ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВИТАМИНА Р (БИОФЛАВОНОИДОВ) В ПРОДУКТАХ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВИТАМИНА Р (БИОФЛАВОНОИДОВ) В ПРОДУКТАХ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Здановский В.В. 1
1ГУО "Средняя школа №45 г. Могилева"
Галиновская Л.В. 1Лецко Н.В. 1
1ГУО "Средняя школа №45 г. Могилева "


Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Здоровье человека зависит от состояния капилляров, так как у нас с возрастом капиллярное русло начинает попросту пересыхать, они не могут нормально выполнять свою работу по доставке питательных веществ и кислорода к клеткам. И как бы не работали все остальные системы, клетки начинают задыхаться. Сначала могут кровоточить десна, появляются кровоизлияния в коже и слизистых оболочках; человек становится ослабленным и вялым, быстро утомляется при любых нагрузках; при ходьбе болят ноги, при работе руками – плечи, нарушается деятельность щитовидной железы. Такое состояние может возникнуть после зимы, когда не хватает самых необходимых витаминов.

Одним из таких витаминов является витамин Р. Впервые о нем упоминается в начале 20 века. В 1936 г. Американский биохимик венгерского происхождения, позже лауреат Нобелевской премии (1937 г.) Альберт Сент-Дьердьи из лимона и перца, получил вещество, которое способствовало укреплению капилляров и повышало противоцинготную активность аскорбиновой кислоты. Это и был витамин Р, который тогда назвали «Фактором проницаемости капилляров», а его способность улучшать функцию сосудистой стенки – P-витаминной активностью.

Человек не способен синтезировать биофлавоноиды. Их поступление в наш организм происходит с пищей. По своей природе витамин Р относится к водорастворимым витаминам, растворяясь в воде он поступает в организм и выводится из него. В связи с этим человек не может накапливать избыточное количество водорастворимых витаминов, поэтому их постоянно необходимо пополнять [2].

Актуальность работы: В наше время широко распространены вирусные заболевания. Вирусные инфекции повышают сосудистую проницаемость, делая их более ломкими и уязвимыми. Основная функция витамина Р это укреплять стенки сосудов и капилляров, благодаря этому применение его будет очень полезно в целях профилактики любого типа ОРВИ.

Цель работы: определение содержания витамина Р в продуктах растительного происхождения.

Данная цель реализуется с помощью следующих задач:

1.Выявить методы определения биофлавоноидов;

2.Определить качественное и количественное содержание водорастворимого витамина Р в продуктах растительного происхождения.

3.Провести сравнительный анализ содержания витамина Р в продуктах растительного происхождения.

Гипотеза исследования: мы предполагаем, что наибольшее количество витамина Р содержится в перце и лимоне.

Тема и план исследования, ее основные идеи и содержание разработаны совместно с руководителями Галиновской Л.В. Лецко Н.А., которые являются учителями химии и биологии государственного учреждения образования «Средняя школа №45 г. Могилева». Представленные экспериментальные и теоретические результаты получены лично Здановским В.В. и Концевой А.В. Ими же проводился эксперимент и самостоятельно проведено обобщение полученных результатов.

Новизна работы заключается в следующем: определении количества биофлавоноидов в часто потребляемых продуктах растительного происхождения.

Практическая значимость: выявление продуктов питания с наибольшим содержанием витамина Р.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Общие сведения о витаминах

Витамины – группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Витамины необходимы для участия в химических превращениях. Они оказывают регулирующее влияние на обмен веществ и тем самым обеспечивают нормальное течение практически всех биохимических и физиологических процессов в организме.

Витамины являются незаменимыми пищевыми веществами, так как большинство витаминов не синтезируется организмом человека или синтезируется в недостаточном количестве и должны поступать с пищей.

Известно 13 витаминов. Некоторые витамины принимают участие в синтезе ферментов: являются коферментами или их предшественниками - это витамины группы В, биотин, пантотеновая кислота, фолиевая кислота. Есть витамины, которые участвуют в синтезе гормонов (витамины-прогормоны): витамин Д, А, К. Также есть витамины – антиоксиданты, которые борются с повреждающим действием свободных радикалов: витамин А, С, Е, липоевая кислота.

Несмотря на важность витаминов в обмене веществ, они не являются источником энергии для организма.

Витамины классифицируются на два вида: водорастворимые и жирорастворимые.

Водорастворимые витамины — это витамины, которые поступают в организм с пищей, растворяются в воде и выводятся из организма. По этой причине наш организм не может хранить избыточное количество таких витаминов для последующего использования и их нужно постоянно пополнять.

К водорастворимым витаминам относятся: витамины С, В1, В2, В3 (РР), В6, В12, фолиевая кислота, пантотеновая кислота и витамин Р (биофлавоноиды). Их основная особенность – не накапливаться в организме совсем либо их запасов хватает на очень непродолжительное время [8].

Витамины А, D, К, Е причислены к жирорастворимым, они скапливаются в жировой ткани, и тканях печени.

Из-за этой особенности чаще встречается перенасыщение жирорастворимыми витаминами и дефицит водорастворимых витаминов.

Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организме наступают характерные и опасные патологические изменения (заболевания). С нарушением поступления витаминов в организм связаны 3 принципиальных патологических состояния: отсутствие витамина — авитаминоз, недостаток витамина — гиповитаминоз, избыток витамина — гипервитаминоз [3].

1.2 Химическая классификация биофлавоноидов

Флавоноиды - фенольные соединения, содержащие в своей структуре фрагмент дифенилпропана (С6-С3-С6) и представляющие собой чаще всего производные 2- фенилхромана (флаван) или 2-фенилхромона (флавон). Термин «флавоноид» был предложен в 1949 году английским ученым Гейссманом более века спустя после выделения первого флавоноида кверцетина (Quercus) не только для флавонов — веществ желтого цвета, но и для других соединений флавоноидной природы, имеющих иную окраску — белую или бесцветную (флаваноны), оранжевую (ауроны, халконы), красную, малиновую, синюю (антоцианы).

Химическая классификация флавоноидов основана на трех основных признаках:

• степень окисленности кольца С или пропанового фрагмента;

• величина гетероцикла (С);

• положение бокового фенила [6].

1.3 Витамин Р

Витамин Р (биофлавоноиды) — это природные соединения, которые объединяют в себе ряд биологически активных веществ около 150, а именно гесперидин, рутин и кверцетин.

Ученые открыли этот элемент в процессе изучения проницаемости сосудов при нехватке аскорбиновой кислоты в организме. Из-за того, что витамин Р отчасти покрывает потребность организма в витамине С, у него есть еще дополнительное имя витамин С2 или С-комплекс. Однако, более употребляемое название «рутин» несмотря на то, что рутин – это только один из многих веществ, которые относятся к группе флавоноидов. Название вещества произошло от первой буквы термина «permeability» (в пер. проницаемость), так как собственно понижение проницаемости сосудов и является главной характеристикой для витамина Р.

Витамин Р является группой витаминоподобных веществ разного строения, которые содержат в своем основании бензапироновое кольцо, объединенное с гидроксилированным фенолом, при этом есть метильные группы, производные разных остатков сахаров (рамноза, глюкоза и др.).

Строение витамина Р представлено на рис. 1.1 [4, с.18].

Рис.1.1 - Строение витамина Р

Основные функции витамина Р — укрепление капилляров и снижение проницаемости сосудистой стенки. Кроме этого, биофлавоноиды активизируют окислительные процессы в тканях, влияют на работу эндокринных желез, а также способствуют накоплению в тканях витамина С. Строгая дозировка потребления витамина Р не установлена. Чаще всего, врачи рекомендуют потреблять не менее 25 миллиграмм витамина в день. При физических нагрузках суточная норма увеличивается. Так для спортсменов рекомендуется от 60 до 100 миллиграммов в день, в зависимости от вида спорта. Для лечения заболеваний, связанных с проницаемостью капилляров, раком, кровоточивостью десен норма варьируется от 100 до 200 миллиграмм в сутки. Лучше всего свои свойства витамин Р проявляет в связке с витамином С [7].

1.4 Распространение флавоноидов

Биофлавоноиды — элементы, которые в достатке содержатся в различных продуктах питания, в первую очередь — в цитрусовых. Стоит знать, что после заморозки витамин Р не сохраняется. Кроме того, он разрушается под действием: открытого воздуха, табачного дыма, света, воды, продолжительной тепловой обработки.

Все продукты с ним условно делятся на две категории:

1. Растительные источники: овощи (томаты, капуста, зеленый салат), фрукты (абрикосы, виноград), ягоды (черешня, голубика, смородина, малина), зелень (укроп, петрушка, кинза), цитрусовые (грейпфрут, апельсин, лимон), напитки (вино, живое пиво, кофе и чай), шоколад, черный (горький).

2. Животные источники. Рассматривая, в каких продуктах содержится рутин, нельзя не упомянуть интересную вещь. В продуктах животного происхождения биофлавоноидов нет вовсе. Вот почему люди, в рационе которых недостаточно ягод, фруктов и овощей, просто обязаны включать в питание специальные добавки.

Все продукты, в составе которых содержатся биофлавоноиды, лучше принимать свежими и желательно без тепловой обработки.

Количественное содержание витамина Р в чае варьирует от 18 до 32мг% на 100г продукта. В зеленом чае витамина Р содержится почти в 2 раза больше, чем в черном. Различные сорта зеленого чая можно рекомендовать к употреблению как дополнительный источник витамина Р [5].

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Материалы исследования

Объекты исследования

Объектами исследования данной работы являются плоды: лимона, грейпфрута, яблони, перца и корнеплоды моркови.

Предметом исследования является содержание витаминов Р в продуктах растительного происхождения.

Оборудование, использованное для выполнения работы

1.пробирки и штативы для пробирок,

2. воздушный холодильник,

3. бюретка для титрования,

4. конические колбы,

5. мерные цилиндры,

6.стаканы

7.воронка

8.ступка с пестиком

9.марля

10.электрическая плитка

Химические соединения и реактивы, использованные для выполнения работы

1. дистиллированная вода,

2.1% раствор хлорида железа (III);

3.магний металлический, лента или порошок;

4.соляная кислота, концентрированная (20 = 1,188).

5. 0,1 н раствор перманганата калия KМnO4,

6. индигокармин,

7. 0.1н раствор щавелевой кислоты,

8. водные экстракты: лимона, яблока, грейпфрута, перца, моркови;

2.2 Методы исследования

Качественный метод определения витамина Р представлен цветными реакциями. Количество витамина Р - определяли методом титрирования. В основу этого метода положена способность биофлавоноидов окисляться марганцовокислым калием.

Качественный метод определения витамина Р

Ход работы:

Приготовление водного экстракта:

навески продуктов массой (25г) перенесли в конические колбы, залили кипящей водой V 200 мл. Колбы закрыли воздушным холодильником и кипятили в течение 5 мин. Остудили, отфильтровали и измерили получившийся объем экстракта. Качественное определение биофлавоноидов: В

пробирки с водными экстрактами объемом 1 мл добавили несколько капель 1% FeCI3. Флавонолы образуют комплексы, окрашенные в зеленый цвет, а флаваноны – комплексы, окрашенные в коричневый. В пробирки с водными экстрактами объемом 1 мл добавили кусочек магниевой ленты и 3 капли концентрированной соляной кислоты. Для ускорения реакции смесь нагревали на водяной бане. Флавонолы, флаваноны и флавоны при восстановлении магнием дают красное или оранжевое окрашивание.

Количественный метод определения витамина Р

Ход работы:

Приготовление водного экстракта:

навески продуктов массой (25г) перенесли в конические колбы, залили кипящей водой V 200 мл. Колбы закрыли воздушным холодильником и кипятили в течение 5 мин. Остудили и измерили получившийся объем экстракта.

Приготовление сока:

мелко измельченные продукты отжимали и фильтровали, измерили объем.

25 г. яблока - 15 мл свежевыжатого сока

25 г. перца - 17 мл свежевыжатого сока

25 г. грейпфрута - 21 мл свежевыжатого сока

25 г. лимона - 20 мл свежевыжатого сока

25 г. моркови - 14 мл свежевыжатого сока

Приготовление 0,1н раствора KМnO4:

KМnO4 массой 1,58 г. растворяли в прокипяченной и остуженной дистиллированной воде в мерной колбе емкостью 500 мл, раствор довели до метки той же водой.

Поправку на титр раствора KМnO4 устанавливали по щавелевой кислоте.

Бюретку для титрования заполняли рабочим раствором KМnO4.

В колбу для титрования вносили 10 мл 1 М раствора серной кислоты, нагревали ее на водяной бане до 70-80.

Добавляли в нее 10 мл стандартного раствора H2C2O4 * 2H2O и титровали горячую смесь раствором KМnO4. Титрование заканчивали при появлении бледно розовой окраски, устойчивой в течении 30 секунд.

Титрование повторяли до получения трех сходящихся результатов. По результатам титрования рассчитывали нормальность раствора KМnO4 и коэффициент поправки по формулам:

С экв(KМnO4) = (1)

К (KМnO4) = (2)

Приготовление индикатора (раствор индигокармина):

0,5 г индигокармина растирали в фарфоровой ступке и растворяли в 25 мл концентрированной серной кислоты. Раствор перенесли в мерную колбу емкостью 500 мл и довели водой до метки, затем отфильтровали через бумажный складчатый фильтр.

6. Титрование экстракта биофлавоноидов.

В колбу наливали 100 мл дистиллированной воды, 5 мл раствора индигокармина и 2 мл экстракта исследуемого продукта (пипеткой). Раствор в колбе, окрашенный в синий цвет, титровали 0,1н раствором марганцовокислого калия до появления желтого окрашивания. Раствор марганцовокислого калия прибавляли небольшими порциями, постоянно перемешивая жидкость в колбе. Одновременно провели контрольное титрование: в колбу налили 100 мл дистиллированной воды, 5 мл раствора индигокармина и титровали 0,1 н раствором перманганата. Опытное и контрольное титрования повторяли 3-4 раза. Суммарное содержание веществ Р-витаминного действия в исследуемых продуктах (в процентах) вычисляли по формуле:

(3)

где, а — количество 0,1 н раствора KМnO4, израсходованное на титрование опытного раствора, мл;

b — то же для контрольного опыта;

К— поправка на титр 0,1 н раствора марганцовокислого калия;

0,0064 — количество чайного танина, окисляемое 1 мл 0,1 н раствора KМnO4, г;

V1 — объем экстракта исследуемого продукта, мл;

V2 — количество экстракта, взятое для титрования, мл;

d — навеска исследуемого продукта, г [1, с.50].

3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ

3.1 В результате анализа литературных источников были выбраны качественные методы определения витамина Р, цветные реакции с магнием и соляной кислотой, с хлоридом железа (III) и количественный метод перманганатометрия.

3.2 Качественное и количественное определение витамина Р.

В ходе проделанной работы по качественному определению витамина Р мы наблюдали цветные реакции с магнием и соляной кислотой, с хлоридом железа(III), результаты отображены таблице 3.1 (ПРИЛОЖЕНИЕ В)

Согласно тому, что флавоноиды при восстановлении с магнием дают красное или оранжевое окрашивание, то проведя качественные реакции с нашими продуктами мы подтвердили наличие флавоноидов в исследуемых овощах и фруктах.

Проведя анализ полученных данных можно сказать, что в плодах перца, лимона, яблока и корнеплодах моркови больше флавонолов (становление зеленой окраски раствора), а в грейпфруте флаванонов (коричневое окрашивание). (ПРИЛОЖЕНИЕ А)

Количественное определения витамина Р

Установили концентрацию раствора KМnO4, используя формулу 1. Результаты отображены в таблице 3.2 (ПРИЛОЖЕНИЕ В)

Используя формулу 2 определили коэффициент поправки К необходимый для вычисления количества биофлавоноидов в продуктах питания.

К (KМnO4) = 1

Результаты титрования биофлавоноидов отображены в таблице 3.3 (ПРИЛОЖЕНИЕ В)

Окраска растворов до и после титрования. (ПРИЛОЖЕНИЕ Б)

Используя формулу 3 рассчитали количество биофлавоноидов в исследуемых продуктах, которые представлены в таблице 3.4 (ПРИЛОЖЕНИЕ В)

3.3 Исходя из результатов в водных экстрактах мы не смогли определить количество биофлавоноидов, так как раствор очень разбавлен и термически обработан поэтому их количество невелико. Проведя анализ качественных реакций мы доказали наличие биофлавоноидов в наших продуктах и в связи с этим мы проверили свежевыжатые соки на содержание витамина Р.

В исследуемых продуктах лидером по содержанию биофлавоноидов является перец. Наименьшее количество витамина Р содержится в моркови.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам исследований можно сделать следующие выводы:

1) были выявлены методы определения биофлавоноидов: качественный метод определения витамина Р представлен цветными реакциями, количественное определение титрованием;

2) определили качественное и количественное содержание водорастворимого витамина Р в продуктах растительного происхождения: в плодах перца, лимона, яблока и корнеплодах моркови больше флавонолов, а в плодах грейпфрута флаванонов. Количественно - наибольшее содержание биофлавоноидов показали свежевыжатые соки.

3) провели сравнительный анализ содержания витамина Р в продуктах растительного происхождения. В исследуемых продуктах лидером по содержанию биофлавоноидов является перец. Наименьшее количество витамина Р содержится в моркови.

Из этого следует, что наибольшим количеством биофлавоноидов обладают свежие продукты, чем водные экстракты этих продуктов.

В своей работе мы предполагали, что наибольшее количество витамина Р содержится в перце и лимоне. Таким образом, предполагаемая гипотеза частично подтвердилась: среди исследуемых продуктов наибольшее содержание биофлавоноидов в перце, в лимоне их среднее количество.

В дальнейшем мы планируем расширить количество исследуемых овощей и фруктов, провести исследование спиртовых экстрактов продуктов и изучить содержание витамина Р, используя хроматографические методы идентификации флавоноидов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Бобрик Т.В., Тороп Е.И. Витаминология. Практическое пособие по выполнению лабораторных работ[Текст]- Г, 2004, с.59

2 Важность витамина P. [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://flavitax.jimdo.com. Дата доступа: 20.12.2019

3 Влияние витамина Р. [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://admsysert.ru/info/zashchita-prav-potrebiteley/2517. Дата доступа:22.12.2019

4 Коноплева М.М. Фармакогнозия: природные биологически активные вещества. Учебное пособие [Текст] –В, 2007. - с.273

5 Определение содержания витамина Р в чае [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://mgk.olimpiada.ru/media/work/26218/витамин_Р.pdf. Дата доступа: 24.12.2019

6 Понятие флавоноидов. [Электронный ресурс].- Режим доступа https://works.doklad.ru/view/4VwUIFvheTQ/all.html . Дата доступа:12.09 2020

7 Рутин в продуктах питания. [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://caninavit.ru/vidy/rutin-v-produktah-pitaniya-tablitsa.html. Дата доступа: 03.032020

8 Флавоноиды. [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://ru.wikipedia.org/wiki/ Дата доступа: 14.03.2020

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Рис.1.1- Водный экстракт грейпфрута Рис.1.2- Качественные реакции

Рис.2.1- Водный экстракт лимона Рис.2.2- Качественные реакции

Рис.3.1 - Водный экстракт яблока Рис.3.2 - Качественные реакции

Рис.4.1- Водный экстракт моркови Рис.4.2- Качественные реакции

Рис.5.1- Водный экстракт перца Рис.5.2 -Качественные реакции

Рис.6.1 -Водный раствор рутина Рис.6.2- Качественные реакции

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

.

Рис.1- Водный экстракт до титрования

 

Рис.2- Водный экстракт после титрования

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Таблица 3.1 - Качественное определение витамина Р

Водный экстракт продукта

Результат реакции

с хлоридом железа(III), окрашивание

Результат реакции

магнием и соляной кислотой,

окрашивание

Рутин

зеленый цвет

красный цвет

Яблоко

светло-зеленого цвета

красный цвет

Лимон

темно-зеленого цвета

красный цвет

Перец

зеленый цвет

красный цвет

Морковь

зеленый цвет

красно-оранжевый цвет

Грейпфрут

коричневый цвет

красный цвет

Таблица 3.2 - Результаты титрования и нормальность раствора KМnO4.

V H2C2O4 * 2H2O,

мл

V(KМnO4),

мл

Vср(KМnO4),

мл

Сн (KМnO4),моль-экв/л

10,0

10,0

10,0

10,0

9,8

9,7

9,8

0.1

Таблица 3.3 – Объем KМnO4, мл расходованный на титрование.

название продуктов

Vср(KМnO4),

мл водный экстракт

Vср(KМnO4),

мл свежевыжатый сок

Vср(KМnO4),

мл контрольное титрование

перец

0,4

2

0,4

лимон

0,4

1

0,4

грейпфрут

0,4

1,1

0,4

морковь

0,4

0,75

0,4

яблоко

0,4

0,8

0,4

Таблица 3.4 - Содержание биофлавоноидов в продуктах растительного происхождения в испытуемой массе.

Название продукта

водный экстракт,%

свежевыжатый сок,%

в 25г

в 25г

перец

0

3,48

лимон

0

1,53

яблоко

0

0,76

грейпфрут

0

1,88

морковь

0

0,62

Просмотров работы: 50