XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ИССЛЕДОВАНИЕ СОКОВОЙ ПРОДУКЦИИ НА СОДЕРЖАНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Нициевская В.С. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Новосибирского района Новосибирской области Краснообская средняя общеобразовательная школа №1 с углубленным изучением отдельных предметов

Нициевская К.Н. 1

---

1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук

Работа в формате PDF

353.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Растения накапливают фенольные вещества в значительных количествах. Эти соединения обуславливают разнообразные капилляроукрепляющие, сердечно-сосудистые, противовоспалительные, спазмолитические, желчегонные и др. свойства.

Их можно отнести к вторичным продуктам метаболизма растений. Фенольные соединения, или полифенолы, играют заметную роль в процессах клеточной сигнализации и сами могут служить в качестве мессенджеров химических сигналов, участвуют в процессах репродукции растений и, в частности, в процессах развития и функционирования пыльцы, накоплении нектара, в созревании плодов и семян. Однако наиболее заметную роль играют в защите растений от различных неблагоприятных факторов окружающей среды. К ним следует отнести действие ультрафиолета, температурный стресс, повышенные концентрации тяжелых металлов. В защите растений от бактериальной, вирусной и грибковой инфекции, от проникновения паразитов и повреждения насекомыми [1-3].

Сбалансированное и полезное питание должно включать потребление плодов, ягод, а также продуктов их переработки, являющихся ценным источником многих биологически активных веществ, в частности полифенолов.

Актуальность Исследование продукции детского питания на содержание биологически активных веществ, в частности соединений фенольной природы.

Цель: исследование соковой продукции, реализуемой торговой сети.

Задачи:

1. Провести поиск научной литературы.

2. Определение органолептических, физико-химических показателей и показателей порчи образцов.

3. Сделать выводы по объектам исследования.

Объект исследования: образцы соковой продукции, реализуемой торговой сети магазина «Пятерочка» (р.п.Красноосбк)

Место проведения исследования СФНЦА РАН.

Продолжительность исследования – июль-август 2023 года.

Основное оборудование: фотоаппарат, линейка, ручка, блокнот, калькулятор, компьютер, цилиндр, градуированные пробирки, штатив, рефрактометр, спектрофотоколориметр, рН – метр, сахариметр, химические реактивы.

Основные методы: наблюдение, оценка.

Глава 1. Анализ научной литературы

Полифенолы представляют собой обобщенное название целого класса органических соединений растения, молекулы которых содержат фенольные группы. По химической природе это: терпены (терпеноиды, изопреноиды), фенилпропаноиды и их производные (флавоноиды, танины, лигнаны, гликозиды), азотсодержащие соединения (алкалоиды и гетероциклические ароматические молекулы) [1]. Природные фенольные антиоксиданты являются вторичными метаболитами растений и определяют ряд свойств: от противовоспалительного и антимикробного до антиоксидантного [2,3]. Широкий спектр действий биологических эффектов полифенолов реализуется посредством неспецифического взаимодействия с белками, низкомолекулярными веществ, ионами [1]. Механизм действия фенольных соединений сводится к реакции электронов, превращать радикал, с которым прореагировали, в молекулярный продукт, при этом превращаясь в слабый радикал, не способный участвовать в продолжении цепной реакции [4,5]. Поэтому фенолы являются единственным источником сырья для получения природных Р-витаминных соединений. Благодаря своим химическим свойствам фенольные соединения применяются в мясоконсервной промышленности для ускорения процессов протеолиза мяса и мясных продуктов, для стабилизации пищевых жиров, могут улучшать вкусовые и потребительские характеристики продуктов питания, а также выступать в качестве заменителей синтетических консервантов [5]. Фенольные соединения насчитывают огромное количество соединений объединенных химической формулой в классы мономерные соединения (с одним ароматическим ядром (С₆), двумя – С₆-С₃-С₆,) и полимерные соединения. Гидроксикоричные кислоты входят в группу фенольных или фенолкарбоновых кислот с одним ароматическим кольцом - с фенилпропаноидной структурой C₆-C₃ (с гидроксильной группой на ароматическом кольце и карбоксильной группы в боковой цепи) [6]. Самым распространенным представителем сложных эфиров гидроксикоричных кислот является 5-O-кофеилхиновая кислота, чаще называемая хлорогеновой кислотой [7]. Гидроксикоричные кислоты благотворно воздействует на здоровье человека, отмечен их более активный антиоксидантный эффект по сравнению с аскорбиновой кислотой, кофейной и токоферолом (витамин Е) и противомикробный эффекты [8]. Флавоноиды, относящиеся к классу полифенольных соединений растительного происхождения, представляют одно из наиболее ключевых соединений, отвечающих за процесс роста и развития растений. Они участвуют в пигментации растений, играют роль в процессах клеточной сигнализации, участвуют в процессах репродукции растений [9]. Флавоноиды в природе встречаются в двух видах: как агликоны в свободном виде и в виде гликозинов (соединенных с сахарной частью или углеродом, с температурой плавления, в интервале 100 - 180°С – гликозиды, до 300°С - агликоны, горького вкуса, могут быть бесцветные или окрашенные в желтый, красный или синий цвет. Флавоноидные гликозиды растворимы в воде, агликоны - в ацетоне, этаноле, хлороформе и других гидрофобных растворителях. Рябина содержит флавоноиды: гиперозид, кэмпферол, кверцетин, рутин и лютеолин [10].

Среди растительных веществ фенольной природы важное значение имеют катехины (флаван-3-олы), в растениях встречаются в изомерных формах, соответствующих (+)-катехину и (-)-эпикатехину. Являясь наиболее восстановленными структурами из группы флавоноидов, катехины обладают наибольшим антиоксидантным потенциалом, склонны к аутоокислению и ферментативному окислению [11]. Антиоксидантные свойства флаван-3-олов в 50 раз превышают показатели витамина E и в 20 раз − витамина С. Кроме того, катехины обладают противовоспалительным, антимикробным, спазмолитическим и нейропротекторным действием [12]

Рутин по химическому строению является гликозидом кверцитина, его сахарная часть включает D-глюкозу и L-рамнозу, агликон – кверцетин, относится к группе флавоноидных соединений Дубильными веществами ярастительные полифенольные соединения, отличающиеся молекулярной массой. По химической природе эти соединения относятся к полимерным фенольным соединений и подразделяютсся на гидролизуемые (танниды) и конденсированные (образующие соединения с катехинами) [13].

Глава 2. Методика исследований

В ходе данного наблюдения оценивались приобретённые образцы по показателям:

Исследование активной кислотности образцов с применением рН-метра;

Оптическая плотность и проницаемость (Т, %) при λ=440нм с применением спектрофотометра КФК-2;

Исследование хлорогеновой кислоты на КФК -2 при λ=315нм в присутствии 95% спирта;

Анализ образцов по содержанию хлорофилла на КФК -2 при λ=670нм в присутствии 95% спирта;

Анализ количественных показателей по содержанию дубильных веществ в образцах на КФК -2 при λ=315нм в присутствии воды;

Анализ качественных показателей по содержанию дубильных веществ в образцах в реакции с 10% ацетатом свинца кислого (Pb);

Качественный анализ катехинов в реакции с 1% ванилиновым реактивом;

Количественный анализ по содержанию катехинов в образцах на КФК -2 при λ=540нм с 1% ванилиновым реактивом;

Анализ количественных показателей по содержанию флавоноидов в образцах на КФК -2 при λ=400нм в присутствии ацетона;

Анализ качественных показателей по содержанию флавоноидов в образцах в реакции с 10% раствором гидроксида натрия (NaOH)

Содержание сухих веществ при использовании рефрактометра;

Содержание сахара в образцах при использовании ареометра;

Анализ роста плесени - визуально

Глава 3. Результаты исследований

Анализ образов проводили в соответствии с поставленными задачами.

Анализ цены, руб. приведен в таблице 1

Таблица 1 Цена образцов, руб.

№ образца	Цена, руб.	Цена за 100 мл, руб.
№1	15,99	12,792
№2	12,99	10,392
№3	13,99	6,995
№4	24,99	12,495
№5	24,99	12,495
№6	24,99	12,495

Исследование проводили визуально, посредством исследования объема с помощью цилиндра.

Таблица Исследование номинального объема образцов

Рис. Исследование активной кислотности образцов (рН, е.д.)

Кислотность продукта в образцах №1,2,4-6 находится в пределах 3,66±0,17 е.д. В образце №3 кислотность ниже составляет 2,56 е.д., поэтому по органолептическим показателям данный образец имеет менее выраженные характеристики вкуса и цвета.

Цвет образца исследовали визуально и спектрофотометрически на КФК-2 при длине волны λ=440нм.

Рис. 1 Цвет образцов

Из рисунка 1 видно, что насыщенность цвета связана со снижением коэффициента пропускания (Т,%). Увеличение оптической плотности говорит о наличие фенольных соединений в заявленных образцах.

Рис. 2 Исследование хлорогеновой кислоты,%.

Максимальное содержание по показателю «хлорогеновая кислота» в образцах №6 – 20,32%, далее №4 – 14,00% и №2 – 9,23%. Образец №3 имеет минимальное содержание – 2,73, что совпадает с минимальными данными при исследование оптической плотности на рис. 1

Рис. Анализ образцов по содержанию хлорофилла, %

Хлорофилл обнаружен в максимальном содержание в образце №6 (0,55%), это сок яблочный прямого отжима осветленный. Не обнаружен показатель в образце №3.

Рис. Анализ количественных и качественных показателей по содержанию дубильных веществ в образцах

Минимальное содержание в образце №3 (3,09%). Содержание в образцах №1 и 2 качественной реакции с выделение белого осадка говорит о наличии гидролизуемых таннидов. В образцах №4-6 о конденсированных таннидах (связи с катехинами), поэтому при анализе катехинов, данные образцы отмечены высокими значениями.

Рис. 2 Качественный и количественный анализ катехинов

Наличие катехинов в продукте указывает и количественная и качественная реакция, при этом при содержании показателя ≈0,15 %, снижение качественной реакции до бледно-розового цвета.

Рис. Анализ количественных и качественных показателей по содержанию флавоноидов в образцах

Небольшое содержание флавоноидов в восстановленном соке (образец №1), сокосодержащем напитке (образец №3). Максимальное содержание в образах №2, №4 и №5 – продукция для детского питания.

Рис. Содержание сухих веществ и сахара в образцах.

По содержанию растворимых сухих веществ можно судить о степени концентрирования сока. Наиболее высокую плотность имели образцы соковой продукции № 1, 2 и 4.

Ход исследования микробиологических исследований: Помещали в стеклянные стаканы в холодильник при температуре ≈ 4°С на 5 суток, затем проводили наблюдение.

Рис. Исследование порчи образцов

Визуальных анализ указал на питательную среду для микрорганизмов при наличии сахара, при этом в образце №3 с наименьшим содержание сахара и фенольных соединений – рост минимальный.

Заключение

Проведен поиск научной литературы для проведения исследований по теме. Проведены органолептические, физико-химические показатели и показатели порчи образцов. Приведен анализ цены образцов, и основных фенольных соединениях. Образец № 3, который имел минимальную стоимость, содержит также невысокие показатели исследуемых показателей. Соки и нектары отличались по своему содержанию фенольных соединений, сахаров и сухих веществ. Наилучшим выбран образец № 6 по содержанию хлорогеновой кислоты (20,32%), хлорофилла (0,55%), дубильных веществ (15,21%), катехинам (0,33%).

Список использованной литературы

1. Демина Н.В., Кочетов А.А., Шевченко Я.А., Сметанская И.Н., Канарский А.В., Канарская З.А. Полифенольные вещества экстрактов стевии // Вестник казанского технологического университета. 2013. №16. С. 124-126

2. Писарев Д.И., Новиков О.О. и др. Химическое изучение биологически активных полифенолов некоторых сортов рябины обыкновенной – Sorbus aucuparia // Науч. ведомости. Медицина. Фармация. 2010. № 22 (93), 12/2. 123-128 c.

3. Чупахина Г.Н., Масленников П.В., Скрыпник Л.Н. Природные антиоксиданты (экологический аспект): монография. Калининград, 2011.

4. Кукушкина Т. А., Седельникова Л. Л. Динамика накопления запасных веществ в клубнелуковицах Crocus Alatavicus и Gladiolus Hybridus // Химия растительного сырья. 2010. № 2. С. 123—126.

5. Масленников П.В., Чупахина Г.Н., Скрыпник Л.Н., Федураев П.В., Селедцов В.И. Экологический анализ активности накопления биофлавоноидов в лекарственных растениях // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. 2014. Вып. 7. С. 110—120

6. Марчишин С.М., Козачок С.С. Определение гидроксикоричных кислот в антиаллергическом сборе методом ВЭЖХ // Медицина и образование в Сибири. 2013. № 4. С. 70.

7. Кольцов В.А., Миронов А.М. Содержание хлорогеновой кислоты в ягодной продукции // Материалы I Международной научно-практической конференции «Нетрадиционное растительное сырье − резерв в решении проблемы создания пищевых продуктов разной функциональной направленности» (на платформе ЦКП «Эксперт»). Республика Адыгея, г. Майкоп, 13 декабря 2022 г. С.85-89.

8. Аптикеева Д.Д. Хлорогеновая кислота как биологически активное соединение: анализ содержания в хмеле вьющимся (HÚMULUS LÚPULUS) // Материалы XV Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум» URL: <a href="https://scienceforum.ru/2023/article/2018033595">https://scienceforum.ru/2023/article/2018033595</a> (дата обращения: 20.01.2023 ).

9. Саруханов А.В., Морозова А. И., Васильева Н. А., Крыленкин Д. В., Определение содержания флавоноидов в облученных образцах посредством спектрофотометрического анализа // Бюллетень науки и практики. 2019. т. 5. № 10. С. 32-39. DOI: 10.33619/2414-2948/47

10. Жангазиева И.Т., Калганова Н.В., Полотнянко Н.А. Определение флавоноидных комплексов в составе рябины обыкновенной (литературный обзор) // Материалы X Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум» URL: <ahref="https://scienceforum.ru/2018/article/2018006788?ysclid=li3yxqwi7f343823794">https://scienceforum.ru/2018/article/2018006788?ysclid=li3yxqwi7f343823794</a> (дата обращения: 26.05.2023 )

11. Иванова Е.В., Лукша Г.И., Калинкина И.С., Погодин И.Н., Корнеева И.А., Савченко А.Ф., Степанов Количественная оценка катехинов и лейкоантоцианов в растении Аconogonondivaricatuml. // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2017. №3. т.20. С. 3-6.

12. Иванова Е. В., Лукша Г.И., Калинкина И.С., Погодин И.Н. Определение катехинов и лейкоантоцианов в надземной и подземной частях Аconogonondivaricatuml. // Вестник ВолгГМУ. 2016. 4 (60). С. 118-120.

13. Кузнецова, А. В. Фармакопейный анализ производных фурана, пиррола, пиразола, имидазола, пиридина, хинолина: учеб. пособие для студентов IV курса специальности «Фармация» / А. В. Кузнецова. – Пенза: Изд-во ПГУ. 2013. 116 с.