CC BY
43УДК 634.424.8:581.19
Углеводы плодов Acca sellowiana (О. Berg)
А. А. ГАДЖИЕВА, д-р филос. наук
Азербайджанский технологический университет, г. Гянджа
Введение. Плоды Acca sellowiana (O. Berg) (фейхоа) широко распространены в субтропических зонах Азербайджанской Республики. Эти цитрусовые плоды по вкусовым, питательным, а также по лечебным свойствам имеют промышленное значение. Характерной особенностью плодов фейхоа является содержание в их составе большого количества йода (8—39 мг/100 г на сухую массу плодов), притом что суточная потребность в йоде для человека составляет 0,15 мг/100 г.
Плоды фейхоа не только источник биологически активных веществ, они также богаты углеводными веществами.
Цель работы — глубокое изучение углеводного состава плодов фейхоа сорта Кулидж с целью определения их полезности как источника пентоз, гексоз, олиго- и полисахаридов. В результате исследований установлена их доминирующая роль в плодах по сравнению с другими химическими соединениями.
Экспериментальная часть. Нами изучены фракционный состав углеводов плодов фейхоа, схема проведения исследования дана на рисунке.
Исследование углеводного комплекса плодов фейхоа осуществляли согласно приведенной последовательности. Плоды измельчали, удаляли семена и обезжиривали эфиром в аппарате Сокслета.
Фракционирование углеводов. 100 г сырья с влажностью 88% после удаления липидов и пигментов обрабатывали в течение двух часов 70%-ным этиловым спиртом при 70 °С [1, 2].
Извлечение спирторастворимых веществ осуществляли три раза, суммарный объем экстракта — 250 мл. Содержание редуцирующих веществ (РВ) в экстракте и инвертированных сахаров (гидролиз 2%-ной HCl) проводили перманганатным методом по Бертрану. Твердую фазу отделяли центрифугированием, экстракт упаривали в вакууме. Сухой остаток экстрагировали несколько раз водой (2—3 ч) при 70 °С, осуществляя периодическое перемешивание. Суммарные экстракты упаривали под вакуумом до небольшого объема и проводили осаждение этанолом. Осадок пектина отделяли фильтрацией через фильтр Шотта, промывали, сушили до постоянного веса и гравиметрически определяли выход. Аликвотную часть осадка подвергали гидролизу и определяли содержание РВ перманганат-ным методом по Бертрану.
Остаток после удаления водорастворимых веществ экстрагировали смесью 0,25%-ного оксалата аммония
и щавелевой кислоты в соотношении 1:1 при температуре 65...70 °С.
Процесс повторяли три раза, осуществляя периодическое перемешивание. Суммарный экстракт диали-
ПЛОДЫ ФЕЙХОА
¥
Экстракция 70%-ным этанолом, 70 °С
Спирторастворимые соединения
Инверсия
_i_
->- БХ -> Состав
ТСХ фракции
Инвертированные сахара
БХ _, "ТСХ '
Состав фракции
Водорастворимая фракция
Осаждение, гидролиз
Редуцирующие вещества
БХ _, "ТСХ '
Состав фракции
Протопектин
*
Диализ, осаждение этанолом, гидролиз 10%-ной БХ _, H2SO4 ТСХ '
Состав фракции
Гемицеллюлоза А
Нейтрализация, осаждение этанолом, гидролиз 2%-ной НС1
БХ _, "ТСХ '
Состав фракции
Гемицеллюлоза Б
Остаток, экстракция с H2O
Остаток, экстракция (NHJ2C2O2 - H2C2O2 (1:1)
Остаток, экстракция 6 %-ной КОН
Остаток, экстракция 24 %-ной КОН
Остаток
Нейтрализация, осаждение этанолом, гидролиз 2%-ной НС1
БХ _, "ТСХ '
Состав фракции
Состав фракции
Гидролизат (ß-D-целлюлоза)
Лигнин, минеральные вещества
Схема фракционирования углеводного комплекса плодов Acca sellowiana (O. Berg)
10%-ной H2SO4
зовали против проточной воды, упаривали под вакуумом до небольшого объема, вновь диализовали и проводили осаждение протопектина этанолом. Осадок отделяли, промывали и определяли выход. Аликвот-ную часть осадка после гидролиза использовали для определения РВ (редуцирующих веществ).
Остаток после удаления пектиновых веществ экстрагировали несколько раз 6%-ной KOH при комнатной температуре. Экстракты обрабатывали уксусной кислотой и проводили осаждение гемицеллюлозы А (ГМЦ-А). Осадок отделяли, промывали, сушили и определяли выход. Аликвотную часть гидролизовали и определяли РВ.
Аналогично проводили обработку 24%-ной KOH в присутствии 4%-ной борной кислоты и получили фракцию гемицеллюлозы Б (ГМЦ-Б) [3].
В осадке после гидролиза также определяли содержание редуцируюущих веществ.
Остаток целлюлозы после всех экстракций промывали водой до нейтральной реакции, сушили и определяли выход. Затем проводили обработку 72%-ной H2SO4 в течение двух часов при комнатной температуре, добавляли воду (1:15) и проводили гидролиз на кипящей водяной бане в течение пяти часов.
Остаток после гидролиза целлюлозы промывали водой до нейтральной реакции, сушили и определяли выход лигнина.
Выделения полисахаридов проводили из водорастворимого, оксалатоаммонийного и двух щелочераство-римых экстрактов путем смешивания соответствующих экстрактов с этанолом в соотношении 1:3. Для щелочерастворимых фракций осуществляли предварительное подкисление уксусной кислотой до рН 5,0. Полисахариды каждой фракции очищали двукратным переосаждением, для чего выпавший осадок полисахаридов растворяли в трехкратном количестве NaOH и осаждали спиртом, промывали этанолом, этиловым эфиром и сушили до постоянного веса с P2O5 и гравиметрически определяли выход [4].
Гидролиз полисахаридов и идентификация моносахаридов. Пектин и протопектин гидролизовали 16 ч 10%-ной H2SO4, а остальные фракции — 2%-ной HCl при 100 °С в течение 6 ч.
Для определения доли легкогидролизуемых полисахаридов навеску после удаления спирторастворимых веществ гидролизовали 2%-ной HCl.
Для анализа трудногидролизуемых полисахаридов остаток после удаления легкогидролизуемых углеводов промывали водой до рН 5,0, гидролизовали 72%-ной H2SO4, как указано выше.
Бумажную хроматографию (БХ) углеводов проводили в нисходящем одномерном варианте, используя систему растворителей этилацетат — уксусная кислота — пиридин — вода (10 : 3 : 3 : 2), обеспечивающую удовлетворительное разделение нейтральных моносахаридов и уроновых кислот [4, 5].
В качестве проявителя на альдозы использовали анилинфталат (0,92 мл анилина и 1,68 г фталевой кислоты в 100 мл этанола), а проявителя кетоз — 20 г
мочевины, 100 мл этанола, 5 мл концентрированной HCl.
Тонкослойную хроматографию (ТСХ) сахаров проводили на силикагелевых пластинах с размерностью 10x10, импрегнированных борной кислотой, используя систему растворителей метилэтилкетон — уксусная кислота — метанол (3:1:1), обеспечивающую разделение глюкозы и галактозы.
Количественное определение проводили после элюирования соединений с сорбентом, проведения реакции с 0,2%-ным раствором бензидина в уксусной кислоте и последующей регистрации поглощения при 350 мл.
В промытый осадок наливали 0,5 мл 10%-ного раствора MnSO4 взбалтывали, добавляли 4 мл 0,2 н. раствора №OH, еще раз взбалтывали и пробирку помещали в кипящую воду на 2 мин. Затем охлаждали и осадок удаляли центрифугированием. Раствор переносили в пробирку центрифуги, а осадок промывали горячей водой и выливали в пробирку (сохраняли для регенерации серебра).
К раствору в пробирке добавляли 1 мл 0,1 Н раствора KMnO4 и 1 мл 0,2 Н NaOH, взбалтывали и пробирку ставили в кипящую воду на 5 мин (раствор должен быть фиолетовым, в противном случае необходимо добавить несколько капель перманганата). В горячий раствор добавляли 1—2 капли 10 %-ного раствора MnSO4, взбалтывали, отстаивали. После центрифугирования раствор переносили в фарфоровую чашку. Осадок промывали с 3 мл дистиллированной воды и добавляли в фарфоровую чашку, которую ставили на водяную баню; раствор испаряли до сухого остатка, в который добавили 1 мл дистиллированной воды и фильтровали в колбе Эрленмейера вместимостью 100 мл, потом добавили 0,5 мл 4 Н ортофосфорной кислоты, 0,2 мл 20%-ного раствора KJ и 0,3 мл раствора крахмала. Взбалтывали и титровали 0,1 Н раствором тиосульфата натрия.
Результаты исследования. Результаты анализов углеводного комплекса фейхоа представлены в таблице. По приведенным данным можно сказать, что уроно-вые кислоты обнаружены только в продуктах гидролиза протопектина и пектина, а в гемицеллюлозах А, Б и в целлюлозе имеются следы этих веществ.
Рамноза содержится только в гемицеллюлозах А, Б и в целлюлозе, и то следы.
Глюкоза и галактоза встречаются во всех фракционных составах углеводного комплекса.
Так как фруктоза является составным элементом сахарозы, ее обнаружили в спирторастворимых и инвертированных фракциях углеводов.
Из пентоз в плодах найдены арабиноза и ксилоза (кроме спирторастворимых и инвертируемых растворов).
Конечными продуктами фракционного углеводного состава плодов фейхоа являлись ß-D-целлюлоза, лигнин и минеральные вещества.
Разнообразие углеводного состава плодов фейхоа еще раз доказывало полезность использования этих
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕщЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК
углеводный состав плодов Acca sellowiana (o. Berg)
Мономерный состав углеводов, % к сумме полисахаридов
Фракция углеводов глюкоза фруктоза сахароза арабиноза ксилоза галактоза рамноза уроновые кислоты
Спирторастворимые (70%-ный этанол) 24,56 21,33 13,23 24,19 - 16,69 - —
Редуцирующие спирторастворимые 17,91 14,32 26,45 24,79 - 16,53 - —
Инвертированные спирторастворимые 31,23 28,32 - 23,60 - 16,85 - —
Водорастворимый пектин 17,71 - - 21,89 сл. 23,65 - 36,75
Протопектин 10,88 - - 15,86 1,55 15,46 Следы 56,25
Гемицеллюлоза А 34,91 - - 16,81 34,00 11,15 3,13 Следы
Гемицеллюлоза Б 35,72 - - 24,99 28,27 11,02 Следы Следы
Целлюлоза 98,50 - - - сл. - - Следы
Лигнин 0,01 - - - - - - —
плодов для производства различных фруктовых консервов детского и диетического питания [6].
Выводы
1. Плоды фейхоа по химическому составу представляют собой сложную биологическую многокомпонентную систему, в которой главная роль принадлежит углеводам.
2. Изучение фракционного состава углеводного ком-
плекса плодов фейхоа показало, что глюкоза имеется во всех фракциях, а арабиноза и рамноза отсутствуют только во фракции целлюлозы. Глюкоза преобладает также по количественному составу.
3. По фракционному составу углеводов в комплексе с другими химическими компонентами плоды фейхоа могут выступать как источник сырья в производстве консервов диетического и детского назначения.
Литература
1. Исаева, Е. В. Групповой состав углеводов почек тополя / Е. В. Исаева, Т. В. Рязанова // Химия растительного сырья. — 2006. — № 1. — С. 33-36.
2. Голубев, В. Н. Углеводы плодов Diospyros kaki/ В. Н. Голубев, Л. И. Костинская, М. А. Халилов // Химия природных соединений. — 1987. — № 1. — С. 135-136.
3. Шлейкин, А. Г. Биохимия. Лабораторный практикум. Часть 3. Углеводы. Липиды: Учеб. пособие / А. Г. Шлейкин, Н. Н Скворцова, А. Н. Бландов. — СПб.: Университет ИТМО, 2015. — 64 с.
4. Злобин, А. А. Пектиновые полисахариды рябины обыкновенной Sorbus aucuparia L. / А. А. Злобин и др. // Химия растительного сырья. — 2011. — № 1. — С. 39-44.
5. Клюквина, Е.Ю. Углеводы: Учебное пособие / Е. Ю. Клюквина, С. Г. Безрядин. — Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2012. — 106 с.
6. Касьянов, Г. И. Теоретическое и экспериментальное обоснование технологии глубокой переработки субтропического сырья / Г. И. Касьянов, Е. И. Мякинникова, И. Е. Сязин. — Краснодар: КубГТУ, 2012. — 170 с.
References
1. Isaeva, E. V. Gruppovoj sostav uglevodov pochek topolja / E.V. Isaeva, TV. Rjazanova // Himija rastitel'nogo syr'ja. — 2006. — № 1. — S. 33-36.
2. Golubev, V. N. Uglevody plodov Diospyros kaki / V. N. Gol-ubev, L. I. Kostinskaja, M. A. Halilov // Himija prirodnyh soedinenij. — 1987. — № 1. — S. 135-136.
3. Shlejkin, A. G. Biohimija. Laboratornyj praktikum. Chast' 3. Uglevody. Lipidy: Ucheb. posobie / A. G. Shlejkin, N. N. Skvorcova, A. N. Blandov. — SPb.: Universitet ITMO, 2015. — 64 s.
4. Zlobin, A. A. Pektinovye polisaharidy rjabiny obyknovennoj Sorbus aucuparia L. / A. A. Zlobin, i dr. // Himija rastitel'nogo syr'ja. — 2011. — № 1. — S. 39-44.
5. Kljukvina, E. Ju. Uglevody: Uchebnoe posobie / E. Ju. Kljukv-ina, S. G. Bezrjadin. — Orenburg: Izdatel'skij centr OGAU, 2012. — 106 s.
6. Kas'janov, G.I. Teoreticheskoe i jeksperimental'noe obosno-vanie tehnologii glubokoj pererabotki subtropicheskogo syr'ja / G. I. Kas'janov, E. I. Mjakinnikova, I. E. Sjazin. — Krasnodar: KubGTU, 2012. — 170 s.
углеводы плодов Acca sellowiana (o. Berg) Ключевые слова
редуцирующие вещества; углеводы; фейхоа; фракционирование; хроматографирование.
реферат
C точки зрения современных рекомендаций по нормированию физиологических потребностей в биологически активных веществах в теории рационального питания особое внимание уделяется использованию в рационе населения плодов субтропических культур и продуктов их переработки. Среди этих культур преобладающими являются плоды Acca sellowiana (O. Berg) (фейхоа), произрастающие в Азербайджанской Республике. Эти цитрусовые плоды по вкусовым, питательным, а также лечебным свойствам являются сырьем для производства различных видов продуктов питания из них в промышленном масштабе. Как показали исследования по изучению химического состава плодов фейхоа, они содержат различные многокомпонентные химические вещества, которые и определяют биологическую ценность этого сырья. По количеству главная роль принадлежит углеводам. Качественное и количественное изучение углеводов этих плодов еще раз показало их значимость в питании населения. Фракционный состав углеводов представлен глюкозой, фруктозой, сахарозой, галактозой, рамнозой. Из пентоз обнаружены ксилоза и арабиноза. Следует отметить, что глюкоза и галактоза имеются во всех фракционных составах углеводного комплекса, но глюкоза преобладает по количественному составу. Конечными продуктами данного состава являлись ß-D-целлюлоза, лигнин и минеральные вещества. Наряду с этим сенсорные свойства плодов — консистенция, устойчивость при хранении — в значительной степени определяются содержанием отдельных фракций углеводов, их структурными особенностями. Благодаря своеобразному сочетанию органических кислот, углеводов, полифенолов, минеральных веществ в плодах фейхоа образуется вкус тропических культур. По фракционному составу углеводов в комплексе с другими химическими компонентами плоды фейхоа могут выступать как источник сырья в производстве консервов диетического и детского назначения.
Автор
Гаджиева Айгюнь Ариф кызы, д-р филос. наук Азербайджанский технологический университет, AZ 2011, г. Гянджа, проспект Ш. И. Хатан, д. 103, [email protected]
carbohydrate of Fruits Acca Sellowiana (o. Berg) Key words
reducing substances; carbohidrate; feijoa; fractionation; chromatography.
Abstract
From the points of view of modern recommendations on the normalization of physiological needs in biologically active substances in the theory of rational nutrition, special attention is paid to the use in the diet of the population of fruits of subtropical cultures and products of their processing. Acca sellowiana (O. Berg) (feijoa) fruits growing in the Republic of Azerbaijan are predominant among these cultures. These citrus fruits by taste, nutrition, and also by their medicinal properties are raw materials for the production of various types of food products from them in the industrial level. As studies on the chemical composition of feijoa fruits show, they contain various mul-ticomponent chemical substances that determine the biological value of this raw material. Basically, the number of the main role belongs to carbohydrates. A qualitative and quantitative study of the carbohydrates of these fruits once again are showed their importance in nutrition of the population. The fractional composition of carbohydrates is represented by glucose, fructose, sucrose, galactose, rham-nose. xylose and arabinose were detected as pentoses. It should be noted that glucose and galactose is present in all fractional formulations of the carbohydrate complex, but glucose predominates in terms of quantity. The final products of this composition were p-D-cellulose, lignin and minerals. Along with this, the sensory properties of fruits-consistency and storage stability are determined by the content of individual fractions of carbohydrates, and their structural features. The taste of tropical crops in feijoa fruits is formed due to a peculiar combination of organic acids, carbohydrates, polyphenols, minerals. According to the fractional composition of carbohydrates in combination with other chemical components, the fruits of feijoa can act as a source of raw materials in the production of canned food for dietary and children purposes.
author
Gadzhieva Aygun Arif gizi, Doctor of Philosophical Sciences
Azerbaijan Technological University,
103 Sh. I. Khatan, Ganja city, AZ 2011, Azerbaijan,
