CC BY
33
дат, 1933 г.—21. Сборник светотехнических правил, норм и условных обозначений. Труды II Всесоюзной светотехнической конференции, вып. 3,—22. Данилюк. Иовый метод расчета естественною освещения от прямоу! ольных светопроемов, Труды II ВСК, вып. 4.— 23. С. Н. Черкинский. Влияние освещения на производительность труда ткачей и о ределение эффективш сти рационализации освещения (краткое содержание), Труды II ВСК вып. 1930 г.—24. А. Ф. Никитин. Исследование освещения и световые нормы ГИЗ, 1923 г., 78 стр.—25. Койранский. Биологическое значение естественного освещения, Труды Ленинградского института гигиены труда и техники безопасности, т. IV, вып. 5, 193и г.—2 . А. А. Пашков. Влияние отраженного от стен и потолка светового потока при освещении многоэтажных здапий боковым светом, журн. „Светотехника", № 5—6, стр. 1и—18,—27. Шелеховский. Санитарно-гигиенические факторы планировки и социалистической реконструкции городов, изд. Всесоюзного совета по делам коммунального хозяйства при ЦИК СССР, 1934 г.
Проф. М. В. ДОНИЧ (Днепропетровск)
Каротин и витамин А в пищевых продуктах
Из Отдела пищевой гигиены Днепропетровского санитарно-бактериологического | I института (лир.—д-р Л. А. Бир)
Рациональная постановка общественного питания предъявляет требования, чтобы пища, приготовляемая в столовых, была неденатури-рованной и полноценной. Это требование обязывает санитарную организацию, в особенности лаборатории, следить за качеством рациона,, получаемого рабочим. Одним из важных признаков нарушения полноценности пищи является снижение количества витаминов в ней, что чаще всего может происходить от неправильной кулинарной обработки пищевых продуктов, недопустимого метода хранения, транспортирования и ряда других причин, связанных с заготовкой и технологической обработкой различных видов сырьевых ресурсов.
Пищевые лаборатории должны освоить методы обнаружения витаминов и количественное их определение в пищевых продуктах. До самого последнего времени эти методы еще недостаточно разработаны для массовых исследований в лабораториях, поэтому Отдел пищевой гигиены Днепропетровского санитарно-бактериологического института включил в плановую работу разработку калориметрического и титрометрического метода определения каротина и витамина А.
В этой работе внимание будет, главным образом, сосредоточено на методах извлечения каротина из продуктов и его качественного определения, а также витамина А.
За последние несколько лет наука обогатилась реальными данными в области разрешения витаминной проблемы. Достигнуты серьезные результаты в изучении химической структуры витаминов. В 1935 г. появилась работа Staudinger'a и Steinhofer'a «К вопросу о высокополимерных соединениях». Авторы приводят сравнительные данные изучения вязкости по общепринятым методам и на основании вычисления по формуле, предложенной Richard Kuhn'oM. Благодаря полученным результатам возникла возможность подтвердить обоснование химической структуры каротиноидов.
Рассуждения авторов сводятся к следующему: при нитеобразных органических молекулах, находящихся в растворах, .применяется формула Kuhn'a — (1,4%) = v -V» гДе — число членов в цепи, у — вязкость для каждого атома в цепи. В качестве растворителей следует пользоваться бензолом или четырех-хлористым углеродом. Атомов в бензоле — 1,3 X Ю-3 в четыреххлористом углероде —1,5 X 10 3. Если в нитеобразной молекуле находятся двойные соединения, то вязкость выше, чем наблюдается по расчету, а потому к 1,^процентному раствору для каждого двойного соединения прибавляется для бензольного раствора 2,5 X ЛО—3, а для раствора в четыреххлористом углероде — 4,0X10-3 в качестве поправки. i
Далее, бензольные и циклогексановые кольца повышают вязкость 1,4-процентного раствора в обеих жидкостях на 4,0 X 101—3. В каротиноидах находятся по преимуществу элементы, имеющие молекулы брусчатой формы, которые содержат большое количество двойных соединений (у |3- каротина — 9 и также кольца в цепи, у каротина—2).
Для примера) ниже .приводим вычисление вязкости р-каротина в бензоле. Каротин имеет 26 углеродных атомов в цепи, причем 24 атома включены в два циклогексановых кольца.
Таким образом, вязкость раствора каротина после подстановки в формулу соответствующих величин равна:
Ч] (1,4 %) =26 X 1,3 х 10-Э+9 X 2,5 X10~3+2 х 4 х 10—3=34,ЗХ 10-з=0,С64
Эта цифра (0,064) вычисленной вязкости для fi-каротина очень близко совпадает с полученной опытным путем (0,066).
На основании этих результатов авторы делают вывод о структурном строении каротина.
В настоящее время открыто уже 9 витаминов. Из них A, D, В и С получены в чистом виде. Многие исследователи считают, что витамины образуются из органического материала в почве под влиянием жизнедеятельности микробов, а затем из субстрата почвы они поступают в растения. Опыты показывают, что образование витамина А не только возможно в отсутствии микробов, но и совершается в том же объеме независимо от действия естественного или искусственного света.
О строении каротина и витамина А и их свойствах есть много работ русских и иностранных авторов (Балаховского, Черкаса, Мура, Эйлера, (Каррера, Стем-бока, Вильштеттера, Брохмана, Брюэна и др.), в достаточной степени освещающих данный вопрос. В растениях встречаются 4 изомерные формы .каротина: а, р, у 3. Обычно чаще встречается и в больших количествах Р-фо.рма каротина, которая обладает наибольшей активностью. По данным Вильштеттера каротин — углеводород формулы C«jHr,e, обладает способностью стимулировать рост, как и витамин А. Оба эти вещества играют видную роль в явлениях иммунитета. По химическому составу к ним близко примыкает витамин Е.
Спутником каротина у растений является ксантофилл. Каротин выделяется в виде пурпурно-красных кристаллов, легко растворимых в воде. 2,5 7 (0,0000001 г) каротина считается благодаря эксперименту минимальной дозой для нормальных функций организма крыс.
Человек и животные максимальные количества каротина черпают из зеленых частей растений. Особенно большое накопление каротина наблюдается в моркови, в желтой кукурузе, тыкве и крапиве. Диатомовые водоросли, бактерии, дрожжи и даже грибы также накапливают значительные количества каротина. Исследованием обнаружено, что в корнях и клубнях растений содержится каротина значительно меньше, чем в их зеленых частях. Содержание каротина и витамина А в молозиве значительно выше, чем в молоке. Большое количество каротина находится в corpus Cuteum (Вильштеттер). Количество каротина повышается в растениях к стадии цветения и уменьшается к стадии созревания, поэтому зерно является плохим источником витамина А и каротина. Одной из важных особенностей каротина является его легкая адсорбируемость активированным углем, силикогелем, свин-
цовыми и алюминиевыми солями. Ни каротин, ни витамин А не диали-зируют сквозь коллоидную перепонку. Повидимому, они находятся в виде коллоидов, тесно связанных с высокодисперсными жирами.
Введение однообразной пищи, содержащей большое количество каротина, влечет за собой отложение каротина в подкожной клетчатке, вызывающее желтушное окрашивание кожи. Мак-Коллюм описывает такие явления, наблюдаемые у вегетарианцев японцев и китайцев под видом особого дефекта питания, получившего название каро-тинэмия. '
По исследованиям Mijake каротин при жизни 'откладывается в виде глыбок в эпидермисе, особенно обильно в роговом слое. Окрашивание подкожного жира — посмертное явление. Оперение желтого цвета у птиц связано с пигментацией каротином. Так, канарейка при бескаротиноидном режиме приобретает белое оперение. В теле животного одновременно может содержаться каротин и витамин А. Главным депо каротина в организме человека и животных является печень. Каротин встречается и в других органах. Так, например, пигменты глаза также дают характерную реакцию с треххлори-стой сурьмой, показывающую наличие каротина. Научные работы последних лет трактуют, что каротин относится к провитаминам. Из него в теле животного образуется витамин А под влиянием гормонов щитовидной железы. При оперативном удалении щитовидной железы витамин А не образуется (Heideman). Печеночный жир, богатый витамином А, благоприятно влияет на течение базедовой болезни. 1
Abelin констатировал антогонизм между витамином А и гормоном щитовидной железы—тироксином. Если одновременно вводить небольшие дозы "тироксина, то, невзирая на поступление витамина А, увеличения роста и веса у опытных, животных не происходит (Euler и Klussmann). В печени у гипертиреодизирован-ных морских свинок нет накопления витамина А, несмотря на кормление каротином. Отравление гормонами щитовидной железы удается излечивать витамином А. Помимо гормонов щитовидной железы, антагонистом витамина А является также витамин С. Явления антагонизма между витамином A m С обнаружили Wendt и Schlôder. Если кормить крыс одновременно витамином А и С, то в печени витамин А исчезает. При кормлении морских свинок большими дозами витамина А не наступало симптомов гипервитаминоза А, если одновременно были введены соответствующие большие дозы витамина С.
Как указывалось уже, человек и животные получают каротин из растительных пищевых продуктов. У растений наблюдаются 2 группы пигментов — липохромы и лиохромы, синтезирующиеся в растениях, дрожжах и бактериях. Липохромы (каротиноиды) — пигменты, нерастворимые в воде; лиохромы (флавины)—растворимые в воде, происходят из флавинов растений.
В растительной клетке, в которой разыгрывается процесс фотосинтеза, помимо хлорофилла, содержатся и другие пигменты: каротин и ксантофилл. По данным Бэли каротин обладает способностью восстанавливать хлорофилл В до состояния хлорофилла А, причем сам каротин окисляется в ксантофилл. По наблюдениям Вильштеттера отношение между массами ксантофилла и каротина во время фотосинтеза увеличивается. Исходя из теории Варбурга, каротин, таким образом, является катализатором и несет на себе функции окислительно-восстановительного порядка. i
Frisch и Willheim ¡подтверждают мнение Бэли, констатируя влияние каротина на гликолиз мышечных экстрактов и предполагая, что активирующее действие каротина на гликолиз зависит от способности каротина действовать восстанавливающим образом на окислительную систему. По данным Балаховского прибавление каротина к эритроцитам увеличивает 'скорость поглощения ими кислорода и влияет на их стойкость. Балах'овский отмечает значение каротина как лекарственного вещества в клинической ¡практике при глазных заболеваниях, ожогах, ранах и пр. По новейшим данным Chevallier и Charon'a витамин А разрушается под влиянием ультрафиолетовых лучей с образованием вещества А1, трудно растворимого в спирте и легко в гексане. У крыс после кормления зелеными овощами печень содержит в большом количестве витамин А и немного А1. В более поздней стадии пищеварения в печени находили наряду с витамином А значительное количество А1. Натощак в печени обнаруживали по преимуществу вещество A1. Domagk констатирует, что витамин А оказывает непосредственное
влияние .на жировой обмен, и подтверждает значение витамина А для правильного функционирования эпителиальной ткани. Таким образом, очень ответственные функции каротина и витамина А заставляют особенно обратить внимание на сохранение этих веществ при технологической кулинарной обработке пищи.
Neifold, Müller, Bermbach и другие исследователи обращают внимание на те этапы, которые проходят пищевые продукты в процессах их обработки, и подтверждают, что при рациональном технологическом процессе можно сохранить большую часть витаминов в готовых фабрикатах и полуфабрикатах. Однако вследствие недостаточного внимания, а часто и незнания ряд процессов приводит к частичному, а иногда и к полному разрушению витаминов. Подобные явления часто могут быть связаны с неправильной тепловой обработкой консерва, а также с действием тяжелых металлов. Например, продолжительная задержка томатной массы в сварочных аппаратах из-за производственных неполадок вызывает значительные потери витамина С. На понижение содержания витамина С в томате также оказывают влияние нелуженые змеевики в деревянных чанах для варки томата и несоразмерно большая величина чанов с емкостью змеевиков в них. В последнем случае необходимо вводить пар в змеевики под давлением в 6 атмосфер. Повышение давления влечет за собой пригорание томата и обесценивание его в смысле полноценности.
Необходимо еще подчеркнуть в качестве примера, что поздний срок нерационального хранения квашеной капусты снижает антицинготные ее свойства, а иногда совершенно их уничтожает.
Производствам не следует выпускать таких продуктов, которые по своей химической структуре принадлежат к веществам, совершенно не ценным, например, искусственное саго, один из сортов которого окрашен в красноватый цвет мальвином. В особенности этот продукт непригоден для детей. Искусственное саго, кроме денатурированного крахмала, других элементов не содержит. Этот продукт не имеет ничего общего с натуральным саго.
Следует упомянуть еще об одном из факторов, повышающих полноценность продукта, следовательно, влияющих на сохранение в нем витаминов. Здесь имеется в виду фригорификация столовых и торговой сети пищевыми продуктами, в особенности скоропортящимися, как мясо, рыба, молоко, жир и т. п. Оборудование торговых точек и столовых холодильниками небольшой емкости и охлаждаемыми прилавками вполне должно обеспечить сохранение продуктов в надлежащих санитарных условиях, что без сомнения также гарантирует сохранение их от денатурации. Этими же санитарными факторами обусловливается введение в практику транспорта' специальных изотермических автомобилей для перевозки мясных, рыбных и молочных продуктов. Ускорение процесса охлаждения и замораживания играет также немаловажную роль. Таким образом, поддержание соответствующего теплового режима для скоропортящихся пищевых продуктов должно быть неотъемлемым условием для сохранения в них всех витаминов. Значительное количество различных факторов может влиять на снижение витаминов в готовой пище. Все это говорит о необходимости систематического контроля пищевых продуктов за содержанием в них витаминов, в частности, за содержанием витамина А и каротина.
Методика исследования на содержание каротина и витамина А разделяется на две фазы— на метод экстракции каротина и витамина А из пищевых продуктов и на способы качественного и количественного определения этих веществ.
4 Гигиена и санитария, Л1; 9
Для извлечения каротина и витамина А мы использовали несколько реактивов, причем были .поставлены сравнительные опыты выделения каротина и витамина А хлороформом, вазелиновым маслом, смесью хлороформа с вазелиновым маслом, петролейным эфиром, вазелиновым маслом с петролейным эфиром и этиловым эфиром из продуктов, предварительно измельченных в мясорубке. В начале этой работы экстракция совершалась без высушивания продуктов в делительных воронках. Высушивание продуктов значительно осложняет и удлиняет процесс определения витаминов в лабораторных условиях. К сожалению,, без предварительного высушивания пищевых продуктов экстракция значительно снижала 'количества извлеченного каротина. Различные видоизменения метода выделения каротина и витамина А в различных условиях щелочности и кислотности среды без высушивания продукта не привели .к положительным результатам. В этом направлении необходимо еще многое сделать.
Поэтому мы вынуждены были остановиться на выделении каротина и витамина А из высушенных продуктов. Лучшие данные были получены при высушивании пищевых средств при температуре не .выше 50°, (Причем в предварительно измельченных продуктах. Необходимо еще отметить, что наиболее высокий выход, каротина и витамина А получается, если для предварительной экстракции пользоваться этиловым или петролейным эфиром. Таким образом, после ряда испытаний и проверок весь процесс извлечения каротина и ватимна А свелся к следующему. Опыты проводились на моркови, тыкве и помидорах. 10Э—200 г испытуемого вещества, а иногда и большие количества с целью его запаса в сухом виде измельчались на специальной машинке и сейчас же ставились в сушильный шкаф с терморегулятором в стеклянных плоских чашках. Сушка продолжалась при температуре не выше 50° в течение одного рабочего дня, около 8 часов. Если продукт почему-либо недостаточно высыхал за это время, измельченное вещество переносилось в склянку с притертой пробкой и сохранялось в темном месте до другого дня для изоляции от разрушительного влияния кислорода, воздуха и света на витамины. На другой день подсушивание продукта доводилось до желаемого состояния и .в нем определялось содержание воды общепринятым весовым методом.
Из высушенного, таким образом, пищевого вещества производилась экстракция каротина и витамина А этиловым или петролейным эфиром, для чего 30 г испытуемого сухого вещества обрабатывались 100 см3 безводного этилового или петролейного эфира. Обыкновенно мы оставляли при частом взбалтывании последнюю смесь в банке с притертой пробкой в темном помещении на несколько часов чаще всего на 12 часов, а затем быстро отфильтрованный экстракт выпаривался при температуре не выше 50° при обыкновенных лабораторных условиях, а не в вакуумаппарате. Полученное сухое вещество в фарфоровой чашке растворялось в 5 см3 безводного хлороформа. Этот хлороформный раствор содержал витамин А и каротин из 30 г вещества и он служил исходным материалом для всех реакций на каротин и витамин А.
Carr—Price дали классическую цветную реакцию на каротин, характеризующуюся интенсивной синей окраской с насыщенным раствором треххлористой сурьмы (Sb'CU) в хлороформе, но эта реакция требует некоторого уточнения. Мы не будем останавливаться на других реактивах, которые были применены нами при исследовании и которые давали с каротином также цветные соединения, так как сравнительные проверки не убеждают нас в их преимуществе. Наоборот, все положительные качества за реактивом Carr—'Price. Прежде всего мы намерены фиксировать внимание на приготовлении реактива треххлористой сурьмы. Последняя обладает значительной гигроскопичностью, поэтому перед приготовлением реактива кристаллы необходимо обмыть безводным хлороформом и быстро просушить между листами фильтровальной бумаги, а затем в эксикаторе. Если не выполнить эти манипуляции, то вследствие присутствия воды треххлористая сурьма постепенно превратится в хлорокись сурьмы (SbOCl), в вещество, отри-тельно реагирующее с каротином. Это свойство SbCb требует растворять ее в безводном хлороформе. Хлороформ должен предварительно быть высушен хлористым кальцием и 'подвергнут перегонке. Сохранять хлороформ и раствор SbCh необходимо в склянке с хорошо притертой пробкой в темном помещении, а также и остальные реактивы, которые применяются при работе с каротином и витамином А. I
При проведении реакции на каротин мы обыкновенно брали 0,2—1 см3 хлороформного экстракта в зависимости от интенсивности получаемой окраски. Раствор же Sb'CU прибавляли по каплям из капельницы (5—10 капель), а не из пипетки, для большей гарантии сохранения в неизмененном состоянии реактива, а затем сюда же в пробирку вносили пирокатехин. Применение пирокатехина улучшает характер реакции, что дает возможность произвести исследования с большей точностью. Это делает возможным при калориметрическом методе получать более надежные результаты.
ЛИТЕРАТУРА
1. С. Д. Балаховский. К вопросу о роли каротина в организме,—2. Р. В ю р м-з е р. Биологическое окисление и восстановление.-3. Проблема витаминов. Под ред. Н. Н. Иванова. Сборник экспериментальных работ витаминной лаборатории Института растениеводства—П. Каррер. О витаминах. Доклад, прочитанный на заседании Цюрихского общества естествоиспытателей 29.11.1932 г., «Природа»', № 8—9, 1933. г. —5. Е. В. Кистя к овский- Xanthodermia Carotinaemica, «■Врачебное лело», № 1935 г.—6. А. В. Палладии. Химическая природт витаминов, «Успехи современной биологии», т. IV, вып. 2, 1935 г.—7. Рачевский. К определению каротинои-дов в крови и к оценке их клинического значения «Клиническая медицина». 1675— 1082, 19.35 г.—8. Rosenthal u. Erdelyi. Eine neue Reaktion zum Nachweis und zur kolorimetrischen Bestimmung des Vitamins A. «B'ochemische Zeitschrift», S. 119, 1933, 9. Staudinger und Steinhofe r, Ueber hochpolymere Verbindungen. 105 Mitfeil. Viskosltatsmessungen an Carotinoiden. Berichte der deutschen chemischen Gesellchaft. t'8 стр. Jahrg. № 3,bMärz, 1935.—lu. Frisch und W i 11 h e i m. Ueber Beeinflussung der Muskeljlykolyse durch Carotin. Biochem. «Zeitschrift», Bd. 272, S. 332—336,1934.—11. Э н-гельгардт. Проблема синтеза витамипов, «Природа», № 10, 1934.
