МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ТЕМУ: «АНАЛИЗ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ»

МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ТЕМУ:  «АНАЛИЗ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ»   лекарственных   средств. Наше   время   отмечено   значительным   расширением   количества производителей   пищевых   продуктов,   а   также   менее   строгим   подходом   к применению   разнообразных   пищевых   добавок   и   суррогатов.   Погоня   за сиюминутной прибылью ведет к тому, что нечестные и безответственные люди используют   некачественное,   а   порой   и   опасное   для   здоровья   сырье   в производстве пищевых продуктов. Широко распространились так называемые биологически активные добавки (БАД), контроль за качеством которых не столь строг. Вообще в России как развивающейся стране еще слабо поставлен механизм контроля качества пищевых продуктов, напитков и, что особенно удручает,   эта   сфера   требует дорогостоящего лабораторного оборудования и, главное, квалифицированных кадров.   А   пока   можно   посоветовать   потребителю   быть   бдительным, критически   относиться   к   рекламным   наворотам   и   развивать   свою потребительскую   культуру.   В   частности,   было   бы   весьма   полезно познакомиться с европейским кодом пищевых добавок, обозначаемым буквой «Е». Итак, читаем на упаковке сосисок, что в их состав входит «фиксатор окраски».   Не   очень­то   информативно!   Далее   смотрим,   что   у   этого «фиксатора» кодовый индекс Е 250. В справочнике находим, что под этим номером проходит нитрит натрия. Думаю, не было бы большого греха, если бы   так   и   было   указано   «нитрит   натрия».   Важно,   чтобы   этот   «фиксатор окраски»   вносился   в   мясной   фарш   согласно   принятой   технологии   и   его концентрация в продукте соответствовала научно обоснованной норме.    Конечно, И с с л е д о в а н и е  я и ч н о й  с к о р л у п ы О п ы т. Яичную скорлупу освободить от подскорлуповой пленки, промыть дистиллированной   водой,   слегка   измельчить   и   порошок   разделить   на   две части.   К   первой   добавить   несколько   капель   концентрированной   азотной кислоты,   слегка   подогреть.   Наблюдаем   бурное   выделение   пены   (диоксид углерода),   а   кусочки   скорлупы   размягчаются   и   желтеют.   Их   надо   отмыть водой от азотной кислоты и добавить примерно 1 мл 5–10 %­ного раствора щелочи. Кусочки скорлупы окрашиваются в яркий желто­коричневый цвет, что   характерно   для   так   называемой   ксантопротеиновой   реакции.   Таким образом   можно   убедиться,   что   кроме   минеральных   солей   в   скорлупе содержится   не   растворяющийся   в   кислотах   белковый   матрикс,   в   составе которого присутствуют ароматические аминокислоты. Ко   второй   порции   порошка   добавить   2–3   мл   10   %­ной   щелочи   и прокипятить примерно 10–15 минут при помешивании стеклянной палочкой. Полученный мутноватый щелочной раствор слить с осадка и, отобрав около 1 мл,   выполнить   биуретовую   реакцию   (просто   добавив   1–2   капли   бледно­ голубого   раствора   сульфата   меди).   Появляется   сиреневое   окрашивание, характерное для белков и полипептидов (осторожно: избыток сульфата меди маскирует   цвет   медно­белкового   комплекса).   Оставшийся   раствор   белка делится на три равные части. К первой добавляется несколько капель ацетата свинца;   появляется   коричневое   окрашивание,   указывающее   на   образование сульфида   свинца.   в   белке   скорлупы   содержатся аминокислоты цистин и цистеин. Со второй порцией ставится цветная реакция Сакагуши   на   аргинин.   Третья   порция   раствора   нейтрализуется   20   %­ной серной   кислотой,   и   с   ней   ставится   диазореакция   Паули.   Обе   реакции положительны.    Следовательно, Таким   образом,   с   помощью   нехитрых,   уже   знакомых   опытов   можно установить,   что   в   ткани   скорлупы   куриного   яйца   содержатся щелочерастворимые   белки,   в   которых   присутствуют   содержащие   серу аминокислоты:   аргинин,   гистидин,   тирозин.   Известно,   что   белки   скорлупы относятся   к   кератинам.   По   литературным   данным,   в   этих   белках действительно   много   аргинина   (до   11   %),   цистеина   (14   %),   тирозина   и гистидина (до 6 %). И с с л е д о в а н и е   к а р т о ф е л ь н ы х   о ч и с т к о в Картофельные очистки принято считать абсолютно ни на что негодным, бросовым продуктом. Их место в мусорном баке. Однако если подойти к этим отходам,  так   сказать,  творчески,  они   могут   явиться   интересным   объектом химического   анализа   на   уроке   по   химии.   В   клубнях   картофеля   помимо банального   крахмала,   растительного   белка   и   т.   п.   содержатся   весьма интересные   циклические   соединения,   которые   биохимики   обозначают терминами «полифенолы», «биологически активные фенольные соединения», «фенолокислоты». Мы будем называть их фенилпропаноидами, хотя данный термин не охватывает все разнообразие этих продуктов вторичного обмена у растений.   Среди   «картофельных»   фенилпропаноидов   мы   обнаружим хлорогеновую (3­кофеил­хинную) кислоту. Структурные формулы некоторых растительных фенилпропаноидов: Хлорогеновая   кислота   найдена   не   только   в   клубнях   картофеля.   Мы находили ее в листьях медовой травы стевии, подсолнечном жмыхе, зернах кофе (больше в непрожаренных). А авторитетный специалист по биохимии растений   Дж.  Харборн   обнаружил   хлорогеновую   кислоту   более   чем   в 100 видах диких и культурных растений. О   важном   значении   хлорогеновой   кислоты   сообщает   В. Л. Кретович   в своем   руководстве   «Биохимия   растений».   В   классических   работах российского   академика   А. И. Опарина   указано   на   роль   этого фенилпропаноида   в   окислении   аминокислот   в   растительной   ткани. Интересные данные приводит уже упоминавшийся Дж. Харборн. Оказывается, в   клубнях   картофеля,   пораженного   картофельной   гнилью,   уровень хлорогеновой   кислоты   повышается   в   несколько   раз.   Причем   последняя локализуется именно на границе между здоровой и пораженной тканью. Это легко   наблюдать   при   облучении   срезов   картофельных   клубней ультрафиолетовыми   лучами   (с   фильтром   315   нм).   В   таких   условиях хлорогеновая кислота обладает красивым сине­фиолетовым свечением, такое же свечение наблюдается, если на полоску фильтровальной бумаги нанести каплю   раствора   хлорогеновой   кислоты   (или   просто   картофельного   сока). Вообще,   можно   рекомендовать   для   химического   кабинета   приобретение простенького   ультрафиолетового   облучателя,   наша   промышленность выпускает такие приборы, и они совсем не дороги. Имея такой облучатель, можно   выполнить   целый   ряд   интересных   лабораторных   работ,   особенно   с растительными   объектами.   Кстати,   можно   показать   флюоресценцию денежных купюр 50­рублевого и выше достоинства – один из приемов защиты денег. Светится и заграничная валюта. Однако вернемся к нашему опыту. Картофельные очистки надо измельчить и   растереть   в   фарфоровой   ступке   с   примерно   тремя   объемами   воды   или лучше   спирто­водной   смеси.   Полученную   вытяжку   профильтровать   через бумажный фильтр. К фильтрату просто добавить несколько капель 10 %­ного гидроксида   натрия.   Сразу   наблюдаем   желтое   окрашивание,   интенсивность которого пропорциональна уровню хлорогеновой кислоты. Окрашивание дают и   другие   фенилпропаноиды.   Капли   картофельного   экстракта   на фильтровальной бумаге, помещенной в атмосферу аммиака, также становятся желтыми,   но   после   удаления   аммиака   обесцвечиваются.   Для   ленивых школьников   можно   предложить   совсем   простой   вариант:   на   срез   клубня нанести маленькую каплю раствора щелочи. Появляется ярко­желтое пятно. При восходящей бумажной хроматографии в системе «бутанол – уксусная кислота   –   вода»   в   картофельной   вытяжке   обнаруживается   до   4–5 флюоресцирующих в ультрафиолете пятен, часть из которых проявляется в атмосфере аммиака как желтые пятна. Заметим попутно, что в картофельных вытяжках легко обнаруживаются аминосоединения   (свободные   аминокислоты   и   белки),   а   среди   конкретных аминокислот   всегда   находим   значительное   количество   аргинина   цветной реакцией Сакагуши. Хлорогеновая   кислота   обладает,   в   дополнение   к   вышесказанному, значительной токсичностью в отношении ряда микроорганизмов. Кроме того, ее   можно   рассматривать   как   сильный   антиоксидант,   т.   е.   она   способна защищать   биологически   важные   вещества,   в   том   числе   липиды   клеточных мембран   от   избыточного   окисления   активными   формами   кислорода (свободнорадикальное окисление). Возможно, с ее присутствием в кофейных зернах (до 8–9 %) связано благоприятное действие этого напитка. А совсем недавно немецкие биохимики показали, что хлорогеновая кислота и особенно полученные   ими   синтетические   производные   кислоты   обладают противодиабетическим   эффектом,   понижая   уровень   глюкозы   в   крови. Удалось даже установить механизм такого действия хлорогеновой кислоты: оказывается, она тормозит активность фермента, участвующего в транспорте глюкозы через клеточные мембраны. Заинтересовавшимся   этими   соединениями   можно   дополнительно порекомендовать достаточно популярную книгу российского фитохимика Б. А.   Барабоя   «Растительные   фенолы   и   здоровье   человека»,   а   также   более академичную   книгу   М.   Н.   Запрометова   «Основы   биохимии   фенольных соединений». Желтое окрашивание при добавлении щелочи – не единственный способ обнаружения растительных фенолокислот. Довольно чувствительной является диазореакция с хлорогеновой кислотой (аналогичная описанной реакции на гистидин   и   тирозин).   При   добавлении   к   1–2   мл   картофельной   вытяжки раствора   сульфаниловой   кислоты,   нитрита   натрия   и   щелочи   развивается вишневое   окрашивание.   Таким   способом   аналитики­пищевики   определяют хлорогеновую кислоту в кофейных напитках. Дело в том, что натуральный кофе содержит до 8 % и даже более этой кислоты, при внесении в порошок кофе   суррогатов   типа   цикория   и   др.   содержание   хлорогеновой   кислоты, естественно,   будет   ниже.   Можно   сравнить   равные   навески   порошков качественного   и   суррогатного   дешевого   кофе   и   обнаружить   в   последнем более слабую цветную реакцию. Исходя   из   структуры   фенилпропаноидов   (точнее   фенилпропеноидов),   в которых   ароматический   фенил   сопряжен   с   двойной   связью   боковой углеродной   цепи,   можно   ожидать,   что   хлорогеновая,   а   также   кофейная, феруловая   и   другие   аналогичные   растительные   фенолокислоты   способны абсорбировать ультрафиолетовую часть спектра в диапазоне 300–400 нм, и это еще один способ определять их в растворах. Конечно, для этого надо иметь, по крайней мере, отечественный фотоэлектроколориметр марки КФК­ 2 или КФК­3.  В   заключение   приведём   цитату   из   книги   Т.   Гудвина   и   Э.   Мерсера «Введение   в   биохимию   растений»   (1986   г.):   «Растения   способны синтезировать   много   тысяч   соединений,   содержащих   один   или   более фенольных   остатков».   Потому­то   мы   здесь,   по   крайней   мере,   об   одной представительнице этого обширного класса веществ – о хлорогеновой кислоте – и информируем читателя. И з у ч е н и е  с о с т а в а  з е л е н о г о  о г у р ц а О   п   ы   т.   Срезать   немного   кожуры   свежего   огурца   и   растереть   ее   в фарфоровой   ступке   с   небольшим   объемом   воды.   Надосадочную   жидкость осторожно   слить   в   пробирку   (или   отфильтровать).   Полученную   бледно­ зеленую взвесь разделить на 4 части и с каждой выполнить реакции: на аргинин (реакция Сакагуши); гистидин (реакция Паули); аминоазот (нингидриновая реакция); мочевину и уреиды (реакция с диметилглиоксимом). Нами   проверено   –   все   реакции   положительные,   т.   е.   в   огуречном   соке содержатся   перечисленные   вещества. (с диметилглиоксимом) нуждается в комментарии. Дело в том, что эту цветную реакцию дает не только мочевина, о чем говорилось ранее, но и некоторые другие соединения, получившие название уреидов. Уреиды – это соединения, содержащие группу NH2CONH–.   Последняя   реакция   Формулы некоторых распространенных уреидов приведены ниже: Среди них особенно интересна уреидоаминокислота цитруллин (сitrullus – арбуз).   Ясно,   что   цитруллин   впервые   был   обнаружен   в   арбузе.   Но   вот оказывается, что он присутствует и в огурцах. Доказать, что цветную реакцию с диметилглиоксимом дает цитруллин, а не мочевина, достаточно просто. Для этого в огуречную вытяжку надо добавить щепотку соевой муки (содержит уреазу,  фермент,  разлагающий   мочевину)   и   выдержать   такую   пробу  30–60 минут.  Если   в   пробе   имеется   мочевина,   окраска   с  диметилглиоксимом   не развивается,   если   цитруллин   –   пурпурное   окрашивание   сохраняется. Цитруллин содержится не только в растениях. Его можно обнаружить в крови и тканях животных, где он выполняет важную роль в орнитиновом цикле, в биосинтезе мочевины. Фармакологи предполагают, что препараты цитруллина – малеата обладают стимулирующим действием на спортсменов. Выпускается лекарственный препарат под названием «Стимол». Пользуясь набором цветных реакций, представленных в данном пособии, можно исследовать практически любые овощные культуры: листья капусты, морковную   стружку,   салат   и   т.   д.   Предметом   исследования   могут   быть дикорастущие   травы,   например   цикорий,   полынь   и   др.   Надо   просто приготовить   водную   или   спиртово­водную   вытяжку   из   этих   растительных образцов. И с с л е д о в а н и е  ф р у к т о в ы х  с о к о в  и  н а п и т к о в Предыдущий раздел логично подводит нас к идее исследования образцов фруктовых соков. Ясно, что в соках будет содержаться определенный набор свободных   аминокислот,   органические   оксикислоты   и,   конечно,   углеводы. Для наших анализов потребуется не более 5–10 мл сока. Проблемой может быть   присутствие   в   соке   растительных   пигментов,   особенно   в   томатном, апельсиновом. Поскольку предложенные реакции достаточно чувствительны, соки можно разбавлять водой и тем самым снизить фоновую окраску сока. По нашим   и   литературным   данным,   разные   фруктовые   соки   характеризуются своим   специфическим   набором   аминокислот,   и   это   обстоятельство   можно использовать   для   контроля   смесевых   соков.   Конкретный   пример:   в апельсиновом соке высока концентрация иминокислоты пролина, тогда как в яблочном пролина довольно мало. Следовательно, низкое содержание пролина в   смешанном   апельсиново­яблочном   соке   указывает   на   недостачу апельсиновой доли. Здесь мы представим методику качественной реакции на пролин. В основе методики описанная еще в 1952 году английским автором Чинардом цветная реакция   пролина   с   нингидрином   в   кислой   безводной   среде.   Оригинальная методика со времени открытия претерпела многочисленные изменения. Мы представляем нашу достаточно упрощенную модификацию, которая, на наш взгляд, вполне выполнима в условиях школы. О п р е д е л е н и е  п р о л и н а   в   о в о щ н ы х и   ф р у к т о в ы х  с о к а х Реагенты: 1. Кислотный раствор нингидрина. Приготовить смесь орто­фосфорной и уксусной кислоты в отношении 1:4; в этой смеси растворить нингидрин до 2,5 %   (нингидрин   растворяется   постепенно   при   небольшом   подогреве). Поскольку на анализ требуется всего 0,1 мл, можно приготовить всего 10 мл этого реактива (на 100 анализов). Реактив хорошо хранится. 2. Концентрированная уксусная кислота. 3.   Раствор   пролина   как   стандарт.   Для   качественных   анализов   можно обойтись и без пролина. О  п ы  т.  К 0,2–0,3  мл  сока  добавить  1 мл уксусной  кислоты  и 0,1 мл кислотного раствора нингидрина, перемешать и кипятить в водяной бане в течение   5–15   минут.   При   наличии   в   пробе   пролина   развивается   красно­ коричневое   окрашивание,   чем   больше   в   пробе   пролина,   тем   интенсивнее окраска. Замечания   к   методике:  подобную   реакцию   дают   некоторые   другие аминокислоты, а именно: орнитин, цитруллин, лизин. Однако содержание этих аминокислот в фруктовых соках ничтожно, поэтому данную реакцию можно использовать   для   обнаружения   именно   пролина.   Если   к   цветной   пробе добавить 1–2 мл толуола или бензола и тщательно перемешать, окрашенное вещество целиком переходит в верхний толуольный слой, опыт становится более демонстративным. По нашим данным, много пролина в виноградном соке, а также в виноградных винах и пиве. Но это уже не школьная тематика. Пролин   (пирролидин   –   карбоновая   кислота)   в   больших   количествах содержится в растительных протеинах, например, шестая часть аминокислот злаковых белков – это пролин, больше только доля глутаминовой кислоты. Исходя из структурной формулы: пролин правильнее отнести к гетероциклическим иминокислотам, так как у него   нет   аминогруппы.   В   цитоплазме   клетки   пролин   активно   связывает молекулы   воды,   поддерживая   внутриклеточный   водный   баланс.   Такие вещества,   способные   удерживать   воду   в   клетке   и   сохранять   нормальный тургор   ее,   называются   осмопротекторами.   Они   предохраняют   цитоплазму растительных клеток (и растения в целом) от высыхания. Кроме пролина к осмопротекторам   относятся   так   называемые   бетаины   (N­метилированные аминосоединения),   глицерин   и   другие   многоатомные   спирты.   В   условиях засухи   и   засоленности   почвы   содержание   осмопротекторов   в   растении заметно возрастает. Увеличение уровня пролина четко прослеживается при подвяливании и увядании растений. Предпринимались попытки использовать концентрацию пролина в растениях как показатель засухоустойчивости сорта (работы биохимиков Австралии). В России этому вопросу много внимания уделял московский фитохимик Б. Строгонов, изучавший хлопчатник. Интересным объектом для исследования уровня пролина может служить обыкновенный сигаретный табак. А н а л и з  т а б а к а Попробуем   подкрепить   призывы   к   молодежи   отказаться   от   курения научными   аргументами.   Как   известно,   в   листьях   табака   содержание аминосоединений   разной   структуры   (протеины,   свободные   аминокислоты, никотин и др.) колеблется в зависимости от сорта табака от 1 до 13 % в расчете на массу сухих листьев. На уроке химии в сигаретном табаке можно легко определить присутствие аминосоединений нингидриновой реакцией и параллельно наличие свободного пролина с помощью вышеописанной реакции Чинарда. О п ы т. Растереть в ступке 100–200 мг табака из сигареты с 5–10 мл дистиллированной   воды;   настоять   взвесь   15–20 мин   с   периодическим энергичным перемешиванием, затем профильтровать через бумажный фильтр (для   экономии   времени   можно   аккуратно   слить   с   осадка,   но   лучше профильтровать). К 2 мл желтоватого фильтрата добавить 0,2 мл 0,5 %­ного раствора   нингидрина,   пробу   кипятим   в   водяной   бане   до   появления   сине­ фиолетового окрашивания. Из оставшегося объема фильтрата отобрать 0,2– 0,3 мл  и  выполнить   описанную   выше   реакцию   Чинарда:   появление   красно­ коричневого   окрашивания   говорит   о   присутствии   в   табачных   листьях пролина.   Интересно,   что   пути   биосинтеза   пролина   и   никотина   в   табаке частично совпадают: оба вещества образуются из аминокислоты орнитина. Естественно, что аминокислоты табака сами по себе никакой опасности для   человека   не   представляют.   Однако   при   сгорании   табака   при   курении происходит   окисление   азота   аминокислот   с   образованием   различного   рода оксидов азота – NO, NO2, N2O5, которые относятся к токсикантам второго класса опасности. Высший оксид N2O5, соединяясь в легочных альвеолах с молекулами воды, образует азотную кислоту. Возможно также образование биоактивных нитрозильных катионов  +NO, которые реагируют с вторичными аминами (тем же пролином), образуя весьма канцерогенные нитрозоамины. Да и   сами   по   себе   нитрозил­катионы   и   нитриты   обладают   выраженным мутагенным   и   канцерогенным   эффектом,   взаимодействуя   с   пуриновыми   и пиримидиновыми основаниями ДНК и РНК. Таким образом, в дополнение к общеизвестной   никотиновой   интоксикации   курильщик   получает   еще   целый букет летучих токсических соединений. Интересно   проследить   связь   между   качеством   табачного   изделия   и содержанием в нем аминосоединений. Нам, например, удалось обнаружить, что табак более дешевых сигарет, как правило, содержит больше аминокислот и пролина. А н а л и з  п ч е л и н о г о  м е д а Как известно, типичный цветочный мед содержит до 75 % моносахаридов (глюкозу   и   фруктозу)   и   всего   около   1   %   сахарозы.   Высокая   доля моносахаридов   определяет   выраженные   восстанавливающие   свойства   этого продукта. Водные растворы меда (1:10) дают реакции «серебряного зеркала», Троммера,   Феллинга   и   другие,   хорошо   известные   реакции   из   школьного учебника. Мы, однако, определим наличие углеводов в растворе меда менее известной и совсем простой реакцией: к 1–2 мл раствора меда добавить такой же объем 5 %­ного раствора едкого натра, перемешать и поставить в кипящую водяную   баню;   спустя   3–5   минут   наблюдаем   окрашивание   от   желтого   до темно­коричневого   в   зависимости   от   концентрации   моносахаридов.   Из пробирки   ощущается   приятный   запах   карамели   (жженого   сахара), усиливающийся   при   нейтрализации   пробы   кислотой.   Подобно   другим альдегидам   и   кетонам   моносахариды   легко   осмоляются   при   нагревании   в щелочной   среде.   Наверное,   это   самая   простая   проба   на   присутствие углеводов, легко выполнимая у нас на кухне. Углеводы  –  основной,  но  не   единственный   компонент  цветочного  меда. Полезность   этого   пищевого   продукта   связана   с   наличием   азотсодержащих соединений (до 0,5 %). Среди последних с помощью нингидриновой реакции находим   аминокислоты.   Предложенными   выше   цветными   реакциями   на отдельные аминокислоты можно открыть в образцах меда гистидин, аргинин, тирозин. И практически всегда обнаруживается пролин. Аминокислоты меда происходят из цветочного нектара, и их содержание значительно колеблется в зависимости от сорта меда. Можно порекомендовать выявление отдельных «медовых»  аминокислот   с  помощью  восходящей  бумажной   хроматографии (техника биохимии описана ранее). А н а л и з  п р о д у к т о в   ж и в о т н о в о д с т в а Принципы   химического   анализа   на   школьном   уроке   –   простота   и наглядность. На базе описанных ранее методик предлагается обнаружить в мясных   продуктах   некоторые   азотистые   соединения.   Речь   идет   о   так называемых экстрактивных веществах, т. е. веществах, легко экстрагируемых из   мясного   продукта   во   время   варки   мяса.   Эти   вещества   во   многом ответственны за вкус и запах мясного отвара или, другими словами, бульона, супа. Самый простой вариант подготовки пробы: мясную сосиску (сардельку) отвариваем в двойном объеме воды (например, 100 г + 200 мл воды) в течение нескольких минут. Далее саму сосиску можно съесть, а мутноватый отвар подвергаем анализу. 1. Реакция на мочевину. Мочевина обнаруживается в отваре практически всегда, поскольку в мышечной ткани ее концентрация составляет от 0,4 до 1,4 г на 1 кг. 2.   Обнаружение   креатина.   Содержание   креатина   и   креатин­фосфата   в мышцах   доходит   до   0,5   %.   Столь   высокая   концентрация   без   проблем обнаруживается в отваре с помощью пикратного метода Яффе. 3.   Обнаружение   карнозина   и   других   гистидин­содержащих   дипептидов. Для   мышечной   ткани   характерны   реакции   биосинтеза   так   называемых гистидин­содержащих дипептидов (ГСД). К ним относятся карнозин, офидин, ансерин. Структурные формулы приводятся ниже: Из   приведенных   формул   видно,   что   карнозин,   офидин,   ансерин представляют собой своеобразные дипептиды, состоящие из гистидина или метилгистидина и бета­аланина.  Заслуга   открытия   карнозина   принадлежит   русскому   биохимику В. С. Гулевичу, который в 1900 году выделил из водного экстракта мясного фарша   соединение   следующего   состава   С9Н14N4O3.  Структура   карнозина,  а именно так Гулевич назвал выделенное соединение (от carnis – мясо), была установлена к 1918 году. Другие гистидин­содержащие дипептиды открыты позже: ансерин в 1929 году в мясе птицы (anser – гусь), а офидин в 1939 году в мышечной ткани змей и китов. Позже обнаружилось, что гистидин­содержащие дипептиды в значительных количествах   содержатся   в   головном   мозге,   но   все­таки   это   специфически мышечные   (мясные)   компоненты.   Открыт   еще   целый   ряд   ГСД,   например карцинин (в мясе крабов, моллюсков), гомокарнозин и другие. К настоящему времени хорошо изучены пути биосинтеза и распада карнозина и других ГСД. Что касается биологической  роли гистидин­содержащих дипептидов,  то можно выделить следующие моменты: 1.  Будучи   органическими   основаниями,   они   участвуют   в   нейтрализации образующихся в клетке кислых продуктов, например молочной кислоты. 2.   Карнозин   и   его   аналоги   являются   естественными   гидрофильными (водорастворимыми)   антиоксидантами,   предохраняя   структуры   клетки   от избыточного окисления активными формами кислорода. 3.   Не   исключено,   что   эти   соединения   выполняют   функцию   резервных источников гистидина для биосинтеза мышечных белков; если сопоставить концентрацию карнозина и свободного гистидина в мышцах млекопитающих, то их отношение составит примерно 80:1. Вероятно, по мере расходования свободного гистидина в клетке идет его пополнение из карнозинового фонда, тем более что другой продукт гидролиза карнозина бета­аланин необходим для   синтеза   пантотеновой   кислоты   и   важного   кофермента   ацилирования коэнзима А. Все   это   достаточно   существенная   теоретическая   информация,   однако определение   карнозина   в   мясных   продуктах   имеет,   на   наш   взгляд,   чисто практическое   значение.   Как   известно,   в   колбасный   фарш   часто   вводят растительные,  более  дешевые,   добавки   (крахмал,   соевую   муку   и   т.  п.),  не содержащие карнозина. Поэтому анализ карнозина можно использовать как один из показателей качества мясного фарша для колбас. Конкретно, если мы анализируем   некий   сорт   вареной   колбасы   от   двух   производителей   и обнаруживаем,   что   у   первого   содержание   карнозина   вдвое   ниже,   чем   у второго, мы вправе предполагать: первый злоупотребляет внесением дешевых наполнителей.  Что   касается   самого  метода   анализа   карнозина,  то  это   уже описанная   ранее   диазореакция   Паули,   что   вполне   естественно,   так   как карнозин дает такую же цветную реакцию, что и гистидин. Итак,   к   0,5–1,0   мл   отвара   сосиски   добавляем   по   0,1   мл   растворов сульфаниловой   кислоты,   нитрита   натрия,   карбоната   натрия.   После добавления   последнего   реактива   в   течение   1   минуты   развивается   ярко­ оранжевое  окрашивание,  если в отваре  есть  карнозин. Гистидин   и  тирозин практически   не   мешают   определению,   поскольку   их   концентрация   на   два порядка ниже. Реакцию желательно проводить на холоде. Отметим,   что   в   последние   годы   карнозин   входит   в   моду   как   пищевая добавка. Появляются патенты на внесение карнозина в напитки и пищевые продукты. Предпринимаются попытки использовать карнозин и другие ГСД в качестве   лекарственных   препаратов   (глазные   капли   Севитин   для   лечения катаракты, противоожоговая мазь и др.). В   широком   смысле   к   экстрактивным   веществам   мышц   относят   также мононуклеотиды (АТФ, АДФ, АМФ). Заслуживает упоминания и карнитин, представляющий производное аминогидроксимасляной кислоты. N­метилированное     собой   Несмотря   на   то   что   содержание   карнитина   в   мышцах   относительно невелико (около 50 мг на 100 г сырой массы), он выполняет важную функцию транспорта   высших   жирных   кислот   через   внутриклеточные   мембраны.   К сожалению, мы не можем предложить метод обнаружения карнитина в мясных продуктах, который можно было бы реализовать в школьных условиях. Тем не менее   обращаем   на   него   внимание,   поскольку   фармакологи   рекомендуют препарат   карнитина   детям   с   задержкой   роста,   плохим   аппетитом   и   т.   п. Карнитин еще называют витамином роста (витамин Вт). О б н а р у ж е н и е  н и т р и т о в   в   о т в а р е   с о с и с о к На   этикетке   читаем,   что   в   состав   колбасного   изделия   входит цветообразователь   с   шифром   Е   250.   Кодовые   названия   пищевых   добавок появились   в   нашей   стране   сравнительно   недавно,   и   основная   масса потребителей мало знакома с ними и не обращает на них внимания. И все же что   это   такое   –   цветообразователь   Е   250?   А   это   не   что   иное   как   соль азотистой кислоты нитрит натрия. Попутно заметим, что Е 249 – это нитрит калия,   а   Е   251   –   нитрат   натрия.   В   разделе,   посвященном   химии   ротовой жидкости,   мы   уже   останавливались   на   нитрат­нитритной   проблеме   и выяснили,   что   нитриты –   это   довольно   небезопасные   соединения   и   их токсический   эффект   обусловлен   тем,   что   они   нитрозируют   протеины   и нуклеиновые   кислоты   живого   организма   и   таким   образом   могут провоцировать раковые заболевания. Несмотря   на   это,   в   пищевой   промышленности   нитриты   широко применяются именно с целью нитрозировать миоглобин мяса. Дело в том, что этот хромопротеин придает сырому мясу характерный красный (кровяной) цвет. В результате термической обработки красный миоглобин приобретает серый цвет вареного мяса. Если же мясной фарш предварительно выдержать в растворе нитрита натрия, его миоглобин превращается в нитрозомиоглобин, который придает мясным изделиям цвет красного соленого мяса. Безусловно, внешний вид розовой колбасы предпочтительнее для потребителя, чем товар грязно­серого цвета. Кроме того, нитриты в комбинации с поваренной солью обладают   консервирующим   действием.   Однако   надо   иметь   в   виду,   что токсичность   нитритов   требует   особой   санитарно­гигиенической регламентации.   Надо   помнить,   что   избыток   нитритов   в   пище   опасен   для здоровья.   В   настоящем   пособии   нет   смысла   рассматривать   вопросы нормирования нитритов в мясных изделиях. Мы просто попробуем выяснить, есть   ли   в   нашем   сосисочном   отваре   нитриты.   Тем   более   что   сделать   это весьма несложно.  О п ы т. К 2–3 мл отвара добавить 0,5–1,0 мл реактива Грисса и поставить на несколько минут в кипящую водяную баню. При наличии в отваре нитритов появляется   пурпурное   окрашивание   разной   степени   интенсивности.   Если выполнить   аналогичную   реакцию   с   отваром   обычного   мяса   –   окраски   не будет. При добавлении к мясному фаршу нитрата натрия Е 251 последний под действием бактерий, находящихся на мясе, восстанавливается до нитритов с тем же технологическим эффектом сохранения цвета мяса. П р и г о т о в л е н и е  и н д и к а т о р а   и з к р а с н о к о ч а н н о й  к а п у с т ы Кислотно­щелочные   индикаторы,   или   просто   индикаторы,   широко используются в аналитической химии, в том числе и в школьной практике. Любой   школьник,   наверное,   скажет,   что   такое   фенолфталеин   или   лакмус (азолитмин),   или   метилоранж.   Индикаторы   используются   для   определения реакции   среды   (кислая,   нейтральная,   щелочная),   для   кислотно­основного титрования   и   т.   п.   Аналитическая   промышленность   выпускает   десятки разнообразных индикаторов, охватывающих весь диапазон шкалы рH. Но мы приготовим   индикатор   сами.   Это   очень   просто.   Измельчаем   лист краснокочанной   капусты   и   растираем   его   в   ступке   с   небольшим   объёмом спирто­водной   смеси   (1:1)   или   просто   с   водой.   Вытяжка   приобретает фиолетовый   цвет,   поскольку   из   капустной   ткани   экстрагируется рубробрассицин.   Это   и   есть   кислотно­щелочной   индикатор   растительной природы. Приготовим 4 пробирки: первая – с раствором кислоты, капустный индикатор в этой пробирке ярко­красный; вторая – просто с водой – цвет фиолетовый; третья – со слабым раствором гидрокарбоната натрия – цвет синий; четвертая – с раствором щелочи, приобретает зелёный цвет. Можно даже приготовить индикаторную эталонную шкалу, с которой сравнивается проба с неизвестным рH. Индикатор можно приготовить из кожуры цветного винограда примерно так же, как из красной капусты. Кстати, изменение цвета виноградного   сока   и   красного   вина   используется   для   определения   общей кислотности   продукта   при   титровании   раствором   щелочи.   И   именно окрашенные растительные соки впервые использовались алхимиками позднего средневековья для оценки кислотности среды. Например, знаменитый Роберт Бойль,   который   был   не   только   физиком,   но   и   химиком,   использовал экстракты лепестков фиалки в качестве кислотно­щелочного индикатора. Как правило, окраска растительных пигментов­индикаторов в щелочной среде усиливается. В этом легко убедиться, если добавлять щелочь к заварке чая,  цвет раствора становится коричневым. Таким образом возможна  фальсификация крепости заварки чая добавлением, например, чайной соды  (гидрокарбоната натрия).