Chiqitlar tarkibidagi uglevod miqdorini aniqlash va ularni ajratib olish usullari

LABORATORIYA ISHI №4.2
CHIQITLAR TARKIBIDAGI UGLEVOD MIQDORINI ANIQLASH VA ULARNI AJRATIB OLISH USULLARI

Kolorimetrik usullar

Anthrone usuli namunadagi umumiy shakar kontsentratsiyasini aniqlashning kolorimetrik usuliga misoldir. Shakarlar kislotali sharoitda antron reagenti bilan reaksiyaga kirishib, ko‘k-yashil rang hosil qiladi. Namuna sulfat kislota va antron reaktivi bilan aralashtiriladi va keyin reaksiya tugaguncha qaynatiladi. Keyin eritma sovutiladi va uning absorbsiyasi 620 nm da o'lchanadi. Asl namunada mavjud bo'lgan assimilyatsiya va shakar miqdori o'rtasida chiziqli bog'liqlik mavjud. Bu usul kuchli oksidlovchi sulfat kislota mavjudligi sababli qaytaruvchi va qaytarmaydigan shakarlarni aniqlaydi. Boshqa usullar singari, u ham stoxemetrik emas va shuning uchun ma'lum bo'lgan uglevod konsentratsiyasining bir qator standartlari yordamida kalibrlash egri chizig'ini tayyorlash kerak.

Fenol-sulfat kislota usuli oziq-ovqatlarda mavjud bo'lgan uglevodlarning umumiy kontsentratsiyasini aniqlash uchun keng qo'llaniladigan kolorimetrik usulga misoldir. Tahlil qilinadigan uglevodlarning tiniq suvli eritmasi probirkaga solinadi, so’ngra fenol va sulfat kislota qo’shiladi. Eritma uglevodlar va fenol o'rtasidagi o'zaro ta'sir natijasida sariq-to'q sariq rangga aylanadi. 420 nm da absorbans dastlab namunadagi uglevod konsentratsiyasiga mutanosib. Sulfat kislota barcha qaytarilmaydigan shakarlarni qaytaruvchi shakarga aylantirishga olib keladi, shuning uchun bu usul mavjud bo'lgan umumiy shakarni aniqlaydi. Bu usul stoimetrik emas va shuning uchun ma'lum uglevod konsentratsiyasining bir qator standartlari yordamida kalibrlash egri chizig'ini tayyorlash kerak.

7.4.4. Enzimatik usullar

Fermentlarga asoslangan analitik usullar ularning maxsus reaksiyalarni katalizlash qobiliyatiga tayanadi. Ushbu usullar tez, yuqori darajada o'ziga xos va past konsentratsiyalarga sezgir va shuning uchun oziq-ovqat tarkibidagi uglevodlarni aniqlash uchun idealdir. Bundan tashqari, odatda ozgina namuna tayyorlash talab etiladi. Suyuq ovqatlar to'g'ridan-to'g'ri sinovdan o'tkazilishi mumkin, qattiq ovqatlar esa avval suvda eritilishi kerak. Muayyan uglevodlar uchun tahlillarni amalga oshirish uchun tijoratda sotib olinishi mumkin bo'lgan ko'plab fermentlarni tahlil qilish to'plamlari mavjud. Ushbu to'plamlarni ishlab chiqaruvchilar tahlilni qanday o'tkazish bo'yicha batafsil ko'rsatmalar beradi. Uglevod kontsentratsiyasini aniqlash uchun eng ko'p qo'llaniladigan ikkita usul quyidagilardir: (1) reaktsiyaning tugallanishiga ruxsat berish va dastlabki substrat konsentratsiyasiga mutanosib bo'lgan mahsulot konsentratsiyasini o'lchash; (ii), ferment katalizlangan reaktsiyaning boshlang'ich tezligini o'lchash, chunki tezligi substrat konsentratsiyasiga proportsionaldir. Oziq-ovqatlardagi shakar kontsentratsiyasini aniqlash uchun ferment usullaridan foydalanishning ba'zi misollari quyida keltirilgan:

D-glyukoza/D-fruktoza

Ushbu usul namunadagi glyukoza va fruktoza kontsentratsiyasini aniqlash uchun bir qator qadamlardan foydalanadi. Birinchidan, glyukoza geksakinaza va ATP fermenti tomonidan glyukoza-6-fosfatga (G6P) aylanadi. Keyin G6P NADP* ishtirokida oksidlanadi

G6P-dehidrogenaza (G6P-DH)

G6P + NADP

glyukonat-6-fosfat + NADPH + H +

Hosil bo'lgan NADPH miqdori namunadagi G6P kontsentratsiyasiga mutanosib va ​​340nm da spektrofotometrik tarzda o'lchanishi mumkin. Keyin fruktoza kontsentratsiyasi fruktozani glyukozaga aylantirish, boshqa maxsus ferment yordamida va yuqoridagi protsedurani takrorlash orqali aniqlanadi.

Maltoza / saxaroza

Namunadagi maltoza va saxaroza (disaxaridlar) kontsentratsiyasi glyukoza va fruktoza kontsentratsiyasi oldingi usul bilan aniqlangandan keyin aniqlanishi mumkin. Maltoza va saxaroza a-glyukozidaza fermenti ta'sirida ularning monosaxaridlariga parchalanadi.

maltoza + H2O2 glyukoza

saxaroza + H2O

glyukoza + fruktoza

Keyin glyukoza va fruktoza kontsentratsiyasini oldingi usul bilan aniqlash mumkin. Ushbu usulning asosiy muammosi shundaki, boshqa ko'plab oligosakkaridlar ham a-glyukozidaza tomonidan monosaxaridlarga aylanadi va qaysi oligosakkaridlar mavjudligini aniq aniqlash qiyin. Shuning uchun bu usul faqat mavjud bo'lgan uglevodlarning turini bilganda foydali bo'ladi, lekin ularning nisbiy konsentratsiyasi emas. Boshqa monosaxaridlar va oligosakkaridlarning, masalan, laktoza, galaktoza va rafinoza konsentratsiyasini aniqlash uchun turli xil fermentativ usullar mavjud (qarang: Oziq-ovqat tahlili Nielssen).

7.4.5. Jismoniy usullar

Oziq-ovqatlarning uglevod konsentratsiyasini aniqlash uchun juda ko'p turli xil jismoniy usullar qo'llanilgan. Bu usullar oziq-ovqatning ba'zi fizik-kimyoviy xususiyatlarining o'zgarishiga tayanadi, chunki uning uglevod konsentratsiyasi o'zgaradi. Ko'p ishlatiladigan usullar orasida polarimetriya, sinishi indeksi, IQ va zichlik mavjud.

Polarimetriya

Asimmetrik uglerod atomini o'z ichiga olgan molekulalar tekis polarizatsiyalangan nurni aylantirish qobiliyatiga ega. Polarimetr - bu tekislik qutblangan burchakni o'lchaydigan qurilma

yorug'lik eritmadan o'tganda aylanadi. Polarimetr monoxromatik yorug'lik manbai, polarizator, ma'lum uzunlikdagi namunali hujayra va aylanish burchagini o'lchash uchun analizatordan iborat. Qutblanish darajasi a = [allc tenglamasi bo'yicha eritmadagi optik faol molekulalarning konsentratsiyasi bilan bog'liq, bu erda a - o'lchangan burilish burchagi, [a] - optik faollik (bu har bir turdagi molekulalar uchun doimiydir). ), / - yo'l uzunligi va c - konsentratsiya. Umumiy aylanish burchagi ishlatiladigan yorug'likning harorati va to'lqin uzunligiga bog'liq va shuning uchun bu parametrlar odatda 20 ° C va 589,3 nm (natriy uchun D-chiziq) uchun standartlashtiriladi. Konsentratsiyaga nisbatan kalibrlash egri chizig'i konsentratsiyasi ma'lum bo'lgan bir qator eritmalar yordamida tayyorlanadi yoki mavjud bo'lgan uglevodlar turi ma'lum bo'lsa, [a] qiymati adabiyotdan olinadi. Keyin noma'lum namunadagi uglevod konsentratsiyasi uning burilish burchagini o'lchash va kalibrlash egri chizig'i bilan solishtirish orqali aniqlanadi.

Sinishi indeksi

Materialning sindirish ko'rsatkichi (n) vakuumdagi yorug'lik tezligini materialdagi yorug'lik tezligiga (n= c/sm) bo'linadi. Materialning sindirish ko'rsatkichini uning sinishi ko'rsatkichi ma'lum bo'lgan boshqa material (Snelles qonuni sin(i)/sin(r)ny) orasidagi chegarada sinish burchagi (r) va tushish burchagini (1) o'lchash yo'li bilan aniqlash mumkin. / n). Amalda, uglevod eritmalarining sinishi ko'rsatkichi

odatda kvarts bilan chegarada o'lchanadi Uglevodning sinishi indeksi

eritma konsentratsiyasining oshishi bilan ortadi va shuning uchun mavjud uglevod miqdorini o'lchash uchun ishlatilishi mumkin. RI, shuningdek, harorat va to'lqin uzunligiga bog'liq va shuning uchun o'lchovlar odatda ma'lum bir haroratda (20 ° C) va to'lqin uzunligida (589,3 nm) amalga oshiriladi. Ushbu usul tez va sodda tarzda amalga oshiriladi va uni oddiy qo'lda ushlab turadigan asboblar bilan bajarish mumkin. U sanoatda muntazam ravishda siroplar, asal, shinni, pomidor mahsulotlari va murabbolarning shakar konsentratsiyasini aniqlash uchun ishlatiladi.

Materialning zichligi uning massasi hajmiga bo'linadi. Karbongidrat konsentratsiyasi ortishi bilan suvli eritmalarning zichligi ortadi. Shunday qilib, uglevod konsentratsiyasi zichlikni o'lchash yo'li bilan aniqlanishi mumkin, masalan, zichlik shishalari yoki gidrometrlar yordamida. Ushbu usul sanoatda sharbatlar va ichimliklardagi uglevod kontsentratsiyasini aniqlash uchun muntazam ravishda qo'llaniladi.

Infraqizil

Molekulyar guruhlarning tebranishi yoki aylanishi tufayli material infraqizilni yutadi. Uglevodlar to'lqin uzunliklarida infraqizil nurlanishni o'zlashtiradigan molekulyar guruhlarni o'z ichiga oladi, bu erda boshqa asosiy oziq-ovqat tarkibiy qismlaridan hech biri yutmaydi, shuning uchun ularning kontsentratsiyasini ushbu to'lqin uzunliklarida infraqizil nurlanishni o'lchash orqali aniqlash mumkin. Turli xil o'ziga xos to'lqin uzunliklarida o'lchovlarni amalga oshirish orqali bir vaqtning o'zida uglevodlar, oqsillar, namlik va lipidlar kontsentratsiyasini aniqlash mumkin. O'lchovlar odatda namuna yuzasidan aks ettirilgan infraqizil to'lqinning intensivligini o'lchash yo'li bilan amalga oshiriladi: absorbsiya qanchalik katta bo'lsa, aks ettirish shunchalik past bo'ladi. Infraqizil absorbsiyaga asoslangan analitik asboblar buzilmaydi va tez o'lchashga qodir va shuning uchun onlayn tahlil qilish yoki ko'plab namunalar muntazam tahlil qilinadigan sifat nazorati laboratoriyasida foydalanish uchun ayniqsa mos keladi.

Murakkab instrumental usullar uglevodlarning molekulyar tuzilishi, shuningdek, ularning kontsentratsiyasi, masalan, NMR yoki massa spektrometriyasi haqida ma'lumot berishga qodir.

7.4.6. Immunoassaylar

Immunoassaylar oziq-ovqat sanoatida oziq-ovqat mahsulotlarini sifat va miqdoriy tahlil qilish uchun tobora ko'proq foydalanilmoqda. Past molekulyar og'irlikdagi uglevodlar uchun maxsus immunoassaylar, qiziqtirgan uglevodni oqsilga biriktirish va keyin uni hayvonga yuborish orqali ishlab chiqiladi. Vaqt o'tishi bilan hayvonda uglevod molekulasiga xos bo'lgan antikorlar paydo bo'ladi. Keyinchalik bu antikorlar hayvondan olinishi va oziq-ovqatlardagi o'ziga xos uglevod konsentratsiyasini aniqlash uchun sinov to'plamining bir qismi sifatida ishlatilishi mumkin. Immunoassaylar juda sezgir, o'ziga xos, ishlatish uchun qulay va tezdir.

7.5 Polisaxaridlar va tolalarni tahlil qilish

Oziq-ovqatlarda turli xil polisaxaridlar mavjud. Polisaxaridlarni molekulyar xususiyatlariga (masalan, monosaxaridlarning turi, soni, bog'lanishi va ketma-ketligi), fizik-kimyoviy xususiyatlariga (masalan, suvda eruvchanligi, yopishqoqligi, sirt faolligi) va oziqlanish funktsiyasiga (masalan, hazm bo'ladigan yoki hazm bo'lmaydigan) ko'ra tasniflash mumkin. Aksariyat polisaxaridlar 100 dan bir necha minggacha monosaxaridlarni o'z ichiga oladi. Ba'zi polisaxaridlar bir xil turdagi monosaxaridlarni (gomopolisaxaridlar) o'z ichiga oladi, boshqalari esa har xil turdagi monosaxaridlar (heteropolisaxaridlar) aralashmasini o'z ichiga oladi. Ba'zi polisaxaridlar chiziqli zanjirlar shaklida mavjud,

boshqalari esa shoxlangan zanjirlar sifatida mavjud. Ba'zi polisaxaridlar inson tomonidan hazm bo'lishi mumkin va shuning uchun muhim energiya manbai (masalan, kraxmal), boshqalari esa hazm bo'lmaydi (masalan, tsellyuloza, gemitsellyuloza va pektinlar). Ushbu hazm bo'lmaydigan polisaxaridlar xun tolasi deb nomlanuvchi moddalar guruhining bir qismini tashkil qiladi, ular shuningdek ligninni (bu aromatik molekulalarning polimeri) o'z ichiga oladi. Ko'p turdagi xun tolasini iste'mol qilish odamlar uchun foydali fiziologik funktsional xususiyatlarga ega ekanligi isbotlangan, masalan. saraton, yurak kasalliklari va diabetning oldini olish.

7.5.1. Kraxmal tahlili

Kraxmal oziq-ovqatlarda mavjud bo'lgan eng keng tarqalgan hazm bo'ladigan polisakkariddir va shuning uchun bizning dietamizda asosiy energiya manbai hisoblanadi. O'zining tabiiy ko'rinishida kraxmal suvda erimaydigan granulalar (3-60 um) shaklida mavjud, ammo ko'plab qayta ishlangan oziq-ovqatlarda kraxmal qayta ishlash jarayonlari (masalan, isitish) tufayli endi bu shaklda emas. U ikkita glyukoza gomopolisaxaridlari aralashmasidan iborat: amiloza (500-2000 glyukoza birligi) chiziqli va amilopektin (>1 000 000 glyukoza birligi) keng tarqalgan. Ushbu ikki turdagi kraxmal turli xil fizik-kimyoviy xususiyatlarga ega va shuning uchun ko'pincha kraxmalning har bir alohida komponentining kontsentratsiyasini, shuningdek, kraxmalning umumiy kontsentratsiyasini aniqlash juda muhimdir.

Namuna tayyorlash. Ko'pgina oziq-ovqatlarning kraxmal tarkibini to'g'ridan-to'g'ri aniqlash mumkin emas, chunki kraxmal tarkibiy va kimyoviy jihatdan murakkab oziq-ovqat matritsasida mavjud. Xususan, kraxmal ko'pincha uning konsentratsiyasini aniqlash uchun ishlatiladigan kimyoviy reagentlar uchun mavjud bo'lmagan yarim kristalli shaklda (granüler yoki retrograd kraxmal) mavjud. Shuning uchun kraxmal tahlilini o'tkazishdan oldin kraxmalni oziq-ovqat matritsasida mavjud bo'lgan boshqa komponentlardan ajratib olish kerak.

Dukkaklilar, don yoki ildiz mevalari kabi tabiiy oziq-ovqatlarda kraxmal granulalari odatda quritish, maydalash, suvga botirish, filtrlash va santrifüjlash orqali boshqa asosiy komponentlardan ajratiladi. Kraxmal granulalari suvda erimaydi va nisbatan yuqori zichlikka ega (1500 kg / m³), ​​shuning uchun ular santrifüj paytida idishning pastki qismiga o'tishga moyil bo'ladi, bu erda ularni boshqa suvda eriydigan va kamroq zich materiallardan ajratish mumkin. Qayta ishlangan oziq-ovqat namunalari odatda quritiladi, maydalanadi va keyin issiq 80% etanol eritmalarida tarqatiladi. Monosaxaridlar va oligosakkaridlar etanol eritmasida eriydi, kraxmal esa erimaydi. Demak, eritmani filtrlash yoki santrifüj qilish orqali kraxmalni shakarlardan ajratish mumkin. Agar yarim kristalli kraxmal mavjud bo'lsa, namunani suvda tarqatish va kraxmal jelatinlashadigan haroratgacha qizdirish mumkin (> 65 ° C). Urishdan oldin suvga perklorik kislota yoki kaltsiy xlorid qo'shilishi qiyin kraxmallarning eruvchanligini osonlashtiradi.

Tahlil usullari. Kraxmal olingandan so'ng uning kontsentratsiyasini aniqlashning bir qancha usullari mavjud:

• Kraxmalni glyukozagacha parchalash uchun kraxmal eritmasiga maxsus fermentlar qo'shiladi. Keyin glyukoza konsentratsiyasi tasvirlangan usullar yordamida tahlil qilinadi

ilgari (masalan, xromatografiya yoki fermentativ usullar). kraxmal

kontsentratsiyasi glyukoza konsentratsiyasidan hisoblanadi. kraxmal eritmasiga erimaydigan kraxmal-yod kompleksini hosil qilish uchun lodin qo'shilishi mumkin, bu hosil bo'lgan cho'kmani yig'ish, quritish va tortish yo'li bilan gravimetrik yoki kraxmalni cho'ktirish uchun zarur bo'lgan yod miqdorini titrimetrik tarzda aniqlash mumkin.

• Agar eritmada tahlilga xalaqit beradigan boshqa komponentlar bo'lmasa, kraxmal kontsentratsiyasini fizik usullar yordamida aniqlash mumkin, masalan, zichlik, sindirish ko'rsatkichi yoki polarimetriya.

Namunadagi amiloza va amilopektin kontsentratsiyasini amiloza amilopektindan ajratilgandan keyin kraxmal uchun tavsiflangan usullar yordamida aniqlash mumkin. Bunga komponentlardan biri bilan erimaydigan kompleks hosil qiluvchi kimyoviy moddalarni qo'shish orqali erishish mumkin, lekin boshqasi bilan emas, masalan. ba'zi spirtlar amilozani cho'kadi, ammo amilopektin emas. Ko'rsatilgan usullarning ba'zilari namunada mavjud bo'lgan chidamli kraxmal konsentratsiyasini aniqlay olmaydi. Agar chidamli kraxmal kontsentratsiyasi talab qilinsa, tahlilni o'tkazishdan oldin chidamli kraxmalni eritish uchun dimetilsulfoksid (DMSO) qo'shiladigan protseduraga qo'shimcha bosqich qo'shilishi mumkin.