так называемые органические соединения, недостаток которых в пище вызывает

в начале заболевания средней интенсивности (гиповитаминозы), а при

длительном недостатке тяжелые заболевания (авитаминозы). Смотря по тому,

какого именно витамина недоставало в пище возникают различные заболевания.

Каждый из нас нуждается в ежедневном поступлении 16 различных витаминов,

два из них могут заменяться провитаминами, такими как каротин (провитамин

А) и провитамин D (бета-ситостерин), которые в организме могут перехолдить

в соответствующие витамины. Необходим и ряд витаминоподобных веществ в виде

холина, инозита, витамина F и других.

В плодах и ягодах чаще всего присутствует два витамина, а именно: витамин С

(аскорбиновая кислота) и витамин Р. Так как витаминная природа последнего

многими отрицается, то вещества этого типа действия носят еще название Р-

активные соединения, или полифенолы. Два универсальных витамина С и Р часто

встречаются вместе и усиливают взаимное действие друг другу.

Каждый витамин должен поступать в определенном количестве. Так, например,

суточная норма витамина С составляет для взрослого (но нестарого) здорового

человека, занятого работой средней трудности, 75 мг. При более тяжелой

физической или умственной работе или в более пожилом возрасте потребность в

нем возрастает до 100 – 200 мг.

Содержание биоактивных веществ в плодах принято выражать в виде мг %, т.е.

указывать, сколько мг интересующего нас соединения находится в 100 г плодов

или ягод или в 100 г мякоти плодов. Иногда указывают содержание в мг в

мякоти из 100 г плодов, например смородины или крыжовника. В тех случаях,

когда вещества очень много, например 300 – 500 мг%, выражают его содержание

в %, приравнивая каждые 100 мг% - 0.1%.

Для оценки полезности плодов как источника того или иного биоактивного

соединения необходимо сопоставить суточную потребность в нем с тем его

количеством, которые содержится в 250 г оцениваемых фруктов.

Вынесем сводные данные о содержании витаминов во фруктах в таблицу:

|Витамин или |Где содержится в большом |Дозы в мг |

|провитамин |количестве | |

| | |Профилак-|Терапевти|

| | |тическая |-ческая |

|п-А |Шиповник, облепиха, рябина, |3 –4 | |

|(каротин) |абрикос, хурма, некоторые | |10 – 15 |

| |сливы, мандарины. | | |

| |Сливы, алыча, персик, |2 – 3 | |

|В2 |шиповник, гранат | |10 |

| |Виноград, малина, земляника,|0.5 – 1 | |

|В9 |вишня |60 – 75 |2 –3 |

|С |Шиповник, смородина черная, | |150 – 300|

| |облепиха, земляника, | | |

| |цитрусовые, унаби |25 | |

|Е |Облепиха, миндаль, лещина, | | |

| |маслина, шиповник, рябина |100 – 200|100 |

|Р |Арония, рябины мичуринские, | | |

| |мелкоплодные, яблоки | |1000 – |

|К1 |Смородина, рябина, арония, |10 |2000 |

| |облепиха, виноград | | |

| | | |50 |

Определение витаминов.

Особенности витаминов и методов их определения.

Среди других химических веществ растений витамины занимают особое место

тем, что они, как правило, содержатся в растениях в исключительно малом

количестве. Если количество белков, жиров и углеводов в растительных тканях

составляет целые проценты, то количество витаминов измеряется лишь

тысячными или десятитысячными долями процента. Это обстоятельство

обуславливает особые требования, предъявляемые к химическим методам

определения витаминов; такие методы должны отличаться высокой

чувствительностью, оставаясь в то же время достаточно точными. Достигается

это в большинстве случаев применением физико-химических методов анализа

(хроматография, колориметрия, спектрофотометрия, флюорометрия и т.д.).

Трудностью разработки простых, чувствительных и точных методов объясняется

то обстоятельство, что в настоящее время мы еще не имеем надежных

химических методов для количественного определения некоторых известных

витаминов, несмотря на то, что химическое строение их хорошо выяснено. Для

установления наличия и для количественного определения таких витаминов пока

пользуются биологическими или микробиологическими методами.

Название "витамины" не отражает химического состава этих веществ. К

витаминам относятся вещества самого разнообразного строения и характера,

принадлежащие к различным классам органических соединений. Среди них

имеются углеводороды, спирты, кислоты и т.п. Поэтому естественно, что и

методы определения отдельных витаминов не сходны между собой.

Витамины синтезируются растениями. Несмотря на малое содержание их в

растениях, народнохозяйственное значение их огромно; оно заключается в их

роли в народном здравоохранении, связанной с проблемой питания. Огромное

значение имеют витамины также и в животноводстве. Универсальное

распространение витаминов и в растительном мире говорит о том, что эти

вещества играют самую значительную роль также и в физиологии самих

растительных препаратов.

Витамины необходимы человеку, животным и растениям для нормального

роста и поддержания жизни. Значение их, как регуляторов процессов обмена

веществ в организме, очень велико. Витамины являются физиологически весьма

активными веществами. В живой клетке они выполняют роль биологических

катализаторов, участвуя в энзиматических системах, связанных с окислительно-

восстановительными функциями организма. Многие из них, в виде

соответствующих деривативов, выполняют роль коферментов.

Потребность в витаминах в основном удовлетворяется продуктами

сельхохозяйственного производства. Поэтому задачей сельского хозяйства, в

частности растениеводства, является проведение мероприятий, обеспечивающих

высокое содержание витаминов во всех видах продукции, используемых в

пищевых и кормовых целях и служащих сырьем для витаминной промышленности.

Эту задачу нельзя разрешить без наличия быстрых и точных методов

количественного учета витаминов в сельскохозяйственной продукции.

В настоящее время уже проведены довольно многочисленные исследования

культурных и дикорастущих растений на содержание витаминов и провитаминов.

Результаты этих исследований показывают, что любой витамин или его

провитамин, вероятно, можно найти в любом растении. Однако количественное

содержание их не одинаково у различных видов и сортов; оно сильно зависит

также от воздействия внешних условий произрастания.

Отдельные ткани одного и того же растения значительно различаются по

содержанию витаминов. Так, например, аскорбиновая кислота сконцентрирована

в листьях и плодах; подземные части растений, как правило, содержат ее

мало. Концентрация аскорбиновой кислоты больше в листьях верхних ярусов,

чем нижних. Наружные слои плодов, кочанов или корнеплодов содержат ее

больше, чем внутренние. Аневрин сконцентрирован преимущественно в семенах

растений, в которых он находится главным образом в зародыше и в тех

наружных слоях, которые при помоле отходят в виде отрубей. Некоторые

количество аневрина находится в листьях, корнях и клубнях. Концентрация его

в листьях и стебле постепенно снижается вниз по растению. Концентрация

каротина, за редким исключением, наибольшая в зеленых листьях. Так,

наружные зеленые листья кочанной капусты содержат его намного больше, чем

внутренние, белые листья. Корни и клубни содержат лишь следы каротина, за

исключением разве только красных корней моркови. Различные ткани корня

моркови различаются по содержанию каротина.

Отдельные растения, плоды и даже отдельные семена могут значительно

различаться между собой по содержанию витаминов. Между отдельными плодами

существуют различия, связанные с их величиной и возрастом. Так, например,

мелкие плоды и кочаны обычно содержат аскорбиновой кислоты больше, чем

крупные, что, вероятно, определяется степенью их зрелости; некоторое

значение приписывают и относительной величине поверхности плодов,

освещаемой солнцем, которая больше у мелких плодов. По содержанию каротина

были обнаружен значительные различия у плодов томата с одного и того же

растения и у корней одного и того же сорта моркови при выращивании в

одинаковых условиях. Различия в содержании аскорбиновой кислоты в плодах на

одном растении или в плодах различных растений одного и того же сорта могут

быть значительно больше, чем различия между отдельными сортами в одинаковых

условиях их выращивания. Однако при правильном отборе средних проб для

анализа эти различия не мешают рассматривать аскорбиновую кислоту как

признак, связанные с определением биологической единицей – видом и сортом.

Изучение овощных и плодовых культур по видам и сортам дало возможность

выявить образцы с высоким содержанием аскорбиновой кислоты. Так например

некоторые виды дикого картофеля содержат в 2-3 раза больше аскорбиновой

кислоты, чем обычные селекционные сорта; среди послдених также обнаружены

значительные различия. Широкая амплитуда сорртовой изменчивости по этому

витамину обнаружена у капусты (особенно кочанной) и томатов. Это указывает

на большие возможности селекции путем отбора и выведения новых витаминных

форм растений путем гибридизации.

Изучение сортовой изменчивости содержания витаминов в культурных

растениях показывает, что сортовые различия резко выявляются только в более

или менее одинаковых условиях среды. Внешние условия даже в одном и том же

пункте значительно меняются, вследствие чего изменяется и содержание

витаминов. Поэтому при исследовании культур и сортов в отношении витаминов

постоянно следует учитывать влияние условий выращивания. Было бы

неправильно говорить о сортовых различиях культур в отношении витаминов, не

указывая конкретно где, в каких условиях выращивались растения, ибо в

других условиях сортовые различия могут быть иные.

На большое значние условий среды для накопления в растении витаминов

указывает изменчивость содержания последних в одном и том же сорте при

выращивании в различных географических пунктах. Так, например, найдено, что

сорта яблок, произрастающие на юге (Кавказ, Крым, Средняя Азия), содержат

аскорбиновой кислоты меньше, чем произрастающие на севере. Аналогичная

изменчивость была обнаружена и в отношении содержания этого витамина в

плодах северных и южных видов шиповника.

Влияние географического фактора наблюдается не только при передвижении

с севера на юг, но и в зависимости от высоты местности над уровнем моря.

Так, было обнаружено для овощей, выращенных на Памире, увеличение

содержания витамина С с высотой; на высоте 3860 м капуста, шпинат и салат

содержат витамина С в 2-3 раза больше, чем в долине. Южные высокогорные

виды шиповника по содержанию этого витамина не уступают северным

шиповникам.

Изменчивость содержания других витаминов под влиянием различных условий

среды освещена еще очень мало. Имеющиеся данные показывают, что

неодинаковость условий мест произрастания может оказывать значительное

влияние на содержание аневрина в зерне пшеницы и ржи, чем видовой или

сортовой фактор. На накопление каротина в плодах, очевидно, влияют световые

условия. Так, было найдено, что томаты несколько снижают содержание

каротина при выращивании в закрытом грунте.

Наибольшее влияние на биосинтез аскорбиновой кислоты, очевидно,

оказывает интенсивность света. Было показано, что после увеличения

интенсивности света в 25 раз содержание аскорбиновой кислоты в листьях

турнепса увеличивается в 8.3 раза (от 28.2 до 235 мг%). Показано также, что

определенное значение имеет фотопериод. Что касается влияния различного

спектрального состава света, то на основании довольно ограниченных данных

можно полагать, что биосинтезу аскорбиновой кислоты более способствуют

длинноволновые, чем коротковолновые лучи спектра.

Определение аскорбиновой кислоты (витамина С)

Недостаток аскорбиновой кислоты в пище человека ведет к развитию ряда

недомогания, приводящих постепенно к тяжелой болезни – цынге.

Симптомы гиповитаминоза следующие: общая слабость, легкая утомляемость,

вялость, сонливость (особенно весной), сердечная недостаточность. Снижается

устойчивость к различным заболеваниям, в том числе простудным. Замедляется

заживление ран и выздоровление при различных болезнях. Ухудшается общее

самочувствие. Усиливаются склеротические изменения в сосудах. Увеличивается

содержание холестерина в крови, и развивается холестериновый атеросклероз.

Происходят частые кровоизлияния из носа. Появляются синие пятнышки на коже

(синяки без ушибов). Усиливается гипертония. Возникают боль и кровотечения

десен, кариес, расшатывание и выпадение зубов.

Аскорбиновая кислота (С6Н8О6) образует бесцветные кристаллы и является

одноосновной кислотой, дающей соли, типа С6Н7О6М.

Аскорбиновая кислота отличается непрочностью вследствие наличия двойной

связи в молекуле. Она способна обративо окисляться и восстанавливаться. При

обратимом окислении образуется дегидроаскорбиновая кислота (С6Н6О6), что

обуславливается наличием в молекуле редко встречающейся в природе

эндиольной группировки.

Последняя способна чрезвычайно легко окисляться в дикетогруппировку,

обуславливая тем самым исключительную восстановительную способность

аскорбиновой кислоты. Молекулярный вес аскорбиновой кислоты 176,

эквивалентный вес 88. Она легко растворима в воде и в метиловом спирт, но в

высших спиртах (например амиловом) почти нерастворима. Умеренно

растворима в ацетоне и совсем нерастворима в безводном серном эфире и

петролейном эфире.

Наиболее характерным свойством аскорбиновой кислоты является ее

способность давать химически и термодинамически обратимую ОВ-систему; с

этим свойством обычно связывают ее физиологическую функцию.

Количественное определение аскорбиновой кислоты

Принцип метода.

Метод основан на редуцирующих свойствах аскорбиновой кислоты. Синяя

краска (индикатор), 2,6-дихлорфенолиндофенол, восстанавливается в

бесцветное соединение экстрактами растений, содержащими аскорбиновую

кислоту (реакция Тильманса).

2,6-дихлорфенолиндофенол показывает два вида реакции. Один вид

обусловливается изменением pH среды, как у обычных ацидометрических

индикаторов; при этом происходит переход от интенсивного синего цвета в

щелочной среде к бледнокрасному в кислой среде. Переход окраски происходит

между рН 4 и 5, в этом интервале индикатор имеет фиолетовый цвет. Второй

вид реакции – это ОВ-переход от темносинего окисленного состояния к

бесцветному. Эту последнюю реакцию и используют для определения

аскорбиновой кислот. Кислотные вытяжки из растений титруют раствором

индикатора (известного титра) до наступления розового окрашивания,

обуславливаемого избытком индикатора в кислой среде. На одну молекулу

аскорбиновой кислоты (молекулярный вес 176) приходится две молекулы

индикатора. При приготовлении этой краски получается натриевая соль 2,6-

дихлорфенолиндофенола, имеющая молекулярный вес 290.

Точность метода во многом зависит от применяемой техники анализа. Так

как аскорбиновая кислота является весьма лабильным веществом, то в

растертой растительной ткани она быстро окисляется, превращаясь в

дегидроаскорбиновую кислоту. Поэтому все операции, связанные со взятием

средней пробы материала для анализа, измельчением и растиранием навески и

т.п., должны быть выполнены возможно быстрее. Дегидроаскорбиновая кислота

может быть определена после восстановления ее, например, сероводородом, что

в значительно степени усложняет технику анализа. Дегидроаскорбиновая

кислота в небольших количествах присутствует и в нерастертых тканях

растений, но ввиду сравнительно незначительного содержания ее можно и не

учитывать при выполнении массовых анализов культур и сортов на аскорбиновую

кислоту.

При оценке свежего растительного материала не допускается

предварительная сушка его или какой-либо друго способ консервирования, так

как количество аскорбиновой кислоты при консервировании уменьшается.

Такие объекты, которые обладают очень короткой лежкостью (листовые

овощи, мелкие плоды, ягоды и пр.), следует анализировать в день их сбора,

так как изменения в содержании витаминов в них происходят быстро.

Реактивы и аппаратура.

1) 1-процентная соляная кислота (23 мл концентрированой соляной

кислоты, удельного веса 1.19 доводят дистилированной водой до 1 л);

2) 2-процентная метафосфорная кислота (НРО3) ; 20 грамм кристаллической

кислоты растворяют и доводят водой до 1л; она может хранится в

холодильнике 2-3 недели, не подвергаясь порче; 1-процентный водный

раствор щавелевой кислоты может заменить метафосфорную;

3) 2-процентная серная кислота; 11.4 мл концентрированной кислоты,

удельного веса 1.84, доводят водой до 1 л;

4) аскорбиновая кислота, кристаллическая;

5) иодистый калий, кристаллический;

6) крахмал, 1-процентный раствор (как индикатор);

7) 10-процентный раствор сернокислой меди (9.25 г CuSO4 ( 5H2O

растворяют в 50 мл воды);

8) 0.001 н. раствор иодата калия (KJO3); на аналитических весах берут

0.3568 г иодата, высушенного в течение 2 часов при 102о, растворяют

и доводят водой до 1л; полученный таким образом децинормальный

раствор разбавляют в 10 раз и доводят водой до 1л; раствор удобно

хранить в склянке со вставленной в нее микробюреткой, наполняющейся

раствором снизу при помощи груши;

9) 0.001 н. раствор 2,6-дихлорфенолиндофенола; на технических весах

отвешивают 60 мг сухой краски, переносят в мерную колбу на 200 мл,

прибавляют 100-150 мл теплой дистилированной воды и 4-5 капель 0.01

н. щелочи; сильно взбалтывают колбу руками 10 минут, затем доливают

до метки водой и фильтруют через плотный фильтр в сухую колбу;

10) 2 микробюретки с градуировкой на 0.01 мл, емкостью 1-5 мл.

11) пипетки на 5 и 10 мл;

12) мерные колбы на 100, 200 и 1000 мл;

13) коническая колба на 100 мл;

14) мерный цилиндр на 50 мл;

15) химические стаканы на 50 мл;

16) стеклянная воронка;

17) часовое стекло

18) фарфоровые чашки диаметром 20 см;

19) ступка диаметром 15 см;

20) технохимические весы на 200 г;

21) нож из нержавеющей или хромированной стали.

Установление титра краски по аскорбиновой кислоте (по С.М.Прокошеву).

Метод установления титра краски основан на параллельном титровании раствора

аскорбиновой кислоты краской и 0.001 н. раствором иодата калия. Так как 1

мл 0.001 н. раствора иодата эквивалентен 0.088 мг аскорбиновой кислоты, то

легко рассчитать титр краски.

Перед установлением титра краски растворяют несколько кристалликов

аскорбиновой кислоты приблизительно в 50 мл 2-процентной серной кислоты. 5

мл этого раствора титруют краской из микробюретки. Тотчас же после этого

такой же объем раствора аскорбиновой кислоты титруют из другой микробюретки

точно 0.001 н. раствором иодата с прибавлением в колбочку перед титрованием

нескольких кристалликов (около 5-10 мг) иодистого калия и 5 капель 1-

процентного раствора растворимого крахмала. Применение больших концентраций

иодистого калия недопустимо, ибо при высоких концентрациях этой соли сильно

тормозится оксисление аскорбиновой кислоты иодом.

Подготовка материала.

Среднюю пробу предварительно грубо измельчают ножом на стеклянной

пластине, либо фарфоровой чашке. Необходимо помнить, что следы железа и

меди катализируют разрушение витамина С. Весь процесс измельчения

необходимо выполнить как можно быстрее.

Из измельченного и хорошо перемешанного материала берут на часовые

стекла две параллельные навески на технохимических весах для определения

аскорбиновой кислоты. При одновременном анализе нескольких образцов следует

стремиться все навески для определения аскорбиновой кислоты сразу залить

кислотой и после уже растирать до образования гомогенной смеси.

Ход определения.

Приготовление вытяжек.

Навеску исследуемого материала в 5-10 г заливают в ступке 20 мл 1-

процентной соляной кислоты и быстро растирают в присутствии кислоты до

образования гомогенной массы. Процесс растирания не должен длиться больше

10 минут. Полученную массу сливают из ступки (через стеклянную палочку и

воронку) в мерную колбу на 100 мл. Ступку споласкивают несколько раз 2-

процентной метафосфорной кислотой, которую выливают в ту же мерную колбу.

Содержимое колбы доводят до метки 2-процентной метафосфорной кислотой,

колбу закрывают пробкой, сильно встряхивают и оставляют стоять около 5

Страницы: 1, 2