CC BY
77
66.066
РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ ОСАЖДЕНИЯ ЩАВЕЛЕВОЙ КИСЛОТЫ В РАСТИТЕЛЬНОМ СЫРЬЕ
Н.Г. ЩЕГЛОВ, Б.В. МАРТИРОСЯН, М.С. ДИБИЯЕВА
Пятигорский государственный технологический университет,
357500, г. Пятигорск, ул. 40лет Октября, 56; электронная почта: nauka.pgtu@mail.ru
Исследован ряд методов осаждения щавелевой кислоты из листовой части шпината с целью дальнейшего его использования как добавки в продуктах питания профилактического назначения. Наиболее эффективным признан метод экстрагирования щавелевой кислоты водой с использованием СВЧ-энергии.
Ключевые слова: шпинат, щавелевая кислота, биологически активные вещества, способы осаждения, СВЧ-энергия.
Шпинат огородный (БртаЫа о1егасеа) является перспективным растительным сырьем благодаря содержанию биологически активных веществ, доступности и простоте выращивания. Шпинат содержит витамины, моносахариды, каротины, клетчатку, флавонои-ды, широкий спектр минеральных веществ [1-4], органические кислоты - кофейную, хлорогеновую, щавелевую [5]. Витаминный состав шпината приведен в таблице.
Таблица
Витамины Суточная потребность (в зависимости от пола и возраста), мг Содержание в шпинате огородном, мг/100 г
Аскорбиновая кислота 90 55-85
Рутин 50 63
Тиамин 1,5 0,1
Рибофлавин 1,8 0,25
Пантотеновая кислота 5,0 0,3
Ниацин 20,0 0,6
Пиридоксин 2,0 0,1
Биотин 0,5 0,10 ■ 10-3
Фолиевая кислота 0,2 80 ■ 10-3
Ретинол 9,0 0,75
Кальциферол 0,1 2,5 ■ 10-3
Филлохинон 1,2 5,0
Токоферолы 15,0 2,5
Содержание в шпинате минеральных веществ, мг/100 г:
Натрий 24 Железо 3,5
Калий 774 Медь 0,08
Кальций 106 Цинк 0,62
Магний 82 Йод 0,048
Фосфор 83 Алюминий 0,67
Однако существуют факторы, негативно влияющие на безопасность использования шпината в питании: возможный высокий уровень азотосодержащих веществ (нитратов), в зависимости от количества вносимых азотистых удобрений [6];
высокое содержание щавелевой кислоты (ЩК) [7].
Если высокое содержание нитратов можно отнести к агрохимической культуре выращивания шпината, и известны простые технологии снижения нитратов в овощах, то разработка способов осаждения ЩК является актуальной задачей.
Содержание нитратов в шпинате может колебаться в пределах 300-420 мг/кг. Низкие значения соответствуют нормальному внесению удобрений в почву -80-90 кг азота на 1 га, высокие - 300 кг азота на 1 га. Высокое содержание ЩК в шпинате и потребление такого шпината в виде салата может вызвать острую патологию в желудочно-кишечном тракте. Щавелевая кислота, попадая в организм человека, нарушает обмен кальция, что приводит не только к изменению осмотического давления в почках, но и образованию нерастворимых соединений (камней) [7]. Кроме того, высокое содержание ЩК способствует образованию хелатных соединений. Особенно интенсивно этот процесс протекает при внесении шпината в тесто и дальнейшей выпечке при температуре выше 100°С.
Гидрат (НООС-СООН) теряет молекулу воды, и атомы водорода замещаются ионами тяжелых металлов (медь, свинец, железо), что и приводит к образованию токсичных хелатных соединений, которые, поступая с пищей, ингибируют ферменты лактатдегидроге-назы и сукцинатдегидрогеназы.
Нами рассмотрено несколько способов осаждения ЩК в шпинате огородном с последующей оценкой суммы восстановителей в экстрагенте после осаждения. Каждый эксперимент был проведен в 3-кратной повторности, результаты обработаны и получены средние арифметические значения.
Определение содержания суммы восстановителей, в том числе ЩК, проводили количественным методом. Далее использовали объемный метод анализа [8]. Сущность метода состояла в следующем.
К полученным несколькими способами вытяжкам из шпината прибавляли аммиак до щелочной реакции:
2 КН3 + НООС-СООН = КН4ООС-СООКН4,
1,5 г борной кислоты и 10 см3 СаС12для осаждения ЩК КН4ООС-СОО1ЧН4 + СаС12 = СаС2О4 + 2 КН4С12.
Выпавший осадок СаС2О4 отфильтровывали, жидкость над осадком сливали, а осадок промывали до отрицательной реакции на хлор (проба 1%-м раствором AgNO3). Осадок растворяли в 5 см3 10%-го раствора Н2БО4:
СаС2О4 + ЩБО4 = НООС-СООН + СаБО4
и после подогревания на водяной бане титровали ЩК 0,1 н раствором перманганата калия из микробюретки до слабого порозовения. Титр 0,1 н раствора КМпО4 по ЩК - 4,5.
5 НООС-СООН + 2 КМпО4 + 3 Н2БО4 = 10 СО2 +
+ К2БО4 + 2 МпБО4 + 8 Н2О.
Процентное содержание ЩК вычисляли по формуле
у_УаК -100
Л — -------- ,
У1 т
где а - количество 0,1 н раствора перманганата калия, пошедшее на титрование, см3; У - общий объем вытяжки, см3; У - объем пробы вытяжки, взятой для осаждения, см3; К -поправка к титру перманганата калия; т - масса навески, г.
Раствор перманганата калия наряду с ЩК вступает в реакцию с другими органическими кислотами и катионами некоторых металлов. Ввиду превалирования ЩК в шпинате результаты определения отнесены нами именно к данной кислоте. Общая продолжительность экстрагирования составляла 10 мин, количество ЩК в экстракте определяли с интервалом в 1 мин.
1-й способ - экстрагирование водой. Листья шпината массой 100 г нарезали размером 3-5 мм, затем двукратно, с интервалом в 5 мин, подвергали экстракции в 500 мл дистиллированной воды при температуре 70-80°С; продолжительность экстракции - 10 мин. Обе вытяжки в дальнейшем исследовали на содержание суммы восстановителей, в том числе ЩК. Первая вытяжка содержала 28%, а вторая - 18% восстановителей. Таким образом, данный способ позволил осадить 46% ЩК от общего количества (рис. 1, нумерация кривых соответствует способам осаждения).
Продолжительность воздействия экстрагента, мин Рис. 1
2-й способ - осаждение органических кислот экстракцией с подкисленным экстрагентом. В качестве подкисляющего агента была выбрана уксусная кислота. Измельченный шпинат размером частиц 3-5 мм в количестве 100 г двукратно, с интервалом 5 мин, экстрагировали 500 мл 0,2%-м раствором уксусной кислоты в течение 5 мин. Обе вытяжки исследовали на содержание суммы восстановителей, в том числе ЩК. Первая вытяжка содержала 11%, а вторая - 3% восстановителей. Данный способ позволил осадить в сумме 14% от исходного содержания ЩК в растительном сырье (рис. 1: кривая 2). Такой результат объясняется тем, что ЩК в ряду органических кислот обладает более сильными диссоциирующими свойствами по сравнению с уксусной кислотой (Кщав = 5,36 ■ 10-2; Кукс = = 1,75 ■ 10-5 - константы диссоциации).
3-й способ - экстрагирование ЩК с использованием СВЧ-энергии. Измельченный шпинат размером частиц 3-5 мм в количестве 100 г и 500 мл дистиллированной воды поместили в фарфоровую емкость, затем двухкратно с интервалом в 3 мин подвергли воздействию СВЧ-энергии продолжительностью 5 мин. Предварительно нами было установлено, что за 5 мин при принятом режиме вода прогревается до 70-74°С. Затем в отфильтрованной жидкой части определяли сумму восстановителей, в том числе ЩК. Первая вытяжка содержала 34%, вторая - около 49% восстановителей. Данный способ позволил осадить 83% кислот от начального их количества в растительном сырье (рис. 1: кривая 5).
4-й способ - экстрагирование с использованием ультразвука. Измельченный шпинат размером частиц 3-5 мм в количестве 100 г и 500 мл дистиллированной воды подвергли воздействию ультразвука в течение 10 мин. В отфильтрованной жидкой части определяли сумму восстановителей, в том числе ЩК. Данный способ позволил осадить 40,5% от исходного количества ЩК в растительном сырье.
Сравнительные результаты 4 способов осаждения представлены на рис. 2.
Таким образом, установлено, что максимально осаждается ЩК при экстрагировании шпината в воде с использованием СВЧ-энергии. Этот способ экстрагирования является наиболее эффективным, поскольку при воздействии СВЧ-энергии происходит разрушение мембран клеток, а воздействие на ЩК, содержащую
12 3 4
Рис. 2
две гидроксильные группы, вызывает разрыв связей в самой молекуле.
ЛИТЕРАТУРА
1. Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / Под ред. И.М. Скурихина и В.А. Тутельяна. - М.: ДеЛи принт, 2002. - 236 с.
2. Конопля Е.Ф., Николайчук Л.В., Баженова Л.А. Целебно-пищевые растения. - Минск: Полымя, 2000. - 672 с.
3. Габаев С.Г. Шпинат. - Л., 1927. - 50 с.
4. Биохимия культурных растений. Т. 4. Овощные и бахчевые культуры. - М.-Л.: Сельхозиздат, 1938. - 450 с.
5. Богуславская Л.И., Будникова Т.Н., Копышева И.В.
Фитохимическое изучение Зртас\а о1вгасва // Химия природ. соединений. - 1991. - № 5. - С. 719-720.
6. Безвредность пищевых продуктов / Г.Р. Робертс, Э.Х. Март, В.Дж. Сталтс и др.; Под ред. Г.Р. Робертс. - М.: Агропромиз-дат, 1986. - 287 с.
7. Росивал Л., Энгст Р., Соколай А. Посторонние вещества и пищевые добавки в продуктах: Пер. с нем. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. - 264 с.
8. Методы биохимического исследования растений / Под ред. А.И. Ермакова. - Л.: Агропромиздат, 1987. - 456 с.
Поступила 30.07.10 г.
WORKING OUT OF EFFECTIVE METHODS OF OXALIC ACID PRECIPITATION
IN VEGETATIVE RAW MATERIALS
N.G. SCHEGLOV, V.V. MARTIROSYAN, M.S. DIBIYAEVA
Pyatigorsk State Technological University,
56, 40 Let Oktyabrya st., Pyatigorsk, 357500; e-mail: nauka.pgtu@mail.ru
A number of methods of sedimentation oxalic acids from a sheet part of spinach for the purpose of its further use as additives in foodstuff of preventive appointment is investigated. The most effective recognizes a method of water extraction oxalic acids with microwave energy use.
Key words: spinach, oxalic acid, biologically active substances, ways of sedimentation, microwave energy.
664.002.36
ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ ОКСИКОРИЧНЫХКИСЛОТ МОРКОВИ ПРИХРАНЕНИИ
Р.Н. ОБЛОМИЙ, Э.А. ИСАГУЛЯН
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; тел.: (861) 255-84-11
Морковь сортов Нантская, Лосиноостровская и Геранда хранили при температуре 4°С в течение 6 мес. С увеличением сроков хранения содержание оксикоричных кислот увеличивалось, что привело к появлению у моркови горького вкуса. Ключевые слова: морковь, хранение корнеплодов, оксикоричные кислоты, хлорогеновая кислота.
Морковь содержит оксикоричные кислоты: кофейную - до 2 ■ 10-3% и феруловую - до 0,5 ■ 10-3% в 100 г [1].
Исследованы отечественные сорта моркови Нантская, Лосиноостровская и Геранда с целью определения влияния флавоноидного состава на качество корнеплодов после хранения. Для концентрирования вытяжку пропускали через колонку с активированным гелиевым порошком, затем полифенолы из вытяжек активировали разными растворителями (БУВ, спирт, ацетон, эфир) и исследовали хроматографическим методом.
Различные растворители применяли для более четкого разделения исследуемых веществ, имеющих различную растворимость, а также с целью использования литературных данных для идентификации полифенолов по Я/цветными реакциями [1].
Основной флавоноид моркови хорошо растворим в спирте, в эфире. Его Я/в БУВ составляет 0,85-0,95; в водных растворителях Я/= 0. В ультрафиолетовом свете и парах аммиака этот флавоноид имеет ярко-желтую окраску, дает положительную реакцию с А1+3 и Бе+3.
Основной пик поглощения света находится в области 280 нм (рисунок).
Исследования показали, что в процессе хранения (при сильном увядании) указанное вещество гидролизируется и образует два новых соединения, которые в водном растворителе также имеют Я/= 0, в БУВ - 0,34, что указывает на склонность веществ к растворению в жирорастворителях.
На основании изучения остатка после гидролиза (цвет, растворимость, данные Я/, отсутствие цветных
