Биохимический анализ фруктов и овощей

Ключевые слова: нитраты, витамин С, фруктовые кислоты, качество фруктов и овощей.

Введение

Фрукты и продукты, произведённые из них, являются важной частью нашего рациона, а также имеют значительное коммерческое значение. Потребители в магазинах при покупке и выборе продукта в первую очередь обращают внимание на цвет, форму, размер. Однако последующие покупки фруктов именно от этого производителя зависят также и от вкусовых качеств. Фрукты являются богатым источником витаминов, минералов и других необходимых питательных веществ [1]. Среди важных показателей можно также выделить содержание органических кислот и витамина С.

Органические кислоты — группа биологически активных веществ (БАВ). Большое количество различных органических кислот присутствует в мясистых частях всех фруктов, но их содержание может сильно различаться как между фруктами разных видов, так и их сортами (Walker, Famiani, 2018).

Органические кислоты влияют на вкусовые качества фруктов и играют важную роль в регулировании осмотического давления, гомеостаза pH, устойчивости к стрессу и органолептических качеств фруктов [2, 3]. Преобладающими органическими кислотами в плодах являются лимонная и яблочная кислоты [4, 5, 6,7].

Для нормального поддержания жизнедеятельности организма человека так же необходимы витамины. Из-за мутации в гене, кодирующем фермент L-гулонолактоноксидазу, человек и другие приматы, морские свинки и летучие мыши, питающиеся фруктами, утратили способность синтезировать витамин C [8]. В связи с чем поступать в организм человека данный витамин должен извне. Роль витамина С для человека трудно переоценить, среди его особенностей можно выделить то, что он является антиоксидантом, принимает участие в деятельности иммунной системы, в образование эритроцитов, а также в синтезе коллагена и др. Некоторые исследования показывают, что витамин C принимает участие более чем в 300 биологических процессах, происходящих в организме [9, 10].

Как уже было показано, овощи являются богатым источником минералов, витаминов и углеводов, а также других полезных непитательных веществ [11, 12]. Из-за растущего населения Земли остро встает проблема обеспечения продовольствием населения планеты. Для ее решения аграрный сектор использует более интенсивную агротехнику и интенсивное применения удобрений, которые являются основным источником нитратов. Нитраты поглощаются корнями растения и транспортируется в надземные органы. Хотя накопление нитратов различается у разных видов, некоторые семейства известны как накопители нитратов (руккола, редис, свекла, шпинат, амарант, салат, cельдерей и петрушка).

Хотя сам нитрат не ядовит для человека, его метаболиты, нитриты и их реактивные промежуточные продукты азота могут быть вредны для здоровья человека. Нитраты благотворно влияют на развитие патогенной микрофлоры. Установлено, что нитраты могут способствовать возникновению раковых опухолей в ЖКТ у человека [13, 14].

Исходя из вышесказанного актуальность определяется необходимостью в анализе наиболее популярных овощей и фруктов на соответствие их качеству.

Цель исследования: провести биохимический анализ ряда популярных фруктов и овощей, купленных в общедоступных магазинах.

1) Проанализировать имеющиеся источники информации по теме исследования.

2) Определить содержание нитратов в исследуемых образцах.

3) Определить содержание органических кислот.

4) Определить содержание витамина С.

Материалы и методы

Материалами послужили фрукты, ягоды и овощи — мандарин, яблоки двух сортов, виноград, шиповник, груша, лимон, слива, грейпфрут. Определение нитратов также определяли в малине, дыне, петрушке, укропе, моркови, свекле, луке зеленом, картофеле.

Содержание нитратов определяли с помощью раствора дифениламина в крепкой серной кислоте [15]. Для этого брали навеску исследуемого материала, измельчали и обливали раствором. Содержание нитратов определяли по интенсивности окрашивания в синий цвет.

Определение содержания органических кислот проводили по методике, предложенной А. И. Ермаковым и В. В. Арасимовичем в 1972 году [16].

Навеску пробы массой 10 г измельчили, перенесли в колбу. Долили дистиллированную воду до 100 мл. Нагрели около 5–7 минут на водяной бане (80°C). Отфильтровали содержимое в отдельную коническую колбу с помощью бумажного фильтра. К 5 мл отфильтрованного раствора добавляли несколько капель индикатора фенолфталеина. Титровали 0,1 Н гидроксидом натрия до появления светло-розового цвета раствора. Титруемую кислотность определяли по формуле:

где, V — объем щелочи, использованной на титрование, мл;

K — коэффициент нормальности раствора гидроксида натрия;

С — коэффициент пересчета на преобладающую кислоту;

V ₁ — объем колбы с вытяжкой;

g — навеска вещества;

V ₂ — объем вытяжки, взятый для титрования.

Определение содержания витамина С проводили титриметрическим методом [17] . Для этого 5 г исследуемого материала взвесили, добавили 4 мл 2 % соляной кислоты и растерли. Перенесли в мерную колбу на 50 мл. Довели до метки дистиллированной водой. Полученную смесь оставили на 5–10 минут. Содержимое колбы перемешали и фильтровали через бумажный фильтр. Перенесли 5 мл фильтрата в коническую колбу. Добавили 4 мл 2 % соляной кислоты. Титровали 2,6-дихлорфенолиндофенолом до появления розового окрашивания, не исчезающего около 30 с. Содержание витамина С определяли по формуле:

X — содержание аскорбиновой кислоты в миллиграмм-процентах, мг %;

Б — общий объем вытяжки (мл);

В — количество вещества, взятое для анализа (г);

Г — объем вытяжки взятой для титрования (мл).

Результаты и обсуждение

Определение содержание нитратов (Таблица 1) . Согласно полученным данным превышение допустимых норм нитратов было обнаружено в петрушке, укропе (черешок), свекле, дыне. Незначительное превышение было обнаружено в моркови и зеленом луке. В большом количестве нитраты накапливаются в зелени и корнеплодах, а в фруктах и ягодах их значения незначительны.

Таблица 1

Содержание нитратов в исследуемых образцах

Определение содержания органических кислот.

Исходя из полученных данных (Таблица 2) можно отметить, что в большинстве взятых для анализа продуктов показатель содержания органических кислот (ОК) ниже средних норм. Это может быть связанно с зрелостью объектов, т. к. в процессе созревания процент кислотности уменьшается. Наибольшее значение органических кислот было обнаружено в лимоне. Наименьшее же значение было в груше.

Таблица 2

Определение содержания витамина С

Метод основан на способности аскорбиновой кислоты восстанавливать 2,6-дихлорфенолиндофенол, которым титруют исследуемый раствор в кислой среде, предохраняющей аскорбиновую кислоту от разрушения. Согласно полученным данным (Таблица 3) в пределах нормы содержания витамина С в следующих продуктах: грейпфрут, яблоко зеленое, клубника. Незначительное снижение витамина С наблюдается у шиповника, мандарина, яблока красного, сливы. Превышение средних норм витамина С обнаружено у груши, винограда. Наибольшее значение витамина С отмечено у шиповника, красного перца, клубники и грейпфрута. Наименьшее значение у сливы и винограда.

Таблица 3

Содержание витамина С в исследуемых объектах

Выводы

Исследование наиболее популярных для употребления человеком фруктов овощей и зелени на предмет содержания нитратов показало превышение допустимых норм в следующих продуктах: петрушка, укроп (черешок), свёкла, дыня. Наибольшее содержание нитратов характерно для корнеплодов и зелени.

Исследование содержания органических кислот во фруктах и овощах показало незначительное снижение этого показателя относительно средних. Наибольшее значение характерно для лимона (4,288 %), наименьшее значение у груши (0,201 %).

Определение содержания витамина С показало соответствие результатов нормам у грейпфрута, яблока зеленого, клубники, винограда и груши. Наибольшее содержание витамина С у шиповника (308 мг %), наименьшее у сливы (7,04 мг %).

Благодарности

Исследование проведено на базе Алтайского государственного университета в ходе школьного научного лагеря BioCamp.

1. Magwaza, L. S., Opara, U. L. Analytical methods for determination of sugars and sweetness of horticultural products — A review // Scientia Horticulturae, 2015. — V. 184. — P. 179–192.
2. Harker, F. R., Marsh, K. B., Young, H., Murray, S. H., Gunson, F. A., Walker, S. B. Sensory interpretation of instrumental measurements 2: sweet and acid taste of apple fruit // Postharvest Biol. Tec., 2002. — V. 24. — P. 241–250.
3. Etienne, A., Génard, M., Lobit, P., Mbeguie, A., Mbéguie, D., Bugaud, C. What controls fleshy fruit acidity? A review of malate and citrate accumulation in fruit cells // J. Exp. Bot., 2013. — V. 64. — P. 1451–1469.
4. Perdok, H., Langhout, P., Vugt, P. V. Stimulating appetite // Feed Mix, 2003. — V. 11. — P. 10–13.
5. Colaric, M., Veberic, R., Solar, A., Hudina, M., Stampar, F. Phenolic acids, syringaldehyde, and juglone in fruits of different cultivars of Juglansregia L. // J. Agric. Food Chem., 2005. — V. 53. — P. 6390–6396.
6. Osorio, S., Fernie, A. R. Biochemistry of fruit ripening // Mol. Biol. Biochem. Fruit. Ripening, 2013. — V.1. — P. 1–20.
7. Huang, X.-Y., Wang, C.-K., Zhao, Y.-W., Sun, C.-H., Hu, D.-G. Mechanisms and regulation of organic acid accumulation in plant vacuoles // Horticulture Research, 2021. — V. 8. — P. 1–10. https://doi.org/10.1038/s41438–021–00702-z
8. Raman, S., Sehrawat, A., Upadhyay, R., Singh, S., Verma, A., Jain, A. S., Raizada, K. P., Siddhu, A., Aggarwal, A. 2023. Different Methods Used for Determination of Vitamin C: // J. Curr. Microbiol. App. Sci., 2023. — V. 12. — № 9. — P. 56–66. doi: https://doi.org/10.20546/ijcmas.2023.1209.006
9. Шаповал, О. Н. Витамины и минералы — высокое качество жизни // Провизор, 2006. — № 3. — C. 7–10.
10. Каталова, Е. А., Пензина, Т. Н. Источники витамина С // SCIENTIST, 2018. — № 1. — C. 16–18.
11. Pennington, J. A. T., Fisher, R. A. Food component profiles for fruit and vegetable subgroups // J. Food Compost. Anal., 2010. — № 23. — P. 411–418
12. Septembre-Malaterre, A., Remize, R., Poucheret, P. Fruits and vegetables, as a source of nutritional compounds and phytochemicals: Changes in bioactive compounds during lactic fermentation // Food Res. Int., 2018. — № 104. — P. 86–99.
13. Santamaria, P. Nitrate in vegetables: Toxicity, content, intake and EC regulation // J. Sci. Food Agric, 2006. — № 86. — P. 10–17.
14. Ma, L., Hu, L., Feng, X., Wang, S. Nitrate and Nitrite in Health and Disease // Aging Dis. 2018. — № 9. — P. 938–945.
15. Бородулина, И. Д. Практикум по физиологии растений: учебное пособие / И. Д. Бородулина, Н. А. Вечерина. — Барнаул: из-во Алт. ун-та, 2010. — 126 с.
16. Ермаков, А.И., Арасимович В. В. Методы биохимического исследования растений. — Л: Колос, 1972. — 259 с.
17. Шарлаева, Е.А., Вистовская В. П. Биохимия. Малый практикум: Учебное пособие. — Барнаул: ИП Колмогоров И. А., 2015. — 180 с.
18. Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / Под ред. член-корр. МАИ, проф. И. М. Скурихина и академика РАМН, проф. В. А. Тутельяна. — М.: ДеЛи принт, 2002. — 236 с.