Качественное определение витамина с в продуктах. Современные проблемы науки и образования. Перекисное окисление липидов

Введение……………………………………………………………2

1. Общий обзор методов определения витаминов…………………3

2. Хроматографические методы определения витаминов…………5

3. Электрохимические методы определения витаминов…………10

4. Инверсионно вольтамперометрический метод определения

водорасторимых витаминов B 1 B 2 в пищевых продуктах………..13

Заключение………………………………………………………...18

Введение

В настоящее время на рынке появилось огромное количество витаминизированных продуктов питания для человека и кормов для животных, представляющих собой сухие многокомпонентные смеси. Ассортимент таких продуктов представлен достаточно широко. Это, прежде всего, биологически активные добавки к пище, премиксы, комбикорма для животных и птиц, поливитаминные препараты. Критерием качества таких продуктов может являться их анализ на содержание витаминов и, особенно, таких жизненно необходимых, как водорастворимые и жирорастворимые витамины, количество которых регламентируется нормативными документами и санитарными нормами качества.

Для определения витаминов применяют различные методы. Широко используемые оптические методы анализа трудоемки, требуют больших затрат времени и дорогостоящих реактивов, применение хроматографических методов осложнено использованием дорогостоящего оборудования. С каждым годом расширяется ассортимент и увеличивается производство продуктов питания, совершенствуется рецептура детского питания. Это в свою очередь предъявляет повышенные требования к контролю за качеством выпускаемой продукции и совершенствованию методов определения витаминов. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов характеризуют пищевую ценность большинства видов и групп продуктов детского питания различного назначения.

1. Общий обзор методов определения витаминов

Почти все витамины легко подвергаются окислению, изомеризации и разрушаются под воздействием высокой температуры, света, кислорода воздуха, влаги и других факторов.

Из существующих методов определения витамина С (аскорбиновой кислоты) наиболее широко применяют метод визуального и потенциометрического титрования раствором 2,6-ди-хлорфенолиндофенола по ГОСТ 24556-81, основанный на редуцирующих свойствах аскорбиновой кислоты и ее способности восстанавливать 2,6-ДХФИФ. Темно-синяя окраска этого индикатора при добавлении аскорбиновой кислоты переходит в бесцветную. Важное значение имеет приготовление экстракта исследуемого продукта. Наилучшим экстрагентом является 6 %-ный раствор метафосфорной кислоты, который инактивирует аскорбинотоксидазу и осаждает белки.

Каротин в растительном сырье, концентратах и безалкогольных напитках контролируют физико-химическим методом по ГОСТ 8756.22-80. Метод основан на фотометрическом определении массовой доли каротина в растворе, полученном в процессе экстрагирования из продуктов органическим растворителем. Предварительно раствор очищают от сопутствующих красящих веществ с помощью колоночной хроматографии. Каротин легко растворяется в органических растворителях (эфир, бензин и др.) и придает им желтую окраску. Для количественного определения каротина используют адсорбционную хроматографию на колонках с окисью алюминия и магния. Такое определение пигментов на колонке зависит от активности адсорбента, количества пигментов, а также присутствия других компонентов в разделяемой смеси. Сухая смесь окиси алюминия задерживает каротин, а влажная пропускает в раствор другие красящие вещества.

Тиамин в основном находится в связанном состоянии в виде дифосфорного эфира - кокарбоксилазы, которая является активной группой ряда ферментов. С помощью кислотного гидролиза и под воздействием ферментов тиамин освобождается из связанного состояния. Этим способом определяют количество тиамина. Для расчета содержания витамина B1 используют флюрометрический метод, который применяют для определения тиамина в пищевых продуктах. Он основан на способности тиамина образовывать в щелочной среде с феррнцианндом калня тиохром, который дает интенсивную флюоресценцию в бутиловом спирте. Интенсивность процесса контролируют на флюорометре ЭФ-ЗМ.

В продуктах питания и напитках рибофлавин присутствует в связанном состоянии, т. е. в форме фосфорных эфиров, связанных с белком. Чтобы определить количество рибофлавина в продуктах, необходимо освободить его из связанного состояния путем кислотного гидролиза и обработки ферментными препаратами. Витамин B1 в безалкогольных напитках рассчитывают с помощью химического метода для определения количества легкогидролизуемых и прочно связанных форм рибофлавина в тканях. Метод основан на способности рибофлавина к флюоресценции до и после восстановления его гипосульфитом натрия. Определение общего содержания фенольных соединений. Для этого используют колориметрический метод Фолина - Дениса, который основан на образовании голубых комплексов при восстановлении вольфрамовой кислоты под действием полифенолов с реагентом в щелочной среде. Фенольные соединения определяют по хлорогеновой кислоте методом пламенной фотометрии на приборе ЕКФ-2.

2. Хроматографические методы определения витаминов

В последнее время за рубежом бурное развитие переживает метод высокоэффективной жидкостной хроматографии. Это связано, прежде всего, с появлением прецизионных жидкостных хроматографов, совершенствованием техники выполнения анализа. Широкое использование метода ВЭЖХ при определении витаминов нашло отражение и в числе публикаций. На сегодняшний день более половины всех опубликованных работ по анализу как водо- так и жирорастворимых витаминов посвящено применению этого метода.Широкое распространение при определении витаминов получили различные варианты хроматографии.

Для очистки токоферола от посторонних примесей используют метод тонкослойной хроматографии В сочетании со спектрофотометрическими и флуориметрическими методами этим способом проводят и количественное определение витамина Е. При разделении используют пластинки с силуфолом, кизельгелем

Анализ изомеров токоферола в оливковом масле проводится методом газо-жидкостной хроматографии. Методики анализа ГХ и ГЖХ требуют получения летучих производных, что крайне затруднительно при анализе жирорастворимых витаминов. По этой причине данные способы определения не получили большого распространения. Определение витамина Е в пищевых продуктах, фармпрепаратах и биологических объектах проводят в градиентном и изократическом режимах как в нормально-фазовых, так и в обращенно-фазовых условиях. В качестве адсорбентов используют силикагель (СГ), кизельгур, силасорб, ODS-Гиперсил и другие носители. Для непрерывного контроля состава элюата в жидкостной хроматографии при анализе витаминов и увеличения чувствительности определения используют УФ (А,=292 нм), спектрофотометрический (Х=295нм), флуоресцентный (Х,=280/325нм), электрохимический, ПМР- и масс-спектроскопический детекторы.

Большинство исследователей для разделения смесей всех восьми изомеров токоферолов и их ацетатов предпочитают использовать адсорбционную хроматографию. В этих случаях подвижной фазой обычно служат углеводороды, содержащие незначительные количества какого-либо простого эфира. Перечисленные методики определения витамина Е, как правило, не предусматривают предварительного омыления образцов, что существенно сокращает время выполнения анализа.

Разделение с одновременным количественным определением содержания жирорастворимых витаминов (А, Д, Е, К) при их совместном присутствии в поливитаминных препаратах проводят как на прямой, так и на обращенной фазах. При этом большинство исследователей предпочитают использовать обращенно-фазовый вариант ВЭЖХ. Метод ВЭЖХ позволяет анализировать водорастворимые витамины В1 и В2 как одновременно, так и отдельно. Для разделения витаминов используют обращенно-фазный, ион-парный и ионообменный варианты ВЭЖХ. Применяют как изократический, так и градиентный режимы хроматографирования. Предварительное отделение определяемых веществ от матрицы осуществляют путем ферментативного и кислотного гидролиза пробы.

Преимущества метода жидкостной хроматографии:

Одновременное определение нескольких компонентов

Устранение влияния мешающих компонентов

Комплекс можно быстро перестроить на выполнение других анализов.

Состав и характеристика оборудования и программного обеспечения для жидкостного хроматографа "Хромос ЖХ-301":

Таблица 1

Достоинства хроматографа "Хромос ЖХ-301":

Высокая стабильность и точность поддержания расхода элюента обеспечивается конструкцией насосов высокого давления.

Легкий доступ к колонкам обеспечивается конструкцией прибора.

Эффективность разделения обеспечивается применением высокоэффективных хроматографических колонок.

Широкий линейный диапазон измерительного сигнала детекторов без переключений предела измерения, что позволяет с высокой точностью измерять пики как большой, так и малой концентрации.

Хроматограмма анализа водорастворимых витаминов:

1 аскорбиновая кислота (C),
2 никотиновая кислота (Niacin),
3 пиридоксин (B6),
4 тиамин (B1),
5 никотинамид (B3),
6 фолиевая кислота (M),
7 цианокобаламин (B12),
8 рибофлавин (B2).

Хроматограмма анализа жирорастворимых витаминов:

1. Витамин А
2. токол
3. y -токоферол
4. a -токоферол (Витамин E)
5. лютеин
6. зеаксантин
7. криптоксантин

8. a -каротин

Несмотря на высокую чувствительность метода ВЭЖХ, высокая стоимость приборов, а также длительность анализа с учетом времени пробоподготовки существенно ограничивает его применение в аналитических лабораториях нашей страны.

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

Методы количественного ОФС.1.2.3.0017.15

определения витаминов Взамен ст. ГФ XI , вып.2

В данной статье изложены общие принципы определения витаминов в субстанциях и лекарственных формах с использованием методов высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), спектрофотометрии и титриметрии.

Приведенные типовые методики позволяют количественно определять следующие соединения: витамин А (ретинол, ретинола ацетат и ретинола пальмитат), витамин D (холекальциферол и эргокальциферол), витамин Е (a-токоферол и a— токоферола ацетат), витамин К 1 (фитоменадион), b-каротин, витамины В 1 (тиамина хлорид, тиамина бромид и тиамина мононитрат), В 2 (рибофлавин, рибофлавинмононуклеотид), В 3 (кислоту никотиновую, никотинамид), В 5 (кислоту пантотеновую и ее соли, пантенол), В 6 (пиридоксина гидрохлорид), В С (кислоту фолиевую), В 12 (цианокобаламин), витамин С (кислоту аскорбиновую или ее натриевую или кальциевую соли, аскорбилпальмитат), d — биотин, рутин.

Введение

морепродукт витамин антиоксидантный

С древнейших времен человека интересовало все, что связано с пищей и питанием. Вначале главным было добывание любой пищи, затем последовали столетия, когда люди расширяли источники пищи, развивая сельское хозяйство, а заодно и совершенствовали способы приготовления различных блюд, доводя их до подлинного искусства (вспомним французскую или китайскую кулинарию). Лишь в середине прошлого века с началом промышленной и научной революции возникла наука о питании, которую теперь называют диетология или нутрициология.

Как правило, витамины поступают в наш организм вместе с пищей, которая теоретически должна содержать те или иные витамины, заложенные в её элементы самой природой. Фрукты и овощи, мясо, молоко, злаковые растения - все это, выращенное соответствующим образом, должно содержать минимальный перечень необходимых витаминов, но в наше время это происходит достаточно редко. Плохая экология, активное использование химических элементов в питании животных и производстве растительной продукции, генная инженерия - это очень часто сводит на нет, полезность продуктов, которые не содержат витамины, и является прямой причиной недостатка их содержания в организме человека.

Витамины представляют особые органические соединения, которые жизненно необходимы организму человека для его нормального функционирования, они играют важную роль в обмене веществ .

Недостаток витаминов может привести к серьезным изменениям в состоянии здоровья. К сожалению, наш организм не способен самостоятельно синтезировать витамины (исключение составляет витамин К, который за счет деятельности особых бактерий в достаточном количестве образуется в кишечнике), поэтому их дефицит необходимо обязательно восполнять .

Витамины А и Е содержащиеся в продуктах питания играют огромную роль для жизнедеятельности т.к. являются природными антиоксидантами .

В последе время очень часто используется слово антиоксиданты. Его можно услышать по телевизору, прочитать в газете или модном журнале, увидеть на упаковке продуктов питания. В связи с этим мы начинаем задаваться вопросами: «Что такое антиоксиданты, и для чего они нужны в продуктах питания?»

Целью работы является определение количественного содержания витаминов А и Е в мясе морепродуктов и морской рыбе.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить количественное содержание витаминов А и Е и диеновых конъюгатов в мясе морепродуктов.

2. Сравнить количественное содержание витаминов А и Е и диеновых конъюгатов в мясе морепродуктов.

Объектами исследования является мясо морепродуктов (креветки, осьминога, кальмара, мидии) и мясо морской рыбы (минтая, путассу, камбалы).

Предмет исследования - количественное содержание витаминов А и Е в мясе морепродуктов и морской рыбы.

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Общие представления о химическом составе и свойствах морепродуктов

Понятие морепродукты используется для обозначения всех съедобных обитателей мирового океана. Хотя рыба и относится к морскими жителями, этот продукт выделяют в отдельную группу и не причисляют к морепродуктам. Дары моря применяют и не только в кулинарии, но и в медицине, а так же в химической промышленности. Практически каждый вид морепродуктов обладает исключительными полезными свойствами, которые оказывают благоприятное воздействие на здоровье и самочувствие человека.

Рыба - это продукт высокой пищевой ценности, поскольку содержит белки (13-23%), жиры (0,1-33%), минеральные вещества (1-2%), витамины А, D, Е, В1, В12, РР, С, экстрактивные вещества и углеводы. Химический состав рыбы не является постоянным, он меняется в зависимости от вида, возраста, места и времени вылова

В рыбе и морепродуктах содержатся такие крайне необходимые для человека соединения, как незаменимые аминокислоты, в том числе лизин и лейцин, незаменимые жирные кислоты, включая уникальные эйкозопентаеновую и докозогексаеновую, жирорастворимые витамины, микро - и макроэлементы в благоприятных для организма человека соотношениях.

Особое значение имеет метионин, относящийся к липотропным противосклеротическим веществам. По содержанию метионина рыба занимает одно из первых мест среди белковых продуктов животного происхождения. Благодаря присутствию аргинина и гистидина, а также высокому коэффициенту эффективности белков (для мяса рыбы он составляет 1,88-1,90, а для говядины - 1,64) рыбопродукты весьма полезны для растущего организма. Белок рыбы отличается хорошей усвояемостью. По скорости переваримости рыбные и молочные продукты идентичны и занимают первое место.

Белки рыбы в основном полноценные: альбумины и глобулины (простые белки), нуклеопротеиды, фосфоропротеиды и глюкопротеиды (сложные белки). Всего в мышечной ткани рыб 85% полноценных белков. Они почти полностью (97%) усваиваются организмом человека. Поэтому рыба является источником белкового питания.

Неполноценный белок соединительной ткани коллаген (15%) под действием тепловой обработке легко переходит в глютин, поэтому мясо рыбы размягчается быстрее, чем мясо домашних животных.

Жир рыбы содержит большое количество ненасыщенных жирных кислот (линолеву, линоленову, арахидонову и др.), поэтому он жидкий при комнатной температуре, имеет низкую температуру плавления (ниже 37° С) и легко усваивается организмом человека. Жир в организме рыб распределен неравномерно.

Рыба удовлетворяет суточную потребность человека в животных белках на 7-24%, в жирах - на 0,1-12%, в том числе в полиненасыщенных жирных кислотах - на 0,1-18%.

Особенно большое количество витаминов А и D содержится в жире печени рыб. Витамином А богат в первую очередь жир печени морских рыб тресковых (треска, пикша, минтай и др.), акул, морского окуня, скумбрии и многих других. Содержание витамина D в печени рыб колеблется от 60 до 360 мкг%, но у некоторых видов горбылей достигает 700-1900 мкг%.

Водорастворимые витамины (группы В) при обычных способах обработки рыбы в значительной мере сохраняются. В процессе варки рыбы некоторая часть содержащихся в ней водорастворимых витаминов переходит в бульон, в связи с чем его целесообразно использовать для пищевых целей. Особенно много витаминов группы В в темном мясе атлантической скумбрии, сардины, тунцов (20 мкг на 100 г.), крайне необходимых в связи с увеличением белка в рационе человека.

Количество жира в мясе разных рыб неодинаковое. По содержанию жира рыбу условно делятся на следующие группы:

· нежирная (до 2%) - треска, пикша, сайда, навага, линь, судак, речной окунь, выглядел, ерш, тихоокеанская камбала;

· маложирная (2-5%) - сельдь тихоокеанский и атлантический (во время нереста), корюшка, карп, вобла, карась, кефаль, морской окунь, сом, язь;

· жирная (5-15%) - белуга, осетр, стерлядь, семга, кета, горбуша, скумбрия, ставрида, тунец, сельдь атлантическая и тихоокеанская (летом, осенью, в начале зимы);

· очень жирная (15-33%) - лосось, минога, стерлядь сибирская, осетр сибирский, сельдь тихоокеанская и атлантическая (в конце лета).

Минеральные вещества входят в состав белков, жиров, ферментов и костей рыбы. Больше всего их в костях. Это соли кальция, фосфора, калия, натрия, магния, серы, хлора. Содержание фосфора в мясе рыб составляет в среднем 0, 20-0,25%. Особенно большое физиологическое значение имеют содержащиеся в рыбе в очень малых количествах такие элементы, как железо, медь, йод, бром, фтор и др. С помощью рыбы можно удовлетворить потребность организма в железе на 25%, фосфоре - на 50-70, магнии - на 20%. Морепродукты содержат больше минеральных веществ, в частности микроэлементов, чем пресноводная рыба. Она богата йодом, который необходим для нормальной деятельности щитовидной железы. В среднем в пресноводных рыбах содержится 6,6 мкг йода на 100 г. сухого вещества, в проходных - 69,1 мкг, в полупроходных - 26 мкг, в морских - 245 мкг.

Специфический резкий запах морской рыбы обусловлен присутствием в ней азотистых веществ - аминов.

Углеводы рыбы представлены гликогеном (0,05-0,85%), который формирует вкус, запах и цвет рыбных продуктов. Сладковатый вкус рыбы после тепловой обработки обусловлен распадом гликогена до глюкозы.

Пищевая ценность рыбы зависит не только от химического состава, но и от соотношения в ее теле съедобных и несъедобных частей и органов. К съедобным частям относят мясо, кожу, икру, молочко, печень; к несъедобным - кости, плавники, чешую, внутренности. Чем больше в рыбе мяса и икры, тем выше ее пищевая ценность.

Рыба как продукт питания ценится достаточно высоко. Однако загрязненность пресноводных рыб вредными веществами стала настоящей проблемой. Правда, остаточные количества тяжелых металлов или хлорированных углеводородов большей частью ниже предельно допустимой концентрации (ПДК), но сумма всех вредных веществ может привести к нежелательным последствиям для здоровья. Концентрация этих веществ в морской рыбе в среднем значительно ниже ПДК.

Если исключить из рациона испортившеюся рыбу и рыбы из чрезмерно загрязненных водоемов, то можно сказать, что она представляет собой очень важный и высококачественный продукт питания.

Полезные свойства морепродуктов в первую очередь определяется средой их обитания. Морская вода обладает огромным количеством минеральных веществ, поэтому животные, обитающие в ней, впитывают в себя всю «пользу» морей и океанов.

В морепродуктах содержатся быстроусвояемые белки, жирные кислоты, микро- и макроэлементы. В отличии от мясных продуктов морепродукты намного питательнее и полезнее для здоровья. в мышцах морепродуктов соединительной ткани в несколько раз меньше, чем в мышцах наземных животных - это связано с особенностями их строения и среды обитания. В отличии от животных суши, в мясе морских животных нет плотного жира, зато в нем много белка и полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), которые необходимы детям и взрослым. Недостаток ПНЖК грозит преждевременной старостью и хроническими заболеваниями. ПНЖК защищают сосуды, предотвращая развитие атеросклероза.

Своего фосфора в морепродуктах тоже много, и это актуально для тех, кто страдает заболеваниями центральной нервной системы, интенсивно учится или занимается умственной работой.

Морепродукты не калорийны, следовательно их употребление в пищу защищает от накопления избыточного веса. Например, если сравнивать их с телятиной, которая считается диетическим мясом, то они окажутся мение калорийными, т.к. калорийность телятины - около 290 ккал на 100 г., тогда как в кальмарах, креветках и мидиях - всего около 70-85 ккал, а жиров они содержат от 0,3 до 3 г.

Польза креветок не ограничивается их низкой калорийностью. Это богатый источник животного белка и железа, а также ряда витаминов. Имеются в креветках и антиоксиданты. И важнейший из них - астаксантин - защищает от рака и атеросклероза. Это вещество близкое по строению к каротину моркови. Его образуют океанические водоросли, от них он переходит в организм креветок, крабов и красной рыбы .

Известно, что продукты моря богаты йодом (причем относится это не только к морским животным, но и к растениям), и самым доступным его натуральным источником можно считать морскую капусту. Йод необходим людям занимающимся умственной деятельностью, так как его недостаток способствует быстрой утомляемость, подросткам, так как их организм быстро растет и ему необходимо питание, беременным необходим йод как для собственного организма, так и для плода.

Морепродукты богаты также медью и цинком, которые необходимы организму для нормализации обмена веществ, выработки гормонов, образования клеток иммунной системы, половых клеток, переработки белка и других важных процессов жизнедеятельности.

Важным свойством практически всех морепродуктов является способность снижать воздействие эмоциональных перегрузок: не зря в странах, расположенных на морском побережье, население отличается спокойствием и доброжелательностью, уравновешенностью и оптимизмом - не последнюю роль здесь играет рацион питания.

Вредными могут быть морепродукты, которые выловлены в экологически неблагоприятных водах, а таких мест на Земле сегодня становится все больше. Кроме загрязнений, вызванных утечками нефти и сбросом промышленных и бытовых отходов, в океане много мест, где присутствует радиоактивное излучение, а обитатели моря плавают и живут везде.

Употреблять в пищу следует свежевыловленные или замороженные морепродукты, в консервированных сохраняется мало полезного, и к тому же в них часто бывает слишком много пищевых добавок. Продукты в вакуумных упаковках тоже могут содержать вредные химические вещества. Если морепродукты были заморожены достаточно свежими, то свои полезные свойства сохраняют почти полностью, но многое зависит и от хранения: если продукт хранился неправильно, его качество может резко ухудшиться .

Диетологи не советуют злоупотреблять морепродуктами, и рекомендуют включать их в свой рацион не чаще двух раз в неделю. Кстати, некоторые морские деликатесы богаты на холестерин, часть имеет способность накапливать избыточное количество ртути .

1.2 Перекисное окисление липидов

Перекисное окисление липидов - сложный процесс, протекающий как в животных, так и в растительных тканях. Он включает в себя активацию и деградацию липидных радикалов, встраивание в липиды предварительного активированного молекулярного кислорода, реорганизацию двойных связей в полиненасыщенных ацилах липидов и, как следствие, деструкцию мембранных липидов и самих биомембран. В результате развития свободнорадикальных реакций перекисного окисления липидов образуется целый ряд продуктов, в том числе спирты, кетоны, альдегиды, эфиры др. Так, например, только при окислении линолевой кислоты образуется около 20 продуктов ее распада. Биологические мембраны, особенно мембраны холоднокровных животных, содержат большое количество ненасыщенных жирных кислот, металлопротеины, активирующие молекулярный кислород. Поэтому неудивительно, что в них могут развиваться процессы перекисного окисления липидов.

Современные представления о механизме перекисного окисления липидов свидетельствуют о возможности непосредственного присоединения молекулярного кислорода к органическим молекулам с образованием гидроперекисей. Субстратом окисления в биологических мембранах являются полиненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав фосфолипидов .

Перекисное окисление (автоокисление) липидов при контакте с кислородом не только приводит в негодность пищевые продукты (прогоркание), но и вызывает также повреждение тканей in vivo, способствуя развитию опухолевых заболеваний. Повреждающее действие инициируется свободными радикалами, возникающими в период образования перекисей жирных кислот, содержащих двойные связи, чередующиеся с метиленовыми мостиками (такое чередование имеется в природных полиненасыщенных жирных кислотах). Перекисное окисление липидов является цепной реакцией, обеспечивающей расширенное воспроизводство свободных радикалов, которые инициируют дальнейшее распространение перекисного окисления. Весь процесс можно представить следующим образом.

1) Инициация: образование R из предшественника

2) Развитие реакции:

3) Терминация (прекращение реакции):

Поскольку гидроперекись ROOH выступает как предшественник в процессе инициации, перекисное окисление липидов является разветвленной цепной реакцией, потенциально способной вызвать значительное повреждения. Для регулирования процесса перекисного окисления жиров и человек, и природа используют антиоксиданты. В пищевые продукты с этой целью добавляют пропилгаллат, бутилированный гидроксианизол и бутилированный гидрокситолуол. К природным антиоксидантам относятся жирорастворимый витамин Е (токоферол), а также водорастворимые ураты и витамин С. Каротин является антиоксидантом только при низких значениях.

Антиоксиданты распадаются на два класса:

1) превентивные антиоксиданты, снижающие скорость инициации цепной реакции.

2) гасящие (прерывающие цепь) антиоксиданты, препятствующие развитию цепной реакции.

К первым относятся каталаза и другие пероксидазы, разрушающие ROOH, и агенты, образующие хелатные комплексы с металлами - ДТПА (диэтилентриаминпентаацетат) и ЭДТА (этилендиаминтетраацетат). В качестве прерывающих цепь антиоксидантов часто выступают фенолы или ароматические амины. В условиях in vivo главными прерывающими цепь антиоксидантами являются супероксиддисмутаза, которая в водной фазе улавливает супероксидные свободные радикалы а также витамин Е, улавливающий свободные радикалы ROO в липидной фазе, и, возможно, мочевая кислота .

1.3 Биологическая роль витаминов А и Е

Ретиномл (истинный витамин A, транс - 9,13 - диметил-7 - (1,1,5 - триметил-циклогексен-5-ил-6) - нонатетраен - 7,9,11,13 - ол) - жирорастворимый витамин, антиоксидант (рис. 1.1)

Рис. 1.1 Формула ретинола

Витамин A получил название ретинол по причине его исключительной важности для функционирования сетчатки глаза (ретины). Но, как и в случае с другими витаминами, его роль в организме гораздо шире и завязана на многие критически важные процессы.

Биологическая роль витамина А.

· Антиоксидантная функция: нейтрализация свободных кислородных радикалов, препятствует повторному появлению (рецидиву) опухолей после операций.

· Регуляция генетических функций: повышение чувствительности клеток к ростовым стимулам, что обеспечивает нормальный рост клеток эмбриона и молодого организма, регуляцию деления и дифференцировку быстроделящихся клеток, таких как клетки плаценты, костной ткани, хряща, эпителия кожи, сперматогенного эпителия, слизистых, иммунной системы.

Все эти функции обеспечивают нормальное функционирование иммунной системы, повышают барьерную функцию слизистых оболочек, восстановление повреждённых эпителиальных тканей, стимулирует синтез коллагена, снижает опасность инфекций.

· Участие в зрительных фотохимических процессах.

Ретиналь в комплексе с белком опсином формирует зрительный пигмент родопсин, который находится в клетках сетчатки глаза, отвечающих за чёрно - белое сумеречное зрение - палочках.

· Участие в синтезе стероидных гормонов, сперматогенезе, является антагонистом тироксина - гормона щитовидной железы.

· Специфическими функциями обладают отдельные каротиноиды:

а) b - каротин особенно необходим для нейтрализации свободных радикалов полиненасыщенных жирных кислот и радикалов кислорода, обладает защитным действием у больных атеросклерозом, стенокардией, повышая содержание в крови липопротеидов высокой плотности, обладающих антиатерогенным действием (препятствует формированию атеросклеротических бляшек).

б) лютеин и зеаксетин - способствуют предупреждению катаракты, снижают риск дегенерации жёлтого пятна.

в) ликопин обладает антиатеросклеротическим действием, защищает организм от развития рака молочной железы, эндометрия, простаты. Наибольшее содержание ликопина в помидорах.

Гиповитаминоз

Причинами являются пищевая недостаточность, гиповитаминоз С, гиповитаминоз Е, дефицит цинка, снижение функции щитовидной железы (гипотиреоз), дефицит железа в организме. Железо необходимо для нормального функционирования железосодержащих ферментов, катализирующих в печени и кишечнике превращение каротиноидов в ретинол .

Недостаток витамина А приводит к возникновению в нашем организме большого количества заболеваний и других проблем со здоровьем. Самым известным признаком нехватки этого витамина считается куриная слепота - заболевание, которое характеризуется плохим зрением в местах со слабым освещением. В данном случае не только плохо видят глаза, но и человек начинает испытывать дискомфорт: пересыхает слизистая, на холоде слезятся глаза, происходит помутнение роговицы. Кроме того, возникает ощущение песка в глазах, появляются корочки и слизь в уголках.

Помимо органов зрения недостаток витамина А влияет и на другие органы. В частности, страдает кожа, которая становится слишком сухой, поэтому довольно рано начинает покрываться морщинами. На голове образуется перхоть, волосы утрачивают естественный блеск и тускнеют. Мочеполовая система и ЖКТ из-за нехватки ретинола также страдают от многочисленных патологий, а на женских репродуктивных органах могут образовываться эрозии, полипы, мастопатия и даже рак.

Недостаток витамина А объясняется в основном скудным питанием, при этом часто наблюдается отказ от жиров и белковой пищи. Кроме того, это может быть связано и с наличием болезней кишечника, печени и желудка, а также дефицитом витамина Е, который помогает ретинолу быстрее окисляться.

Гипервитаминоз.

В основном связан с избыточным приёмом различных пищевых добавок, содержащих витамин А. Гипервитаминоз, связанный с употреблением в пищу продуктов богатых витамином А, практически не встречается.

Острое отравление проявляется головной болью, слабостью, тошнотой, нарушением сознания, зрения.

Хроническое отравление характеризуется нарушением пищеварения, потерей аппетита, что ведёт к похуданию, снижается активность сальных желёз кожи, развивается сухой дерматит, возможна ломкость костей.

Особенно опасен гипервитаминоз при беременности. Доказана эмбриотоксичность препарата в высоких дозах. Описана также нефротоксичность и канцерогенность гипервитаминоза.

Суточная норма витамина А для детей дошкольного возраста от 0,5 до 1,5 мг. Норма для взрослого человека несколько выше, но низшей границей является значение в 1,5 мг, при понижении этой отметки развиваются симптомы дефицита. Беременным и кормящим грудью женщинам нужно увеличивать норму витамина А до отметки в 2-2,5 мг .

ВитаминЕ относится кгруппе природных соединений - производных токола. Светло-желтые вязкие жидкости не растворимые в воде, хорошо растворимые в хлороформе, эфире, гексане, петролейном эфире, хуже - в ацетоне и этаноле.

· Витамин встраивается в фосфолипидный бислой мембраны клеток и выполняет антиоксидантную функцию, препятствуя перекисному окислению липидов.

Особенно данная функция важна в быстроделящихся клетках, таких как эпителий, слизистые оболочки, клетки эмбриона, в сперматогенезе.

· Снижает дегенерацию клеток нервной ткани.

· Известно положительное влияние витамина Е на состояние сосудистой стенки, снижение тромбообразования.

· Витамин Е защищает витамин А от окисления.

· Местное применение кремов с витамином Е улучшает состояние кожи, предотвращает старение клеток, способствует заживлению повреждённых участков.

Гиповитаминоз.

Причинами гиповитаминоза являются пищевая недостаточность.

Клиническая картина. Патология мембран клеток ведёт к гемолизу эритроцитов, развивается анемия, возникает увеличение проницаемости мембран, мышечная дистрофия.

Со стороны нервной системы может отмечаться поражение задних канатиков спинного мозга и миелиновой оболочки нервов, что приводит к нарушению чувствительности, парезу взора.

Гиповитаминоз может привести к бесплодию .

При недостатке витамина Е человек начинает чувствовать слабость, настроение резко ухудшается и наступает апатия ко всему. Так же симптомы недостатка витамина Е выражаются в появлении пигментных пятен и ухудшении состояния кожи лица. С момента начала подготовки к беременности вплоть до окончания грудного вскармливания гинекологи назначают свои пациенткам увеличенные дозы витамина Е. Токоферол незаменим для тех, кто занимается профессиональным спортом или испытывает ежедневные физические перегрузки.

Суточная норма витамина Е зависит от возраста и пола. Детям от 0 до 7 лет достаточно от 5 до 10 мг. этого витамина. Детям от 7 до 14 лет требуется уже чуть большая доза, от 10 до 14 мг. Взрослым людям нужно в сутки получать минимум 10 мг витамина Е. Именно при таком значении не разовьется дефицит. Так же увеличивается потребность в витамине Е у беременных и кормящих грудью женщин. Для них нормой является от 15 и до 30 мг. Норма витамина Е может повышаться при нервных потрясениях, стрессах или после перенесения тяжелых заболеваний.

Антиоксидантная активность витамина А.

Биологически активные вещества выполняют в организме определенную функцию, принимая участие в сложных биохимических процессах. Как известно, ультрафиолетовое облучение, курение, стрессы, некоторые препараты (в том числе и лекарственные) способны стимулировать образование свободных радикалов и активных форм кислорода .

Кислород необходим для жизни. Снижение содержания кислорода пагубно влияет на состояние живых организмов. Но, с другой стороны, окислительная способность кислорода повреждающее действует на клеточные структуры.

Свободные радикалы кислорода появляются не только под влиянием агрессивного воздействия внешних факторов, но и могут возникать как побочные продукты биологического окисления в тканях и клетках. Свободные радикалы способны провоцировать развитие различных реакций. Самой нежелательной является реакция взаимодействия с липидами - перекисное окисление. В результате образуются перекиси. По этому механизму чаще окисляются ненасыщенные жирные кислоты - составляющие клеточных мембран. Перекисное окисление может иметь место в маслах, содержащих ненасыщенные жирные кислоты. Масло приобретает горький вкус - «прогоркает».

Окисление в тканях и клетках носит цепной характер и нарастает лавинообразно. В результате дополнительно к свободным радикалам образуются липидные перекиси, легко превращающиеся в новые свободные радикалы, реагирующие со всеми биологическими молекулами (липидными, белковыми, ДНК).

Антиоксидантная система способна блокировать реакции свободнорадикального окисления. Антиоксиданты взаимодействуют комплексно. Часть антиоксидантов расположены в органеллах клеток, другие - внеклеточно (в межклеточном пространстве). Например, СОД, каталаза, глутатионпероксидаза находятся как в цитоплазме, так и в митохондриях тех клеточных органелл, где больше всего свободных радикалов. В дополнение к внутриклеточным антиоксидантную защиту осуществляют внеклеточные антиоксиданты - глутанион, витамины Е, С, А, СОД, каталаза, глутанионпероксидаза. Кофермент Q10 (убихинон) защищает митохондрии от окислительного повреждения .

Кроме того, антиоксидантными свойствами обладают и другие биологические соединения: токоферолы, каротиноиды, женские половые гормоны, тиоловые соединения (содержащие серу), некоторые белковые комплексы, аминокислоты витамин К и др. .

Однако под действием агрессивных внешних факторов (например, ультрафиолета) антиоксидантная система кожи не всегда способна ее защитить. Тогда необходимо применять средства, усиливающие антиоксидантную защиту.

Витамин А (ретинол, Retinolum). Роль витамина А в жизнедеятельности организма разнообразна. Ретинол и его метаболиты ретиналь (цис- и трансальдегид) и ретиноловая кислота, эфиры ретинола (ретинилпальмитат, ретинилацетат и др.) претерпевают под воздействием специфических ферментов определенные превращения .

Изучение ретинола начато в 1909 г., синтезирован он в 1933 г. Паулем Каррером. Витамин А в пищевых продуктах присутствует в виде эфиров, а также в виде провитаминов: альфа, бета и гамма-каротинов и др. (в продуктах растительного происхождения). Каротин был обнаружен в 1931 г. в моркови. Самым активным является в-каротин .

Витамин А широко распространен. Он содержится в продуктах животного происхождения, печени крупного рогатого скота и свиней, яичном желтке, в цельном молоке, сметане, в печени морского окуня, трески, палтуса и др.

Каротины также являются источником витамина А (красно-мякотные овощи: морковь, томаты, перец и др.). Расщепление каротинов происходит преимущественно в энтероцитах под действием специфического фермента (в-каротиндиоксигеназы (не исключена возможность аналогичного превращения в печени) до ретиналя. Под действием специфической кишечной рефуктазы ретиналь восстанавливается в ретинол. Усвоение улучшается в присутствии жиров и при наличии ненасыщенных жирных кислот. Витамин А обладает иммуностимулирующим свойством.

При авитаминозе А наряду с общими явлениями отмечается специфическое поражение кожи, слизистых оболочек и глаз. Отмечается поражение эпителия кожи, сопровождающееся пролиферацией и патологическим его ороговением. Наблюдается гиперкератоз, кожа усиленно шелушится, образуются трещины, появляются угри, кисты сальных желез, обострение бактериальной и микотической инфекции. Имеет место поражение слизистых оболочек ЖКТ, мочеполовой системы, дыхательного аппарата, что нарушает их функцию и способствует развитию заболеваний (гастритов, циститов, пиелитов, ларинготрахеобронхитов, пневмоний). Характерно поражение глазного яблока - ксерофтальмия, нарушение остроты зрения, способности различать предметы в сумерках (нарушение темновой адаптации), при выраженном авитаминозе может нарушаться цветовое восприятие .

При дефиците витамина А нарушается рост костей, так как витамин А необходим для синтеза хондроитинсульфатов костной и других тканей. Витамин А и каротиноиды обладают выраженным антиоксидантным свойством благодаря способности тормозить перекисное окисление липидов.

Каротиноиды - в-каротин (накапливается в яичниках, защищая яйцеклетки от перекисей), резерватол (находится в красном вине и арахисе - мощный антиоксидант), ликопин (обладает выраженным антиоксидантным свойством в отношении липо-протеидов, содержится в помидорах) и др. (лютеин, зеаксантин, кантаксантин накапливаются в сетчатке).

В современных косметических средствах особое место уделяется ретиноидам (синтетические и натуральные соединения, по действию аналогичны ретинолу). Витамин А, как отмечалось, регулирует биохимические процессы в коже, способен воздействовать на клетки кожи (регулирует процессы пролиферации, дифференцировки и межклеточных взаимодействий).

Ретиноиды при местном применении (в концентрациях 0,001-1% - ретин-А, айрол, радевит, ретиноевая кислота, дифферин и др.) способствуют обновлению эпидермиса, нормализации функционирования сальных желез, восстановлению дермального матрикса, применяются в программах лечения угревой сыпи и замедления процессов старения .

Не следует использовать данные препараты при приеме некоторых лекарственных средств, обладающих фотосенсибилизирующим свойством (тетрациклинов, сульфаниламидов, тиазидов и др.). Препараты обладают тератогенным свойством, их не рекомендуются применять у беременных. Использование препаратов для общего применения изложено в разделе «Лечение акне» .

Антиоксидантная активность витамина Е.

Витамин Е (токоферола ацетат, Tocopheroli acetas). Токоферола ацетат является синтетическим препаратом витамина Е. Наибольшей биологической активностью обладает а-токоферол. Под названием «витамин Е» известны и другие токоферолы, они близки по химической природе и биологическому действию. Витамин Е обладает выраженным антиоксидантным свойством. Он захватывает неспаренные электроны активных форм кислорода, блокирует перекисное окисление липидов (а именно тормозит перекисное окисление ненасыщенных жирных кислот), стабилизируя состояние клеточных мембран. Это свойство - предотвращение окисления ненасыщенных жирных кислот - используется в косметических средствах, дает возможность избежать прогоркания жиров.

Кроме того, витамин Е участвует в биосинтезе гемоглобина крови и белков, в делении клеток, в тканевом дыхании и других сложных и важных процессах. Витамин Е восстанавливает витамин А и кофермент Q10 (убихинон). Кроме того, действие витамина Е связано с действием микроэлементов (в частности, селена, который входит в состав фосфолипидглутатионпероксидазы и глутатионпероксидазы, активность которых зависит от витамина С) .

Токоферолы в природе содержатся в зеленых частях растений, особенно в молодых ростках злаков, некоторое количество их содержится в жире, мясе животных, яйцах, молоке, креветках, кальмарах и др.

В медицине и косметологии используют экстракты из злаков, пророщенных зерен, растительные масла, полученные холодным отжимом. Богаты токоферолом следующие растительные масла:

· соевое (1140 мг/кг);

· хлопковое (990 мг/кг);

· кукурузное (930 мг/кг);

· оливковое (130 мг/кг)

и другие (арахисовое, облепиховое, пальмовое, миндальное, масло лесного ореха).

1.4 Неферментативная антиоксидантная система

В качестве компонентов неферментативной АОС могут выступать низкомолекулярные вещества, имеющие высокую константу скорости взаимодействия с АФК.

Неферментативная АОС включает различные по химическому строению и свойствам соединения: водорастворимые - глутатион, аскорбат, цистеин, эрготионеин, и гидрофобные - - токоферол, витамин А, каротиноиды, убихиноны, витамины группы К, которые снижают скорость образования свободных радикалов и уменьшают концентрацию продуктов реакций, протекающих с участием радикалов .

Основная направленность действия низкомолекулярных АО связана с защитой белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, а также биомембран от окислительного разрушения при свободнорадикальной процессах. Важное значение низкомолекулярные АО приобретают в условиях окислительного стресса, когда ферментативная АОС оказывается менее эффективной в сравнении с их протекторным действием. Причины этого - быстрая инактивация конститутивного пула ферментов свободными радикалами и значительное время, необходимое для индукции их синтеза .

В липидах содержатся природные антиоксиданты (АО), существенно влияющие на скорость реакции обрыва цепей окисления. К гидрофобным АО фенольного типа относятся три группы веществ: токоферолы, убихиноны и витамины группы К. Каждое из этих веществ образует группу структурно-родственных соединений, включающую хиноны, хинолы, хроманолы и хроменолы. В липидном бислое мембран эти формы могут переходить одна в другую. Каждая группа природных АО присутствует в липидах преимущественно в одной, наиболее стабильной для данных соединений форме: витамины группы К находятся в виде хинонов, токоферолы находятся в липидах, в основном, в циклической форме 6-оксихроманов как в виде свободного токоферола, так и в виде его эфиров, для убихинонов наиболее устойчивой является хинонная форма. Гидрохинонная форма убихинонов довольна нестабильна и окисляется кислородом воздуха, однако в клетках до 70% убихинона может находится в восстановленной форме. Более стабильными являются циклические формы - убихроменолы, не участвующие в процессе переноса электрона по дыхательной цепи. Предполагают, что эта форма выполняет в липидах роль АО .

Характерной особенностью вышеназванных соединений является наличие в их структуре боковых алифатических заместителей, состоящих из нескольких изопреноидных звеньев, различающихся степенью ненасыщенности.

В состав природных АО, содержащихся в липидах, входят восстановленные фенольные формы, активно реагирующие с пероксирадикалами липидов (ROO) и окисленные хинонные формы, взаимодействующие с алкильными радикалами (R). Значительным сродством к пероксирадикалам обладают витамины группы К и токоферол, константы скоростей реакций составляют 5,8106 и 4,7106 М-1с-1 соответственно. Убихинолы и убихроменолы в 10 раз менее активны, чем токоферолы. Высокое сродство природных АО к пероксирадикалам обусловлено наличием в их молекулах лабильных гидроксильных групп, а длина и степень ненасыщенности боковых цепей не оказывает существенного влияния .

Хиноны легко реагируют с алкильными радикалами липидов (R), доля которых в общем количестве свободных радикалов при ПОЛ велика, по механизму:

R + Q RQ; RQ + R RQR и могут эффективно тормозить окисление.

Хиноны и их производные способны реагировать с АФК, в частности, хиноны способны связывать радикалы супероксид-аниона, участвующие в инициировании цепей свободнорадикального окисления липидов, с образование семихинонов. Вместе с тем предполагают, что убисемихиноны и убихиноны могут, подобно менасемихинону и менадиолу, реагировать с молекулярным кислородом с образованием супероксидных анион-радикалов.

2. Материалы и методы исследования

2.1 Общий обзор методов определения содержания витаминов А и Е

В области изучения витаминов накоплен громадный и разнообразный материал и он свидетельствует о том, что витамины являются органическими соединениями разной химической природы, необходимыми для обеспечения обмена веществ, лежащего в основе всех жизненных процессов. В связи с этим интерес к витаминам со временем не ослабевает, а возрастает еще больше. Особенно важной является разработка методов определения витаминов в различных объектах с целью контроля за их содержанием в продуктах питания, косметических средствах, лекарственных препаратах.

Методы определения содержания витамина А в продуктах.

При количественном определении витамина А в пищевых продуктах используют различные методы: колориметрический, флуоресцентный, способ прямой спектроскопии и ВЭЖХ. Выбор метода определяется наличием той или иной аппаратуры, целью исследования, свойствами анализируемого материала, предполагаемым содержанием витамина А и характером сопутствующих примесей.

Выделение витамина осуществляют кипячением со спиртовым раствором КОН в среде азота; и последующей экстракцией петролейным эфиром.

1. Для количественного определения веществ, обладающих А-витаминной активностью, может быть использован метод прямой спектрофотометрии, основанный на способности этих соединений к избирательному светопоглощению на разных длинах волн в УФ области спектра. Поглощение пропорционально концентрации вещества при измерении на тех длинах волн, где наблюдается свойственный данному соединению максимум абсорбции в используемом растворителе. Метод - наиболее простой, быстрый, достаточно специфичный. Дает надежные результаты при определении витамина А в объектах, не содержащих примесей, обладающих поглощением в той же области спектра. При наличии таких примесей метод может быть использован в сочетании со стадией хроматографического разделения.

2. Перспективным является флуоресцентный метод, основанный на способности ретинола флуоресцировать под действием УФ лучей (длина волны возбуждающего света 330-360 нм). Максимум флуоресценции наблюдается в области 480 нм. Определению витамина А этим методом мешают каротиноиды и витамин D. Для устранения мешающего влияния используют хроматографию на оксиде алюминия. Недостаток флуоресцентного метода - дорогостоящая аппаратура.

3. Ранее наиболее распространенным являлся колориметрический метод определения витамина А по реакции с хлоридом сурьмы. Используют раствор хлорида сурьмы в хлороформе (реактив Карр-Прайса). Механизм реакции точно не установлен и предполагают, что в реакцию вступает примесь SbCL5 в SbCl3. Образующееся в реакции соединение окрашено в синий цвет. Измерение оптической плотности проводят при длине волны 620 нм в течение 3-5 секунд. Существенным недостатком метода является неустойчивость развивающейся окраски, а также высокая гидролизуемость SbCl3. Предполагается, что реакция протекает следующим образом:

Эта реакция для витамина А не специфична, аналогичное окрашивание дают каратиноиды, но хроматографическое разделение этих соединений позволяет устранить их мешающее влияние.

Определению витамина А перечисленными методами, как правило, предшествует подготовительная стадия, включающая щелочной гидролиз жироподобных веществ и экстракцию неомыляемого остатка органическим растворителем. Часто приходится проводить хроматографическое разделение экстракта.

4. В последнее время вместо колоночной хроматографии находит все более широкое применение ВЭЖХ, которая позволяет разделить жирорастворимые витамины (A, D, E, K), обычно присутствующие одновременно в пищевых продуктах, и количественно их определить с большой точностью. ВЭЖХ облегчает определение различных форм витаминов (витамин А-спирт, его изомеры, эфиры ретинола), что особо необходимо при контроле за внесением витаминов в пищевые продукты.

Методы определения содержания витамина Е в продуктах.

К группе веществ, объединяемых общим названием «витамин Е» относятся производные токола и триенола, обладающие биологической активностью a-токоферолла. Кроме a-токоферолла, известно еще семь родственных ему соединений, обладающих биологической активностью. Все они могут встречаться в продуктах. Следовательно, главная трудность при анализе витамина Е состоит в том, что во многих случаях приходится рассматривать группу соединений, имеющих большое химическое сходство, но одновременно различающихся по биологической активности, оценить которую можно только биологическим методом. Это трудно и дорого, поэтому физико-химические методы почти полностью вытеснили биологические.

Основные стадии определения витамина Е: подготовка образца, щелочной гидролиз (омыление), экстракция неомыляемого остатка органическим растворителем, отделение витамина Е от мешающих анализу веществ и разделение токоферолов с помощью различных видов хроматографии, количественное определение. Токоферолы очень чувствительны к окислению в щелочной среде, поэтому омыление и эктсракцию проводят в атмосфере азота и в присутствии антиоксиданта (аскорбиновой кислоты). При омылении могут разрушаться ненасыщенные формы (токотриенолы). Поэтому при необходимости определения всех форм витамина Е, содержащихся в продукте, омыление заменяют другими видами обработки, например, кристаллизацией при низких температурах.

1. Большинство физико-химических методов определения витамина Е основано на использовании окислительно-восстановительных свойств токоферолов. Для определения суммы токоферолов в пищевых продуктах наиболее часто используют реакцию восстановления трехвалентного железа в двухвалентное токоферолами с образованием окрашенного комплекса Fe (2+) с органическими реагентами. Наиболее часто используют 2,2" - дипиридил, с которым Fe (2+) дает комплекс, окрашенный в красный цвет (лmax = 500 нм). Реакция не специфична. В нее также вступают каротины, стиролы, витамин А и др. Кроме того, интенсивность окраски существенно зависит от времени, температуры, освещения. Поэтому для повышения точности анализа токофероллы предварительно отделяют от соединений, мешающих определению, методом колоночной, газожидкостной хроматографии, ВЭЖХ. При определении Е-витаминной ценности продуктов, в которых a-токоферол составляет более 80% общего содержания токоферолов (мясо, молочные продукты, рыба и др.), часто ограничиваются определением суммы токоферолов. Когда в значительных количествах присутствуют другие токоферолы (растительные масла, зерно, хлебобулочные изделия, орехи), для их разделения используют колоночную хроматографию.

2. Для определения суммы токоферолов может быть использован также флуоресцентный метод. Гексановые экстракты имеют максимум флуоресценции в области 325 нм при длине волны возбуждающего света 292 нм.

3. Для определения индивидуальных токоферолов несомненный интерес представляет метод ВЭЖХ, обеспечивающий в одном процессе как разделение, так и количественный анализ. Метод также характеризуется высокой чувствительностью и точностью. Детектирование проводят по поглощению или по флуоресценции.

2.2 Определение количественного содержания витаминов А и Е в морепродуктах

Определение количественного содержания витаминов А и Е проводилось на образцах четырех видов замороженных морепродуктов (креветка, осьминог, кальмар, мидия) и трех видах замороженной морской рыбы (минтай, путассу, камбала). Исследовали по пять параллельных образцов каждого объекта, в которых определяли содержание витаминов А и Е.

Методика определения количественного содержания витаминов А и Е.

В центрифужные пробирки помещается растертое мясо морепродукта (навеска 1 г), 1 мл спирта и 1 мл дистиллированной воды. Пробирки закрывают крышками и перемешивают содержимое осторожными встряхиваниями. Затем добавляют по 5 мл гексана и еще раз производят встряхивание. Затем центрифугируют в течении 10 минут при 1500 об/мин.

Четко отделившийся гексановый слой используют для проведения измерений.

Определение содержания витаминов А и Е проводили на анализаторе «Флюорат».

Градуировку прибора «Флюорат» осуществляли путем измерения сигналов флуоресценции, приготовленных растворов. Контроль стабильности градуировочной характеристики состоит в проведении измерений концентрации витаминов в нескольких смесях. Градуировка признается стабильной, если полученное значение концентрации витаминов в смеси отличается от известного не более, чем на 10% в диапазоне 0,5 -2,0 мг/дм 3 и 20% при более низких концентрациях. При несоответствии полученных результатов указанным нормативам процесс градуировки необходимо повторить.

В основу работы прибора положен флуориметрический метод измерения содержания органических и неорганических веществ в области спектра 250-900 нм (например, витамин Е диапазон 300-320 нм). Для анализа использовались кюветы 10х20 мм. Во время работы на «Флюорате» необходимо выбрать из меню необходимую методику, затем измерить фоновый сигнал, после установить кювету с пробой и запустить процесс измерения.

В качестве светофильтров при измерения витамина Е применяют светофильтр возбуждения Е-1 (292 нм) и светофильтр регистрации Е-2 (320 нм). В качестве светофильтров при анализе витамина А используют светофильтр возбуждения А-1 (335) нм) и светофильтр регистрации А-2 (460 нм).

Этот метод определения содержания витаминов был выбран в связи с наличием необходимого оборудования и простотой использования.

2.3 Определение содержания диеновых конъюгатов в морепродуктах

Помимо того что о антиоксидантной активности морепродуктов можно судить по содержанию витаминов А и Е так и по содержанию диеновых конъюгатов.

К первичным продуктам перекисного окисления липидов относятся циклические эндоперекиси и алифатические моно- и гидроперекиси, так называемые липопероксиды и диеновые конъюгаты .

Свободнорадикальное, или перекисное, окисление липидов (ПОЛ) представляет собой самоподдерживающуюся цепную реакцию, продукты которой в умеренных количествах необходимы для осуществления таких функций организма, как обновление биологических мембран, фагоцитоз, регуляция артериального давления и т.д., но в больших - вредны, поскольку нарушают структуру клеточных мембран .

При свободнорадикальном окислении арахидоновой кислоты происходит отрыв водорода в б-положении по отношению к двойной связи, что приводит к перемещению этой двойной связи с образованием ДК .

Диеновые конъюгаты относятся к токсическим метаболитам, которые оказывают повреждающее действие на липопротеиды, белки, ферменты и нуклеиновые кислоты .

Определение диеновых конъюгатов имеет значительное преимущество для оценки ПОЛ, поскольку отражает раннюю стадию окисления. Обычным субстратом для определения диеновых конъюгатов выступает любое вещество, содержащее полиненасыщенные жирные кислоты.

Диеновые конъюгаты обладают поглощением в УФ-области (л = 232 нм), коэффициент молярной экстинкции 2,2 10 5 см -1 М -1 . Пробоподготовка для анализа диеновых конъюгатов обязательно включает в себя экстрагирование липидов органическими растворителями.

а) Экстракция диеновых конъюгатов из сыворотки крови или ткани гептан-изопропанольной смесью, с последующим измерением оптической плотности в гептановой или изопропанольной фазе (л= 232-234 нм).

б) При анализе с использованием ВЭЖХ, установлено, что диеновые конъюгаты, образующиеся в организме человека, в основном представлены изомерами линолевой кислоты, октодека-9 цис -, транс - диеновой кислоты.

В данной работе степень диеновой конъюгации ненасыщенных высших жирных кислот определяли по методике И.Д. Стальной (1977).

Принцип. Процесс пероксидного окисления полиненасыщенных жирных кислот сопровождается перегруппировкой двойных связей и возникновением системы сопряженных диеновых структур, имеющих максимум поглощения при 232-234 нм с плечом в области 260-280 нм, соответствующим сопряженным кетодиенам.

Реактивы:

1) гептанн

2) изопропанол

3) этиловый спирт

Ход исследования:

Для определения диеновых конъюгатов 300 мг мяса морской рыбы гомогенизировали с 3 мл смеси гептан: изопропан в соотношении 1:1 и центрифугировали 10 мин при 6000 об/мин. К супернатанту добавили 0,25 мл воды. К 0,5 мл гептановой фазы добавили 2,5 мл этилового спирта. Оптическую плотность измеряют при л=233 нм против контроля (гептан: изопропан 1:1) .

В ходе ПОЛ на стадии образования свободных радикалов в молекулах НЖК возникает система сопряженных двойных связей, что сопровождается появлением нового максимума в спектре поглощения при 233 нм.

Расчет ДК производили по формуле:

ДК=Д233/(Е*с)

где Д233 - оптическая плотность;

Е - коэффициент молярной экстинкции, 2,2*10 5 см -1 *М -1 ;

С - концентрация липидов, мг / мл.

Диеновые конъюгаты выражали в мкмоль ДК/мг липидов.

3. Результаты и обсуждения

По выбранным методам определения витаминов А и Е и диеновых конъюгатов были проведены эксперименты, в результате которых представлены в рисунках.

Примечание* - Р < 0,05 по сравнению с мясом осьминога

Рисунок 3.1 - Содержание витамина А в морепродуктах

Руководствуясь данными рисунка 3.1, исследуемые образцы морепродуктов можно расположить в следующей последовательность, по увеличению содержания витамина А: осьминог, кальмар, мидия, креветка. Содержание витамина А в мясе кальмара в 2,3 раза больше чем в мясе осьминога, в мясе мидии витамина А содержится больше в 4,6 раз, а в мясе креветки в 6,9 раз больше.

Рисунок 3.2 - Содержание витамина А в морской рыбе

По результатам опытов на количественное содержание витамина А в мясе морской рыбы видно что в исследуемых образцах содержится практически одинаковое количество витамина А (рис. 3.2).

Примечание* - Р < 0,05 по сравнению с мясом осьминога

Рисунок 3.3- Содержание витаминов Е в морепродуктах

Подобные документы

Методы обогащения продуктов питания и готовых блюд витаминами. Стабильность витаминов в основных пищевых продуктах. Определение витаминов в продуктах питания, их безопасность. Рекомендуемые нормы потребления витаминов (рекомендуемая суточная потребность).

реферат , добавлен 14.06.2010


Характеристика отдельных групп водорастворимых витаминов, накопление и содержание их в растительных продуктах. Синтез витаминов в зависимости от экологических условий, потери витаминов при уборке и хранении продукции. Вещества вторичного синтеза.

реферат , добавлен 05.01.2012


Понятие рационального, сбалансированного питания и его основные принципы. Определение необходимого количества жиров в рационе. Болезни, связанные с неправильным питанием. Таблица содержания витаминов в продуктах. Раздельное питание: плюсы и минусы.

реферат , добавлен 16.09.2011


Общие понятие о макроэлементах и их влияние на организм человека. Концентрация в продуктах питания кальция, магния, калия, натрия, хлора, сера и фосфора. Методы определения качественного и количественного содержания макроэлементов в пищевых продуктах.

реферат , добавлен 11.05.2011


Биологическая роль витаминов, история открытия, классификация. Хлеб, молоко, молочные, кисломолочные, мясные и рыбные продукты. Как сохранить витаминную ценность данных продуктов. Роль витаминов в обмене веществ. Рациональное использование витаминов.

презентация , добавлен 26.05.2015


Пища - разнообразные продукты питания, обеспечивающие существование человека. Строение, физические, химические свойства, содержание белков в продуктах питания. Значение и пищевая ценность жиров. Глюкоза, сахароза, крахмал, целлюлоза. Значение витаминов.

презентация , добавлен 18.03.2012


Формирование классической теории сбалансированного питания. Роль белков, жиров и углеводов в живой системе. Минеральный обмен организма: основные источники кальция, фосфора, железа. Ферментативное (каталитическое) и гормональное действие витаминов.

практическая работа , добавлен 12.07.2011


Рассмотрение рекомендуемых норм потребления пищевых веществ. Вычисление энергетической ценности сырокопченой колбасы "Зернистая" и хлеба ржаного. Сравнение содержания витаминов, минеральных веществ, белков, жиров и углеводов в данных продуктах питания.

курсовая работа , добавлен 27.11.2014


Вычисление пищевой ценности блюда. Оценка питания населения. Изменение меню рациона и приведение его в соответствие с формулой сбалансированного питания. Оценка продуктового набора. Рекомендуемое суточное потребление витаминов, белков, жиров и углеводов.

В статье представлены результаты экспериментальных исследований по выбору метода и разработке методики количественного определения филлохинона (витамина К1) в растениях. Обосновано преимущество хроматографического метода (обращенно-фазовой ВЭЖХ) перед спектрофотометрическим при определении филлохинона в составе комплекса БАВ растений. В соответствии с рекомендациями Международной конференции по гармонизации технических требований к регистрации лекарственных средств для применения у человека (International Conference Harmonisation of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use) была проведена валидация разработанной методики по показателям специфичность, линейность, воспроизводимость и точность. Установлено, что предложенная методика является специфичной, линейной, воспроизводимой и точной. На примере фармакопейных видов сырья, содержащих витамин К1, доказана универсальность применения методики при анализе растительных объектов.

филлохинон

витамин К1

крапивы листья

калины кора

кукурузы столбики с рыльцами

пастушьей сумки трава

валидация

1. Абышев А. З. Синтез, свойства и контроль качества витаминных препаратов и витаминоподобных веществ: учебно-методическое пособие / А. З. Абышев, С.Н. Трусов, Н.И. Котова, М. П. Блинова. – СПб. : Изд-во СПФХА, 2010. – 136 с.

2. ГОСТ Р ИСО 5725-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений» В 6 ч. – Введ. 23.04.02. – М.: Госстандарт России; Изд-во стандартов, 2002.

3. Государственная фармакопея СССР. Вып. 2 Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье / МЗ СССР. – 11-е изд., доп. – М., 1989. – 400 с.

4. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации МР 2.3.1.2432 -08

5. Носов А. М. Лекарственные растения. – М.: ЭКСМО-Пресс, 1999. – 350 с.

6. Погодин И.С., Лукша Е.А. Разработка методики количественного определения сесквитерпеновых лактонов в траве соссюреи горькой // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 1; URL: www.сайт/107-8426

Введение

Витамин К относится к классу жирорастворимых витаминов, влияющих на систему гемостаза. К природным витаминам группы К относятся два типа метилированных хиноидных соединений с боковыми цепями, представленными изопреноидными звеньями: витамины К 1 и К 2 . В основе структуры указанных витаминов лежит система 1,4-нафтохинона. Витамин К1 (филлохинон) синтезируется всеми фотосинтезирующими организмами. Витамин К 2 (менахинон) синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Биологическая роль витаминов группы К заключается в активации факторов свертывающей и противосвертывающей систем млекопитающих .

В настоящее время определена физиологическая потребность в витамине К для взрослых - 120 мкг/сутки и для детей - от 30 до 75 мкг/сутки .

В медицинской практике препараты растительного происхождения, содержащие филлохинон, используются для коррекции геморрагических осложнений. В Государственную фармакопею 11 издания включены следующие виды лекарственного растительного сырья, обладающие гемостатическим витамин К-зависимым эффектом: кора калины (Соrtex Viburni), столбики с рыльцами кукурузы (Styli cum stigmatis Zeae maydis), листья крапивы (Folia Urticae), трава пастушьей сумки (Herba Bursae pastoris) . Установлено, что витамин К 1 также содержится в траве тысячелистника, горца перечного, горца почечуйного и спорыша, что определяет возможность применения указанного сырья при желудочных, маточных и геморроидальных кровотечениях . В Государственной фармакопее, в настоящее время, отсутствуют методики определения филлохинона в растительном сырье. Для оценки целесообразности использования лекарственного растительного сырья в качестве источников витамина К1, актуальной проблемой является решение вопросов стандартизации и разработки методик, направленных на определение содержания филлохинона в растительных объектах.

Цель работы : разработка методики определения витамина К1 в лекарственном растительном сырье.

Материалы и методы исследования

Объектами исследования являлись официнальные виды лекарственного растительного сырья: кора калины, столбики с рыльцами кукурузы, листья крапивы, трава пастушьей сумки. Все виды сырья были приобретены через аптечные сети. Выбор рационального способа определения витамина К 1 проводили на основании оценки валидационных характеристик, полученных с помощью хроматографических и спектрофотометрических методов анализа. Для разработки методики количественного определения филлохинона в растительном сырье использовали метод обращенно-фазовой высокоэффективной хроматографии высокого давления (ВЭЖХ) с диодно-матричным детектором на приборе Shimadzu LC-20 Prominence в изократическом режиме в следующих условиях: аналитическая колонка, заполненная сорбентом PerfectSil 300 ODS C18, 4,6х250 мм, с размером частиц 5 мкм; состав подвижной фазы: ацетонитрил-изопропанол-вода в соотношении 75:20:5; детектирование при длине волны 254 нм; температура колонки - комнатная; скорость подвижной фазы 1 мл/мин; объем вводимой пробы 20 мкл. Оценку результатов проводили по величине времени удерживания (t r) филлохинона, совпадающим с показателем t r РСО (20.00±1.00 мин.) и по величине площади пика филлохинона. Обработку результатов производили с использованием программного обеспечения LC Solutions.

Спектрофотометрическое определение содержания витамина К 1 проводили на приборе UNICO 2802S в кварцевой кювете с толщиной слоя 1 см.

Обработку результатов выполняли с использованием программы STATISTICA 8.0. Для описания полученных результатов, после проверки нормальности распределения, приводили значение среднего (X ср), стандартного отклонения (S), относительного стандартного отклонения (RSD), дисперсии (S 2), доверительного интервала среднего (Δx ср) при уровне значимости α=0,05.

В качестве стандартного образца использовали рабочий стандартный образец (РСО) витамина К 1 , выделенного методом препаративной колоночной хроматографии из гексанового извлечения листьев крапивы двудомной. Рабочий стандартный образец представляет собой желтую вязкую невысыхающую маслянистую жидкость, практически не растворимую в воде, растворимую в органических растворителях и растительных маслах, температура плавления -20ºС. Спектральные характеристики спиртового раствора рабочего стандартного образца (после удаления гексана) представлены на рис. 1.

Рис. 1. Спектр в УФ- и видимой области раствора РСО филлохинона (витамина К1)

Для максимального извлечения витамина К1 из исследуемых образцов подбирали следующие параметры пробоподготовки: степень измельченности сырья, вид экстрагента, количественные соотношения сырья и экстрагента, время и кратность экстракции, температурный и световой режим экстрагирования.

Результаты и обсуждение . С целью разработки рационального метода определения содержания витамина К 1 были подобраны условия для его извлечения из сырья. В качестве объекта для разработки методики служили листья крапивы. С учетом неустойчивости филлохинона к воздействию световой энергии, все этапы исследования проводили в условиях, предполагающих защиту извлечений от света. Полноту извлечения определяли методом ВЭЖХ по величине площади пика с t r 20.00±2.00 мин. В результате оценки влияния факторов пробоподготовки на полноту извлечения филлохинона были подобраны следующие параметры и условия: измельченность сырья - частицы, проходящие сквозь сито с величиной диаметра отверстий 0,5 мм; экстрагент - гексан; количественное соотношение «сырье:экстрагент» - 1:25; однократная экспозиция в течение 60 мин.; температурный режим - комнатная температура (20-22ºС).

Для разработки методики определения витамина К 1 в растениях спектрофотометрическим методом, предварительно был проведен сравнительный анализ спектров поглощений извлечений из фармакопейного сырья (рис. 2) и раствора РСО филлохинона (рис. 1). В результате было установлено, что доказать присутствие витамина К1 в сырье по референтному максимуму (249 нм) не представляется возможным, ввиду отсутствия данного максимума в спектре всех исследуемых объектов. Следовательно, методика определения витамина К1 в суммарном комплексе биологически активных веществ растительного сырья прямым спектрофотометрическим методом изначально не может быть положительно провалидирована по показателю «специфичность». Повысить показатель специфичности методики при использовании спектрофотометрии возможно при условии извлечения из сырья очищенного филлохинона, что требует введения дополнительных препаративных манипуляций на стадии пробоподготовки объекта исследования. Дополнительная очистка извлечения может отрицательно повлиять на экспрессность и точность методики в конечном результате.

Рисунок 2 - Спектры поглощения извлечений из лекарственного растительного сырья, содержащего филлохинон (Кр - листья крапивы, К - кора калины, Ку - столбики с рыльцами кукурузы, П - трава пастушьей сумки)

Наиболее приемлемым вариантом для определения витамина К 1 в растительном сырье представляется использование метода обращенно-фазовой высокоэффективной хроматографии высокого давления (ВЭЖХ) с диодно-матричным детектором. По разработанным параметрам пробоподготовки сырья к анализу была разработана следующая методика: аналитическую пробу сырья измельчают до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 0,5 мм. Около 1,0 г (точная навеска) измельченного сырья помещают в коническую колбу вместимостью 50 мл, заливают 25 мл гексана, закрывают пробкой и перемешивают на механическом встряхивателе в течение 60 минут. Извлечение фильтруют через бумажный фильтр в круглодонную колбу и отгоняют гексан на ротационном испарителе. Остаток количественно переносят в мерную колбу на 5 мл (пикнометр) с помощью 4 мл этанола. Доводят объем раствора до метки тем же растворителем и перемешивают. 0,02 мл раствора вводят в хроматограф.

Приготовление стандартного образца: К 0,0005 г (точная навеска) РСО филлохинона приливают 4 мл этанола, переносят в мерную колбу вместимостью 5 мл. Доводят объем раствора до метки растворителем и перемешивают. 0,02 мл раствора вводят в хроматограф.

Содержание филлохинона (X) в абсолютно сухом сырье в процентах вычисляют по формуле:

где S o - площадь пика на хроматограмме раствора РСО филлохинона; S - площадь пика филлохинона на хроматограмме испытуемого раствора; m o - навеска РСО филлохинона, в г; m - навеска сырья, в г; W - потеря в массе при высушивании сырья, в %; Р - содержание филлохинона в РСО филлохинона, в %.

По результатам количественного определения филлохинона методом обращенно-фазовой ВЭЖХ было определено содержание витамина К1 в листьях крапивы (табл. 1).

Таблица 1 - Метрологическая характеристика метода количественного определения филлохинона в листьях крапивы (%) (n=6)

Ввиду малого содержания витамина К1 в сырье предлагаем производить расчеты в мг%, для этого необходимо внести изменения в расчетную формулу для перевода единиц измерения (г в мг):

Валидационную оценку методики проводили по показателям - специфичность, линейность, прецизионность (воспроизводимость) и точность .

Специфичность. Идентификация филлохинона подтверждалась совпадением времени удерживания анализируемого компонента в сырье и РСО филлохинона (рис. 3). Пики сопутствующих соединений, входящих в состав извлечений растительного сырья, хорошо разделяются с пиком филлохинона, и не влияют на аналитическое определение.

Рис. 3. Хроматограмма извлечения листьев крапивы (А - пик 17,tr =20.37 мин соответствует филлохинону) и рабочего стандартного образца филлохинона (Б - пик 22 ,tr =20.71 мин)

Линейность и аналитическая область методики была подтверждена анализом 7 проб разных концентраций в диапазоне от 13 до 417 % от концентрации (0,12 мг/мл), принятой за 100 %. Сравнение зависимости между содержанием филлохинона (мг/мл) в испытуемых растворах и величинами площадей хроматографических пиков показало, что она имеет линейный характер и описывается уравнением y = 5104417,9 x + 10944,88. Коэффициент корреляции (rxy) равен 0,999, что позволяет использовать данную методику для количественного определения филлохинона в растительных объектах в диапазоне концентраций от 0,016 до 0,5 мг/мл.

Воспроизводимость (прецизионность) определялась путем проведения анализа разными (двумя) аналитиками на одной серии сырья в разное время. Число повторностей для каждого аналитика - 3, общее число повторностей - 6. Относительное стандартное отклонение, выраженное в процентах (RSD, %), не должно превышать 5 % . По результатам проведенных исследований RSD составило 1,21 %, что характеризует надежность анализа в выбранных условиях (табл. 2).

Таблица 2 - Результаты определения прецизионности методики

Для определения точности методики анализировали образцы листьев крапивы из одной партии сырья в 3 уровнях навесок (по 0,5, 1,0 и 1,5 г), трижды проводя отбор проб для каждого уровня. Содержание витамина К1 определяли в мг в навеске сырья. Предварительно рассчитывали ожидаемую (теоретическую) величину, исходя из установленного среднего показателя по содержанию витамина К1 в листьях крапивы, равного 4,1 мг%. Теоретический показатель значения сравнивали с фактическим. Для оценки полученных результатов использовали показатель «открываемость» (R), критерий приемлемости для которого принят в пределах 98-102 % от расчетной величины .

Таблица 3 - Результаты определения точности методики

Результаты определения точности методики, представленные в таблице 3, показали, что открываемость R составляет 98,73 %, величина относительного стандартного отклонения (RSD) не превышает 5 %, что характеризует точность методики как удовлетворительную.

Таким образом, установлено, что предлагаемая методика количественного определения витамина К1 методом ВЭЖХ в листьях крапивы является специфичной, воспроизводимой и точной. Данная методика была воспроизведена для определения витамина К1 в других видах лекарственного растительного сырья (табл. 4).

Таблица 4 - Содержание витамина К1 (мг%) в лекарственном растительном сырье

Проведенные исследования показали целесообразность использования метода обращенно-фазовой ВЭЖХ для определения филлохинона в растительном сырье. Преимуществом метода ВЭЖХ является возможность проведения оценки качественного и количественного содержания филлохинона в одной навеске сырья, что существенно экономит временные затраты на анализ. Разработанная методика может быть использована для определения содержания витамина К1 в растительных объектах.

Рецензенты:

Гришин А.В. д.фарм.н., профессор, зав. кафедрой фармации ГБОУ ВПО ОмГМА Минздрава России, г.Омск.

Пеньевская Н.А. д.м.н., доцент, зав. кафедрой фармацевтической технологии с курсом биотехнологии ГБОУ ВПО ОмГМА Минздрава России, г.Омск.

Библиографическая ссылка