Определен уровень содержания элементов (Zn, Mn, Co, Ni, Mg, Fe, Cu, Cr, Pb. As, Na, Hg) и низкомолекулярных антиоксидантов (танидов, флавоноидов, аскорбиновой кислоты) в образцах чая, закупленных в торговой сети Оренбургской области. Содержание нормируемых элементов (Pb, Cd, As, Hg) в исследуемых образцах чая не превышает установленных в России нормативов. Рассчитана корелляция между уровнем содержания некоторых элементов и антиоксидантов в образцах чая.

микроэлементы

тяжелые металлы

антиоксиданты

флавоноиды

аскорбиновая кислота

Thea sinensis L.

1. ГОСТ 30692-2000. Межгосударственный стандарт. Атомно-адсорбционный метод определения тяжелых металлов. – Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации.

2. ГОСТ 2455.6-89 Метод определения аскорбиновой кислоты.

3. ГОСТ 24027.2 Методы определения влажности, содержания золы, экстрактивных веществ, флавоноидов и дубильных веществ.

4. Гусев Н.Ф. Лекарственные растения Южного Урала (выращивание и использование) / Гусев Н.Ф., Петрова Г.В., Немерешина О.Н. – Оренбург: Изд. центр ОГАУ. 2007. – 358 с.

5. СанПиН 2.3.2.1153-02. Дополнение 1 к СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов». – М.: Минздрав России, 2003.

6. Антиоксидантная активность травяных чаев // Пищевая промышленность. 2011. № 11. – С. 32-34.

7. Ефремов А.А. Минеральные вещества – основа снижения антропогенного воздействия окружающей среды на организм человека / А.А. Ефремов, Л.Г. Макарова, Н.В. Шаталина, Г.Г. Первышина // Химия растительного сырья. 2002. №3.С. 65–68.

8. Концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 года (Постановление Правительства Российской Федерации N 917 от 10 августа 1998 г.).

9. Кравченко Л.В. Влияние экстракта зеленого чая и его компонентов на антиоксидантный статус и активность ферментов метаболизма ксенобиотиков у крыс / Л.В. Кравченко, Н.В. Трусов, И.В. Аксенов, Л.И. Авреньева, Г.В. Гусева, Н.В. Лашнева, В.А. Тутельян // Вопросы питания 2011. Т. 80(2) – С. 9-15.

10. Макарова М.Н. Антирадикальная активность флавоноидов и их комбинаций с другими антиоксидантами / М.Н. Макарова, В.Г. Макаров, И.Г. Зенкевич // Фармация. – 2004. №2. – С. 30-32.

11. Немерешина О.Н. Индукция синтеза антиоксидантов как механизм экоустойчивости травянистых растений степного Предуралья / О.Н. Немерешина, В.В. Трубников, Н.Ф. Гусев // Известия ОГАУ3(32-4) Оренбург. – 2011. – С. 274-276.

12. Распоряжение Правительства Российской Федерации о реализации второго этапа «Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 года» (№ 1891-р от 23 декабря 2003 г.).

13. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. – М.: Минздрав России, 2002.

14. Шендеров Б.А. Чай и кофе основа для создания функциональных напитков и продуктов питания / Б.А. Шендеров, А.Ф. Доронин // Пиво и напитки. – 2004. № 2. – С. 94.

15. ШленскаяТ. В. Зеленый чай – полезный напиток для здорового питания / Т.В. Шленская, И.А. Шумкова // Материалы VIII научно-практической конференции молодых ученых «Инновационные технологии продуктов здорового питания» 19 октября 2010 г. М.: Изд-во МГУПП. – С. 182–186.

16. Cheng I.F., Breen K. On the ability of four flavonoids, baicalein, luteolin, naringenin, and quercetin, to suppress the Fenton reaction of the iron-ATP complex // BioMetals. – 2000. – Vol. 13. – P. 77-83.

17. Chedeville O., Tosun-Bayraktar A., Porte C. Modeling of fenton reaction for the oxidation of phenol in water // J. Autom. Methods Manag. Chem. 2005. V. 2005. P. 31–6.

18. Ferguson P.J., Kurowska E.M., Freeman D.J., Chambers A.F., Koropatnick J. In vivo inhibition of growth of human tumor lines by flavonoid fractions from cranberry extract // Nutr. Cancer. 2006. V. 56. № 1. P. 86–94.

19. Jung H.A., Jung M.J., Kim J.Y. et al. Inhibitory activity of flavonoids from Prunusdavidiana and other flavonoids on total ROS and hydroxyl radical generation // Arch. Pharm. Res. – 2003. – Vol. 26. – P. 809-815.

20. Song J.M, Lee K.H, Seong B.L. Antiviral effect of catechins in green tea on influenza virus. Department of Biotechnology, College of Engineering, Yonsei Univer-sity, 134, Shinchon-dong, Seodaemun-gu, Seoul 120–749, South Kоrea. Antiviral Res. 2005 Nov; 68(2): 66–74. Epub 2005. Aug 9.

В ряде работ по нутрициологии отмечены серьезные нарушения в рационе питания населения России, в первую очередь упоминается дефицит витаминов, биологически активных веществ, макро- и микроэлементов . Указанное должно способствовать снижению общей резистентности организма к неблагоприятным факторам среды, нарушению антиоксидантной защиты, формированию иммунодефицитных состояний и развитию ряда хронических заболеваний . Одной из задач, сформулированных в Концепции государственной политики в области здорового питания населения России, является ликвидация дефицита микронутриентов в пищевом рационе населения . Одним из инструментов оптимизации питания населения России считаются специализированные пищевые продукты и биологически активные добавки к пище .

Пищевые продукты растительного и животного происхождения должны в норме содержать биологически активные вещества (БАВ): отдельные незаменимые аминокислоты, экзогенные пептиды, витамины, фитонциды, полифенолы, алкалоиды, гликозиды, органические кислоты, эфирные масла и некоторые другие соединения . Физиологическая роль и биохимические механизмы действия для многих биологически активных веществ (БАВ) и микроэлементов к настоящему времени изучены . Следовательно, необходимость присутствия БАВ и микроэлементов в рационе питания приобрели научное обоснование .

Для жителей Волго-Уральского региона достаточно сложно обеспечить полноценное питание в зимне-весенний период по многим позициям . Поэтому мы обратили внимание на чай, содержащий комплекс БАВ и микроэлементов и являющийся в России самым распространенным напитком .

Целью нашего исследования стало изучение содержания микроэлементов и низкомолекулярных антиоксидантов в чае наиболее широко распространенных в торговой сети Волго-Уральского региона сортов и марок.

Материалы и методы исследования

Чай издавна применялся в качестве профилактического и лечебного средства при целом ряде заболеваний . Таниды, флавоноиды и фенолкарбоновые кислоты, содержащиеся в листьях чая, проявляют выраженную антиоксидантную активностью эффективно обезвреживая свободные радикалы в тканях человека .

Таксономия чайного куста неоднозначна, в связи с чем данное растение имеет целый ряд наименований: Thea sinensis L., Camellia sinensis L. (О. Ktze), Camellia thea Link. и Camellia theifera Griff.

Объектами исследования были выбраны сорта чая, пользующиеся широкой популярностью у местного населения:

Чай черный байховый пакетированный «Беседа»;

Чай «Зеленый дракон»;

Чай зеленый байховый пакетированный китайский «Акбар»;

Чай зеленый пакетированный «Ахмад»;

Чай черный байховый пакетированный «Принцесса Нури»;

Чай черный байховый гранулированный первого сорта «Золотая Чаша»;

Чай зеленый байховый листовой «Ахмад»;

Чай черный байховый крупнолистовой «Принцесса Нури» Пекое;

Чай черный байховый крупнолистовой цейлонский «Ристон»;

Чай черный байховый мелколистовой цейлонский «Ристон»;

Чай зеленый крупнолистовой развесной (Тайвань) «Сен-ча»;

Чай черный крупнолистовой «Howery orange Pekoe», «Цейлонский щеголь»;

Чай черный крупнолистовой индийский «Dilmah»;

Чай «Акбар».

В образцах чая определяли содержание химических элементов, аскорбиновой кислоты, дубильных веществ и флавоноидов. Исследования проведены на базе комплексной аналитической межкафедральной лаборатории Оренбургского государственного аграрного университета. Содержание антиоксидантов полифенольной природы определялось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии . Определение элементного состава образцов чая проводилось методом атомно-абсорбционной спектрометрии . Наличие и количественное содержание аскорбиновой кислоты в исследуемых образцах чая определяли методами, принятыми в биохимии .

Результаты исследования и их обсуждение

Известно, что содержание минеральных веществ в листьях чая составляет около 4-5 % в заварке, и 5-6 % - в готовом напитке . Минеральные вещества чая, способны переходить в водный раствор при приготовлении отваров в среднем на 50-60 % . Для некоторых элементов степень их извлечения водой при приготовлении отваров достигает 90-95 %, обогащая тем самым отвар необходимыми организму человека микро- и макроэлементами .

Функции микроэлементов в организме растений и животных разнообразны. Роль многих биогенных элементов изучена достаточно полно, а для некоторых предполагается их участие в работе ферментов. Высокие концентрации тяжелых металлов оказывают негативное действие на клеточный метаболизм. Известно несколько молекулярных механизмов токсического действия тяжелых металлов. На первое место многие исследователи ставят образование активных форм кислорода, автоокисление и реакции Фентона (1) и Хабера-Вейса (2), (3). Указанный механизм является типичным для металлов с переменной валентностью (Cu, Fe, Mn, Co и другие) и приводит к образованию высокотоксичных гидроксильных радикалов :

Мe(n-1)+ + H2О2 → Men+ + HO- + НО.. (1)

Восстановление металла обеспечивает супероксиданион:

О2.-+ Меn+ → Мe(n-1)+ + О2. (2)

Цикл Хабера-Вейса представляет собой суммарную реакцию - восстановление пероксидов посредством супероксиданиона при участии металлов с переменой валентностью:

О2.-+ H2О2 → О2 + HO- + НО.. (3)

Гидроксильный радикал (HО.), является мощным окислителем не способным к внутриклеточной миграции, так как мгновенно реагирует с биологическими молекулами. Гидроксильный радикал инициирует перекисное окисление липидов, разрушение мембран, деградацию белков, повреждение ДНК и РНК . В растительных клетках нет ферментных систем, способных к нейтрализации гидроксильного радикала, что повышает роль неферментативного звена антиокислительной защиты .

Другим механизмом токсического действия тяжелых металлов является блокирование функциональных групп в биомолекулах (в основном сульфгидридных), эта реакция в основном характерна для таких редокс-неактивных тяжелых металлов, как кадмий и ртуть . Характерно, что действие на растения повышенных концентраций редокс-неактивных металлов также нередко приводит к повышению перекисного окисления липидов . Для кадмия и некоторых других металлов установлена способность ингибировать антиоксидантные ферменты, особенно глутатионредуктазу .

В соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» , в чае определены предельно допустимые уровни ртути, мышьяка, свинца и кадмия (табл. 1).

Таблица 1

Нормирование тяжелых металлов в чае

Анализ содержание химических элементов в чайном листе указывает на значительные различия показателей для различных сортов чая (табл. 2). Данный факт можно объяснить тем, что формирование химического состава тканей растений в естественных условиях происходит при одновременном воздействии большого количества факторов внешней среды, что затрудняет изучение закономерностей поглощения химических элементов .

Таблица 2

Содержание меди в исследуемых образцах чая колеблется от 0,04 мг/кг до 0,17 мг/кг (табл. 2, рис. 1). Зависимости содержания меди от сорта и марки чая не отмечено (рис. 1). Лидируют по содержанию меди сорт чая «Золотая Чаша» черный гранулированный и «Принцесса Нури» черный крупнолистовой. Чай черный крупнолистовой байховый «Акбар» отличается самым низким содержанием меди в ряду исследуемых образцов.

Известно, что медь входит в состав активных центров целого ряда ферментов подкласса оксидаз : полифенолоксидаз, аскорбатоксидазы и других ферментов фотосинтеза . В организме человека медь оказывает влияние на процессы кроветворения, работу желез внутренней секреции, воздействует на функции яичников , способствует усвоению витамина С. Повышенные концентрации меди оказывают цитотоксическое и генотоксическое действие, так как являются радикалинициирующим фактором. Суточная потребность в меди составляет для взрослого человека около 1-2 мг.

Содержание никеля в исследуемых образцах колебалось от 0,04 до 0,38 мг/кг (табл. 2, рис. 1) и также не зависит от сорта чая. Лидируют по содержанию никеля: чай черный байховый пакетированный «Беседа»; чай черный байховый крупнолистовой «Принцесса Нури» Пекое; чай зеленый крупнолистовой развесной (Тайвань) «Сен-ча». Самым низким содержанием никеля характеризуется чай черный крупнолистовой байховый «Акбар» (табл. 2, рис. 1).

Рис. 1. Содержание микроэлементов Cu, Ni, Mn в образцах чая (мг/кг): 1 - чай черный байховый пакетированный «Беседа»; 2 - чай зеленый пакетированный китайский «Зеленый дракон»; 3 - чай зеленый байховый пакетированный китайский «Акбар»; 4 - чай зеленый пакетированный «Ахмад»; 5 - чай черный байховый пакетированный «Принцесса Нури»; 6 - чай черный байховый гранулированный первого сорта «Золотая Чаша»; 7 - чай зеленый байховый листовой «Ахмад»; 8 - чай черный байховый крупнолистовой «Принцесса Нури» Пекое; 9 - чай черный байховый крупнолистовой цейлонский «Ристон»; 10 - чай черный байховый мелколистовой цейлонский «Ристон»; 11 - чай зеленый крупнолистовой развесной (Тайвань) «Сен-ча»; 12 - чай черный крупнолистовой «Howery orange Pekoe», «Цейлонский щеголь»; 13 - чай черный крупнолистовой индийский «Dilmah»; 14 - чай черный крупнолистовой байховый «Акбар»

Никель относится микроэлементам, оказывающим неспецифическое действие на целый ряд металлоферментов, участвуя, тем самым, во многих клеточных реакциях. Никель активирует аргиназу, оксалоацетатдекарбоксилазу, трансаминазы, ускоряет окисление сульфгидридных групп в дисульфидные, ингибирует фосфатазу, стабилизирует работу трансляционного аппарата, стимулирует синтез антоцианов . Суточная потребность человека в никеле в зависимости от возраста, пола и веса составляет около 100-300 мкг. Повышенные концентрации никеля могут способствовать усилению перекисного окисления липидов мембран .

Марганец является биогенным элементом, входящим в состав многих металлофлавопротеидов, принимающих участие в окислительно-восстановительных процессах (фотосинтез, гликолиз, цикл трикарбоновых кислот) . В растениях марганец активирует ферменты биосинтеза углеводов, стероидов, танидов, алкалоидов, аскорбиновой кислоты и витамина В2 , принимает участие в процессах дыхания, фотосинтеза, азотфиксации, отвечает за окисление железа. Суточная потребность человека в марганце составляет 5-10 мг. В организме человека марганец участвует в процессе остеогенеза, реакциях иммунитета, процессах кроветворения и тканевого дыхания, в реакциях общего обмена.

Максимальным содержание марганца характеризуются сорт чая «Беседа» черный пакетированный (0,38 мг/кг) и чай «Принцесса Нури» черный крупнолистовой (0,36 мг/кг). Самое низкое содержание никеля отмечено в сортах черного крупнолистового чая марок «Акбар» и «Цейлонский щеголь».

Цинк входит в состав активных центров целого ряда ферментов (в частности, ферментов синтеза полифенолов) . Цинк повышает устойчивость растений к засухе и гипертермии . Суточная потребность человека в цинке оставляет около 10-25 мг. В организме человека цинк принимает участие в реакциях общего обмена, в остеогенезе, сахаро-инсулинового обмена, синтезе белков и нуклеиновых кислот, необходим для нормального функционирования половой системы. Для высоких концентраций цинка установлено генотоксическое действие.

Максимальное содержание цинка отмечается в черном мелколистовом байховом чае «Ристон» - 5,73 мг/кг, чуть меньшее количество цинка содержит чай черный байховый пакетированный «Принцесса Нури». Минимальное - в черном крупнолистовом «Целонский щеголь» - 1,01 мг/кг (табл. 1, рис. 2).

Магний является активатором более 300 ферментов, участвующих в процессах метаболизма . Магний является s-элементом и не входит в число так называемых «тяжелых металлов». В организме человека магний влияет на работу сердечно-сосудистой системы, способствует передаче нервных импульсов, оказывает спазматическое и сосудорасширяющее действие, стимулирует перистальтику, повышает отделение желчи и способствует поддержанию кислотно-щелочного баланса. Суточная потребность в магнии - в среднем составляет около 400 мг.

Максимальное содержание магния отмечается в чае черном пакетированном «Беседа» - 3,41 мг/кг и зеленом пакетированном «Зеленый Дракон» (3,01 мг/кг). Минимальным содержанием магния (0,01 мг/кг) характеризуются сорта черный крупнолистовой «Цейлонский щеголь», черный крупнолистовой «Dilmah», черный крупнолистовой «Акбар» (табл. 1 , рис. 2).

Железо входит в состав ферментов растений, принимающих участие во многих окислительно-восстановительных реакциях. Известна роль железа в процессах фотосинтеза, тканевого дыхания, синтеза хлорофилла, метаболизме серы и азота . Дефицит железа в растениях приводит к хлорозу листьев и даже отмиранию молодых побегов. В организме человека железо содержится в структуре многих сложных белков : гемоглобина, миоглобина, цитохромов, пероксидаз. Суточная потребность организма взрослого человека в железе составляет от 10 до 30 миллиграммов. Дефицит железа - один из самых распространенных форм гипомикроэлементозов человека.

Максимальное содержание железа отмечено в чае черном крупнолистовом цейлонском «Ристон» - 7,42 мг/кг, черном пакетированном «Принцесса Нури» - 7,02 мг/кг и зеленом листовом «Ахмад» - 6,42 мг/кг (рис. 2). Самым низким содержанием железа характеризуется зеленый пакетированный китайский чай «Зеленый дракон» - 0,61 мг/кг (табл. 1, рис. 2).

Кобальт принимает участие в реакциях фосфорилирования, входит в состав витамина В12 и некоторых других кислородсвязывающих соединений, активирует ферменты симбиотической азотфиксации и, таким образом, связан с биосинтезом аминокислот и алкалоидов. Высказываются предположения о стимулировании этим элементом процесса оплодотворения . В организме человека и животных ионы кобальта принимают участие в кроветворении, в обмене железа, углеводов, липидов . Есть сведения о влиянии кобальта на функцию щитовидной железы, состояние миокарда . Суточная потребность взрослого человека в кобальте в среднем составляет около 0,1-0,2 мг.

Концентрация кобальта в исследуемых образцах чая колеблется от 0,01 мг/кг до 0,09 мг/кг (табл. 1, рис. 3). Максимальное содержание отмечено в сортах зеленого чая: зеленый пакетированный китайский «Зеленый дракон» и зеленый листовой «Ахмад». Минимальным содержанием кобальта характеризуются сорта черного чая: крупнолистовой цейлонский «Ристон» и гранулированный индийский «Золотая чаша».

Физиологическая роль хрома в растениях изучена недостаточно, предполагается его участие в фотосинтезе и продуцировании флавоноидов . В организме человека хром принимает участие в регуляции обмена углеводов и является компонентом низкомолекулярного органического комплекса - фактора толерантности к глюкозе. Дефицит хрома может быть причиной диабетоподобного состояния. Суточная норма хрома в питании взрослого человека составляет в среднем 0,2-0,25 мг. Дефицит хрома приводит к задержке роста, нарушениям высшей нервной деятельности, снижению оплодотворяющей способности сперматозоидов .

Максимальное содержание хрома отмечается в сортах чая: зеленый пакетированный «Зеленый дракон» (0,17 мг/кг), черный пакетированный «Беседа» (0,15 мг/кг) и зеленый листовой «Ахмад» (0,15 мг/кг). Минимальное содержание хрома зафиксировано в черном крупнолистовом цейлонском чае «Ристон» (0,01 мг/кг), черном крупнолистовом индийском чае «Dilmah», зеленом крупнолистовом чае «Сен-ча» и зеленом пакетированном чае «Ахмад» (0,02 мг/кг).

В числе изучаемых нами микроэлементов не относится к числу «тяжелых металлов» s-элемент натрий. В живых организмах ионы натрия способствуют поддержанию водно-электролитного равновесия. Содержание натрия в организме растений составляет в среднем 0,02 %. Ионы натрия принимают участие в транспорте веществ через мембраны, с помощью так Na+/K+АТФазы. Максимальное содержание натрия отмечено в зеленом китайском чае в пакетиках марки «Зеленый дракон» - 1,61 мг/кг (табл. 1, рис. 4). Минимальным содержанием натрия отличается гранулированный черный чай индийского производства «Золотая чаша» (0,12 мг/кг).

Свинец и кадмий считаются основными фитотоксикантами среди анализируемых нами тяжелых металлов так как не относятсяк биогенным, но отличаются высокой токсичностью и темпами накопления в окружающей среде. Свинец для растений менее токсичен, чем для человека и животных, так как его соединения малорастворимы, что снижает его биодоступность. Токсическое действие свинца связывают с тем, что ионы свинца образуют с сульфгидридными группами SH-содержащих ферментов устойчивые меркаптиды и таким образом приводят к блокированию ферментных систем. В организме человека свинец нарушает синтез гемоглобина, нуклеиновых кислот, протеидов и гормонов. Свинец поражает кроветворную, нервную и почечную системы. При накоплении в организме свинца развивается малокровие, общая слабость, туберкулез, происходит перерождение тканей, печени и почек .

Наибольшее содержание свинца отмечено в сортах чая «Беседа» черный байховый пакетированный, «Принцесса Нури» черный байховый крупнолистовой и сорте «Сен-ча»зеленом крупнолистовом - 0,13 мг/кг (табл. 1, рис. 5). Самое низкое содержание свинца характерно для сортов: «Цейлонский щеголь» черный крупнолистовой, «Dilmah» черный крупнолистовой, «Акбар» черный крупнолистовой (0,01 мг/кг).

Опасным для жизнедеятельности растений фитотоксикантом является кадмий, активно нарушающий работу ферментных систем . Кадмий легче, чем свинец поглощается корневой системой и листьями. Кадмия способен ингибировать антиоксидантные ферменты, особенно глутатионредуктазу , вызывая повреждение клеточных мембран и ДНК. В гигиене питания человека кадмий считается одним из самых опасных токсикантов внешней среды. Период полувыведения кадмия составляет более 10 лет, поэтому возможно хроническое отравление этим элементом. Симптомы отравления - поражение почек и нервной системы с последующим возникновением острых костных болей, иногда нарушение функции легких.

Наиболее высоким содержанием кадмия отличаются сорта: чай черный пакетированный «Принцесса Нури» (0,13 мг/кг), чай зеленый байховый листовой «Ахмад» (0,08 мг/кг), чай зеленый пакетированный китайский «Зеленый дракон» (0,08 мг/кг), чай зеленый пакетированный «Ахмад» (0,08 мг/кг). Минимальное содержание кадмия (0,01 мг/кг) установлено в образцах чая «Акбар» зеленого байхового пакетированного, «Ристон» черного крупнолистового цейлонского, «Цейлонский щеголь» черного крупнолистового (табл. 1, рис. 5).

Ввиду способности большинства исследуемых микроэлементов принимать участие в окислительных процессах живых клеток нами была сделана попытка определить уровень содержания компонентов неферментативного звена антиокислительной защиты чайного листа (табл. 3). Чай, как и все высшие растения, отличается достаточно высокой толерантностью к воздействию повышенных концентраций тяжелых металлов. К механизмам устойчивости растений можно отнести задержку тяжелых металлов в подземных органах для защиты ассимилирующих и генеративных органов. А также выработку низкомолекулярных антиоксидантов (полифенолов, аскорбиновой кислоты, каротиноидов, токоферола).

Производные фенолов играют важную роль в повышении стрессоустойчивости растений и в целом ряде работ отмечается индукция синтеза полифенольных соединений под влиянием техногенных факторов . Вещества группы полифенолов обладают способностью тормозить перекисное окисление липидов клеточных мембран, которое можно условно изобразить следующей принципиальной схемой :

1) Образование R.

2) R. + O2 → RO2.

3) RO2. + RH → ROOH + R.

Фенольные соединения способны блокировать взаимодействие окисляющегося субстрата с перекисным радикалом и, следовательно, тормозить цепное окисление по схеме:

PhOH + RO2. → PhO. + ROOH.

В результате при окислении фенолят-иона образуется феноксильный радикал, который претерпевает димеризацию с образованием связей углерод-углерод или углерод-кислород:

2 PhO. + 2 HS-G → 2 PhOH + GS-SG.

Таким образом, фенольные соединения в тканях растений выполняют антиоксидантные функции.

Аскорбиновая кислота также входит в число соединений, способствующих повышению устойчивости клеток к неблагоприятным условиям, что не в последнюю очередь обусловлено ее способность проявлять антиоксидантные свойства :

НО-аск-ОН + R-С.→ НО-аск-О. + R-СН;

2 НО-аск-О.+ 2 HS-G → 2 НО-аск-ОН + GS-SG.

Содержания флавоноидов в исследуемых образцах чая колеблется 2,25±0,05 мг/кг до 4,01±0,07 мг/кг (табл. 3). Четкой зависимости содержания флавоноидов от сорта чая не просматривается (табл. 3, рис. 6). В целом, сорта гранулированного чая и чая в пакетиках характеризуются несколько пониженным содержанием флавоноидов (от 2,25±0,07 до 3,80±0,04 мг/кг). Несколько выше содержание флавоноидов в крупнолистовых сортах - от 3,10±0,04 до 4,01±0,07 мг/кг.

Таблица 3

В биогенезе полифенольных соединений и аскорбата принимает участие группа флавопротеиновых ферментов, активируемых ионами меди, марганца, цинка и молибдена . В условиях повышенного содержания тяжелых металлов можно предполагать индукцию синтеза низкомолекулярных антиоксидантов, что связано с мембраностабилизирующим, цитозащитным действием указанных соединений в условиях окислительного стресса. С другой стороны - хорошая обеспеченность растений микроэлементами, являющимися компонентами активных центров оксидоредуктаз (Cu, Co, Zn, Ni, Fe), может способствовать индукции синтеза антиоксидантов (флавоноидов, танидов, антоцианов, фенолкарбоновых кислот и аскорбиновой кислоты). Нами рассчитана корелляция между содержанием тринадцати эссенциальных и токсических элементов и содержанием дубильных веществ, флавоноидов и аскорбиновой кислоты (табл. 3, 4).

Таблица 4

Корелляция содержания водорастворимых антиоксидантов и микроэлементов в чайном листе (мг/кг)

В исследуемых образцах чая наблюдается выраженная положительная корелляция между содержанием в растениях чая витамина С и микроэлементов: Cr (0,81), Co (0,82), Mg (0,54), Na (0,64). Для остальных микроэлементов уровни положительной корелляции колебались от 0,23 (цинк/аскорбат) до 0,47 (железо/таниды), уровни отрицательной корреляции- от -0,22 (натрий/таниды) до -0,45 (железо/флавоноиды; цинк/таниды). Не наблюдается корелляции между содержанием в образцах чая меди и низкомолекулярными антиоксидантами. Не выявлена корреляция между содержанием в чае никеля и хрома с содержанием флавоноидов и между содержанием марганца и кадмия с витамином С. Для токсичных элементов свинца и кадмия обнаружена положительная корелляция их содержания с содержанием аскорбиновой кислоты и отрицательная с содержанием флавоноидов и танидов. Выраженная отрицательная корелляция (-0,61) характерна лишь между содержанием кадмия и флавоноидами. Для остальных элементов корелляция выражена слабо (от 0,1 до 0,46).

1. Исследование 14-ти образцов закупленного в городе Оренбурге чая позволило определить характеристики их элементного состава. Приведенные данные свидетельствуют о том, что уровни содержания эссенциальных и токсических элементов в товарных образцах чая различаются порой на порядковую величину и не зависят от сорта и марки чая. Во всех исследуемых образцах чая содержание кадмия и свинца не превышает установленных норм (СанПиН 2.3.2.1078-01). Ртуть и мышьяк в исследуемых образцах не обнаружены.

2. Не выявлена зависимость содержания танидов, флавоноидов и витамина С от сорта чая, но в ряде случаев выражена корелляция между содержанием тяжелых металлов и вышеперечисленных антиоксидантов в чае. Содержание витамина С в образцах чая кореллирует с концентрациями хрома, кобальта и магния. Уровень содержания флавоноидов в чае показывает положительную корелляцию с уровнем содержания кобальта и отрицательную - с содержанием кадмия. Содержание танидов имеет слабую отрицательную корелляцию со всеми исследуемыми элементами, кроме железа, с которым наблюдается положительная корреляция. Концентрация меди в образцах чая не кореллирует с содержанием низкомолекулярных антиоксидантов.

3. Учитывая высокую значимость чая, как источника биологически активных веществ для населения России, следует проводить подробные исследования с целью выявления сортов чая с максимальным содержанием антиоксидантов.

Библиографическая ссылка

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СЛАВЯНСКИЙ-НА-КУБАНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Факультет биологии и химии

Специальность биология

Кафедра естественно-биологических

и медицинских дисциплин

Выпускная квалификационная работа.

Изучение антиоксидантной активности растений

Выполнила Научный руководитель

Студентка 5 курса доцент,к.т.н.

Ольшанская Елена Петровна Избранова Светлана Иосифовна

_______________ __________________

Подпись Подпись

г. Славянск – на – Кубани

Введение

Глава 1. Антиоксидантная активность растительных материалов

1.1 Антиоксиданты растительных материалов

1.1.1 Общая характеристика растительных антиоксидантов

1.1.2 Аскорбиновая кислота как антиоксидант

1.2 Биологическое описание растений, обладающих антиоксидантной активностью

1.2.1 Лимон обыкновенный (Citrus limon)

1.2.2 Калина обыкновенная (ViburnuvopulusL.)

1.2.3 Шиповник коричный (Rosa majalis)

1.3 Растения чая (Thea)

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1 Объекты

2.2 Материалы исследования

2.3 Методы исследования

Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение. Изучение антиоксидантной активности растений

3.1 Определение содержания витамина С в калине обыкновенной в период созревания

3.2 Определение антиоксидантной активности растительных материалов

3.3 Определение содержания полифенольных соединений в различных сортах чая

3.4 Влияние компонентов чая на антиоксидантную активность

Методическая часть. Урок биологии в 8-м классе по теме: "Витамины"

Список литературы

Приложения

Введение

Кислород является мощным окислителем, реакции окисления с его участием – источник энергии для многих живых организмов. С другой стороны, в процессе метаболизма образуются соединения кислорода, которые разрушают структуру и вещества клетки. В результате в клетке и во всем организме нарушается обмен веществ. Роль антиоксидантов - связать и вывести из организма свободные радикалы.

В организме имеется собственная система борьбы с излишним количеством свободных радикалов, но она ослабляется под воздействием неблагоприятных факторов окружающей среды. Известно, что многие растения содержат вещества, обладающие антиоксидантной активностью.

Большое внимание в настоящее время уделяется биофлавоноидам – большой группе соединений с полифенольной структурой. Имеются сведения о их антиоксидантной активности. Антиоксиданты растительного происхождения широко используют в медицине и пищевой промышленности в виде экстрактов и натуральных масел.

Объектом изучения являются плоды калины обыкновенной, шиповника коричного и лимона обыкновенного, различные сорта чая.

Предметом изучения является антиоксидантная активность исследуемых материалов.

Целью нашей работы явилось изучение антиоксидантной активности растений.

Для реализации цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить особенности калины обыкновенной, лимона, шиповника, чая и их антиоксидантную активность;

2. Определить содержание аскорбиновой кислоты в настоях плодов калины обыкновенной в период созревания;

3. Определить содержание аскорбиновой кислоты в плодах лимона обыкновенного, шиповника коричного и различных сортов чая;

4. Определить содержание полифенольных соединений в различных сортах чая;

5. Изучить влияние компонентов чая на антиоксидантную активность.

Гипотеза работы – если исследуемые растения обладают антиоксидантной активностью, то количество антиоксидантов зависит от вида растения.

Теоретическая значимость - в результате проделанной работы определено содержание аскорбиновой кислоты в калине обыкновенной, лимоне обыкновенном, шиповнике коричном, различных сортах чая.

Практическая значимость – установлено, что компоненты чая снижают антиоксидантную активность, поэтому не рекомендуется употреблять чай после приема пищи.

Глава 1. Литературный обзор. Изучение антиоксидантной активности растительных материалов

Антиоксиданты - вещества, замедляющие или предотвращающие окисление органических соединений. Они защищают организм от негативных воздействий свободных радикалов. Антиоксидант соединяется со свободным радикалом и ставит заслон разрушительному действию лишнего электрона. С помощью ферментной защитной системы организм преобразует клеточный оксидант в воду и кислород (нерадикал) .

1.1 Антиоксиданты растительных материалов

В организме имеется собственная система борьбы с излишним количеством свободных радикалов, но она ослабляется под воздействием загрязненной среды, курения, прямых солнечных лучей и нуждается в поддержке. Было обнаружено, что многие растения содержат вещества флавоноиды – большую группу соединений с полифенольной структурой, которые связывают свободные радикалы, т.е. являются антиоксидантами.

1.1.1 Общая характеристика растительных антиоксидантов

В организме постоянно образуются свободные радикалы, поэтому от них должна существовать антиоксидантная защита, являющаяся одним из важнейших компонентов иммунитета в целом. Важно дополнять свой пищевой рацион природными веществами – антиоксидантами, которые усиливают защиту от свободных радикалов, повышают тем самым иммунитет, устойчивость организма к воздействию неблагоприятных внешних факторов, замедляют процессы старения .

Важнейшими антиоксидантами являются: витамины С, Е, β-каротин, селен, биофлавоноиды (витаминоподобные вещества, содержащиеся в кожуре растений – апельсины, лимоны, томаты и прочее). Многие растительные экстракты, витамины, аминокислоты, минералы, микроэлементы обладают антиоксидантными свойствами или непосредственно, или опосредованно, так как входят в состав ферментов-антиоксидантов.

В растениях было обнаружено около 5000 флавоноидов – антиоксидантов с широким спектром целебного воздействия. Они обладают сосудорасширяющими, противоопухолевыми, противовоспалительными, бактерицидными, иммуностимулирующими и противоаллергическими свойствами .

Антиоксиданты, обнаруженные в растениях, являются полифенолами. Многие травяные добавки - сибирский женьшень (адаптоген), гингко билоба (стимулятор умственной деятельности), чертополох морской (защищает печень), куркума длинная (противовоспалительное действие) и черника (зрение, ревматоидный артрит) - помимо своих основных свойств, являются еще и антиоксидантами. В травяных экстрактах биоактивные ингредиенты освобождены от клеточных стенок – за счет этого они легче усваиваются организмом. Чтобы добавка давала максимальный эффект, она должна содержать строго стандартизированное количество биоактивных веществ: сибирский женьшень - 0,5% элеутерозида Е, гингко билоба - 24% флавокгликозидов, морской чертополох – 80% силимарина, куркума длинная - как минимум 80% куркуминоидов, черника - 25% антоцианидинов. Необходимо выбирать только такие травяные добавки, в которых точно соблюдены все эти показатели .

Характеристика антиоксидантов.

Бета-каротин. Каратиноидный предшественник витамина А. Связывает атомарный кислород и пероксильные радикалы. Защищает уязвимую (липидную) оболочку клетки. Содержится в апельсинах, желтых овощах, тыкве, моркови, в сладком картофеле и темно-зеленых овощах, например, в брокколи .

Витамин Е (d-альфа токоферол). Главный жирорастворимый антиоксидант. Защищает жирные кислоты внутри и вокруг клеток от свободных радикалов и липидного окисления. Содержится в растительном масле, приготовленном методом холодного прессования; в пшеничных ростках, хлебе и крупах из цельного зерна.

Экстракт зеленого чая. Полифеноловый антиоксидант, богатый катехинами, связывает анионные радикалы, супероксиды, перекись водорода. Экстракт должен содержать как минимум 50 процентов катехинов и полифенолов. Рекомендуемая доза - 300-700 мг в день .

Экстракт чертополоха морского. Главный защитник печени. Экстракт должен содержать 70 или больше процентов силимарина. Рекомендуемая доза - 300-600 мг в день .

Экстракт гингко билоба. Защищает клеточные мембраны от липидного окисления, особенно миелиновую оболочку нервов и клеток мозга. Экстракт, полученный из листьев дерева гингко билоба, содержит 24 процента флавогликозидов. Рекомендуемая доза - 120мг в день .

Экстракт виноградных косточек. Мощный антиоксидант, содержащий 95% процианидов (полифеноловые олигомеры), которые обладают свойством связывать свободные радикалы и подавлять активность коантиновой оксидазы, фермента, включающего цепное производство кислородных радикалов. Экстрагируется из косточек красного винограда. Рекомендуемая доза 50-100 мг в день .

Экстракт китайского лимонника. Растение с ярко выраженной способностью защищать печень и обладающее антиоксидантным свойством. Рекомендуемая доза - 200-300 мг в день .

Ликопен. Мощный картиноид, связывающий атомарный кислород и пероксильные радикалы. Защищает липидную оболочку клетки. Содержится в помидорах. Рекомендуемая доза - 5-10 мг в день .

Альфа-липоидная кислота. Липоикная кислота не является витамином, но она существенна для жизнедеятельности организма. Она защищает клетки и преобразует окисленный глютатион в его более функциональную форму. Рекомендуемая доза - 50-100 мг в день .

Селен. Основной минеральный антиоксидант и дезактиватор свободных радикалов. Участвует в синтезе фермента глютатионной перексидазы. Рекомендуемая доза - 200-400 мг в день (I-селенометионинная форма) .

Любой организм можно рассматривать как образец работы сбалансированной и отлаженной антиоксидантной системы, состоящей из многих компонентов - это и витамины (витамины С, Е, Р), и ферменты (глутатионпероксидаза, супероксиддисмутаза), и микроэлементы (селен, цинк), и полифенольные соединения (флавоноиды), и серосодержащие аминокислоты (цистеин, метионин), а также трипептид глутатион. Это только некоторые соединения, обладающие антиокислительным действием. Химическая природа этих соединений разнообразна, среди них есть как водо- так и жирорастворимые компоненты. Основной принцип, на котором строится действие антиоксидантной системы живого организма - это синергизм. Он заключается в том, что компоненты системы работают сообща, восстанавливая друг друга и усиливая эффективность действия .

Природные антиоксидантные системы, выработанные в ходе эволюции, прошли испытание "на прочность" в течение многих миллионов лет. Поэтому выглядит вполне логичным учесть опыт природы и использовать в косметических средствах естественные антиоксидантные комплексы, выделенные, например, из растений. Причин тому несколько:

1. Широкий выбор растений, обладающих не только антиоксидантным действием, но и другими полезными для кожи свойствами. Поэтому из растительного сырья можно готовить полифункциональные препараты;

2. При использовании растений нет риска инфекционного заражения, как в случае использования животного сырья;

3. Доступность растительного сырья .

1.1.2 Аскорбиновая кислота как антиоксидант

α-Лактон 2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты

Витамин С - мощный антиоксидант. Он играет важную роль в регуляции окислительно-восстановительных процессов, участвует в синтезе коллагена и проколлагена, обмене фолиевой кислоты и железа, а также синтезе стероидных гормонов и катехоламинов. Аскорбиновая кислота также регулирует свертываемость крови, нормализует проницаемость капилляров, необходима для кроветворения, оказывает противовоспалительное и потивоаллергическое действие .

Витамин С является фактором защиты организма oт последствий стресса. Усиливает репаративные процессы, увеличивает устойчивость к инфекциям. Уменьшает эффекты воздействия различных аллергенов. Имеется много теоретических и экспериментальных предпосылок для применения витамина С с целью профилактики раковых заболеваний. Известно, что у онкологических больных из-за истощения его запасов в тканях нередко развиваются симптомы витаминной недостаточности, что требует дополнительного их введения .

Витамин С улучшает способность организма усваивать кальций и железо, выводить токсичные медь, свинец и ртуть.

Важно, что в присутствии адекватного количества витамина С значительно увеличивается устойчивость витаминов В1, В2, A, E, пантотеновой и фолиевой кислот. Витамин С предохраняет холестерин липопротеидов низкой плотности от окисления и, соответственно, стенки сосудов от отложения окисленных форм холестерина .

Способность успешно справляться с эмоциональным и физическим стрессом в большей степени зависит от витамина С, чем от какого-либо другого витамина. Надпочечники, которые выделяют гормоны, необходимые, чтобы действовать в стрессовых ситуациях, содержат больше аскорбата, чем любая другая часть тела. Витамин С помогает выработке этих стрессовых гормонов и защищает организм от токсинов, образующихся в процессе их метаболизма.

Организм человека не может запасать витамин С, поэтому необходимо постоянно получать его дополнительно. Поскольку он водорастворим и подвержен действию температуры, приготовление пищи с термической обработкой его разрушает .

Источники растительные: цитрусовые, овощи листовые зеленые, дыня, брокколи, брюссельская капуста, цветная и кочанная капуста, черная смородина, болгарский перец, земляника, помидоры, яблоки, абрикосы, персики, хурма, облепиха, шиповник, рябина, печеный картофель в "мундире" .

Травы, богатые витамином С: люцерна, коровяк, корень лопуха, песчанка, очанка, семя фенхеля, пажитник сенной, хмель, хвощ, ламинария, мята перечная, крапива, овес, кайенский перец, красный перец, петрушка, сосновые иглы, тысячелистник, подорожник, лист малины, красный клевер, плоды шиповника, шлемник, листья фиалки, щавель .

Полное и длительное отсутствие витамина С в рационе или прекращение его усвоения вследствие болезни ведет к возникновению заболевания, известного под названием цинги. Возникновению С-авитаминоза способствуют энергетическая и белковая недостаточность питания, суровые климатические условия и изнуряющий, непосильный труд. Начальные формы дефицита витамина С явление достаточно распространенное. Чаще и в большей степени при аскорбиновом гиповитаминозе отмечаются утомление, снижение устойчивости к холоду и возрастание подверженности к заболеваниям верхних дыхательных путей. Обнаруживается кровоточивость десен при чистке зубов. На коже голени, бедер и спины возникают мелкие кровоизлияния вокруг волосяных фолликулов, отмечается их приподнятость, что воспринимается как гусиная кожа при ознобе. Состояние С - витаминозного дефицита может длительно протекать в скрытой форме, создавая благоприятный фон для формирования атеросклероза, астенического состояния, неврозов, стрессовых реакций. Имеются наблюдения, свидетельствующие о том, что скрытая форма С-витаминной недостаточности является предрасполагающим фактором формирования избыточной массы тела. Возникающие в таком состоянии болезни протекают более тяжело и длительно, чаще возникают осложнения .

Важнейшие источники витамина С приведены в приложении 1.

Ученые говорят, что уже давно известно, что для растений витамин С очень важен - он выступает как антиоксидант, помогающий растениям противостоять засухе, озону и активному ультрафиолетовому излучению. Однако до сих пор было неизвестно, что витамин С также форсирует и рост растительных культур .

При длительном хранении овощей, фруктов и ягод их витаминная ценность снижается. Сохранность витамина С зависит также от способа кулинарной обработки продуктов .

Суточная потребность взрослого здорового человека в аскорбиновой кислоте колеблется в пределах 70-100 мг .

1.2 Биологическое описание растений, обладающих антиоксидантной активностью

1.2.1 Лимон обыкновенный (Citrus limon)

Вечнозеленое дерево семейства рутовых высотой до 5 м. Крона раскидистая, пирамидальная. Листья темно-зеленые, овальной формы, длиной 7-15 см. Они плотные и кожистые, с короткими черешками. На просвет можно увидеть светлые точки - железки, выделяющие эфирные масла. Если слегка потереть поверхность листьев, можно почувствовать легкий цитрусовый запах. Лимон - хорошо известное культурное растение, выращиваемое уже несколько тысячелетий. Происхождение его неизвестно; некоторые ученые считают, что его родина - Северо-Западная Индия. Примерно в начале III века н.э. лимон начали выращивать на юге Италии, в VIII веке - в Египте и Ираке, в конце первого тысячелетия - в Китае. К началу второго тысячелетия арабы распространили его по всему средиземноморскому региону. Христофор Колумб в одной из своих экспедиций привез семена этого растения в Новый Свет. Сейчас лимоны выращиваются во многих странах мира. В России их выращивают в субтропических областях Черноморского побережья. Ветви искривленные, листья глянцевые овальной формы, цветы очень душистые, белого или розового цвета. Белые цветы диаметром 2-3 см появляются в пазухах листьев или на кончиках ветвей, одиночные или собраны в соцветия. Лепестки, а их бывает 4 или 5, обычно слегка закручиваются назад. Запах цветов похож на жасминовый и имеет специфический оттенок, агрессивный у некоторых экземпляров. Каждый цветок держится несколько дней. Опавшие лепестки продолжают пахнуть, поэтому их можно собирать и использовать для ароматизации. Плоды, у некоторых культиваров достигающие диаметра 10 см, окрашены в цвета зеленоватых или желтоватых оттенков. Кожура может быть тонкой или толстой (до 10 мм), с железками, выделяющими эфирные масла.

Селекционерами выведено множество культиваров и получены гибриды с родственными видами. Они отличаются размером и формой, цветом кожуры и мякоти, балансом сладкого и кислого вкуса, количеством семян или их отсутствием, лежкостью и некоторыми другими свойствами .

Лимон обыкновенный выращивают в Грузии, на Северном Кавказе, в Молдавии и Средней Азии. Широко культивируют как комнатное растение. В диком виде неизвестен.

Используют в пищевой и кондитерской промышленности. Соком мякоти лимона выводят пятна на одежде и других вещах, им чистят ножи, металлические ложки и вилки. Из плодов готовят соки и безалкогольные напитки, применяют в качестве приправы к диетическим блюдам. В косметической практике применяют для удаления веснушек и пигментных пятен, в парфюмерии - для отдушки лосьонов и мазей.

Лекарственным сырьем служат свежие плоды.

Из плодов лимона получают эфирное масло, в состав которого входят лимонен (90%), альфа-пинен, гамма-терпинен, фалландерн, метилгептенон, а также октиловый, каприловый и нониловый альдегиды. Лимонный сок содержит лимонную кислоту, сахара, витамины С, А, В и D. В мякоти плода Обнаружены пектиновые вещества, соли калия, меди и другие микроэлементы. В кожуре содержатся витамин Р, флавоновые гликозиды, кумарины и ситостерол , .

1.2.2 Калина обыкновенная ( Viburnuv opulus L .)

Родовое название растения viburnum - от "viere" - вить, плести; "opulus" - древнее латинское название одного из видов клена - из-за сходства с его листьями .

Ветвистый кустарник или небольшое дерево семейства жимолостных высотой 1,5-4 м с морщинистой буровато-серой корой, усеянной коричневыми бородавками, и голыми молодыми побегами. Листья супротивные, длиной и шириной 5-10 см, черешковые, широкояйцевидные или округлые, трех- и пятилопастные, сверху почти голые, снизу пушистые, летом зеленые, осенью пурпурные, красные. Цветки белые или бело-розовые, ароматные, собраны в щитковидные соцветия - метелки. Метелки шириной 5-10 см, плоские, находятся наверху облиственных веточек. Краевые цветки соцветия бесплодные, на тонких цветоножках, длиной 1-2 см, белые, плоские шириной 1,3-2,5 см, колосовидный венчик с 5 неравными лопастями служит для привлечения насекомых; остальные срединные цветки обоеполые, сидячие или почти сидячие, белые или розовато-белые, колокольчатые, мелкие (до 0,5 см в диаметре), с широкими тупыми лопастями. Тычинок 5, они в 1,5 раза длиннее венчика ,.

Плоды красные, шаровидные, внутри с одной плоской косточкой диаметром 0,8-1,2 см. На одной кисти бывает 80-100 плодов. Цветет в мае-июне. Созревают в августе-сентябре. Калина плодоносит на 3-4-м году. После созревания плоды калины имеют горьковато-сладкий вкус, поэтому есть поговорка "Не быть калине малиной". Но после первых морозов (или после варки) горечь исчезает и калина становится "малиной", отсюда - "калинка-малинка". Однако по своей полезности калина превосходит малину: железа в ее плодах больше в 1,5 раза, витамина С - в 2, сахаров - даже в 3 раза .

В мире насчитывается около 125 видов калины, в России растет 10, из них самая распространенная калина обыкновенная. Она распространена в европейской части России, особенно в средней полосе, лесной и лесостепной зонах, на Урале и в Сибири. Встречается также в горно-лесных районах Кавказа, Крыма и Восточного Казахстана. В степные районы проникает только по долинам рек. Растет рассеянно в сырых лесах, преимущественно на опушках, полянах, среди зарослей кустарников, на вырубках, по берегам водоемов. Наиболее обильна в долинах рек. Разводят в садах и парках как декоративный кустарник .

В коре калины содержатся гликозид вибурнин, дубильные вещества пирокатехиновой группы (около 2%), а также до 6,5% смолы, в состав омыляемой части которой входят органические кислоты: муравьиная, уксусная, изовалериановая, каприновая, каприловая, масляная, линолевая, церотиновая, пальмитиновая, в состав неомыляемой - фитостеролин, фитостерин, тритерпеновые сапонины (около 6%). Содержит иридоидные гликозиды (опулусиридоид, ацетилопулусиридоид), хлорогеновую, неохлорогеновую, кофейную, урсоловую и олеаноловую кислоты, соли валериановой и каприловой кислот, витамины, сахара .

Плоды содержат до 32% инвертного сахара, дубильные вещества (до 3%), пектиновые вещества, эфирное масло, фитостерины, аминокислоты, танниды (3%), провитамин А, витамины Р, К, изовалериановую, уксусную и аскорбиновую кислоты. Кроме того, есть пектиновые вещества и органические кислоты. В семенах содержится до 21% жирного масла. Калина выделяет много фитонцидов, убивающих болезнетворные организмы .

Плоды калины усиливают работу сердца, оказывают вяжущее, антисептическое, кровоостанавливающее, желчегонное, мочегонное действие, понижают кровяное давление, ускоряют заживление ран, язв, останавливают кровотечения при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки .

Кора калины улучшает функции желудка, кишечника, понижает кровяное давление, оказывает противоспазматическое, успокаивающее, кровоостанавливающее, противовоспалительное, антисептическое действие, тонизирует, повышает трудоспособность. Кора калины усиливает также тонус мускулатуры матки и оказывает сосудосуживающее действие, связанное с гликозидом вибурнином, находящимся в коре растения .

1.2.3 Шиповник коричный ( Rosa majalis )

С конца мая до июля на лесных опушках среди кустарниковых зарослей и по речным поймам зацветает привлекающий нас крупными душистыми цветками шиповник. Название растения уже говорит о том, что оно покрыто шипами. Особенно много шипов на молодых ветвях, которые этим защищаются от поедания их травоядными животными. На одеревеневших стеблях шиповника шипов меньше, так как он достаточно хорошо защищен корой .

Шиповник был первым растением, которое еще в глубокой древности человек стал разводить для красоты и за многие века вырастил из него большое количество видов роз .

В России произрастает свыше 60 видов шиповника. Шиповник представляет собой красивый колючий кустарник. Для заготовок большое значение имеют два вида: шиповник иглистый и шиповник коричный .

Шиповник иглистый имеет буроватые ветви, густо усаженные тонкими, прямыми, равномерными щетинками. Цветет в июне - июле розовыми цветками. Плоды яйцевидной формы, гладкие, блестящие. Шиповник иглистый произрастает в лесной зоне, заходит в тундру от Тихого океана до Ленинграда, но к западу, от Онежского озера, изреживается .

Шиповник коричный в отличие от шиповника иглистого растет по поймам рек, среди кустарников и в лесах. Ветви блестящие, красно-коричневые. Цветоносные стебли снабжены загнутыми книзу шипами, расположенными попарно у основания черешка, а листоносные побеги, кроме того, усажены тонкими прямыми шипами неравной длины. Шиповник коричный произрастает почти по всей Европейской территории России, особенно на севере .

Неприхотливый колючий кустарник - дикая роза.

Витамина С в плодах шиповника больше, чем в смородине и лимоне. Имеются витамины группы В, К, Р, каротин, сахара, дубильные вещества, органические кислоты, пектины, микроэлементы. В семенах содержится витамин Е. Препараты плодов этого природного поливитаминного концентрата используют для профилактики и лечения цинги, куриной слепоты и других авитаминозов, при малокровии, хлорозе, атеросклерозе, гипертонии, различных кровотечениях, других заболеваниях. Собирают плоды шиповника до заморозков , .

В корнях много дубильных веществ, поэтому их используют в качестве вяжущего средства.

Из семян шиповника получают масло, содержащее жирные кислоты и витамины. Оно обладает противовоспалитёльными и ранозаживляющими свойствами .

1.2.4 Биология чайного листа (Thea)

Большинство потребителей привыкло различать чаи в основном по району произрастания: китайский, индийский, цейлонский, грузинский, краснодарский и т.д.

Все многообразие чаев делится на три основные типа: черный, зеленый, оолонги (красные и желтые чаи). Цвет является лишь внешним отражением различий в биохимических процессах обработки чайного листа, что в конечном счете оказывает влияние на химический состав и основные вкусовые и ароматические признаки каждого типа чая , , , .

Красный и желтый чаи являются промежуточными типами между черным и зеленым. Красные чаи ближе стоят к черным, а желтые – к зеленым .

Биологическое название чая каркаде – гибискус сабдарифа. Гибискус сабдарифа относится к семейству мальвовых (Malvaceae).

В мире насчитывается более 150 видов гибискуса. Гибискус сабдарифа представляет собой кустарниковое однолетнее, высотой до 3.5 м, растение разветвленной формы, с глубоко внедренной в грунт корневой системой .

Стебель и листья - зеленого цвета, с красноватыми оттенками. Листья верхней части кустарника гладкие, пальмообразные, разделенные на 3-7 долей с зубчатыми опушками; в нижней части растения форма листьев - овальная. Цветки очень крупные, (5-7) cм в диаметре, с короткой цветоножкой и толстыми лепестками. По цвету они ярко-красные с темно-фиолетовым венчиком снаружи и темно-пурпурным внутри. У основания лепестков встречается желтое, иногда коричневое пятно. Чашечки цветков гибискуса (та часть, которая высушивается и используется в качестве чая) красноватого, иногда зеленоватого цвета. После окончания цветения, чашечка приобретает светло-красный оттенок, увеличивается в размерах, становятся мясистой и сочной .

Мате - чаеподобный напиток, который получается из сухих листьев вечнозеленого тропического дерева Illex Paraguariensis. Оно представляет собой ветвистое дерево-кустарник, которое в диких условиях живет до 50 лет и достигает в высоту до 15 метров .

Доля белков и аминокислот в составе чая - 16-25%, доля сахаров и углеводов - 10-16%.

Белков в чайном листе больше, чем всего остального, т.к. именно из них состоит в основном клетчатка чайного листа. Кроме того, в чае много разных белковосодеращих соединений, например, ферментов .

Основными растворимыми белками чая являются альбумины, которых в зеленом чае до 10% (в черном поменьше).

В экстремальных ситуациях чай является комплексной диетической пищей, которая полноценно восполняет в организме нехватку белков и витаминов.

В чае содержится также более 17 аминокислот, часть из которых находится в свободном состоянии. Аминокислоты вносят значительный вклад в создание своеобразного аромата чая .

До 12% полисахаридов, содержащихся в чае (крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза и др.), нерастворимы, и потому бесполезны. Мало того, чем больше сахаров и углеводов в чае, тем хуже его качество.
1) Сахара (такие как фруктоза, глюкоза, мальтоза) - 0,73-1,41%.
2) Крахмал - 0,82 - 2,96 %.

3) Пектины - 6,1% .

Пектины способствуют заживлению ран, снижают содержание холестерина в крови, улучшают обмен желчных кислот, нейтрализуют токсичность и побочные эффекты антибиотиков. Пектины благотворно влияют на слизистые оболочки носоглотки, горла, пищевода, желудка и т.д., обволакивая их своеобразным защитным слоем .

Например, обжечься горячим чаем сложнее, чем голым кипятком, т.к. именно пектины защищают слизистые от ожога. Это свойство, в сочетании с дубильными способностями танинов делает чай отличным противоожоговым и противовоспалительным средством .

Минеральных веществ в чае 4-7%. Но в общем, можно выделить макро- и микроэлементы .

Макроэлементы чая, мг/г: калий–17,90, кальций–4,70, магний–2,20, железо – 0,20.

Про макроэлементы. С одной стороны нормальная концентрация калия в крови является обязательным условием функционирования сердечной мышцы; с другой стороны, в нервных клетках существует такая вещь как калиево-натриевый баланс, без которого невозможно нормальное ее функционирование .

Таблица 1

Микроэлементы чая, мкг/г

Есть также данные о большом содержании в чае – примерно 0,3% от сухого веса – фосфора. Фосфор – это незаменимое вещество для активизации работы мозга. Также есть данные о весьма значительном содержании фтора в чае – около 0,2% от сухого веса .

Кроме этого чай преимущественно накапливает в себе и является ценным носителем таких элементов: алюминий, марганец, бор, барий, цинк, медь, никель. Очень хорошо из чая организмом усваиваются прежде всего марганец, цинк, медь, никель .

Доля пигментов в химическом составе чая – 1-12%. Пигменты – это красители. В чайном настое можно увидеть желто-зелено-красно-фиолетово – коричнево-бурые цвета и оттенки, которые задаются немногочисленными пигментами. Причем первые два более актуальны для неферментированных чаев, а вторые два – для улунов и черных .

1) Хлорофилл. Этот пигмент дает зеленую окраску живому растущему чайному листу. При термических обработках он в значительной мере разрушается и в большей мере остается лишь в неферментированных чаях (белом, зеленом и т.п.)

2) Каротин и ксантофилл. При термической обработке темнеют, отчасти участвуют в придании чаю красновато-бурого цвета. Хотя их в чае немного.

3) Теофлавин. В чае около 1-2%. Придает чайному настою золотисто-желтую гамму. Высокое содержание теофлавина характерно для качественных сортовых чаев. Если его мало, чай тусклый, блеклый, производит впечатление слегка мутноватого.

4) Теарубигин. В чае 10-20%. Придает чайному настою красно-коричневую гамму. В идийском агротипе чая теарубигин более темный (коричневый, бурый), в китайском – более светлый (красный) .

Теофлавин и теарубигин являются производными от чайных полифенолов. Оба пигмента образуются в процессе ферментации. Их химические структуры весьма похожи, но при этом теофлавин является более химически активным (соответственно – легче разрушается) и легко переходит в теарубигин.

В хорошем черном чае соотношение теафлавина и теарубигина должно быть 1/10 .

Наиболее важной составной частью чайного листа и готового чая является комплекс дубильных веществ, или так называемый чайный танин, обуславливающий не только органолептические свойства, но и биологическую ценность продукта. Теотанин - белое вещество вяжущего вкуса растворимое в воде и сообщающее напитку специфическую терпкость и крепость, выделил голландский химик Деусс. Установлено, что основными аккумуляторами танина служат двух-трехлетние побеги, а еще точнее - почка и первый лист, где его накапливается до 30%. В огрубевшем листе запасы дубильных веществ резко снижаются. Чем выше сорт сырья, тем больше танина в готовой продукции – до 18%. Окислительные во время ферментации лимонно-желтые танины придают настою характерную темно-золотую окраску, дополняют аромат .

Танин – полимерное фенольное соединение. Вместе с полифенолами в растении присутствуют и разнообразные мономерные соединения фенола. Среди них – группа окислительных кислот (галловая, салициловая и протокатехиновая), производные коричной кислоты и лактоны (кумарины, теогалин, кофейная, хлорогеновая, и кумаричная кислоты). В создании вкуса байхового чая участвуют также красящие вещества – антоцианы с их красно-фиолетовой палитрой .

Вопрос образования, превращения и условий накопления фенольных соединений – центральный в биохимии и физиологии чая. Основным компонентом сложного танинового комплекса являются катехины. Эти бесцветные кристаллические вещества впервые выявлены в 30-х годах прошлого века Ф. Руже. Хорошо растворимые в горячей воде, легко окисляются, они теряют при этом горький вкус и приобретают красновато-коричневый оттенок. Их экстракт применяют не только для дубления кож, но и для крашения х/б тканей, ароматизации какао, кофе, чая, вина, пива и табака. Сегодня известно более чем двести видов растений – носителей катехина, выполняющего функции передатчиков водорода в процессе дыхания .

Являясь составной частью дубильных веществ, катехины во многом превосходят те свойства, которыми славятся танины. Как и танины, катехины обладают антимикробными свойствами. Отваром зеленого чая успешно излечивают больных дизентерией. Чайные катехины способны увеличивать отложение витамина C, задержать его выведение из организма, предохранить от заболевания цингой .

Доля полифенолов в составе чая колеблется от 9 до 35% .Фенольные соединения - один из наиболее распространенных и многочисленных классов природных соединений, обладающих биологической активностью. Активность обеспечивается наличием свободного или связанного фенольного гидроксила. Фенольные соединения делятся на три группы:

1) Простые фенолы (фенилы, фенолоспирты, фенолокислоты, кумарины и др.) с одним ароматическим кольцом;

2) Фенолы с двумя ароматическими кольцами (флавоноиды, флавоны, изофлавоноиды и др.);

3) Полимерные фенолы (полифенолы).

Эпикатехин. Один из полифенолов чая. Молекулярный вес - 290.

Более активными являются фенольные соединения первой и второй групп, которые обладают широчайшим спектром фармакологического действия (антимикробное, адаптогенное и стимулирующее, мочегонное, Р-витаминное, кровоостанавливающее, гипотензивное, протиивораковое), и которые в незначительном количестве содержатся и в чае. К сожалению, многие фенольные соединения 1 и 2 групп, которые в значительной мере присутствуют в растущем чайном листе, при изготовлении чая в значительной мере утрачиваются, остаются преимущественно полифенолы. Следует отметить, что наиболее богаты активными фенольными соединениями белый и зеленый чаи .

В чае содержится более 30 полифенолов, которые по традиции называют дубильными веществами или танинами. Дело в том, что полифенолы способны образовывать весьма устойчивые химические соединения с белками, что и приводит к «дубильному эффекту». Данный эффект имеет хорошее фармацевтическое применение - полифенолы чая действуют как кровоостанавливающие, ранозаживляющие, вяжущие, противовоспалительные и бактерицидные средства .

Преобладающими водорастворимыми полифенолами чая являются: галлокатехингаллат, l-эпикатехингаллат, l-эпигаллокатехин, dl-галлокатехин, l-галлокатехингаллат, l-эпикатехин, свободная галловая кислота. Некоторые дубильные вещества находятся в связанном состоянии с протеинами и алкалоидами .

Некоторые из полифенолов обладают свойствами витамина Р: улучшают пищеварение, укрепляют кровеносные сосуды и мелкие капилляры, снижают проницаемость их стенок. В соединении с кофеином придают чаю значение уникального стимулятора мозга. Следует также отметить, что полный набор кахетинов характерен лишь для зеленого чая, в черном их весьма мало .

При заваривани чая необходимо учитывать, что танины активно реагируют с железом. При заваривании чая в железной посуде (или с использованием богатой железом воды) получается мутная бурая («ржавая») заварка. Кислая среда, напротив, осветляет заварку (всем известно действие на чай лимона) .

Полифенолы хорошо растворяются только в горячей воде. Именно поэтому чай заваривают кипятком. После того, как заварка остывает, она зачастую мутнеет - это также свойство полифенолов. Если при охлаждении заварка не мутнеет - это показатель того, что содержание полифенолов в сырье явно недостаточно. Если помутневшую заварку подогреть на несильном огне, то она вновь станет прозрачной .

Чем больше в чае танинов, тем более терпким и вяжущим вкусом он обладает .

Полифенолы чая сейчас активно исследуются, т.к. среди них еще многие не изучены; также исследуется химический синтез новых фенольных соединений в ходе ферментации .

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1 Объекты

Объектом изучения являются плоды калины обыкновенной, шиповника коричного и лимона обыкновенного, различные сорта чая. Предметом изучения является антиоксидантная активность исследуемых материалов.

В период с 12.09.2007 г. по 31.10.2007 г. отбирали 3 раза в неделю по 10-15 ягод с калины обыкновенной г. Славянска – на – Кубани, п. Кубрис. Ягоды срывали вместе с плодоножками, чтобы не повредить их герметичность, по несколько штук с разных кистей для большей достоверности опыта.

Для исследования содержания танинов в чае выбрали следующие сорта: мате зеленый, красный чай «Ройбуш», белыйчай «Ветер поднебесный», зеленый чай«Лазурная россыпь» и черный чай «Лисма».

2.2 Материалы исследования

Реактивы и оборудование: бюксы, эксикатор, ступка с пестиком, вата, стеклянная воронка, установка для титрования, дистиллированная вода, 0,5% раствор крахмала, раствор 0,003 Н йода.

Приготовление растворов

1. 0,5 % раствор крахмала. В дистиллированную воду объёмом 30 мл прибавили 0,5 г порошка крахмала, тщательно перемешали и нагрели до кипения. В полученный раствор прилили 70 мл холодной дистиллированной воды и охладили.

2. Раствор 0,003 н йода. К 97 мл дистиллированной воды прилили 3 мл 0,1 н раствора йода.

3. Подготовка пробы чая к анализу для определения содержания танина.

2,5 г предварительно измельченной навески чая, взятой из средней пробы, с погрешностью взвешивания не более 0,0002 г, помещают в колбу вместимостью 250 см 3 , приливают 200 см 3 кипящей дистиллированной воды и ставят на водяную баню. Экстракцию ведут в течение 45 минут. Экстракт фильтруют под вакуумом через воронку Бюхнера в колбу вместимостью 500 см 3 , фильтрат переносят в мерную колбу вместимостью 250 см 3 , охлаждают и доводят дистиллированной водой до метки.

2.3 Методы исследования

Определение влажности плодов

Растереть в ступке 2 г плодов. Полученную массу поместить в бюкс, массу которого определить заранее. Бюкс поставить в эксикатор при температуре 70ºС на сутки. По истечении времени измерить массу бюкса. Вычислить абсолютно сухое вещество по формуле:

Mа.с.в.= m1-m2,

Где: Mа.с.в- - масса абсолютно сухого вещества;

m1 – масса пустого бюкса;

m2 – масса бюкса с плодами после высушивания.

Влажность вычислить по формуле:

W= ((а 1 - а 2)\ а1) 100%,

W- влажность,%;

а 1- масса навески до высушивания, г;

а 2 - масса навески после высушивания, г .

Определение витамина С в исследуемых материалах

2 г плодов растереть в ступке. Полученную массу перенести в стаканчик и добавить 10 мл 2% раствора HCl. Тщательно перемешать и отфильтровать через стеклянную воронку с ватой в коническую колбу на 50-100 мл. Массу на фильтре промыть несколькими каплями воды. В фильтрат прилить 1 мл 0,5% раствора крахмала и оттитровать рабочим раствором 0.003 Н йода до появления синего окрашивания.

При расчете содержания витамина С в продукте использовать формулу определения массы:

М= ((н Э)\1000) V,

Где: н- молярная концентрация эквивалента йода;

Э- молярная концентрация эквивалента витамина С, равная 88 г;

V- объем пошедшего на титрование йода, мл.

Для более точного количественного определения витамина С проводить параллельные опыты .

Определение содержания танина в чае

Определение проводилось согласно ГОСТ 19885-74.

Метод основан на окислении танина чая марганцевокислым калием в присутствии индигокармина в качестве индикатора.

Пипеткой отбирают 10 см 3 экстракта и помещают в выпарительную чашу, добавляют 750 см 3 водопроводной воды, 25 см 3 раствора индигокармина и титруют 0,1 моль/дм 3 раствором марганцовокислого калия при постоянном перемешивании стеклянной палочкой. Синяя окраска при этом постепенно переходит через сине-зеленую, темно- и светло-зеленую, желто-зеленую в желтую золотистого оттенка.

Конец реакции определяют по исчезновению зеленого оттенка и появлению чистого желтого цвета. Затем подсчитывают количество 0,1 моль/дм 3 раствора марганцовокислого калия в см 3 , израсходованное на окисление танина.

Аналогичным образом устанавливают количество марганцовокислого калия, израсходованное на титрование раствора воды и индигокармина.

Количество танина (А 1) в процентах определяют по формуле:

,

где а – количество 0,1 моль/дм 3 раствора марганцовокислого калия, израсходованное на окисление танина, см 3 ;

а 1 – количество 0,1 моль/дм 3 раствора марганцовокислого калия, израсходованное на титрование раствора воды и индигокармина, см 3 ;

0,004157 – количество танина, окисляемое 1 см 3 0,1 моль/дм 3 раствора марганцовокислого калия, г;

υ – количество полученного экстракта чая, см 3 ;

υ 1 – количество экстракта чая, взятое для испытания, см 3 ;

m – масса навески абсолютно сухого чая, г;

За результат анализа принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,5% для р=0,95.

Если результат анализа попадает вблизи значения нормы содержания танина для соответствующего вида чая, то необходимо проведение двух дополнительных определений. В этом случае за результат анализа принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,7% для р=0,95.

Определение влияния компонентов чая на антиоксидантную активность

Количество витамина С в лимоне обыкновенном определяют по методике.

В экстракт чая каждого из сортов добавить 2 мл сока лимона, определить содержание витамина С. Через 1 час находят содержание аскорбиновой кислоты в каждом из сортов. Сравнивают содержание витамина С до и после выдерживаемого времени .

Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение. Изучение антиоксидантной активности растений

3.1 Определение содержания витамина С в калине обыкновенной в период созревания

В измельченной массе плодов калины обыкновенной определили влажность всех отбираемых образцов. Влажность плодов калины обыкновенной во время созревания в период с 12.09 по 31.10 варьирует в пределах от 60% до 78,5%. Наибольшая влажность в плодах калины обыкновенной отмечмна в период созревания с 12 по 19 октября.

Рисунок 1. Влажность плодов калины обыкновенной в период созревания

Общеизвестно, что в калине высокое содержание витамина С. Плоды калины обыкновенной широко используют в качестве источника этого витамина.

С 12.03.2007 г по 31. 10. 2007 г с периодичностью в 3 дня были отобраны плоды калины обыкновенной, произрастающей в п. Кубрис Славянского района.

Используя метод йодиметрического титрования, определили содержание витамина С в каждой пробе согласно методике.

Анализ результатов показал, что содержание витамина С меняется в период созревания и зависит от срока созревания плодов калины обыкновенной. В период с 12 сентября по 12 октября содержание аскорбиновой кислоты изменяется с 1,44г по 2,78г на 100 г а.с.в. В период с 12 по 19 октября отмечена наибольшая интенсивность накопления витамина С, что составляет 3,1г кислоты на 100г сухого вещества. В период с 19 по 31 октября содержание падает до 2,37г на 100г сухого вещества.

Проследив динамику изменения витамина С можно сделать вывод о том, что оптимальным временем сбора калины является период с 12 по 19 октября, так как в этот период происходит максимальное накопление аскорбиновой кислоты в плодах калины обыкновенной.

3.2 Определение антиоксидантной активности лимона обыкновенного, шиповника коричного и различных сортов чая

Антиоксидантную активность растительных материалов определяли по содержанию витамина С методом йодиметрического титрования аналогично определению содержания витамина С в калине обыкновенной. Для исследования были взяты следующие растительные материалы: лимон обыкновенный, калину обыкновенная, шиповник коричный и сорта чая: мате зеленый, красный чай «Ройбуш», белыйчай «Ветер поднебесный», зеленый чай«Лазурная россыпь» и черный чай «Лисма».

Полученные результаты представлены на рисунках 3,4.

Из полученных результатов видно, что самое высокое содержание витамина С в калине обыкновенной – 3,1 г/ 100 г а.с.в., в шиповнике витамина меньше по сравнению с содержанием его в калине и составляет 1,2 г/ 100 г а.с.в. Содержание аскорбиновой кислоты в лимоне обыкновенном – 0,04 г/ 100 г а.с.в., что по значению меньше, чем содержание витамина в калине и шиповнике.

Для анализа антиоксидантной активности сортов чая было определено содержание витамина С в мате зеленом, красном чае «Ройбуш», беломчае «Ветер поднебесный», зеленом чае«Лазурная россыпь» и черном чае «Лисма». Полученные результаты исследования приведены на рисунке 4.

Из полученных результатов видно, что содержание витамина С зависит от сорта чая. Определено, что в наибольшем количестве аскорбиновая кислота содержится в черном чае. В чае мате и в красном чае содержание витамина С наименьшее по сравнению с другими сортами чая.

3.3 Определение содержания полифенольных соединений в различных сортах чая

Для исследования использовались экстракты нескольких сортов чая: мате зеленый, красный чай «Ройбуш», белыйчай «Ветер поднебесный», зеленый чай«Лазурная россыпь» и черный чай «Лисма».

Определение количества полифенольных соединений проведено в перерасчете на танин. Результаты исследования показаны на рисунке 5.

Анализ полученных результатов показал, что содержание полифенольных соединений в экстрактах чая имеет разное значение и зависит от сорта чая. Наибольшее содержание танина в белом чае. Наименьшее содержание танина из исследуемых материалов содержится в зеленом и красном чаях.

3.4 Влияние компонентов чая на антиоксидантную активность

Количество витамина С в лимоне обыкновенном определяли по методике.

В экстракт чая каждого из сортов добавили сок лимона и определили содержание витамина С. Изменение антиоксидантной активности определяли по изменению содержания витамина С в экстрактах чая каждого сорта до и после времени выдержки. Полученные результаты показали, что во время выдержки концентрация витамина снизилась. Далее рассчитывали процент снижения содержания витамина С. Полученные результаты представлены на рисунке 6.

Из полученных результатов видно, что содержание витамина С уменьшается после выдержки на 23-33% в зависимости от сорта чая. Концентрация витамина С в черном чае снизилась на 32,8 %, в белом – на 29%, в зеленом – на 26,5%, в красном – на 24,7%, в мате - на 23%. Из этого можно сделать вывод о том, что компоненты чая снижают антиоксидантную активность.

Выводы

В результате проделанной работы были сделаны следующие выводы:

1.Определено, что содержание аскорбиновой кислоты в плодах калины обыкновенной изменяется в период созревания. Оптимальным временем сбора калины является период с 12 по 19 октября. Плоды калины обыкновенной содержат максимальное количество витамина С в этот период;

2. Определено содержание аскорбиновой кислоты в плодах калины обыкновенной, лимона обыкновенного, шиповника коричного и в различных сортах чая. Выявлено, что содержание витамина С в калине обыкновенной составляет 3,1 г/ 100 г а.с.в., в шиповнике коричном – 1,2 г/ 100 г а.с.в., в лимоне обыкновенном – 0,04 г/ 100 г а.с.в. Установлено, что в наибольшем количестве аскорбиновая кислота содержится в черном чае. В чае мате и в красном чае содержание витамина С наименьшее по сравнению с другими сортами чая.

3. Определено содержание полифенолов различных сортов чая. Установлено, что наибольшее содержание танина в белом чае. Наименьшее содержание танина из исследуемых материалов содержится в зеленом и красном чаях.

4. Установлено, что компоненты чая влияют на содержание витамина С. Наибольшее снижение витамина С отмечено для черного чая и составляет 32,8%. Наименьшее снижение концентрации аскорбиновой кислоты отмечено для чая мате и составляет 23%.

Методическая часть. Урок биологии в 8-м классе по теме: "Витамины – чудесные вещества"

При подготовке урока использовались книги по методике преподавания биологии , , , .

Цели урока:

Образовательные – сформировать представление о витаминах и авитаминозах, нормах рационального питания;

Развивающие – продолжить развитие знаний учащихся о биологически активных веществах клетки, обеспечивающих постоянство состава внутренней среды организма; развитие логического мышления; развитие памяти.

Воспитательные – показать приоритет отечественной науки в открытии витаминов. Воспитание собранности, сосредоточенности. Воспитание самостоятельного мышления. Воспитание санитарно-гигиенических навыков. Воспитание привычки к здоровому образу жизни.

Тип урока: комбинированный. Вид урока: урок – имитационная игра.

Средства обучения: презентация «Витамины», ящик с овощами, жетоны (3 цветов), карточки с заданиями, значки врачей – специалистов.

Методы обучения: беседа, самостоятельная работа, работа в группах.

Место урока: глава “Обмен веществ и энергии”, тема “Витамины”. Возраст учащихся: 8 класс.

1 этап. Подготовка к игре.

Краткий инструктаж учащихся. Учитель кратко напоминает правила коллективной работы, которые висят на стенде. (Правила должны быть приняты коллективом в начале учебного года.)

Участвуют все! Выслушать каждого!

Высказываться только по теме! Критиковать идеи, а не личности!

Класс делится на 2–3 группы – фирмы, каждая фирма выбирает своего руководителя – главного врача, а главный врач назначает остальных должностных лиц медицинской фирмы и придумывает название фирмы. (“Неотложка”, “Гиппократ”, “Белые халаты” и т.д.).

2 этап. Проведение игры – урока – 40 минут.

3 этап. Обобщение – 5 минут. Завершение игры.

Анализ и подведение итогов игры (выставление оценок).

Ход урока.

1. Этап вводно-организационный.

Повторение пройденного материала.

Суть игры. Совет района, обеспокоенный низким уровнем медицинского обслуживания, объявил конкурс на лучшую группу врачей (медицинскую фирму). Работу в районе получит медицинская фирма, чей персонал наиболее профессионально подготовлен и справится с заданиями лучше прочих. Вы выступаете в роли конкурирующих фирм. Какая фирма выиграет конкурс?

Для того чтобы выиграть, фирма должна набрать 25 баллов. У вас на столах имеются жетоны красные жетоны – 3 балла, зелёные жетоны – 2 балла, жёлтые жетоны – 1 балл.

1 конкурс

Главный врач управляет работой своей фирмы, организует поиск информации и запись ответов.

Наибольшее количество баллов –12.

Игра “Тайник чудес”. Чтобы открыть какой-либо тайник, нужно знать какой-то секрет или шифр. Например, Али-Баба попал в пещеру с сокровищами, услышав от разбойников пароль – (какой?) – “сим – сим”. В нашем тайнике (сундучок с призами) тоже что-то есть. Это призы. Остаётся только открыть его, назвав слово по принципу игры “Поле чудес”. Для открытия каждой буквы даются три попытки – три вопроса разной сложности. Правильный ответ на вопрос начинается на ту же букву, которая отгадывается в ключевом слове. Я задаю вам вопрос на 3 балла (красный жетон), 30 секунд на обдумывание, ответ вы пишите на листе бумаги, а капитан команды прочитает вслух. Команда, давшая правильный ответ получает три балла. Я открываю букву. Если правильного ответа не прозвучало – задаю вопрос на 2 балла (синий жетон), а если необходимо, и на 1 балл (жёлтый жетон). И если ответа так и не было, я открываю букву, но фирма остаются без баллов.

Просьба фирмам: если вы отгадаете слово раньше, чем мы его откроем по буквам, не говорите его вслух. Итак внимание.

Задание: Это не белки, не жиры и не углеводы, а особая группа веществ, с своеобразным химическим строением. Впервые их открыл русский учённый Николай Иванович Лунин, а через 30 лет, польский учёный – Казимир Функ. Он и дал им название. Корень этого слова означает в переводе с латинского “жизнь”.

Ну что же, посмотрим, кто больше наберёт очков, для кого откроется тайник. Я задаю вопрос для отгадывания первой буквы в этом слове.

“В”. (3 балла). Ослабленная культура микробов, вводимых в организм человека. (Вакцина).

“В”. (2 балла) Сложное вещество, которое составляет около 2/3 массы тела человека. (Вода).

Открываем на табло букву “В”.

“И” (3 балла). Отсутствие или недостаток этого гормона вызывает заболевание “сахарный диабет.” (Инсулин).

“И” (2 балла) ВИЧ – вирус разрушает защитный механизм. Какой? (Иммунитет).

“И” (1 балл). Она может быть бактериальная, вирусная, капельная, кишечная, пылевая. В больнице имеется специальное отделение. (Инфекция).

Открываем на табло букву “И”.

“Т” (3 балла) Какая железа играет центральную роль в сохранении гормонального равновесия в организме? (Таламус).

“Т” Плазма крови, лишённая фибриногена. (Тромб).

“Т” Орган дыхательного аппарата, представляющий собой трубку, выстланную слизистой оболочкой. (Трахея).

Открываем на табло букву “Т”

“А” (3 балла) Гормон, вырабатываемый мозговым веществом надпочечников. (Адреналин).

“А” (2 балла) Данные вещества используются в борьбе с кишечными инфекциями. (Антибиотики).

“А” (1 балла). Конечный продукт расщепления белков в пищеварительном тракте. (Аминокислота).

Открываем на табло букву “А”.

Получилось слово “Вита” именно она означает “жизнь”. К “Вита” Функ прибавил ещё “амин” – жизненно важный амин и получилось всем знакомое слово “Витамин”. Посчитаем, какая фирма больше всех заработала баллов, и та фирма хором произносит заветное слово. Вот и наш “Тайник чудес” и открылся. (Вынимаем из сундука капусту, морковь, душицу, рыбий жир, лук и т.д.)

2. Этап изучения нового материала.

Учитель: Итак, витамины – это не белки, не жиры и не углеводы, а особая группа веществ, с своеобразным химическим строением. Впервые их открыл русский учённый Николай Иванович Лунин, а через 30 лет, польский учённый – Казимир Функ. Он и дал им название. Корень этого слова означает в переводе с латинского “жизнь”. Витамины – это биологически активные вещества, действующие в очень незначительных количествах. Они способствуют нормальному протеканию биохимических процессов в организме, т.е. обмену веществ. Витамины входят в состав почти всех ферментов и вместе с ними являются ускорителями процессов обмена веществ, влияют на превращения питательных веществ в клетках и тканях. В отличие от ферментов, витамины не могут синтезироваться организме человека, они поступают в организм с пищей. Лишь некоторые витамины вырабатываются бактериями, имеющимися в нашем кишечнике.

2 конкурс.

1.Название группы витаминов. (А - ретинол, С - аскорбиновая кислота и т.д.);

2.В каких продуктах встречается. (Привести несколько примеров);

3. Биологическое воздействие и суточная доза, заболевание при недо­статке в пище);

4.Кратко история открытия.

Ученики коллективно работают с учебниками, затем оформляют результат в виде свободной схемы.

3 конкурс.

Учитель: Хорошие врачи, компетентные врачи должны уметь правильно поставить диагноз. Именно от правильного диагноза зависит дальнейшее лечение и выздоровление больного. Каждой фирме предлагаем жалобы больного. Вы должны поставить правильный диагноз, т.е назвать название болезни и обосновать свой ответ. Отвечает, тот специалист, который должен заниматься лечением такого больного. Главный врач представляет ведущего приём врача.

1 фирма. Жалобы. У меня странная болезнь, днём, на свету, я вижу хорошо, а вот, как захожу в комнату, я ничего не вижу. Будто на глаза надеты тёмные очки. Выхожу на свет, зрение восстанавливается. Доктор, помогите, пожалуйста. (А – куриная слепота – врач окулист).

2 фирма. Уважаемый доктор. У меня болят руки, вернее кожа на руках, покраснение и трещины кожи вызывают страшные боли при движении, я всё время нервничаю, без причины могу плакать, или наоборот начинаю смеяться, могу накричать. И ещё у меня часто повторяется расстройства кишечника, если даже придерживаться диеты. Что со мной, доктор? (РР – пеллагра – врач дерматолог).

3 фирма. Уважаемый доктор! Помогите! Меня замучили постоянные носовые кровотечения и боли в спине, точнее в позвоночнике. Суставы болят, как после тяжёлой нагрузки. (Д – рахит – врач хирург).

Учащиеся: Фирмы получают карточки с описанием заболевания, после обсуждения должны поставить диагноз и обосновать свой ответ. За правильный ответ получают 3 балла.

3. Формирование знаний, умений и навыков.

4 конкурс.

Учитель: Фирмы молодцы. Правильно поставили диагноз. Но и лечить надо правильно. Сейчас очень эффективно применяют фитотерапию. Перед вами листы бумаги с данными о содержании витаминов в разных лекарственных растениях и перечень некоторых продуктов питания. Сейчас весна, время авитаминоза, какой рацион питания Вы можете на конкретный период времени предложить населению.

Учащимся предлагается презентация «Витамины». На основе увиденного фирмы составляют суточный рацион питания.Получают карточки для составления суточного рациона питания: завтрак, обед, полдник, ужин. За правильный ответ получают – 3 баллов.

5 конкурс.

Учитель: Самое ответственное для всех фирм задание, врачи каждой фирмы должны пройти викторину. Фирмы отвечают на вопросы викторины.

1.Почему людям с пониженным уровнем зрения рекомендуют употреблять чернику, морковь?

2. Ребята, а что это за витамин С?

3. Очень вкусные плоды

И полезные они.

Много жира, витаминов.

Как питательны они!

Ядра ели в шоколадке

Скорлупа – краситель яркий.

Угадай-ка поскорей:

Что за плод мы рвем с ветвей?

4.Каким лекарственным действием обладают плоды ореха?

5. Какие плоды использовали в древности лекари для промывания желудка и кишечника?

6. Эти листья и плоды

Для кулинара и врача

Они незаменимы.

Источник витамина С-

От кашля избавленье.

Те разноцветные плоды-

Леченье с наслажденьем.

7. Зачем детям прописывают невкусный рыбий жир?

8. У детей чаще бывает искривление позвоночника и ног, чем у взрослых. Однако дети реже ломают кости, чем взрослые. От наличия какого вещества в костях это зависит? Из каких продуктов питания организм может получить это вещество? Какой витамин необходим организму для усвоения этого вещества костями?

9. Весна Петя «загорает» на закрытом окне. Жарко, а загара нет. Открыл окно – стало светло. А через час – на теле ожог. Чем это объяснить? Полезен ли загар?

10. В весенние месяцы повышается утомляемость, вялость, раздражительность. Кровоточат десны. На коже появляются синяки. Отчего это бывает? Как с этим бороться?

1.Морковь содержит витамин А, а черника – органические кислоты, влияющие на улучшение зрения.

2. Помогает росту костей, укрепляет стенки сосудов, повышает устойчивость к инфекциям.)

4. В орехе витамина С в 50 раз больше, чем в цитрусовых – лимоне, апельсине. Содержит 45-75% масла, поэтому назначается ослабленным больным для восстановления сил. Листья и кора отвариваются используются для заживления ран.

5. Плоды тыквы.

6. Смородина.

7. Рыбий жир содержит витамин Д, который необходим для правильного формирования скелета.

8. Это вещество – кальций, он придает костям твердость. Много кальция содержит молочные продукты. Витамин Д способствует поступлению кальция в кости и предотвращает рахит.

9. Стекло не пропускает ультрафиолетовые лучи, поэтому при закрытом окне загореть не возможно. Но и открыв окно, Петя загорает неверно, так как длительность первого пребывания на солнце -5 -10 минут. Для того чтобы кожа не обгорала, следует применять солнцезащитные кремы. Загорать необходимо, так как под действием солнечных лучей в коже образуется витамин Д.

10. Это проявление авитаминоза. Весной организм испытывает недостаток витаминов, что можно исправить, употребляя в пищу поливитамины или вводя в свой рацион салаты из моркови, яблок, свеклы, капусты, лука, зелени и т.д.

Затем проверяют правильность ответов, сверяя с доской. Оценивают по следующей шкале: +8 –“5”; +7 –6 –“4”; +5–4 –“3”; меньше: прочитать учебник.

Затем находят среднюю арифметическую по фирме, если средняя арифметическая равна:“5” – фирма получает + 3 баллов.“4” – фирма получает +2 балла.“3” – фирма получает + 1 бал. Код баллов написан на доске.

Учитель: Уважаемые врачи фирмы! Вашему вниманию предлагаются следующие пословицы. В чем суть этих пословиц? (Пословицы и частушки написаны на доске, правильный анализ одной пословицы – 1 балл).

Обед без овощей – праздник без музыки.

Витя в счёте преуспел -

Яблок много летом съел.

В яблоках железо есть,

Это нужно всем учесть!

Что-то наш Максим грустит,

Очень бледный он на вид

На уроках он зевает –

Витаминов не хватает

А у Настеньки беда –

Не растёт совсем она.

Доктор Насте дал совет:

«Ешь морковку на обед».

Пейте соки, ешьте фрукты!

Это вкусные продукты

Витамины принимайте

И здоровье укрепляйте!

2.Овощи и фрукты – здоровые продукты. 3.Предпочти конфетам фрукты, очень важные продукты. 4.Ешь щи – будет шея бела, голова кудревата. 5.Поешь рыбки – будут ноги прытки.

6.Морковь прибавляет кровь.

7.Лук – от семи недуг. 8.Там, где нет мяса – свекла герой.

(Фирмы анализируют пословицы, в ходе анализа приходят к выводу о важности витаминов для здоровья людей.)

7 конкурс.

Для детей, их пап и мам

Витаминных, овощных.

Во саду ли, в огороде

Фрукты, овощи растут,

Их собрали тут.

Слушайте внимательно,

Запоминайте старательно.

4. Подведение итогов.

Учитель: Уважаемые фирмы, подсчитайте количество баллов. Если ваша фирма набрала 25–30 баллов – «5»; 20–24 балла – «4»; 12–20 баллов – «3».

Всем членам команды ставиться одинаковая оценка.

Поздравляем фирму, перешагнувшую 25-бальный барьер и вручаем им лицензию об открытии медицинской фирмы.

5. Домашнее задание: изучить текст по учебнику и заполнить 4 столбик таблицы с названиями продуктов питания вашего суточного рациона.

Учитель: Великие люди по разному относились к еде, но они в одном были едины. Всякая еда – должна быть полезной для здоровья. Урок хочу завершить словами Гиппократа: “Наши пищевые вещества должны быть лечебными средствами, а наши лечебные средства должны быть пищевыми веществами”.

Список литературы

1. Абдулин И.Ф. Органические антиоксиданты как объекты анализа / И.Ф. Абдулин, Е.Н. Турова, Г.К. Будников // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2001. – Т.167. № 6. – С.3-13.

2. Агрохимия / Б. А. Ягодин и др.; Под ред. Б. А. Ягодина. – М. : Агропромиздат, 1989. – 156 с.

3. Березовский В.М. Химия витаминов / В.М. Березовский. – М.: Пищевая промышленность, 1973. – 632 с.

4. Бабин Д. М. Энциклопедия цветоводства / Д.М. Бабин – Минск: Миринда, 2000. – 480с.

5. Боброва Т. А. Ботаника: Учебное пособие / Т.А. Боброва – М. :ТЕРРА, 2000. – 304с.

6. Ващенко И. М. Калина – интересный биологический объект / И. М. Ващенко, И. В. Трофимова // Биология в школе. – 1989. -№ 6 – с. 5-9.

7. Верзилин Н. М. Общая методика преподавания биологии/ Н. М. Верзилин, В. М. Корсунская – М.: Просвещение, 1976.

8. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы в живых системах Биофизика. Итоги науки и техники / Ю.А. Владимиров и др.– М.: ВИНИТИ АН СССР, 1991. – 252 с.

9. ГОСТ 19885-74. Методы определения содержания танина и кофеина. Введено 01.07.75. – М.: Изд-во стандартов, 1975. – С. 77.

10. Генкель П. А. Физиология растений / Генкель П. А. – М. :Просвещение, 1985. – 335с.

11. Гроздова А. Б. Деревья, кустарники и лианы / Гроздова А. Б. – М. : Лесная промышленность, 1986.-354 с.

12. Дары природы / Н. В. Третьякова и др.; Под ред. Н. В. Третьяковой – М.: ТЕРРА - Книжный клуб, 1998. – 288с.

13. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта(с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. – М. : Колос, 1968. - 230 с.

14. Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений. / А.И. Ермаков, В.В. Арасенович. - Л.: Агропромиздат, 1987. – 430 с.

15. Елизарова Л.Г. Алкогольные напитки / Л.Г. Елизарова, М.А. Николаева.- М.: ОАО «Издательство «Экономика», 1997.

16. Жолобова З. П. Калина / З. П. Жолобова – Мичуринск, 1994. – 174 с.

17. Зверев И. Д. . Общая методика преподавания биологии: Пособие для учителя / И. Д Зверев, А. Н. Мягкова – М. :Просвещение, 1985.-205с.

18. Калинова Г. С. Задания для самостоятельной работы учащихся по биологии / Г. С Калинова, А. Н. Мягкова – М. :Школа – Пресс, 1999.

19. Комаров И. А. Деревья и кустарники / И. А. Комаров – М. : изд-во Академии наук СССР, 1959. – 164с.

20. Кортиков В. Н. Лекарственные растения / В. Н. Кортиков, А. В. Кортиков – М. : АЙРИС ПРЕСС РОЛЬФ, 1999. – 768с.

21. Кузнецова М. А. Сказания о лекарственных растениях / М. А. Кузнецова, А. С. Резникова – М. : Высшая школа, 1992. – 372с.

22. Лаптев Ю. П. Растения от А до Я / Ю. П. Лаптев – М. : Колос, 1992.- 538с.

23. Либберт Э. В. Физиология растений / Э.В. Либберт – М. : Мир, 1976. –271с.

24. Мягкова А. Н. Методика обучения общей биологии / А. Н. Мягкова, Б. Д. Комиссаров – М. : Просвещение, 1985.-260с.

25. . «Медицинская популярная энциклопедия. Человек и здоровье» / Г.И. Билич, Л.А. Назарова; Под ред. Г.И. Билич. - Москва, 1998. – 753с.

26. Надиров Н.К. Токоферолы и их использование в медицине и сельском хозяйстве / Н.К. Надиров – М.: Наука, 1991. – 336 с.

27. «Популярная медицинская энциклопедия. Большая медицинская энциклопедия» / Б. В. Петровский и др.; Под ред.: Б. В. Петровского. Москва, 1979. – 489с.

28. Похлебкин В.В. Чай / В.В. Похлебкин. – М.: Центрополиграф, 1997. – 264с.

29. Рычин Ю. В. Древесно-кустарниковая флора / Ю. В. Рычин – М. : Просвещение, 1972. – 264с.

30. Решетняк Л.П. Пути улучшения качества и сохраняемости пищевых продуктов / Л.П. Решетняк, Н.И. Пилипенко. – Л.: ЛИСТ, – 1988. – 329 с.

31. Рогинский В.А. Фенольные антиоксиданты: реакционная способность и эффективность / В.А. Рогинский – М.: Наука, 1988. – 247 с.

32. Русина И.Ф. Биохимия хранения овощей и плодов / И.Ф. Русина, И.С. Морозова. – М.: Наука, 1990. – 116 с.

33. Сборник описаний лабораторных работ по курсу «Биологическая химия» / Сост.: Избранова С.И. – Славянск – на – Кубани: Идательский центр СГПИ, 2006. – 44 с.

34. Тукачев С. Н. Лекарственные растения юга России / С. Н. Тукачев – М. , 1992. – 160с.

35. Хессайон Д. Г. Все о комнатных растениях / Д. Г. Хессайон – М. : Кладезь-Букс, 2000. – 256с.

36. Цоциашвили И.И. Химия и технология чая. / И.И. Цоциашвили, И.А. Бокучава. – М.: Агропромиздат, 1989. – 379 с.

37. Якушкина Н. И. Физиология растений / Н. И. Якушкина – М. : Просвещение, 1980. – 389с.

38. WWW.TEA4YOU.RU

40. www.mariamm.ru.files

41. www.GardenDigger.com

42. teatips.ru,.

43. http://www.tks.ru/

44. http://www.tea.ru/

45. http://www.okp.ru/

46. http://www.coffeetea.ru/

47. http://www.tea&coffee.ru/

48. http://www.teainfo.ru/article_tmarket.html

49. http://www.teainfo.ru/article_tmarket.html

50. www.antioxidant-of-food.bessmertie.ru

Приложение 1

Приложение 2.

Математическая обработка.

Вычисление содержания танина в различных сортах чая.

Таблица 2.

А = (∑ Х ср)/5 = 4,274

С = (Ʃ x)²/ N = 0,024

Cy = Ʃ x² ­ C = 60,106

Сv= (Ʃ V)²/ (l - 1) = 42,681

Сz= Cy- Сv= 17,425

Так как Fпр>

Сx = √(Sd²/N)= 0,66

Sd = √(2Sd²/N)=0,93

НСР = st95 Sd = 2,4

НСР0,5= ((st95 Sd)/ Хср) 100% = 55,8%

Таблица 3.

Влияние полифенолов чая на антиоксидантную активность.

А = (∑ Х ср)/6 = 33,68 ≈ 34

Высчитываем значения коррелирующего фактора.

С = (Ʃ x)²/ N = -11,23

Cy = Ʃ x² ­ C = 322,38

Сv= (Ʃ V²) / (l - 1) = 177,728

Сz= Cy- Сv= 144,652

Так как Fпр> Fтеор,то различия между вариантами есть.

Сx = √(Sd²/N)= 1,41

Sd = √(2Sd²/N)=1,98

НСР = st95 Sd = 4,84

НСР0,5= ((st95 Sd)/ Хср) 100% = 14,2%

стр. 1

стр. 2

стр. 3

стр. 4

стр. 5

стр. 6

стр. 7

стр. 8

стр. 9

стр. 10

стр. 11

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ПРОДУКТЫ ПИЩЕВЫЕ

Издание официальное

Стандартинформ

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений» Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (ФГУП «ВНИИФТРИ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 335 «Методы испытаний агропромышленной продукции на безопасность»

3 УТВЕРЖДЕН Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2010 г. № 651-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок- в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

© Стандартинформ, 2011

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ», 123995 Москва, Гранатный пер., 4. www.gostinfo.ru [email protected]

Набрано во ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ» на ПЭВМ.

Отпечатано в филиале ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ» - тип. «Московский печатник», 105062 Москва, Лялин пер., 6.

ГОСТ Р 54037-2010

1 Область применения...................................................1

3 Термины и определения................................................2

4 Сущность метода.....................................................2

5 Средства измерений, оборудование, реактивы, материалы..........................2

6 Подготовка к выполнению измерений........................................2

7 Выполнение измерений.................................................4

8 Обработка и контроль точности результатов измерений............................4

9 Требования безопасности...............................................5

Библиография........................................................6

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПРОДУКТЫ ПИЩЕВЫЕ

Определение содержания водорастворимых антиоксидантов амперометрическим методом в овощах, фруктах, продуктах их переработки, алкогольных и безалкогольных напитках

Foodstuffs. Determination of water-soluble antioxidants content by amperometric method in vegetables, fruits, products of their processing, alcoholic and soft drinks

Дата введения - 2012-01-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на овощи, фрукты, продукты их переработки, алкогольные и безалкогольные напитки и устанавливает амперометрический метод определения содержания водорастворимых антиоксидантов (по общей антиоксидантной активности) в диапазоне от 0,2 до 4,0 мг/дм 3 включительно.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

5.6 Дозаторы пипеточные одноканальные переменного объема 5-50 мм 3 и 100-1000 мм 3 с погрешностью измерения не более 5 %.

5.7 Шприц медицинский вместимостью 1 см 3 или одноразовый по ГОСТ22967.

5.8 Стаканчики для взвешивания типа СВ 24/10 вместимостью 24 см 3 по ГОСТ 25336 .

5.9 Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026 .

5.10 Воронка стеклянная химическая по ГОСТ 25336 .

5.11 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 .

5.12 Бидистиллированная вода.

5.13 Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552 , ч.д.а. или х.ч.

5.14 Спирт этиловый ректифицированный из пищевого сырья по ГОСТ Р 51652 .

5.15 Кверцетин, ч.д.а.

5.16 Натрия гидроокись, ч.д.а. по ГОСТ4328.

5.17 Хромовая смесь для мытья посуды, приготовленная по ГОСТ 4517 .

Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками, а также других реактивов и материалов по качеству не ниже указанных в настоящем стандарте.

6 Подготовка к выполнению измерений

6.1 Отбор проб

Отбор проб пищевых продуктов проводят в соответствии с требованиями стандартов на отдельные виды пищевых продуктов и продовольственного сырья, например, проб пива по ГОСТ 12786 , проб продуктов безалкогольной промышленности по ГОСТ 6687.0 , проб продуктов переработки плодов и овощей по ГОСТ 26313 , проб продуктов винодельческой промышленности по ГОСТ Р 51144 . 1

ГОСТ Р 54037-2010

6.2 Подготовка лабораторной посуды

Новую и загрязненную стеклянную посуду тщательно промывают раствором хромовой смеси, после чего многократно ополаскивают сначала водопроводной, а затем несколько раз дистиллированной водой. Окончательно посуду трижды ополаскивают бидистиллированной водой.

6.3 Приготовление растворов

6.3.1 Приготовление элюента (раствора ортофосфорной кислоты молярной концентрацией 2,2 ммоль/дм 2)

В мерную колбу вместимостью 1000 см 2 наливают приблизительно 700 см 2 бидистиллированной воды, добавляют пипеточным дозатором 0,15 мм 2 концентрированной ортофосфорной кислоты и

10.0 см 2 96 %-ного этилового спирта, полученный раствор доводят до метки бидистиллированной водой. Тщательно перемешивают.

Срок хранения в вытяжном шкафу в колбе с притертой пробкой - 1 мес.

6.3.2 Приготовление гидроокиси натрия концентрацией 0,1 моль/дм 2

Навеску гидроокиси натрия массой 1,0 г растворяют не содержащей углекислого газа дистиллированной водой и количественно переносят в мерную колбу вместимостью 250 см 2 . Объем раствора доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

6.3.3 Приготовление растворов кверцетина

6.3.3.1 Приготовление исходного раствора кверцетина концентрацией 100 мг/дм 2

В стаканчике для взвешивания отвешивают (20,0 + 0,1) мг кверцетина, добавляют 6,0 см 2 раствора гидроокиси натрия молярной концентрацией 0,1 моль/дм 2 по 6.3.2. Перемешивают до полного растворения. После растворения кверцетина содержимое стаканчика количественно переносят в мерную колбу вместимостью 200 см 2 и объем раствора доводят до метки дистиллированной водой.

Срокхранения раствора в холодильнике - 1 мес.

6.3.3.2 Приготовление градуировочных растворов кверцетина концентрацией 0,2; 0,5; 1,0 и

В мерные колбы вместимостью 10 см 2 пипеточным дозатором вводят соответственно 0,02, 0,05, 0,1 и 0,4 см 2 раствора кверцетина по 6.3.3.1, доводят до метки элюентом.

Градуировочные растворы кверцетина готовят каждый раз при построении градуировочных характеристик.

6.4 Подготовка проб

6.4.1 Из жидких проб, отобранных по 6.1, готовят две параллельные пробы по 10 см 2 продукта.

6.4.2 Из подготовленных по 6.4.1 проб отбирают по 1 см 2 и доводят элюентом до 10см 2 .

6.4.3 Подготовленную по 6.4.2 пробу фильтруют через бумажный фильтр.

6.4.4 Твердую пробу, отобранную по 6.1, измельчают и гомогенизируют.

В химический стакан вместимостью 150 см 2 вносят навеску гомогената массой 1,0 г, доводят элюентом до 100 см 2 и тщательно перемешивают.

6.4.5 Раствор переносят в конические центрифужные пробирки и центрифугируют со скоростью 3000 об/мин в течение 15 мин. Надосадочную жидкость сливают, делят на две параллельные пробы и используют для анализа.

При массовой концентрации антиоксидантов в пробе, превышающей диапазон измерений (4 мг/дм 2), пробу кратно разбавляют элюентом.

6.5 Подготовка прибора к работе

Установку, включение и подготовку анализатора и регистрирующего устройства осуществляют в соответствии с руководством по эксплуатации.

Устанавливают рабочий потенциал, равный плюс 1,3 В.

Скорость подачи элюента устанавливают в соответствии с рекомендациями изготовителя прибора.

6.6 Градуировка прибора

6.6.1 Градуировочные растворы кверцетина (см. 6.3.3.2) последовательно, начиная с градуировочного раствора минимальной концентрации, вводят в прибор. Для этого шприц вместимостью 1 см 2 промывают не менее трех раз, полностью заполняя его бидистиллированной водой, а затем однократно соответствующим градуировочным раствором. Заполняют шприц градуировочным раствором и промывают дозировочную петлю этим раствором не менее трех раз.

6.6.2 По окончании операции по 6.6.1 дозируют градуировочный раствор в поток элюента и, используя программное обеспечение, регистрируют выходной сигнал анализатора (площадь выходной кривой).

6.6.3 Каждый градуировочный раствор вводят пять раз и, используя программное обеспечение к анализатору, вычисляют среднеарифметическое значение выходного сигнала анализатора и относительное среднеквадратическое отклонение. Если относительное среднеквадратическое отклонение не превышает 5 %, то за значение выходного сигнала анализатора, соответствующее данному градуировочному раствору, принимают среднеарифметическое значение. В случае обнаружения отклонения результатов измерения концентраций кверцетина более чем на 5 % готовят свежие градуировочные растворы кверцетина и градуировку прибора по 6.6 проводят заново.

6.6.4 Устанавливают градуировочную характеристику анализатора в виде линейной зависимости среднеарифметических значений выходного сигнала (см. 6.6.3) от массовой концентрации кверцетина. Градуировочная характеристика признается приемлемой, если корреляции не ниже 0,99.

6.6.5 Стабильность градуировочной характеристики проверяют перед началом работ в день выполнения измерений. С этой целью один из свежеприготовленных градуировочных растворов кверцетина (см. 6.3.3.2) дозируют в анализатор не менее пяти раз, измеряют выходной сигнал и рассчитывают его среднеарифметическое значение для последовательных вводов (см. 6.6.1-6.6.3). Используя установленную ранее градуировочную характеристику (см. 6.6.4), рассчитывают значение массовой концентрации кверцетина. Г радуировочная характеристика признается стабильной, если найденное значение отличается от заданного не более чем на ± 5 %.

Если условие стабильности градуировочной характеристики не выполняется только для одного контрольного раствора, то заново готовят этот контрольный раствор и проводят повторные измерения. Результаты повторного контроля считают окончательными.

Если условие стабильности градуировочной характеристики не выполняется для двух и более контрольных растворов, то градуировку прибора по 6.6 проводят заново.

7 Выполнение измерений

Измерения суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов проводят согласно инструкции к данному типу приборов.

7.1 Проводят по пять последовательных измерений выходного сигнала анализатора для каждой подготовленной по 6.4 параллельной пробы анализируемого образца (при измерении каждый раз используют свежую порцию раствора) и, с помощью градуировочной характеристики по 6.6, вычисляют значение суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов (в пересчете на кверцетин) для каждого ввода. Вычисляют среднеарифметическое полученных значений и относительное стандартное отклонение. За результат измерений суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов (в пересчете на кверцетин) в подготовленной параллельной пробе принимают среднеарифметическое значение, если относительное стандартное отклонение не превышает 5 %.

7.2 Если значение выходного сигнала анализатора выходит за диапазон градуировочной характеристики, то подготовленную пробу разбавляют элюентом и измеряют суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов (в пересчете на кверцетин) в разбавленной подготовленной пробе по 7.1.

7.3 Процедуры по 7.1 и 7.2 проводят для каждой из двух параллельных проб анализируемого образца. Расхождение между результатами измерений суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов (в пересчете на кверцетин) в подготовленных параллельных пробах не должно превышать значений предела повторяемости, указанного в 8.3. В этом случае за результат измерений массовой концентрации антиоксидантов (в пересчете на кверцетин) в подготовленной пробе анализируемого образца принимают среднеарифметическое полученных значений.

8 Обработка и контроль точности результатов измерений

8.1 Суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов в анализируемой пробе СА, мг/дм 3 , вычисляют по формуле

CA = CA K N, (1)

N- кратность разбавления анализируемой пробы. 3

ГОСТ Р 54037-2010

где СЛ К - суммарное содержание антиоксидантов (в пересчете на кверцетин), определенное с использованием градуировочной характеристики по 6.6.3, мг/дм 3 ;

V n - объем раствора (экстракта) анализируемой пробы, дм 3 ;

N - кратность разбавления анализируемой пробы; т п - навеска анализируемого вещества, мг.

8.2 Оформление результатов измерений

За окончательный результат измерений суммарного содержания определяемого антиоксиданта в пробе, с округлением третьего знака, принимают среднеарифметическое значение (Х ср, мг/дм 3 , или Х ср, мг/г) из результатов двух параллельных определений, расхождение между которыми не превышает предела повторяемости (см. 8.3). Результаты измерений суммарного содержания анализируемых антиоксидантов в продукте представляют в виде

(*ср± А)>

где А - граница абсолютной погрешности измерений, мг/г.

Значение Д вычисляют по формуле

д - 8 *Х С р (3)

где 5- границы относительной погрешности измерений суммарного содержания анализируемого антиоксиданта (см. таблицу 1).

8.3 Контроль точности результатов измерений

Контроль точности результатов измерений приведен в таблице 1.

8.4 Контроль показателей качества измерений

Контроль показателей качества измерений в лаборатории предусматривает проведение контроля стабильности результатов измерений с учетом требований ГОСТР ИСО 5725-6 (раздел 6) или .

9 Требования безопасности

При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами. Электробезопасность при работе с электроустановками - по ГОСТ12.1.019.

Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения.

Помещение должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией по ГОСТ 12.4.021 . 4

ГОСТ P 54037-2010

печения единства измерений. Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа». Приняты Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 26 от 08.12.2004 г.) 5

УДК 613.26:543.553:006.354 ОКС 67.080 Н09 ОКСТУ9Ю9

Ключевые слова: антиоксиданты, амперометрический метод, определение суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

(ФГБОУ ВПО "КубГУ")

Кафедра аналитической химии

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Оценка правильности определения суммарного содержания антиоксидантов в пищевых продуктах методом Frap с потенциометрическим детектированием

Краснодар 2014

Введение

Аналитический обзор

2 Синергизм антиоксидантов

3 Классификация антиоксидантов

6 Оценка показателей прецизионности (повторяемости и воспроизводимости) и точности методики анализа

Экспериментальная часть

2.1 Исходные реактивы, материалы и используемая аппаратура

2 Приготовление рабочих растворов

2.1 Приготовление рабочего раствора K3 с концентрацией 1моль/дм3

2.2 Приготовление рабочего раствора K4 с концентрацией 0,01 моль/дм3

2.3 Приготовление К-Na фосфатного буферного раствора с концентрацией 0,015 моль/дм3 (pH=7,4)

2.4 Приготовление рабочего раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,1моль/дм3

2.5 Приготовление рабочего раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,01моль/дм3

2.6 Приготовление рабочего раствора галловой кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3

2.7 Приготовление рабочего раствора галловой кислоты с концентрацией 0,001 моль/дм3

2.8 Приготовление рабочего раствора катехола с концентрацией 0,1 моль/дм3

2.9 Приготовление рабочего раствора катехола с концентрацией 0,01 моль/дм3

2.10 Приготовление рабочего раствора кверцетина с концентрацией 0,1 моль/дм3

2.11 Приготовление рабочего раствора кверцетина с концентрацией 0,01 моль/дм3

3. Результаты и их обсуждение

Заключение

Приложение

антиоксидант пищевой проба чай

Введение

В современном мире всё чаще встречаются такие болезни, как раковые заболевания, диабет, артрит, катаракты и др. Эти и многие другие болезни могут быть вызваны свободными радикалами (СР) - это окислители, пагубно влияющие на организм человека. Радикалом считается химическое соединение, имеющее один или более неспаренных электронов, образованное либо в результате потери, либо приобретения одного электрона.

Соединения, способные связывать содержащие неспаренные электроны частицы с образованием менее активных или вовсе неактивных радикалов, называют антиоксидантами. Питание является фактором, определяющим здоровье человека. Основными источниками антиоксидантов являются продукты растительного происхождения. Фрукты, овощи и продукты питания, произведенные на их основе, содержат большое количество веществ, способных выступать в качестве антиоксидантов.

Определение антиоксидантной активности (АОА) весьма важно для медицины, фармакологии, производства пищевых продуктов и биодобавок. В настоящее время для определения АОА пищевых продуктов широко применяется метод FRAP. Однако не установлены метрологические характеристики метода.

Поэтому целью работы являлась оценка правильности определения суммарного содержания антиоксидантов в пищевых продуктах методом FRAP с потенциометрическим детектированием.

Работа выполнена на оборудовании ЦКП "Эколого-аналитический центр".

1. Аналитический обзор

1 Общие понятия об антиоксидантах

В настоящее время резко возрос, прежде всего, интерес к изучению процессов свободнорадикального окисления в связи с признанием инициирующей роли свободных радикалов в процессах старения организма и в развитии таких патологий как ишемическая болезнь сердца, атеросклероз, катаракта, онкологические заболевания, вирус иммунодефицита человека и др.. Установлено также, что свободные радикалы, в частности, активные формы кислорода, воздействуют и на геном человека, вызывая ряд наследственных аутосомно-рецессивных болезней .

Защита организма от воздействия радикалов осуществляется антиоксидантами (АО). АО - вещества различной химической природы, способные тормозить или устранять неферментативное свободно радикальное окисление органических соединений различными формами кислорода . К исследованию антиоксидантов, как одних из биологически активных веществ, большой интерес прежде всего проявляли специалисты, работающие в области наук о жизни, нежели к собственно аналитике.

Установлено, что свободные радикалы, в частности, активные формы кислорода, воздействуют на геном человека, вызывая целый ряд аутосомно-рецессивных болезней . В здоровом организме сохраняется равновесие в системе оксиданты-антиоксиданты. Нарушение этого баланса в пользу оксидантов приводит к развитию окислительного стресса. В результате окислительно-восстановительной реакции постоянно генерируются активные формы кислорода, обладающих высокой реакционной способностью, что вызывает повреждение белков, нуклеиновых кислот, ферментов, биомембран, что, в конечном итоге, приводит к развитию патологических состояний. Воздействия антиоксидантов приводит к условиям для обеспечения нормального роста клеток и тканей.

Присутствие в клетках антиоксидантов обеспечивает еще один очень важный механизм: антиоксиданты быстро реагируют со свободными радикалами и, жертвуя собой, предохраняют более важные элементы клетки от повреждений. Основными антиоксидантами являются витамины С и Е, а также полифенолы, например, флавоноиды, которые поступают в организм с пищей.

Основные источники антиоксидантов в пище - фрукты, овощи, чай и вино. При этом красное вино содержит более 200 известных производных фенолов, таких как флавоноиды, танины и т.д. . Чаще всего окислительный стресс вызывается УФ излучением, которое не только индуцирует свободнорадикальное окисление, но и нарушает работу ферментных антиоксидантов кожи.

2 Синергизм антиоксидантов

Антиоксиданты, как правило, оказывают положительный эффект в больших дозах. С другой стороны, известно, что большинство соединений данной группы характеризуется двухфазным действием, т.е. антиоксидантный эффект при повышении некоторой пороговой величины сменяется прооксидантным . Необходимость использования больших концентраций антиоксидантов объясняется тем, что молекула антиоксиданта разрушается при реакции со свободными радикалами и выбывает из игры. Для того, чтобы антиоксидант эффективно работал, необходимо присутствие восстановителей, которые будут переводить его в активное состояние. Например, витамин С восстанавливает витамин Е, но сам при этом окисляется . Тиоловые соединения восстанавливают витамин С, а биофлавоноиды восстанавливают как витамин Е, так и витамин С. Такой же синергизм наблюдается между витамином Е и селеном.

Таким образом, функциональный синергизм антиоксидантов позволяет добиваться максимального защитного эффекта и высокой стабильности препарата при меньшей концентрации антиоксидантов. В настоящее время ведутся интенсивные исследования по изучению взаимодействия различных антиоксидантов в организме, которые позволят создавать оптимальные антиоксидантные композиции. Можно прогнозировать, что человек, решая проблему антиоксидантов, по-видимому, не сможет изобрести ничего нового и вынужден будет признать, что уникальные композиции, созданные природой, не нуждаются в усовершенствовании.

1.3 Классификация антиоксидантов

В настоящее время существует несколько классификаций антиоксидантов. Наиболее известные классификации приведены ниже.

1 По природе антиоксиданты:

Природные;

- синтезированные (производные природных антиоксидантов).

По механизму действия антиоксидантов:

- "мусорщики", которые очищают организм от всех свободных радикалов, чаще всего восстанавливая их до стабильных неактивных продуктов;

- "ловушки" - антиоксиданты, которые имеют средство к какому-то определенному свободнорадикальному продукту (ловушки синглетного кислорода, гидроксил-радикала и т.д.). Ловушки часто используют для уточнения механизма свободнорадикальной реакции;

- антиоксиданты, обрывающие цепи - вещества, молекулы которых более реакционноспособны, чем их радикалы. Чаще всего это фенолы, которые легко отдают свои электроны, превращая радикал, с которым они прореагировали, в молекулярный продукт, а сами при этом превращаются в слабый феноксил-радикал, который уже не способен участвовать в продолжении цепной реакции .

Самыми известными и широко употребляемыми в 20-м веке были синтетические антиоксиданты. Наиболее типичными представителями синтетических антиоксидантов являютя: ионол, фенозаны, оксипиридины, селен-неорганические и селен-органические соединения. Однако в последнее время они стали уступать место природным антиоксидантам.

Природные антиоксиданты , делят на:

Ферментные - катализируют реакции, в которых активные формы кислорода и некоторые другие окислители восстанавливаются до стабильных нетоксичных продуктов. Ферментные антиоксиданты практически все всегда выполняют свою функцию внутри клетки. Их синтез и внутриклеточное содержание, как и большинства белков, находится под генетическим контролем и интенсифицируется под влиянием ряда внешних воздействий, к которым относятся и фармакологические (введение лекарственных препаратов). Большая молекулярная масса молекул энзимов препятствует их выходу за пределы клеток, одновременно это же и является препятствием для проникновения внутрь клетки и введенным в организм в виде лекарственных препаратов экзогенных ферментов и белков (например, СОД, церебролизин, актовегин и др.). В случае же попадания ферментных антиоксидантов и белков в кровь (цитолиз клеток, введение извне в виде лекарств), они не могут рассматриваться в качестве ключевых механизмов в антирадикальной и антиперекисной защите крови, так как очень быстро, в течение 5 - 10 минут разрушаются под действием протеаз крови или выводятся в неизмененном виде почками . В результате уровень ферментных АО крови крайне низок и суммарно определяет менее 1% ее антирадикальной и антиперекисной активности.

Макромолекулярные - это некоторые белки, являющиеся важнейшей составной частью сыворотки крови. Одним из типичных представителей высокомолекулярных антиоксидантов является сывороточный альбумин. Он синтезируется в печени и секретируется ее клетками в кровь .

3Низкомолекулярные - наиболее часто встречающиеся в составе различных растений.

Низкомолекулярные антиоксиданты делятся на:

Водорастворимые - аскорбиновая кислота, природные полифенольные соединения (флавоноиды, оксиароматические кислоты,катехоламины, индоламины, производные кумаринов, фитоэстрогены, тиоловые соединения, некоторые олигопептиды.

Жирорастворимые - антиоксиданты группы витамина Е, витамины А и К, стероидные гормоны, флавоноиды, полифенолы (убихинон, витамин Р).

Рассмотрим наиболее распространенные низкомолекулярные природные антиоксиданты более подробно.

Витамин Е (?-токоферол) - является основным антиоксидантом биологических мембран липопротеиновых комплексов, защищает геном при перехвате активных форм кислорода (АФК) в клеточном ядре (антимутагенное действие). Участвует в антиоксидантной защите липопротеидов сыворотки крови, образуя токоферольный радикал, который восстанавливается до токоферола с участием аскорбиновой кислоты и глутатиона; одновременно осуществляется перенос радикалов из гидрофобной фазы липидного биослоя в водную фазу, что и обеспечивает постоянную нейтрализацию АФК в биологических мембранах.

Молекула токоферола эффективно взаимодействует с большинством АФК и продуктов липиды низкой плотности (ПОЛ), находящихся в липидной фазе.

Витамины А, К, стероидные гормоны. Витамин А и его провитамины- бета-каротин и другие каротиноиды также относятся к жирорастворимым фенольным антиоксидантам. В организме содержится в одной из 3-х форм - ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота.

Витамин А и его производные проявляют выраженное антиоксидантное действие и обеспечивают разрушение основных видов АФК; участвуют в обеспечении и регуляции процессов микросомального окисления, ингибируют метаболическую активацию канцерогенов. Основными точками приложения физиологического действия витамина А в организме являются защита биологических мембран, синтез и метаболизм гликопротеинов, хроматина, биотрансформация ксенобиотиков, а также антиоксидантная защита фоторецепторов сетчатки и самого процесса восприятия зрительной информации. Витамин А и другие каротиноиды взаимодействуют с другими антиоксидантными соединениями, усиливая и пролонгируя при этом защитные эффекты друг друга: с селеном - способствует реактивации тиоловых групп сыворотки крови, оказывает выраженное антитоксическое действие; с токоферолом - резко снижает содержание мембраноагрессивных липопероксидов сыворотки крови и препятствует последующему отложению продуктов ПОЛ в интиме аорты и других сосудов; в комплексе со специфическим цитозольным белком стимулирует процессы клеточного роста и пролиферации; в ядре - усиливает экспрессию генов, биосинтез рибонуклеиновой кислоты и белков.

Витамин А необходим для роста тканей в детском возрасте, осуществлении фоторецепции, функционировании иммунной системы, повышения барьерных свойств и нормальной дифференцировке эпидермиса и эпителия слизистых оболочек. Способностью противостоять избыточному ПОЛ и, соответственно, стабилизировать структуру биомембран обладают стероидные гормоны - эстрогены и глюкокортикоиды, которые из-за этого иногда называют структурными антиоксидантами.

Наибольшим антиоксидантным эффектом обладает 2-оксиэстрадиол. 17-бета-эстрадиол обладает защитным действием на эндотелий сосудов от повреждения липопротеидами низкой плотности (ЛПНП) или лизофосфаттидилхолином. Кроме этого, эстрогены эффективно ингибируют никотинамидадениндинуклеотид (НАДФН)- и аскорбат-зависимые системы ПОЛ в микросомах, повышают активность каталазы в клетках почек. В высоких дозах гидрокортизон уменьшает ПОЛ, а дезоксикортикостерон в больших дозах интенсифицирует его.

Убихинон (кофермент Q) - (вездесущий)- структурно близок к витамину Е, по действию и активности схож с ним. Образует окислительно-восстановительную систему убихинон-убихинол. Основная часть внутриклеточного убихинона содержится в митохондриях, ядре, эндоплазматическом ретикулуме и лизосомах.

Важнейшая роль внутриклеточного убихинона связана с участием в митохондриальной цепи транспорта электронов в дыхательной цепи, что предопределяет его действие как регулятора антиоксидантного гомеостаза в клетке.

Убихинон и его аналоги эффективно ингибируют супероксиданион-радикал, гидроксильный радикал, перекисные и алкоксильные радикалы и, кроме того, перехватывают радикалы токоферола (витамин Е), являются одним из основных сывороточных ингибиторов синглетного кислорода.

Жирорастворимые гидрофобные антиоксидантные соединения играют главенствующую роль в защите основных структурных компонентов биологических мембран, фосфолипидов или погруженных в липидный слой белков, .

1.4 Методы исследования антиоксидантов

антиоксидантной активности классифицируются: по способам регистрации проявляемой АОА (волюмометрические, фотометрические, хемилюминесцентные, флуоресцентные, электрохимические); по типу источника окисления; по типу окисляемого соединения; по способу измерения окисленного соединения.

Однако наиболее известными методами определения антиоксидантной активности являются:

TEAC (trolox equivalent antioxidant capacity): метод основан на следующей реакции:

Метмиоглобин + Н2О2?Феррилглобин +ABTS?ABTS*+АО.

Метод определения эквивалентов Тролокса (TEAC) основан на способности антиоксидантов восстанавливать радикальные катионы 2,2-азинобиса (ABTS) и тем самым ингибировать поглощение в длинноволновой части спектра (600 нм). Существенным недостатком метода является двухступенчатая реакция получения радикала. Это удлиняет время проведения анализа и может увеличить разброс результатов, несмотря на то, что для анализа используют стандартизированный набор реактивов .

FRAP (ferric reducing antioxidant power): метод основан на следующей реакции:

Fe(III)-Трипиридитриазин+АО?Fe(II)-Трипиридилтриазин.

Железовосстанавливающая/антиоксидантная способность (FRAP). Здесь используется реакция восстановления Fe(III)-трипиридилтриазина до Fe(II)-трипиридилтриазина . Однако этим методом невозможно определение некоторых антиоксидантов, например глутатиона. Этот метод позволяет прямое определение низкомолекулярных антиоксидантов. При низких рН восстановление Fe(III)-трипиридилтриазинового комплекса в Fe(II)-комплекс сопровождается появлением интенсивно голубой окраски. Измерения основаны на способности антиоксидантов подавлять окислительный эффект реакционных частиц, генерируемых в реакционной смеси. Этот метод отличается простотой, быстротой и небольшими затратами при исполнении.

ORAC (oxygen radical absorbance capacity): метод основан на следующей реакции:

(II)+H2O2?Fe(III) + OH*+AO?OH* + Люминол.

Определение способности абсорбировать кислородные радикалы (ORAC). В этом методе регистрируют флуоресценцию субстрата (фикоэритрина или флуоресцеина), которая возникает в результате его взаимодействия с АФК. Если в исследуемом образце есть антиоксиданты, то наблюдают уменьшение флуоресценции по сравнению с контрольным образцом . Первоначально этот метод был разработан доктором Гохуа Као в Национальном институте старения в 1992 г. В 1996 году доктор Као объединился с доктором Рональдом Прайером в совместную группу в Исследовательском центре старения USDA, где был создан полуавтоматический метод .

4 TRAP (total radical trapping antioxidant parameter) : метод основан на следующей реакции:

AO?AAPH* + ФЛ (ФЭ).

В этом методе используют способность антиоксидантов взаимодействовать с пероксильным радикалом 2,2- азобис(2-амидинопропан) дигидрохлорид (ААРН). Модификации TRAP состоят в способах регистрации аналитического сигнала. Чаще всего на завершающей стадии анализа перокси-радикал ААРН взаимодействует с люминисцирующим (люминол), флуоресцирующим (дихлорфлюоресцин-диацетат, DCFH-DA) или другим оптически активным субстратом.

В качестве стандарта для методов TEAC, ORAC и TRAP используют водорастворимое производное витамина Е - Trolox (6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметилхроман-2-карбокси кислоту).

В последнее время для оценки антиоксидантной активности возрос интерес к применению электрохимических методов. Эти методы обладают высокой чувствительностью, быстротой анализа.

Оценку антиоксидантной активности некоторых пищевых продуктов проводят методом потенциометрии, основанном на использование свойства веществ-антиоксидантов участвовать в окислительно-восстановительных реакциях за счет енольных (-ОН) и сульфгидрильных (-SH) групп.

Определение антиоксидантных свойств растворов основано на химическом взаимодействии антиоксидантов с медиаторной системой, которое приводит к изменению ее окислительно-восстановительного потенциала. Электрохимическая ячейка представляет собой емкость, содержащую K-Na-фостфатный буферный раствор, медиаторную систему Fe(III)/Fe(II) и комплексный электрод до измерения окислительно-восстановительного потенциала. Антиоксидантную активность оценивают в г-экв/л.

Амперометрический метод определения антиоксидантной активности основан на измерении электрического тока, возникающего при окислении исследуемого вещества на поверхности рабочего электрода, находящегося под определенным потенциалом. Чувствительность амперометрического способа определяется как природой рабочего электрода, так и потенциалом, приложенном к нему. Предел обнаружения амперометрического детектора полифенолов, флавоноидов на уровне нано-пикограммов,при таких малых концентрациях меньшая вероятность взаимного влияния разных антиоксидантов при их совместном присутствии, в частности проявление явления синергизма. К недостаткам способа можно отнести его специфичность: в данных условиях не могут быть проанализированы антиоксиданты, которые сами окисляются или восстанавливаются в области потенциалов электровосстановления кислорода. К достоинствам способа можно отнести его экспрессность, простату и чувствительность .

Метод гальваностатической кулонометрии с помощью электрогенерированных окислителей - метод применим для анализа жирорастворимых антиоксидантов .

Разработаны различные способы определения аскорбиновой кислоты:

- амперометрический способ с использованием алюминиевого электрода, модифицированного пленкой гексацианоферрата никеля (II), методом простого погружения в раствор;

- способ твердофазно-спектрофотометрического и визуального тест-определения аскорбиновой кислоты с использованием в качестве индикаторного порошка ксерогеля кремниевой кислоты, модифицированного реактивом Вавеле и медью (II);

- хемилюминесцентное определение аскорбиновой кислоты можно провести проточно-инжекционным методом по хемилюминесцентной реакции родамина В с церием (IV) в сернокислой среде .

- определение аскорбиновой кислоты в диапазоне 10-8-10-3 г/см3 методом анодной вольтамперометрии в водных и водно-органических средах.

Наиболее распространенным является метод FRAP, так как он экспрессен, высокочувствителен. За последние несколько десятилетий было разработано большое количество разновидностей методик определения антиоксидантной активности методом FRAP(таблица 1).

Таблица 1 - Развитие метода FRAP и его применение для определения антиоксидантной активности разных объектов

Авторы и ссылкаГодРеагентХстОбъекты анализаПримечанияBenzie, Strain 1996TPTZFe(II)Плазма кровиt=4мин. Изучены стехиометрия реакции и аддитивность.Benzie, Strain 1999TPTZFe(II),АКЧай, виноОпределение АОА, обусловленной полифеноламиBenzie, Szeto 1999TPTZFe(II)ЧайСопоставлены значения АОА разных сортов чаяPulido,Bravo,Saura-Calixto2000TPTZFe(II)Модель-ные растворыt=30мин. Выявлено влияние неводного растворителяArya,Jain, Mahajan 2002DPAАКРастенияKleszczwsky, Kleszczwska 2002DIPАККровь, тканиМетод ПИА. Проверено влияние посторонних веществ.Firuzi,Lacanna, Petrucci e.a. 2004TPTZFe(II)Модель-ные растворыИзучена чувствительность определения разных АО как функция их структуры и редокс-потенциала.Katalinic, Milos, Modun e.a. 2004TPTZКТРазные винаТемердашев, Цюпко и др. 2006DIP, PHENАКМодель-ные смесиt=60минЛогинова, Коновалова 2007DIP-Лекарств. Препара-тыТест-методТемердашев, Цюпко и др.2008PHENАККрасные сухие винаКорреляция АОА с другими показателями качества вин Продолжение таблицы 1Berker, Guclu, Demirata,Apak2010FZFe(II)Модель-ные смесиИзучена чувствительность определения разных АОВершинин, Власова, Цюпко2010DIP, PHENАКМодель-ные смесиВыявлена неаддитивность сигнала при недостатке окислителяАнисимович, Дейнека и др. 2010DIPFe(II)Модель-ные растворыПредложены кинетические параметры оценки АОА.

Примечания: условно обозначено: ПИА-проточно-инжекционный анализ, TPTZ-трипиридилтриазин, DIP-2,2,-дипиридил, PHEN-о-фенантролин, DPA-пиридиндикарбоновая кислота, FZ-феррозин, АК-аскорбиновая кислота, КТ-катехол, t-время экспозиции, мин.

5 Антиоксидантные свойства некоторых пищевых продуктов

В настоящее время антиоксидантные свойства выявлены у многих пищевых продуктов. Примерами таких продуктов являются:

- цитрусовые плоды;

- различные сорта яблок;

- стевия и продукты ее переработки;

- различные сорта хлеба;

- зерна ячменя, овса, сорго, риса и продуктов их переработки;

Чай;

Кофе;

- различные сорта вин и т.д.

Антиоксидантные свойства цитрусовых плодов. Самыми известными и широко употребляемыми в 20-м веке были синтетические антиоксиданты. Однако в последнее время они стали уступать место природным антиоксидантам. Все большее внимание исследователей привлекают антиоксиданты, содержащиеся в пищевых системах. Одной из таких систем, проявляющей свойства АО, являются цитрусовые плоды, благодаря наличию в их составе ряда специфических компонентов.

Вещества, обладающие наибольшей антиоксидантной активностью в апельсиновых соках: гиспередин, нарирутин, пентаметоксифлавон, гексаметоксифлавон, нарингин, бензойная кислота. Рутин и кверцетин оказывают существенное ингибирующее действие в процессе окисления липопротеинов низкой плотности, тем самым снижая риск возникновения атеросклероза.

Противоокислительная способность цитрусовых плодов связана с наличием аскорбиновой кислоты. Пастеризация при нагревании увеличивает скорость разложения аскорбиновой кислоты,а следовательно возрастает потеря противоокислительной активности. Наивысшей активностью против радикалов, как и наивысшим содержанием веществ за нее ответственных - антоцианов, аскорбиновой, синаповой, кофейной, ферруловой, кумариновой кислот, обладают свежеотжатые апельсиновые соки. Концентрирование и пастеризация соков значительно снижают количество полезных веществ, и уменьшает антиоксидантную активность в 1,5-2 раза. Не только сам апельсиновый сок является источником антиоксидантных веществ, но и продукты переработки апельсинов также могут проявлять антиоксидантные свойства .

Антиоксидантные свойства различных сортов яблок. Исследования показали, что сок летних сортов яблок Мальт и Монтен имеет более высокие показатели FRAP, чем сок трех осенних сортов яблок. Мезга яблок проявляет большую АОА, чем сок. Концентрат из сока осенних сортов яблок, согласно результатам испытаний по методу FRAP, является лучшим антиоксидантом, чем из сока летних сортов яблок. Определение хелирующей активности также широко используется для исследования антиоксидантных характеристик пищевых систем.

Среди всех металлов железо играет важнейшую роль в процессе липидного окисления благодаря своей высокой активности. Бивалентный переход ионов металлов катализирует окислительные процессы, так как приводит к образованию гидроксильных радикалов. Мезга яблок, как и при определении АОА по методу FRAP, обладает более высокой хелирующей активностью, чем сок. Однако яблочный концентрат из соков летних сортов яблок, согласно методу FIC, более активен, чем из сока осенних сортов яблок.

Для яблок и яблочных концентратов значения АОА, определенные по методу FRAP,превышают в 2-5 раз показатели FRAP для красных вин, в 4-10 раз - для растительных масел и находятся на уровне показателей для лекарственных растений .

Антиоксидантные свойства зерна ячменя, овса, сорго, риса и продуктов их переработки. Зерновые отруби намного богаче антиоксидантами, чем само зерно и его эндосперм, отруби содержат в основном два класса антиоксидантных веществ: антоцианы и фенольные кислоты, их содержание значительно уменьшается при тепловом воздействии на зерно. Содержание антиоксидантов во многом зависит от генотипа и сорта растения, а также условий его выращивания.

При изучении влияния химического состава и антиоксидантной активности на способность улавливать свободные радикалы и восстанавливать ферроцианид для 10 сортов ячменя и полученного из него солода установлено, что общее содержание фенольных веществ и восстанавливающая сила выше для солода, содержание флаван-3-олов-для ячменя. Способность улавливать свободные радикалы определяются сортом ячменя.

Не только сам ячмень, но и продукты его переработки-ячменная шелуха может использоваться в качестве источника антиоксидантных веществ. Шелушение уменьшает способности 2,2,-дифенил-1-пикрилгидразила связывать свободные радикалы. Наиболее эффективный продукт из овсяных отрубей по антиоксидантному индексу был получен при обработки микроволновым облучением при температуре 150 градусов.

Добавление ячменной муки в хлеб повышает его антиоксидантную способность. При выпечке количество свободных фенолов снижается, а связанных - увеличивается.

Антирадикальные активности сорго более эффективны, чем пшеница или ячмень. Отруби сорго богаче антиокислительными веществами, чем зерно; наибольшей активность обладало сорго урожая 1999 г.

Зерна ячменя обладают наибольшим количеством минеральных веществ. Но наивысшими показателями по общему содержанию фенольных веществ и антиоксидантной активности обладает зерно сорго. В порядке убывания антирадикальной активности зерновые культуры расположились следующим образом: сорго>просо>рожь>ячмень>твердая пшеница>мягкая пшеница. Зерна малого и большого размера по исследованным показателям почти не различаются, черные сорта риса более сильные антиокислители, чем белые.

За последние годы были проведены работы по введению различных сортов зерна в состав хлебобулочных и кондитерских изделий.

Тепловая обработка существенно снижает все антиокислительные показатели. Экологические факторы изменяют антиоксидантную активность отрубей в различной степени. Наивысшая антиокислительная активность наблюдается для мелких фракций отрубей .

1.6 Оценка показателей прецизионности (повторяемости и воспроизводимости) и точности методики анализа

Основные допущения в рамках принятой модели и общие требования к проведению эксперимента:

Распределение случайной погрешности результата анализа (единичного анализа) принимают нормальным.

Распределение неисключенной систематической погрешности методики анализа принимают нормальным.

Влияющие факторы пробы не оказывают значимого влияния на погрешность результатов анализа.

Образцы для оценивания (ОО) выбирают таким образом, чтобы содержание определяемого компонента ОО позволили охватить диапазон измерений, предусмотренный методикой.

Общий состав ОО соответствует области применения методики. В общем случае число ОО не менее пяти.

ОО стабильны во время проведения эксперимента. В противном случае нестабильность ОО учитывается при расчете показателя прецизионности

ОО выбирают таким образом, чтобы погрешность, связанная с изменением содержания компонента в навесках этого ОО, была пренебрежимо мала по сравнению с показателем повторяемости методике анализа, в противном случае она будет одним из факторов, влияющим, формирующих прецизионность анализа.

Планирование эксперимента отвечает условиям воспроизводимости. С этой целью ОО отсылают в L лаборатории, каждая из которых получает N результатов единичного анализа в условиях повторяемости. Выбор количества лабораторий и количества результатов единичного анализа каждого ОО осуществляют в соответствии с РМГ 61-2003 . При выборе количества лабораторий и единичного анализа учитывают погрешность оценки среднего квадратичного отклонения воспроизводимости.

Применение - В соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-2 под "лабораторией" понимают сочетание факторов, как "оператор", "оборудование" и "место измерений". Одна лаборатория в общепринятом значении этого слова представляет собой несколько "лабораторий" в том случае, если она может предусматривать наличие нескольких операторов, каждый из которых располагает своим рабочим местом с комплектом оборудования и условиями, в которых выполняют работу.

С учетом РМГ 61-2003 получение результатов единичного анализа организовывают с соблюдением следующих требований:

Средства измерений, указанные в документе на методику анализа, поверены (калиброваны).

Каждая группа из N результатов единичного анализа получена при соблюдении условий повторяемости, т.е. в пределах короткого интервала времени и одним и тем же оператором с использованием одной и той же мерной посуды, одних и тех же реактивов. Средств измерений.

Группа из N результатов единичного анализа разных ОО в одной лаборатории могут быть получены и в разные дни, но обязательно одним оператором. Если один оператор не может выполнить полностью анализы всех ОО, его заменяют другим оператором при анализе другого ОО. При этом N результатов единичного анализа одного ОО получает один оператор.

В каждой лаборатории должен быть назначен ответственный за организацию фактического выполнения эксперимента.

Для оценки показателя повторяемости методики анализа рассчитывают среднее арифметическое и выборочную дисперсию результатов единичного анализа содержаний компонента в m-ном ОО, полученных в условиях повторяемости (параллельных определений):

, (1)

xil- результат измерения;

N-количество измерений.

, (2)

где - выборочная дисперсия результатов единичного анализа;

- среднее арифметическое.

На основе полученных значений выборочных дисперсий в m-ном ОО проверяют гипотезу о равенстве генеральных дисперсий, используя критерий Кохрена.

Величина Gmax рассчитывают по формуле и сравнивают с Gтабл для числа степеней свободы , соответствующего числу суммируемых дисперсий, и принятой доверительной вероятности P = 0,95.

max-максимальное значение выборочных дисперсий единичного анализа.

Если Gmax > Gтабл, то соответствующее из дальнейших расчетов исключают и процедуру повторяют до следующего по величине и т. д. до тех пор, пока Gmax не станет меньше, либо равно Gтабл.

Неисключенные из расчетов считают однородными и по ним оценивают среднеквадратичное отклонение (СКО), характеризующие повторяемость результата единичного анализа (параллельных определений), полученных для содержания, соответствующего содержанию компонента в m-ном ОО. Показатель повторяемости методики анализа в виде среднего квадратичного отклонения рассчитывают по формуле:

где?-сумма выборочных дисперсий единичного анализа;

L-количество повторений измерений.

Показатель повторяемости методике анализа в виде предела повторяемости r для содержания, соответствующего содержанию компонента в m-ном ОО, рассчитывают по формуле:

где n-число параллельных определений, предусмотренных методикой для получения результата анализа,

Q (P, n) =2,77 при n=2, P=0,95

Q (P, n) =3,31 при n=3, P=0,95

Q (P, n) =3,63 при n=4, P=0,95

Q (P, n) =3,86 при n=5, P=0,95

Для оценки показателя воспроизводимости методики анализа рассчитывают общее среднее значение результатов анализа, полученных в условиях воспроизводимости и дисперсию, характеризующую разброс средних арифметических результатов единичного анализа () относительно общего среднего значения:

где?Хi -cумма средних арифметических результатов единичного анализа.

Показатель воспроизводимости методики анализа в виде среднего квадратичного отклонения для содержаний, соответствующих содержанию компонента в m-ном ОО, рассчитывают по формуле:

Показатель воспроизводимости методике анализа в виде предела воспроизводимости R для содержаний, соответствующего содержанию компонента в m-ном ОО, рассчитывают по формуле:

R = Q (P, 2) (9)

2. Экспериментальная часть

1 Исходные реактивы, материалы и используемая аппаратура

РН-ионометр "Экотест-120".

Электроплитка бытовая по ГОСТ 14919-83.

Платиновый комбинированный эдектрод.

Весы лабораторные ВЛР-200, 2 класса точности ТУ 25-06-1131-75.

Колбы мерные вместимостью 25, 50, 100, 250, 500 см3, 2 класса точности по ГОСТ 1770-74.

Пипетки вместимостью 1, 2, 5, 10 см3, 2 класса точности по ГОСТ 20292-74.

Бутылки стеклянные вместимостью 100, 250, 500 см3.

Стаканы химические вместимостью 50 и 100 см3 по ГОСТ 1770-74.

Гексацианоферрат (II) калия, имп.

Гексацианоферрат (III) калия, имп.

Натрий фосфорнокислый двузамещенный., чда

Однозамещенный фосфорнокислый калий, чда

Кислота аскорбиновая, имп.

Катехол, имп.

Кверцетин по ТУ 6-09-10-745-78.

Галловая кислота, имп.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 5962-67.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

2.2 Приготовление рабочих растворов

2.1 Приготовление раствора K3 с концентрацией 1 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 8,23125 г K3 с концентрацией 0,01 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 0,10555 г K4 с погрешностью 0,00025 г, переносят в мерную колбу на 100 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

2.3 Приготовление K-Na фосфатного буферного раствора с концентрацией 0,015 моль/дм3 (рH=7,4)

Смешивают 496,8 см3 раствора А и 193,2 см3 раствора Б.

Приготовление раствора А: На аналитических весах взвешивают 13,71900 г Na2HPO4*2H2O (Mr=177,99 г/моль), переносят в мерную колбу на 500 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

Приготовление раствора Б: На аналитических весах взвешивают 2,26950 г KH2PO4 (Mr=136,09 г/моль), переносят в мерную колбу на 250 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

2.4 Приготовление рабочего раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 1,76 г аскорбиновой кислоты, переносят в мерную колбу на 100 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

2.2.5 Приготовление рабочего раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,01 моль/дм3

Раствор аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,01 моль/дм3 готовят разбавлением рабочего раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3 в колбе вместимостью 100 см3

2.6 Приготовление рабочего раствора галловой кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 0,01 г галловой кислоты, переносят в мерную колбу на 100 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

2.7 Приготовление рабочего раствора галловой кислоты с концентрацией 0,001 моль/дм3

Раствор галловой кислоты с концентрацией 0,001 моль/дм3 готовят разбавлением рабочего раствора галловой кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3 в колбе вместимостью 100 см3.

2.8 Приготовление рабочего раствора катехола с концентрацией 0,1 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 1,1011 г катехола, переносят в мерную колбу на 100 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

2.9 Приготовление рабочего раствора катехола с концентрацией 0,01 моль/дм3

Раствор катехола с концентрацией 0,01 моль/дм3 готовят разбавлением рабочего раствора катехола с концентрацией 0,1 моль/дм3 в колбе вместимостью 100 см3.

2.2.10 Приготовление рабочего раствора кверцетина с концентрацией 0,1 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 0,01120 г кверцетина, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доводят объем до метки этиловым спиртом.

2.11 Приготовление рабочего раствора кверцетина с концентрацией 0,01 моль/дм3

Раствор кверцетина с концентрацией 0,01 моль/дм3 готовят разбавлением рабочего раствора кверцетина с концентрацией 0,1 моль/дм3 в колбе вместимостью 100 см3 спиртом.

2.12 Подготовка пробы чая к анализу

Пробоподготовка проводится в соответствии с ГОСТ 19885-74 . 2,5 г предварительно измельченной навески чая, взятой из средней пробы, с погрешностью взвешивания не более 0,0002 г, помещают в колбу 250 см3, приливают 200 см3 кипящей дистиллированной воды и ставят на водяную баню. Экстракцию ведут в течение 45 минут. Экстракт фильтруют в колбу вместимостью 500 см3 , фильтрат переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3, охлаждают и доводят дистиллированной водой до метки.

3 Методика выполнения анализа

В стеклянный стакан вместимостью 50 см3 вносили 19,6 см3 K-Na фосфатного буферного раствора (pH=7,4), затем добавляли по 0,2 см3 раствора K3 и раствора K4. Погружали в ячейку электрод и выдерживали систему до установления значения потенциала, который далее считался начальным и обозначали его Е. Потом добавляли n мл исследуемого объекта и измеряли потенциал при разном времени (t от0,5 мин до 60 мин). Рассчитывали активность антиоксидантов в растворе в соответствие с формулой:

=(?*Cox-Cred)/1+?, (11)

где Е, Е1-потенциалы,устанавливающиеся в системе до и после введения анализируемого источника антиоксиданта, В;

Е0-стандартный потенциал медиаторной системы,В;

Сох-концентрация окисленной формы медиатора, моль экв./дм3;

Сred-концентрация восстановленной формы медиатора, моль экв./дм3;

Х-эквивалентная концентрация антиоксидантов,вступивших во взаимодействие с окисленным компонентом медиаторной системы, моль экв./дм3;

?=10(Е-Е1)/bСred/Сох,b=2,3RT/nF,n=1.

В процессе анализа ионная сила раствора практически не изменяется и источником информации является изменение потенциала, а не его абсолютная величина, достаточно корректно не делать разницы между активностью и концентрацией. Далее именно эта величина используется для характеристики антиоксидантной активности.

3. Результаты и их обсуждение

Известен потенциометрический метод определения антиоксидантной активности, который имеет ряд преимуществ. В отличие от большинства методов определения АОА не используется вещество-стандарт.

Однако в потенциометрии важна величина скачка потенциала, поэтому были поставлены следующие вопросы:

Определять АОА при фиксированном времени или ждать установления постоянного потенциала?

Что характеризует определяемый по данному методу показатель-величину АОА или суммарное содержание антиоксидантов?

Объектами исследования являлись антиоксиданты - фенольного типа с разной структурой - галловая кислота (ГК), кверцетин (КВ) и катехол (КТ); и антиоксиданты не фенольного типа - аскорбиновая кислота (АК). Эти индивидуальные антиоксиданты входят в состав пищевых продуктов и определяют их антиоксидантные свойства (рисунок 1).

Рисунок 1 - Структура объектов исследования

Для решения поставленных вопросов изучали зависимость изменения потенциала в окислительно-восстановительной системе Fe(II)/Fe(III)-антиоксидант от времени. Во всех случаях в качестве индикаторной использовалась система K3/K4 с соотношением концентраций Fe(II)/Fe(III) 1:100.

Условия определения АОА:

- 19,6 см3 K-Na фосфатный буфер, pH=7,4;

- 0,2 см3 c концентрацией 1 моль/дм3;

- 0,2 см3 c концентрацией 0,01 моль/дм3;

- в качестве рабочего электрода-комбинированный платиновый НПО "Измерительная техника ИТ";

- n см3 пробы или восстановителя;

- t от 0,5 мин до 60 мин.

Исходный потенциал в системе устанавливался в течение 3-5 минут и практически не изменялся в течение часа. Изучали изменение потенциала в течение 60 минут интервалом 1 минута первые 10 минут и 10 минут в последующий период времени.

Рассматривая полученные зависимости, установили, что в независимости от величины скачка потенциала наблюдается его увеличение во времени (рисунок 2).

Рисунок 2 - Графики зависимости?Е от времени для различных антиоксидантов

Изменение потенциала зависит от природы антиоксиданта, так для АК нарастание сигнала составляет около 92 % за 15 минут, в то время как для КТ при таких же его концентрациях в системе эта величина составляет около 80% (таблица 2).

Таблица 2 - Значение?Е различных антиоксидантов при разном времени

Вос-льС, ммоль/дм3?Е за 3 мин, мВ?Е за 5 мин, мВ?Е за 15 мин, мВАК0,0249,39,510,7АК0,09924,424,626,0АК0,38052,352,555,0ГК0,07034,434,635,2ГК0,12044,345,047,5ГК0,24064,965,768,6КВ0,01012,813,013,8КВ0,02021,922,524,3КВ0,05044,445,247,1КТ0,10029,531,839,9КТ0,15040,944,254,0КТ0,24051,254,665,8При введении в систему равных концентраций (в моль экв.) антиоксидантов разной природы получены разные по величине изменения потенциала индикаторной системы после введения антиоксидантов. "Скорость" изменения величины?Е для всех антиоксидантов во всех случаях носит линейный характер. "Скорость" изменения этой величины возрастает в ряду КВ<АК<ГК<КТ (рисунок 4).

ГКy=0,2711x+32,815КТy=0,7643x+28,681АКy=0,0779x+24,506КВy=0,0261x+12,905Рисунок 4 - График зависимости?Е от времени при одинаковой концентрации восстановителя

"Скорость" изменения потенциала во времени для смесей (например, АК+ГК) восстановителей носит линейный характер, но по величине ниже теоретической (рисунок 5). Относительная погрешность не более 30 %.

Рисунок 5 - График зависимости?Е от времени для смеси АК+ГК

Результаты значений?Е смесей антиоксидантов представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты значений?Е смесей антиоксидантов

Сао, мольэкв/л?Епракт,мВ?Етеор,мВ|?|,%ГКАККТКВ0,000150,0001--39,158,636,180,00030,0001--51,372,430,390,00070,00015--66,861,334,090,00015-0,0001-40,463,120,440,0003-0,0001-52,586,529,83-0,00010,0001-24,851,528,93-0,00010,0002-38,365,319,91-0,000150,0005-54,460,321,89--0,00010,000247,162,19,82--0,00010,000555,985,517,89--0,00050,000270,292,720,28

Для всех антиоксидантов и реального образца рассчитан рост потенциала. 15 минут использовали в качестве контрольного времени. Как видно, для всех антиоксидантов потенциал достигает приблизительно 99 % от максимального (таблица 4).

Изменение потенциала приводит к возрастанию рассчитанной величины АОА. Для суммарного показателя, каким является величина АОА, необходимо выбрать условия, когда вклад различных индивидуальных антиоксидантов в суммарную величину будет максимальным.

Таблица 4 - Изменение аналитического сигнала во времени

t,мин?,%АКГККВКТВИНО399,498,999,196,699,0599,599,199,497,298,6

При выбранном фиксированном времени 5 мин была рассчитана "АОА". Как видно, погрешность определения концентрации для индивидуальных восстановителей составляет для АК 12 %, КВ 37 %, ГК 21 % и КТ 9 % (таблица 5).

Таблица 5 - Метод "введено-найдено" для индивидуальных антиоксидантов

АОВведено, мМэкв/лНайдено, мМэкв/л?,%АК0,1890,16712,0АК0,1220,10215,7АК0,2960,2689,0КТ0,1390,12212,0КТ0,1980,2105,8ГК0,3700,45623,4ГК0,7320,96832,3ГК0,2080,2257,4КВ0,0490,06735,2КВ0,0980,13639,2

Дополнительно были изучены смеси антиоксидантов в различных концентрационных соотношениях и рассчитана величина АОА (таблица 6).

Таблица 6 - Метод "введено-найдено" для смесей антиоксидантов

Состав смесиВведено, мМэкв/лНайдено, мМэкв/л?,%АК+ГК0,20,336,00,40,647,50,91,130,6ГК+КТ0,20,444,00,40,657,5КТ+АК0,20,220,00,30,310,00,60,713,3КВ+КТ0,60,720,0

Таким образом, можно говорить, что в данных условиях эксперимента величины АОА и содержания антиоксиданта, вероятно, будут приближаться. И определяемая величина характеризует активность компонентов, т.е. это АОА. На примере вин при выбранном фиксированном времени были рассчитаны величины АОА. Как видно, значения для реального объекта различаются на 8%. Поэтому для возможности сравнения величин АОА различных вин необходимо вести определение при фиксированном времени (таблица 7).

Таблица 7 - Результаты определения АОА вина

ВиноАОА, мМэкв/л3 мин5 мин15 минМерло NR0,135±0,0020,147±0,0040,176±0,002

Для проверки правильности определения АОА пищевых продуктов методом FRAP с потенциометрическим детектированием был проведен расчет показателей прецизионности согласно РМГ 61-2003. Для каждого образца в условиях внутрилабораторной прецизионности было получено 10 сходимых результатов определения АОА (Приложение А), каждое из которых представляет среднее двух параллельных определений (таблица 8).

Таблица 8-Метрологические характеристики

Наимено-вание определяе-мого компонен-таПище-вой продуктПоказатель повторяе-мости (СКО повторяе-мости),%Предел повторяемос-ти (для 2-х результатов параллельных определений),% rПоказатель воспроизводи-мости (СКО воспроизводи-мости),%Предел воспроиз-водимости (для 2-х результа-тов измерений), % Rсуммарное содержа-ние антиокси-дантовВино "Caber-net" Фанаго-рия719123Чай "Крас-нодарс-кий"411313

Заключение

Проведена оценка правильности определения суммарного содержания антиоксидантов в пищевых продуктах методом FRAP с медиаторной системой K3/ K4 с потенциометрическим детектированием.

2На основании литературных и экспериментальных данных показано, что на правильность потенциометрического определения содержания антиоксидантов с медиаторной системой K3/ K4 оказывает влияние стабильность потенциала и время его установления. Установлено, что за 15 минут аналитический сигнал достигает 99% от максимального значения не зависимо от природы антиоксиданта и его концентрации. Измерение потенциала после внесения антиоксиданта или аликвоты пробы необходимо проводить при фиксированном времени (5±1) минут.

Методом FRAP с потенциометрическим детектированием определена антиоксидантная активность вина сухого красного наименования "Cabernet NR" и чая черного наименования "Краснодарский", которая составила (14,3±0,4) и (8,3±0,3) ммоль/дм3, соответственно.

Проведена метрологическая аттестация методики определения суммарного содержания антиоксидантов в чае черном и вине сухом красном. Получены следующие показатели прецизионности: для вина:Sr=7%; r=19%; R=23%; SR=1%; для черного чая: Sr=4 %; r=11 %; R=13%; SR=3%

Список использованных источников

1 Будников, Г.К. Антиоксиданты как объекты биоаналитической химии / Г.К. Будников, Г.К. Зиятдинова // жур. аналит. химия.- 2005.-Т.60, № 7.-С. 678-691.

Дурнев, А.Д. Мутагены. Скрининг и фармакологическая профилактика воздействий/ А.Д. Дурнев, С.В. Серединин. - М.: Медицина, 1998.- 326 с.

Решетняк, Л.П. Пути улучшения качества и сохраняемости пищевых продуктов/Л.П. Решетняк, Н.И. Пилипеньо, Т.В. Пилипенко - Л.: Лист, - 1988.- 329 с.

Ehlenfeldt, M.K. Oxygen radical absorbance capacity (ORAC) and phenolic and anthocyanin concentrations in fruit and leaf tissues of highbush blueberry/ M.K Ehlenfeldt, R.L Prior // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2001. - V.49. - P.2222-2227.

Chung , S.-K. Hydroxy radical scavengers from white mustard/ S.-K Chung, T. Osawa// Food Science and Biotechnology.- 1998.-V.7. - № 4. - P.209-213.

Владимиров, Ю.А. Физико-химические основы фотобиологических процессов / Ю.А. Владимиров, А.Я. Потапенко. - Москва, Высшая школа, 1989. - 350с.

Чугасова, В.А. Антиоксиданты природные и синтезированные / В.А. Чугасова // лекторий.-1998.-С.18-23.

Яшин, Я.И. Природные антиоксиданты. Содержание в пищевых продуктах и их влияние на здоровье и старение человека/Я.И. Яшин. - М.:Транслит, 2000. - 212 с

Абдулин, И.Ф. Органические антиоксиданты как объекты анализа (обзор) / И.Ф. Абдулин, Е.Н. Турова, Г.К. Будников // заводская лаборатория. Диагностика материалов.-2001.- Т.67, № 6.- С. 3-12.

Nohl, H. Oxigan radical release in mitochondria: influence of age/ H. Nohl // In: Free radical, Aging and Degenerative Disease.- 1986. -. № 8. - Р. 77-97.

Рогинский, В.А. Фенольные антиоксиданты: реакционная способность и эффективность/В.А. Рогинский. - М.: Наука, 1988.-247с.

Лапин, А.А. Антиоксидантные свойства производств растительного происхождения/ А.А.Лапин, М.Ф. Борисенков, А.П. Карманов и др//Химия растительного сырья-2007.-№2.-С.79-83.

Яшин, А.Я. Экспрессный электрохимический метод определения антиоксидантной активности пищевых продуктов / А.Я. Яшин, Я.И.Яшин //наука - производству.-2004. - №6. - С.32-34.

Короткова, Е.И. Новый способ определения активности антиоксидантов/ Е.И. Короткова // Журнал физической химии.-2000.-Т.74. - №9. - С.1544-1546.

15 Korbut, O. Damage to DNA indicated by an electrically heated DNA-modified carbon paste electrode / O. Korbut, M. Buckova, P. Tarapcik, J. Labuda, P. Grundler // Journal of Electroanalytical Chemistry. - 2001. - V.506. - P.143-148.

Rosiak, D. Chemiluminescence detection of peroxyl radicals and comparision of antioydant activity of phenolic compounds / D., Rosiak, K. Czkapiak, M. Lukaszewicz //Сurrent topice in Biophysics. - 2000.- V.24. - P.89-95.

Cao, G. Procyanidins, anthocyanins and capacity in wines / G. Cao, C. Sanchez-Moreno, R.L. Prior // Faseb Journal. - 2000.- V.14.- P. 564-568.

Розанцев, Э.Г. Органическая химия свободных радикалов / Э.Г. Розанцев, Д. Нонхибел.- М.: Химия, 1979.- 334с.

Rice-Evance, C. Analysis of vitamin E homologs in plasma and tissue: High-performance liquid chromatography / C. Rice-Evance, N.J. Miller // Meth. Enzymol. - 1994. - V. 234. - P. 279-293.

Шарафутдинова, Е.Н. Оценка антиоксидантной активности пищевых продуктов методом потенциометрии / Е.Н. Шарафутдинова, А.В. Иванова, Х.З. Брайнина // Известия вузов. Пищевая технология.-2004, № 4.- С. 27-29.

Шарафутдинова, Е.Н. Потенциометрия в исследовании антиоксидантной активности объектов растительного происхождения: автореф. дис. … канд. хим. наук. / Шарафутдинова Е.Н. - Екатеренбург, 2004. - 22с.

22 Benzie, I.F. The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of antioxidant power: the FRAP assay/ I.F Benzie, J.J Strain //Analitical Biochemistry.-1996.-V.239.- P.70-76.

Шарафутдинова, Е.Н. Потенциометрический метод определения антиоксидантной активности: оценка основных метрологических характеристик / Е.Н. Шарафутдинова, А.В. Иванова, Х.З. Брайнина и др. // Заводская лаборатория-2008.-Т. 74. - № 6.- С. 9-14.

Glazer, A.N. Phycoerythrin fluorescence-based assay for reactive oxygen species/A.N. Glazer //Methods of Enzymology.-1990.-V.186. - P.161-168.

25 Дубинина, Е.Е. Окислительная модификация белков в плазме крови больных психическими расстройствами (депрессия, деперсонализация) / Е.Е. Дубинина // Вопросы медицинской химии.-2001.-Т.47. - №6. - С.561.

Короткова, Е.И. Вольтамперометрический способ определения активности антиоксидантов /Е.И. Короткова // Журн.физ.химии. - 2000. -Т.74. - №9. - С.1704-1706.

Абдулин, И.Ф. Определение некоторых жирорастворимых антиоксидантов методом гальваностатической кулонометрии /И.Ф.Абдулин, Е.Н.Турова, Г.К.Будников, Г.К.Зиятдинова // жур.аналит.химии. - 2002.-Т.58. - №8. - С.864-866.

Хасанов, В.В. Методы исследования антиоксидантов / В.В. Хасанов, Г.Л. Рыжова, Е.В. Мальцева // Химия растительного сырья.-2004. -№3. -С.63-75.

Ивановская, Е.А. Определение аскорбиновой кислоты в биологических средах методом инверсионной вольтамперометрии / Е.А. Ивановская, Р.С. Карпов// Жур. аналит. химии. -1997.-Т.52. - №7. - С.773-774.

Темердашев, З.А. Определение суммарного содержания антиоксидантов методом FRAP/ З.А.Темердашев, Т.Г. Цюпко, Н.А. Николаева и др.// Жур.аналит. химии. - 2011. - Т.15. - №3. - С.287-297.

Макарова, Н.В. Антиоксидантная активность цитрусовых плодов/Н.В. Макарова, А.В. Зюзина, Ю.И. Мирошкина// Известия вузов. Пищевая технология.-2010. - № 1.- С. 5-7.

Макарова, Н.В. Антиоксидантная активность яблок различных сортов/ Н.В. Макарова, А.В. Зюзина// Известия вузов. Пищевая технология.-2010. - № 4. - С. 31-33.

Бординова, В.П. Антиоксидантные свойства зерна ячменя, овса, сорго, риса и продуктов их переработки / В.П. Бординова, Н.В. Макарова// Известия вузов. Пищевая технология. - 2011. - № 5-6.- С. 5-7.

РМГ 61-2003. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки. - Введ.2005- 01-01.-М.:ФАТРиМ: Изд-во стандартов, 2005.-38 с.

ГОСТ Р ИСО 5725- 2-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений.- Введ. 2002-23-04.-М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2002.- 44с.

ГОСТ 19885-74. Чай. Методы определения содержания танина и кофеина.- Введ. 1974-25-06.-М.:Стандартинформ, 2009.- 5с.

Приложение А

Результаты для оценивания прецизионности черного чая и сухого красного вина

Таблица 1- Результаты для оценивания прецизионности черного чая

Таблица 2 - Результы для оценивания прецизионности сухого красного вина

№Х1Х2Хi18,6628,6258,64328,6078,3808,49338,4508,6258,52748,3798,7328,55558,6078,3108,45868,6968,4498,57278,5728,6608,61688,4348,3628,39798,4348,4328,432108,6788,5728,625