Способ определения восстанавливающих сахаров в растительных тканях

Способ определения восстанавливающих сахаров в растительных тканях

Реферат

Изобретение относится к биоорганической химии. Углеводы являются важнейшими компонентами растительных организмов. Основные их функции - структурная и энергетическая, причем в экзэргонические процессы окисления включаются почти исключительно моносахариды, представленные в растительных организмах преимущественно глюкозой.

С другой стороны моносахариды - первичный продукт фотосинтеза, и по уровню их содержания можно судить об интенсивности этого процесса. Уровень содержания моносахаридов в тканях и органах различных растений колеблется в очень широких пределах. Чаще всего содержание моносахаридов определяют в плодах, корнеплодах и листьях как культурных, так и дикорастущих растений, представляющих пищевую или лекарственную ценность, поскольку вкусовые свойства, а во многом и энергетическая ценность пищевых продуктов, качество натурального лекарственного сырья зависят от уровня содержания восстановляющих моносахаридов (альдоз).

Приводимые в справочных пособиях сведения о содержании сахара в тех или иных видах растительного лекарственного сырья, овощей или фруктов представляют собой результаты определения восстанавливающих сахаров в пересчете на глюкозу.

Способы определения восстанавливающих сахаров как редуктометрические, так и энзиматические отличаются трудоемкостью, необходимостью использования большого числа препаратов и реактивов, в том числе редких.

Завершается определение чаще всего с использованием одного из физико-химических методов анализа.

В качестве прототипа авторы предлагают редуктометрический способ определения восстанавливающих сахаров, в котором используют способность альдоз восстанавливать при нагревании в щелочной среде гексацианоферрат (III) калия (красную кровяную соль) в гексациано феррат (II) калия (желтую кровяную соль) (Практикум по биохимии. Часть 1. Изд. МГУ, 1991, стр.9-12). Избыток красной кровяной соли определяется йодометрическим титрованием. Свободный йод, выделившийся в количестве, эквивалентном избытку К₃[Fe(CN)₆], оттитровывают раствором Na₂S₃O₃. Количество сахара в анализируемой жидкости вычисляют по данным титрования с помощью эмпирически составленной таблицы. Метод позволяет выполнить определение редуцирующих сахаров при их содержании от 2 до 385 мкг в анализируемой пробе. При большем содержании сахаров весь феррицианид прореагирует, а йода не образуется. В этом случае требуется разбавить исходный раствор бидистиллятом и повторить анализ. Это один из недостатков метода непрямого титриметрического определения редуцирующих сахаров.

Кроме того, четырехэтапный ход анализа увеличивает вероятность аналитической ошибки, предполагает приготовление достаточно большого количества титрованных растворов и требует от аналитика значительных затрат времени на подготовку и осуществление анализа.

Заявителями предложен простой, быстро осуществимый способ прямого определения восстанавливающих сахаров в растительных тканях, имеющий определенные преимущества по сравнению с описанным выше классическим методом определения редуцирующих сахаров.

Техническим результатом изобретения является значительное уменьшение трудоемкости и времени проведения анализа, сокращение количеств и видов реактивов, а также возможность получения более точных результатов. При выполнении анализа не используют ни каких-либо сложных приборов, ни дорогостоящего оборудования.

Предлагаемый способ основан на свойстве редуцирующих сахаров обесцвечивать при нагревании в щелочной среде метиленовую синь (индикатор метиленовый синий).

Оборудование и реактивы:

Фарфоровая ступка с пестиком, кварцевый песок (или гомогенизатор), толстостенная колба Вюрца на 50 мл, фильтр Шотта №2, водоструйный насос, водяная баня, термометр на 100°С, микробюретка на 2 или на 5 мл, градуированная пипетка на 1 мл, градуированная пипетка на 10 мл, 0,02 М раствор метиленового синего, 2N раствор КОН, 1 М раствор KNO₃, 0,1 М раствор глюкозы, этанол 96%-ный, колбы для титрования на 50 мл, дистиллированная вода.

Ход определения

Навеску растительной ткани массой 1-2 г помещают в фарфоровую ступку и тщательно растирают с добавлением небольшого количества кварцевого песка (можно использовать гомогенизатор) с добавлением 5 мл этанола, переносят на стеклянный фильтр и отфильтровывают с использованием водоструйного насоса, дважды промыв гомогенат небольшими (3-5 мл) порциями этанола. Фильтрат переливают в мерную колбу на 50 мл. Колбу Вюрца из-под фильтрата дважды порциями по 5-6 мл промывают дистиллированной водой. Воду сливают в мерную колбу с фильтратом. Доводят объем жидкости в мерной колбе до метки дистиллированной водой и, закрыв пробкой, тщательно перемешивают. Пипеткой 5 мл полученного экстракта переносят в колбу для титрования, туда же добавляют 3,5 мл H₂O_dest., 1,0 мл 1 М раствора KNO₃ и 0,5 мл 2 N раствора КОН.

Полученную смесь сразу же оттитровывают 0,02 М раствором метиленового синего на водяной бане при t=80°C (±2°C) до появления светло-голубого, устойчивого при указанной температуре окрашивания.

Содержание восстанавливающих сахаров в экстракте (моль/л) рассчитывают по формуле 1:

где

С_сах - концентрация восстанавливающих сахаров (моль/л);

С_м.с. - концентрация рабочего раствора метиленовой сини (моль/л);

V_м.с. - объем раствора метиленовой сини (мл);

V_{анал.р-ра} - объем анализируемого раствора (мл);

10 - коэффициент, учитывающий мольное соотношение метиленового синего и альдоз (1:10) в осуществляемой реакции.

Массовую долю (%) восстанавливающих сахаров в растительной ткани (в пересчете на глюкозу) рассчитывают по формуле (2)

где

ω_гл - массовая доля глюкозы в сырой растительной ткани (%);

С_сах - концентрация восстанавливающих сахаров в экстракте (моль/л);

рассчитанная по формуле (1);

m_{навески} - масса навески растительной ткани (г);

0,05 - общий объем полученного экстракта (л);

180 - молярная масса глюкозы (г/моль);

100 - коэффициент перевода ω из долей единицы в проценты.

Преимущества: анализ растительных образцов на содержание восстанавливающих сахаров с использованием метиленовой сини осуществляют с меньшими затратами времени, ассортимента раективов и большей точностью.

Заявленным способом на содержание восстанавливающих сахаров проанализировано по 10 образцов мякоти тыквы обыкновенной (Cucurbita реро L.) и ягод рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L). Результаты анализов, выполненных заявленным способом и классическим методом, представлены в табл.1.

Таблица 1.Содержание восстанавливающих сахаров в образцах растительных тканей, определенное классическим (I) и заявленным (II) способами (в % на сырое вещество).
№ п/п	Объект анализа
Мякоть тыквы	Ягоды рябины
I	II	I	II
1	3.7	3.86	2.5	2.55
2	3.4	3.36	2.0	2.05
3	3.5	3.52	2.3	2.30
4	3.3	3.30	2.8	2.90
5	3.2	3.64	3.2	3.12
6	3.3	3.30	3.2	3.24
7	3.3	3.33	3.0	3.03
8	3.7	3.62	2.9	2.98
9	3.2	3.29	2.6	2.64
10	3.5	3.51	2.1	2.07

Заявленный способ может быть использован для анализа лекарственного растительного сырья и сельскохозяйственной продукции на содержание восстанавливающих сахаров.

Способ определения восстанавливающих сахаров в растительных тканях, включающий восстановление реагентов-окислителей, отличающийся тем, что навеску растительной ткани массой 1-2 г помещают в фарфоровую ступку и растирают с небольшим количеством кварцевого песка с добавлением 5 мл этанола, переносят на стеклянный фильтр и отфильтровывают, используя водоструйный насос, дважды промывают гомогенат порциями этанола объемом 3-5 мл, переливают фильтрат в мерную колбу на 50 мл, колбу Вюрца из-под фильтрата дважды промывают дистиллированной водой порциями по 5-6 мл, сливая воду в мерную колбу с фильтратом, доводят объем жидкости в мерной колбе до метки дистиллированной водой и, закрыв ее пробкой, тщательно перемешивают, после чего пипеткой 5 мл полученного экстракта переносят в колбу для титрования, добавляют туда 3,5 мл H ₂ O _dest , 1,0 мл 1 М раствора KNO ₃ и 0,5 мл 2N раствора КОН, полученную смесь сразу же оттитровывают 0,02 М раствором метиленового синего на водяной бане при t=80°C (±2°C) до появления светло-голубого, устойчивого при указанной температуре окрашивания и рассчитывают содержание восстанавливающих сахаров (моль/л) в экстракте по формуле: где С _сах - концентрация восстанавливающих сахаров, моль/л; С _м.с - концентрация рабочего раствора метиленовой сини, моль/л; V _м.c - объем раствора метиленовой сини, мл; V _{анал.р-ра} - объем анализируемого раствора, мл, массовую долю (%) восстанавливающих сахаров в растительной ткани (в пересчете на глюкозу) рассчитывают по формуле 2: где ω _гл - массовая доля глюкозы в сырой растительной ткани, %; С _сах - концентрация восстанавливающих сахаров в экстракте, моль/л, рассчитанная по формуле 1; m _{навески} - масса навески растительной ткани, г.