Современные методы анализа яблок поздних сортов созревания и обнаружение в них витаминов и тяжелых металлов

Введение

Растительная пища играет важную роль в жизни человека. Плоды  являются источником углеводов, минеральных  солей и витаминов, особенно витамина С. Большое значение в питании  имеют различные вкусовые и ароматические  вещества, содержащиеся в плодах и  овощах. Они значительно улучшают вкус пищи, что способствует лучшему  её усвоению.

Актуальность работы. Свежие плоды и ягоды – незаменимая и обязательная составная часть рациона человека, поэтому обеспечение потребностей населения в плодах является актуальной задачей, требующей своего решения. Согласно Приказу Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации от 2 августа 2010 года № 593н «Об утверждении рекомендаций по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающим современным требованиям здорового питания» для активного и здорового образа жизни, профилактики неинфикционных заболеваний, состояний, обусловленных недостатком микронутриентов и улучшения демографической ситуации, человеку необходимо употреблять 90 – 100 кг/г. Фруктов и ягод с учетом их использования в различной продукции. Нам всем хорошо известно, что яблоки полезны для нашего здоровья. В них содержится фруктоза, витамины, магний, калий и два десятка других соединений, перечислять которые можно долго. Также в яблоках есть витамины А, С и Е. Это трио витаминов укрепляет иммунную систему, помогает организму справиться с стрессом. Сегодня большинство продаваемых яблок покрыты сверху воском. Да и по вкусу и запаху они всё меньше становятся похожими на яблоки.

 Целью настоящей курсовой работы является: изучение современных методов анализа яблок поздних сортов созревания  и обнаружение в них витаминов и тяжелых металлов.

Для достижения поставленной цели необходимо разрешение следующих  задач:

- исследовать возможные  методы экспертизы обнаружения витамина С и Р-активных веществ качества яблок;

- изучить измерительные  приборы, используемые для проведения  оценки качества яблок;

- провести оценку качества  исследуемых образцов яблок сенсорными методами;

- изучить методы определения количества тяжелых металлов.

Объектом исследования курсовой работы являются методы исследования качества яблок. Предметом исследования – яблоки поздних сортов созревания.

Основой для написания  работы являются методики разработанные  учеными, научные публикации по данной тематике, а также нормативная  и техническая документация, учебники и учебные пособия, периодические  издания, информация, размещенная на сайтах сети Интернет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Существующие методы экспертизы витамина С и Р-активных веществ

 

Для обеспечения населения  высококачественными продуктами питания  значительно возрастает потребность  в современных методах анализа  сырья и готовой продукции. В  пищевой промышленности методы исследования широко применяются для контроля и регулирования технологических  процессов, анализа сельскохозяйственного  сырья и, что немаловажно, для  оценки качества готовой продукции.

В зависимости от средств  анализа и проведения измерения показателей качества пищевых продуктов показатели качества определяют органолептическим, измерительным, экспертным, расчетным, регистрационным и социологическим методами.

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.

Экстрагирующий раствор приготавливают следующим образом.   В качестве экстрагирующего раствора используют растворы кислот - соляной с массовой долей 2%, метафосфорной с массовой долей 3% или смеси уксусной и метафосфорной кислот, которую готовят следующим образом: 15 г метафосфорной кислоты растворяют в 250 см3 дистиллированной воды, прибавляют 40 см3 ледяной уксусной кислоты, доводят водой до объема 500 см3, перемешивают и фильтруют в склянку с притертой пробкой. Хранят в холодильнике не более 10 дней.

Стандартный раствор аскорбиновой кислоты приготавливают следующим  образом: для приготовления раствора аскорбиновой кислоты концентрации 1,0 г/дм взвешивают 0,1000 г аскорбиновой кислоты с погрешностью не более ±0,0001 г, растворяют в экстрагирующем растворе в мерной колбе вместимостью 100 см3, доводят до метки тем же раствором и перемешивают. 
      Для приготовления раствора концентрации 0,1 г/дм3 вносят пипеткой 10 см3 раствора аскорбиновой кислоты концентрации 1,0 г/дм3 в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки экстрагирующим раствором и перемешивают. 

Растворы аскорбиновой кислоты  неустойчивы, поэтому их готовят  перед проведением испытания.     

Приготовление раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята  натрия и определение его титра  .     

0,05 г 2,6-дихлорфенолиндофенолята  натрия растворяют приблизительно  в 150 см3 горячей воды, предварительно прокипяченной в течение 30 мин или содержащей 0,042 г двууглекислого натрия, охлаждают до комнатной температуры, доводят до объема 200 см3 той же охлажденной водой, перемешивают и фильтруют в темную склянку. Раствор хранят в холодильнике не более 10 дней.      

Титр раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята  натрия устанавливают по стандартному раствору аскорбиновой кислоты концентрации 1,0 и 0,1 г/дм3 в день проведения испытания. Для этого в две колбы вместимостью 50 или 100 см3, в которые предварительно прибавлено по 9 см3 воды, вносят пипеткой по 1 см3 раствора аскорбиновой кислоты и быстро титруют раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия до светло-розовой окраски, не исчезающей в течение 15-20 с.     

Одновременно проводят контрольное  испытание. Для этого в колбу  вместимостью 50 или 100 см3 вносят 1 см3 экстрагирующего раствора, 9 см3 дистиллированной воды и титруют раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия.     

Титр раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята  натрия в граммах аскорбиновой кислоты, эквивалентного одному кубическому  сантиметру раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята  натрия, вычисляют по формуле:

                                       T=m/V1-V2                                                      (1)

где m - масса аскорбиновой кислоты, содержащаяся в 1 см3 стандартного раствора, г;

V1 - объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, израсходованный на титрование стандартного раствора аскорбиновой кислоты, см3 ;

  V2 - объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, израсходованный на контрольное испытание, см3 .

Приготовление раствора ацетатного буферного, с рН 4 готовят следующим образом: растворяют 300 г безводного уксуснокислого натрия в 700 см3 дистиллированной воды, добавляют 1000 см3 ледяной уксусной кислоты, перемешивают и с помощью рН-метра устанавливают рН 4, добавляя, при необходимости, снова кислоту.     

  Подготовка электродов для потенциометрического титрования 
 Измерительный платиновый электрод помещают в стакан вместимостью 50 см3 с раствором азотной кислоты, кипятят от 5 до 10 мин, промывают дистиллированной водой и оставляют в воде от 2 до 3 сут. Затем измерительный и вспомогательный электроды опускают в стакан вместимостью 100 см3 с раствором хлорной кислоты и замыкают накоротко (т.е. соединяют клеммы между собой). Через 2 ч электроды вынимают, не размыкая, промывают дистиллированной водой и помещают в стакан вместимостью 50 см3: измерительный - с раствором йодистого калия, вспомогательный - с дистиллированной водой. Через 15 мин электроды размыкают, измерительный электрод промывают дистиллированной водой. 
      Обработке подвергают электроды, не бывшие в употреблении, или после перерыва в работе более 6 мес. Хранят в стакане с дистиллированной водой. 
      Непосредственно испытания проводят следующим образом:

1. Экстрагирование. Для приготовления экстракта навеску пробы массой от 5 до 50 г взвешивают с погрешностью ±0,01 г. 

Для экстрагирования витамина С из продуктов плотной консистенции навеску пробы от 5 до 50 г гомогенизируют не более 2 мин с небольшим количеством  экстрагирующего раствора (не менее 1 см3 раствора на 1 г пробы) и переносят в мерные колбу или цилиндр вместимостью 100 см3, смывая гомогенизатор небольшими порциями экстрагирующего раствора до тех пор, пока объем не достигнет метки. Содержимое выдерживают в течение 10 мин, перемешивают и фильтруют.        

2. Визуальное титрование     

 В колбу вместимостью 50 или 100 см3 пипеткой вносят от 1 до 10 см3 экстракта, доводят объем водой до 10 см3 и титруют раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 15-20 с.     

Одновременно проводят контрольное  испытание на содержание в продукте редуцирующих веществ. Для этого  в колбу помещают экстракт, прибавляют равный ему объем ацетатного буферного  раствора, раствор формальдегида  в объеме, равном половине объема буферного  раствора, перемешивают и выдерживают  в течение 10 мин, закрыв предварительно колбу пробкой. Затем содержимое титруют раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята  натрия.     

3. Потенциометрическое титрование      

В стакан вместимостью 50 см3 вносят пипеткой экстракт, но не более 25 см3, прибавляют экстрагирующий раствор приблизительно до объема 30 см3 и погружают электроды рН-метра-милливольтметра так, чтобы при перемешивании они не касались магнитного стержня мешалки. Затем титруют потенциометрически из микробюретки раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия. Раствор 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия прибавляют порциями по 0,1-0,2 см3 при постоянном перемешивании. Записывают показания прибора в милливольтах, соответствующие каждому прибавленному объему раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия. При титровании стрелка прибора сначала отклоняется влево, затем ее движение замедляется и после точки эквивалентности стрелка отклоняется вправо. Объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, соответствующий точке эквивалентности и, следовательно, израсходованный на титрование объема, устанавливают по максимальной разнице ("скачку") двух соседних показаний прибора или по потенциометрической кривой зависимости величины потенциала в милливольтах от объема раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия в кубических сантиметрах.

Одновременно проводят контрольное  испытание на содержание в продукте редуцирующих веществ. Раствор титруют потенциометрически.

За результат титрования принимают среднее арифметическое результатов двух титрований одного экстракта. При повторном титровании в области предполагаемой точки  эквивалентности раствор 2,6-дихлорфенолиндофенолята  натрия прибавляют по 1-2 капли. 
      К витамину Р относят ряд веществ, обладающих капилляроукрепляющим действием. Они нормализуют кровяное давление, снижая его до нормы в случае гипертонической болезни. Укрепляя стенки сосудов, они являются профилактическими веществами привнутренних кровоизлияниях (в сердечной мышце, коре головного мозга и проч.). Этот витамин полезен при многих инфекционных заболеваниях, особенно когда поражены стенки сосудов (скарлатина, сепсис, геморрагические лихорадки) или когда в кишечнике образуются язвенные поражения (дизентерия, брюшной тиф). Применяется витамин Р и при неинфекционных заболеваниях, например, пневмонии, ревматизме и др.  В природе эти вещества представлены очень широко, как в виде агликонов , так и гликозидов. Р-активные вещества обладают антитоксичным действием, которое проявляется в связывании путем комплексообразования ионов тяжелых металлов, чем объясняется их лучезащитное свойство. Они находятся в тесной взаимосвязи с аскорбиновой кислотой, вследствие чего, потребность в аскорбиновой кислоте в их присутствии понижается. Установлено, что вещества, оказывающие Р-витаминное действие в основе своей имеют ароматическое (бензольное) кольцо, содержащее одну, две или более гидроксильных групп. Основными представителями Р-активных веществ являются флавоноиды (катехины, лейкоантоцианы, флавонолы, антоцианы и сополимеризированные формы этих соединений).

В яблоках из перечисленной  группы в основном содержатся бесцветные катехины и лейкоантоцианы.

Катехины – наиболее изученная  группа флавоноидов, представлены бесцветными  кристаллами с легким вяжущим  вкусом, хорошо растворимые в воде, этаноле, метаноле, уксусно-этиловом эфире, хуже – во влажном серном эфире, нерастворимы в жирорастворителях. Они легко окисляются на солнечном  свету и при нагревании. В плодах и ягодах катехины присутствуют в  свободном (незначительное количество) и в связанном виде – в составе  олигомерных и полимерных форм вместе с лейкоантоцианами.

Лейкоантоцианы менее  устойчивые соединения, в сравнении  с катехинами. В плодах они обычно содержатся в большем количестве, чем катехины. Именно лейкоантоцианы влияют на нежелательные изменения  цвета плодовых продуктов при  технологической обработке.

Методы химического анализа  флавоноидов основаны на цветных  реакциях. Для строго количественного определения отдельных представителей флавоноидов в исходных растительных экстрактах необходимо предварительное хроматографическое разделение их на бумаге, колонках или в тонком слое с применением различных адсорбентов. Флавоноиды хорошо поддаются хроматографическому анализу благодаря их различной растворимости, сорбционной способности, а также характерной окраске самих веществ в видимом и ультрафиолетовом свете. Для выявления флавоноидов после разделения наиболее часто применяют пары аммиака, растворы щелочи в метаноле, водные растворы хлористого алюминия, раствор пятихлористой сурьмы в четыреххлористом углероде, раствор боргидрида калия или натрия в изопропиловом спирте с последующим опрыскиванием спиртовым раствором хлористого алюминия и нагреванием при 120°. Для выделения флавоноидов используют этиловый, метиловый или бутиловый спирты, а также этилацетат. Полученные экстракты выпаривают под вакуумом. В качестве адсорбентов применяют магнезол, силикагель или кремневую кислоту, порошок целлюлозы, ионообменные смолы и полиамиды .