Определение аскорбиновой кислоты в растительном сырье

БИРСКИЙ ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО

БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»


Факультет биологии и химии


Кафедра химии и методики обучения химии







ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА

Фатиховой Ленизы Наилевны

Определение аскорбиновой кислоты в растительном сырье Направление: 020100.62- Химия, профиль  «Органическая и биоорганическая химия»

















Работа допущена к защите

Заведующий кафедрой

_______________ С.А. Онина

«___»________________ 2018 г.

















Научные руководитель:

к.х.н., доцент

Козлова Г.Г.______________

«___»________________ 2018 г.









Бирск 2018

1

ОГЛАВЛЕНИЕ



ВВЕДЕНИЕ
4-5
1.ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ
5
(ВИТАМИН С)

1.1
История открытия витамина С
5-6
1.2
Получение аскорбиновой кислоты
7
1.2.1
История производства аскорбиновой кислоты
7-8
1.2.2
Получение промышленной аскорбиновой кислоты
8
1.2.2.1 Бензоиновый метод
8
1.2.2.2 Циангидриновый метод
9
1.2.2.3 Получение из свекольного жома
9
1.2.2.4 Микробиологический метод
9
1.2.2.5 Метод Рейштейна
10-11
1.2.3
Получение медицинской аскорбиновой кислоты
11-13
1.3
Физико-химические свойства аскорбиновой кислоты
14
1.3.1
Физические свойства аскорбиновой кислоты
14
1.3.2
Химические свойства аскорбиновой кислоты
17-18
1.4
Источники витамина С
18
1.4.1
Растительные источники
19-20
1.4.2
Животные источники
20
1.5
Биохимические свойства аскорбиновой кислоты
21-23
1.6
Биологическая роль аскорбиновой кислоты и ее метаболизм
23
1.6.1
Метаболизм витамина С
24
1.7
Потребность организма в витамине С (авитаминоз,
25
гиповитаминоз, гипервитаминоз)

1.7.1 Гиповитаминоз
25
1.7.2
Авитаминоз
25-26


2


1.7.3 Гипервитаминоз
27
1.8
Суточная потребность в аскорбиновой кислоте
27
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ I
29
ГЛАВА II МЕТОДЫ КОЛЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ
30
АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ

2.1
Титриметрические методы
30-31
2.1.1 Метод йодатометрии
31
2.1.2 Йодометрический метод
32
2.1.3 Метод йодохлорметрии
32
2.1.5 Метод титрования раствором 2,6-
33
дихлорфенолиндофенолом

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II
34
ГЛАВА III ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
35
3.1
Методика йодометрического титрования
35-36
3.2
Определение содержания витамина С в пакетированных
36-40
соках

3.3
Определение содержания витамина С в свежевыжатых
41-43
соках цитрусовых

3.4
Определение содержания витамина С в зеленых частях
43-47
растений

3.5
Определение содержания витамина С в чае различных
47-49
торговых марок

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III
50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
51-52
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
53-54










3

ВВЕДЕНИЕ



     Витамины (от латинского слова vita – жизнь) – группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека, животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками, жирами, углеводами и солями), но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности.

     Иммунная система защищает нас от воздействия внешних негативных факторов. Организм человека ослабевает и чаще подвергается вирусным и инфекционным заболеваниям без здоровой и эффективно работающей иммунной системы.

Дефицит витаминов, которые обладают антиоксидантными свойствами

и обеспечивают устойчивость организма к заболеваниям, способствует снижению иммунитета. На первом месте в списке таких витаминов стоит витамин С (аскорбиновая кислота), который, кроме этого, участвует во многих биохимических процессах. Именно поэтому аскорбиновая кислота является самым востребованным витамином для человека. Многие биохимики считают витамин С одним из величайших чудес живой природы.

Организм человека, в отличии от растений и некоторых видов животных, сам не способен синтезировать витамин С, из-за отсутствия необходимых ферментов для синтеза. Именно поэтому необходимо, чтобы в организм человека ежедневно поступал этот витамин с пищей.

     В связи с этим, обнаружение витамина С является актуальным. И кроме того, зная суточную потребность витамина С организмом, можно создать свой рацион питания.

Цель работы: определить наличие витамина С в растительном сырье.

Для	выполнения	поставленной	цели	необходимо	решить

следующие задачи:

4

- изучить научную литературу по теме ВКР;

- изучить методику определения витамина С в исследуемых объектах;

- определить количество витамина С в исследуемых объектах;

- сделать выводы о содержание витамина С в исследуемых объектах.

     Объект исследования: свежевыжатый сок цитрусовых, пакетированный сок, в зеленых частях растений, различные сорта чая.

Предмет исследования: витамин С в растительном сырье.

     Структура ВКР: выпускная квалификационная работа состоит из введения, литературного обзора, материалов и методов исследований, анализа и результатов исследований, заключения, списка использованных источников и литературы, в количестве 18 наименований. Работа представлена на 54 страницах печатного текста, содержит таблицы.









































5

ГЛАВА I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР



Витамин	С	-	это	органическое	соединение	различной	химической

природы, необходимое для нормального обмена веществ и жизнедеятельности организма.

     Аскорбиновая кислота – C6H12O6 бесцветные кристаллы; температура плавления = 190 – 192C0. Аскорбиновая кислота хорошо растворима в воде, хуже в спирте, мало растворима в глицерине и в ацетоне. Нерастворима в ароматических и алифатических углеводородах, в галогенуглеводородах и в эфире[Авакумов В. М. Современное учение о витаминах. М.: Химия, 2011.-214с.]


1.1 История открытия аскорбиновой кислоты

(витамин с)

     В эпоху великих открытий, отправляясь в плавания, люди умирали тысячами – запасы солонины и сухарей не спасали моряков от цинги. В

1747г. Шотландский врач Джеймс Линд провел эксперимент на матросах. Вводя в их рацион разные кислые продукты, он открыл свойство цитрусовых предотвращать цингу. В 1753г. Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимон и лайм для профилактики цинги. Однако эти взгляды получили признание не сразу. Тем не менее, Джеймс Кук на практике доказал роль растительной пищи в предотвращении цинги, вводя в

рацион кислую капусту, солодовое сусло и что-то очень напоминающие цитрусовый сироп. Благодаря этому он не потерял ни одного матроса от цинги. В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали обычной добавкой в рацион моряков.

     Первооткрывателем аскорбиновой кислоты считают венгерского ученного Сент – Дьерди. Сами по себе витамины его не интересовали, но в ходе экспериментов в 1927 году из апельсинов, капусты и красного перца он
6

получил вещество, которое помогало переносить атомы водорода от одного соединения к другому. Дьерди открыл комплекс витаминов и показал, что с рутинном действие витамина С становится мощным.

     Американец Чарльз Глен Кинг пытался специально выделить витамин С. Он не только выделил его из капусты, но и доказал, что это и есть витамин С. Позже он установил структурную формулу витамина С (рисунок 1) [ Шамраев, А.В., 2014. - 186 с].









Рисунок 1.1 - Структурная формула витамина С.



1.2 Получение аскорбиновой кислоты



     Наш организм сам не может выделять аскорбиновую кислот, и не каждый человек может себе позволить каждый день употреблять пищу, богатую витамином С. Да и в чистом виде не существует витамина С. Именно поэтому стали получать аскорбиновую кислоту в промышленных и медицинских нуждах.

1.2.1 История производства аскорбиновой кислоты



     Аскорбиновая кислота (АК) впервые выделена в чистом виде Сцент-Гиорги в 1928 г. под названием гексуроновая кислота. В 1933 г. рядом исследователей установлена ее структура. Синтез ее осуществлен впервые Рейхштейном в Швейцарии, Гевортом в Англии.

     Производство витаминов в нашей стране возникло в начале тридцатых годов. Первым было освоено производство концентрата с витамином С из плодов дикорастущего шиповника [Ребров В.Г., Громова О.А. 2003. - 648 с].

7

     В конце тридцатых годов в СССР было освоено производство синтетического витамина С (аскорбиновой кислоты).

     В послевоенные годы шло дальнейшее развитие витаминной промышленности. В последнее время промышленное производство витаминов увеличилось по сравнению с довоенным уровнем во много раз.

     После того как производство витаминных препаратов увеличилось, их стали, в основном, готовить на крупных специализированных заводах, отнесенных к пищевой промышленности. Но некоторые дозированные препараты и готовые лекарственные средства, содержащие витамины, продолжают готовить на галеново-фармацевтических заводах.

     В качестве сырья для промышленного получения препаратов, содержащих витамина С, в СССР главным образом использывалось непищевой растительный материал. Наиболее часто для этой цели применяют плоды различных видов шиповника, незрелые плоды грецкого ореха, плоды красного перца, ягоды черной смородины и т. д. [ Афиногенова С.Г., 1990. - 65 с.].


1.2.2 Получение промышленной аскорбиновой кислоты

     Методы синтеза АК, выбор рационального способа производства. АК может быть получена из моносахаридов D – и L – ряда. Известно несколько методов синтеза.

1.2.2.1 Бензоиновый метод

     В основе данного метода лежит конденсация треозы и этилглиокислата (рисунок 1.2) в присутствии цианида калия. Метод неэффективен из-за дефицитности сырья и низкого выхода продукта.










8

А	Б

Рисунок 1.2: А – треоза; Б - этилгиоксилат



1.2.2.2 Циангидриновый метод



     АК получают исходя из L- ликсозы или L- ксилозы. Практического применения нет из- за отсутствия сырья, синтез которого из D- глюкозы очень сложный.


1.2.2.3 Получение из свекольного жома



     Получение АК из свекольного жома (отходы производства сахарной свеклы) (рисунок 1.3).Метод нуждается в усовершенствовании, так как из

100кг жома получают 2,5 кг АК [Коренман Я.И., Лисицкая Р.П. 2002.- 403 с.].


















.

Рисунок 1.3 – свекольный жом

1.2.2.4 Микробиологический метод



     Частично микробиологический метод получение АК из D- глюкозы включает 5 стадий, в их числе 3 химические. В основе метода лежит окисление D– глюкозы уксусными бактериями до кальциевой соли 5-кето -D-


9

глюконовой кислоты, ее превращают в L- АК. Выход продукта низкий, а процессы микробиологического синтеза трудно управляемы.


1.2.2.5 Метод Рейхштейна



     Данный метод основан на синтезе L-АК из 2- кето-L-гексоновой кислоты. Основное сырье D- глюкоза и вспомогательные реагенты, применяемые для синтеза, используются в химической и пищевой промышленности. Метод Рейхштейна (рисунок 1.4) состоит из 6 стадий, включая1 стадию микробного синтеза:

1. Получение D- сорбита из D- глюкозы методом каталитического восстановления водородом.

2. Получение L-сорбозы из D- сорбита путем глубинного аэробного окисления уксуснокислыми бактериями.

3. Получение диацетон-L-сорбозы из L-сорбозы путем ее ацетонирования.

4. Получение гидрата диацетон – 2 – кето- L- гулоновой кислоты путем окисления диацетон - L- сорбозы.

5. Получение L-АК из гидрата диацетон – 2 – кето- L- гулоновой кислоты

6. Получение медицинской АК. Перекристаллизация технической АК.

Выход продукта в пересчете на глюкозу ~54%.





Рисунок 1.4 - получение аскорбиновой кислоты методом Рейхштейна










10


















1.2.3 Получение медицинской аскорбиновой кислоты

     Медицинскую аскорбиновую кислоту получают перекристаллизацией технической аскорбиновой кислоты и аскорбиновой кислоты, выделенной из маточников.

Перекристаллизацию ведут при выполнении следующих условий:

     -процессы растворения, упаривания, сушку проводят при температуре не выше 700С;
- растворы хранят в холоде;

- для осветления применяют приготовленный уголь и ограничивают его

в количестве;

- полностью исключают контакт с железом.

Процесс получения медицинской АК состоит из следующих операций:

- получение дистиллированной воды;

- восстановление активированного угля, регенерация отработанного

угля;

- перекристаллизация технической АК;

- получение АК II – ой кристаллизации;

- получение III – ой и IV – ой кристаллизации;

      - регенерация этилового спирта, который применяется для мойки медицинской АК.


11

     Дистиллированную воду получают из смягченной или артезианской воды. Воду анализируют на содержание ионов железа, хлоридов, сульфатов и органических примесей. Величина pH должна быть в районе 4,5 – 7.

     Уголь восстанавливают глюкозой в щелочной среде в присутствии кальцинированной соды при температуре 80 – 85 0 С, фильтруют и промывают горячей дистиллированной водой до нейтральной среды.

Перекристаллизацию технической АК ведут при температуре 80 – 85 0

С в присутствии активированного угля от трилона Б. Фильтрацию от угля

проводят при температуре 60 – 75 0 С. Продукт кристаллизуют в течении 4 – 6 часов при перемешивании и температуре 0 – 20 С и фильтруют.

     Полученную медицинскую АК на фильтре промывают дистиллированной водой, охлажденной до температуры 0 – 2 0С, затем охлажденным этанолом и сушат в вакуумной сушилке при температуре горячей воды 80 – 85 0С. Выход медицинской АК I – ой кристаллизации 66,7
%.

     Для получения АК II – ой кристаллизации используют маточные растворы АК, которые упаривают и кристаллизуют.

     АК III – ей и IV- ой кристаллизации получают при переработке маточных растворов АК II – ой и III – ей кристаллизации. Суммарный выход медицинской АК с учетом перекристаллизации АК II, III, IV кристаллизации составляет 92,2 % в пересчете на ТАК.

Все растворители, использующиеся в синтезе АК, регенерируют. Синтез АК – многостадийный процесс, требует использования

большого количества растворителей и различного сырья. Выбросы в атмосферу и образование большого количества кислых стоков на стадии ацетонирования является серьезным недостатком процесса.

     Наиболее совершенная стадия в промышленном синтезе АК трансформация D – сорбита в L – сорбозу, осуществляется микробиологическим окислением. При этом используется свойство бактерий
12

выполнять направленный процесс окисления многоатомных спиртов в сахаре.

     Большие успехи были получены при получении 2 – кето – L – гулоновой кислоты через 2,5 – дикето – L- глюконовую кислоту. 2,5 – дикето

– L- глюконовая кислота может быть получена при окислении бактериями рода GluconabactcrErwinia. Трансформация полученной кислоты в 2 – кето –

L –гулоновоюкислоту осуществляется многими бактериями , принадлежащим к бактериям рода Corynebacterium, Brevibacterium.
При использовании микробиологического метода, можно осуществить

в одном ферментере двухстадийный синтез 2 – кето – L – гулоновой кислоты с высоким выходом 84,6% (рисунок 1.4) [Коренман, Я.И. 2005. - 239с.].




















Рисунок 1.4 – двухстадийный синтез 2-кето-L-гулоновой кислоты



     Синтез АК через 2,5 – дикето – L- глюконовую кислоту исключает процессы, связанные с использованием высоких давлений, снижает металлоемкость аппаратуры и резко уменьшает количество вредных выбросов.

     В настоящее время получен рекомбинантный штамм, трансформирующий глюкозу в 2 – кето – L –гулоновуюкислоту. В итоге синтез АК может быть сведен в два процесса:


13

      - получение 2 – кето – L – гулоновой кислоты микробиологическим способом;

- фенолизация полученной кислоты с образованием АК.



1.3 Физико-химические свойства аскорбиновой кислоты

     Аскорби?новая кислота?(от др.греч. ? - не- + лат. scorbutus - цинга) — органическое соединение с формулой C6H8O6, является одним из основных веществ в человеческом рационе, которое необходимо для нормального функционирования соединительной и костной ткани. Выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболических процессов, является антиоксидантом. Биологически активен только один из изомеров — L-аскорбиновая кислота, который называют витамином C. В природе аскорбиновая кислота содержится во многих фруктах и овощах.


1.3.1 Физические свойства аскорбиновой кислоты



     По физическим свойствам аскорбиновая кислота представляет собой белый кристаллический порошок (рисунок 1.5) кислого вкуса с температурой плавления 1920С.

     Аскорбиновая кислота хорошо растворима в воде (13,59% при 0°, 22,42% при 20°, 57,51% при 100°), хуже в этаноле (4,61% при 20°), мало растворима в глицерине и ацетоне, нерастворима в петролейном эфире, бензине, четыреххлористом углероде, хлороформе и др.









14











Рисунок 1.5 – аскорбиновая кислота в виде порошка








1.3.2 Химические свойства аскорбиновой кислоты



     Аскорбиновая кислота имеет два асимметрических атома углерода и является оптически активным соединением, образуя четыре оптических изомера и два рацемата. Наиболее активными стереоизомером является L аскорбиновая кислота, остальные стереоизомеры в меньшей степени обладают витаминными свойствами. Число антивитаминов С ограничено.

     Аскорбиновая кислота образует четыре оптических изомера: L – и D – аскорбиновые кислоты а также L – и D –изоаскорбиновые кислоты (рисунок 1.6). Биологически активен только один из них L – аскорбиновая кислота.
























15






















Рисунок 1.6 – Оптические изомеры аскорбиновой и изоаскорбиновой кислот



     По химическому составу аскорбиновая кислота является лактоном 2,3 дигидро -L – гулоновой кислоты. Аскорбиновая кислота – окисленное производное шестиатомного спирта сорбита характерна наличием дипольной

группы которая обуславливает способность витамина С легко подвергаться окислению с одновременным восстановлением других соединений. Т.е., можно сказать, что химические свойства обусловлены строением аскорбиновой кислоты:

1. Окислительно – восстановительные свойства. Аскорбиновая кислота

в мягких условиях легко окисляется в дегидроаскорбиновую (лактон 2,3 –

дикетогулоновой кислоты), которая может легко восстанавливаться (рисунок 1.7) [ Лавренов С.Н., Преображенская М.Н 2005].















16

















Рисунок 1.7 - процесс окисления аскорбиновой кислоты в

дегидроаскорбиновую



2. Кислотные свойства. Их используют для испытания подлинности.

После добавления карбоната натрия в водном растворе происходит образование ионизированной формы аскорбиновой кислоты. К полученной натриевой соли добавляют сульфат железа (II). Появляется темно – фиолетовое окрашивание, с образованием аскорбината железа, которое исчезает после добавления разведенной серной кислоты (рисунок 1.8).



























Рисунок 1.8 - пример проявления кислотных свойств аскорбиновой кислоты


17

     3.Аскорбиновая кислота имеет характерный спектр поглощения в УФ-и ИК- областях.

Инфрокрасный- спектр субстанции, снятый в диске с бромидом калия ,

в области от 4000 до 400 см-1 по положению полос поглощения должен соответствовать рисунку спектра кислоты (рисунок 1.9).






























Рисунок 1.9 - ИК – спектр поглощения аскорбиновой кислоты



     УФ – спектр поглощения 0,001% субстанции в 0,1 М в растворе соляной кислоты в области от 230 – 300 нм должен иметь максимум при 293 нм (рисунок 1.10).
















18

















Рисунок 1.10 - УФ-спектр поглощения аскорбиновой кислоты



1.4 ИСТОЧНИКИ ВИТАМИНА С



     Аскорбиновая кислота содержится во многих продуктах питания животного и растительного происхождения. Сохранить витамин С в пище можно только при условии минимальной кулинарной обработки и при правильном хранении: хранить приготовленную пищу в холодильнике, вдали от тепла и солнечного света [Богданова, А.В. 2010].












1.4.1 Растительные источники



К растительным источникам витамина С относятся:

- овощи (белокочанная и цветная капуста, брокколи, болгарский перец,

помидоры, баклажаны, картошка, кабачки, зеленый лук, морковь, редис, брюссельская капуста, перец красный, хрен, петрушка);



19

      - лекарственные растения и травы (крапива, любисток, в некоторых плодах лесных растений, овес, мята перечная, песчанка, подорожник, клевер красный, тысячелистник, ламинария, хмель, петрушка, семя фенхеля, хвощ,

корень лопуха, люцерна и многие другие);

- фрукты  (цитрусовые,  абрикосы,  яблоки,  хурма,  виноград,  бананы,

персики, сливы, нектарины);

- ягоды (земляника, рябина, шиповник, брусника, смородина, малина,

арбуз, черника, клюква и другие).

     Содержание витамина С при долгом хранении овощей и фруктов значительно уменьшается в связи с наличием в них фермента аскорбиноксидазы, которая в свою очередь разрушает аскорбиновую кислоту [Храмова, Е.Ю.2012. - 7 с.].

















А	Б















В	Г

Рисунок 1.11 – растительные источники витамина С

А – овощи; Б – лекарственные растения и травы; В – фрукты; Г - ягоды


20


1.4.2 Животные источники витамина С



     В продуктах животного происхождения витамин С находится в меньшей степени, чем в растительных источниках [Кролевец, А. А 2008].

К  животным  источникам  аскорбиновой  кислоты  относятся  (рисунок

1.12):

- внутренние органы животного (печень, почки, надпочечники);

- различные виды молока и молочных продуктов.











А	Б

Рисунок 1.12 – животные источники

А – внутренние органы животного; Б – молоко и молочные продукты










1.5 Биохимические свойства аскорбиновой кислоты



     Витамин С в природных условиях существует в трех формах: аскорбиновая кислота, дегидроаскорбиновая кислота и аскорбиген (комплекс аскорбиновой кислоты с белком), все они участвуют в большинстве биохимических реакциях клеточного метаболизма.

     Витамин С является одним из компонентов антиоксидантной системы организма. Этот витамин участвует в монооксигеназных реакциях при смешанном НАДНН+ и НАДФНН+ гидроксилировании.
21

     Аскорбат отличается способностью легко отдавать электроны из диенольной группы лактонового кольца, поэтому они вместе с ферри-ионом (Fe+3) является кофактором ряда гидроксилаз, которые осуществляют гидроксилирование субстратов по схеме:

НО-аск -ОН + Fe+3?НО-аск-О• + Fe+2 + Н+

Fe+2+О2?О2 + Fe+3

НО-аск - О• + Fe+3?О - аск- О• + Fe+2 + Н+ О-аск- О•?О = аск = О

Fe+2+ О2 ?О2 +Fe+3

О2 +H-C-R?RC+ О2 2-

О2 2- +2Н+?Н2О2

О2 + Н2О2 ?ОН+ ОН-

RC•+OH• ?R-C-OH

     Из представленного порядка реакций видно, что в присутствии металлов с переходной валентностью аскорбат демонстрирует свои выраженные прооксидантные свойства.

     В данном примере Fe+3 переносит электроны аскорбата на молекулярный кислород (О2) с образованием реактивного супероксиданиона

(•О2), который в свою очередь прямо окисляет триптофан (образование серотонина), дофамин (образование норадреналина), производные холестерола (синтез стероидных гормонов), пролина и лизина в коллагене (образование оксипролина и оксилизина).

     Регенерацию образующегося дегидроаскорбата в аскорбат в организме человека осуществляют специальные ферменты за счет НАДФН-Н+ и глутатиона (G - SH)

О = аск = О + 2 НАДФН-Н+ НО-аск-ОН +2 НАДФ+

О = аск = О+ 2G-SH НО-аск-ОН + G-S-S-G

     Одним из числа явных проявлений дефицита аскорбата является нарушение гидроксилирования пролина коллагена в оксипролин и
22

образование хондроитилсульфата, вследствие этого нарушается прочность базальной мембраны капилляров, сухожилии, связок и других соединительнотканных элементов.

1. Участие в окислительных процессах в качестве кофермента гидролаз

(рисунок 1.13).






















Рисунок 1.13 - окислительный процесс



2. Реакции гидроксилирования:

 - гидроксилирование триптофана в 5-гидрокситриптофан (при биосинтезе серотонина);

 - гидроксилирование дигидроксифенилаланина (образование норадреналина);













Рисунок 1.14 - пример реакции с участием аскорбиновой кислоты





23

 - гидроксилирование пара-гидроксифенилпирувата в гомогентизиновую кислоту;

 - гидроксилирование стероидов при биосинтезе гормонов надпочечников из холестерола;

- гидроксилирование Р-бутиробетаина при биосинтезе карнитина;

 - гидроксилирование остатков пролина и лизина в проколлагене, при синтезе коллагена, белка костной ткани – оссеина.
     3. Восстановление иона железа Fe3+ в ионFe2+в кишечнике (для улучшения всасывания) и в крови (высвобождение из связи с трансферрином).

     4. Участие в иммунных реакциях (повышает продукцию защитных белков нейтрофилов).

5. Активацияферментагексокиназы(«ловушкиглюкозы»,

обеспечивающей метаболизм глюкозы в клетке) [Девис М., Остин Дж., Патридж Д. - 1999].


1.6 Биологическая роль аскорбиновой кислоты и ее метаболизм



     Аскорбиновая кислота всасывается при помощи обычной диффузии на все протяжении желудочно – кишечного тракта, но происходит это только в тонком кишечнике. В крови и тканях аскорбиновая кислота связывается с разнообразными высокомолекулярными соединениями белковой и небелковой структуры.

     Дегидроаскорбиновая кислота образуется в клетках из АК ферментом аскорбатоксидазой, данное соединение является крайне неустойчивым и поэтому легко окисляется в водной фазе с образованием 2,3 - дикетогулоновой кислоты, которая не обладает витаминной активностью.

     Восстановление дегидроаскорбиновой кислоты в АК осуществляется ферментом дегидроаскорбатредуктазой в присутствии глутатиона – SH.
24


1.6.1 Метаболизм витамина С



     Аскорбиновая кислота всасывается в тонком кишечнике с помощь простой диффузии. Для витамина С характерно связывание с белками, в кровяном русле, и в клетках. В результате окислительных реакций в организме человека из аскорбиновой кислоты образуется щавелевая кислота, которая потом впрягается в различные реакции метаболизма.

     При необратимом окислении аскорбиновая кислота превращается в 2,3-дикетогулоновую и треоновую кислоты.

     Из организма витамин С в некоторой степени выводится вместе с мочой.

     Аскорбиновая кислота и аскорбиген хорошо сохраняется в кислой среде при тепловой обработке.














1.7 Потребность организма в витамине С (авитаминоз, гиповитаминоз, гипервитаминоз)


1.7.1 Гиповитаминоз



Гипоавитаминоз витамина С – это патологическое состояние, связанное

с пониженным содержанием витамина С в организме.

К основным симптомам гипоавитоминоза относятся:

- повышение ломкости капилляров;

25

- общая слабость;

- апатия;

- снижение аппетита;

- снижение защитных сил организма;

- болезнь десен и кровоточивость при чистке.

     Основные симптомы гиповитаминоза витамина С у детей: при движение болят конечности, апатия, беспокойство, повышение температуры, снижение гемоглобина, лейкоцитов и тромбоцитов в крови, характерные кровоизлияния и болезненные припухания кистей рук, костно – хрящевой части ребер.


1.7.2 Авитаминоз



     Авитаминоз витамина С – это патологическое состояние, связанное с отсутствием витамина С в организме (рисунок1.15)

Основные симптомы:

- общая слабость;

- быстрая утомляемость;

      - десны становятся чувствительными, при небольшом трении кровоточат;

- повышенная восприимчивость к простудным заболеваниям.




















26























Рисунок 1.15 - последствия авитаминоза витамина С



     Основными признаками авитаминоза являются нарушения обмена фибриллярных белков. Вследствие этого возможны изменения межклеточных взаимодействий, патологические расширения проницаемости сосудов, выпадение зубов и кровоточивость десен.

     При недостатке витамина С снижается использование запасов железа для синтеза гемоглобина в клетках костного мозга и участие фолиевой кислоты. Все это может привести к анемии.

     Профилактика недостатка витамина С – употребление качественных продуктов питания, в рационе всегда должны быть овощи и фрукты, пища должна быть сбалансированной и богатой витамином С. При этом нужно провести профилактику заболеваний ЖКТ, которые могут препятствовать всасыванию витамина [Петровский, Б.В.2010. – 201 с.].







1.7.3 Гипервитаминоз



27

     Гипервитаминоз витамина С – это патологическое состояние, связанное с большим содержанием витамина С в организме.

     Симптомы: большие дозы витамина С оказывают на организм неблагоприятное воздействие. Доза в 1-1,5г. может вызвать бессонницу, головную боль, повышение артериального давления. Повышается вероятность образования камней в почках, нарушения выработки гормонов. Может нарушиться выработка инсулина.


1.8 Суточная потребность организма в аскорбиновой кислоте



     Витамин С не накапливается в организме человека, поэтому ежесуточная потребность в этом веществе довольно высока.

     Тем не менее, точной цифры специалисты не называют, потому как дискуссии о том, сколько же конкретно витамина требуется организму, до сих пор остаются открытыми [Клаус Обербайль 2005г-132с.].

     В целом считается, что организм взрослого человека должен получать примерно 90 мг аскорбиновой кислоты в сутки, для беременных женщин этот показатель увеличивается до 100 мг, а для кормящих матерей до 120 мг.

Для детей суточная потребность в витамине С определена в таблице 1. Таблица 1

Суточная потребность витамина С у детей




для девушек
для юношей



от 0 до 6 месяцев
40 мг
40 мг



от 7 месяцев до года
50 мг
50 мг




от 1
до 3 лет
15 мг
15 мг




от 4
до 8 лет
25 мг
25 мг



от 9 до 13 лет
45 мг
45 мг




от 14
до 18 лет
65 мг
75 мг






28



     Суточный объем аскорбиновой кислоты следует увеличить при дефиците витамина С, в период инфекционных заболеваний, при длительном состоянии стресса.

Также в повышении дозы нуждаются люди пожилого возраста и

курильщики. Максимально допустимый суточный объем витамина С для

взрослого человека составляет 2000 мг (Методические рекомендации

«Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для

различных групп населения Российской Федерации», МР 2.3.1.2432-08)












































ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ I.





29

      Витамины (от латинского слова vita – жизнь) – группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека, животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками, жирами, углеводами и солями), но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности.

      Витамин С – это органическое соединение, которое необходимо для нормального обмена веществ.

Аскорбиновая кислота может существовать  в двух формах:

восстановленной и окисленной.

     Аскорбиновая кислота хорошо растворяется в воде, и малорастворяется в ацетоне и глицерине.

     Витамин С повышает устойчивость к простудным и вирусным заболеваниям, а также к внешним негативным условиям окружающей нас среды.

     При дефиците витамина С может развиваться болезнь цинга, которая приводит к разрушению десен и зубов. Большое содержание витамина С в организме может вызвать бессонницу. Повышается вероятность нарушения выработки гормонов и др. Пониженное содержание витамина С в приводит к снижению защитных функций организма, повышению ломкости капилляров и многих других факторов.
















ГЛАВА II МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

30

АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ



     Для качественного и количественного определения аскорбиновой кислоты существует множество химических.


2.1 Титриметрические методы



     Титриметрические методы количественного определения АК базируются на ее химических свойствах: восстановительных и кислотных.

     Аскорбиновая кислота является более сильной кислотой, чем уксусная, так как ее рКа 4,04, тогда как у уксусной кислоты он составляет 4,75. Несмотря на это, количественно определять ее методом нейтрализации нецелесообразно. Это обусловлено тем, что в пищевых продуктах содержится большое количество кислот, которые также вступают в реакцию нейтрализации, помимо этого наряду с реакцией нейтрализации в некоторой степени в ходе титрования идет гидролиз лактонного кольца с образованием натриевой соли ?-кето-L-гулоновой кислоты, которая далее легко карбоксилируется, все это приводит к завышенным результатам анализа.



HO  OH


NaO
OH










NaOH


























































H







O
H








O






























CHO





HO


CHO

HO







































CH2OH




CH2OH

L - гулоновая кислота



аскорбат натрия















31














COONa











HO  OH


















NaOH
C

O
NaOH


HC

O













































H








O
H

C

OH

H


C

OH












































HO


CHO






-Na2CO3















































H
C

OH

H

C

OH




























CH2OH


















HO

C

H

HO


C

H


























































CH2OH




CH2OH
L - гулоновая кислота
L- ксизилон - 2

32










2.1.1 Метод йодатометрии



     Для количественного определения аскорбиновой кислоты в лекарственных средствах ГФ XII [Государственная фармакопея Российской федерации] рекомендует метод йодатометрии. Этот же метод может быть применен для определения АК в продуктах питания. В этом случае титрантом служит раствор йодата калия. Титрование ведут в присутствии иодида калия и хлороводородной кислоты (индикатор - крахмал) до стойкого синего окрашивании [Сиянова Н.С., Хисамутдинова В.И., Неуструева С.Н. 1988.].




HO  OH






O  O

3  H








O   +   KIO3
H+
H






O  +  KI  +  3H2O





















































































HO


CHO


HO


CHO
































CH2OH





CH2OH

L- гулоновая кислота
дегидро – L-аскорбиновая кислота


     Избыточная капля титрованного раствора йодата калия реагирует с йодидом калия, выделяя йод, который указывает на конец титрования:








32


2.1.2 Йодометрическое определение



     В основе йодометрического определения АК лежит реакция ее взаимодействия с йодом. Аскорбиновая кислота окисляется титрованным раствором йода в нейтральной, слабокислой или слабощелочной средах до дегидроаскорбиновой кислоты.






O






O


C






C






































H

C



OH



C



O

































































H
.......................