XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТОЦИАНОВ РАЗНЫХ СОРТОВ КРАСНОГО ЛУКА
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Актуальность работы. Одним из самых значимых направлений химических и биологических исследований на сегодняшний день является изучение пигментов растений, в частности антоцианов.
Природные красители – антоцианы не только придают цвет растительному сырью, но и обладают известной физиологической активностью, в частности, антиоксидантной. Очищенные природные красители в последнее время находят все более широкое применение для улучшения потребительских свойств пищевой продукции, в биологически активных добавках, в фармацевтических препаратах для лечения и профилактики различных заболеваний. В то же время состав антоцианов даже для одного и того же сорта растительного сырья сложен и вариативен, он зависит от климатических условий, от зрелости ягод, корнеплодов, качества сельскохозяйственных работ. Антоцианы легко претерпевают ряд превращений в зависимости от условий экстракции и анализа [6].
Поэтому проблема усовершенствования способов как количественного, так и качественного определения антоцианов является актуальной в настоящее время.
Спектрофотометрическое определение антоцианов осложнено существованием целого комплекса соединений с различным строением для большинства растительных источников, при этом для каждого мономерного антоциана существует несколько форм, из которых в средах от кислой до нейтральной только флавилиевая форма является окрашенной [6].
Целью моей работы стало изучение свойств антоцианов красного лука, возможность их экстракции с последующим спектрофотометрическим определением.
При этом были установлены следующие задачи:
Определить оптимальные условия для экстракции антоцианов из красного лука, используя сорт «Ялтинский»;
С использованием спектрофотометра определить максимальную длину волны светопоглощения образующегося комплексного соединения.
Используя предложенную методику экстракции антоцианов, сравнить на примере разных сортов (красного лука и лука «Ялтинского») максимумы их светопоглощения.
Определить содержание антоцианов в исследуемых образцах и выявить сорта красного лука Крымского региона с наибольшим их количеством.
Антоцианы растений
Антоцианы - группа пигментов, находящихся в клеточных вакуолях растений, растворимых в воде.
Природные пигменты определяют яркий- от розового до фиолетового и черного - цвет плодов, листьев, лепестков и стеблей растений. В текущий момент известно свыше 400 разновидностей соединений. [3].
К настоящему времени из растений выделено более 70 различных антоцианов. Качественный состав антоцианов, как правило, специфичен для конкретного вида растений и довольно стабилен. Однако он зависит от сортовых особенностей и условий произрастания растения [3].
Антоцианы содержатся почти во всех растительных тканях в самых разных частях растений: в венчике, лепестках, тычинках, корнях, стеблях и т. д. Во фруктах и овощах антоцианы находятся, прежде всего, в эпидермальном слое. Лучше всего исследовано распространение антоцианов в цветках, листьях и плодах.
Антоцианы, являясь очень полезным сырьем, используемым для производства фармацевтических добавок, препаратов, получают все большую известность среди людей, заботящихся о своем здоровье. Данный пигмент распространен относительно широко на территории нашего государства, т.к. большая часть РФ имеет благоприятный климат для накопления в различных частях растения этого пигмента, ведь антоцианы накапливаются лишь в тех растениях которые произрастают в «жесткой» среде с обильным ярким солнцем. Антоцианы накапливаются в различных частях растения, являясь, своего рода, загаром, окрашивающим плоды или листья в яркие цвета.
В пищевой промышленности растительные гликозиды используются как натуральные красители. О присутствии описываемых веществ в составе продуктов свидетельствует нанесенный на этикетку код E163 [6].
Антоцианы не синтезируются организмом человека. Отсутствие в рационе естественных источников природных пигментов - фруктов, ягод и овощей - приводит к ослаблению иммунитета.
Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Образуя комплексы с радиоактивными элементами, антоцианы способствуют быстрому выведению их из организма. Кроме того, эти пигменты способны улучшать зрение.
Антоцианы – растительные гликозиды, содержащие в качестве агликона (антоцианидина) гидроксипроизводные 2-фенилхромена. Углеводная часть молекулы (обычно остаток глюкозы, рамнозы, галактозы, ди- или трисахарида) связана с агликоном в положении 3, реже – 3 и 5.
Известно более 400 индивидуальных антоциановых соединений, и число их постоянно увеличивается. Все они имеют С15-углеродный скелет — два бензольных кольца А и В, соединенные С3-фрагментом, который с атомом кислорода образует γ-пироновое кольцо (С-кольцо, рис. 1).
Рис. №.1 Базовая структура антоцианидинов и антоцианов. Атомы углерода пронумерованы
При всем их огромном многообразии антоциановые соединения — производные лишь шести основных антоцианидинов: пеларгонидина, цианидина, пеонидина, дельфинидина, петунидина и мальвидина, которые отличаются боковыми радикалами R1 и R2 (рис.1). Поскольку при биосинтезе пеонидин образуется из цианидина, а петунидин и мальвидин — из дельфинидина, можно выделить три основных антоцианидина: пеларгонидин, цианидин и дельфинидин — это и есть предшественники всех антоциановых соединений.
Антоцианы хорошо растворимы в воде и спиртовых растворах. В воде они более стабильны при низких значениях рН. [3]
Методы определения антоцианов.
Методы количественного определения антоцианов представляют интерес при изучении динамики накопления антоцианов при созревании фруктов и овощей, и кинетики их разрушения при технологической переработке сырья и хранении готовой продукции. Эти методы основываются на следующих фактах: антоцианы имеют абсорбционный максимум около 510-550 нм. Он очень удален от максимума других фенольных соединений, причем ближе всего расположен максимум флавоноидов (350-380 нм). Во многих случаях на максимум антоцианов или соответствующего продукта количественно и позиционно могут влиять другие соединения, например, хлорофилл; абсорбция антоцианов во многом зависит от рН раствора; антоцианы обесцвечиваются сернистой кислотой; антоцианы быстро разрушаются перекисью водорода; на положение максимума влияют вид растворителя и образование комплексов с некоторыми металлами, а также продолжительная термическая обработка [5].
Спектрофотометрический анализ позволяет осуществлять количественное определение суммы антоцианов, выделяемых из растительных объектов [3].
Спектрофотометрические методы анализа основаны на избирательном поглощении электромагнитного излучения определяемым веществом и служат для исследования строения, идентификации и количественного анализа светопоглощающих соединений. В основе определений, связанных с измерением поглощения электромагнитного излучения, лежит закон БугераЛамберта-Бера, связывающий оптическую плотность (функция) с концентрацией вещества. В наиболее применяемой форме этот закон записывают в виде: