СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ САХАРОВ В РАСТИТЕЛЬНЫХ ТКАНЯХ Российский патент 2010 года по МПК G01N33/00 

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.

Изобретение относится к биоорганической химии. Согласно предложенному способу навеску сырой растительной ткани массой 1-2 г растирают с кварцевым песком с добавлением 5 мл этанола. Затем смесь фильтруют, промывают этанолом и получают вытяжку объемом 50 мл. После этого 5 мл полученного раствора помещают в колбу для титрования, добавляют 1,0 мл 1 М раствора KNO₃, 0,5 мл 2N раствора КОН и 3,5 мл дистиллированной воды. Полученную смесь титруют 0,02 М раствором метиленового синего на водяной бане при t=80°C (±2°C) до появления устойчивой при указанной температуре светло-голубой окраски. Содержание восстанавливающих сахаров рассчитывают по закону эквивалентов и затем определяют массовую долю восстанавливающих сахаров в растительной ткани в пересчете на глюкозу. Предложенный способ может быть использован для анализа лекарственного растительного сырья и сельскохозяйственной продукции на содержание восстанавливающих сахаров. 1 табл.

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.