Полная версия научной работы 910 КБ
advertisement
2 ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЧЕЛИНОЙ ОБНОЖКИ СУВОРОВСКОГО РАЙОНА ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ Веселова М.М. Научный руководитель - Половецкая О.С., кандидат химических наук, доцент кафедры химии. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого» (ФГБОУ ВПО «ТГПУ им. Л.Н. Толстого») Тула, Россия THE STUDY OF THE COMPOSITION AND SOME CHEMICAL PROPERTIES OF BEE POLLEN THE SUVOROVSKY DISTRICT OF THE TULA REGION Veselova M.M. Supervisor - Polovetskaya O. S., candidate of chemical Sciences, associate Professor of chemistry. Tula state pedagogical University Leo Tolstoy Tula, Russia 3 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................... 5 1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ................................................................................ 9 1.1. Общие представления о пчелиной обножке .................................... 9 1.2. Содержание различных компонентов в пчелиной обножке......... 11 1.2.1. Белки пчелиной обножки ........................................................... 11 2.2.2. Витамины пчелиной обножки ................................................... 12 2.2.3. Углеводы пчелиной обножки .................................................... 16 2. 2. 4. Минеральные вещества пчелиной обножки .......................... 18 2.2.5. Биологическая роль пчелиной обножки................................... 25 2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА .................................. 28 2.1. Анализ исходного сырья .................................................................. 28 2.1.1. Определение влажности............................................................. 28 2.1.2. Определение массовой доли сырой золы ................................. 29 2.1.3. Определение посторонних примесей ....................................... 29 2.1.4. Определение концентрации водородных ионов (рН) водного раствора с массовой долей 2% ....................................................................................... 30 2.1.5. Определение массовой доли сырого протеина ........................ 30 2.1.6. Определение массовой доли минеральных примесей ............ 31 2.1.7. Определение массовой доли флавоноидных соединений ...... 32 2.1.8. Определение показателя окисляемости ................................... 33 2.1.9. Определение минерального состава золы ................................ 33 2.1.10. Элементный анализ .................................................................. 34 2.1.11. ИК Фурье-спектроскопия ........................................................ 34 2.2. Методы определения сахаров .......................................................... 34 2.2.1. Иодометрический метод (по Шорлю) ...................................... 34 2.2.2. Определение фруктозы и других кетосахаров (по Мак-Рери и Слаттери) .......................................................................................................... 36 2.2.3. Метод определения восстанавливающих сахаров .................. 37 4 (патент РФ № 2381500) ........................................................................ 37 2.2.4. Анализ экстракта методом ТСХ ................................................ 38 2.3. Качественный анализ витаминов ................................................... 39 2.3.1. Витамин А (ретинол) .................................................................. 39 2.3.2. Витамин С (аскорбиновая кислота) .......................................... 40 2.3.3. Витамин Е (токоферол) .............................................................. 40 2.3.4. Витамин Р (рутин) ...................................................................... 41 2.3.5. Витамин РР (никотиновая кислота) .......................................... 41 2.4. Качественное определение витамина С ......................................... 42 2.4.1. Определение содержания витамина С йодометрическим методом 42 2.4.2. Определение витамина С по методу Тильманса ..................... 42 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ .......................................................... 44 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................... 61 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ .. 63 5 ВВЕДЕНИЕ Актуальность исследования особенностей химического состава пчелиной обножки связана с ее уникальным химическим составом, характеризующимся сбалансированностью ряда ценнейших органических и неорганических соединений, достаточно выраженными лечебными свойствами, практически полным отсутствием каких – либо проявлений токсичности, сравнительной простотой технологии получения и невысокой конечной стоимостью. Практически нет среди нас человека, который не знаком с утверждением о полезности меда вообще и его целебных свойствах в частности. И совсем немногие знают о свойствах пчелиной обножки. Объяснить это можно, очевидно, тем, что первые документальные сведения о целебных свойствах меда имеются еще в египетских папирусах. В старинных народных лечебниках имеется множество рецептов, в состав которых входит мед. И ни в одном из них не упоминается цветочная пыльца (пчелиная обножка). Только в изданиях второй половины ХХ столетия появляются сведения о свойствах цветочной пыльцы. Пчелиная обножка — продукт почти исключительно растительного происхождения. Основную его массу составляют пыльцевые зерна цветков. Пчела собирает пыльцевые зерна с помощью специальных выростов на голени задней ножки в «корзиночку» — углубление на наружной стороне голени. Здесь в обеих корзиночках задних ног пыльца склеивается в виде шариков — обножек. Кроме пыльцы растений, обножки содержат еще нектар (мед) и секреты, выделяемые глоточными железами в тот момент, когда пчела прокусывает пыльники цветков и набирает пыльцу в рот. Возвращаясь в улей, пчелы помещают пыльцу в ячейки сотов. Чтобы собрать пыльцу, пасечники ставят на леток ульев пыльцеуловители. Пчела, проходя сквозь их решетку, сбрасывает мешочки пыльцы с лапок. Так пыльца попадает в специальный контейнер, чтобы оказать лечебное действие и на людей. 6 В последнее время среди продуктов пчеловодства пчелиная обножка приобрела особый интерес, ввиду того, что она представляет собой сложный концентрат очень ценных пищевых, физиологических и биологических веществ. Из литературных данных известно, что химический состав пчелиной обножки чрезвычайно разнообразен. Она богата белком, углеводами, липидами, нуклеиновыми кислотами, минеральными соединениями, витаминами и другими биологически активными веществами. По содержанию питательных веществ, пчелиная обножка значительно богаче, чем мед. Обножка является природным концентратом аминокислот, содержит все необходимые для человека микроэлементы и витамины. Пчелиная пыльца считается самым совершенным природным питательным продуктом, так как содержит практически все жизненно необходимые компоненты - 18 аминокислот, 16 витаминов, 18 минералов, 28 микроэлементов, ферменты и т. п.. [4] Благодаря столь разнообразному составу и высокой активности компонентов, пчелиная обножка находит чрезвычайно широкое и эффективное применение в медицине. В народной медицине обножка применяется как универсальный адаптоген при стрессовых ситуациях, при значительных физических и умственных нагрузках (тяжёлая работа, спорт, нагрузки школьников и студентов); во время вспышки гриппа и ОРВИ в целях повышения устойчивости к инфекциям; как универсальное геронтологическое средство, позволяющее сохранить молодость и здоровье; часто болеющим, имеющим признаки иммунодефицита; в период реконвалесценции для быстрого восстановления сил после перенесённых инфекционных заболеваний и хирургических вмешательств, в период химиотерапии при онкологической патологии; как общеукрепляющее средство перед оперативным лечением и после него; при синдроме хронической усталости [18]. В пыльце насчитывается 240 полезных веществ, нормализующих биохимические процессы, стимулирующих регенерацию тканей, восстанавливающих функцию печени и кроветворную функцию при анемиях, поддерживающих 7 нормальное состояние эндокринной и нервной систем. Так же она способна усиливать действие различных медикаментов. С каждым годом в пчелиной пыльце все больше нуждаются фармацевтические, пищевые и парфюмерно-косметические предприятия по всему миру, поскольку спрос на продукты из нее растет благодаря ее уникальным лечебным, диетическим и профилактическим свойствам. Врачи-апитерапевты накапливают все больше фактов, свидетельствующих о чудодейственных свойствах пчелиной обножки. Пожалуй, в природе нет более полезного продукта, который мог бы конкурировать с пыльцой по концентрации компонентов, столь необходимых для нормального функционирования всего организма. Проблема исследования заключается в том, что вариабельность химического состава пчелиной обножки, зависящая от многих факторов, и в первую очередь от её ботанического состава, является сдерживающим фактором дальнейшего ее применения в клинической практике. Объект исследования: пчелиная обножка (сбор начало июля – конец августа 2013 года в г. Чекалине) Суворовского района Тульской области. Предмет исследования: анализ особенностей химического состава пчелиной обножки с целью выявления перспектив ее практического использования. Цель работы: исследование органолептических свойств и химического состава пчелиной обножки, а также углеводного состава ее экстракта методом тонкослойной хроматографии с целью установления структуры отдельных фрагментов и выявления рациональных путей применения данного продукта пчеловодства. Задачи исследования: 1. Провести теоретический анализ литературы по составу, структурным особенностям и свойствам пчелиной обножки. 2. Подобрать адекватные современные методы исследования и сформировать выборку. 8 3. Исследовать комплексом физико-химических методов химический состав пчелиной обножки и её экстракта (элементный,рентгено-спектральный анализ, ИК Фурье–спектроскопия, тонкослойная хроматография с селективными проявителями). 4. Выявить особенности химического состава пчелиной обножки, собранной в начале июля – конце августа 2013 года в г. Чекалин Суворовского района Тульской области. 5. Определить взаимосвязь структуры отдельных фрагментов пчелиной обножки и рациональных путей применения данного продукта пчеловодства. Теоретическая значимость исследования заключается в том, что оно расширяет представление о химическом составе и биологической активности пчелиной обножки; приведенные материалы и выполненное исследование могут быть полезны для специалистов, работающих в области пчеловодства. Практическая значимость исследования. Результаты работы могут быть использованы для дальнейших исследований особенностей состава, свойств и биологической активности пчелиной обножки с целью выявления перспективных направлений ее практического использования. Структура работы. Работа состоит из введения, где представлены актуальность проблемы, предмет, объект, цель, задачи исследования, практическая и теоретическая значимость проводимого исследования, теоретической главы (обзора литературы), в которой рассматриваются вопросы химического состава и биологической активности обножки; собственного экспериментального исследования, где представлены описания методик, процедуры проводимого исследования, анализа и обсуждения полученных результатов; выводов; заключения; списка литературы. 9 1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 1.1. Общие представления о пчелиной обножке Пчелиная обножка – мужские гаметофилы (половые клетки) цветковых растений – представляет собой сложный концентрат очень ценных пищевых, физиологически активных веществ. Она богата белками, углеводами, липидами, нуклеиновыми кислотами, витаминами, зольными элементами и многими другими биологически важными веществами [18]. Цветочная пыльца - это один из основных кормов пчел и естественный поливитаминный препарат, используемый в медицине. Пыльца представляет собой совокупность пыльцевых зерен, каждое из которых является мужским гаметофитом - однополой особью цветкового или голосемянного растения на половой стадии его размножения. Для того чтобы произошло оплодотворение, пыльца должна перенестись к женскому гаметофиту ветром (у анемофильных растений) или насекомыми (у энтомофильных растений). Пыльца анемофильных - голосемянных растений (сосны, ели, пихты, лиственницы) не представляет интереса для пчел: она не так богата питательными веществами, как у энтомофильных - покрытосемянных (цветковых). В ходе совместной эволюции цветковых растений и насекомых пыльца покрытосемянных приобрела роль кормовой приманки: питаясь микроскопическими пыльцевыми зернами и перелетая с цветка на цветок, пчелы, шмели, некоторые бабочки и жуки одновременно переносят на своем теле пыльцу на цветок другого растения. Развитие данной функции привело к приобретению цветочной пыльцой свойств ценного продукта: в природе существует не много пищевых аналогов, сопоставимых с ней по полноте содержания питательных веществ, необходимых для развития и жизнедеятельности организма [32]. Пчелиная обножка состоит из разноцветных гранул размером 1-3 мм. Вес одной гранулы 7-10 мг, часть его составляет мед и нектар. Цвет обножки: ярко-желтый, оранжевый, темно-коричневый, голубой, фиолетовый, черный, зеленый разных оттенков – зависит от вида растений, с которых ее собирают пчелы. 10 Вкус пряный, от сладкого до горького, запах цветочно-медовый, очень своеобразный. Влажность свежесобранной пыльцы - около 20%. Из-за высокого содержания сахаров и воды в пчелиной обножке возможно быстрое развитие дрожжевых и плесневых грибов, поэтому при заготовке вновь собранную обножку незамедлительно просушивают в сушильном шкафу или в тени на открытом воздухе [27]. Химический состав пчелиной обножки чрезвычайно разнообразен - настолько, насколько разнообразен круг растений, посещаемый пчелами для ее сбора. Белки, свободные аминокислоты, углеводы, липиды, витамины, макро- и микроэлементы, органические кислоты, фитогормоны, пигменты и ароматические вещества пыльцы образуют целостный биологически активный комплекс. Приведенные ниже сведения о химическом составе пчелиной обножки являются обобщением результатов исследований пыльцы различного ботанического происхождения, собранной пчелами в самых разнообразных районах планеты. Данные о химическом составе пчелиной обножки приведены в табл. 1 [5]. Соответственно, пыльца конкретного вида не содержит все перечисленные компоненты в максимальных количествах. В соревновании за привлечение насекомых - опылителей различные растения приобрели индивидуальные ценные кормовые свойства пыльцы. Так, например, пыльца дуба, сливы и клевера богата белком, ивы - аскорбиновой кислотой, гречихи - флавоноидными соединениями, таволги - хлорогеновыми кислотами, а пониженное содержание протеинов в пыльце одуванчика влечет за собой ее обогащение (до 15%) липидными составляющими, в том числе каротиноидами. Комбинируя пыльцу различного ботанического происхождения, пчелиная семья запасает на период многомесячной зимовки оптимально сбалансированный по своему составу белково-витаминный концентрат. Благодаря совместному действию компонентов терапевтическая доза пчелиной обножки, определенная опытным путем (30-35 г), значительно меньше той, что следует из расчетов по содержанию отдельно взятых витаминов - 100-150 г [26]. 11 Таблица 1 Химический состав пчелиной обножки (по Н. М. Глушкову и И. Г. Трубецкому и др.) Показатели Содержание в 100г свежесобранной обножки 21,3 – 30 70,0 – 81,7 7,0 – 36,7 20,0 – 38,8 в том числе Вода Сухое вещество Белок (сырой протеин) Сахара (суммарное количество) Липиды (жиры жироподобные вещества) Зола и глюкозы 14,4 фруктозы 19,4 1,38 – 20,0 0,9 – 5,5 1.2. Содержание различных компонентов в пчелиной обножке 1.2.1. Белки пчелиной обножки Белки - высокомолекулярные азотсодержащие органические вещества, молекулы которых построены из аминокислот [28]. Белки играют наиважнейшую роль в процессах жизнедеятельности. Они являются результатом экспрессии генов и инструментом, при помощи которого геном управляет всеми метаболическими реакциями в клетке. Белки принимают участие в построении различных клеток и тканей, осуществляют биологический катализ, регулятивные и сократительные процессы, защиту от внешних воздействий [1]. В количественном отношении протеины составляют от одной четверти до одной трети сухого вещества пчелиной обножки. По содержанию белков пчелиная обножка превосходит другие богатые белками продукты- мясо, молоко, яйца. Для сравнения в говядине 1 категории содержится 18,6% белков, в яйцах -12,7 %, в молоке (жирностью 2,5%) - 2,9% [30]. 12 Наиболее богата белками (до 35%) цветочная пыльца розы, дуба; меньше (до 29%) содержится в пыльце орешника, сливы, подсолнечника. Учитывая установленные нормы потребности человека в белках — 0.8 г/кг массы тела в сутки, легко рассчитать, что около 300г пчелиной обножки могли бы восполнить суточную потребность человека в белках. Однако в цветочной пыльце содержатся и другие компоненты которые в таком объеме могут вызвать нежелательные эффекты. В белках содержатся многие важные аминокислоты: аланин, глутаминовая кислота, фенилаланин, триптофан, цистин, пролин, аспарагиновая кислота и др. В составе цветочной пыльцы (пчелиной обножки) находят почти все аминокислоты с высоким содержанием незаменимых аминокислот [19, 20]. Аминокислотами являются карбоновые кислоты, содержащие в своем составе амино - и карбоксильную группы, которые находятся у одного и того же углеродного атома. В организме человека найдено около 70 аминокислот, причем 20 из них входят в состав белков. Это так называемые протеиногенные кислоты [25]. Среди свободных аминокислот пчелиной обножки преобладают пролин (1-3%), аспарагиновая и глутаминовая кислоты; остальные находятся в незначительном количестве - менее 0,1% [20]. В организеме аминокислоты делятся на: заменимые и незаменимые. Незаменимые аминокислоты не могут синтезироваться организмом из других соединений, поэтому они должны обязательно поступать с пищей. Абсолютно незаменимых аминокислот для человека восемь: валин, лейцин, изолейцин, треонин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан [19]. Суточную потребность человека в незаменимых аминокислотах покрывает 30 г пыльцы. Дозы аминокислот необходимых человеку и их содержание в пчелиной обножки представлены в табл. 2 [9, 11]. 2.2.2. Витамины пчелиной обножки Витамины – это незаменимые компоненты пищи, которые, присутствуя в небольших количествах в пище, обеспечивают нормальное протекание биохимические и физиологических процессов путем участия в регуляции обмена 13 Таблица 2 Дозы аминокислот, необходимых человеку Аминокислоты Изолейцин Лейцин Лизин Метионин Фенилаланин Треонин Валин Дневная потребность человеческого организма 0,7 1,10 0,8 1,10 1,10 0,50 0,8 Рекомендуемые дневные дозы Соответствующее количество пыльцы, г 1,40 2,20 1,60 2,20 2,20 1,00 1,60 32 30 35 12 17 26 35 веществ в организме. Витамины обладают высокой биологической активностью и требуются организму в очень небольших количествах – от нескольких микрограммов до нескольких десятков миллиграммов в день. В отличие от других незаменимых факторов питания (аминокислоты, жирные кислоты и др.), витамины не являются пластическим материалом или источником энергии. В отдельных продуктах содержатся провитамины, т.е. соединения, способные в организме превращаться в витамины. Например, ß-каротин переходит в витамин А, эргостеролы под действием ультрафиолетовых лучей в организме человека превращаются в витамин D. Витамины в овощах и фруктах содержатся в основном в кожуре. Все витамины — вещества крайне неустойчивые. Термическая обработка пищи снижает содержание витаминов в продуктах. На свету некоторые натуральные витамины разрушаются. При сушке, пастеризации, заморозке, кипячении, контакте с металлической посудой, содержание витаминов в продуктах существенно снижается. При недостаточном поступлении одного или нескольких витаминов развиваются гиповитаминозы. В результате длительного отсутствия витаминов в организме развиваются тяжёлые заболевания - авитаминозы. 14 Избыточный прием витаминов может вызывать тяжелые заболевания, получившие название гипервитаминозов. Различают острые и хронические гипервитаминозы. Острые возникают при однократном поступлении очень больших доз витамина (обычно в форме витаминного препарата), хронические — при длительном поступлении витамина в дозах, превышающих физиологические потребности организма [20]. Пчелиная обножка содержит все необходимые для нормального функционирования организма витамины. Регулярное употребление пчелиной обножки в пищу может восполнить весь необходимый организму запас витаминов. В среднем, содержание витаминов в пчелиной обножке было подсчитано и проанализировано экспериментально в работах Ст. Шкендерова и И.Цекова. В табл. 3 приведены данный по содержанию витаминов в пчелиной обножке. Изучением химического состава пчелиной обножки занимались и другие ученые химики, такие как Луво и А. Каяс. Они так же дали подробно описание химическому составу пчелиной обножки. Содержание витаминов в данном продукте пчеловодства по их данным отображено в табл. 4 [17]. Таблица 3 Содержание витаминов в пчелиной обножке Витамины Содержание в мг/100г С (аскорбиновая кислота) 1,4 – 205, 2 В1 (тиамин) 0,4 – 1,5 В2 (рибофлавин) 0,54 – 1,9 В5 (никотиновая кислота) 4,8 – 21,0 В6 (пиридоксин) 0,5 – 0,9 В9 (фолиевая кислота) 0,1 – 0,68 Н (биотин) 0 – 0,25 В3 (пантотеновая кислота) 0,32 – 5,0 А(ретинол) 0,6 – 212 Е(токоферол) 0,3 – 170 15 Таблица 4 Содержание витаминов в пчелиной обножке Витамины Содержание в мкг/г В1 (тиамин) 5,75 – 9,8 В2 (рибофлавин) 16,3 – 19,2 В6 9пиридоксин) 0–9 В3 (пантотеновая кислота) 3 – 51 Витамины группы В 216,3 – 19,2 С (аскорбиновая кислота) 152 – 610 D (холекальциферол и эргокальциферол) 0,2 – 0,6 Е(токоферол) 0,1 – 0,32 Биохимические функции витамина В3 (пантотеновая кислота) выполняются в форме КоА, который переносит кислотные радикалы на рвзличные субстраты. КоА участвует в липидном обмене (окисление жирных кислот, синтез холестерина), углеводном обмене (образование цитрата, окисление пирувата), принимает участие в таких синтетических реакциях, как образование δ – аминолевуленовой кислоты, ацетилхолина, кетоновых тел [25]. Для профилактики недостаточности необходимо потреблять около 20 мг витамина в сутки, что эквивалентно 100-150 г пчелиной обножки [20]. В организме животных и человека витамин С (аскорбиновая кислота) участвует в окислительно–восстановительных реакциях, протекающих с участием транспорта электронов. Витамин С является кофактором гидроксилирования пролина при синтезе коллагена, превращений кортикостероидных гормонов и трансферина. Обладает антиоксидантным, антимутагенным и антиканцерогенным действием. Предохраняет от окисления адреналин и сульгидрильные группы белков [6]. Подобно аскорбиновой кислоте витамин Р (рутин), участвует в регуляции синтеза коллагена. Он ингибирует фермент гиалуронидазу, что приводит к стабилизации межклеточной соединительной ткани и стенок сосудов. Кроме того, он защищает адреналин от окисления и обладает детоксицирующим действием, связывая тяжелые металлы в комплексы [25]. 16 Существенное влияние на рост организма оказывает витамин А (ретинол), а так же он влияет на формирование зрительной функции, предохраняет от ксерофтальмии и проникновения в организм инфекций, катализирует гликолитические окислительные и дыхательные процессы, способствует кроветворению и повышает резистентность эритроцитов. Центральная нервная система весьма активно влияет на уровень витамина А в крови; в свою очередь витамин А способен возбуждать блуждающий нерв. Витамин А благоприятствует регенерации крови, способствует нормальному костеобразованию, оказывает регулирующее действие на ЖКТ [12]. Витамин Е в организме участвует в окислительно–восстановительных процессах в организме, выполняя функции переносчика водорода. Он так же оказывает положительное действие на сердечно – сосудистую систему [12]. 2.2.3. Углеводы пчелиной обножки Углеводы – важнейший класс природных веществ – встречающихся повсеместно в растительных, животных и бактериальных организмах [25]. Углеводы образуются в растениях при фотосинтезе и поступают в организм главным образом с растительными продуктами. Величина потребности в углеводах для человека определяется их ведущей ролью в обеспечении организма энергией и нежелательностью синтеза глюкозы из жиров (а тем более из белков) и находится в прямой зависимости от энергозатрат. Средняя потребность в углеводах для тех, кто не занят тяжелым физическим трудом, 400 - 500 г. в сутки. Способность углеводов быть высокоэффективным источником энергии лежит в основе их сберегающего белок действия. При поступлении с пищей достаточного количества углеводов аминокислоты лишь в незначительной степени используются в организме как энергетический материал. Хотя углеводы не принадлежат к числу незаменимых факторов питания и могут образовываться в организме из аминокислот и глицерина, минимальное количество углеводов суточного рациона не должно быть ниже 50 - 60 г. 17 При построении пищевых рационов чрезвычайно важно не только удовлетворить потребности человека в необходимом количестве углеводов, но и подобрать оптимальные соотношения качественно различных типов углеводов. Наиболее важно учитывать соотношение в рационе легкоусвояемых углеводов (сахаров) и медленно всасывающихся (крахмал, гликоген) [10]. Углеводы являются основными энергонесущими элементами в питании человека, обеспечивая 50-70% общей энергетической ценности рациона. Наряду с основной энергетической функцией углеводы участвуют в пластическом обмене. Углеводы оказывают антикетогенное действие, стимулируя окисление ацетилкоэнзима А, образующегося при окислении жирных кислот. Основным источником углеводов в питании человека является растительная пища, и только лактоза и гликоген содержатся в продуктах животного происхождения. Основная функция углеводов - обеспечение энергией всех процессов в организме. Клетки способны получать из углеводов энергию, как при их окислении, т.е. «сгорании», так и в анаэробных условиях (без доступа кислорода). В результате метаболизации 1 г углеводов организм получает энергию, эквивалентную 4 ккал. Обмен углеводов тесно связан с обменом жиров и белков, что обеспечивает их взаимные превращения. Исходя из выше написанного, биологическая роль углеводов заключается в следующем: - углеводы выполняют пластическую функцию, то есть участвуют в построении костей, клеток, ферментов. Они составляют 2-3 % от веса; - углеводы являются основным энергетическим материалом. При окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды; - в крови содержится 100-110 мг глюкозы. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови; - пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ. Пчелиная обножка содержит большое количество углеводов, среди которых установлено высокое содержание глюкозы и фруктозы. Найдены так же дисахариды мальтоза и сахароза и сложные углеводы(полисахариды) – крахмал, клетчатка и 18 пектиновые вещества. Относительная доля клетчатки невелика (1-3%), крахмала обычно содержится около 2%.Обычно крахмал в пыльцевых зернах встречается вместе с жиром. Содержание углеводов в обножке колеблется от 25 до 48% [21, 22, 29]. 2. 2. 4. Минеральные вещества пчелиной обножки Жизнь человека невозможна без минеральных веществ. Всего в теле взрослого человека массой 70 кг находится около 3-х килограмм химических элементов. Минеральный состав тела такого человека приведён в табл. 5. Таблица 5 Минеральные вещества в теле человека Химический элемент Содержание Кальций 1510 г (2,2%) Фосфор 840 г (1,2%) Калий 245 г (0,35%) Сера 105 г (0,15%) Хлор 105 г (0,15%) Натрий 105 г (0,15%) Магний 70 г (0,1%) Железо 3,5 г (0,005%) Цинк 1,75 г (0,0025%) Медь 0,07 г (0,0001%) Всего в организме обнаруживается свыше 70 элементов таблицы Д.И. Менделеева, 47 из них присутствуют постоянно и называются биогенными. Основную часть минеральных веществ организма составляют хлористые, фосфорнокислые и углекислые соли натрия, кальция, калия, магния.Минеральные вещества пищи оказывают преимущественно щелочное (катионы - кальций, магний, натрий, калий) или кислотное (анионы - фосфор, сера, хлор) действие на организм. В зависимости от минерального состава, некоторые продукты (молочные, овощи, 19 фрукты, ягоды) вызывают щелочные сдвиги, а другие — кислотные (мясо, рыба, яйца, хлеб, крупы). Все минеральные элементы принято делить на макро- и микроэлементы по простому принципу, в зависимости от количеств, в которых они встречаются в организме и в пище, и количеств, которые необходимы человеку. Семь химических элементов - натрий (Na), калий (К), кальций (Ca), магний (Мg), хлор (Cl), фосфор (Р) и сера (S) присутствуют в пище и в организме в достаточно больших количествах - больше 0,01% от массы тела, и потому их называют макроэлементами.Суточная потребность организма в макроэлементах исчисляется граммами или сотнями миллиграмм. Приблизительная суточная потребность человека в минеральных веществах представлена в табл. 6. Таблица 6 Приблизительная суточная потребность человека в минеральных веществах Макроэлементы Микроэлементы Микроэлементы Натрий 2,4 г Железо 14 мг Кобальт 0,1-0,2 мг Калий 3,5 г Цинк 10-15 мг Йод 0,1-0,2 мг Кальций 1 г Марганец 15 мг Кремний - следы Магний 0,4 г Медь 2 мг Олово - следы Хлор до 6 г Хром 0,5 мг Бор - следы Фосфор 1 г Селен 0,5 мг Сера 0,2 г Фтор 0,5 мг Содержание других элементов в нашем организме очень мало, иногда они присутствуют лишь в следовых количествах, как, например, бор, олово, креммний. Таких веществ 25, их называют микроэлементами. К ним относятся: железо (Fe), цинк (Zn), марганец (Mn), медь (Cu), кобальт (Со), хром (Сr), селен (Se), молибден (Мо) и т.д. Потребность в них исчисляется – миллиграммами, или, по крайней мере, десятками миллиграмм, а также микрограммами и даже нанограммами. Минеральные (неорганические) вещества входящие в структуру организма выполняют множество важных функций. Многие минеральные вещества, особенно 20 микроэлементы, являются ко-факторами ферментов и витаминов, а, следовательно, без этих минеральных веществ витамины и ферменты неактивны и не могут катализировать биохимические процессы. Активация ферментов происходит посредством присоединения к их молекулам атомов минеральных веществ, при этом присоединенный атом минерального вещества становится активным центром всего ферментативного комплекса. Так, например, железо из молекулы гемоглобина способно связывать кислород, для того чтобы переносить его к тканям, многие пищеварительные ферменты (пепсин, трипсин) для активации требуют присоединения атома цинка и т.д. Многие минеральные вещества являются незаменимыми структурными элементами организма – кальций и фосфор составляют основную массу минерального вещества костей и зубов, натрий и хлор являются основными ионами плазмы, а калий, в больших количествах содержится внутри живых клеток. Поддержание кислотно-щелочного равновесия организма (поддержание постоянства pH крови и тканей), предусматривает в первую очередь поддержание качественного и количественного содержания минеральных веществ в тканях и органах. Для отдельных участков организма существует строго определенный ионный баланс. Например, в крови и межклеточных жидкостях поддерживается слабощелочная реакция pH = 7,3-7,5, изменение которой отражается на химических процессах в клетках и состоянии всего организма. Так же минеральные вещества обеспечивают прохождение нервных импульсов. Макроэлементы поддерживают осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях, что необходимо для передвижения между ними питательных веществ и продуктов обмена (регулируют водно-солевой обмен). Процессы кроветворения и свертывания крови не могут происходить без участия железа, меди, марганца, кальция и других минеральных элементов. Минеральные вещества оказывают большое влияние на защитные функции организма, на его иммунитет. Даже нормальное функционирование нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, мышечной и других систем невозможна без минеральных веществ. 21 Таким образом, совокупность макро и микроэлементов обеспечивает процессы роста и развития организма. Минеральные вещества постоянно расходуются в процессе жизнедеятельности организма и требуют ежедневного поступления вместе с пищей. Для нормальной жизнедеятельности человеку, необходимо не только регулярное получение минеральных веществ, но и поддержание соответствующего баланса (равновесия) этих соединений, который определяется уровнем отдельных минералов и их соотношением. Количество одного компонента в организме оказывает влияние на содержание других. Поэтому значительное уменьшение или увеличение концентрации одного минерального вещества может вызывать нарушение этих равновесных отношений, что, в свою очередь, приводит к развитию патологии, проявляющейся в виде одного или большого количества заболеваний. Только в условиях достаточного поступления минеральных веществ возможно сохранение хорошего самочувствия, работоспособности, активного долголетия и способности противостоять комплексу неблагоприятных факторов окружающей среды. Минеральные вещества - незаменимый элемент здорового питания. И макро-, и микроэлементы одинаково необходимы для нормального существования организма и должны присутствовать в пище в необходимом количестве. Надо иметь в виду, что весь набор минеральных веществ можно получить, лишь питаясь максимально разнообразно, так как в каком-то одном конкретном продукте не могут содержаться все минеральные вещества необходимые для нормального функционирования организма. Кроме того, на усвоение минеральных веществ большое влияние оказывает их взаимное соотношение в пище и наличие в ней некоторых веществ, например, жиров. Другими словами, далеко не всегда минеральные вещества хорошо усваиваются из богатых ими продуктов. Содержание минеральных веществ в пыльце колеблется от 1 до 7%. В золе обножки обнаружены следующие макроэлементы: калий 25 – 45% (к золе); натрий 8 – 13%; кальций 1 – 15%; магний 1 – 12%; фосфор 1 – 20%; сера до 1%; хлор 0,8 – 1%. Из микроэлементов в пыльце обнаружены: кремний 2 – 10%; железо 0,1 – 10%; марганец, цинк, кобальт, серебро, ванадий, молибден, хром.Рекомендуемая суточная 22 доза пыльцы составляет 25 – 30 г и содержит терапевтически значимое количество минеральных веществ, но, например,кардиотоническое действие пыльцы определяется именно сбалансированностью минерального состава [11]. В монографии Ш.М.Омарова приведён следующий перечень макро- и микроэлементов: К 20 – 40% (к золе), Са 1 – 15%, Р 1 – 20%, Si 2 – 10%, S 1%, Mg, Cu, Fe, Ni, Ti, Wn, Cr, Ba, Al, Md, B, Ga, PI, Ag, Sr, Sn, Zn, As, Co, Be, U [18]. Перечень макро- и микроэлементов из монографии Э.А.Лудянского: Р 50 – 610 мг (на 100 г), К 130 – 1140 мг, Ca 30–1180 мг, Мg 60–380 мг, Na 28 –44 мг, Cu 0.6–1,57 мг, Fe 0,2– 4,2, Mn, Zn, Co, Ba, Ag, Au, V, W, Ir, Mo, Cr, Cd, Sr, Pd, Pt, Ti [13]. 2.2.4.1. Макроэлементы Макроэлементы содержатся в организме довольно в больших количествах. Микроэлементом регулирующий кислотно-щелочное равновесие в крови является внутриклеточных элемент калий. Он участвует в передачи нервных импульсов, активирует работу ряда ферментов. Считают, что калий обладает защитными свойствами против действия избытка натрия и нормализует давление крови. Калий способен усиливать выделение мочи. Основу костной ткани вместе с фосфором составляет кальций. Он активирует деятельность ряда важных ферментов, участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на процессы, происходящие в нервно-мышечной и сердечнососудистой системах. В формировании костей так же принимает активное участие элемент магний. Он же оказывает регулирующее действие на работу нервной ткани, на обмене углеводов и энергетического обмена. На создание необходимой буферности крови, регуляции кровяного давления оказывает влияние важный межклеточный и внутриклеточный элемент натрий. Он так же оказывает действие на процессы водного обмена (ионы натрия способствуют набуханию коллоидов тканей, что задерживает воду в организме), активацию пищеварительных ферментов, регуляцию нервной и мышечной ткани. Потребность в натрии существует, но она может удовлетворяться в основном за счёт обычной диеты 23 без добавления пищевой соли. Однако потребность в натрии резко возрастает при сильном потоотделении (в жаркую погоду, при больших физических нагрузках и т.д.) Вместе с тем установлена прямая зависимость между избыточным потреблением натрия и гипертонией. Поскольку натрий способствует удержанию воды, его избыточное потребление перегружает почки (при образовании мочи они перерабатывают кровь с повышенным содержанием натрия) и сердце. В результате отекают ноги и лицо. Поэтому при заболеваниях почек и сердца рекомендуется ограничить потребление соли. Основное значение серы определяется в первую очередь тем, что она входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (метионина и цистеина), а также в состав некоторых гормонов и витаминов. Макроэлемент фосфор входит в состав белков, фосфолипидов, нуклеиновых кислот. Кроме пластической роли, и это очень важно, соединения фосфора принимают участие в обмене энергии, с их превращениями связана умственная и мышечная деятельность. Для правильного питания важно не только абсолютное содержание фосфора, но и соотношение его с кальцием. Оптимальным для взрослых считается соотношение кальция и фосфора 1:1,5. При избытке фосфора может происходить кальция из костей, при избытке кальция - развиваться мочекаменная болезнь. Участвующий в образовании желудочного сока хлор так же оказывает большое влияние на формировании плазмы и активации ряда ферментов [4]. 2. 2. 4. 2. Микроэлементы Микроэлементы так же оказывают существенное влияние на нормальное функционирование организма. Так, ванадий подавляет образование холестерина в кровеносных сосудах. Помогает в предотвращении сердечных приступов [24]. Главным элементом, участвующим в образование гемоглобина и некоторых ферментов является железо. Потребность удовлетворяется обычным рационом. У городских жителей может наблюдаться дефицит из-за использования муки тонкого 24 помола, содержащего мало железа. Чай снижает усвояемость железа из-за связывания его с дубильными веществами в труднорасщепляемый комплекс [3]. Примерно 55% железа входит в состав гемоглобина эритроцитов, около 24% участвует в формировании красного тельца мышц (миоглобина), примерно 21% откладывается «про запас» в печени и селезёнке [15]. Недостаточное потребление кобальта проявляется некоторыми нарушениями центральной нервной системы, малокровием, снижением аппетита. Кобальт способен избирательно угнетать дыхание клеток злокачественных опухолей и тем самым их размножение. Другое достоинство кобальта в - 2-4 разаинтенсифицировать противомикробные свойства пенициллина. Является частью витамина В12. Необходим для красных кровяных клеток. Дефицит может привести к анемии [15, 24]. Активно влияет на обмен белков, углеводов и жиров марганец. Он усиливает действие инсулина и поддерживает уровень холестерина в крови. В присутствии марганца более полно утилизируются организмом жиры [15]. Помогает активизировать ферменты, необходимые для правильного использования организмом биотина, витаминов В1 и С, также необходим для нормальной структуры костей, для образования тироксина — главного гормона щитовидной железы, правильного пищеварения и усвоения пищи. Важен для размножения и нормальной работы центральной нервной системы.Помогает устранить бессилие. Улучшает мышечные рефлексы. Улучшает память. Уменьшает нервную раздражительность.Дефицит может привести к атаксии [24]. Для регулирования процессов снабжения клеток кислородом, образования гемоглобина и «созревания» эритроцитов необходимо достаточное содержание меди. Она способствует также более полной утилизации белков, углеводов и повышению активности инсулина [15]. Метаболизму углеводов и жиров способствует молибден. Он является важной частью фермента, отвечающего за утилизацию железа. Помогает предупредить анемию. Обеспечивает общее хорошее самочувствие [24]. 25 Вместе с инсулином в метаболизме сахара участвует хром. Он помогает доставить белок туда, где он нужен. Способствует росту, помогает предупредить и снижает повышенное артериальное давление, так же способствует предупреждению диабета. Заболевания вызываемые дефицитом хрома: предполагается, что может играть роль при атеросклерозе и диабете [23]. Инсулин, участвующий в углеводном обмене содержит в своем составе цинк. Этот микроэлемент входит так же в состав многих важных ферментов, обеспечивающих должное течение окислительно-восстановительных процессов и тканевого дыхания. Недостаточность цинк у детей задерживает рост и половое развитие. Дефицит может наблюдаться у детей и подростков, которые мало употребляют продукты животного происхождения [3, 15]. Специфические последствия длительного недостатка цинка в пище - это прежде всего снижение функций половых желёз и гипофиза головного мозга. Цинк действует подобно уличному регулировщику, направляя и наблюдая за эффективным течением процессов в организме, поддержанием ферментных систем и клеток. Он необходим для синтеза белка, управляет сокращаемостью мышц, важен для поддержания постоянства крови и кислотно—щелочного баланса в организме, ускоряет заживление внутренних и наружных ран, избавляет от белых пятен на ногтях, помогает устранить потерю вкуса, помогает при лечении бесплодия, содействует уменьшению отложений холестерина. Дефицит может привести к заболеваниям: гипертрофия простаты (нераковое увеличение предстательной железы), атеросклероз [24]. 2.2.5. Биологическая роль пчелиной обножки Пчелиная обножка состоит из ценных питательных веществ и жизненно важных витаминов и минералов, в результате чего она обладает столь же многообразными свойствами. 26 Относительно высокое содержание в цветочной пыльце почти всех важных витаминов и неорганических жизненно важных веществ делает ее натуральным «комплексным витаминным и минеральным препаратом». Из-за большого богатства витаминами и микроэлементами пчелиная обножка применяются в комплексной терапии при лечении сердечно-сосудистых заболеваний, атеросклероза, воспаления мозговых оболочек, при нервных и психических заболеваниях, при нарушении эндокринной системы, предупреждает кровоизлияния [20]. Клинические испытания пчелиной обножки позволили убедиться в ее широком и многогранном действии на организм как здорового, так и больного человека. Она увеличивает рост и вес спортсменов, действуя анаболически, повышает количество эритроцитов и лейкоцитов, подавляет рост микроорганизмов грамм-отрицательной группы, нормализует липидный обмен, снижая количество холестерина и триглицеридов в крови, нормализует артериальное давление, а так же оказывает воздействие на умственную активность [18]. Повышение физической и умственной работоспособности при приеме пчелиной обножки отчасти объясняется наличием в ней сахара. Но гораздо большее значение здесь имеют высокоценный белок и жизненно важные вещества. Они оказывают благотворное воздействие на общее состояние организма и даже на душевное состояние, а аминокислоты важны еще и для работы мозга. К этому предположительно добавляются еще гормоны и факторы роста, которые положительно влияют на сердечно – сосудистую и нервную системы, железы внутренней секреции и усвоение питательных веществ. Пчелиная обножка помогает улучшить стрессовую устойчивость организма, прежде всего его нервной системы. При этом кроме белков, витаминов и минералов важны еще и гормоны. Кроме того, ненасыщенные жирные кислоты могут снижать или даже нормализовать жировые показатели крови, которые при стрессе увеличиваются на 40%. Для нервной системы прежде всего важны содержащиеся в обножке витамины группы В, которые отчасти оказывают влияние на обмен веществ нервов и мозга. 27 Именно эти важные витамины и минерал магний, который тоже влияет на нервную систему, содержатся в обычной современной пище в недостаточном количестве. Это может приводить к нервозности, беспокойству, раздраженности, от которых сегодня страдают многие люди. Пчелиная обножка в таких случаях часто действует как успокоительное средство, стабилизируя работу нервной системы. А в сочетании с иными успокоительными средствами, изготовленными на травах, таких как, валериана, боярышник и др., эффект от пчелиной обножки усиливается. Так же активное воздействие обножка оказывает и на пищеварительную систему. Особенно важно при этом ее антибиотическое действие и нормализация кишечной флоры. Нормализацию кишечной флоры можно объяснить среди прочего и наличием в пыльце витаминов группы В. Они помогают, прежде всего, при хронической вялости кишечника и ненормальных процессах брожения и гниения с вздутиями и воспалениями. В общем, пищеварительные функции стимулируются, а аппетит улучшается. В этом процессе задействованы и энзимы обножки. Кроме того, улучшению пищеварения и детоксикации способствует стимуляция функций печени [20]. Теоретический анализ литературных данных по проблеме исследования показал что, пыльца имеет сложный состав и обладает высокой биологической активностью, благодаря тому, что в ней находятся вещества, которые сбалансированы так, что попадая в клетку человека, она дополняет её состав и в этом состоит большая польза пчелиной пыльцы для организма человека.Присутствие витаминов, зольных элементов, сахаров обуславливают богатство состава пчелиной обножки. Обножка, обладая рядом важнейших функциональных свойств может широко использоваться как обогатитель, наполнитель или заменитель в различных продуктах народного потребления. Поэтому изучение проблемы представляет не только научный интерес, но и имеет большую практическую значимость при использовании полученных данных. 28 2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА Объект исследования – пчелиная обножка, собранная в июле – августе 2013 г. В г. Чекалине Суворовского района Тульской области (частное хозяйство). 2.1. Анализ исходного сырья 2.1.1. Определение влажности Метод определения влажности основан на нагревании образца до определенной температуры и определении потери массы. А масса потери во время прокаливания это и есть масса воды, которая содержалась в образце. При этом температуру нагрева выбирают так, что бы удалялась только влага. Содержание воды в пыльце снижается сушкой в помещении при температуре 20-25°С в течение 3-4 дней. Можно делать это в сушильных шкафах при температуре 38—41°С. Нельзя допускать нагревания воздуха в шкафах выше 45°С. Это приводит к резкому снижению питательной ценности пыльцы из-за разрушения отдельных гормонов, ферментов и витаминов. В сушильном шкафу пыльцу рассыпали лоток слоем не более 1—1,5 см. Ежедневно пыльцу несколько раз перемешивали. Продолжительность сушки пыльцы зависит от её первоначальной влажности. Под прямыми солнечными лучами пыльцу сушить нельзя, так как при этом теряется значительная часть её питательных и биологических свойств. При сушке на открытом воздухе в тени, принимают меры против заражения пыльцы вредителями, используя марлевый изолятор. Конец сушки определяют на ощупь: обножка ощущается в пальцах как отдельные твердые комочки, раздавливаемые с трудом. Содержание влаги (Wа, %) рассчитывают по формуле (1): Wa = m ⋅ 100% (1) mT где: m – масса влаги, удаленная при высушивании пробы, г; mт – масса навески угля, г [2]. Данные расчета влажности представлены в табл. 7. 29 2.1.2. Определение массовой доли сырой золы Прокаливали пустой фарфоровый тигельвмуфельной печи при температуре около 7000С втечение 30 мин, охлаждали в эксикаторе 1 ч и взвешивали. В тигель, берут навеску испытуемого продукта массой 3,0 г. взвешенного с погрешностью не более 0,001 г и ставят на асбестовую сетку электроплитки для обугливания пыльцы. Для полного сжигания навески тигли ставят в муфельную печь. Прокаливаниеведут прикрасном калении при температуре 700 0Сдо белого или слегкасероватого цвета золы. Муфель выключают неостывающие, но еще горячие тигли при помощи тигельных щипцов ставят вэксикатор, охлаждают около 1ч и взвешивают. Массовую долю сырой золы(Х3) в процентах в абсолютно сухом материале вычисляют по формуле (2): X3 = ( a − b) ⋅100 ⋅100% m ⋅ ( 200 − W ) (2) где: а –масса тигля с золой, г;b- масса пустою тигля, г; m– масса навески пыльцы, г; W–потери в массе при высушивании пыльцы, %. За окончательный результатиспытания принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, вычисленных с точностью до 0.01 %, допускаемое расхождение между которыми не должно превышать 0,3 % [2]. 2.1.3. Определение посторонних примесей Для отделения от пыльцы посторонних примесей (фрагменты пчёл, пыль, восковые крошки и т. п.) применяли струю воздуха, в которой её провеивали. Более лёгкие посторонние примеси полностью отделяются. Для образования струи воздуха использовали фен для сушки волос. После этого пыльцу просеивали через сито с ячейками диаметром 1,5—2 мм для удаления мелких примесей. Массовую долю механических примесей (Х) в процентах вычисляют по формуле (3): 30 X= m1 ⋅100% mT (3) где: m – навески обножки, г; m1 – масса механических примесей, г [2]. 2.1.4. Определение концентрации водородных ионов (рН) водного раствора с массовой долей 2% В коническую колбу вместимостью 150 млвносят измельченную навеску массой 2 г, взвешеннуюс погрешностью не более 0,01 г, добавляют100 млдистиллированной воды и ставят на мешалку для перемешивания в течение 30 мин. Раствор фильтруют через складчатый бумажный фильтр всухую колбу. Фильтрат исследуемого раствора наливают вхимический стакан, опускают в него концы электродов, включают прибор, предварительно прогретый в течение 30 мин и проводят отсчет по шкале pH-метра. Измерение pH повторяют 2—3 раза, каждый раз вынимая электроды и меняя испытуемый раствор. 2.1.5. Определение массовой доли сырого протеина В сухую пробирку берут навеску массой около 0,15 г,взвешенной с погрешностью не более 0,0001 г. Пробирку с пыльцой вносят в колбу Къельдаля, приливают 3 мл дистиллированной воды и через 30 мин добавляют 5 мл концентрированной серной кислоты плотностью 1,84 г/мл, вносят 2 мл пергидроля. Содержимое колбы перемешивают и дают постоять не менее 30 мин. Колбу Къельдаля с содержимым прикрывают стеклом, наклонно ставят на электроплитку с песочной баней. Нагревают не допуская образования пены сначала на слабом огне, а затем усиливают нагревание так, чтобы жидкость кипела непрерывно, но равномерно. На стенках колбы не должно оставаться черных несгоревших частиц испытуемого материала. Сжигание заканчивают, когда содержимое колбы приобретает зеленовато- 31 голубоватый цвет без желтого оттенка. Колбу охлаждают и содержимое переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводя объем до метки дистиллированной водой. Приступают к отгонке аммиака испытуемого раствора иего улавливанию раствором борной кислоты.Отгонку продолжают и течение 15 – 20 мин. Капля дистиллята не должна окрашивать лакмусовую бумагу. Содержимое колбы титруют раствором серной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л до изменения окраски раствора от зеленого до красно-фиолетового. Массовую долю сырого протеина (Х2) в процентах на абсолютно сухое вещество вычисляют по формуле (4): X2 = A ⋅ K ⋅ 0,14 ⋅10 −3 ⋅100 2 ⋅100 3 ⋅ 6,25 ⋅1001 m ⋅ (100 − W ) ⋅10 (4) где: А – объем раствора серной кислоты концентрации 0,1 моль/л, израсходованный на титрование, мл; К – поправочныйкоэффициент к титру раствора серной кислоты концентрации 0,01 моль/л;0,14 – количество азота связывает 1 мл раствора серной кислоты концентрации 0,01моль/л, мг;6,25,100 –постоянные коэффициенты;m – масса навески пыльцы, г;W – потеря в массе при высушивании испытуемого продукта, %; 100 2 m ⋅ (100 − W ) – масса испытуемого продукта в абсолютно сухом состоянии, г;100 – общий объем раствора, в котором растворена навеска, мл; 10 –количество испытуемого раствора, мл. За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных исследований, допустимое расхождение между которыми не должно превышать0,5% [3]. 2.1.6. Определение массовой доли минеральных примесей Дляопределения минеральных примесей втигли с общей золойобножки приливают 2-3 мл10%-ного раствора соляной кислоты, тигли покрывают часовым стеклом и нагревают 10 мин на кипящей водяной бане, затем снимают и охлаждают. 32 Содержимое тиглей разбавляют 5 млводы, фильтруют через беззольный фильтр. Тигли и фильтр промываютдистиллированной водой до прекращения появления помутнения и промывных водах от одной капли 2%-ного раствора нитрата серебра. Тигли и фильтры высушивают при температуре окружающего воздуха. Фильтры втиглях осторожно сжигают на электроплите, а затем прокаливают в муфельнойпечи до постоянной массы. Массовую долю минеральных примесей (Х4) в процентах вабсолютно сухом испытуемом материале вычисляют по формуле (5): X4 = m1 ⋅100 ⋅100% m ⋅ (100 − W ) (5) где:m1— масса золы минеральных примесей, г; m -масса навески пыльцы, г; W- потеря в массе при высушивании, %. За окончательный результат испытание принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, вычисленных с точностью до 0,01 %,допускаемое расхождение между которыми не должно превышать 0,5 % [2]. 2.1.7. Определение массовой доли флавоноидных соединений Навеску обножки массой 0,2 г, взвешенной с погрешностью не более 0,001 г, помещают вхимический стакан вместимостью 50 мл, прибавляют 4 мл дистиллированной воды, перемешивают стеклянной палочкой до растворения продукта. К раствору прибавляют 20 мл ацетона,перемешивают и оставляют в колбе с притертой пробкой втемном месте на 1ч. Затем перемешивают и фильтруют через бумажный фильтр в коническую колбу вместимостью 100 мл. Оптическую плотность полученного раствора замеряют на фотоэлектроколориметре, используя светофильтр №3 с длиной волны 400 нм в кювете со слоем толщиной 10 мм.Вкачестве контрольного раствора используют дистиллированную воду. Массовую долю флавоноидных соединений (Х5) в процентах вычисляют по формуле (6): 33 X5 = D ⋅ 24 8,37 ⋅ m (6) где:D-оптическая плотность испытуемого раствора; 24 – разведение в мл;8,37 коэффициент пропорциональности оптической плотности и концентрации флавоноидных соединений при длине волны 400 нм;m— масса навески продукта, г [2]. 2.1.8. Определение показателя окисляемости Навеску обножки массой 1г, взвешенной с погрешностью не более 0,001г, помещают и химический стакан вместимостью 50 мл, заливают 20 мл свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воды, растворяют, перемешиваястеклянной палочкой, приливают5 мл этилового спирта, перемешивают и выдерживают в течение 1ч втемном месте. Затем раствор фильтруют через бумажный фильтр в мерную колбу вместимостью 100 мл. Фильтр промывают дистиллированнойводой и объем pacтвоpa доводит до метки. В стакан отбиpaют 2 мл фильтрата, приливают 1 мл: раствора серной кислоты массовой долей 20 %, раствор перемешивают и течение 1 мин. К раствору добавляют 1 каплю (0,035-0,040 мл) раствора марганцовокиcлoго калия концентрацией 0,1 моль/л иодновременно включают секундомер. Время исчезновения розовойокраски раствора соответствует показателю окисляемости. Показатель, окисляемости определяют по двум параллельным измерениям двух навесок испытуемого продукта, допустимое расхождение между которыми не должно превышать 1 с. Раствор испытывают при температуре 18-22 оС.Испытание проводят только со свежеприготовленным (в день приготовления) раствором испытуемого продукта [2]. 2.1.9. Определение минерального состава золы 34 Рентгено-спектральный анализ выполняли на рентгеновском многоканальном спектрометре «СРМ – 35» (г. Орел, Россия)при следующих условиях: рентгеновская трубка с родиевым анодом, фильтр первичного рентгеновского излучения тонкий родиевый, напряжение на трубке 35 кВ, ток 31 мА, время съемки 300 с (для «средних» элементов); фильтр первичного рентгеновского излучения толстый медный, напряжение на трубке 50 кВ, ток 242 мА, время съемки 300 с (для «тяжелых» элементов); фильтр не использует, напряжение на трубке 5 кВ, ток 485 мА, время съемки 300 с (для «легких» элементов). 2.1.10. Элементный анализ Элементный анализ выполняли на автоматическом анализаторе фирмы «Carla Erba» модель 1100. Условия анализа: температура в реакторе окисления, заполненного Cr2O3/CuO, 1100 о С; газ-носитель - гелий. Температура в восстановительном реакторе 650 оС, наполнитель - медная стружка. Температура хроматографической колонки 127 оС, стационарная твердая фаза – хромосорб-102, детектор – катарометр по теплопроводности. Окислитель – AgMnO4, стандарт – 9нитроантрацен. 2.1.11. ИК Фурье-спектроскопия Регистрацию спектров проводили на ИК-Фурье спектрометре ФСМ 1201 (Россия) в области спектра 4000-400 см-1 с образцами в таблетках KBr (1,5:300). Количество сканирований – 10, разрешение 4 см-1. Отнесение полос поглощения в ИК-спектрах проводилось в соответствии атласами спектров. 2.2. Методы определения сахаров 2.2.1. Иодометрический метод (по Шорлю) 35 Фильтрат А кипятят с жидкостью Фелинга. Так как жидкость Фелинга берется в избытке, то часть меди окажется невосстановленной и останется в окисной форме. Чтобы определить избыточное количество окисной меди, в охлажденную после кипячения жидкость добавляют раствор йодистого калия и серной кислоты. Протекает реакция: Выделившийся молекулярный иод оттитровывают раствором тиосульфата натрия: Для определения количества двухвалентной меди, восстановленной сахаром, проводят контрольный опыт, в котором вместо исследуемого раствора берут дистиллированную воду. По результату контрольного опыта определяют количество тиосульфата натрия, эквивалентное всей двухвалентной меди, участвующей в опыте. По разности объемов раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование иода после взаимодействия с KI со всей двухвалентной медью (контрольный опыт) и той, что осталась после взаимодействия с редуцирующими сахарами, судят о количестве восстановленной сахаром двухвалентной меди. Данный метод отличается простотой, высокой точностью определения и возможностью определять содержание сахара в довольно широких пределах. Проведение анализа. В коническую колбу вместимостью 50 мл вносят пипеткой 3 мл фильтрата А, добавляют бюреткой 1 мл 6,925%-го раствора сульфата меди(II) и 1 мл щелочного раствора сегнетовой соли, в течение 2 мин доводят смесь до кипения, кипятят ровно 2 мин, быстро охлаждают до комнатной температуры, прибавляют 1 мл 30 %-ного иодида калия, 1мл 25%-ной серной кислоты и сразу же титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия до светло-желтого окрашивания. Затем добавляют 3— 4 капли 1%-го раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски. Аналогично проводят контрольный опыт, в котором вместо 3 мл исследуемого раствора берут то же количество дистиллированной воды. 36 Разность между величинами, полученными в контрольном опыте и при определении сахара в исследуемом растворе, умноженная на поправку к титру тиосульфата натрия, показывает количество восстановленной меди, выраженное в мл точно 0,1 н. раствора тиосульфата натрия. Для пересчета количества 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, соответствующего количеству восстановленной меди, на сахар (мг сахарозы) пользуются следующими коэффициентами, установленными экспериментальным путем: Содержание углеводов и сахарозы составило 28,8%и 1,2%, соответственно (% на сухое вещество) [33]. 2.2.2. Определение фруктозы и других кетосахаров (по Мак-Рери и Слаттери) Определение основано на способности кетосахаров давать вишневую окраску с резорцином в кислой среде: В пробирку вносят 5 мл испытуемого раствора, 5 мл спиртового раствора резорцина и 15 мл 30 %-ного раствора НСl. Содержимое пробирки перемешивают и помещают на 20 мин. в водяную баню при температуре 80 °С. Затем содержимое пробирки охлаждают до комнатной температуры и измеряют оптическую плотность на ФЭКе при 540 нм (зеленый светофильтр). В качестве контроля используют раствор, в котором вместо 5 мл испытуемого раствора берется 5 мл Н2О. 37 Количество фруктозы определяют по калибровочной кривой. Для этого готовят серию разведений рабочего раствора фруктозы, в каждом из которых проводят определение фруктозы по описанной выше методике. Калибровочную кривую строят в координатах: «оптическая плотность — количество фруктозы, мг». 2.2.3. Метод определения восстанавливающих сахаров (патент РФ № 2381500) Способ отличается тем, что навеску 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, 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 H2O(дист), 1,0 мл 1 М раствора KNO3 и 0,5 мл 2н. 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 (7): Ссах = С м.с. ⋅ Vм.с. ⋅ 10 Vанал. р − ра (7) где: Ссах - концентрация восстанавливающих сахаров, моль/л; См.с - концентрация рабочего раствора метиленовой сини, моль/л; Vм.c - объем раствора метиленовой сини, мл; Vанал.р-ра - объем анализируемого раствора, мл. Массовую долю (%) восстанавливающих сахаров (в пересчете на глюкозу) рассчитывают по формуле (8): 38 ωгл = С ⋅ 900 0,05 ⋅180 ⋅100% = сах (8) mнавески mнавески где ω гл - массовая доля глюкозы в образце, %; Ссах - концентрация восстанавливающих сахаров в экстракте, моль/л, рассчитанная по формуле 1; mнавески - масса навески, г; 0,05 - общий объем полученного экстракта (л); 180 молярная масса глюкозы (г/моль); 100 - коэффициент перевода из долей единицы в проценты. Преимущества: анализ образцов на содержание восстанавливающих сахаров с использованием метиленовой сини осуществляют с меньшими затратами времени, ассортимента реактивов и большей точностью [14]. 2.2.4. Анализ экстракта методом ТСХ Для проведения анализа использовали пластинки для тонкослойной хроматографии «Sorbfil».Анализируемую смесь и стандартные растворы сахаров наносили на стартовую линию хроматографических пластинок, осторожно проведенную мягким простым карандашом на расстоянии 1,5 см от короткого края пластинок. Точки нанесения отмечали карандашом так, чтобы между ними было расстояние не менее 1 см. Растворы наносилитонкими капиллярами, стараясь не повредить слоя сорбента и не допуская расплывания нанесенного раствора до пятна диаметром более 0,2 см. Хроматографическую пластинку с нанесенными растворами сахаров помещали в камеру с растворителем и закрывали крышкой (нужно следить за тем, чтобы растворитель был ниже линии старта). Высота слоя растворителя – 1см. Процесс хроматографирования длится около часа. По истечении указанного срока пластинку высушивали в сушильном шкафу. Высушенную пластинку опрыскивали с помощью пульверизатора раствором проявителя. Затем пластинку выдерживали в течение 8–10 мин. в сушильном шкафу при температуре 100 - 110°С до появления пятен сахаров. Пятна глюкозы и галактозы имеют сине–фиолетовый цвет, фруктозы — красно–черный, сахарозы и мальтозы — красный, лактозы — красно–фиолетовый, 39 рамнозы — зеленый, ксилозы — светло–серый, манозы — светло–синий, арабинозы — сине–зеленый. На основании полученных данных вычисляли значения Rf – индексов.Rf - это качественная характеристика веществ в ТСХ. Определение значения Rf проводят как отношение расстояния прошедшего веществом к расстоянию, прошедшего фронтом растворителя (9): Rf = L L0 (9) где: L – расстояние пройденное веществом от точки старта, см; Lo – расстояние, пройденное растворителем от точки старта, см. B случае использования пластинок Silufol–UV пятна углевода выявляли под ультрафиолетовым светом [7, 8]. 2.3. Качественный анализ витаминов 2.3.1. Витамин А (ретинол) К настоящему времени множеством исследований подтверждено, что витамин А важен не только для зрения, но также совершенно необходим для роста, воспроизводства клеток и иммунитета. Основные функции витамина А включают поддержание нормального зрения, стимулирование роста, укрепление костей, обеспечение здоровья кожи, волос, зубов и десен. Недавно доказано, что витамин А и соответствующие ему ретинолы предотвращают и задерживают развитие новообразований или реабилитируют предраковые изменения. 40 Качественные реакции (реакция с сульфатом железа(II)). В пробирку вносят несколько капель анализируемого раствора, 5 – 10 капель ледяной уксусной кислоты, насыщенной сульфатом железа(II) и 2 – 3 капли концентрированной серной кислоты. В присутствии витамина А появляется голубое окрашивание [23]. 2.3.2. Витамин С (аскорбиновая кислота) Витамин C отличается высокой физиологической активностью, включая способствование производству коллагена, поддержку органической целостности, предотвращение цинги, стимулирование образования антител, повышение сопротивляемости организма к заболеваниям и ускорение заживления ран, а также улучшение гемопоэза и детоксикации. Качественные реакции. К нескольким каплям анализируемого раствора приливают 10 капель гексацианоферрата(III) калия и 5 капель хлорида железа(III). В присутствии витамина С появляется сине–зеленое окрашивание (берлинская лазурь) [25]. 2.3.3. Витамин Е (токоферол) Витамин E необходим для поддержания репродуктивной способности и предотвращения атрофии мышц, в клинической практике применяется при лечении угрозы абортов. Он также оказывает антиоксидантное действие, что и объясняет его влияние на задержку старения и снятие усталости. 41 Качественные реакции. К нескольким каплям анализируемого раствора прибавляют 10 капель концентрированной азотной кислоты. В присутствии витамина Е образуется соединение, окрашенное в яркий красный цвет. 2.3.4. Витамин Р (рутин) Качественные реакции. К нескольким мл анализируемого раствора, прибавляют 2 мл 10%-ного водного раствора нитрита натрия, 0,5 мл 50%-ной серной кислоты, 25 мл 1 н. раствора карбоната калия и 100 мл воды. При наличии витамина Р появляется красно-коричневое окрашивание [25]. 2.3.5. Витамин РР (никотиновая кислота) Качественные реакции. Растворяют 0,01—0,02 г препарата при нагревании в 3 мл воды. К теплому раствору приливают 3 капли уксусной кислоты и 1 мл 5%-ного раствора ацетата меди(II). При наличии витамина РР выпадает осадок синего цвета [23]. 42 2.4. Качественное определение витамина С 2.4.1. Определение содержания витамина С йодометрическим методом Количественное определение аскорбиновой кислоты основано на окислении ее иодом; при этом образуется окисленная форма, или дегидроформа: Навеску исследуемого образца массой 1 г переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл и добавляют 20 мл 1%-ного раствора HCl, доводят объем раствора до метки 2%-ным раствором метафосфорной кислоты. По истечении 10 мин. раствор фильтруют через бумажный фильтр. Отбирают три параллельные колбы на 20 мл фильтрата. В две колбы добавляют несколько кристалликов иодида калия и несколько капель 1%-ного раствора крахмала. Смесь перемешивают и титруют из микробюретки 0,001 моль/лраствором иодата калия до устойчивого синего окрашивания. Параллельно ведут контрольной титрование (вместо 20 мл фильтрата берут 20 мл воды). Расчет содержания аскорбиновой кислоты (мг % на 100 г обножки) проводили поформуле (10): ω= V ( KIO3 ) ⋅ c эк ( KIO3 ) ⋅ 0,088 ⋅ V (общ. раствора) ⋅ 100% 0,001 ⋅ V1 ⋅ n (10) где: 0,088 – 1 мл 0,001 моль/лKIO3 соответствует 0,088 мл аскорбиновой кислоты; 0,001 – пересчетный коэффициент; V1 – объем раствора, взятого для титрования, мл; V – объем вытяжки, взятой на титрование, мл; m – масса навески, г. 2.4.2. Определение витамина С по методу Тильманса Из грубо измельченной аналитической пробы обножки берут навеску массой 20 г, помещают в фарфоровую ступку, где тщательно растирают, постепенно добавляя 300 мл воды, и настаивают 10 минут. Затем смесь размешивают и фильтруют. В коническую колбу вместимостью 100 мл вносят 1 мл фильтрата, 1 мл 2% раствора 43 соляной кислоты, 13 мл воды, перемешивают и титруют из микробюретки раствором 2,6 – дихлорфенолиндофенолята натрия (0,011 моль/л), до появления розовой окраски не исчезающей в течении 30 – 60 с. Содержание витамина С в пересчете на сухое вещество в процентах вычисляют по формуле (11): ω= V ⋅ 0,000088 ⋅ 300 ⋅ 100 ⋅ 100% m ⋅ 1 ⋅ (100 − W ) (11) где: 0,000088 – количество аскорбиновой кислоты, соответствующее 1 мл раствора 2,6 – дихлорфенолиндофенолята натрия (0,001 моль/л), в граммах; V – объем раствора 2,6 – дихлорфенолиндофенолята натрия (0,001 моль/л), пошедшего на титрование, в мл; m – масса обножки в граммах, W – потеря в массе при высушивании сырья в процентах [29]. 44 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ По внешнему виду обножка представляет собой сыпучую зернистую массу маленьких гранул различного размера (рис. 1). Рис. 1. Внешний вид пчелиной обножки Цвет обножки светло-жёлтый, золотистый, оранжевый, фиолетовый, грязножелтый, что зависит от растений, которые посетили пчелы в определённый период времени (табл. 7). Если обножка красного цвета, значит пчелы получили богатую дань с цветов груши, персика, конского каштана. Ноша зеленого цвета отличает пчелу, поработавшую на цветках липы, клена, рябины. Часто подлетают к улью пчелы с обножкой лимонно-желтого цвета, что говорит о том, что пчела поработала на цветках шиповника, орешника, крыжовника, гречихи, дягеля. Пчелы с грузом фиолетового цвета явно получили богатую дань от цветков колокольчика и фацелии. Обножка белого или серого цвета принадлежит цветкам яблони и малины. По коричневым обножкам можно судить о том, что пчела побывала на цветках эспарцета, белого клевера. Очень красива обножка оранжевого цвета, собранная с цветков подсолнечника и одуванчика. 45 Таблица 7 Соответствие цвета пыльцы и вида растения Цвет обножки Растение, с которого собрана обножка Колокольчик (Campаnula), фацелия(Phacelia) Подсолнечник масленичный (Heliаnthus аnnuus), одуванчик (Tarаxacum) Яблоня (Malus), гречиха обыкновенна(Fagopyrum esculentum) Кипрейузколистный (ChamaenerionangustifoliumL.) 46 Продолжение табл. 7 Цвет обножки Растение, с которого собрана обножка Шиповникмайский (Rоsa majаlis), орешник (Corylus), крыжовник(Ribes uva-crispa) Груша (Pyrus), конскийкаштан (Aesculushippocastanum) Белый клевер(Trifoliumrepens) и красный клевер (TrifoliumpratenseL.) Анализ распределения процентного соотношения массы пыльцы по цветности представлен на рис. 2. Данные рис. 2 показывают, что в общей массе обножки 29 масс.% составляет обножка грязно-желтого цвета, 23% - фиолетового, 16% - оранжевого; остальные цветовые вариации обножки представлены в меньшей степени. 47 Рис. 2. Распределение пыльцы по цветности В работе исследовались пробы пчелиной обножки на соответствие требованиям ГОСТ 28887-90. Органолептические и физико-химические показатели обножки представлены в табл. 8. О физико-химических показателях обножки судили по массовой доле сырого протеина (метод Къельдаля), по содержанию флавоноидных соединений (фотоколориметрический метод), по показателю окисляемости (перманганатный метод), по рН водного раствора продукта с массовой долей 2% (рН-метр), массовой доле влаги и сырой золы (гравиметрический метод). Одним из важных показателей пищевой продукции является сырой протеин – суммарное содержание всех азотистых веществ. Полученное значение (23,6 масс. %) свидетельствует о высоком содержании в пчелиной обножке белка, построенного из остатков различных аминокислот. Из литературных данныхизвестно, что белок обножки по содержанию незаменимых аминокислот превосходит белок молока, являющегося одним из наиболее полноценных [31]. 48 Таблица 8 Органолептические и физико-химические показатели обножки Наименование показателя Внешний вид Консистенция Цвет Запах Вкус Диаметр гранул, мм Вес одной гранулы, мг Вода в свежесобранной, % Вода после высушивания, % Сухое вещество Сырая зола, масс. % Минеральные примеси, масс. % Посторонние механические примеси, масс. % рН 2%-ного водного раствора Сырой протеин, масс. % Флавоноидные соединения, масс. % Показатель окисляемости, с Характеристика и содержание, на 100 г обножки Зернистая масса, легко сыпучая Твердая, в пальцах не разминается, при надавливании твердым предметом сплющивается и крошится От светло-желтого до фиолетового Специфичный медовоцветочный Сладковатый и кислый одновременно, пряный. Норма по ГОСТ 28887-90 2-3 6-8 12,4 Зернистая масса, легко сыпучая Твердая, в пальцах не разминается, при надавливании твердым предметом сплющивается и крошится От желтого до фиолетового и черного Специфичный медовоцветочный Пряный, сладковатый, может быть горьковатым и кислым 1-4 - 6,2 От 8 до 10 93,8 4,5 0,4 не более 4,0 не более 0,6 0,1 не более 0,1 5,6 4,3-5,3 23,6 3,2 не менее 21,0 не менее 2,5 21,9 не более 23,0 Другой показатель – содержание флавоноидных соединений (3,2 масс.%). Флавоноиды - это многочисленная группа фенольных соединений, в основе 49 структуры которых лежит скелет, состоящий из двух бензольных колец, соединенных между собой трехуглеродной цепочкой. Флавоноиды имеют широкий спектр фармакологического действия. Большинство из них обладает высокой Р-витаминной активностью, т.е. способностью уменьшать хрупкость и проницаемость стенок капилляров. В настоящее время на основе флавоноидов получены препараты с ярко выраженной противовоспалительной и противоязвенной активностью, а также желчегонные средства и гепатопротекторы. Окисляемость – это показатель, позволяющий судить о количестве органических, и некоторых неорганических, легко окисляемых веществ. Этот показатель позволяет судить о способности состава пыльцы изменяться со временем. Из данных табл. 8 следует, что анализируемые показатели пчелиной обножки соответствуют требованиям указанного стандарта практически по всем показателям, что свидетельствует о высокой пищевой ценности пыльцы и возможности ее дальнейшего использования в пищевых и кормовых целях. Для более подробного исследования химического состава обножки определялся элементный состав (табл. 9) и содержание металлов. Таблица 9 Элементный состав пчелиной обножки Элементный состав, масс. % от daf С Н N О S 46,9 5,5 3,2 44,25 0,15 H/C O/C 1,41 0,71 В составе минеральной части пыльцы обнаружены следующие элементы: K, Ca, P, Mg, Si, S, Fe, Cu, Zn, Pb, Cr, Al, Cd, Mn. Больше всего в пыльце калия, кальция, фосфора и магния. В пчелиной обножке обнаружено содержание всех макроэлементов (Na, K, Ca, Mg, P, S), а также значительное количество микроэлементов (Zn, Cu, Mn, V). 50 Обнаруженные в обножке макро- и микроэлементы играют важную роль в организме человека. Например, калий - регулирует кислотно-щелочное равновесие в крови, участвует в передачи нервных импульсов, активирует работу ряда ферментов; кальций - составляет (вместе с фосфором) основу костной ткани, активирует деятельность ряда важных ферментов, участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на процессы, происходящие в нервно-мышечной и сердечнососудистой системах; магний — элемент, участвующий в формировании костей, регуляции работы нервной ткани, в обмене углеводов и энергетическом обмене; натрий — важный межклеточный и внутриклеточный элемент, участвующий в создании необходимой буферности крови, регуляции кровяного давления, водного обмена; сера — элемент, значение которого определяется в первую очередь тем, что он входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (метионина и цистина), а также в состав некоторых гормонов и витаминов; фосфор — элемент входящий в состав белков, фосфолипидов, нуклеиновых кислот; железо участвует в образовании гемоглобина и некоторых ферментов; марганец активно влияет на обмен белков, углеводов и жиров, усиливает действие инсулина и поддерживает уровень холестерина в крови. В присутствии марганца более полно утилизируются организмом жиры; медь необходима для регулирования процессов снабжения клеток кислородом, образования гемоглобина и «созревания» эритроцитов; хром вместе с инсулином участвует в метаболизме сахара, способствует росту, помогает предупредить и снижает повышенное артериальное давление; цинк входит в состав инсулина и важнейших ферментов, обеспечивающих должное течение окислительновосстановительных процессов и тканевого дыхания. Методом ИК идентифицированы Фурье-спектроскопии полосы поглощения в (υ, составе см-1) пчелиной следующих обножки структурных фрагментов (рис. 3). Так, в ИК-спектре пчелиной обножки проявляются валентные колебания ОНгрупп в области 3500-3600 см-1, связанных межмолекулярными водородными связями, а в области 3398-3431 см-1 валентные колебания -СОNH-групп.Полосы метильных концевых групп СН3 проявляются при 2855-2870 см-1; полосы 51 метиленовых групп идентифицируются в области валентных колебаний СН2-групп при 2920-2930 см-1 и деформационных колебаний СН2-групп при 1373-1450 см-1. Сигналы в области 2755-2785 см-1 можно отнести к валентным колебаниям альдегидных групп моносахаридов. Полосы в области 2616-2643 см-1 можно отнести к валентным колебаниям О=Р-ОН-групп, которые, вероятно, входят в состав молекул нуклеиновых кислот пыльцы. Присутствие в структуре белковых соединений SH-групп определяется наличием полос при 2550-2560 см-1, а полоса при 532 см-1 свидетельствует о наличии -S-S-групп. В области 1700-1750 см-1 проявляются валентные колебания С=О карбоксильных групп, а также других карбонильных групп С=О. Присутствие бензоидных структур (С=Саром) определяется наличием полос при 1630-1640 см-1, 1500-1560 см-1. Хорошо выражена полоса 1228-1260 см-1 относимая к свидетельствует карбоксильным полоса группам. 1040-1060 см-1. О наличии Указанная углеводных полоса структур соответствует деформационным колебаниям ОН-спиртовых, также характерна для СО углеводов, циклических и алифатических эфиров. К сожалению, обнаружение аминогрупп затруднено из-за наложения полос. Таким образом, анализ ИК-спектра позволяет выделить в составе пчелиной обножки разнообразные фрагменты углеводов и аминокислот, 52 Рис. 3. ИК Фурье-спектр пчелиной обножки 53 алифатические углеводородные радикалы, амидные и карбоксильные группы, ароматические структуры, и фенольные гидроксилы. Поскольку основную часть пчелиной обножки составляют сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза и т.д.), то дальнейшее исследование было направлено на установление углеводного состава. Описанными в экспериментальной части способами пчелиная обножка проанализирована на содержание сахаров. Результаты анализов представлены в табл. 10. Таблица 10 Содержание сахаров в пчелиной обножке Показатель 1 Содержание сахаров в пчелиной обножке (в % на сухое вещество) 26,8 Методы 2 24,3 3 28,8 Примечание: 1– метод йодометрии; 2 – метод Мак-Рери и Слаттери; 3 – метод определения восстанавливающих сахаров (патент РФ № 2381500). Разделение углеводов на отдельные компоненты проводилось с использованием тонкослойной хроматографии. Хроматография занимает одно из ведущих мест в качественном и полуколичественном анализе сложных природных объектов. Данный метод имеет ряд существенных преимуществ: это единственный хроматографический метод, позволяющий проводить полный анализ смеси неизвестного состава; использует более простое и дешевое оборудование; использования однократного или многократного элюирования (при различных условиях), а также одновременного разделения компонентов одного и того же образца с помощью различных элюентов. В ТСХ на процесс хроматографирования влияют существенным образом растворитель и условия анализа. Поэтому на первом этапе работы были экспериментально выбраны и теоретически обоснованы оптимальные условия 54 хроматографирования сахаров (на примере 2 %-ного раствора глюкозы). В качестве подвижной фазы использовалась смесь: н-бутанол - уксусная кислота вода - (4:1:5) Для визуальной оценки качества разделения хроматографическую пластину после проведения элюирования необходимо обработать каким-либо проявителем. Выбор проявителя осуществляли с учетом таких требований как специфичность, чувствительность, доступность, высокое качество получаемой картины, а также контрастностью хроматографических зон и фона, что может позволить проводить дальнейший количественный анализ [11]. В качестве реагентов для обнаружения пятен глюкозы были использованы: спиртовой раствор резорцина в ортофосфорной кислоте, водный раствор нитропруссида натрия, 1 %-ный раствор n-нитроанилина в этаноле (4 объема) и 36%-ная соляная кислота (1 объем), насыщенный водный раствор нитрата серебра в ацетоне (табл. 11). Таблица 11 Характеристика детектирующих реагентов Детектирующий реагент Цвет пятна при проявлении № п/п в видимом свете в УФ-свете - - светло-серое синефиолетовое серое серо-голубое - - 1 Без проявителя 2 Спиртовой раствор резорцина 3 Нитропруссид натрия 4 Мочевина – соляная кислота 5 1 % раствор n-нитроанилина в этаноле + 36%-ная соляная кислота светло-желтое желтокоричневое 6 0,1 н раствор AgNO3 : 5 н раствор NH3 серое темное На рис. 4 представлена проявленная ТСХ-пластина с разделенной глюкозой. 55 Рис. 4. Определение глюкозы методом ТСХ с различными проявителямив УФ-свете (точка 1 - раствор резорцина, точка 2 - раствор нитропруссида натрия, точка 3 - раствор n-нитроанилина в этаноле и 36%ная соляная кислота, точка 4 -раствор нитрата серебра) На втором этапе работы, исследование качественного состава сахаров методом ТСХ проводилось с использованием спиртового раствора резорцина в ортофосфорной кислоте, который с глюкозой образовал яркое синефиолетовое пятно. Этот детектирующий агент – высокочувствительный, специфичный и доступный. Кроме того, обработанные этим реагентом хроматограммы не изменяют интенсивности окраски с течением времени. Результаты идентификации хроматографических зон представлены в табл. 12 и на рис. 4-8. При сравнении величин Rf полученных хроматографических зон со стандартными образцами, были идентифицированы D-глюкоза, D-фруктоза, D-лактоза иD-ксилоза,L-рамноза. 56 Таблица 12 Результаты анализа углеводов методом ТСХ Объект Значение Rfx100 Окраска пятна после проявления исследования при хроматографии спиртовым раствором резорцина в в системе ортофосфорной кислоте н-бутанол-уксусная кислота - вода D-глюкоза 52 сине-фиолетовая D-фруктоза 58 темно-красная D-лактоза 27 красно-фиолетовая D-ксилоза 31 светло-серая L-рамноза 59 светло-зеленое Комментируя полученные хроматограммы необходимо отметить, что помимо четких фокусированных пятен отдельных сахаров, отдельные зоны были неидентифицированы, так как имели нечеткий вид или небольшой шлейф, что затрудняло их дальнейшую идентификацию. Это свидетельствует о том, что для используемой методики разделения смеси сахаров невозможно их 100%-ное разделение. Рис. 4. Хроматограмма с разделенной D-глюкозой в УФ-свете 57 Рис. 5. Хроматограмма с разделенной D-фруктозой в УФ-свете Рис. 6. Хроматограмма с разделенной D-лактозой в УФ-свете 58 Рис. 7. Хроматограмма с разделенной D-ксилозой в УФ-свете Рис. 8. Хроматограмма с разделенной L-рамнозой в УФ-свете Обножка содержит значительное количество водо- и жирорастворимых витаминов, обладающих высокой биологической активностью. Результаты качественного определения витаминов представлены в табл. 13 и на рис. 14. 59 Таблица 13 Качественное определение витаминов в пчелиной обножке Витамины А (ретинол) В3(РР,никотиновая кислота) С (аскорбиновая кислота) Е (токоферол) Р (рутин) Наблюдения бледно-голубое окрашивание раствора (реакция с сульфатом железа(II)) осадок сине-зеленого цвета (реакция с ацетатом меди(II)) сине – зеленое окрашивание (реакция с гексацианоферратом(III) калия) желто-красное окрашивание (реакция с азотной кислотой) красно-коричневое окрашивание (реакция с нитритом натрия, серной кислотой и карбонатом калия) Рис. 14. Качественное определение витаминов в пчелиной обножке Важную роль в жизнедеятельности человека и животных играет витамин C (аскорбиновая кислота). Витамин C проявляет антиокислительные (антиоксидантные) свойства, участвует в регулировании обмена углеводов и свёртываемости крови, способствует регенерации тканей, повышает устойчивость организма к инфекциям, снижает потребность человека в некоторых других витаминах. В отличие от многих животных организм человека не способен синтезировать витамин С, поэтому мы должны 60 постоянно получать его с пищей. Суточная потребность человека в витамине С – 70 - 100 мг. Проведенное количественное определение витамина С прямым иодометрическим титрованием и по методу Тильманса выявило его содержание 0,184 масс. %, на основании чего можно сделать вывод о том, что рекомендуемая суточная доза потребления витамина С содержится в 43-53 г пчелиной обножки. 61 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате проведенного исследования сделаны следующие выводы: 1. Изучен химический состав пчелиной обножки, а также водного экстракта с использованием методов эмиссионного спектрального анализа, ИК Фурье–спектроскопии, тонкослойной хроматографии с селективными проявителями. 2. По внешнему виду обножка представляет собой сыпучую зернистую массу маленьких гранул различного размера, которые легко разминаются пальцами. Цвет обножки светло-жёлтый, золотистый, оранжевый, фиолетовый, серый. Обножка имеет характерный запах цветов и мёда. Вкус её сладковатый и кислый одновременно, пряный. Диаметр гранул после высушивания в среднем 2-3 мм, вес одной гранулы 6-8 мг. 3. О физико-химических показателях обножки судили по массовой доле сырого протеина (метод Къельдаля), по содержанию флавоноидных соединений (фотоколориметрический метод), по показателю окисляемости (перманганатный метод), по рН водного раствора продукта с массовой долей 2% (рН-метр), массовой доле влаги и сырой золы (гравиметрический метод). Полученное значение сырого протеина (23,6 масс. %) свидетельствует о высоком содержании в пчелиной обножке белка. Другой показатель – содержание флавоноидных соединений (2,8 масс.%) – подтверждает широкий спектр фармакологического действия обножки. Установлено, что анализируемые показатели пчелиной обножки соответствуют требованиям стандарта практически по всем показателям, что свидетельствует о высокой пищевой ценности пыльцы и возможности ее дальнейшего использования в пищевых и кормовых целях. 4. Эмиссионным спектральным анализом установлено, что из зольных элементов в состав пчелиной обножки входят калий, кальций, фосфор, магний, железо. Кроме того, обножка содержит марганец, цинк, хром, свинец, алюминий и другие микроэлементы. 62 5. По данным хроматографического исследования установлено, что в пчелиной обножке высоко содержание сахаров (28,8 %), среди которых преобладают моносахариды глюкоза и фруктоза. Из других сахаров в обножке содержатся мальтоза, ксилоза, арабиноза, сахароза. 6. Обножка содержит значительное количество витаминов относящихся к классу незаменимых пищевых веществ, обладающих высокой биологической активностью (С, В1, В2, А, D). 63 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 1. Горелкина, Т. Л., Присяжная С. П. Пищевая ценность напитков, обогащенных цветочной пыльцой [Текст]/ Т. Л. Горелкина, С. П. Присяжная// Пчеловодство. – 2014. – №7. – С. 23-27. 2. ГОСТ 28887-90 Пыльца цветочная (обножка) технические условия [Текст]/ М.: изд. стандартов - переизд. Март 2011. – 12 с. 3. Государственная фармакопея Украины [Текст]: 1 изд./ научно – экспертный фармакопейный центр – Харьков – 2001. – 520 с. 4. Девятнин, В.А.Методы химического анализа в производстве витаминов[Текст]/ В. А. Девятнин – М.: Медицина – 1964. – 182 с. 5. Джарвис, Д.С. Мед и другие естественные продукты [Текст]/Д. С. Державин. – Апимондия ,Бухарест, 2006. 6. Иванов, Ц., Шкендеров, С. Пчелиные продукты [Текст] пер. с болг. /Цеко Иванов, Стефан Шкендеров. – Земиздат, София, 2008. 7. Кирхнер Ю. Тонкослойная хроматография [Текст]: т. 1/ Ю. Кирхнер; пер. с англ. Д. Н. Соколов, М. И. Яновский, под ред. В. Г. Березкина – М.: Мир, 1981 – 616 с. 8. Кирхнер Ю. Тонкослойная хроматография [Текст]: т. 2/ Ю. Кирхнер; пер. с англ.А. Ю. Кашевник, под ред. В. Г. Березкина – М.: Мир, 1981 – 522 с. 9. Лудянский, Э.А. Руководство по апитерапии [Текст] медицина/ Э. А. Лудянский – М.: Полиграфист, 1994. - 461 с. 10. Минделл, Э. Справочник по витаминам и минеральным веществам [Текст]/ Э. Минделл – М.: Медицина и питание, 2000. – 130 c. 11. Младенов, С. Мед и медолечение [Текст] пер. с болг. /Стоймир Младенов. – М., Водолей, 1992. 12. Муравьева, Д.А. Фармакогнозия [Текст]/ Д. А. Муравьева, И. А. Самылина, Г. П. Яковлев. –Медицина , М., 2002. 13. Новиков, В.Б. Пчелы, цветы и здоровье [Текст]/ В. Б. Новиков – М: пресса, 2005. 64 14. Патент РФ №2381500 Способы определения восстанавливающих сахаров в растительных тканях [Текст]/ под ред. Т. И. Смирновой, Н. Г. Быковой – М.: изд. стандартов, 2010. – 6 с. 15. Перельман, Я.М. Анализ лекарственных форм [Текст]/ Я. М. Перельман – Ленинград: Медгиз – 1961. – 618 с. 16. Руководство к практическим занятиям по фармакогнозии [Текст] учебн. пособие/ под. ред. И. А. Самылиной, А. А. Сорокиной – М.: ООО «Медицинское информационное агенство», 2007. – 672 с. 17. Скурихин, И.М. Все о пище с точке зрения химика [Текст] справ. изд./ И. М. Скурихин, А. П. Нечаева – М.: Высш. школа — 1991. 288 с. 18. Харченко, Н. А. Пчеловодство [Текст]: учебн. для студ. вузов / Н. А. Харченко, В. Е. Рындин. – М.: Изд. Центр «Академия», 2003. – 368 с. 19. Шеметков, М. Ф. Продукты пчеловодства и здоровье человека [Текст]/ М. Ф. Шеметков, Д. К. Шапиро, И. К. Минск, 1987. 20. http://beewellness.ru/ru/tentorium-shop-tsvetochnayapyltsa [Продукты тенториум. Цветочная пыльца и перга]. 21. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=458809 [Библионд. Продукты жизнидеятельности медоносной пчелы]. 22. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=458810 [Библиофонд. Продукты пчеловодства]. 23. http://biofile.ru/bio/20406.html [Биофайл. Научно - информационный журнал. Определение витаминов в продуктах питания]. 24. http://budolife.narod.ru/vita1.htm [Содержание витаминов в различных пищевых продуктах]. 25. http://farmakognozia.ucoz.ru/elektivy/metodichka_ehlektivy.doc [Методические указания по фармакогнозии]. 26. http://paseka.pp.ru/pchela-i-zdorove-cheloveka/613-pylcza-i-perga.html [энциклопедия пчеловодства]. 65 27. http://pchela-life.ru/pylca/ximicheskij-sostav/ximicheskij-sostav- pchelinoj-obnozhki.html [Продукты пчеловодства. Химический состав пчелиной обножки]. 28. http://ravil-kurmanov66.narod.ru/olderfiles/1/chapter_5.htm [Объедененный пчеловодский форум]. 29. http://www.med-altai.ru/bee/pylca_obnogka.html [Мед алтая. Пыльца обножка]. 30.http://www.pergoff.ru/stat/prim_perg/cvetochnaya_pylca_i_zdorove.shtm [Пергофф. Пчелиные вкусности]. 31. http://www.salkova.ru/Product_bee/Pollen/composition.php [продукты пчеловодства]. 32. https://sites.google.com/site/ulejbee/produkcia-pcelovodstva/pylca- obnozka/himiceskij-sostav-pylcy-obnozki [Сайт улей. Все о пчелиной обножке]. 33. ГОСТ Р 54667-2011. Молоко и продукты переработки молока. Методы определения массовой доли сахаров. Москва: Стандартинформ, – 2012. – 24с.
