Мониторинг концентрации витамина C в процессе квашения различных видов капусты

Работа Шуркиной Ксении в секции «Химия» на городской конференции «Эврика» заняла призовое первое место

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………….3

  1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Витамин С, его свойства ………………………….…………………………………………4

1.2. Параметры, влияющие на концентрацию витамина С ……………………………………4

1.3. Постановка гипотезы……………………………………………..…………………….……5

2.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Подготовка экстрагирующего раствора ………….………………………………………………7

2.2. Подготовка белокочанной капусты к испытанию (пробоподготовка)…………………….8

2.3. Приготовление стандартных растворов аскорбиновой кислоты………………………….8

2.4. Приготовление раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия…………………………8

2.5. Проведение испытания…………………………………………………………………….…9

2.6. Обработка результатов……………………………………………………………………..….9

2.7. Сравнение количества витамина С в капусте, подвергшейся разному виду обработк….9

2.8. Сравнительный анализ количества витамина С ………………………………………….10

3.ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………………….10

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………….………11

ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………………………………………12

ВВЕДЕНИЕ

Аскорбиновая кислота участвует в процессах кроветворения, благотворно влияет на функции нервной системы, является стимулятором в работе эндокринных желез, без ее участия невозможно нормальное усвоение железа. Витамин С жизненно необходим кровеносным сосудам, без него они становятся ломкими, хрупкими, тонкими. Хондроциты (хрящевые клетки) с участием витамина С вырабатывают протеогликаны – вещества, питающие хрящ, укрепляющие его и делающие более эластичным и растяжимым.

Авитаминоз аскорбиновой кислоты приводит к цинге, прогрессирует кариес, может возникнуть катар дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта.

Витамин С (аскорбиновая кислота) является активным участником самых различных процессов, происходящих в организме. Синтезировать этот витамин человеческий организм не в силах, поэтому важно употреблять в пищу продукты, богатые витамином С.

   Витамин С можно обнаружить в следующих продуктах: шиповнике, перце сладком, черной смородине, облепихе, киви, жимолости, перце остром, черемше, капусте (брюссельской, краснокочанной, брокколи, цветной), калине, хрене, шпинате, землянике, лимоне, апельсине, чесноке [1].

Актуальность данной работы заключается в том, что в связи с падением общего иммунитета, обеднением набора ферментов и витаминов в продуктах питания растительного происхождения у человека существует серьезная потребность в качественных продуктах питания.

Целью работы является определение количества витамина С (L-аскорбиновой кислоты) в свежей, квашеной и термически обработанной белокочанной капусте (лат. Brássica olerácea).

Поставленные задачи:

  • методом прямой прямой титриметрии определить концентрацию аскорбиновой кислоты в свежесрезанной, квашенной и термически обработанной белокочанной и других видах капусты
  • провести сравнительный анализ количества витамина С в разных образцах капусты
  • рекомендовать к употреблению образцы с большим содержанием витамина С.
  1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 

1.1. Витамин С, его свойства

Аскорбиновая кислота (витамин С) — органическое соединение с формулой C6H8O6  , включающей в себя лактонную группировку, спиртовые гидроксильные группы, енольные гидроксильные группы и два оптически активных атома углерода, является одним из основных веществ в человеческом рационе, которое необходимо для нормального функционирования соединительных и костных тканей. Выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболических процессов, является антиоксидантом. Биологически активен только один из изомеров C6H8O6 — L-аскорбиновая кислота, который называют витамином C. В природе аскорбиновая кислота содержится во многих фруктах и овощах.  В организме здорового человека ежесуточно должно находиться   90 мг витамина С для мужчин и 75 мг для женщин, подросткам требуется от 65 и до 75 мг в сутки, а детям от 35 до 50 мг [2].

   Разрушающее действие на витамин С оказывают ионы тяжелых металлов с переменной валентностью — медь, железо, кобальт, никель и др. Микродозы меди, содержащиеся в водопроводной и даже в дистиллированной воде, способны разрушать витамин С полностью. Медь и железо оказывают наибольшее разрушающее действие на витамины. Установлено, что действие железа выражено сильнее в условиях комнатной температуры при рН 2 — 3,6, а меди рН 6,75 — 7,20 [3].

1.2. Параметры, влияющие на концентрацию витамина С

В процессе эволюции интеллект человека и его скелет сформировались благодаря использованию в пище термически обработанных продуктов. В настоящее время нам известны такие виды термических обработок как варка, тушение, копчение, жарка, консервирование, выпечка, запекание и др. Но также известно, что при различных заболеваниях более полезными видами пищи являются свежие, термически необработанные продукты, то есть продукты в сыром виде, высушенные, сыровяленые др.

Варка – это процесс приготовления продуктов в водном растворе при высокой температуре. При варке из продукта удаляется большое количество питательных веществ за счет перехода их в отвар, а отваренный продукт становится безвкусным. Однако, при сомнительной экологической чистоте продукта, варка в большом количестве воды является необходимостью, так как при этом экстрагируются радионуклиды, ксенобиотики и др. При температуре 65-70°С начинается денатурация белка. При нагреве до температуры денатурации миоглобина цвет продукта изменяется в результате образования гемохромов и гематинов [4].

При жарке в продуктах происходят сложные физико-химические процессы, обусловленные деструкцией белков, изменениями в структуре жиров, экстрактивных веществ, витаминов. При тепловой обработке важное значение имеют изменения миоглобина (от чего зависит окраска белка).

Консервирование — способ консервации пищевых продуктов (изготовления консервов). Консервирование разделяют на термическое и нетермическое. К термическому консервированию относят маринование и упарку под давлением. Процесс консервирования заключается в термической обработке продуктов питания для угнетения жизнедеятельности опасных микроорганизмов. К нетермическому соление, вяление, квашение, кандирование.

Квашение является комбинацией биологической консервации кислотами и засолки. Молочнокислые бактерии утилизируют сахара (углеводы) и выделяют органические кислоты, препятствующие развитию плесеней. Если при хранении и обработке количество витамина С во всех без исключения продуктах уменьшается, то при квашении овощей и фруктов количество аскорбиновой кислоты увеличивается [5].

Замечено, что при различных тепловых режимах обработки продуктов, концентрация витамина С меняется.  Чем быстрее происходит нагрев, тем лучше сохраняется витамин С (быстрее деактивируется фермент, который окисляет аскорбиновую кислоту). Ионы меди, железа, магния, содержащиеся в воде или попавшие в варочную среду со стенок посуды, ускоряют процесс разрушения витамина С. Таким образом, наиболее целесообразно варить овощи, опуская их сразу в кипящую воду. Кипящая вода практически не содержит растворенного кислорода, а её высокая температура ведет к быстрой деактивации ферментов. При жарке витамин С разрушается меньше, чем при гидротермической обработке — поскольку при жарке происходит быстрый нагрев, а период теплового воздействия мал, и меньший доступ кислорода. При варке овощей в кислой среде витамин С в них сохраняется лучше (это связанно с ослаблением действия ионов меди). Нарезка овощей и фруктов приводит к увеличению разрушения витамина С, за счёт окисления кислородом воздуха.

1.3. Постановка гипотезы

Может ли сорт капусты влиять на концентрацию витамина С?

Если при квашении капусты концентрация витамина С увеличивается, можно ли добиться различной рецептурой квашения синтеза разного количества витамина С?

 Из справочной литературы известно, что термическая обработка продуктов разрушает все витамины. Но температура разложения витамина С равна 192 0С. Может ли при тушении, квашении и варке витамин С не разрушаться, а сохраняться или увеличивать свою концентрацию?

  1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 

2.1. Подготовка экстрагирующего раствора

В качестве экстрагирующего раствора используют смесь уксусной и метафосфорной кислот, которую готовят следующим образом: 15 г метафосфорной кислоты растворяют в 250 см3 дистиллированной воды, прибавляют 40 см3 ледяной уксусной кислоты, доводят водой до объема 500 см3 перемешивают и фильтруют в склянку с притертой пробкой. Хранят в холодильнике не более 10 дней [6]. Навески отмерялись на лабораторных весах Sartorius серии Practum с точностью ± 0,005 г.

2.2. Подготовка белокочанной капусты к испытанию (пробоподготовка)

Для приготовления экстракта навеску пробы массой от 5 до 50 г взвешивают с погрешностью ± 0,005 г.

Для экстрагирования витамина С из продуктов плотной консистенции навеску пробы 50 г гомогенизируют не более 10 минут с небольшим количеством экстрагирующего раствора (не менее 1 см3 раствора на 1 г пробы) и переносят в мерные колбу или цилиндр вместимостью 100см3, обмывая поверхность ступки и пестика небольшими порциями экстрагирующего раствора до тех пор, пока объем не достигнет метки. Содержимое выдерживают в течение 10 минут, перемешивают и фильтруют.

В колбу вместимостью 100 см3 пипеткой вносят 10 см3 экстракта, полученного по п.2.1, доводят объем водой до 10 см3 и титруют раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 15-20 с.

2.3. Приготовление стандартных растворов аскорбиновой кислоты

Для приготовления раствора аскорбиновой кислоты концентрации 1,0 г/дм3 взвешивают 0,1000 г аскорбиновой кислоты с погрешностью не более ±0,0001 г, растворяют в экстрагирующем растворе в мерной колбе вместимостью 100 см3 доводят до метки тем же раствором и перемешивают.

Для приготовления раствора концентрации 0,1 г/дм3 вносят пипеткой 10 см3 раствора аскорбиновой кислоты концентрации 1,0 г/дм3 в мерную колбу вместимостью 100 см3доводят до метки экстрагирующим раствором и перемешивают.

Растворы аскорбиновой кислоты неустойчивы, поэтому их готовят перед проведением испытания.

2.4. Приготовление раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия и определение его титра

0,05 г 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия растворяют приблизительно в 150 см3 горячей воды, предварительно прокипяченной в течение 30 мин или содержащей 0,042 г двууглекислого натрия, охлаждают до комнатной температуры, доводят до объема 200 см3 той же охлажденной водой, перемешивают и фильтруют в темную склянку. Раствор хранят в холодильнике не более 10 дней.

Титр раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия устанавливают по стандартному раствору аскорбиновой кислоты концентрации 1,0 и 0,1 г/дм3 в день проведения испытания. Для этого в две колбы вместимостью 50 или 100см3, в которые предварительно прибавлено по 9 см3 воды, вносят пипеткой по 1 см3 раствора аскорбиновой кислоты и быстро титруют раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия до светло-розовой окраски, не исчезающей в течение 15-20 с.

Одновременно проводят контрольное испытание. Для этого в колбу вместимостью 50 или 100 см3 вносят 1 см3 экстрагирующего раствора, 9 см3 дистиллированной воды и титруют раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия.

Титр раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия в граммах аскорбиновой кислоты, эквивалентного одному кубическому сантиметру раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, вычисляют по формуле:

T = m / (V1 – V2),

где m — масса аскорбиновой кислоты, содержащаяся в 1 см3 стандартного раствора, г;

V1— объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, израсходованный на титрование стандартного раствора аскорбиновой кислоты, см3;

V2— объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, израсходованный на контрольное испытание, см3.

2.5. Проведение испытания

2.6. Обработка результатов

Массовую долю аскорбиновой кислоты (X) в процентах вычисляют по формуле:

X =(V1V2) ∙ TV3 ∙ 100 / V4m

где V1 — объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, израсходованный на титрование экстракта пробы, см3

V2 — объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, израсходованный на контрольное испытание, см3

T —  титр раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, г/см3

V3 — объем экстракта, полученный при экстрагировании витамина С из навески продукта, см3

V4 -объем экстракта, используемый для титрования, см3

m — масса навески продукта, г.

За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Вычисления проводят до четырех значащих цифр после запятой, результат округляют до трех значащих цифр и выражают в виде произведения числа на 10-3.

Расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 3 % от среднего арифметического значения при доверительной вероятности P = 0,95. 

2.7. Сравнение количества витамина С в капусте, подвергшейся разному виду обработки

В процессе варки, если не достигается температура выше 120 градусов Цельсия, концентрация витамина С не уменьшается. В процессе квашения за счет молочно-кислого брожения концентрация витамина С достигает своего максимального значения на девятые сутки и очень медленно снижается на протяжении месяца. Эта тенденция наблюдалась со всеми сортами капусты. Результаты мониторинга представлены в таблице 1. Мониторинг будет продолжатся до того момента, когда концентрация витамина С не упадет до значений его в свежей капусте. Необходимо выяснить, какое время квашеная капуста представляет из себя особо ценный продукт.

Табл.1

Зависимость количества витамина С в капусте от способа обработки

  Виды обработки
Х (мг/100 г) Свежая Квашеная Вареная, t = 1200C
Белокочанная  

45

1 день 45 5 мин 40
5 дней 52 10 мин 39
9 дней 65 15 мин 37
Брюссельская  

100

1 день 100 5 мин 98
5 дней 187 10 мин 83
9 дней 185 15 мин 71
Краснокочанная  

60

1 день 60 5 мин 57
5 дней 97 10 мин 53
9 дней 113 15 мин 49
Кольраби  

50

1 день 50 5 мин 50
5 дней 63 10 мин 48
9 дней 74 15 мин 45

 

2.8. Сравнительный анализ количества витамина С

В ходе мониторинга было установлено, что больше всего витамина С находится и в свежей брюссельской капусте, и в квашеной. Процесс квашения брюссельской капусты происходил быстрее, чем бело- и краснокочанной, по-видимому, из-за того, что листья брюссельской капусты тоньше и нежнее. В дальнейшем в процессе мониторинга планируется отследить, какой сорт капусты теряет витамин С быстрее, а какой медленнее [9, 10].

Табл.2

Сравнение количества витамина С в разных видах капусты (брюссельская, кольраби, белокочанная и краснокочанная) (по дням квашения)

  Количество дней
Х (мг/100 г) 1 3 5 7 14 21
Белокочанная 45 47 52 63 70 67
Брюссельская 100 121 187 183 176 131
Краснокочанная 60 73 97 112 115 93
Кольраби 50 57 63 72 76 62

 

  1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате эксперимента установлено, что большее количество витамина С на шестой день содержится в брюссельской капусте, подвергшейся квашению. Значительно меньше витамина находится в свежесрезанной белокочанной капусте. Процесс тушения при невысокой температуре концентрацию витамина С изменил ненамного, при варке капусты в течении 15 минут витамина С осталось в два раза меньше. Согласно литературным источникам концентрация витамина С сохраняется в неизменном виде 7-8 месяцев.

В дальнейшем планируется провести мониторинг изменения концентрации витамина С во всех четырех сортах капусты на протяжении полугода. Капусту планируется хранить после закваски в стеклянной таре в холодильнике при температуре 4 0С.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Матусис И. И. Витамин С (аскорбиновая кислота) — В кн.: Витамины. М., «Медицина», 1974.- С. 150.
  2. Колотилова А.И., Глушанков Е.П. Витамины (химия, биология, физиологическая роль). Л.: Изд-во Лен. ун-та, 1976. 248 с.
  3. Скурихин И.М., Нечаев А.П. «Все о пище с точки зрения химика» М.: Высшая школа, 1991 стр. 244
  4. Широков Е.П. Технология хранения и переработки плодов и овощей с основами стандартизации. Москва. ВО «Агропромиздат», 1988, с.316.
  5. Марх А.Т., Зыкина Т.Ф., Голубев В.Н. Технохимический контроль консервного производства. Москва. ВО «Агропромиздат», 1989, с.303.
  6. ГОСТ 24556-89. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина C. – Москва: Изд-во стандартов, 1989. – 1-11 с.
  7. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов. – М.; 1990. – 160 с.
  8. Букин В.Н. Биохимия витаминов. М.: Наука, 1982. 320 с.
  9. Государственная фармакопея СССР. – М., Медицина, 1990. 11-е изд., Вып.2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье – 400 с.
  10. Витамины и антивитамины: двойники и соперники. Е. Бабичева. Наука и жизнь. № 10, 2016.

 

 

Автор: Артем

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *