CC BY
2В.Г. Ширеторова, канд. техн. наук, науч. сотрудник, e-mail: vshiretorova@rambler.ru Байкальский институт природопользования СО РАН, г. Улан-Удэ
УДК 543.632.495
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ СЕМЯН СОСНЫ СИБИРСКОЙ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ
Методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии установлен состав макро- и микроэлементов ядра, подскорлупной пленки и скорлупы семян сосны сибирской, произрастающей на территории Республики Бурятия, и продуктов их переработки: жирного масла, жмыха, шрота и сухого экстракта скорлупы.
Ключевые слова: семена сосны сибирской, масло, жмых, шрот, сухой экстракт скорлупы, макро-, микроэлементы, атомно-абсорбционный анализ.
V.G. Shiretorova, Cand. Sc. Engineering MINERAL COMPOSITION OF SIBERIAN PINE SEEDS AND ITS PRODUCTS
The composition of macro-and microelements of kernel, film and shell of Siberian pine growing on the territory of the Republic of Buryatia, and their products: fatty oil, cake, meal and dried shell extract are found out by atomic absorption spectrophotometry.
Key words: Siberian pine seeds, oil, cake, meal, dried shell extract, macro-, microelements, atomic absorption spectroscopy.
Введение
Уникальным, экологически чистым сырьем для получения большого спектра биологически активных веществ являются семена сосны сибирской (Finns Sibirica Du Tour) - кедровые орехи. Кедровые орехи издавна используются в народной медицине и обладают широким спектром фармакологического действия, обусловленным содержанием богатого комплекса биологически активных веществ: полиненасыщенных жирных кислот, полифеноль-ных соединений, фосфолипидов, витаминов, аминокислот, макро- и микроэлементов [1].
Известно, что немаловажную роль в лекарственных свойствах растений играет минеральный комплекс. Макро- и микроэлементы в растениях находятся в оптимальных для организма человека соединениях и лучше усваиваются. Многие патологические процессы в организме сопровождаются нарушением ионного равновесия. В частности, это касается язвенных патологий желудочно-кишечного тракта, которые являются причиной или следствием нарушения процессов секреции. А последние, в свою очередь, прямо зависят от соотношения ионов Na и К в биологических средах организма и проницаемости клеточных мембран, которая регулируется ионами Са и Mg. Кроме того, такие элементы, как Fe, Co, Cu, Zn, Mn, Mo входят в состав коферментов и во многом определяют ход обменных процессов организма. Mg участвует в работе ЦНС. Вместе с тем некоторые элементы являются токсичными (Rb, Sc, La, As, Sb, Cr и др.), попадая в организм, они могут включаться в состав ко-ферментов по принципу замещения и блокировать те или иные биохимические процессы. Тяжелые металлы (Pb, Cd, Au и др.) способны кумулироваться в тканях организма (костная ткань, зубы, волосы), при этом нарушаются структура и функции последних [2].
Наиболее эффективным и экономически целесообразным путем улучшения обеспеченности населения минеральными веществами является дополнительное обогащение ими продуктов питания массового потребления до уровня, соответствующего физиологическим потребностям человека. В качестве таких обогащающих добавок отечественная и зарубежная промышленность традиционно использует концентрированные экстракты и вытяжки из плодово-ягодного и растительного сырья [3], что позволяет регулировать химический состав
продуктов и приводить его в соответствие с современными требованиями науки о питании. Известно, что растения являются лучшими накопителями макро- и микроэлементов, которые оказывают терапевтический эффект в лечении человека и животных. Это связано с тем, что минеральные вещества находятся в них в наиболее доступной и усвояемой форме и в наборе, свойственном живой природе в целом.
Заготовка кедрового ореха для пищевых целей издавна являлась традиционным промыслом коренного населения Сибири. В новых экономических условиях заготовка ореха, как и других дикоросов, значительно увеличилась и становится экономическим и социальным фактором развития таежных территорий. Отмечается повышенный интерес к кедровому ореху как сырью для пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.
Имеющиеся в научной литературе сведения указывают на высокую зольность семян сосны кедровой сибирской (от 2,40 до 2,75%) [4, 5]. Вариации состава и содержания зольных элементов определяются геохимическими условиями произрастания и экологическими факторами. Определенное влияние на содержание минеральных веществ оказывает нарушение нормального обмена веществ, например, подсочка - механическое повреждение дерева. Нарушение транспортных путей дерева приводит к снижению зольности семян на 2-3% и уменьшению ряда минеральных веществ.
С целью изучения возможности применения кедровых орехов и продуктов их переработки в качестве как ингредиентов, так и самостоятельных продуктов пищевого и лечебно-профилактического назначения с точки зрения биологической активности, а также и экологического загрязнения, определяли содержание в них минеральных веществ, в том числе тяжелых металлов.
Объекты и методы исследования
Объектом исследования являлись семена сосны сибирской, заготовленные в Республике Бурятия (Прибайкальский район) в сентябре 2011 г. Масло получали из очищенных ядер семян сосны сибирской холодным прессованием и экстракцией этиловым спиртом под воздействием электромагнитного поля СВЧ [6]. Соответственно, жмых - белково-углеводный остаток после выделения масла прессованием, а шрот - экстракцией. Экстракт из скорлупы получали СВЧ-экстракцией измельченного сырья водно-спиртовым раствором [7] с последующим высушиванием в вакуумной СВЧ-сушилке «Муссон 2». Для подготовки образцов к анализу использовался метод сухой минерализации - для ядер, скорлупы, пленки и шрота и метод кислотной экстракции (неполной минерализации) - для кедрового масла [8]. Определение содержания Ca, Mg, Fe, Co, Ni, Mn, Cr, Cu, Pb, Cd, Zn в полученных минерализатах осуществляли на атомно-абсорбционном спектрофотометре SOLAAR M6 (США); К, Na - на пламенном фотометре ПФ-1; Р, Al, Si - с помощью фотоколориметрического метода анализа на фотоколориметре ФЭК 56 М. Результаты пересчитывались на абсолютно сухое вещество.
Результаты и обсуждение
Результаты определения элементов в исследуемых образцах приведены в таблице.
Анализ результатов показал значительные различия в минеральном составе исследованных образцов. Так, в ядре, жмыхе и шроте можно отметить высокое содержание таких макроэлементов, как калий, фосфор и магний, из микроэлементов - марганец, медь, цинк и кобальт.
Известно [9], что калий играет важную роль в метаболизме клетки, способствует нервно-мышечной деятельности, регулирует внутриклеточное осмотическое давление, улучшает работу мышц; фосфор участвует в строении костных тканей, способствует функционированию нервных клеток, работе ферментов и метаболизму клетки; магний активизирует деятельность ферментов и нервно-мышечную деятельность, снижает риск атеросклероза, способствует лучшему усвоению кальция, марганец активирует многие ферменты, участвует в формировании костей, кроветворении, влияет на метаболизм инсулина и стимулирует рост, цинк способствует росту организма, участвует в работе металлоферментов; медь является компонентом многих ферментов и белков, участвующих в окислительно-восстановительных
процессах и обусловливает антиоксидантное действие; железо участвует в кроветворении, выполняет функцию переноса и активирования молекулярного кислорода
Таблица
Макро- и микроэлементы семян сосны сибирской и продуктов их переработки
Элемент Ядро Скорлупа Пленка Масло экстр. Масло пресс. Шрот Жмых Экстракт скорлупы РНП, мг/сут*
Макроэлементы, г/кг
K 5 ,75 2 ,00 4, 03 0,02 0,01 13,4 8,25 2,78 4000
№ 0,12 0,05 1,30 0,01 0,05 0,26 0,17 0,08 -
Р 7,16 2,42 5,37 0,02 0,08 12,21 8,13 1,75 1200
Ca 0,08 0,14 0,53 0,02 0,04 0,08 0,06 0,25 800
Mg 1,46 0,37 0,85 0,01 0,02 2,63 2,06 0,98 400
Микроэлементы, мг/кг
57,10 13,4 137,3 8,90 16,65 74,60 77,82 27,88 10
Си 10,50 1,95 10,42 0,24 0,50 24,45 18,10 12,75 1-2
2п 54,14 16,10 97,91 2,60 3,75 115,60 82,76 40,70 15
Мп 47,76 29,92 25,04 0,52 0,64 111,22 85,42 35,14 2-4
Ультрамикроэлементы, мг/кг
Сг 0,35 0,17 1,17 0,36 0,56 0,64 0,34 1,14 0,12
N1 0,70 0,45 1,52 0,41 0,58 2,12 1,84 1,70 -
Со 0,03 0,02 0,01 не обна-руж. не обна-руж. 0,07 0,07 0,19 0,015
РЬ следы 0,75 0,05 следы следы не обнаруж не обнаруж 0,50 -
са 0,03 0,03 0,08 0,01 0,01 0,08 0,05 0,08 -
*РНП - рекомендуемая суточная норма потребления для человека.
** Курсивом выделены эссенциальные элементы.
Содержание указанных макро- и микроэлементов в ядре гораздо выше, чем в скорлупе. Наблюдается их накопление в продуктах переработки - в жмыхе и в еще большей степени в шроте. В кедровом масле количество макро- и микроэлементов значительно ниже, в прессовом масле их содержание несколько выше, возможно вследствие наличия большего количества примесей. В составе подскорлупной пленки в значительных количествах присутствуют все определенные макроэлементы, причем кальция значительно больше, чем в остальных компонентах и продуктах. По составу микроэлементов пленка выделяется высоким содержанием железа, хрома и цинка. При переработке скорлупы с получением сухого экстракта большая часть минеральных веществ извлекается в экстракт, и содержание их в сухом экстракте значительно выше, чем в исходной скорлупе. Относительно большое содержание свинца в скорлупе по сравнению с ядром, возможно, связано с тем, что свинец существенным образом влияет на эластичность и пластичность стенок клеток растения, ведет к возрастанию твердости тканей [10], что обусловливает его накопление в твердой кедровой скорлупе.
Некоторые микроэлементы одновременно могут быть и очень токсичными - все дело в концентрации: при нормальном его содержании в живых организмах он рассматривается как микроэлемент, при избытке - как тяжелый металл. Из определенных нами элементов это Со, №, Си, Zn, Mn, Pb и Cd. Анализ полученных данных показал, что содержание тяжелых металлов как в самих кедровых орехах, так и в продуктах переработки не превышает предельно допустимых концентраций, принятых СанПиН.
Заключение
Таким образом, значительное содержание минеральных веществ, в том числе эссенци-альных элементов обусловливает возможность применения компонентов семян сосны сибирской и продуктов их переработки для обогащения продуктов питания макро- и микроэлементами, причем жмых и шрот являются более перспективными источниками минеральных веществ.
Библиография
1. Стрельникова Е.П., Прохорова Л.В., Евтушенко Н.С. и др. Химический состав семян сосны кедровой сибирской (обзор) // Материалы II Междунар. съезда «Актуальные проблемы создания новых лекарственных препаратов природного происхождения». - СПб., 1998. - С. 120-127.
2. Слесарев В.И. Химия: Основы химии живого: учебник для вузов. - СПб.: Химиздат, 2007. -
786 с.
3. Павлова А.Б., Чиркина Т.Ф., Золотарева A.M. Биологически активная пищевая добавка на основе древесной зелени облепихи // Химия растительного сырья. - 2001. - №4. - С. 73-76.
4. Семена кедра сибирского / под ред. Н.Е. Судачковой. - Новосибирск: Наука, 1979. - 128 с.
5. Субботина М.А. Минеральный состав и показатели безопасности семян сосны кедровой сибирской // Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 5. - С. 174-177.
6. Хантургаев А.Г., Ширеторова В.Г., Бадмацыренов Б.В. и др. Получение кедрового масла из семян сосны сибирской экстракцией этиловым спиртом // Известия вузов. Пищевая технология. -2003. -№ 1,-С. 34-37.
7. Залуцкий А.В., Хантургаев А.Г. Получение экстрактивных веществ из скорлупы семян сосны сибирской Pinus Sibirica Du Tour в поле СВЧ // Вестник ВСГТУ. - 2009. - № 3. - С. 56-66.
8. Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов / под ред. И М. Скурихина, В.А. Тутельяна. - М.: Брандес, Медицина, 1998. - С. 183-195.
9. Агаджанян Н.А., Скальный А.В. Химические элементы в среде обитания и экологический потрет человека. - М.: Изд-во КМК, 2001 - С. 11-59.
10. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. - М.: Мир, 1989. -
439 с.
Bibliography
1. Strelnikova Е.Р., Prokhorova L. V., Yevtushenko N.S. et al. Chemical composition of Siberian pine seeds (review) // Materials of 2nd International Congress «Actual problems of new drugs of natural origin». -SPb., 1998.-P. 120-127.
2. Slesarev V.I. Chemistry. Basis of chemistry of living beings: Textbook for institutions. - SPb.: Khimizdat, 2007. - 786 p.
3. Pavlova A.B., Chirkina T.F., Zolotaryova A.M. Food supplement based on wood greens of sea buckthorn // Khimija Rastitel'nogo Syr'ja. - 2001. - N 4. - P. 73-76.
4. Seeds of the Siberian cedar / Edited by N.E. Sudachkova. - Novosibirsk: Nauka, 1979. - 128 p.
5. Subbotina M.A. Mineral composition and Siberian cedar seed safety index // KrasGAU Press. -2009.-N 5.-P. 174-177.
6. Khanturgaev A.G., Shiretorova KG., Badmatsyrenov В. V. et al. Preparation of cedar oil from the seeds of Siberian pine extraction with ethanol // News of Institutes of higher education. Food technology. -2003.-Nl.-P. 34-37.
7. Zalutsky A.V., Khanturgaev A.G. Preparation of extractives substances from the shell seeds of Siberian pine Pinus Sibirica Du Tour in the microwave // ESSTU Bulletin. - 2009. - N 3. - P. 56-66.
8. Guide on methods of food quality and safety analysis / Edited by I.M. Scurikhin, V.A. Tutel'yan. -M.: Brandes, Medicina, 1998. - P. 183-195.
9. AgadzhanyanN.A., SkalnyA.V. Chemical elements in habitat and human ecological portrait. - М.: КМК Publishing House, 2001. - P. 11-59.
10. Kabata-Pendias A., Pendias Kh. Microelements in soils and plants. - М.: Mir, 1989. - 439 p.
