V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Определение наличия сои в белковых продуктах
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Цель работы:
Изучить содержание сои в белковых продуктах
Задачи:
1.Выявить наличие соевого белка в пищевых продуктах.
2.Изучить экспериментальный способ проверки наличия соевого белка в продуктах питания.
3.Определить влияние сои на человеческий организм.
Гипотеза:
Предположим, что производители могут не указать наличие соевого белка в составе пищевых продуктов.
В наше время вопрос о генномодифицированных продуктах особенно обострился. Одним из основных продуктов питания, который наиболее ярко подвержен различным генным модификациям, является соя. Соевый белок очень часто входит в состав различной пищи порой даже там, где ему, казалось бы, находиться бы и не следовало. Производители белковых продуктов могут не указывать наличие данного белка в их составе. В связи с этим мы приняли решение разобраться в данном вопросе более подробно, так как о вреде и пользе соевого белка до сих пор ведутся многократные споры со стороны врачей и учёных.СОЯ
Соя культурная — это однолетнее травянистое растение, вид рода Соя семейства Бобовые. Культурная соя обширно возделывается в Азии, Южной Европе, Северной и Южной Америке, Центральной и Южной Африке, Австралии, на островах Тихого и Индийского океанов на широтах от экватора до 56—60°.
История:
История сои началась ещё в 3-ем тысячелетии до н.э., из этого мы можем сделать вывод, что данная культура является одной из самых древнейших на планете. Прародиной сои предположительно является Китай, так как именно в данной стране во время археологических раскопок были найдены наскальные рисунки с её изображением, а также первые письменные упоминания.
Следующей страной, которая окультурила сою, стала Корея. Затем, в 500 году д. н.э., её стали употреблять в пищу в Японии. В Европе же данная культура начала распространяться в XVIII веке. Первой страной, где она появилась, стала Франция. США окультурили сою уже позже – в начале XIX века, тогда в страну завезли множество образцов растений, с которыми работали лучшие селекционеры.
Чуть-чуть позже Штаты стали выращивать сою в промышленных масштабах, и в середине XX века ею было засеяно порядка миллиона гектаров земли.
В 1970-х годах возделывание сои широко распространилось в Бразилии, и сейчас эта страна занимает второе место по производству сои. Затем производство сои стало активно развиваться в Аргентине, которая на данный момент занимает третье место среди крупнейших производителей сои. Эти страны являются не только крупными производителями, но и экспортёрами сои. Сейчас производство сои активно развивается в Индии, и площадь её возделывания в данной стране примерно такая же, как в Китае, но выход урожая с единицы площади до сих пор остается низким.
В России первые посевы сои были сделаны в 1877 году, селекционные же работы начались в 1912 году, в устье реки Амур. Историки считают, что в 1924-1927 года стали важнейшими в выращивании сои в России. Именно тогда, стали в большом количестве засеиваться поля Краснодарского, Ставропольского края, а также Ростовской области.
Строение растения:
Стебли сои могут быть как тонкие и толстые, так и опушённые и голые. Высота стеблей колеблется от 20 см до 2-ух метров.
У всех видов cои листья тройчатосложные, с опушёнными листочками и перистым жилкованием. Надсемядольное колено имеет два простых листа. Эти первичные листья рассматриваются как филогенетически более древние формы листьев. Общим признаком для всех видов сои является наличие плохо развитых шиловидных прилистников в основании главной оси сложного листа и прилистничков в основании отдельного листочка.
Венчик цветка может быть, как фиолетовый, так и белый.
Плодом сои является боб, находящийся между двумя створками по брюшному и спинному шву, содержащий в среднем 2—3 семечки. Бобы преимущественно крупные, около 4-6 см, устойчивые к растрескиванию. Его створки состоят из трёх частей — экзокарпа, мезокарпа и эндокарпа. Главная часть эндокарпа — склеренхима, которая образует пергаментный слой. Она, подсыхая и сжимаясь, способствует растрескиванию бобов.
Основная форма семян сои овальная, которая имеет разнообразные формы выпуклости. Размеры семян различные: как небольшие - масса 1000 семян 60—100 г, так и крупные с преобладанием семян среднего размера — 150—199 г. Семенная оболочка плотная, блестящая, которая является практически водонепроницаемой, образуя так называемые "твёрдые" семена. Под оболочкой семени располагаются крупные осевые органы зародыша - корешок и почечка, которые занимают центральную и небольшую часть семечки, которую в разговорной форме называют зародышем. Окраска семян в основном жёлтая, однако, порой встречаются формы с чёрными, зелёными и коричневыми семенами.
Биохимический состав сои
Белки:
Основным биохимическим компонентом семян сои является белок. Среди всех возделываемых в мире сельскохозяйственных культур соя является одной из самых высокобелковых. В её семенах накапливается в среднем 38-42 % белка.
Белки сои неоднородны по структуре и функциям. Среди них есть вещества, которые являются антипитательными компонентами пищи. Это ингибиторы протеолитических ферментов, лектины, уреаза, липоксигеназа и другие. Около 70% соевого белка представляют собой запасные белки 7S-глобулины (β-конглицинины) и 11S-глобулины (глицинины), которые вполне нормально усваиваются млекопитающими. Соевая мука является самым широко используемым источником белка
при создании сбалансированных кормов, но в процессе получения нуждается в термической обработке для дезактивации антипитательных компонентов.
Ингибиторы протеаз составляют 5—10 % от общего количества белка в семенах сои. Их активность колеблется от 7 до 38 мг/г. Отличительной особенностью этих веществ является то, что они, взаимодействуя с ферментами, которые предназначены для расщепления белков, образуют устойчивые комплексы, лишённые как ингибиторной, так и ферментативной активности. Результатом такой блокады является снижение усвоения белковых веществ рациона. Попадая в желудок, около 30-40% ингибиторов теряет свою активность, а наиболее устойчивые достигают двенадцатиперстной кишки в активной форме и ингибируют ферменты, вырабатываемые поджелудочной железой. В результате этого поджелудочной железе приходиться продуцировать их более интенсивно, что в конечном итоге может вызвать её гипертрофию.
Ингибиторы Кунитца — водорастворимые белки с молекулярной массой 20 000—25 000 Да, которые связывают одну молекулу трипсина, со сравнительно небольшим числом дисульфидных мостиков с изоэлектрической точкой 4,5;
Ингибиторы Баумана — Бирк — спирторастворимые белки с молекулярной массой 6000—10 000 Да, а также с небольшим числом дисульфидных мостиков, которые способные ингибировать как трипсин, так и химотрипсин, с изоэлектрической точкой 4,0—4,2.
Лектины (фитогемагглютенины) представляют собой гликопротеины. Они нарушают функцию всасывания слизистой кишечника, повышают её проницаемость для бактериальных токсинов и продуктов гниения, агглютинируют эритроциты всех групп крови, вызывают задержку роста. В составе белка их от 2 до 10 %, а активность колеблется от 18 до 74 ГАЕ/мг муки. Лектины хорошо извлекаются водой и спиртом. Некоторые исследователи отмечают, что для инактивации лектинов достаточны более мягкие условия, чем для ингибиторов трипсина, а именно — обработка пропионовой кислотой или же термическое воздействие при 80—100 °C в течение 15—25 минут.
Жиры:
Соя является не только источником белка, но и масла, содержание которого в семенах колеблется от 16 до 27 %. В состав сырого масла входят триглицериды и липоидные вещества. Отличительной особенностью сои является самое высокое содержание фосфолипидов по сравнению с другими культурами. В семенах сои их содержание колеблется в пределах 1,6—2,2 %. Фосфолипиды способствуют регенерации мембран, увеличивают детоксикационную способность печени, обладают антиоксидантной активностью, снижают у диабетиков потребность в инсулине, предотвращают дегенеративные изменения в нервных клетках, мышцах, укрепляют капилляры.
Токоферолы — биологически активные вещества соевого масла. Содержание и функции отдельных фракций различны. α-токоферолы характеризуются наибольшей Е-витаминной активностью. Их содержание в масле составляет 100 мг/кг. β-, γ- и δ-токоферолы обладают антиокислительными свойствами, которые особенно сильно выражены во фракциях γ- и δ-токоферолов. Наличие самого большого количества токоферолов в соевом масле (830—1200 мг/кг) по сравнению с другими маслами (кукурузным — 910 мг/кг; подсолнечным — 490—680 мг/кг; оливковым — 172 мг/кг) обусловливает его способность в наибольшей степени повышать защитные свойства организма, замедлять старение, повышать потенцию.
Семена сои — один из редких продуктов, которые содержат изофлавоны. Они сконцентрированы в гипокотиле сои и отсутствуют в масле. К соевым изофлавонам относятся генистин (1664 мг/кг) генистеин, даидзин (581 мг/кг), даидзеин, глицитеин (338 мг/кг), куместрол (0,4 мг/кг), являющиеся термостабильными гликозидами, и которые не разрушаются при кулинарной обработке. Это биологически активные компоненты сои, которые обладают различной эстрогенной активностью. Сапонины также являются гликозидами. В соевой муке они составляют от 0,5 до 2,2 %. Сапонины придают сое горьковатый вкус и оказывают гемолитическое воздействие на красные кровяные тельца.
Углеводы:
Углеводы в сое представляют собой растворимые сахара - глюкоза, фруктоза, сахароза, рафиноза, стахиоза, гидролизуемые полисахариды (крахмал и др.) и нерастворимые структурные полисахариды (гемицеллюлоза, пектиновые вещества, слизямы и другие соединения, которые образуют клеточные стенки).
Содержание углеводов в семенах сои варьируется от 14 до 24 % и их состав весьма разнообразен.
ПОЛЬЗА И ВРЕД СОИ
Соя считается одним из самых неоднозначных продуктов, так как о пользе и вреде у многих учёных и врачей до сих пор нет общего мнения.
Одни из них утверждают, что этот продукт оказывает на организм человека исключительно благоприятное воздействие, другие же стараются приводить факты, сообщающие, что растение может нанести человеку огромный вред. Дать ответ на вопрос о том, полезная или вредная соя довольно трудно, так как она обладает самыми разными свойствами. Однако, необходимо разобраться в этом вопросе более подробно. Нужно понять как воздействует такое противоречивое растение на человеческий организм и предоставить потребителю возможность решить самостоятельно - употреблять сою или нет.
Польза:
Стоит отметить, что соя - это единственное растение, которое по качеству белка сопоставимо с мясом. В сое белок является полноценным, это означает, что аминокислотный состав протеина сои близок к идеальному. Также хотелось бы отметить, что по коэффициенту усвояемости белка, созданным Всемирной Организацией Здравоохранения, соевый белок занимает позицию совместно с яичным, молочным и говяжьим.
Также в сое содержится лионелевая, фолиевая кислоты, токоферолы, лецитин, холин, а также из нее вырабатывается лецитин, который играет особую роль в обеспечении жизнедеятельности нашего организма. Для примера, печень на 65% состоит из фосфолипидов, которые входят в состав лецитина, а также эффективность работы сердца равна концентрации лецитина в сердечной мышце.
Соевый лецитин в продуктах – это пищевая добавка. Она имеет код Е322 и относится к эмульгаторам, которые используют для лучшего смешивания разных по плотности и химическим свойствам веществ. Однако, он не получил распространения в пищевой промышленности, так как процесс его выделения из сои очень сложный. Соевый лецитин, является малоэффективным по сравнению с животным.
Е322 увеличивает срок годности продуктов, сохраняет жиры в жидком состоянии и упрощает процесс выпечки, не допуская прилипания теста к посуде.
Соевый лецитин не относится к опасным веществам и разрешен в России, а также в большинстве европейских стран, однако, несмотря на это, отношение к нему неоднозначное. При оценке свойств вещества необходимо учитывать, из чего он изготовлен. Натуральный соевый лецитин получают из генетически не модифицированных плодов сои, но его редко добавляют в пищевые продукты. В большинстве случаев используется лецитин из генномодифицированной сои.
Является одним из лучших источников белка среди продуктов растительного происхождения. Соя содержит около 40% протеинов, которые по структуре не уступают белку животного происхождения. Из-за этого сою зачастую включают в своё меню вегетарианцы и люди, которые имеют аллергические реакции на животный белок.
Помогает похудеть. Правильное и сбалансированное употребление соевых бобов приводит к прогрессивному сжиганию жиров в печени, а также улучшению процессов жирового обмена. Это свойство сои обеспечивает лецитин, содержащийся в ней. Соя считается диетической потому, что она низкокалорийная, но при этом насыщает организм, что позволяет человеку чувствовать себя сытым на протяжении долгого времени. Также стоит упомянуть, что лецитин обладает ещё и желчегонным эффектом.
Выводит из организма лишний холестерин. Происходит это благодаря всё тому же лецитину. Однако, для того чтобы достичь желаемого эффекта растительный белок, который содержится в сое, необходимо употреблять не менее 25 граммов в день, что довольно много. Для снижения уровня холестерина следует употреблять соевый белок в виде порошка вместе с овсяной кашей или обезжиренным молоком. Стабильное и длительное поддержание нормального уровня холестерина в крови, небольшое количество насыщенных жиров, а также снабжение организма полиненасыщенными жирами, волокнами, минеральными веществами и витаминами достаточно серьёзно уменьшает риски возникновения сердечных приступов, инсультов и многих других кардиологических болезней. Препятствуют развитию сердечнососудистых заболеваний, а также улучшают эффективность их лечения и фитиновые кислоты, которыми богаты соевые бобы. Из-за этого растение следует употреблять в восстановительный период после инфаркта миокарда, при гипертонии, ишемической болезни сердца и атеросклерозе.
Предотвращает раковые заболевания. Благодаря богатому составу продукта из множества витаминов группы A и E, оказывающих антиоксидантное влияние на организм, а также изофлавонов, фитиновых кислот и генестина соя может предупреждать развитие раковых клеток. Также соя, продлевая менструальный цикл и уменьшая выброс эстрогена, способствует достаточно эффективной профилактике возникновения рака груди. Генистеин способен останавливать на ранних стадиях развитие различных онкологических заболеваний, таких как рак яичников, простаты, эндометрия или толстой кишки. Фитиновые кислоты в свою очередь уменьшают рост злокачественных опухолей. Изофлавоны сои применимы в качестве аналога изобилия химических препаратов, созданных для лечения онкологических болезней. Однако в отличие от них данное вещество не опасно своими побочными эффектами.
Уменьшает симптоматику климакса. Особенно в период приливов и остеопороза, с которыми часто связана менопауза. Соя обогащает организм женщины кальцием и эстрогеноподобными изофлавонами, уровень которых при климаксе снижается. Всё это значительно улучшает состояние женщины;
Прибавляет сил молодым мужчинам. Соевые бобы – это отличные поставщики белка с анаболическими аминокислотами, которые в большом объёме снижают процессы разрушения белков, которые содержатся в мышцах. Фитоэстрогены сои помогают спортсменам набрать мышечную массу;
Способствует лечению и восстановлению клеток мозга и нервной ткани. Лецитин и составляющий его холин, входящие в состав растения, обеспечивают наибольшую концентрацию, улучшают память, мышление, репродуктивную функцию, двигательную активность, обучение и многие другие функции, которые необходимы человеку для его же жизнедеятельности.
Помогает при лечении и профилактике желчнокаменной, почечнокаменной болезни, а также заболеваний печени. Данные свойства сои обеспечивают фитиновые кислоты.
Соя пригодна к употреблению при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, таких как артроз и артрит, а также эффективна при запоре и холецистите хронического характера.
Вред:
Как уже говорилось в начале, соя – это неоднозначный продукт, о котором ходят самые противоречивые мнения. Учёные и до наших дней ещё не разобрались во всех её свойствах, поэтому не стоит удивляться тому, что согласно одним исследованиям она способна вылечить то или иное заболевание, а согласно другим исследованиям – спровоцировать его развитие. Несмотря на всю противоречивость, касающуюся этого растения, вам необходимо ознакомиться со всеми известными на сегодняшний день знаниями о пользе и вреде сои – предупреждён, значит вооружён.
Может ускорить процессы старения организма, ухудшать кровообращение в головном мозге. Мы упоминали о том, что регулярное употребление соевых бобов продлевает молодость, но, несмотря на это некоторые исследования показали, что фитоэстрогены, входящие в состав продукта, ухудшают рост клеток головного мозга и таким образом снижают мозговую активность и приводят к его старению. Как ни странно, но конкретно эти вещества рекомендованы женщинам после 30 лет в качестве омолаживающего средства. Изофлавоны, предупреждающие с одной стороны онкологические заболевания, с другой стороны ухудшают циркуляцию крови в мозге, провоцируя развитие болезни Альцгеймера.
Вредит детям и беременным женщинам Чрезмерное употребление соевых продуктов провоцирует замедление обмена веществ, увеличение в объёме щитовидной железы и её заболевания, пагубно воздействуя на эндокринную систему. Также соя вызывает серьёзные аллергические реакции у детей и препятствует нормальному физическому 14 развитию ребёнка – у мальчиков развитие замедляется, у девочек данный процесс происходит наоборот слишком быстро.
Содержит протеиноподобные компоненты, которые дезактивируют работу ферментов, способствующих усвоению растительных белков сои. Тут говорится о блокираторах ферментов, которые расщепляют белки. Они разделяются на три вида, из которых ни один невозможно разрушить до конца в процессе термической обработки.
Ускоряет процессы "усыхания" мозга. Многие наблюдения показали, что мозг уменьшается в весе в основном уже у людей преклонного возраста, однако при регулярном употреблении сои в своём рационе данный процесс может происходить намного быстрее из-за содержания фитоэстрогенов, состоящих из изофлавонов, которые борются с натуральными эстрогенами за рецепторы в клетках головного мозга.
Может вызвать сосудистую деменцию, которая способствует приобретению слабоумия. Наши уже много упомянутые изофлавоны фитоэстрогенов сои замедляют у мужчин процессы превращения гормона тестостерона в эстрадиол из-за такого фермента как ароматаза, что негативно сказывается на функционировании головного мозга
В итоге следует сказать, что сою употреблять можно, но следует понимать, что далеко не всем и далеко не в любых дозах её можно вводить в свой рацион. Не смотря на все эти противоречия, лучше всего воздержаться от употребления этого продукта беременным и молодым женщинам, детям, пожилым мужчинам и людям, страдающим от заболеваний эндокринной системы. Остальным же стоит учесть, что соя полезна только при её разумном употреблении – не более 3 раз в неделю и не больше 150 граммов в день.
Продукты, содержащие сою
Соевое мясо, соевое молоко, сыр Тофу;
Дешёвые колбасы, сосиски;
Полуфабрикаты;
Шоколадные батончики, шоколадные плитки и конфеты (дешёвые)
Мороженое;
Приправы в пачках;
Практическая часть
Для проведения опытов, мы выбрали продукты: колбаса "Классическая" производитель МПК "Атяшевский", колбаса "Останкино", сосиски "Ядрена копоть", сливки "Каждый день", сливки для кофе "Campina", мука соевая "С.Пудов".
В колбасе «Классическая» было указано наличие сои.
Для начала колбасы и сосиски мы измельчили и измерили массы по 4 г. После чего смешали с 1 г манной крупы
Впоследствии мы приготовили 0.2% раствор гидрокарбоната натрия и обработали им полученные смеси.
Затем с помощью лакмусовой бумаги измерили уровень рH.
Те же самые действия проделали с мукой и сливками.
Результаты уровня PH вы можете видеть в таблице.
|
Наимено-вания продук-тов |
Колбаса «Классическая» |
Колбаса «Останкино» |
Сосис-ки «Ядре-на ко-поть» |
Слив-ки «Каж-дый день» |
Сливки «Campina» |
Мука соевая «С.Пудов» |
|
рH |
7 |
8 |
8 |
7 |
7 |
8 |
Приготовленные растворы с продуктами мы кипятили до образования гелеобразной жидкости, после чего добавили 7% раствор уксусной кислоты и нагревали до появления прозрачной сыворотки. Растворы остудили и профильтровали.
Спустя некоторое время мы провели реакцию Адамкевича:
Для этого мы к одной капле белка добавили 10 капель уксусной кислоты. Затем осторожно добавили 0,5 мл серной кислоты, да так, чтобы две жидкости не смешались. На границе обеих жидкостей в случае наличия аминокислоты триптофан образуется красно-фиолетовое кольцо.
Аминокислота триптофан в кислой среде, взаимодействуя с альдегидами кислот, образует продукты конденсации красно-фиолетового цвета.
Уравнение реакции.
Наличие триптофана мы обнаружили в пробирках №5, №6,то есть в сливках "Каждый день" и сливках для кофе "Campina".
Биуретовая реакция:
К отфильтрованному раствору сначала добавили гидроксид натрия 10% , а затем меньшее количество сульфата меди около 1%.
Если раствор приобрел фиолетовую окраску, значит, в растворе присутствует соевый белок.
Уравнение реакции:
1. Колбаса «Классическая»
2. Колбаса «Останкино»
3. Сосиски «Ядрена копоть»
4.Мука соевая «С.Пудов»
5. Сливки «Каждый день»
6. Сливки «Campina»
Можно сделать вывод, что в колбасе «Классическая», сосисках «Ядрена копоть», муке соевой «С.Пудов», сливках «Каждый день» присутствует соя. О наличии сои было написано только на упаковке колбасы «Классической» и соевой муки. Также, мы обнаружили в сливках "Каждый день" и сливках для кофе "Campina" наличие аминокислоты триптофан.
Заключение
Мы смогли выявить наличие сои в некоторых пищевых продуктах, хотя на упаковке об этом не сказано.
Метод оказался эффективным при выявлении сои. Его можно использовать для мониторинга соевых добавок в продуктах.
Cоя - неоднозначный продукт. Нельзя точно сказать, вредна она или полезна, это можно будет сказать, только со временем, когда появится больше информации о ней.
Источники информации
1. Петибская В.С. Соя: химический состав и использование. - Майкоп: Полиграф-ЮГ,2012. 95-97с.
2. Продукты содержащие сою. http://biofile.ru/bio/6711.html 17.02.2018
3. Происхождение и история сои. http://www.agrodialog.com.ua/proisxozhdenie-i-istoriya-soi.html 10.02.2018
4. Соя: польза и вред. http://okeydoc.ru/soya-polza-i-vred/ 20.02.2018
5. Соя: польза и вред. ГМО. http://kost-shirokaya.ru/pp-bez-problem/soya/ 20.02.2018
7. Польза и вред сои. https://foodinformer.ru/products/bobovie/polza-i-vred-soi 21.02.2018
8.Саитов З., Телешов С.В., Харитонцев Б.ЦВЕТНЫЕ И ИМЕННЫЕ КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА БЕЛКИ. [Электронный ресурс] / Саитов З., Телешов С.В., Харитонцев Б.// Химия – 2001 - №40 – М., Первое сентября. – Режим доступа: http://him.1september.ru/article.php?ID=200104005 01.03.2018
9. Кувардин Н.В. и др. Методические указания к лабораторному практикуму по дисциплине ''Биохимия'' для студентов специальностей 200401, 080401. [Электронный ресурс]/Составители: Н.В. Кувардин, Ф.Ф. Ниязи, И.В. Савенкова – Курский гос. тех. ун-т, 2009 – Режим доступа: https://studfiles.net/preview/2968997/page:2/ 01.03.2018
10. Соя. [Электронный ресурс] Википедия – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Соя 12.02.2018