Литература. оскарбиновая кислота своиства, физиологическое действие, содержание в растениях
 Скачать 33.13 Kb.
|
|
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Новочебоксарский политехнический техникум» Министерства образования и молодежной политики Чувашской Республики РЕФЕРАТ ПО ХИМИИ Специальность Поварское и кондитерское дело Тема: «ОСКАРБИНОВАЯ КИСЛОТА: СВОИСТВА, ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ, СОДЕРЖАНИЕ В РАСТЕНИЯХ» Автор работы: Логинов Роман Дмитриевич, студент гр. ПКД-2-21 Новочебоксарского-политехнического техникума Минобразования Чувашии преподаватель химии Новочебоксарского-политехнического техникума Минобразования Чувашии Новочебоксарск - 2022 Аскорбиновая кислота относится к группе водорастворимых витаминов. В природе этим витамином богаты клетки многих растений и некоторых животных. В организме человека аскорбиновая кислота является незаменимым химическим соединением, которое участвует во многих реакциях обмена веществ, но при этом витамин С не образуется в клетках тканей человека и потому необходимо постоянное поступление данного соединения из вне. Недостаток аскорбиновой кислоты называют цинга. Впервые это заболевание было описано ещё в древности. Развитие цинги стали наблюдать у мореходов, и потому наиболее яркое описание этой витаминной недостаточности было получено в те времена, когда люди стали совершать длительные морские плавания. В тяжёлых океанских плаваниях ослабленные цингой люди нередко прекращали борьбу со стихией, так как не имели сил ей противостоять и нередко оставались потерянными без вести. В средние века эту болезнь приравнивали к чуме и считали проклятием. В знаменитом морском путешествии в 1497–1499 году вокруг африканского материка Васко да Гама из 160 членов экипажа от цинги потерял 100 моряков. Всё изменилось, когда в 1747 году шотландский врач Джеймс Линд во время длительного морского плавания совершенно случайно открыл противоцинготный эффект цитрусовых. В эти же годы капитан Джеймс Кук ввёл в рацион своих матросов кислую капусту и цитрусовый сироп, что позволило ему сохранить жизнь всей своей команды, что в те времена было настоящим достижением. Люди стали бороться с цингой, но оставалась неясной причина её развития. Отправной точкой для поиска ответа на этот вопрос стали работы российского учёного Н. И. Лунина, который в 1880 году в своих экспериментах с питанием и питательными веществами на животных пришёл к выводу, что в пище содержаться не только белки, жиры и углеводы, необходимые для построения тела и его правильной работы, но также имеются дополнительные вещества, не менее важные для поддержания жизни. На основе его работ в конце XIX начале XX века были открыты причины не только цинги, но и других болезней, связанных с недостатком витаминов. Химическое строение витамина С впервые было установлено Ч. Г. Кингом в 1923 году. Это соединение он выделил из сока капусты. В 1928 году биохимик А. Сент-Дьёрди получил этот витамин в чистом виде и назвал его гексуроновой кислотой. В 1933 году швейцарским учёным удалось синтезировать аскорбиновую кислоту, идентичную природному витамину С, и сейчас мы широко применяем это соединение для предупреждения и лечения гиповитаминоза С. Аскорбиновая кислота — органическое соединение, которое присутствует в живых клетках в виде двух форм: L-аскорбиновая кислота (С6Н8О6) и дегидроаскорбиновая кислота (С6Н6О6). L-аскорбиновая кислота (витамина С) является активным соединением. В отличие от этого дегидроаскорбиновая кислота образуется из аскорбиновой в процессе её окисления под действием фермента аскорбатоксидазы, и не обладает витаминными свойствами. Окисление аскорбиновой кислоты в клетках растений происходит при механическом воздействии и повреждении клеток в присутствии кислорода и потому считают, что механическая и термическая обработка растительных продуктов питания приводит к значительному снижению содержания данного витамина. При этом в биохимических системах описаны ряд соединений (глутатион, дигидроаскорбинредуктаза) которые могут привести к восстановлению аскорбиновой кислоты из дегидроаскорбиновой, но такие реакции восстановления возможны только в неповреждённых клетках живых организмов. Участие витамина С в биохимических обменных процессах очень разнообразно. Она является частью окислительно-восстановительной системы, необходимой для синтеза белка. Этот витамин участвует в образовании коллагена, который является важным компонентом связок, хрящей, костей и дентина зубов. Аскорбиновая кислота необходима для нормальной работы нервной ткани, она способствует всасыванию железа в пищеварительном тракте с последующим формированием гемоглобина, поддерживает в клетках организма активную (восстановленную) форму фолиевой кислоты, которая незаменима при синтезе белков и нуклеиновых кислот. Витамин С участвует в обмене углеводов, он ускоряет усвоение и разрушение глюкозы и пировиноградной кислоты, необходимых для получения энергии в клетках. Аскорбиновая кислота стимулирует антибактериальную активность лейкоцитов и усиливает фагоцитоз, при этом способствует выработке противовоспалительных веществ и обладает противоаллергическим действием. Повышая активность дыхательных ферментов клеток печени, витамин С ускоряет разрушение токсических продуктов, улучшает обмен веществ и обеспечивает синтез белков системы свёртывания крови. В наши дни полное отсутствие витамина С (авитаминоз) встречается очень редко, но умеренное снижение уровня этого соединения (гиповитаминоз) отмечается достаточно часто. К гиповитаминозу С могут приводить тяжёлые инфекционные болезни, заболевания обмена веществ и органов пищеварения, длительное голодание, а также нерациональное питание с большим содержанием углеводов. Недостаток витамина может встречаться у маленьких детей, которые не получают его в необходимом количестве с пищей или очень интенсивно растут, быстро потребляя весь его поступающий объём. При этом суточная потребность в витамине С для взрослых людей составляет 75–100 мг, для девушек 14–17 лет — 70 мг, а для юношей этого возраста — 80 мг. Дети младшего и среднего возраста должны ежедневно получать от 20 мг до 50 мг витамина С. Для восполнения потребностей организма в этом витамине в рационе питания каждого человека должны присутствовать те продукты, которые содержат данное соединение. Но бывают случаи, когда у ребёнка, подростка или взрослого человека возникает повышенная потребность в витамине С или он расходуется быстрее, чем поступает, и тогда возникает необходимость применения лечебных средств. Современная медицина использует для лечения гиповитаминоза С синтезированную искусственно аскорбиновую кислоту, «витаминную» диету, содержащую продукты растительного происхождения с высоким содержанием данного витамина. Среди растений, которые современный человек использует в своей повседневной жизни, можно насчитать около 1–2 десятков овощей, фруктов и пряных трав, которые являются источником витамина С. При этом по современным данным десятки лекарственных трав и цветов также содержат витамин С, но используются в повседневной жизни намного реже. Среди лекарственных растений в наши дни выделяют две основные группы: 1) официально признанные лекарственные растения, входящие в Фармакопею того или иного государства, 2) растения, применяемые в народной медицине. Официально признанные лекарственные растения, как правило, содержат сильнодействующие вещества и их сложно использовать для восполнения дефицита или профилактики недостаточности витамина С [3, 4, 9]. С другой стороны растения, применяемые в народной медицине, не содержат сильных алкалоидов, обладают более мягким лечебным действием и нередко, по данным справочников, в их химическом составе можно встретить наличие аскорбиновой кислоты, но без указания конкретных уровней её содержания. Отсутствие подобной информации сохраняет актуальность исследований в этой области и открывает возможности для изучения и поиска лекарственных растений, наиболее богатых аскорбиновой кислотой, которые можно было бы использовать в целях профилактики и лечения гиповитаминоза С, наряду с привычными растительными продуктами питания и применением лекарственных препаратов витаминов, синтезированных искусственно. Цель исследования — произвести сравнительных анализ содержания витамина С в различных продуктах питания растительного происхождения и в лекарственных растениях, произрастающих на территории Челябинской области и определить возможность использования растений для профилактики и лечения гиповитаминоза С. Задачи исследования: Освоить методику йодметрического способа определения содержания витамина С в биологических пробах. Оптимизировать методику оценки содержания витамина С в лекарственных растениях. Произвести оценку уровня и выполнить сравнительный анализ содержания витамина С в лекарственных растениях, произрастающих на территории Челябинской области. Определить наиболее богатые витамином С лекарственные растения, которые можно безопасно применить для профилактики и лечения гиповитаминоза С. Материалы исследования. Проведено определение содержания аскорбиновой кислоты в пробах из 46 лекарственных растений, произрастающих в Челябинской области. При выборе лекарственных растений для исследования уровня витамина С учитывали сведения справочников и энциклопедий по фитотерапии о возможности использования трав в качестве сезонных (весенне-летних, осенних) добавочных компонентов питания. Кроме того, отдавали предпочтение травам и цветам, не содержащим сильнодействующих лечебных или токсических веществ, которые рекомендуется использовать с лечебной целью внутрь в виде сока, отваров, настоев или в чистом виде. Учитывая данные о том, что витамин С может содержится не только в жидкой части клеток растений, но и в плотных тканях плодов, семян, листьев и стеблей, исследование его содержания в растительном сырье потребовало приготовления нескольких видов проб и включало ряд этапов и способов. Первоначально в течение весенне-летнего сезона 2017 года произвели сбор лекарственных растений в различных частях территории Челябинской области. На втором этапе растения высушивали в естественных условиях, располагая в тени на хорошо проветриваемом остеклённом балконе. После этого из сухого сырья получали 2 вида настоя: 1) светлый настой (НС), 2) настой с взвесью (НВ). Светлый настой (НС) получали методом водно-термической экстракции растительных химических компонентов. С этой целью 1–3 грамма сухого растительного сырья заливали 100 мл воды кипящей воды (температура 100°С) и настаивали в фарфоровой посуде в течение 2 часов с дополнительной термоизоляцией путём укутывания в 4 слоя хлопчатобумажного полотенца. По истечении времени экспозиции настой фильтровали через 4 слоя марли с тонкой ватной прослойкой для получения прозрачного светлого настоя (НС). После получения фильтрата измеряли его объём. Оставшиеся после фильтрации светлого настоя гидрированные (размокшие) растительные компоненты подвергали динамизации (растиранию) в мраморной ступке до получения отчётливой взвеси или гомогенной травяной «кашицы» с добавлением 25–30 % объёма первоначально полученного светлого фильтрата. После этого содержимое ступки подвергали фильтрации с использованием 4х слойной марли без ватной прослойки для отделения крупных компонентов растительного сырья от жидкой части пробы с мелкой взвесью. При исследовании содержания витамина С из светлого настоя (НС) использовали прозрачную надосадочную жидкость, а из пробы настоя с взвесью (НВ) для постановки реакций использовали малопрозрачную часть настоя с взвесью. Методы исследования. Обнаружение аскорбиновой кислоты в пробах из растительного сырья производили методом окисления витамина С йодом в присутствии крахмала. В качестве реагентов готовили 0,1 % раствор йода и 2 % раствор крахмала. Раствор крахмала получали путём смешивания 2,0 сухого крахмала с 10 мл тёплой воды с последующим введением полученной водной взвеси в 190 мл кипящей воды до получения полупрозрачного жидкого гелеобразного раствора. Для постановки реакции раствор крахмала охлаждали до комнатной температуры. В последующем его хранили в холодильнике при температуре 8°С в течение не более 5–7 суток. 0,1 % раствор йода получали путём растворения 2 мл 5 % спиртовой настойки йода, содержащих 0,1 грамм йода, в 100 мл дистиллированной воды. Для выполнения титрования исследуемых растворов опытным путём было подсчитано, что 1 мл раствора соответствует 100 каплям, получаемым при использовании стандартной инъекционной иглы и одноразового шприца Люэре, объёмом 10 мл. Согласно полученным результатам, в 1 капле 0,1 % раствора йода содержится 10 мкг йода. Суть йод-метрической методики определения витамина С сводится к постепенному окислению аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую кислоту под действием йода с образованием йодоводорода, что представлено в уравнении реакции: С6Н8О6 + I2 ® С6Н8О6 + 2НI После инактивации всей, имеющейся в пробе аскорбиновой кислоты, добавляемый к раствору йод начинает действовать с крахмалом, образуя соединение синего цвета. Появление синей окраски исследуемого раствора, указывает на полную инактивацию витамина С. Для расчёта абсолютного содержания аскорбиновой кислоты в пробе мы использовали данные по соотношению молярных масс реагентов, исходя из уравнения химической реакции, подкрепляя полученные результаты серией экспериментов. Согласно уравнению химической реакции (1) для окисления 1 моля аскорбиновой кислоты (М=176,12) необходимо потратить 1 моль йода (М=253,8). Из этого следует, что для инактивации 1 г аскорбиновой кислоты необходимо потратить 1,44 г йода. На начальном этапе для определения затрат объёма 0,1 % раствора йода на 1 мг витамина С были произведены несколько серий опытов с аптечным раствором аскорбиновой кислоты. 2 мл 5 % аскорбиновой кислоты, содержащей 100 мг витамина С растворили в 100 мл дистиллированной воды, после чего выполнили серию из 5 опытов, помещая по 1,0 мл 0,1 % раствора витамина С в 5 отдельных пробирок, добавляли в каждую аналогичный объём 2 % раствора крахмала и производили титрование полученных растворов 0,1 % йодом до получения его стойкого (сохраняющегося более 20 секунд) светло-синего окрашивания. Первоначально, описанную серию опытов повторили 5 раз, после чего было рассчитано среднее количество капель 0,1 % раствора йода, необходимое для окисления 1 мг витамина С. Учитывая несовершенство метода дозирования раствора с помощью одноразового шприца и погрешностей при подсчёте капель разброс значений получился достаточно широким от 130 до 160 капель, что соответствовало 1,3–1,6 мл 0,1 % раствора йода. Средний объём 0,1 % раствора йода, необходимый для окисления 1 мг витамина С составил 1,45 мл (145 капель), что соответствовало 1,45 мг йода и получилось достаточно близким к расчётным показателям (1,44 мг йода), полученным согласно уравнению химической реакции. Контрольное исследование активности раствора йода производили ежедневно перед выполнением серии опытов с растительными пробами и настоями. При исследовании настоев из растительных проб мы получали серию результатов затраченных объёмов раствора йода (в каплях) и для расчёта содержания витамина С использовали пропорцию: 1 мг витамина С — 144 капли [X] мг витамина С — n капель при этом: [X] = 1 мг вит С х n капель / 144 капли Исследование содержания витамина С в одной растительной пробе производили в виде 1 серии, состоящей из 5 опытов. При этом в каждую из 5 пробирок помещали соответственно по 0,2 мл, 0,4 мл, 0,6 мл, 0,8 мл, 1,0 мл настоя и крахмала и затем, при постоянном взбалтывании, добавляли 0,1 % раствор йода до появления отчётливой (более 20 секунд) светло-синей окраски раствора. Далее производили расчёт содержания витамина С ([Cv]) в 5 разных объёмах пробы (Vn(0,2–0,8)): [С0,2], [С0,4], [С0,6], [С0,8], [С1,0]. После этого рассчитывали содержание аскорбиновой кислоты из расчёта на 1 мл пробы по формуле: [С1,0] = [Cv] х Vn После получения 5 результатов содержания витамина С в 5 различных объёмных пробах, рассчитывали среднее содержание витамина С в 1 мл пробы по формуле: [Cср]= ([C1] + [C2] + [C3] + [C4] + [C5]) / 5 (мг/мл) Определение содержания витамина С в полном объёме пробы настоя производили по формуле: [Спр] = [C1,0] х Vnр, где [Спр] — концентрация витамина С в полном объёме полученного настоя, [C1,0] — содержание витамина С в 1 мл пробы настоя, Vnр — объём исследуемого настоя. Для сопоставления и сравнения полученных результатов в дальнейшем производили расчёт содержания витамина С в 100 граммах растительного продукта или лекарственного растения, используя пропорцию: [Спр] (мг) — mрс (г) [Сх] (мг) — 100 г, по формуле: [Сх] = [Спр] х 100 / mрс, (6) где [Спр] — содержание витамина С в полном объёме настоя, mрс — масса пробы лекарственного сырья, взятого для получения настоя, [Сх] — искомая величина содержания витамина С из расчёта на 100 грамм лекарственной травы. Используемые нами малые концентрации раствора йода оказались необходимыми для определения витамина С в лекарственных растениях с его низким содержанием. При этом до появления видимой устойчивой синей окраски исследуемого раствора требовалось добавить не менее 3 капель 0,1 % йода. С другой стороны использование низкой концентрации раствора йода при высоком содержании витамина С в пробе приводило к удлинению времени постановки реакции, но делало результат более точным. Результаты исследований. В ходе исследований был произведён поиск и определение уровня содержания аскорбиновой кислоты растений, обладающих лечебными свойствами. Попытки получить свежий сок из лекарственных трав и цветов оказались мало результативными из-за низкого содержания последнего в травянистой или цветковой части растений и потому сравнить содержание витамина С в свежем соке растений оказалось невозможным. Уровень аскорбиновой кислоты в лекарственных растениях исследовали только после получения проб методом водно-термической экстракции с изготовлением настоев. Для получения полной информации о содержании витамина С подсчитывали сумму показателей вдвух видах настоя, полученных из сухого сырья одного растения. Сравнительное исследование содержания данного витамина в светлом настое и в настое с взвесью растёртых тканевых компонентов растения показало, что в 90 % случаев наибольшее содержание витамина С отмечали в светлом фильтрате настоя. А при исследовании плодов шиповника, листьев костяники, сосновой хвои, листьев и плодов рябины наибольшее содержание витамина С было получено в настое со взвесью из растёртых компонентов растений. Результаты проведённых исследований показали, что содержание аскорбиновой кислоты в лекарственных растениях составило от 7 до 170 мг/г сухого растения. Наивысшие концентрации витамина С, от 107,9 мг/г до 168,2 мг/г, отмечали у герани луговой, кипрея, листьев красной смородины малины и земляники. Уровень витамина С в пределах 50,9–87 мг/г отмечали в листьях костяники, надземной части репешка аптечного, гравилата алеппского, лапчатки гусиной, вероники длиннолистной и зверобоя. Уровень аскорбиновой кислоты в пределах 20,4–48,8 мг/г был выявлен в листья липы, вишни, калины, в траве кровохлёбки, клевера лугового и кудрявого, кислицы рожковой, одуванчика, мать и мачехи, горца птичьего, тысячелистника, василька лугового и шероховатого, донника жёлтого и в плодах шиповника майского. Ещё более низкое содержание аскорбиновой кислоты, в пределах 14,5–19,3 мг/г, отмечали в листьях репейника, в траве полыни, ромашки, крапивы, подорожника, чистеца лесного, очитка, а также в цветах календулы, плодах костяники и шиповника собачьего. При этом трава тысячелистника, лебеды, хвоя сосны и плоды рябины содержали от 7,1 мг/г до 9,8 мг/г витамина С. Заключение. В ходе проведения исследований методика определения витамина С с помощью йода в присутствии крахмала, была усовершенствована в части подхода к выполнению серии опытов с различными объёмами растительных проб, что позволило повысить точность определения уровня витамина С в растении. Все исследуемые нами растения содержат аскорбиновую кислоту, концентрация которой составляет от 7,1 мг/г до 168, 2 мг/г. При этом в 90 % случаев наиболее высокое содержание аскорбиновой кислоты отмечали в светлых настоях из высушенных компонентов растения. Среди 46 вошедших в исследование лекарственных растений, для 16 видов описано использование в качестве добавок или в виде компонентов весенне-летнего рациона питания [3, 4, 9]. Так как они не содержат сильнодействующих химических веществ и алкалоидов, это даёт возможность использовать их в качестве источника витамина С для детей и взрослых людей при наличии гиповитаминоза и для его профилактики. Согласно полученным результатам, наиболее эффективным будет применение настоя из травы и цветов кипрея (иван-чай) и липы, листьев смородины, малины, земляники, костяники, вишни, настоя из плодов шиповника, костяники и калины, а также употребление в пищу в свежем виде или после термической обработки молодых листьев гравилата, одуванчика, крапивы и очитка пурпурового. Учитывая среднюю суточную потребность организма человека в витамине С, равную 80–100 мг, для профилактики или в лечении гиповитаминоза С, для её восполнения достаточно употребить 100 мл настоя в сутки изготовленного из 0,5–5 граммов той или иной сухой травы или плодов. Для решения вопроса о применении остальных 30 видов лекарственных растений в качестве источника витамина С, на наш взгляд необходимы соответствующие рекомендации врача, так многие из этих лекарственных трав и цветов обладают более выраженным лечебным эффектом и применяются при самых разных болезнях. При этом определённые в ходе исследования уровни содержания аскорбиновой кислоты в различных травах, цветах и плодах, могут помочь специалистам по фитотерапии при выборе лекарственных растений с максимальным лечебным эффектом и наиболее высоким содержанием витамина С, что может оказать дополнительное положительное действие на организм человека во время болезни. В то же время при необходимости ограничить поступление аскорбиновой кислоты в организм человека при некоторых заболеваниях сосудов и крови, при выборе продуктов питания или лекарственных растений, полученные нами данные могут помочь подобрать наиболее безопасный фитопрепарат. |