IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Введение

Алкалоиды - это то с чем мы сталкиваемся ежедневно, это то что мы потребляем постоянно и не задумываясь, так как эти органические вещества находятся во многих продуктах питания. Интерес к алкалоидам в первую очередь вызвано тем, что многие из них являются ценнейшими лекарственными средствами с одной стороны, и с другой большая часть этих веществ имеет психотропное воздействие на нервную систему организма [1].

Алкалоиды можно найти не в любом организме. Зато производители этих ядов живут на всех обитаемых континентах. Есть алкалоиды в картофеле, томатах, бобах, но особое внимание хочется выделить именно таким часто потребляемым продуктам, как кофе, чай и шоколад [2].

Цель моей курсовой работы состоит в изучении алкалоидов, содержащихся в часто потребляемых продуктах питания, выяснить как они влияют на организм человека: являются ли они полезными или ядовитыми для нас и как они влияют на саму продукцию.

В данной работе я проведу анализ на количественное и качественное содержание кофеина (в кофе, чае), теобромина (в шоколадных изделиях), соланина (в клубнях картофеля) и никотина (в некоторых овощах).

1. Обзор литературы

1.1.Общие понятия об алкалоидах

Под алкалоидами мы понимаем особую группу азотистых органических соединений основного характера, имеющих обычно довольно сложный состав, встречающихся в готовом виде в растительных (или реже в животных) организмах и часто обладающих сильным фармакологическим действием. Распределение алкалоидов между ботаническими семействами довольно неравномерно. Существует несколько семейств, особо богатых алкалоидоносными представителями, тогда как в ряде других семейств до сих неизвестно ни одного представителя. К первым относятся семейства маковых (Papaveraceae), лютиковых (Ranunculaceae), бобовых (Leguminosae), а ко вторым - розовых (Rosaceae) и др. Алкалоидоносные растения составляют примерно около 10% всей мировой флоры. Наиболее богаты по количеству алкалоидоносных родов и видов следующие семейства: Equisetaceae, Lycopodiadaceae, Ranunculaceae, Fabaceae, Rutaceae, Cactaceae, Puniaceae, Loganiaceae.

Распределение алкалоидов в растительном организме обычно бывает довольно неравномерно. Алкалоиды локализуются преимущественно в определенных частях растений. Так например, в видах Cinchna (хинное дерево) алкалоиды находятся главным образом в коре, тогда как у аконитов главная их масса находится в клубнях. У ракитника - Cytisus laburnum L. алкалоиды сосредоточены главным образом в семенах, а в кокаиновом кусте - Erythroxylon Coca Lam. - в листьях. Нужно отметить, что различные части одного и того же растения могут отличаться между собой не только количественным содержанием алкалоидов, но иногда и качественным, то есть в различных частях растений могут находиться разные алкалоиды. Так, например, корень мачка бахромчатого - Glaucium fimbrilligerum Boiss. содержит исключительно хелеретрин и сангвинарин, тогда как в надземных его частях находятся только протопин, коридин и аллокриптопин. Поэтому про изучении новых растений необходимо исследовать различные их части [1].

В ходе эволюции высшие растения выработали так называемую метаболическую экскрецию, делающую возможным накопление вторичных соединений в продуцирующем их организме, во вне метаболитически активных центров - обычно в вакуолях и клеточной стенке. Алкалоиды обнаружены у животных не всегда синтезируются самим организмом, иногда их происхождение связано с характером пищи. В большинстве случаев алкалоиды находятся в растении в виде солей органических и неорганических кислот. Локализируются преимущественно в определенных органах растений. Содержание алкалоидов в тканях обычно составляет десятые-сотые доли процента и редко доходит до 10-15% [2].

Производятся алкалоиды в основном в грибах и растениях, а действуют на животных, причем обычно поражают нервную и мышечную системы. Химические основы их действия, в общем, понятны. Многие гормоны и медиаторы в организме животных — амины или пептиды, также производные аминокислот. Это ацетилхолин, адреналин, норадреналин, серотонин, дофамин, эндорфины и другие. Алкалоиды в химическом отношении похожи на них. Попав в тело животного или человека, они связываются с рецепторами, предназначенными для регуляторных молекул самого организма, и блокируют или запускают разнообразные процессы, например передачу сигнала (ацетилхолина) от нервных окончаний мышцам [3].

1.1.1.Классификация алкалоидов

Большое количество алкалоидов, разнообразие их строения, а также не полная изученность около трети выделенных алкалоидов не дают возможности разработать четкую классификацию алкалоидов. Большинство ученых за основу классификации алкалоидов берут природу гетероциклов, входящих в их молекулы. Другие отступают от этого принципа и выделяют в отдельные группы алкалоиды некоторых семейств или родов. Например, алкалоиды спорыньи, алкалоиды пасленовых, алкалоиды амариллисовых и т.д.

Наиболее правильным методом классификации алкалоидов установленного строения является их распределение по группам на основе их структуры, то есть на основе строения их основного углеродно-азотного скелета.

Рассматриваемые далее алкалоиды распределяются на следующие группы:

1. Производные пирролидина

2. Производные 1-метилпирролизидина (гелиотридана)

3. Производные пиридина

4. Производные хинолина

5. Производные акридина

6. Производные изохинолина

7. Производные имидазола

8. Производные индола

9. Производные хиназолина

10. Производные пурина

11. Стероидная группа алкалоидов

12. Ациклические алкалоиды

13. Алкалоиды неустановленного строения [1].

1.1.2. Выделение и разделение алкалоидов

Для доказательства присутствия алкалоидов в лекарственно растительном сырье используют общие осадочные реакции с йодидами тяжелых металлов, кремневольфрамовой, пикриновой кислотами и другими реактивами, которые дают с алкалоидами осадки. Специфические реакции на отдельны на отдельные алкалоиды зависят от их химической структуры и функциональных групп в молекуле.

Для проведения качественных реакций готовят извлечения с помощью подкисленной воды фильтруют его, после чего с фильтратом проводят общие осадочные реакции на алкалоиды.

Для количественного определения алкалоидов применяют исчерпывающую экстракцию, гарантирующую их полный переход в вытяжку. При этом стремятся, чтобы при экстракции в вытяжку переходило как можно меньше сопутствующих веществ, усложняющих очистку извлечения. Методики выделения алкалоидов делятся на две главные группы: экстракция в виде солей и экстракция в виде свободных оснований [4].

В первом случае растительное сырье обрабатывается подходящим растворителем, к которому прибавляется небольшое количество какой-либо кислоты (уксусной, соляной, винной, лимонной и др.). Экстракция ведется обычно в перколяторах. Ещё более совершенной является непрерывная перколяция. Этим путем удается получить более концентрированные растворы алкалоида и обойтись с меньшим количеством растворителя [5].

Соли алкалоидов обычно растворимы в воде и в спиртах (метиловом, этиловом) и нерастворимы в эфире и углеводородах. Поэтому при извлечении алкалоидов в виде солей в качестве растворителя обычно применяется вода или спирт. Но этот способ извлечения алкалоидов имеет большой недостаток, так как из растений наряду с алкалоидами извлекается другие "экстрактивные вещества" (белки, смолы. дубители и др.), которые затрудняют обработку этих растворов.

Проведения экстракции алкалоидов в виде свободных оснований необходимо предварительно выделить алкалоиды, находящиеся в виде солей, что достигается обработкой щелочью. Для этого слегка влажный порошок растительного сырья тщательно растирают с раствором щелочи и только потом подвергается экстракции. Экстракцию ведут путем перколирования.

Экстракты, полученные тем или иным способом, содержат алкалоиды, в виде солей или уже в свободном виде, и поэтому дальнейшая обработка делится на следующие группы:

А) Кислые, водные, спиртовые экстракты.

Для выделения алкалоидов из водных растворов их солей эти растворы подщелачиваются и алкалоиды отсасываются или уже извлекаются подходящим растворителем, не смешивающимся с водой.

В случае спиртовых кислых растворов необходимо сначала удалить спирт.

В последнее время для выделения алкалоидов из водных или кислых диффузионных соков применяется метод адсорбции.

В качестве адсорбента обычно применяется угли и ионообменные адсорбенты: природные глины или искусственные смолы [1, 4].

Адсорбция алкалоидов осуществляется механическим перемешиванием раствора с адсорбентом или пропусканием раствора через колонки, наполненные ионообменными смолами.

Б) Щелочные экстракты.

Растворы свободных алкалоидов, полученные путем щелочной экстракции растения содержат меньше балластных веществ.

Разделение алкалоидов смеси проводят следующими способами:

А) Разделение алкалоидов на основании температур кипения.

Б) Методы, основанные на различи растворимости.

В) Разделение на основании различия "силы основности".

Г) Разделение на основании различной адсорбционной способности (хроматография)

Д) Разделение путем получения производных.

Для определения количества алкалоидов в полученных очищенных извлечениях обычно используется нейтрализации алкалоидов-оснований. В последние годы стали широко применяться физико-химические, поляриметрические, хроматоспектрофотометрические методы, методы ВЭЖХ и т.д. [6].

1.2. Кофеин

Кофеи́н (также матеин, гуаранин) — алкалоид пуринового ряда, бесцветные или белые горькие кристаллы. Является психостимулятором, содержится в кофе, чае и многих прохладительных напитках.

В составе многих напитков его потребляют миллионы людей во всем мире. Кофеин обычно извлекают из чая, чайной пыли, чайных отходов или выделяют возгонкой при поджаривании кофе. Содержание кофеина в кофе — 380—650 мг/л, в растворимом кофе — 310—480 мг/л, в кофе «Эспрессо» — 1700—2250 мг/л. В напитке «Кола» около 100 мг/л кофеина. В большинстве случаев содержание кофеина в заваренном чае находится в пределах 180—420 мг/л. Кофеин активно используется производителями энергетических напитков, спортивного питания, его добавляют в жевательные резинки и даже зубные пасты.

Его также можно синтезировать из теобромина. Кофеин оказывает возбуждающее действие на центральную нервную и сердечнососудистую системы, используется для стимуляции сердечной деятельности, дыхания и как противоядие при отравлении морфином и барбитуратами. Он входит в состав продуктов с торговыми названиями эмпирин, фиоринол, кафергот, виграин [7].

В медицине кофеин применяется в составе средств от головной боли, при мигрени, как стимулятор дыхания и сердечной деятельности при простудных заболеваниях, для повышения умственной и физической работоспособности, для устранения сонливости.

Дозировки при назначении кофеина должны подбираться индивидуально. Высшие дозы для взрослых внутрь: разовая 0,3 г, суточная 1,0 г, внутривенно: разовая 0,4 г, суточная 1 г. В малых дозах оказывает стимулирующее воздействие на нервную систему. При длительном применении может вызывать слабую зависимость — теизм (заболевание). В больших дозах вызывает истощение, а в дозах 150—200 мг на килограмм массы тела (80—100 чашек кофе за ограниченный промежуток времени) — смерть [8].

1.3.Теобромин

Теобромин (от латинского названия какао — Theobroma cacao) — алкалоид пуринового ряда, изомерен теофиллину. Бесцветные кристаллы горького вкуса, нерастворимые в воде.

Экспериментальные исследования показали, что теобромин, столь близкий по химическому составу к кофеину, имеет с последним аналогичное действие, вызывая в терапевтических дозах возбуждение сердечнососудистой системы.

Количество теобромина, содержащегося в шоколаде, слишком мало, чтобы вызвать отравление у человека. В нем содержание алкалоидов кофеина и теобромина может достигать 1–1,5% (теобромина до 0,4%). Чтобы вызвать интоксикацию, его концентрация должна достигнуть минимум 1000 мг на килограмм веса (в 100 г молочного шоколада содержится 150—220 мг теобромина, то есть около 35 килограмм шоколада на человека весом 70 кг).

Но при грейпфрутовой диете возникает риск передозировки из-за замедления его метаболизм.

Однако животные, у которых метаболизм теобромина происходит медленнее, вполне могут отравиться шоколадом [6, 8].

Возбуждающее действие кофеина и теобромина на центральную нервную систему связано с его способностью блокировать фермент (фосфодиэстеразу), который ограничивает проведение (передачу) нервных импульсов к клетке. В результате, любой возбуждающий сигнал начинает действовать на нервные клетки сильнее. При этом сосуды головного мозга расширяются. Однако действие теобромина более слабое, чем у кофеина.

Одновременно с центральной нервной системой кофеин возбуждает и вегетативную (иннервирующую внутренние органы) систему. Расширяются сосуды скелетных мышц. Возрастают частота и сила сердечных сокращений. Артериальное давление повышается, но для здорового человека и при безопасных дозах кофеина невысоко, т.к. кофеин хоть и стимулирует выброс сосудосуживающих факторов, одновременно стимулирует и выброс сосудорасширяющих [8, 9].

1.4.Никотин

Никоти́н — алкалоид пиридинового ряда, содержащийся в растениях семейства паслёновых (Solanaceae), преимущественно в листьях и стеблях табака (концентрация в сухом от 0,3 до 5 % по массе), махорки (2–14%), в меньших количествах, в томатах, картофеле, баклажанах [10].

Никотин является главным психоактивным веществом в табаке. Он оказывает как стимулирующее, так и расслабляющее воздействие. Порождает эффект возбуждения на электроэнцефалограмме, а у некоторых людей - повышенную способность к концентрации внимания. У других он уменьшает беспокойство и раздражительность. Никотин употребляется чаще всего в форме вдыхаемого табачного дыма

Ученые и врачи университета штата Мичиган еще в 1993 году провели глобальное исследование на тему «Содержание никотина в овощах». Цветная капуста обладает 3,8 нг / г никотина в 263,4 г продукта. Это эквивалентно пребыванию в помещении с курильщиком в течение трех часов. В картофеле также содержится никотин, и более всего – в мякоти. Картофель почти чемпион: в 1 кг. находится 15,3 нг / г никотина, и человеку нужно съесть всего 65,4 грамма до достижения эффекта пассивного курения. А вот и подлинный победитель никотинового соревнования - зеленые помидоры. Этот овощ имеет самый высокий уровень никотина - 42,8 нг / г [10].

1.5.Соланин

Соланин — ядовитый гликоалкалоид (гликозид), химически родственный стероидам, который вырабатывается в растениях семейства паслёновых.

Соланин вызывает возбуждение, а затем угнетение нервной системы, разложение эритроцитов. Отравление наступает, если в пищу попадает от 200 до 400 мг соланина. Отравление соланином проявляется такими симптомами, как тошнота, рвота, боли в животе, головная боль, понос, дезориентация, расширение зрачков и повышение температуры; в тяжёлых случаях наблюдаются делирий, кома и судороги.

Соланин содержится в таких овощах, как картофель, баклажан, томат, сладкий перец, лавровый лист, табак, паслен, дурман и белена. Обычно содержание этого алкалоида в перечисленных овощах невелико, но в кожице картофеля и позеленевшей части клубня при его прорастании и позеленении, уровень содержания соланина увеличивается более чем в 16 раз и может достигнуть 500 мг/кг.

Также увеличение концентрации соланина в картофеле ухудшает его вкусовые, питательные свойства и уменьшается срок хранения, происходит произрастание клубня. Соланин способен накапливаться, если клубни картофеля перезимовали в поле, позеленели на свету, хранились с отклонением от оптимальных параметров хранения (1 −3 ⁰С, относительная влажность 80-90%) [11].

Есть данные, что соланин может вызывать тератогенез у млекопитающих и снижать выживаемость потомства особей, получавших достаточно большую дозу соланина [12].

1.6. α-Томатин

Томат (Licopersicon esculentum Mill) является наиболее распространенным овощным растением в мире. Мировое товарное производство томатов в 1995 году составило более 70 млн. тонн, которые возделываются на площади около 3,0 млн. га.

В плодах и листьях томатов накапливается также алкалоид томатин, являющийся специфическим веществом растений и отличающийся сложным химическим строением и наличием в молекуле основного (амминного) азота. По своей природе томатин является гликоалкалоидом, где органические основания связаны с глюкозой или какими-либо сахарами. Томатин принадлежит к группе саланидина (агликоны соласодин и томатидин), в нем агликон спиросоланового типа томатидин связан с четырьмя сахарными остатками - галактозы, ксилозы и двумя остатками глюкозы [13].

Он действует как репеллент на колорадского жука. Если листья картофеля инфильтрировать раствором томатина в дозе 2 мМ/кг, то это вызывает снижение питания жуков на 50 %. Увеличение концентрации до 3 мМ/кг листьев приводило к 100%-ной смертности личинок. Не исключено, что для защиты картофеля от колорадского жука могла бы оказаться перспективной селекция или генно-инжнерная работа с выведением сорта, обладающего томатином, или разработка агротехники смешанных посадок картофеля и томатов [12].

Таким образом, α-томатин является растительным ядом. Отравление у людей проявляется после приема 25 мг вещества. Смертельная доза томатина – от 400 мг. Симптомы отравления такие же, как и у соланина: тошнота, рвота, боли в животе, головная боль, судороги. Но он не представляет никакого риска для здоровья, так как содержание томатина колеблется от нескольких десятых до единиц мг на 1 кг спелых помидоров и до десятков мг (в исключительных случаях до 500 мг) в 1 кг незрелых помидорах [13].

1.7. Алкалоиды спорыньи

Ядовитый гриб спорынья содержит опасные алкалоиды, является проблемой сельского хозяйства и одновременно искусственно выращивается в фармацевтических целях. Его быстрое распространение на зерновых культурах в Средние века приводило к возникновению эпидемий в результате употребления в пищу хлеба из зараженной муки.

Причем рожь поражается спорыньей гораздо чаще, чем пшеница. Споры этого грибка, попадая на злаковые растения, развиваются в склероций, который и носит название спорыньи, или «маточных рожков». Спорынья содержит в своем составе много различных алкалоидов, токсичных для человека: эргин, эргометрин, эрготамин, эргоксин и другие. С химической точки зрения это гемитерпеноидные индольные алкалоиды, производные лизергиновой кислоты (большинство — амидные производные). Если попадание алкалоидов спорыньи в организм человека происходит бесконтрольно и в сравнительно больших дозах, возникает интоксикация, которой обуславлено заболевание, называемое эрготризмом.

Таблица 1

Основные группы эргоалколоидов спорыньи

Группа	Левовращающий стереоизомер	Правовращающий стереоизмер
Эргоатамина	Эрготамин Эргозин	Эрготаминин Эргозинин
Эргостина	Эргостин	Эргостинин
Эрготоксина	Эргокристин Эргокриптин Эргокорнин	Эргокристинин Эргокриптинин Эргокорнинин
Эргометрина	Эргометрин	Эргометринин

Алкалоиды спорыньи устойчивы к температурному воздействию и хорошо переносят кулинарную термическую обработку, не теряя своих свойств. Отравление спорыньей обладает высокими показателями летальности, оценить которые точно достаточно сложно из-за высокой токсичности алкалоидов и невозможности количественно полностью точно оценить объемы и дозировку интоксикации. Токсически летальной считается дозировка 5 грамм, но тяжесть отравления во многом может зависеть от пола, возраста и массы тела отравившегося.

Но эти алкалоиды применяются и в медицине. Гидрированные алкалоиды спорыньи обладают выраженными седативными свойствами. В связи с этим они ценятся при лечении гипертонии, мигрени, Базедовой болезни, психических расстройств .

2.Экспериментальная часть

2.1. Определение кофеина

В первую очередь проделаем реакцию идентификациикофеина:

Мурексидная проба. Реакция идентификации основанная на окислительно-гибролитическом разложении веществ группы ксантина до производных пиримидина.

Для проведения реакции пробу нагреваем на водяной бане с окислителем (H₂O₂, Br₂, HNO₃) в кислой среде. Затем добавляют раствор аммиака.

Экстракция кофеина и определение его массовой доли в продукте будет проводиться по ГОСТ 29148-91 "Кофе натуральный растворимый. Технические условия".

Фотометрический метод определения массовой доли кофеина

Метод основан на гидролитическом окислении кофеина в теграметилпурпуровую кислоту (ТМПК) и последующем фотометрическом измерении интенсивности окраски её раствора.

Аппаратура, материалы: Колориметр фотоэлектрический КФК-2 УХЛ или другой марки с аналогичными метрологическими характеристиками, весы лабораторные, термометр, электроплитка, секундомер, цилиндры, стаканы, чашки выпарительные, воронки, колбы мерные, пипетки.

Реактивы: кислота соляная х.ч. (раствор с концентрацией 3 моль/дм³ помещают в колбу на 1 литр и доводят до метки дистиллированной водой), водородная перекись 150 г/дм³, хлороформ х.ч., калия гидроокись 150 г/дм³.

Подготовка к анализу:

Навеску пробы массой 1,5 г помещаем в стакан (для этого образец 2 – энергетический напиток - предварительно выпарим досуха на песчаной бане), заливаем 100 см³ кипящей дистиллированной воды. Полученный раствор охлаждаем до 18-20 ⁰С, переносим в мерную колбу вместимостью 250 см³, доводим её объем дистиллированной водой до метки и используем раствор для анализа.

Проведение анализа:

В делительную воронку вместимостью 25 см³ последовательно вносим 10-15 см³ хлороформа, 2 см³ раствора кофе для анализа и 0,5 см³ раствора гидроокиси калия. Закрываем воронку притертой пробкой и проводим экстракцию, осторожно многократно переворачивая содержимое воронки в течение 1 мин. После расслаивания системы нижний хлороформный слой переносят в выпарительную чашку. Растворитель отгоняют на водяной бане досуха.

К сухому остатку, содержащему кофеин, прибавляем последовательно 1 см³ раствора соляной кислоты, смывая кофеин на дно чашки и 0,2 см³ раствора перекиси водорода. Содержимое чашки перемешиваем вращательным движением, затем раствор выдерживаем 20 мин при температуре окружающей среды и нагреваем на кипящей водяной бане до получения сухого окрашенного остатка ТМПК. Для приготовления водного раствора ТМПК к сухому остатку в охлажденную чашку приливаем 5-10 см³ дистиллированной воды. Полученный раствор пурпурного цвета количественно переносят в мерную колбу 25 см³ и доводят объем раствора в колбе до метки.

Оптическую плотность раствора определяем на колориметре, используя кюветы с толщиной поглощающего свет слоя 3 см при длине волны 540 нм. Оптическая плотность исследуемого не меняется в течение 20 мин.

Обработка результатов:

Массовую долю кофеина (Х) в процентах в расчете на сухую массу вычисляют по формуле:

где 1,03 − коэффициент, учитывающий полноту извлечения кофеина хлороформом на первом этапе экстракции;

C=60∙D − концентрация кофеина в фотометрируемом растворе, мкг/см³, (60 − коэффициент пропорциональной зависимости оптической плотности раствора кофеина от его концентрации в растворе);

D − оптическая плотность анализируемого раствора ТМПК;

V_ф =25 − объем фотометрируемого раствора ТМПК, получаемый в результате гидролитического окисления кофеина, см³;

V_э =2 – отбираемый объем раствора на экстракцию, см³;

V=250 − объем раствора кофе для анализа, см³;

10⁶ − коэффициент перевода 1 мкг в 1 г;

W − массовая доля влаги анализируемого образца, 5%

2.2. Определение теобромина в шоколаде и в шоколадных изделиях

Оборудование и реактивы: гидроксид натрия 10%, хлорид кобальта 5%, соляная кислота 8%, перекись водорода, аммиачный раствор.

Для обнаружения теобромина с помощью реакции с хлоридом кобальта в пробирку шпателем помещаем сухое вещество и две капли 10%-ного раствора гидроксида натрия, энергично встряхивают в течение 3 мин. После этого добавляем две капли 5%-ного раствора хлорида кобальта. В случае наличия теобромина выпадет розовый осадок.

В случае использования мурексидной пробы определение проведем следующим образом. Для этого небольшое количество сухого вещества помещаем в фарфоровую чашку, прибавляем 10 капель 8%-ной соляной кислоты, 10 капель пероксида водорода и выпариваем на водяной бане досуха. Остаток смачиваем двумя каплями раствора аммиака. Появляется розовое окрашивание.

2.3. Определение соланина в клубне картофеля

Оборудование и реактивы: 80 %-ный раствор уксусной кислоты, серная кислота концентрированная, перекись водорода.

Качественнуюоценку присутствия соланина в клубнях картофеля позволяет сделать проба по В. Н. Ниловой. С клубня картофеля делают несколько срезов толщиной 1 мм:

1) от верхушки до основания по оси, делящей клубень на равноценные половинки;

2) поперечные – у основания и у верхушки клубня;

3) с боков;

4) в участках около глазков.

Срезы помещают на часовое стекло или в фарфоровую чашку.

На них наносим по каплям сначала крепкую уксусную кислоту (80–90 %-ный раствор), а затем концентрированную серную кислоту и несколько капель 5 %-ной перекиси водорода. Почти немедленно на местах среза, содержащих соланин, появляется интенсивное темно-малиновое или красное окрашивание.

2.4. Определение никотина в овощах

Реактивы:диэтиловый эфир, 10% раствора йода, водный раствор формальдегида, концентрированная азотная кислота, концентрированная соляная кислота, п –диметиламинобензальдегида, раствор серной кислоты

Подготовка к анализу:

Используем метод сульфатирования – размельченную пробу обрабатываем концентрированной серной кислотой, после полученный сульфат никотина растворяем в воде, фильтруем и выпариваем до концентрации насыщенного раствора в 40%.

Для обнаружения никотина, выделенного из биологического материала, применяем ряд реакций.

Реакция с раствором иода в диэтиловом эфире. В пробирку вносят 1 мл раствора исследуемого вещества в диэтиловом эфире и прибавляют 1 мл 10 %-го раствора иода в диэтиловом эфире. Через несколько минут смесь мутнеет, а затем выпадает смолистый осадок, содержащий игольчатые рубиново-красные кристаллы с темно-синим оттенком. Анабазин не дает этой реакции.

Реакция сп-диметиламинобензальдегидом. На часовое стекло или на капельную пластинку наносят каплю концентрированной соляной кислоты, в которую вносят кристаллик п -диметиламинобензальдегида. Рядом с этой каплей помещают каплю исследуемого раствора. Капли соединяют при помощи стеклянной палочки с заостренным концом. При наличии никотина в исследуемом растворе в месте соприкосновения капель наблюдается розовая окраска, которая переходит в фиолетовую. Окраска сохраняется около суток.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Определение кофеина

На содержание кофеина анализировали три образца: растворимый кофе, энергетический напиток и черный чай.

При проведении качественной реакции (мурексидной пробы, основанной на окислительно-гибролитическом разложении веществ группы ксантина до производных пиримидина)

все три пробы показали наличие кофеина, изменив окрас раствора:

Образец 1 – Кофе растворимый до пурпурного;

Образец 2 – Энергетический напиток до малинового;

Образец 3 – Чай черный до розового.

Далее провели физико-химический метод определения количественного содержания кофеина: фотометрический метод определения массовой доли кофеина. Метод основан на гидролитическом окислении кофеина в теграметилпурпуровую кислоту (ТМПК) и последующем фотометрическом измерении интенсивности окраски её раствора.

Для каждого образца провели не менее трёх измерений оптической плотности и занесли получившиеся значения в таблицу 2.

Таблица 2

Результаты определения оптической плотности растворов кофеина

Проба	D
	Опыт				Среднее
	1	2	3
Образец 1	0318	0,302	0,313	0,311
Образец 2	0,524	0,528	0,520	0,524
Образец 3	0,231	0,236	0,225	0,231

Обработка результатов:

Для образца 1 растворимого кофе, X %

Для образца 2 энергетического напитка, X %

Для образца 3 черного чая, X %

Таким образом, мы видим, что самое большое количество кофеина содержит энергетический напиток, почти в 1,5 раза больше, чем в обычном растворимом кофе. Такое высокое содержание кофеина в данном продукте может быстро привести к зависимости и пагубно повлиять на здоровье человека, вызвав нервное истощение и сбой нормального метаболизма в организме.

Для растворимого кофе норма не менее 2,8%, то есть наш анализируемый образец проходит по данному торговому показателю, но не стоит постоянно употреблять такое количество кофеина людям с проблемами высокого давления и нервозности.

Определение теобромина

Провели анализ на качественное содержание теобромина несколько шоколадных изделий: шоколадный кекс (образец 1), шоколадное печенье (образец 2), молочный шоколад (образец 3).

Качественная реакция с хлоридом кобальта состоит из двух стадий:

1. Перевод теобромина в натриевую соль с помощью добавления гидроксида натрия;

2. Получение окрашенного комплекса путем реакции натриевой соли теобромина с хлоридом кобальта.

Два из трех образца дало окрашивание раствора:

Образец 1 – розовый;

Образец 3 – розовый,

Образец 2 (шоколадное печенье) не дало никакого окрашивания, можно предположить, что в нем нет теобромина.

Мурексидная проба. Данная реакция идентификации основана на получении аммонийной соли тетраметилпурпуровой кислоты дающей раствору розовое или пурпурное окрашивание в зависимости от концентрации искомого вещества.

Также как и в первом случае, окрашивание растворов дало лишь два образца:

Образец 1 – розовый;

Образец 3 – светло-пурпурный;

Как и в предыдущей реакции образец 2 (шоколадное печенье) не дало окрашенного раствора, что может говорить о том, что в данный продукт вместо какао-порошка производитель добавил красители, ароматизаторы и другие пищевые добавки, не только заменяющие шоколадный вкус и аромат, но и их усиливающие.

Определение соланина

Принцип метода определения соланина в картофеле (по В.Н. Ниловой) основан на окислении соланина и образовании окрашенных в малиновый цвет соединений типа хинонов.

Для анализа взяли два позеленевших клубня картофеля: один клубень сварили, второй оставили сырым. Итак, полученные варенный и сырой клубни картофеля мы разрезали вдоль, захватывая глазки и поместили на часовое стекло. Нанесли на них поочередно уксусную, серную кислоты и несколько капель перекиси водорода и получили:

1. На сыром клубне интенсивное малиновое окрашивание появилось по всей окружности под кожурой и вокруг глазков;

2. На вареном клубне появилось размытое светло-пурпурное окрашивание по всему срезу.

Таким образом, можно сделать вывод, что основная часть соланина находиться в кожуре и в глазках, также он очень плохо разрушается при термической обработки, но хорошо растворяется в воде.

Поэтому для профилактики отравления соланином желательно очищать картофель от кожуры (срезать весь позеленевший слой), вырезать глазки, а после варки сливать воду.

Определение никотина

Провели качественный анализ на никотин в трех овощах: помидор, картофель и баклажан, в которых, как утверждается в некоторых источниках, содержится никотин.

Предварительно из образцов выделяем никотин методом сульфатирования, затем проводим реакции идентификации.

Таблица 3

Качественное определение никотина

Образец	Реакция с раствором иода в диэтиловом эфире	Реакция с п -диметиламинобензальдегидом
Томат	−	−
Картофель	−	−
Баклажан	−	−

Ни один из образцов не дал нужного окрашивания растворов.

Можно предположить, что в данных продуктах отсутствует заявленный алкалоид, либо он находить слишком в малых концентрациях, к которым взятые нами реакции идентификации были не чувствительны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На протяжении всей работы мы рассмотрели, что же из себя представляют алкалоиды, выяснили что чаще всего они встречаются в определенных семействах растений, и некоторые из них мы очень часто потребляем в пищу (например, семейство пасленовых, бобовых).

Самыми потребляемыми алкалоидами стали кофеин и теобромин из-за своих свойств возбуждать нервную систему и вызывать привыкание у человека. Как показал анализ на количественное содержание кофеина в растворимом кофе, чае и энергетическом напитке его содержание довольно высокое. Самое высокое содержание в энергетическом напитке, что может ответить на вопрос, почему он был так популярен среди молодежи.

Но кроме этих двух популярных алкалоидов, мы могли употреблять в пищу и много других менее известных, но более ядовитых: эргостин. эргометрин (алкалоиды спорыньи ржи), соланин (алкалоид картофеля), α-томатин (алкалоид томата). Все они являются токсичными для человека.

Рожь, на которой растет спорынья, может иметь большие концентрации алкалоидов этого грибка, но сейчас имеются эффективные технологии обрабатывания злаковых во избегании массовых отравлений.

Во время проведений опытов, так же выяснилось, что соланин в клубнях картофеля в основном накапливается при неправильном хранении и он почти не разрушается при термической обработки, при варке в воде, растворяется в ней. Поэтому для профилактики необходимо картофель правильно хранить (при относительно низкой влажности и низких температурах 2-4 ⁰С) и срезать позеленевшие части клубней.

Список литературы

1. Орехов А.П. Химия алкалоидов, – М.: Академия наук СССР, 1955. – 868 с.

2. Соколов В.С. Алкалоидоносные растения, − М.: Академия наук СССР, 1958. – 388 с.

3. Ускарин М.В. Алкалоиды – от убийства до исцеления// Химия и жизнь XXI век. – 2004. − №9. – С. 29-34

4. Химия растительных алкалоидов, под редакцией акад. В.М. Родионова и докт. хим. наук Н.С. Вульфсона / Т. Генри − М.: Госхимиздат, 1956. – 904 с.

5. Юнусов С.Ю. Алкалоиды, − Ташкент: Академия наук Узбекской ССР, 1968. – 199 с.

6. Грандберг И.И. Органическая химия, − М.: Дрофа, 2001. – 672 с.

7. Машковский М.Д. Лекарственные средства, − М.: Новая волна, 2005. – 121 с.

8. Беликов В.Г. Фармацевтическая химия, − М,: МЕДпресс, 2007. – 624 с.

9. Арушанян Э.Б. Главная мишень – хронопсихофармакология// Медицинский вестник Северного Кавказа – 2007. − №2. – С. 3-11

10. Морозова С.Н. Пять продуктов, которые содержат никотин [Аргументы и факты]// http://www.aif.ru/food/products/34036

11. Куликов В.А. Об определении соланина в трупном материале// http://www.ronl.ru/lektsii/biologiya/849143/

12. Остроумов С.А., Телитченков М.М. Ввведение в проблемы биохимической экологии: Биотехнология, сельское хозяйство, охрана среды. – М.: Наука, 1990. – 288 с.

13. Хватыш Н.В. Поражаемость томатов фитофторозом и другими болезнями в завивисимости от факторов устойчивости сорта и обработки фунгицидами: диссертация кандидата биологических наук: 06.01.11. – Москва, 2003. – 168 с.

14. О. Труфанов, В. Лохов, И. Родригес // Эксклюзивные технологии. - 2009. - №6. – С. 50-55.

Код для цитирования: Скопировать