Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследовательская работа

Определение количественного и качественного состава пигментов желтков куриных яиц различных производителей

Леонова Александра

Научные руководители:

Чернов Т.А.-преподаватель МФТИ

Железнякова Ю.В.- учитель химии, кпн

Москва, 2017

Аннотация

Лютеин способен блокировать свободные радикалы, предохраняя наши клетки от преждевременного старения; он защищает сетчатку от повреждающего действия синей части спектра солнечного света. Лютеин содержится в желтках куриных яиц, и его количество влияет на их окраску. Но производители пускают в ход красители, и польза желтков ставится под сомнение.

Гипотеза: 1.Цвет желтка куриного яйца зависит от количества каротиноидов, поскольку они являются пигментами, но не дает представления о составе каротиноидов и их пользе для человека. 2.В яйцах кур, выросших в естественных условиях, больше полезных каротиноидов, чем в яйцах кур, выращенных на искусственных кормах.

Цель: исследование зависимости наличия полезного пигмента в куриных яйцах от типа кормления кур и цвета желтка.

Задачи: 1.поставить серию экспериментов по обнаружению каротиноидов в яйцах кур с разным типом кормления; 2.установить корреляцию между цветом желтка и количеством каротиноида, между количеством каротиноида и типов кормления кур.

Объект: каротиноиды, содержащиеся в желтках куриных яиц.

Предмет: зависимость количества каротиноида лютеина и цвета желтка от вида кормления кур.

Для исследования мы взяли 6 разных видов куриных яиц от 5 до 10 штук каждого вида: №1 - А - купленные в магазине "Ашан", название "Ашан", №2 - Я - купленные в магазине "Пятерочка", №3 - ДН - купленные в магазине "Виктория", название "Деревня Недюревка", №4 - Б - купленные в магазине "Станем друзьями" белорусских производителей, №5 - П - яйца от деревенских кур, выращенных на свободном выгуле, №6 - З - яйца от домашних кур, выращенных в клетках на комбикорме. Максимумы поглощения: бета-каротина - 464 нм, лютеина - 431 нм, зеаксантина - 486 нм [7].

Выводы:

1. Органолептический анализ окрашенности яичного желтка может дать объективные представления об общем содержании каротиноидов, но не информативен относительно соотношения конкретных пигментов.

2. Концентрация конкретных каротиноидов может быть выяснена только с помощью специализированного анализа.

3. Наибольшая концентрация лютеина среди исследованных образцов обнаружена в яйцах птиц, содержавшихся на вольном выпасе.

4. Концентрация каротиноидов в желтках яиц различных производителей имеет существенные различия.

Содержание

• Введение
• Глава 1. Лютеин, его свойства
• 1.1 Лютеин
• 1.2 Куриное яйцо: за и против
• Глава 2. Исследование зависимости наличия полезного пигмента в куриных яйцах от типа кормления кур и цвета желтка
• Заключение
• Библиография

Введение

В современном мире каждый человек, следящий за своим здоровьем, старается питаться правильно, включая в свой рацион только полезные продукты питания. Говоря о полноценном правильном питании невозможно не упомянуть антиоксиданты. В данной работе речь пойдет о конкретном антиоксиданте - лютеине. Это вещество является незаменимым каротиноидом. Как и любой антиоксидант, лютеин способен блокировать свободные радикалы, предохраняя наши клетки от преждевременного старения. Однако, есть у него и исключительная функция: входя в состав макулярного пигмента, он защищает сетчатку от повреждающего действия синей части спектра солнечного света. При недостатке лютеина наблюдаются дегенеративные процессы органов зрения, связанные с повреждением желтого пятна сетчатки. На данный момент подтвержден лечебный эффект лютеина не только в снижении риска глазных патологий, но и развития сердечно сосудистых заболеваний и даже рака молочной железы.

Стоит отметить, что этот каротиноид содержится в любых зеленых частях растений, но в очень низкой концентрации. Богатыми природными источниками лютеина являются лепестки календулы и бархатцев, люцерна и яичный желток. Самым доступным продуктом из приведенного списка являются куриные яйца. Многие сталкивались с распространенным мнением о том, что чем ярче желток, тем качественнее яйцо, так как в нем содержится больше полезного антиоксиданта. Действительно, чем больше в рационе курицы присутствовало зеленых частей растений, тем большее количество лютеина она способна аккумулировать в яичном желтке, что непосредственно отражается на его окраске. Однако, при современном способе производства яиц очень тяжело обеспечить курам "здоровое питание". Спрос на ярко окрашенный желток подталкивает производителя прибегать к искусственному добавлению красителей в корма. В идеальном случае используется концентрированный лютеин. Также производитель может вводить в рацион более дешевое сырье, например, бета-каротин или даже химические красители. Так можно ли судить о пользе желтка, только опираясь на его цвет? Зависит ли польза желтка от способа выращивания кур, от их питания? Мы выдвинули гипотезу: 1.Цвет желтка куриного яйца зависит от количества каротиноидов, поскольку они являются пигментами, но не дает представления о составе каротиноидов и их пользе для человека. 2.В яйцах кур, выросших в естественных условиях, больше полезных каротиноидов, чем в яйцах кур, выращенных на искусственных кормах. Для проверки гипотезы мы сформулировали цель: исследование зависимости наличия полезного пигмента в куриных яйцах от типа кормления кур и цвета желтка. Для реализации цели мы поставили следующие задачи:

· провести анализ литературы по вопросам: каротиноиды (классификация, строение, свойства), лютеин и его воздействие на организмы, биологическая активность изомеров каротиноидов;

· изучить работу спектрофотометра, центрифуги;

· поставить серию экспериментов по обнаружению каротиноидов в яйцах кур с разным типом кормления,

· установить корреляцию между цветом желтка и количеством каротиноида, между количеством каротиноида и типов кормления кур.

Объект исследования: каротиноиды, содержащиеся в желтках куриных яиц.

Предмет исследования: зависимость количества каротиноида лютеина и цвета желтка от вида кормления кур.

При работе мы использовали следующие методы: анализ, наблюдение, сравнение, химический эксперимент.

Глава 1. Лютеин, его свойства

1.1 Лютеин

Лютеин (англ. Lutein) - это природный пигмент, отвечающий за состояние органов зрения. Лютеин относится к группе оранжевых каротиноидов, наиболее известным из которых является каротин, необходимый для зрения. Он имеет 9 двойных связей и желтый цвет, наиболее характерный для естественной окраски желтка. Молярная масса 568,87 г/моль. Температура плавления 180, 177?178 °C. В воде не растворим. [11]

Лютеин является важным для человеческого организма веществом, которое можно получить только с пищей (как и незаменимые аминокислоты BCAA). Этот пигмент вырабатывается растениями путем биосинтеза из альфа-каротина, идентичного витамину A (ретинолу). Лютеин или его изомер Zeaxanthin (зеаксантин), попадая в организм человека, оседает в основном в сетчатке глаз и частично в крови. Для качественного усвоения лютеина в организме должен присутствовать белок тубурин. [10]. Лютеин обладает набором полезных и чрезвычайно важных свойств:

1.Он полезен для органов зрения, особенно для сетчатки глаза, предотвращает её разрушение и отслоение. Кроме того, лютеин отвечает за зоркость и предотвращает некоторые возрастные глазные заболевания (например, катаракта). [10]. В центре сетчатки находится желтое пятно (макула), главным пигментом которого являются лютеин и его производное - зеаксантин. Это вещество обнаруживается также в радужке, сосудистой оболочке глаза, хрусталике и цилиарном теле. Он способствует увеличению остроты зрения, так как фильтрует часть солнечного спектра еще до ее попадания на фоторецепторы (рецепторы, преобразующие световую энергию в нервные сигналы). Кроме того, лютеин уменьшает действие агрессивной, сине-фиолетовой части солнечного спектра на сетчатку и защищает глаза от свободных радикалов, которые образуются на свету. Это оберегает сетчатку от разрушения, как возрастного, так и связанного с воздействием внешних факторов. [10]

2. Лютеин защищает и сердечно-сосудистую систему от атеросклероза и снижает уровень холестерина в крови.

3. Антиоксидантные свойства лютеина выражаются в эффективной борьбе со свободными радикалами и различными воспалительными процессами в организме. Некоторые исследователи связывают антиоксидантные свойства лютеина с возможностью излечить рак, но экспериментально это не подтверждено. Для поддержания уровня лютеина в норме кроме овощей и фруктов можно есть яйца и овсянку. [12]

1.2 Куриное яйцо: за и против

Куриное яйцо - это очень распространённый продукт питания в рационе современного человека. Различные породы и виды кур несут различные яйца по форме, цвету и величине. В желтке содержатся высокого качества белки, однако, помимо него есть ещё холестерин и различные жирные кислоты. Жиры в яйце полиненасыщенные, поэтому и являются практически безвредными. Белок яйца содержит в себе около 90% воды и 10% качественного белка, в состав которого входят как заменимые, так и незаменимые аминокислоты. [13]

В курином желтке содержатся жиро- и водорастворимые витамины. Так же очень много минеральных веществ: фосфор, кальций, магний, железо. В составе желтка есть лецитин. Это вещество очень хорошо стимулирует мозговую деятельность, питает нервные ткани, необходим для хорошей работы печени, улучшает память. Вещества, входящие в состав желтка, помогают побороть усталость и предупреждают развитие онкологических болезней. Удачное сочетание витамина D и фосфора сделают здоровыми кости и зубы. [13]

Наиболее важны в желтке с точки зрения пользы каротиноиды: чем насыщение цвет желтка, тем их больше.

Домашние куриные яйца очень сильно отличаются от магазинных. Как правило, домашние куры несут оплодотворённые яйца, а это сказывается на увеличении каротинов в желтке. В домашнем яйце намного больше каротиноидов, чем в магазинных, поэтому желток в них более насыщенного цвета. [13] лютеин радикал каротиноид куриный

В промышленном птицеводстве для получения яиц с яркой окраской желтка в составе комбикормов используют различные добавки с высоким уровнем каротиноидов. Основные их источники: кукуруза и кукурузный глютен, травяная мука, хвоя ели и сосны, водоросли (спируллина), зерновые и другие компоненты. Это позволяет использовать минимальное количество промышленных (синтезированных) препаратов-пигментов. [10].

Основные каротиноидные пигменты желтка - это лютеин и зеаксантин. Баланс лютеина к зеаксантину в желтке как 4:1 считается оптимальным, что отвечает потребности человека. [10]

Синтетические каротиноиды отличаются более высокой красящей способностью и ярким оттенком, что позволяет получать окраску желтка яиц необходимой интенсивности с помощью меньшего количества пигмента и, соответственно, удешевить кормовой рацион птиц. Каротиноиды на основе синтетических источников более устойчивы при транспортировке и хранении, что позволяет им долгое время сохранять свои красящие свойства. Но, в отличие от натуральных, синтетические каротиноиды не обладают функциональными биологическими свойствами.

Синтетические красители способствуют развитию аллергии, нарушению когнитивного восприятия, могут стать причиной пищевых расстройств и дисбактериоза, а также спровоцировать онкологические заболевания. [10]

По своему составу краситель Е 161hЗеаксантин относится к веществам природного происхождения. Активное вещество красителя зеаксантин присутствует в человеческом организме в хрусталике и желтом пятне сетчатки глазного яблока человека. Изомер лютеина зеаксантин считается главным веществом в составе красителя Е 161hЗеаксантин, поэтому обладает практически всеми качествами первоисточника, однако это два разных по строению соединения. [14]

Считается, что вред краситель Е 161hЗеаксантин может нанести содержанием именно зеаксантина в составе пищевой добавке. Некоторые исследователи утверждают, что существует связь между изменениями дегенеративных процессов в сетчатке человеческого глаза и употреблением в пищу продуктов, которые подкрашены Е 161h. В настоящее время данное утверждение официально не закреплено, т.к. исследователи собрали малое количество доказательств своей правоты, что не помешало многим странам, в том числе и Российской Федерации, полностью отказаться от использования красителя Е 161h Зеаксантин. [13]

На основании вышеизложенного мы сделали следующие выводы:

1. Каротиноиды содержатся в клетках организмов всех 7 царств живой природы, что объясняется уникальной способностью этих пигментов накапливаться практически во всех организмах; но человек и животные не способны их синтезировать и должны регулярно получать их с пищей.

2. Лютеин - один из важнейших каротиноидов, обладающий рядом полезных для человека свойств - является основным компонентом желтка куриного яйца. Основные каротиноидные пигменты желтка - это лютеин и зеаксантин.

Глава 2. Исследование зависимости наличия полезного пигмента в куриных яйцах от типа кормления кур и цвета желтка

Для исследования мы взяли 6 разных видов куриных яиц от 5 до 10 штук каждого вида: №1 - А - купленные в магазине "Ашан", название "Ашан", №2 - Я - купленные в магазине "Пятерочка", №3 - ДН - купленные в магазине "Виктория", название "Деревня Недюревка", №4 - Б - купленные в магазине "Станем друзьями" белорусских производителей, №5 - П - яйца от деревенских кур, выращенных на свободном выгуле, №6 - З - яйца от домашних кур, выращенных в клетках на комбикорме.

Сначала мы фиксировали цвет скорлупы, взвешивали каждое яйцо и записывали результаты в журнал, затем отделяли желток от белка и тоже взвешивали на аналитических весах. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры исследуемых образцов

Узнав вес желтка, мы добавляли в стаканчик соль в отношение 1:1 по массе. Затем смесь переносили в ступку и пестиком перетирали до однородной массы. Затем помещали получившуюся смесь в микроволновку на 1,5 минуты и перемалывали до состояния порошка. Для приготовления пробы мы отсыпали один грамм желточно-солевого порошка и смешивали его с тремя миллилитрами диметилсульфоксида (ДМСО). Тщательно перемешивали порошок в пробирке стеклянной палочкой и ставили в термостат. После этого мы использовали шприц без иглы, положив него ватку, чтобы убрать сухие остатки. Перелив экстракт с остатками в шприц, мы максимально выдавливали всю жидкость. Для того, чтобы снять спектр экстракта желтка, мы наливали в кювету спектрофотометра по 2 мл ДМСО и 0,5 мл экстракта яичного желтка и проводили измерения. Экстракт разводился ДМСО до тех пор, пока показатель поглощение в максимальном значении не равнялся 0,8 или меньше. Для построения графиков данные были пересчитаны из расчета 0,5 мл экстракта, доведенного ДМСО до 2,5 мл. На большинстве полученных спектров четко выделялись три характерных пика максимумов поглощения основных каротиноидов яйца - В-каротина, ликопина и зеаксантина. На графике приведен усредненный спектр всех исследованных образцов.

Максимумы поглощения: бета-каротина - 464 нм, лютеина - 431 нм, зеаксантина - 486 нм [7].

На основе полученных в результате исследования данных нами были построены графики поглощения экстрактов исследованных образцов:

По закону Бугера-Ламберта-бера, высота пика пропорциональна концентрации вещества. Все графики построены в одном масштабе для простоты сравнения. Пики слева направо - это лютеин, бета-каротин, зеаксантин. По высоте пиков можно понять соотношение веществ и сравнить относительную разницу в концентрации веществ в разных пробах.

Так, при анализе спектров проб №4 и №2 (белорусские и из магазина "Пятерочка") видно, что высота кривой спектра значительно ниже, чем в остальных пробах. Это говорит о более низкой концентрации каротиноидов.

В пробе №1 ("Ашановские") наибольшее содержание каротиноидов из 4-х исследованных образцов, приобретенных в розничных магазинах. В пробе №6 содержание каротиноидов, исходя из анализа спектра, выше, чем в любом из образцов, приобретенном в магазине. Соотношение каротиноидов, однако, приблизительно сходно с "магазинными" образцами. Спектр экстракта яиц №3, желтки которых были максимально окрашены, имеет только один пик, соответствующий бета-каротину. Более того, его высота больше, чем в других исследованных образцах. Концентрация бета-каротина в этом образце настолько велика, что маскирует наличие других каротиноидов, и нам не удалось определить концентрацию лютеина в нем с помощью имеющейся методики.

В пробе №5 картина соотношений высоты пиков каротиноидов говорит о повышенном содержании лютеина. Общее количество каротиноидов также выше, чем в большинстве исследованных образцов.

Получение количественных данных.

Для получения количественных данных о содержании лютеина в каждой из проб необходимо:

1) Провести калибровку прибора с помощью растворов с известной концентрацией вещества

2) Произвести перерасчет данных о поглощении в количественные показатели

В качестве эталона нами был взят препарат "Лютеин" фирмы РеалКапс.

Одна таблетка препарата содержит 5 мг лютеина. Растворяя содержимое таблетки в разных объемах ДМСО мы получили растворы лютеина разных концентраций. Данные приведены в таблице 2. Для всех растворов были получены данные поглощения на длине волны 431 нм - максимуме поглощения лютеина. Зависимость поглощения от концентрации приведена на графике.

Таблица 2. Концентрации лютеина, использованные при построении калибровочной кривой

Как видно из графика, линейная зависимость наблюдается в левой части и теряется с увеличеснием концентрации вещества. Это согласуется с инструкцией по работе с прибором, исходя из которой - адекватные данные можно получить исходя из значений поглощения в диапазоне от 0,1 до 0,8. Оставим на графике только значения близкие к указанному диапазону:

Как видно из графика - наблюдается линейная зависимость изменения показателя поглощения от концентрации лютеина. Параллельно с этим, выяснилось, что исходя из закона Бугера-Ламберта-Бера можно с высокой точность по показателю поглощения восстановить концентрацию измеряемого образца.

На основе вышеприведенных данных мы приступили к пересчету данных:

Коэффициен экстинкции лютеина в диметилсульфоксиде на длине волны 431 нм равняется 2550 л/М*см [8].

По закону Бугера-Ламберта-Бера, поглощение (А) является произведением длины оптического пути (L) на коэффициент экстинкции (E) и концентрацию (C) вещества: A=E*L*C

Отсюда можем выразить концентрацию:

С=А/(E*L)

Таким образом, мы можем найти концентрацию вещества в растворе, находившемся в оптической кювете. Зная, что для измерения мы развели экстракт в 5 раз, мы рассчитали концентрацию каротиноида в экстракте (С_{экстракт}):

С_{экстракт} = С*5

Экстракция производилась 3 мл ДМСО из 0,5 г желтка. Допустив, что экстракция проходила полностью, и зная молярную массу лютеина (569 г/моль), мы вычислили массу каротиноида в 1 грамме желтка.

W= С_{экстракт}*0,003(л)*569 (г/моль)/0,5(г)

Для предоставления результата в стандартном виде (мг/г) мы умножили результат на 1000. Результаты вычислений приведены в таблице 3.

Таблица 3. Количественные показатели содержания лютеина в исследованных образцах.

Как видно из таблицы, количественные данные по массе лютеина полностью совпадают с данными, полученными на графиках: больше всего его в яйцах домашних кур, содержащихся на вольном выпасе (№ 5) и содержащихся на комбикорме в клетках (№ 6). Наименьшее количество лютеина выявлено в пробе № 4 - яйцах белорусских производителей. В пробе № 3 концентрации бета-каротина настолько велика, что маскирует наличие других каротиноидов, поэтому массу лютеина в этом образце нам определить не удалось.

На основании проведенных экспериментов мы сделали следующие выводы:

1. Органолептический анализ окрашенности яичного желтка может дать объективные представления об общем содержании каротиноидов, но не информативен относительно соотношения конкретных пигментов.

2. Концентрация конкретных каротиноидов может быть выяснена только с помощью специализированного анализа.

3. Наибольшая концентрация лютеина среди исследованных образцов обнаружена в яйцах птиц, содержавшихся на вольном выпасе.

4. Концентрация каротиноидов в желтках яиц различных производителей имеет существенные различия.

Заключение

Работа посвящена исследованию наличия каротиноидов в желтках куриных яиц и установлению корреляции между условиями выращивания кур и количеством полезных каротиноидов, в частности, лютеина, в желтках. В первой части работы на основе литературных источников мы изучили класс каротиноидов, их состав, классификацию, строение, а также их функции в живых организмах, главным образом, их влияние на здоровье человека. Во второй части мы исследовали 6 видов яиц, как купленных в магазинах с различной интенсивностью окраски желтка, так и от кур, выращенных в домашних условиях в клетках на комбикорме и на свободном выгуле.

В работе использовалось оборудование конвергентной курчатовской лаборатории: аналитические весы, спектрофотометр, термостат, лабораторное оборудование и реактивы.

Наша гипотеза подтвердилась: действительно, цвет желтка куриного яйца зависит от количества каротиноидов, поскольку они являются пигментами, но не дает представления о составе каротиноидов и их пользе для человека; и в яйцах кур, выросших в естественных условиях, больше полезных каротиноидов, чем в яйцах кур, выращенных на искусственных кормах.

Работа в данный момент продолжается: методом тонкослойной хроматографии мы определяем концентрацию лютеина в пробе с большой концентрацией бета-каротина.

Библиография

1. Гудвин Т. Сравнительная биохимия каротиноидов, пер. с англ., М.: Мир, 1954 г.

2. Карнаухов В.Н. Функции каротиноидов в клетках животных, М.: Мир, 1973 г.

3. Каррер П.Курс органической химии. 2е изд., под ред. Колосова М.Н., Л.: ГНТИХЛ, 1962 г.

4. Я. Кольман, К.-Г. Рем. Наглядная биохимия. М.: Мир. 2009 г.

5. В.Г. Никитюк. Каротиноиды и их значение в живой природе и для человека // Провизор № 6. 1999. - С. 30-32.

6. П. Зак, А. Донцов. Перепелиная слепота // "Химия и жизнь" №7. 2013. - С.16-20

7. Сахаров О.В. Определение пигментов в пластидах зеленых растений//Методы комплексного изучения фотосинтеза. Л: Наука, 1969. С. 165-180

8. Землякова, Е.С. Использование метода спектрофотометрии при определении наличия биологически активных веществ / Е.С. Землякова, К.И. Миронова // Спектрометрические методы анализа в науке и технике: электронный научный журнал. - 2014 [Электронный ресурс]. - URL: http://www.paxgrid.ru/proceedings_spectro2014.pdf

9. http://infovitamin.ru/karotinoidy.html

10. http://properdiet.ru/

11. http://obmendoc.ru/files/users/andrey/78/view/276829-276831

12. http://proglaza.ru/articles-menu/104-lutein.html

13. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1267807

14. http://herbhelp.ru/lyutein/

15. http://ferma-biz.ru/domashnyaya-ptica/kuri/kurinoe-yajco.html

16. http://findfood.ru/component/krasitel-e-161h-zeaksantin

Размещено на Allbest.ru