Определение содержания каротина в растительной продукции
Колориметрическим методом
В организме человека и животных витамин А образуется из растительных продуктов – каротинов. Под действием фермента оксигеназы происходит расщепление молекулы каротина по центральной двойной связи с образованием альдегидной формы витамина А – ретиналя. Каждая молекула b-каротина дает начало двум молекулам витамина А, а a и g- каротинов – по одной молекуле витамина А, в связи с чем b-каротин обладает вдвое большей витаминной активностью.
b-каротин (стрелкой показана центральная двойная связь)
Каротины входят в состав хлоропластов листьев и хромопластов не фотосинтезирующих органов растений, их синтез более активно проходит на свету. В составе хлоропластных мембран они выполняют роль дополнитель-ных пигментов при фотохимическом поглощении света. b-Каротин также принимает участие в явлениях фототропизма у высших растений.
Больше всего каротина содержится в листьях растений и листовых овощах, корнеплодах моркови, рябине, облепихе, абрикосах, томатах и сладком перце. Особенно богата каротином молодая зелень, тогда как в процессе вегетации содержание этого витамина в вегетативной массе растений снижается. При формировании корнеплодов моркови концентрация в них каротина возрастает в 3-5 раз. Значительно возрастает содержание каротина при созревании плодов и овощей. В большинстве растительных продуктов преобладает b-каротин.
Накопление каротина в растительных продуктах зависит от условий выращивания растений. Его содержание в листьях существенно снижается при низком уровне азотного питания растений, а при внесении азотных удобрений может повышаться в 1,5-2 раза. Высокое содержание каротина в плодах и овощах наблюдается только при оптимальном питании растений макро- и микроэлементами.
Каротин разрушается под воздействием ультрафиолетовых лучей и при повышенной температуре в присутствии кислорода, поэтому при сушке вегетативной массы растений на открытом солнце значительная часть его подвергается деградации и наблюдаются значительные потери этого провитамина. Содержание каротина контролируют в кормах, особенно в зимний период.
Содержание каротина в растительных продуктах может быть представлено следующими данными, мг %:
| Морковь | 6-8 | Облепиха | 5-8 | |||
| Лук-перо | 5-6 | Облепиховое масло | 20-40 | |||
| Салат | 3-5 | Молодая зелень | 10-15 | |||
| Петрушка | 10-12 | Силос кукурузный | 1-2 | |||
| Томаты | 1-2 | Ботва овощей | 3-4 | |||
| Абрикосы | 1-3 | Сено | 2-3 | |||
| Перец сладкий Кормовая свёкла, Турнепс | 8-12 2-5 | Листья бобовых трав Смородина, крыжовник | 5-9 0,5-1 | |||
| Зерно пшеницы | 0,02 | Листья мятликовых трав | 2-5 | |||
В клетках растений каротины образуют комплексы с липопротеидами, поэтому, хотя и являются полиненасыщенными соединениями, обладают высокой устойчивостью. При хранении растительных продуктов без нарушения нормативных режимов не наблюдается больших потерь каротина. Но когда нарушается структура клеток, каротины быстро разрушаются под действием света и кислорода воздуха. При варке овощей под слоем воды без доступа кислорода воздуха каротин хорошо сохраняется.
В связи с тем что молекулы каротинов обладают гидрофобностью, их экстрагируют из растительных источников неполярными растворителями, подвергают очистке от других пигментов и определяют количественно колориметрическим методом.
Принцип метода.При определении каротина колориметрическим методом его экстрагируют из растительного материала бензином и пропускают бензиновый экстракт через колонку, заполненную оксидом алюминия, для поглощения других пигментов. Очищенный бензиновый экстракт каротина жёлтого цвета колориметрируют на фотоэлектроколори-метре и затем сопоставляют оптическую плотность анализируемого раствора с оптической плотностью стандартного раствора бихромата калия, откалиброванного по каротину.
Оборудование.Ступки с пестиками диаметром 8-10 см; стеклянная колонка длиной 30 см и внутренним диаметром 1 см; весы лабораторные; фотоэлектроколориметр, мерные колбы на 50 и 100 мл; дозирующие пипетки на 1-10 мл.
Реактивы.Бензин (прозрачный); оксид алюминия (Al₂O₃); сульфат натрия (Na₂SO₄); бихромат калия (K₂Cr₂O₇); дистиллированная вода.
Подготовка реактивов и оборудования.Оксид алюминия: его адсорбционную способность проверяют при пропускании через колонку, заполненную этим адсорбентом, раствора пигментов. Проверенный адсорбент хранят в герметически закрытой банке.
Сульфат натрия: обезвоживают путём прокаливания и сохраняют в герметически закрытой банке.
Стандартный раствор бихромата калия: 720 мг бихромата калия раство-ряют дистиллированной водой в мерной колбе на 100 мл. Интенсивность окраски полученного стандартного раствора идентична по оптической плотности окраске бензинового экстракта, имеющего концентрацию каротина 0,00416 мг/мл.
Заполнение адсорбентом хроматографической колонки: нижний конец колонки плотно заполняют слоем стекловаты 2 см, а сверху стекловаты засыпают порошок оксида алюминия слоем 2 см и уплотняют его стеклянной палочкой.
Ход определения.Навеску растительного материала 3 г растирают в ступке с небольшим количеством кварцевого песка до получения однородной массы. При анализе сырого растительного материала для его обезвоживания в ступку добавляют 6 г прокалённого сульфата натрия (2 г на 1 г сырой растительной массы). К измельчённому растительному материалу приливают 5 мл бензина и полученную смесь интенсивно перемешивают пестиком в течение 15 минут в вытяжном шкафу.
Смесь измельчённого растительного материала в бензине переносят из ступки в колонку, размещая её на поверхности оксида алюминия. Под ниж-ний конец колонки устанавливают мерную колбу на 50 мл. Осторожно уплотняя содержимое колонки стеклянной палочкой, добиваются чтобы бен-зиновый экстракт протекал через колонку медленно. Порциями по 5-10 мл ополаскивают 3 раза ступку и пестик бензином и сливают его в колонку. Экстракцию бензином проводят до тех пор, пока объём бензинового экстрак-та в мерной колбе не достигнет 50 мл. Последние капли бензина, выходящего из колонки, должны быть бесцветными. Если цвет бензинового экстракта в мерной колбе зелёный, то его повторно пропускают через хроматографичес-кую колонку.
Оптическую плотность бензинового раствора каротина измеряют на фотоэлектроколориметре при длине волны 440 нм. Одновременно измеряют также оптическую плотность стандартного раствора бихромата калия.
Обработка и оценка результатов.Содержание каротина в раститель-ной пробе вычисляют по формуле:
0,00416 ∙ V ∙ D₁ ∙ 100
СК = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ ,
Н ∙ D₂
где СК – содержание каротина в растительном образце, мг%;
0,00416 – количество каротина в 1 мл стандартного раствора (по раствору бихромата калия), мг;
V – объём бензинового раствора каротина, равный 50 мл;
D₁ – оптическая плотность раствора каротина в бензине;
100 – пересчёт содержания каротина в мг%;
Н – навеска растительного материала, г;
D₂ – оптическая плотность стандартного раствора бихромата калия.
Полученный результат сравнивают с теоретическими сведениями о содержании каротина в различной растительной продукции с учётом влияния на этот показатель природно-климатических условий, режима питания растений, способа и срока хранения продукции и делают выводы о качестве анализируемой растительной продукции.
Контрольные вопросы
1. Какова биологическая роль каротина в организмах растений, а витамина А в организмах человека и животных?
2. Сколько содержится каротина в корнеплодах, овощах, плодах и ягодах, вегетативной массе кормовых трав?
3. Как изменяется содержание каротина в листьях растений в процессе их роста и развития?
4. Каково влияние режима питания растений на накопление каротина в растительной продукции?
5. При каких условиях происходят потери каротина?
6. Как изменяется содержание каротина при созревании овощей, плодов и ягод?
7. Как определяют содержание каротина в растительной продукции?
8. По какому принципу ведётся расчёт содержания каротина при его определении колориметрическим методом?