XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Микрозелень как источник биологически активных веществ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Здоровый образ жизни постепенно становится все более и более популярным. Все больше людей стараются поддерживать себя в форме, заниматься спортом и, самое главное, правильно питаться, отказываясь от вредных продуктов и заменяя их на здоровую, «живую», как ее называют, еду. Поэтому совершенно не удивительно, что в последнее время в отделах здорового питания все чаще можно увидеть микрозелень (3-5 дневные проростки) некоторых растений, которые, если верить информации из разных источников, содержат в себе много полезных веществ. И многие люди, которые не разбираются в этом вопросе, с недоверием и непониманием относятся к подобному «нововведению», хотя нового в этом ничего нет. Ещё тысячелетия назад проростки использовались как лечебное средство у многих племен и народов [2].
В некоторых литературных источниках есть сведения о том, что количество аскорбиновой кислоты (АК) увеличивается в проростках некоторых растений. Кроме того, в проростках содержатся флавоноиды, которые являются очень активными веществами, защищающими наши клетки [1,2,5,7]. Но нигде не указываются конкретные величины, а результаты различаются в десятки раз.
В связи с этим целью данной работы является количественное определение содержания флавоноидов, хлорофилла и АК в микрозелени исследуемых растений.
Задачи:
Исследовать содержание флавоноидов, суммарного хлорофилла и АК в микрозелени и 14-ти дневных проростках исследуемых растений;
Сравнить содержание биологически активных веществ в микрозелени и 14-ти дневных проростках исследуемых растений.
Объектом исследования являетсямикрозелень броколли, мицуна, кольраби, горчицы.
Количество АК, флавоноидов и хлорофилла определяли в микрозелени (5-7 сутки прорастания) и 14-ти дневных проростках. Выбор семян данных растений в первую очередь связан с информацией, полученной из литературных источников.
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Из истории использования проростков
В сохранившихся до нас рукописях остались записи, что проростки были известны 5 000 лет назад. Ещё индийские веды, древние китайцы и Гиппократ утверждали о чудотворном воздействии пророщенных зёрен пшеницы на организм человека.
Проращивание — это процесс, включающий в себя промывку семян водой, замачивание семян, сливание воды и регулярное увлажнение до момента появления ростков. Оно зародилось очень давно и не является причудой последнего времени. Китайские крестьяне, тибетские долгожители и индийские йоги проращивали злаки, бобовые, орехи и даже семена трав. Египтяне, первыми освоившие выращивание пшеницы, начинали её использовать именно с проращивания. Хорошо отзывались о проращенных семенах Аюрведа и Гиппократ. Проростки были главным источником витаминов зимой или же во время долгих походов, где из ростков варили каши или кисели.
В начале 20 века, в период Первой Мировой войны, тысячи крестьян Индии были спасены от голода благодаря государственной «проростковой программе». Зная, что высушенные овощи, фрукты и бобовые (фасоль, горох
и т. д.) не спасают от цинги, было предложено использовать свежие проростки гороха и бобов.
Цинга — болезнь, вызываемая недостатком витамина С в организме и имеющая очень неприятные симптомы, например, пониженный иммунитет. В тяжелых случаях больные страдают от слабости, теряют вес, у них болезненно распухают суставы, кровоточат десны, расшатываются зубы и возникают подкожные кровоизлияния. Поскольку свежие овощи или лимоны было почти невозможно доставить на боевые позиции, и проростки оказались хорошей заменой. Британский врач Джон Уилтшир решил опытным путем определить, какое средство от цинги будет эффективнее и дешевле — лимоны
или проростки бобовых. Он провел эксперимент с шестьюдесятью пациентами в сербском госпитале. Одной группе больных давали ежедневно 120 граммов свежего лимонного сока, а другой — 120 граммов проросшей фасоли. В обоих случаях содержание витамина С было примерно одинаковым. Через месяц у пациентов, получавших проростки, состояние улучшилось в большей степени, чем у тех, которые пили лимонный сок. Кроме того, лечение проростками оказалось более дешевым.
Широко известна история, когда проростки в 18-м веке спасли мореплавателей от цинги. Во время дальнего плаванья было очень сложно уберечь себя от авитаминоза. Британский мореплаватель капитан Джеймс Кук впервые испытал антискорбутическое (противоцинготное) действие проростков. Он и его команда готовили из проростков бобов специальное питье. В результате этого - за три года странствий по морям - в команде Кука не оказалось ни одной жертвы этой страшной болезни, хотя до этого в долгих плаваньях большинство кораблей теряло около половины команды. Так, например, когда в 1497–1499 годах Васко да Гама впервые обогнул мыс Доброй Надежды, из 160 человек экипажа за время путешествия он потерял из-за цинги больше 100 человек. И помочь им было просто нельзя.
Научное изучение свойств проростков началось только в 1940-х годах, когда голландский врач Моэрман с их помощью впервые вылечил рак желудка у своего пациента, включив пророщенные зерна в специальную диету. Выяснилось, что они активизируют защитные силы организма и предотвращают простуды и воспаления. Это начинание К. Моэрмана долгие годы поддерживал дважды лауреат Нобелевской премии Л. Полинг. Лишь в 1987 г. диета К. Моэрмана была утверждена министерством здравоохранения страны как метод лечения злокачественных новообразований.
Исследовательница Энн Вигмор стала известна во всем мире благодаря тому, что излечилась от рака, питаясь только проростками и «живой» пищей. Оа заболела в возрасте пятидесяти лет и врачи с сожалением говорили, что жить ей осталось не более двух месяцев. Однако Э. Вигмор в итоге прожила до 85 лет, питаясь пророщенными злаками, семечками, сырыми овощами и фруктами, став очень известной проповедницей «живой пищи».
Особенно полезны пророщенные семена детям и пожилым людям, беременным женщинам и кормящим матерям, людям интенсивного умственного и физического труда.
Хотя думаю, что такие утверждения слегка преувеличены, ведьростки – это не панацея, а скорее доступная «живая» еда. По питательности и своей ценности сухие зёрна уступают пророщенным, а вода пробуждает заложенные природой в семени обменные процессы и находящиеся там биологически активные вещества: витамины, ферменты, фитогормоны, антиоксиданты, микро - и макроэлементы увеличиваются в разы, их
взаимосвязь усиливается, и они начинают активизировать рост нового
растения.
1.2. Целебные свойства пророщенных семян
Полезность проростков объясняют тем, что в течении периодапрорастания растение не нуждается в посторонних источниках пищи: оно существует за счет запаса пищи, отложенного в белке или семядолях. В это время вещества, необходимые для формирования и роста растений легко усваиваются, что помогает организму человека употреблять проростки без лишних затрат энергии.
Для проращивания используются самые разные зерновые культуры - пшеница, рожь, овес, ячмень, просо, кукуруза, гречиха. Популярностью пользуются почти все зернобобовые - фасоль, горох, чечевица, соя и бобы.
Каждый вид растений индивидуален по своему химическому составу, однако, существуют среднестатистические данные. Так, в общем виде зерна
содержат: 6-20% растительного белка, 1-9% жиров, 60-88% углеводов, 1-4% пищевых волокон и 1-3% минеральных органических солей. Еще пророщенные семена отличаются высоким содержанием крахмала (около 60%).
Кроме общего положительного влияния на организм человека, проростки каждой отдельной культуры, имея в своем составе определенный набор полезных веществ, витаминов и микроэлементов, свойственный только определенному виду проростков, обладают специфическим оздоравливающим действием и рекомендуется людям, страдающим теми или иными недугами. Как утверждают многие литературные источники, в процессе прорастания образуются особые ферменты, расщепляющие содержащиеся в семенах сложные вещества на более простые. В результате при употреблении проростков в пищу нагрузка на пищеварительную систему человеческого организма уменьшается почти на 90 %, поскольку вместе с проростками человек получает, с одной стороны, уже расщепленные, простые вещества, с другой – дополнительную ферментную систему.
Эти необыкновенные свойства обусловлены процессами, происходящими при прорастании семян.
Сухое зерно – организм, находящийся в состоянии покоя. Обмен веществ и дыхание замедлены в нем настолько, что видимых проявлений жизни нет. Но зерно тем не менее живое, и в таком виде оно может храниться до 50 лет, не теряя способности к прорастанию. Главным фактором для прорастания сухого зерна, как ни странно, является вода. Будущее растение активно впитывает влагу, семечко набухает, становится мягче. В это время начинают происходить биохимические процессы, разлагаются сложные запасные вещества, усваиваются необходимые макро– и микроэлементы, синтезируются белки и витамины, клетки зародыша увеличиваются, вываливается наружу зачаточный корешок. И все это происходит очень быстро, по сравнению с тем, сколько после живет растение.
Стоит быть внимательным при проращивании, проростки не должны превышать по длине 2-3 мм. Многие литературные источники утверждают, что при большей длине проростки становятся ядовитыми и могут принести вред человеческому организму. Хотя это не совсем так. В пищу можно употреблять проростки любой длины, и случаи отравлений зависят не от этого, а от некачественных зерен, воды, чистоты посуды, в которой проращиваются семена. Так почему же все-таки не рекомендуют принимать в пищу проростки больше 3 мм? Дело в том, что в этот период крахмал начинает распадаться на простые сахара, из-за чего падает активность многих ферментов. Следовательно, полезность проростков тоже снижается. Самое большое количество витаминов отмечено тогда, когда длина проростка составляет 1-2 мм.
1.3. Антиоксиданты
Аскорбиновая кислота, или как еще ее называют, витамин С — это органическое соединение, имеющее формулу С6Н8О6. АК представляет собой белый кристаллизованный порошок с кислым вкусом. Легко растворяется в водном и спиртовом растворе. Главная функция витамина С —
антиокислительная. С ее помощью происходит подавление жизнедеятельности свободных радикалов. Это приводит к правильному контролю окислительных и восстановительных реакций в организме. Аскорбиновая кислота необходима для правильной работы иммунной, сердечно-сосудистой, эндокринной системы, а также для работоспособности желудочно кишечного тракта. Выше уже было упомянуто, что нехватка данного витамина может привести к ослаблению иммунитета, заболеванию цингой.
Если углубиться в историю аскорбиновой кислоты, то корни ее уходят в 1928 год. Она была изобретена очень знаменитым на тот момент ученым химиком А. Сент-Дьери. Он же в 1932 году смог объяснить, для чего витамин С просто необходим для человечества. В проростках, разумеется, содержится много разных витаминов, и каждый отдельный вид пророщенных семян обладает в большей степени разными витаминами. Так, например, как уже описывалось выше, проростки подсолнечника содержат много витамина Е. Причина, по которой объектом исследования была выбрана аскорбиновая кислота, была в том, что витамин С является одним из самых популярных среди витаминов, практически все люди знают о его необходимости для иммунитета. Кроме того, методика определения содержания аскорбиновой кислоты является достаточно простой, по сравнению с методиками определения содержания других витаминов.
Флавоноиды — это определенный класс веществ растительного происхождения, которые активизируют работу ферментов при попадании в организм человека с пищей. Они широко распространены в фармакологии и медицине.
Флавоноиды известны как растительные пигменты более столетия. Однако первая работа, посвящённая возможной биологической роли флавоноидов для человека, была опубликована лауреатом Нобелевской премии по физиологии или медицине Альбертом де Сент-Дьёрди в 1936 году. Он сообщил, что флавоноид, выделенный из венгерского красного перца, вероятно, способствует укреплению ломких стенок кровеносных сосудов. Он предположил, что это соединение относится к витаминам, и предложил для него название «витамин P», которое в дальнейшем не прижилось.
Следующая волна интереса к флавоноидам произошла в 90-х годах прошлого века, когда были открыты их антиоксидантные свойства. Антиоксидантами называют природные или синтетические химические соединения, которые препятствуют окислительным процессам, замедляя их или прекращая. Они помогают сохранять организм молодым и здоровым на протяжении многих лет.
Флавоноиды обладают такими положительными эффектами, как иммуномоделирующий, сосудоукрепляющий, противоотёчный, антиоксидантный, сосудорасширяющий, противоаллергенный, антигипоксантный, антиканцирогенный, эстрогеноподобный и многими другими.
Существует множество продуктов, содержащих флавоноиды. Например
какао, чай (в особенности зеленый), виноград, яблоки, груши, сливы, многие ягоды (малина, смородина, черника, голубика), цитрусовые (грейпфрут, лимон, апельсин, лайм), баклажаны, морковь, капуста. Проростки также считаются продуктами, которые богаты флавоноидами.
В качестве предмета изучения, флавоноиды были выбраны из-за своих полезных для человека свойств.
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования
Для определения содержания аскорбиновой кислоты были взяты семена и проростки броколли, мицуна, кольраби, горчица. Выбор пал именно на эти виды из-за быстроты проращивания. Кроме того, из литературных источников мы узнали, что проростки именно этих растений должны содержать большое количество витамина С.
Для определения содержания флавоноидов и хлорофилла были взяты проростки этих же растений.
Броколли - общеукрепляющее средство, стимулирующее аппетит. Обладает противомикробным эффектом, стимулирует выработку гормонов, способствует омоложению организма.
Мицуна - разновидность необычной японской капусты. Интересно, что мизуна – ближайший родственник пекинской капусты, но по внешнему виду она скорее напоминает рукколу, а по вкусу – рукколу, редис и горчицу одновременно.
Кольраби - благоприятно влияет на работу желудочно-кишечного тракта, улучшает пищеварение, обладает противовоспалительным свойством.
Горчица – обладаетпротивовоспалительным действием, укрепляет стенки сосудов.
2.2. Технология проращивания
Мы самостоятельно вырастили проростки исследуемых растений. Перед тем, как проращивать микрозелень, нужно организовать необходимое пространство. Вот ключевые требования к нему:
постоянная влажность;
достаточная вентиляция;
сохранение промежутков между посеянными семенами;
доступность для визуального контроля.
2.3. Определение содержания аскорбиновой кислоты
Содержание витамина С определяли следующим образом: мелко нарезали проростки и тщательно растирали в фарфоровой ступке в присутствии 2% соляной кислоты. После смесь центрифугировали и к 10 мл раствора добавляли 10 капель 0,5%-го раствора крахмала, после чего приступали к титрованию 0,01н раствором йода в 1%-м растворе йодида калия до неисчезающей в течении 10 секунд синей окраски (1 мл 0,01н раствора йода в йодиде калия окисляет 0,88 мг аскорбиновой кислоты).Расчет содержания витамина С в исследуемом материале проводили в расчете на 1 г навески (1 мл 0,01 н раствора йода в йодиде калия окисляет 0,88 мг аскорбиновой кислоты) (Иванищев, 2002).
2.3.Содержание флавоноидов
Содержание флавоноидов определяли следующим образом: к 60 мкл этанольного экстракта в пробирку поочередно добавляли: 60 мкл 96%-го этанола; 120 мкл 2%-го спиртового раствора хлористого алюминия (AlCl3); 1,26 мл 96%-го этанола. Раствор сравнения — 60 мкл экстракта; 60 мкл 96%-го этанола; 120 мкл дистиллированной воды; 10 мкл ледяной уксусной кислоты; 1,25 мл 96%-го этанола. Этанольный экстракт и раствор сравнения выдержали 30 минут. Для определения содержания флавоноидов использовали спектрофотометр 1200 (поглощение при 415 нм).
2.4 Определение содержания хлорофилла
Для определения количественного содержания хлорофиллов использовали спектрофотометрический метод.
Рис.1 Спектрофотометр УФ – 1200
Измерение оптической плотности экстрактов опытных образцов проводили на спектрофотометре УФ - 1200 при длине волны 665 нм - для хлорофилла а, при длине волны 649 нм – для хлорофилла b в кюветах с толщиной слоя 10 мм.
В качестве раствора сравнения использовали 70% водный раствор этанола. Определяли концентрации хлорофиллов а и b в общей смеси пигментов по формулам (2.4; 2.5): (2.4) (2.5)
Са (мг/л) = 13,70 * D665 – 5,76 * D649
Cb(мг/л) = 25,80 * D649 – 7,60 * D665
Ca+b (мг/л) = 6,10 * D665 + 20,04 * D649 = 25,1 * D654
Где Са – концентрация хлорофилла «а»,
Cb – концентрация хлорофилла «b»
Ca+b– суммарная концентрация хлорофиллов,
Установив концентрацию пигмента в вытяжке, определили его содержание в исследуемом материале с учетом объема вытяжки и массы пробы по формуле:
X= B/А*100%
Глава 3. Результаты исследования
3.1. Определение содержания аскорбиновой кислоты
Экспериментальные данные определения содержания аскорбиновой кислоты в микрозелени и 14-ти дневных проростках исследуемых растений представлены на рис. 2.Полученные результаты указывают на наличие витамина С как в микрозелени так и 14-ти дневных проростках, однако содержание исследуемого параметра в микрозелени выше.
Рис.2 Содержание АК
Из приведённых данных также следует, что наиболее активно АК синтезируют проростки мицуны и горчицы.
3.2. Определение содержания флавоноидов
Что касается флавоноидов, то проведенное исследование показало, что проростки микрозелени имеют примерно одинаковое количество этих веществ, однако оно несколько выше, чем количество флавоноидов, содержащихся в 14-ти дневных проростках. Это еще раз доказывает полезу микрозелени для здоровья человека. Экспериментальные данные представлены на рис. 3.
Рис. 3 Содержание флавоноидов
Анализируя полученные данные, можно сказать, что наибольшее содержание флавоноидов содержится в микрозелени броколли и мицуна.
Согласно литературным данным основное достоинство микрозелени – в высоком содержаниихлорофилла [2,5]. Полученные результаты (рис. 4) указывают на высокое содержание суммарного хлорофилла как в микрозеени, так и в 14-ти дневных проростках всех исследуемых растений. Однако содержание данного параметра в микрорзелени несколько выше, что позволяет сделать вывод о постепенном снижении содержания хлорофилла по мере роста растений.
Рис. 4. Содержание хлорофилла
Заключение
Проведя это небольшое исследование можно сказать, что микрозелень несёт в себе огромный энергетический потенциал и обогащают организм необходимы полезными веществами. Это не значит, что стоит питаться исключительно проростками, забыв о другой, возможно, не менее полезной еде. Просто стоит помнить о таком важном и легкодоступном источнике полезных для организма человека веществ. Микрозелень отлично подходят для людей, ведущих здоровый образ жизни, она может служить в качестве профилактики против различных заболеваний.
Проростки можно купить в магазине, посвященном здоровому питанию, а можно вырастить самому. Очень хорошо, что здоровый образ жизни становится все более популярным, а потому исследование микрозелени, как источника витаминов и разных полезных веществ, является очень важным и актуальным.
Кроме того, для человека важно знать, в каких продуктах содержится витамин С и флавоноиды, потому что, как уже не однократно повторялось, они являются очень нужными для нашего организма веществами, а в наш век прогресса и технологий мы все больше забываем о том, что надо заботиться о себе и своем здоровье. Не стоит забывать следить за тем, что мы едим, ведь не сбалансированное питание, пренебрежение растительной пищей и недостаток витаминов могут привести к очень печальным последствиям.
Список литературы:
Алексеева Т. Биологически активные злаковые в общественном питании / Т. Алексеева, И. Черемушкина, Е. Торкина // Питание и общество. – 2010. – № 8. – С. 14. 2.
Вигмор Э. Проростки – пища жизни / Энн Вигмор; пер. с англ. – СПб.: ИД «ВЕСЬ», 2001. – 208 с.
Грязнов В.П. Руководство к лабораторным и экспериментальным работам по физиологии растений. – Белгород: БелГУ, 2006. – 120 с.
Иванищев В.В. Биохимический эксперимент. Проведение, обработка и интерпретация результатов. – Тула: ТГПУ им Л.Н.Толстого – 2002. – С. 13-14.
О пользе проростков. – Режим доступа: www.rostokpro.com.
https://www.secret-dolgolet.ru/rastitelnye-flavonoidy/
http://lacten.com.ua/история-открытия-витамина-с/
http://talkan.kz/fakty.html