УДК 615.322

Исследование кристаллического бета-каротина из моркови

на токсичность

, студент 2 курса спец. «Биотехнология»

Научный руководитель: к. б.н., ст. преп.

ФГБОУ ВПО Орел ГАУ

АННОТАЦИЯ

Поиск средств, повышающих сопротивляемость организма человека и животных вредным воздействиям окружающей среды является одной из важных задач, стоящих перед биотехнологией сегодня. Бета-каротин обладает антиоксидантными, антиканцерогенными, антимутагенными и иммуностимулирующими свойствами. Поэтому препараты бета-каротина находят широкое применение в медицине, ветеринарии и животноводстве при профилактике и лечении заболеваний. Проводились исследования условий получения и свойств бета-каротина – определение массового выхода продукта, оптической плотности растворов бета-каротина определенной концентрации, определение каротиноидов методом хроматографии в тонком слое сорбента.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Бета-каротин; растительное сырье; термоокисление; экстракция.

ABSTRACT

The search of the means increasing human being organism and animal resistance to environment hazards that face biotechnology today. B-carotene possesses antioxidant, anticarcinogen, antimutagenic and immune simulative properties. That is why the b-carotene preparations have wide application in medicine, veterinary and animal breeding at preventive measures and disease treatment. The investigations of conditions of obtaining and b-carotene properties – definition of mass output of product, optical density of b-carotene solutions with definite concentration, definition of carotinoids using the method of chromatography in thin sorbent layer were carried out.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

KEY WORDS

B-carotene, vegetable stock, thermo oxidation, extraction

Одной из важных задач, стоящих перед биотехнологией сегодня, является поиск средств, повышающих сопротивляемость организма человека и животных вредным воздействиям окружающей среды. В связи с этим в мире растет спрос на натуральные природные средства профилактики и лечения заболеваний человека и животных – лекарственные препараты и биологически активные вещества. Одним из важнейших таких веществ является бета-каротин. Он является провитамином А, обладает антиоксидантными, антиканцерогенными, антимутагенными и иммуностимулирующими свойствами.

В связи с вышесказанным, цель работы состоит в следующем: получить бета-каротин из термоокисленного растительного сырья экологически чистым методом и провести испытания препарата на безопасность путем выявления его возможных токсикологических, аллергических и местно-разражающих свойств.

Для достижения цели были выполнены следующие задачи:

- изучить теоретические основы производства бета-каротина;

- получить кристаллический бета-каротин из модифицированного растительного сырья, в качестве которого выбраны морковь и тыква;

- выбрать оптимальный режим подготовки сырья, условия экстракции;

- изучить выделенный препарат;

- провести исследование выделенного препарата на токсические, аллергические и местно-раздражающие свойства;

- исследовать отходы производства каротина.

Бета-каротин (в-каротин, пищевая добавка Е160а, синонимы – провитамин А) – биологически активное вещество природного происхождения, относящееся к каротиноидам, представляющим собой многочисленную группу желто-оранжевых пигментов [2].

Традиционными источниками получения каротиноидов служат также некоторые растения (морковь, тыква, трава, шиповник, облепиха и др.), наряду с этим в тех же целях используют мицелиальные грибы и дрожжи. Кроме того, для получения бета-каротина широко используется химический синтез [1].

Материалы и методика исследования

Для реализации поставленной цели работы и выполнения задач была разработана следующая схема экспериментальных исследований, на которой отражены основные этапы научно-исследовательской работы.

Объектами исследования были выбраны каротиноиды из термоокисленного каротиноидсодержажащего растительного сырья, отходы производства бета-каротина.

Сырье – морковь среднеспелая сорта «Топаз»  F1 и тыква сорта «Жемчужина». Отходы производства бета-каротина представляют собой тыквенный и морковный жом, отмытый от экстрагента (этанола) и высушенный в темноте при комнатной температуре.

Выделение бета-каротина проводили по следующей схеме:

- подготовка исходного растительного сырья (мойка, зачистка);

- измельчение до получения частиц со средним размером 1 мм;

- сушка и модификация каротиноидов природного сырья реакцией термоокисления кислородом воздуха в температурном интервале 90-140°С  в течение 9-12 ч;

- охлаждение воздухом термоокисленного сырья;

- экстракция пигментов обработкой модифицированного сырья 96% этанолом и дезодорированным растительным маслом при температуре 40-50°С при периодическом перемешивании;

- фильтрование;

- концентрирование экстракта красителя до необходимого содержания красящих веществ путем отгонки растворителя.

Принцип метода определения бета-каротина. Данный метод основан на измерении интенсивности светопоглощения растворов бета-каротина. Как соединения с сопряженными двойными связями каротиноиды имеют характерные спектры поглощения в видимой области. Измеряли поглощение его растворов на спектрофотометре при 450 - 452 нм.

Результаты и их обсуждение

Анализируя спектральные данные, можно предположить, что основным пигментом полученного красителя является каротин, гидрофилизированный за счет образования комплекса с олигомерами углеводов, в частности, с пектином (рис.).

Рисунок – Электронный спектр поглощения этанольного экстракта

каротиноидов плодов тыквы после термообработки при t = 80 °С

Для проведения хроматографического исследования нами были взяты этанольные экстракты каротина из тыквы и моркови, а также масляные экстракты из аналогичного сырья.

Обработка результатов проводилась с помощью компьютерной программы GraphoTest ver. 1.3. Хроматографический анализ состава каротиноидных пигментов гидрофилизированного красителя, выполненный методом тонкослойной хроматографии, показал, что он состоит в среднем на 74-75% бета-каротина и 25-26% фитоксантинов. Содержание и тип фитоксантинов определяются условиями модификации природного сырья, их содержание возрастает при увеличении продолжительности процесса термоокисления.

Повторное проведение хроматографии для спиртовых экстрактов показало, что каротиноидные пигменты в экстрактах модифицированных красителей (без применения стабилизирующих добавок) разрушаются в среднем на 50% через 7 суток хранения при комнатной температуре в отсутствии света.

Расчет массового выхода продукта весовым методом основан на взвешивании сухого остатка каротина и определении его массовой доли в полученном экстракте.

Массовая доля каротиноидов в отходах спиртовой экстракции каротина из моркови составила 0,892%, тыквы – 0,7963%

Оценка общетоксических свойств выделенного каротина проводилась на белых беспородных мышах. Добавление в корм отходов выделения бета-каротина с достаточно высоким остаточным содержанием бета-каротина и его окисленных форм никаких изменений в состоянии животных не вызвало. Проведенные исследования показали, что выделенный каротин хорошо переносится животными.

Таблица 1 – Результаты исследования отходов спиртовой эктракции бета-каротина на белых однолинейных мышах




  День

Масса тела, г

1-ая группа

2-ая группа

Контрольная группа

№1

№2

№3

№1

№2

№3

№1

№2

№3

1

37

32

34

32

30

36

34

31

37

2

37

32

35

33

31

36

34

30

37

3

36

33

35

34

30

36

34

30

36

4

37

33

35

34

30

35

35

30

37

5

37

33

36

34

30

35

35

31

37

Визуальное наблюдение в течение всего эксперимента не выявило каких-либо изменений в поведении опытных животных. Внешне опытные животные выглядели немного лучше, чем контрольные, на протяжении эксперимента вели себя активно, у них была гладкая блестящая шерсть. Гибели животных не отмечалось ни в одной из групп.

Местнораздражающее действие каротина изучали методом накожных аппликаций на лабораторных мышах. В течение 5 дней эксперимента препарат не вызвал у подопытных животных никаких изменений.

Проведенный провокационный тест опухания уха показал отсутствие аллергических реакций у подопытных животных на данный препарат.

Выводы

В результате проведенного исследования были сделаны следующие выводы:

Выделение бета-каротина из каротиноидсодержащего  растительного сырья остается одним из важнейших способов его производства ввиду простоты, изученности и экологичности технологии.

Испытанный нами препарат и отходы производства бета-каротина могут  быть использованы после дальнейших исследований для получения экологически чистой животноводческой продукции, выделенный бета-каротин из термоокисленного природного сырья можно рекомендовать для использования в пищевой промышленности в качестве красителя с провитаминной активностью.

Библиография

Антипов препаратов бета-каротина в животноводстве и ветеринарии. Краснодар. : Кубанский агроуниверситет, 2001. 118 с. , , Мешнцева : строение, биологические функции и перспективы применения // Научные ведомости БелГУ. Серия: Медицина. Фармация. 2008 г. № 6. Житникова -методическое пособие к выполнению лабораторных работ по курсу Современные методы исследования пищевых продуктов. Орел. : Орловский государственный технический университет, 2002. 254 с. Яковлева природа нужных для жизни витаминов. М. : Просвещение, 2010. 120 с.