Химия биологически активных соединений (Теория и практика). Учебное пособие

Витамин А выполняет в организме человека ряд важных функций. Он обеспечивает рост и влияет на развитие эпителиальных клеток, входит в состав зрительного пигмента палочек сетчатки глаза – родопсина и зрительного пигмента колбочек– йодопсина. При недостатке витамина А появляется так называемая «куриная слепота» (ослабление сумеречного зрения), возникает конъюктивит (ксерофтальмия).

Витамин А обнаружен только в продуктах животного происхождения. Ретинол в виде сложных эфиров содержится в печени морских рыб и животных и может извлекаться оттуда.

Витамин А поступает в организм человека с пищей или образуется из каротиноидов (в кишечной стенке и печени), которые широко распространены в растительных продуктах питания.

Витамин А легко окисляется кислородом воздуха, и поэтому его стабилизируют добавлением антиоксидантов(например, токоферолом). Витамин А разрушается под действием ультрафиолетового света, стабилизируется при растворении в масле, при добавлении антиоксидантов, а также при переводе ретинола в ацетат или пальмиат. Быстро разлагается в кислой среде. В щелочной среде выдерживает нагревание до 150°С.

К витаминам группы D относят продукты изомеризации некоторых стероидных спиртов под действием УФ лучей, обладающих антирахитным действием.

Облучение 7-дегидрохолестерина УФ светом вызывает расщепление кольца стероидного углеродного скелета молекулы с образованием провитамина, который при температуре 50 °С и в присутствии окислителя превращается в витаминD3 (холекальциферол):

71

По аналогичной схеме при УФ облучении эргостерин превращается в витамин D2:

Витамины D2 и D3 обладают близкой антирахитной активностью и являются наиболее активными из витаминов группы D.

Витамин D регулирует содержание кальция и фосфатанионов в крови, участвует в минерализации костей. Хронический дефицит его приводит к развитию рахита у детей и разрежению костей (остеопороз) у взрослых.

Кальциферолы содержатся в продуктах животного происхождения: рыбьем жире, печени трески, говяжьей печени, яйцах, сливочном масле.

Витамин Е – это группа соединений, производных хромана, отличающихся степенью метилирования бензольного кольца:

72

R1

В природе они синтезируются только растениями и содержатся в подсолнечном, кукурузном, масле пшеничных злаков, а также в яичном желтке, бобовых и листовых овощах. Все токоферолы – маслянистые жидкости, хорошо растворимые в эфире и хлороформе, хуже – в спирте и нерастворимы в воде.

Витамин Е не только антиоксидант липидов, инактивирующий свободные радикалы и защищающий клеточные мембраны, но он также препятствует образованию нитрозаминов в живых организмах или в пищевых продуктах. Его ингибиторное действие усиливается в присутствии аскорбиновой кислоты.

Витамин Е чувствителен к действию ультрафиолетового облучения и кислорода, но относительно устойчив при нагревании.

Ход работы

Определение витаминов группы А

1. В сухую пробирку вносят 5 капель рыбьего жира и 1 каплю концентрированной серной кислоты. Появляется голубой цвет, быстро переходящий в буро-красный.

2. В сухую пробирку вносят 5 капель рыбьего жира и 5 капель концентрированного раствора NaOH. Нагревают на водяной бане до кипения.

73

Определение витаминов группы D

1.В сухую пробирку вносят1 см3 масляного раствора витамина Д3, добавляют 0,5 см3 анилинового красителя и нагревают на водяной бане. Наблюдают окрашивание смеси в красный цвет.

2.В сухую пробирку наливают 0,5 см3 масляного раствора витамина Д2, добавляют 0,5 см3 раствора бромной воды, перемешивают и наблюдают появление зеленовато-голубой окраски.

Определение витаминов группы Е

1.В сухую пробирку наливают 0,5 см3 спиртового раствора α-токоферола, добавляют 0,5 см3 раствора хлорида железа и нагревают на водяной бане. Наблюдают появление красного цвета.

2.В сухую пробирку наливают 0,5 см3 спиртового раствора α-токоферола, осторожно под тягой добавляют6 капель концентрированной азотной кислоты, пробирку встряхивают и наблюдают расслоение эмульсии, верхний слой которой окрашивается в красный цвет.

Контрольные вопросы

1.Каковы строение и свойства витаминов группы А?

2.Каковы строение и свойства витаминов группы D?

3.Каковы строение и свойства витаминов группы Е?

Лабораторная работа № 15.

Изучение свойств водорастворимых витаминов

Цель работы: изучить качественные реакции на основные водорастворимые витамины.

Реактивы:

тиамин, рибофлавин, нитрит натрия, сульфаниловая кислота, гидрокарбинат натрия, раствор феррицианида калия, гидроксид калия, концентрированная соляная кислота, металлический цинк

Посуда:

пробирки, водяная баня.

74

Теоретические сведения

Витамин В1 (тиамин) применяется для профилактики и лечения авитаминозного заболевания«бéри-бéри» (расстройство нервной системы, сердечная недостаточность, мышечная атрофия, утомляемость, потеря аппетита, загрудинные боли и др.). В конце XIX века в Китае было установлено, что излечение наступает при применении рисовой шелухи.

Тиамин содержится также в сухих дрожжах, цельных зернах, мясе, печени, бобовых, картофеле и др.:

тиамин

Тиамин синтезируется растительными клетками, некоторыми микроорганизмами, но не синтезируется животными организмами. Тиамин построен из двух гетероцикличеких систем пиримидина и тиазола, связанных метиленовым мостиком. Он устойчив к нагреву, но в присутствии щелочей тиазольный цикл расщепляется, и тиамин окисляется в тиохром жёлтого цвета.

Витамин В2 (рибофлавин) из-за наличия циклической системы сопряженных π–связей имеет жёлтую окраску:

75

Рибофлавин широко распространён в природе, например, в молочной сыворотке, но в низкой концентрации. Авитаминоз, вызванный недостатком рибофлавина, встречается редко из-за его широкой распространённости в пищевых продуктах. Это вещество содержится в молоке, сыре, печени, мясе, яйцах и др., но у младенцев нехватка рибофлавина вызывает задержку роста и набора веса. Витамин В2 устойчив к нагреванию и окислению, особенно в кислой среде.

Ход работы

Определение витамина В1

1. Диазореакция на витамин В1 (тиамин).

В процессе реакции образуется сложное соединение витамина В1с диазосульфокислотой.

Для проведения работы вначале приготавливают1 % раствор сульфаниловой кислоты, 5 % раствор нитрата натрия и 10 % раствор карбоната натрия. Для получения диазореактива к 1 см3 раствора сульфаниловой кислоты добавляют 1 см3 раствора нитрата натрия. К диазореактиву прибавляют 1 см3 раствора тиамина и 2 см3 раствора карбоната натрия. Появляется желтая окраска, переходящая в розовую.

76

2. Реакция окисления витамина В1 (тиамина) в тиохром.

Качественная реакция на витамин В основана на его окис-

1

лении в щелочной среде феррицианидом калия с образованием тиохрома желтого цвета. В пробирку с 1 см3 тиамина добавляют 1 см3 раствора феррицианида калия, 10 капель раствора гидроксида калия и перемешивают. При нагревании жидкость окрашивается в желтый цвет.

Определение витамина В2

В пробирку наливают 1 см3 витамина В2 , добавляют 5 капель концентрированной соляной кислоты и опускают несколько крупинок металлического цинка. Реакция сопровождается выделением газообразного водорода и основана на способности витамина В2легковосстанавливаться. Раствор постепенно розовеет, а

затем обесцвечивается. Лабораторную работу проводят под вытяжкой!

Контрольные вопросы

1.Каково строение и свойства витамина В1 (тиамина)?

2.Напишите реакцию окисления тиаминхлорида в тиохром в присутствии феррицианида калия.

3.Каково строение и свойства витамина В2 (рибофлавина)?

4.Напишите реакцию восстановления рибофлавина атомарным водородом.

5. Каково строение и свойства витамина (L–аскорбиновой кислоты)?

77

ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТОВ

Оформление отчетов о выполненной работе должно соответствовать требованиям ГОСТ 7.32-2001 «Отчет о научноисследовательской работе. Структура и правила оформления». Оформление работ осуществляется на белой бумаге формата А4, поля: левое 3 см, правое – 1 см, верхнее 1 см, нижнее 2,5 см. Все материалы в тексте помещаются только на одной стороне листа.

Шрифт – 14 кегля, Times New Roman.

Отчет о выполнении лабораторных работ с1 по 12 должен содержать определенный набор элементов.

1.Титульный лист по установленной форме.

2.Цель работы.

3.Сведения об основном веществе (физические и химические свойства).

4.Основная и побочная реакции.

5.Реактивы.

6.Посуда.

7.Схемы установок.

8.Ход выполнения работы.

9.Количественный выход.

10.Список литературы.

Результаты лабораторных работ13-15 следует оформлять по следующей форме

1.Титульный лист по установленной форме.

2.Ход работы.

3.Наблюдения.

4.Уравнения реакций.

5.Выводы.

6.Список литературы.

78

Допускается п.2-4 оформлять в виде таблицы:

Название работы

Графа 1 заполняется при домашней подготовке к занятию, графа 2 – в лаборатории после проведения каждой работы. В ней следует точно отмечать результаты эксперимента– изменение цвета, выпадение осадка, разогревание и т. д. Графы 3 и 4 заполняются при подготовке работы к сдаче. Выводы к каждой экспериментальной работе должны вытекать из результатов опыта и быть хорошо продуманы, изложены кратко и ясно.

79

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Болотов, В. М. Пищевые красители: классификация, свойства, анализ, применение [Текст] : монография / В. М. Болотов, А. П. Нечаев, Л. А. Сарафанова. – СПб : ГИОРД, 2008. – 240 с.

Глазова, Н. В. Технология выделения и очистки биологически активных веществ [Текст]: метод. пособие / Н. В. Глазова, Н. В. Котова. – СПб: Изд-во СПХФА, 2014. –56с.

Голубев, В. Н. Пищевые и биологически активные добавки [Текст]: учебник/В. Н. Голубев, Л. В. Чичева–Филатова, Т. В. Шленская. – М.: Издательский центр «Академия», 2003.–208 с.

/ Л. А. Сарафанова. - СПб: ГИОРД, 2003.–688 с.

Сарафанова, Л.А. Применение пищевых добавок. Технические рекомендации [Текст] / Л. А. Сарафанова. - СПб: ГИОРД, 2005. –200 с.

Щербань А. И. Правила безопасности и техника лабораторных работ (в лаборатории органической химии) [Текст]: учеб. пособие / А.И. Щербань. –Воронеж, 2007. – 64 с.

80