CC BY
36
Вестник технологического университета. 2017. Т.20, №2 УДК 664, 648, 18, 579
Т. Ю. Гумеров, К. Ю. Маркова, Г. Ф. Искандарова, О. А. Решетник
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАКЦИИ РУЭМАННА В КОЛИЧЕСТВЕННОМ АНАЛИЗЕ ЗАМЕНИМЫХ АМИНОКИСЛОТ ЭКСТРАКТА ФИЗАЛИСА
Ключевые слова: аминокислоты, физалис, водные экстракты.
Обеспечение безопасности продовольственного сырья, пищевых продуктов и готовых блюд - одно из основных направлений, определяющих здоровье населения. Правильно организованный и осуществленный технологический процесс приготовления блюд и изделий позволяет сохранить наиболее ценных компоненты пищи, легкоусвояемые углеводы, витамины и минеральные вещества.
Keywords: amino acids, physalis, aqueous extract.
Safety offood raw materials, foodstuff and ready dishes - is one of the basic directions defining health of population. Properly organized and carried out technological process of cooking and product allows you to save the most valuable food components, digestible carbohydrates, vitamins and minerals.
Введение
Плодовые и огородные растения относятся к разным ботаническим семействам, родам и видам. Существует около 40 семейств, объединяющих 200 родов и более 1000 видов многолетних растений, дающих съедобные плоды. В России возделывается более 20 видов плодовых культур, 13-14 из них получили наиболее широкое распространение [1].
Плодовая порода включает в себя как дикорастущие, так и культурные виды. Каждая возделываемая плодовая порода растений представлена значительным числом разнообразных сортов, созданных человеком в результате длительной селекции.
Сортом в плодоводстве называется, как правило, вегетативно размножаемая форма плодового или ягодного растения, обладающая совокупностью морфологических, биологических и хозяйственных признаков.
Плодовые растения различаются по размерам, долговечности, урожайности, условиям возделывания. В связи с этим их классификация осуществляется по ряду признаков. Так, по биологическим особенностям роста и развития, а также по преобладающей жизненной форме все плодовые растения подразделяются на пять групп [1].
1. Древовидные - деревья с различными высотой и мощностью ствола.
2. Кустовидные - с несколькими, но слабо выраженными стволами (характеризуются меньшей долговечностью и более быстрым началом плодоношения).
3. Кустарниковые - растения, надземная система которых имеет форму невысокого куста, состоящего из нескольких равноценных ветвей нулевого порядка ветвления (скороплодны, но менее долговечны).
4. Лиановые - многолетние древесные вьющиеся плодовые растения, которым для роста и плодоношения необходима опора.
5. Многолетние травянистые растения - не имеющие одревесневших стеблей, побеги часто стелются по земле (высокая скороплодность и малая долговечность).
Такая классификация плодовых растений является морфологической, т. е. учитывает в основном их жизненные формы. Кроме того, в плодоводстве принято подразделять все многообразие культур на производственно-биологические группы, составленные с учетом сходства условий произрастания, пищевой и технологической ценности плодов, морфологического сходства и ряда других признаков. Такое подразделение культур не совпадает с ботанической классификацией [2].
1. Семечковые - яблоковидные плоды, в семенных камерах которых развивается более десяти семян.
2. Косточковые - сочные плоды с единственным твердым семенем.
3. Ягодные - растения разных ботанических семейств с сочными ягодообразными плодами.
4. Орехоплодные - плоды с твердым покровом (скорлупа).
5. Субтропические - листопадные и вечнозеленые растения, с круглогодичной вегетацией.
6. Цитрусовые - вечнозеленые растения субтропических районов.
7. Тропические - теплолюбивые плодовые породы, возделываемые в тропической и субтропических зонах.
8. Пряные и тонизирующие - теплолюбивые растения, возделываемые в тропических районах земного шара.
В плодоводстве существуют и другие классификации, в основу которых положены отдельные особенности растений (например, по зимостойкости, засухоустойчивости, отношению к влаге и т.д.).
Одним из ярких представителей многолетних двудольных спайнолепестных растений рода Паслён (Solanum), семейства Паслёновых (Solanaceae) является физалис [2]. В России чаще всего можно встретить:
Physalis ixocarpa - физалис клейкоплодный;
Physalis pubescens - физалис земляничный;
Physalis peruviana - физалис перуанский;
Physalis alkekengi - физалис обыкновенный;
Physalis philadelphica - физалис овощной.
Целью работы являлось количественное определение а -аминокислот в экстракте физалиса с помощью реакции Руэманна и метода спектрофотометрии.
Реакция Руэманна основана на проведение цветных реакций нингидрина с экстрактами исследуемых образцов. В результате нагревания, в щелочной среде исследуемые образцы, содержащие первичные и вторичные аминогруппы (^Н2; ^Н), образуют окрашенные комплексы с трикетогидринденгидратом (С9НбО4 - нингидрин). Данные продукты реакции образуют устойчивую интенсивную сине-фиолетовую окраску с максимальным поглощением от 380 до 600 нм. Поглощение при этой длине волны линейно зависит от числа свободных аминогрупп. Реакция Руэман-на является основой для количественного определения методами колориметрии или спектрофотометрии. Чувствительность данной реакции составляет до 0,01% [3].
В качестве образцов исследования были взяты плоды физалиса овощного (Physalis philadеlphica). Приготовление экстракта осуществлялось следующим образом: 10,0 г сырья (точная навеска), измельчали и шестикратно экстрагировали горячей водой в течение 1 ч при температуре 80-90 °С. Полученные извлечения фильтровали, объединяли, переносили в мерную колбу вместимостью 500 мл и доводили водой до метки (далее образец А).
С целью изучения влияния балластных веществ на количественное содержание незаменимых а-аминокислот в экстракте физалиса, было приготовлено водное извлечение, очищенное от балластных веществ (образец Б). Для этого к 20 мл исходного извлечения (образца А) добавляли тройной объем 96 % этанола для осаждения балластных высокомолекулярных соединений и отстаивали 12 ч при температуре 3-4 °С. Образовавшийся осадок отделяли центрифугированием, после чего извлечение сгущали до полного удаления спирта, переносили в мерную колбу вместимостью 25 мл и доводили водой до метки.
Подробная методика количественного определения незаменимых а-аминокислот представлена в работе [3]. На основании данной методики, к 2,4 мл исследуемых экстрактов (образцы А и Б) добавляли 2,1 мл 0,2 % водного раствора нингидрина и нагревали при температуре 120 °С в течение 25 мин. После полного охлаждения отбирали по 2,5 мл каждого из продуктов реакции и разбавляли их водой: до 10 мл (образец А) и до 5 мл (образец Б), спустя 1 ч после начала реакции определяли оптическую плотность на длине волны 400 нм в кюветах с толщиной поглощающего слоя 10 мм.
Изучение спектральных характеристик проводилось на спектрофотометре ПЭ-5300 ВИ в лаборатории биохимического анализа кафедры ТПП КНИТУ.
На рисунке 1 представлена диаграмма количественного содержания а-аминокислот.
По данным рисунка необходимо отметить, что экстракт физалиса характеризуется наличием всех заменимых аминокислот, при этом существенной разницы в количественном содержании не выявлено. Однако, в образце, очищенном от балластных веществ (Образец Б) содержание заменимых аминокислот несколько больше, чем в исходном образце А.
С, мг/л
10 -|-
9--
8 -— — 7 ._! _ 6 -5 -4 -3 -2 -1 -4 -
□ ОбразецА нОбразецБ
Рис. 1 - Количественное содержание заменимых а-аминокислот в образцах
Далее, представлена таблица количественного содержания а-аминокислот по функциональным группам (табл. 1).
Таблица 1 - Количественное содержание аминокислот по функциональным группам
Наименование Количество, мг/л
Образец А Образец Б
Алифати ческие, моноаминомонокарбоновые
Glycine (Глицин) 7,352 7,935
Alanine (Аланин) 7,461 8,054
Оксимоноаминокарбоновые
Serine (Серин) 7,406 7,994
Моноаминодикарбоновые
Aspardic acid (Аспартат) 7,518 8,114
Gluetamic acid (Глутамат) 7,424 8,014
Амиды моноамино дикарбоновых
Asparagine (Аспарагин) 7,443 8,034
Q-tamine (Глутамин) 7,406 7,994
Диаминомонокарбоновые
Arginine (Аргинин) 7,462 8,054
Серосодержащая
Cysteine (Цистеин) 7,176 7,745
Аро магические
Tyrosine (Тирозин) 8,042 8,681
Гетероциклические
Histidine (Гистидин) 7,263 7,839
Proline (Пролин) 7,203 7,771
Данные таблицы свидетельствуют о том, что содержание аминокислот по функциональным группам практически одинаковое, за исключением ароматической аминокислоты L-Тирозин, которая представлена в максимальном количестве среди остальных. Аминокислота L-Тирозин положительно влияет на защитные функции организма после нервных потрясений и тревоги, улучшает внимание и придает бодрость, способствует выработке дофамина (гормона удовольствия и счастья), а также увеличивает когнитивные функции организма во время стресса [4].
Принято считать, что L-Тирозин оказывает значительное влияние на работу периферической и центральной нервной системы. Компоненты тирозина оказывает значительное воздействие на улучшение качества и интенсивности тренировок у спортсменов, сокращают временной фактор периодов отдыха и работы, снижает утомляемость, отвечая за профилактику перетренировок.
Отмечен факт включения молекул тирозина в процесс производства тироидного гормонального составляющего, что предоставляет возможность к увеличению гормонального действия щитовидной железы [5].
При случае нахождения положенной нормы в клетках человека тирозина, наблюдается улучшение в работе гематоэнцефалистического барьера, то есть это барьер между кровотоковыми областями и мозговыми клетками. Они образуют из себя мембраны, пропуская лишь молекулы одних видов веществ и ставят барьер для остальных видов, (бактерий, вирусов, белков, низкомолекулярных токсинов). Защита химическими элементами аминогруппы дает возможность проходить полезной аминокислоте через барьерную защиту, и защищает от ненужных веществ.
Огромное полезное воздействие тирозина выявили в борьбе с зависимостями от кофеиновых, наркотических препаратов, борьбы с неконтролируемом приемом лекарств.
Необходимо отметить, что заменимые (полузаменимые) аминокислоты вырабатываются организмом человека и некоторые из них только в том случае, когда организм получает определенный вид и количество очень важных незаменимых аминокислот с пищей. При этом все аминокислоты важны для организма, так как каждая имеет особую функцию, которую нельзя заменить.
Проведенный эксперимент показал, что плоды физалиса содержат все заменимые аминокислоты, а следовательно, могут быть использованы в качестве функциональных, профилактических и спортивных добавок в ежедневном рационе питания человека.
Применение плодов физалиса в спортивном питании позволит снабдить организм человека полезными веществами, а также всеми аминокислотами, необходимыми для нормальной жизнедеятельности человека и быстрой восстанавливаемости после физических нагрузок.
В качестве функциональной добавки к пище, физалис можно рекомендовать как компонент, положительно влияющий на иммунитет организма, а также укрепляющий общий эмоциональный и физический фон человека [6].
Кроме этого, физалис помогает выводить вредные токсины и повышает тонус организма.
В результате проведенного количественного анализа а-аминокислот в экстракте физалиса с помощью
Реакции Руэманна и метода спектрофотометрии необходимо отметить, что:
- используемая методика характеризуется высокой точностью определения;
- относительная ошибка результатов определения для образцов не превысила ±3 %;
- метод является простым и доступным в исполнении, не требует дорогостоящего оборудования и адаптирован для количественного определения суммы аминокислот в растительном сырье;
- выявленное количественное содержание а-аминокислот в экстракте физалиса свидетельствует о его полезных и функциональных свойствах;
- проведенный эксперимент позволяет рекомендовать употребление плодов физалиса в качестве компонента спортивного и профилактического питания.
Однако, исходное извлечение физалиса (образец А) и гидролизат (образец В) содержат вещества, реагирующие с нингидрином (пептиды и белки), влияющие на изменения значений оптической плотности. Это приводит к ошибкам результатов количественного содержания а-аминокислот образцах [7]. Поэтому для получения достоверных результатов, отражающих количественное содержание суммы а-аминокислот, необходимо проводить очистку экстрактов от сопутствующих высокомолекулярных соединений, например, с помощью осаждения этанолом, как описано выше.
Литература
1. Биологический энциклопедический словарь / Под редакцией М.С. Гиляров. - М.: Сов. энциклопедия, 2006. -С. 670.
2. Большой энциклопедический словарь / Под редакцией А.М. Прохорова. Издание 2-е, переработанное и дополненное. М.: Большая Российская Энциклопедия, Научное Издательство, 1998. - С. 1456.
3. Симонян, А.В. Использование нингидриновой реакции для количественного определения а-аминокислот в различных объектах: методические рекомендации / А.В.Симонян, Ю.С. Саламатов, Ю.С. Покровская. -Волгоград, 2007. - 106 с.
4. Аминокислоты // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 12 тт. - М.: Советская энциклопедия, Большая Российская энциклопедия, 1996 - 1947.
5. Эньелис, Н.С. Аминоацил-тРНК-синтетазы: два класса ферментов // Соросовский обозревательный журнал, 1998, №9, с. 14-21.
6. Гумеров, Т.Ю. Применение напитков функционального назначения при работе с вредными условиями труда / Т.Ю. Гумеров, О.А. Решетник // Вестник КГТУ. - №21.-2014.-С. 238-241.
7. Гумеров, Т.Ю. Особенности функциональных компонентов пищи при вредных условиях труда / Т.Ю. Гумеров, Р.Р. Мустафин, О.А. Решетник // Вестник КГТУ. -№22.-2014.-С. 246-250.
© Т. Ю. Гумеров - канд. хим. наук, доц. каф. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected]; К. Ю. Маркова - студентка той же кафедры; Г. Ф. Искандарова - магистрант гр. 616-М6 той же кафедры; О. А. Решетник, д-р техн. наук, проф. той же кафедры.
© T. U. Gymerov - Ph.D., Associated Professor of the Department of Technology of Food Productions in KNRTU, [email protected]; Ch. Y. Markovа - student group 613152 the same Department; G. F. Iskandarovа - Master c. 616-M6 master the same Department; O. А. Reshetnik, Full Professor, the same Department.
