Массовая доля каротиноидов в отходах спиртовой экстракции каротина из моркови составила 0,892%, тыквы – 0,7963%.


УДК 615.322
Исследование кристаллического бета-каротина из моркови
на токсичность
Куракова Т.П., студент 2 курса спец. «Биотехнология»
Научный руководитель: к.б.н., ст. преп. Гаврилова А.Ю.
ФГБОУ ВПО Орел ГАУ
АННОТАЦИЯ
Поиск средств, повышающих сопротивляемость организма человека и животных вредным воздействиям окружающей среды является одной из важных задач, стоящих перед биотехнологией сегодня. Бета-каротин обладает антиоксидантными, антиканцерогенными, антимутагенными и иммуностимулирующими свойствами. Поэтому препараты бета-каротина находят широкое применение в медицине, ветеринарии и животноводстве при профилактике и лечении заболеваний. Проводились исследования условий получения и свойств бета-каротина – определение массового выхода продукта, оптической плотности растворов бета-каротина определенной концентрации, определение каротиноидов методом хроматографии в тонком слое сорбента.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Бета-каротин; растительное сырье; термоокисление; экстракция.
ABSTRACT
The search of the means increasing human being organism and animal resistance to environment hazards that face biotechnology today. B-carotene possesses antioxidant, anticarcinogen, antimutagenic and immune simulative properties. That is why the b-carotene preparations have wide application in medicine, veterinary and animal breeding at preventive measures and disease treatment. The investigations of conditions of obtaining and b-carotene properties – definition of mass output of product, optical density of b-carotene solutions with definite concentration, definition of carotinoids using the method of chromatography in thin sorbent layer were carried out.
KEY WORDS
B-carotene, vegetable stock, thermo oxidation, extraction
Одной из важных задач, стоящих перед биотехнологией сегодня, является поиск средств, повышающих сопротивляемость организма человека и животных вредным воздействиям окружающей среды. В связи с этим в мире растет спрос на натуральные природные средства профилактики и лечения заболеваний человека и животных – лекарственные препараты и биологически активные вещества. Одним из важнейших таких веществ является бета-каротин. Он является провитамином А, обладает антиоксидантными, антиканцерогенными, антимутагенными и иммуностимулирующими свойствами.
В связи с вышесказанным, цель работы состоит в следующем: получить бета-каротин из термоокисленного растительного сырья экологически чистым методом и провести испытания препарата на безопасность путем выявления его возможных токсикологических, аллергических и местно-разражающих свойств.
Для достижения цели были выполнены следующие задачи:
- изучить теоретические основы производства бета-каротина;
- получить кристаллический бета-каротин из модифицированного растительного сырья, в качестве которого выбраны морковь и тыква;
- выбрать оптимальный режим подготовки сырья, условия экстракции;
- изучить выделенный препарат;
- провести исследование выделенного препарата на токсические, аллергические и местно-раздражающие свойства;
- исследовать отходы производства каротина.
Бета-каротин (β-каротин, пищевая добавка Е160а, синонимы – провитамин А) – биологически активное вещество природного происхождения, относящееся к каротиноидам, представляющим собой многочисленную группу желто-оранжевых пигментов [2].
Традиционными источниками получения каротиноидов служат также некоторые растения (морковь, тыква, трава, шиповник, облепиха и др.), наряду с этим в тех же целях используют мицелиальные грибы и дрожжи. Кроме того, для получения бета-каротина широко используется химический синтез [1].
Материалы и методика исследования
Для реализации поставленной цели работы и выполнения задач была разработана следующая схема экспериментальных исследований, на которой отражены основные этапы научно-исследовательской работы.
Объектами исследования были выбраны каротиноиды из термоокисленного каротиноидсодержажащего растительного сырья, отходы производства бета-каротина.
Сырье – морковь среднеспелая сорта «Топаз» F1 и тыква сорта «Жемчужина». Отходы производства бета-каротина представляют собой тыквенный и морковный жом, отмытый от экстрагента (этанола) и высушенный в темноте при комнатной температуре.
Выделение бета-каротина проводили по следующей схеме:
- подготовка исходного растительного сырья (мойка, зачистка);
- измельчение до получения частиц со средним размером 1 мм;
- сушка и модификация каротиноидов природного сырья реакцией термоокисления кислородом воздуха в температурном интервале 90-140°С в течение 9-12 ч;
- охлаждение воздухом термоокисленного сырья;
- экстракция пигментов обработкой модифицированного сырья 96% этанолом и дезодорированным растительным маслом при температуре 40-50°С при периодическом перемешивании;
- фильтрование;
- концентрирование экстракта красителя до необходимого содержания красящих веществ путем отгонки растворителя.
Принцип метода определения бета-каротина. Данный метод основан на измерении интенсивности светопоглощения растворов бета-каротина. Как соединения с сопряженными двойными связями каротиноиды имеют характерные спектры поглощения в видимой области. Измеряли поглощение его растворов на спектрофотометре при 450 - 452 нм.
Результаты и их обсуждение
Анализируя спектральные данные, можно предположить, что основным пигментом полученного красителя является каротин, гидрофилизированный за счет образования комплекса с олигомерами углеводов, в частности, с пектином (рис.).

Рисунок – Электронный спектр поглощения этанольного экстракта
каротиноидов плодов тыквы после термообработки при t = 80 °С
Для проведения хроматографического исследования нами были взяты этанольные экстракты каротина из тыквы и моркови, а также масляные экстракты из аналогичного сырья.
Обработка результатов проводилась с помощью компьютерной программы GraphoTest ver. 1.3. Хроматографический анализ состава каротиноидных пигментов гидрофилизированного красителя, выполненный методом тонкослойной хроматографии, показал, что он состоит в среднем на 74-75% бета-каротина и 25-26% фитоксантинов. Содержание и тип фитоксантинов определяются условиями модификации природного сырья, их содержание возрастает при увеличении продолжительности процесса термоокисления.
Повторное проведение хроматографии для спиртовых экстрактов показало, что каротиноидные пигменты в экстрактах модифицированных красителей (без применения стабилизирующих добавок) разрушаются в среднем на 50% через 7 суток хранения при комнатной температуре в отсутствии света.
Расчет массового выхода продукта весовым методом основан на взвешивании сухого остатка каротина и определении его массовой доли в полученном экстракте.
Массовая доля каротиноидов в отходах спиртовой экстракции каротина из моркови составила 0,892%, тыквы – 0,7963%
Оценка общетоксических свойств выделенного каротина проводилась на белых беспородных мышах. Добавление в корм отходов выделения бета-каротина с достаточно высоким остаточным содержанием бета-каротина и его окисленных форм никаких изменений в состоянии животных не вызвало. Проведенные исследования показали, что выделенный каротин хорошо переносится животными.
Таблица 1 – Результаты исследования отходов спиртовой эктракции бета-каротина на белых однолинейных мышах
День Масса тела, г
1-ая группа 2-ая группа Контрольная группа
№1 №2 №3 №1 №2 №3 №1 №2 №3
1 37 32 34 32 30 36 34 31 37
2 37 32 35 33 31 36 34 30 37
3 36 33 35 34 30 36 34 30 36
4 37 33 35 34 30 35 35 30 37
5 37 33 36 34 30 35 35 31 37
Визуальное наблюдение в течение всего эксперимента не выявило каких-либо изменений в поведении опытных животных. Внешне опытные животные выглядели немного лучше, чем контрольные, на протяжении эксперимента вели себя активно, у них была гладкая блестящая шерсть. Гибели животных не отмечалось ни в одной из групп.
Местнораздражающее действие каротина изучали методом накожных аппликаций на лабораторных мышах. В течение 5 дней эксперимента препарат не вызвал у подопытных животных никаких изменений.
Проведенный провокационный тест опухания уха показал отсутствие аллергических реакций у подопытных животных на данный препарат.
Выводы
В результате проведенного исследования были сделаны следующие выводы:
Выделение бета-каротина из каротиноидсодержащего растительного сырья остается одним из важнейших способов его производства ввиду простоты, изученности и экологичности технологии.
Испытанный нами препарат и отходы производства бета-каротина могут быть использованы после дальнейших исследований для получения экологически чистой животноводческой продукции, выделенный бета-каротин из термоокисленного природного сырья можно рекомендовать для использования в пищевой промышленности в качестве красителя с провитаминной активностью.Библиография
Антипов В. А. Использование препаратов бета-каротина в животноводстве и ветеринарии. Краснодар. : Кубанский агроуниверситет, 2001. 118 с.
Дейнека В. И., Шапошников А. А., Дейнека Л. А., Гусева Т. С., Мешнцева Е. А. Каротиноиды: строение, биологические функции и перспективы применения // Научные ведомости БелГУ. Серия: Медицина. Фармация. 2008 г. № 6.
Житникова В. С. Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ по курсу Современные методы исследования пищевых продуктов. Орел. : Орловский государственный технический университет, 2002. 254 с.
Яковлева Н. Б. Химическая природа нужных для жизни витаминов. М. : Просвещение, 2010. 120 с.

Приложенные файлы

  • docx 6811101
    Размер файла: 64 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий