Статья: Определение количественного и качественного состава пигментов желтков куриных яиц различных производителей

Для исследования мы взяли 6 разных видов куриных яиц от 5 до 10 штук каждого вида: №1 - А - купленные в магазине "Ашан", название "Ашан", №2 - Я - купленные в магазине "Пятерочка", №3 - ДН - купленные в магазине "Виктория", название "Деревня Недюревка", №4 - Б - купленные в магазине "Станем друзьями" белорусских производителей, №5 - П - яйца от деревенских кур, выращенных на свободном выгуле, №6 - З - яйца от домашних кур, выращенных в клетках на комбикорме.

Сначала мы фиксировали цвет скорлупы, взвешивали каждое яйцо и записывали результаты в журнал, затем отделяли желток от белка и тоже взвешивали на аналитических весах. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры исследуемых образцов

Узнав вес желтка, мы добавляли в стаканчик соль в отношение 1:1 по массе. Затем смесь переносили в ступку и пестиком перетирали до однородной массы. Затем помещали получившуюся смесь в микроволновку на 1,5 минуты и перемалывали до состояния порошка. Для приготовления пробы мы отсыпали один грамм желточно-солевого порошка и смешивали его с тремя миллилитрами диметилсульфоксида (ДМСО). Тщательно перемешивали порошок в пробирке стеклянной палочкой и ставили в термостат. После этого мы использовали шприц без иглы, положив него ватку, чтобы убрать сухие остатки. Перелив экстракт с остатками в шприц, мы максимально выдавливали всю жидкость. Для того, чтобы снять спектр экстракта желтка, мы наливали в кювету спектрофотометра по 2 мл ДМСО и 0,5 мл экстракта яичного желтка и проводили измерения. Экстракт разводился ДМСО до тех пор, пока показатель поглощение в максимальном значении не равнялся 0,8 или меньше. Для построения графиков данные были пересчитаны из расчета 0,5 мл экстракта, доведенного ДМСО до 2,5 мл. На большинстве полученных спектров четко выделялись три характерных пика максимумов поглощения основных каротиноидов яйца - В-каротина, ликопина и зеаксантина. На графике приведен усредненный спектр всех исследованных образцов.

Максимумы поглощения: бета-каротина - 464 нм, лютеина - 431 нм, зеаксантина - 486 нм [7].

На основе полученных в результате исследования данных нами были построены графики поглощения экстрактов исследованных образцов:

По закону Бугера-Ламберта-бера, высота пика пропорциональна концентрации вещества. Все графики построены в одном масштабе для простоты сравнения. Пики слева направо - это лютеин, бета-каротин, зеаксантин. По высоте пиков можно понять соотношение веществ и сравнить относительную разницу в концентрации веществ в разных пробах.

Так, при анализе спектров проб №4 и №2 (белорусские и из магазина "Пятерочка") видно, что высота кривой спектра значительно ниже, чем в остальных пробах. Это говорит о более низкой концентрации каротиноидов.

В пробе №1 ("Ашановские") наибольшее содержание каротиноидов из 4-х исследованных образцов, приобретенных в розничных магазинах. В пробе №6 содержание каротиноидов, исходя из анализа спектра, выше, чем в любом из образцов, приобретенном в магазине. Соотношение каротиноидов, однако, приблизительно сходно с "магазинными" образцами. Спектр экстракта яиц №3, желтки которых были максимально окрашены, имеет только один пик, соответствующий бета-каротину. Более того, его высота больше, чем в других исследованных образцах. Концентрация бета-каротина в этом образце настолько велика, что маскирует наличие других каротиноидов, и нам не удалось определить концентрацию лютеина в нем с помощью имеющейся методики.

В пробе №5 картина соотношений высоты пиков каротиноидов говорит о повышенном содержании лютеина. Общее количество каротиноидов также выше, чем в большинстве исследованных образцов.

Получение количественных данных.

Для получения количественных данных о содержании лютеина в каждой из проб необходимо:

1) Провести калибровку прибора с помощью растворов с известной концентрацией вещества

2) Произвести перерасчет данных о поглощении в количественные показатели

В качестве эталона нами был взят препарат "Лютеин" фирмы РеалКапс.

Одна таблетка препарата содержит 5 мг лютеина. Растворяя содержимое таблетки в разных объемах ДМСО мы получили растворы лютеина разных концентраций. Данные приведены в таблице 2. Для всех растворов были получены данные поглощения на длине волны 431 нм - максимуме поглощения лютеина. Зависимость поглощения от концентрации приведена на графике.

Таблица 2. Концентрации лютеина, использованные при построении калибровочной кривой

Как видно из графика, линейная зависимость наблюдается в левой части и теряется с увеличеснием концентрации вещества. Это согласуется с инструкцией по работе с прибором, исходя из которой - адекватные данные можно получить исходя из значений поглощения в диапазоне от 0,1 до 0,8. Оставим на графике только значения близкие к указанному диапазону:

Как видно из графика - наблюдается линейная зависимость изменения показателя поглощения от концентрации лютеина. Параллельно с этим, выяснилось, что исходя из закона Бугера-Ламберта-Бера можно с высокой точность по показателю поглощения восстановить концентрацию измеряемого образца.

На основе вышеприведенных данных мы приступили к пересчету данных:

Коэффициен экстинкции лютеина в диметилсульфоксиде на длине волны 431 нм равняется 2550 л/М*см [8].

По закону Бугера-Ламберта-Бера, поглощение (А) является произведением длины оптического пути (L) на коэффициент экстинкции (E) и концентрацию (C) вещества: A=E*L*C

Отсюда можем выразить концентрацию:

С=А/(E*L)

Таким образом, мы можем найти концентрацию вещества в растворе, находившемся в оптической кювете. Зная, что для измерения мы развели экстракт в 5 раз, мы рассчитали концентрацию каротиноида в экстракте (С_{экстракт}):

С_{экстракт} = С*5

Экстракция производилась 3 мл ДМСО из 0,5 г желтка. Допустив, что экстракция проходила полностью, и зная молярную массу лютеина (569 г/моль), мы вычислили массу каротиноида в 1 грамме желтка.

W= С_{экстракт}*0,003(л)*569 (г/моль)/0,5(г)

Для предоставления результата в стандартном виде (мг/г) мы умножили результат на 1000. Результаты вычислений приведены в таблице 3.

Таблица 3. Количественные показатели содержания лютеина в исследованных образцах.

Как видно из таблицы, количественные данные по массе лютеина полностью совпадают с данными, полученными на графиках: больше всего его в яйцах домашних кур, содержащихся на вольном выпасе (№ 5) и содержащихся на комбикорме в клетках (№ 6). Наименьшее количество лютеина выявлено в пробе № 4 - яйцах белорусских производителей. В пробе № 3 концентрации бета-каротина настолько велика, что маскирует наличие других каротиноидов, поэтому массу лютеина в этом образце нам определить не удалось.

На основании проведенных экспериментов мы сделали следующие выводы:

1. Органолептический анализ окрашенности яичного желтка может дать объективные представления об общем содержании каротиноидов, но не информативен относительно соотношения конкретных пигментов.

2. Концентрация конкретных каротиноидов может быть выяснена только с помощью специализированного анализа.

3. Наибольшая концентрация лютеина среди исследованных образцов обнаружена в яйцах птиц, содержавшихся на вольном выпасе.

4. Концентрация каротиноидов в желтках яиц различных производителей имеет существенные различия.

Заключение

Работа посвящена исследованию наличия каротиноидов в желтках куриных яиц и установлению корреляции между условиями выращивания кур и количеством полезных каротиноидов, в частности, лютеина, в желтках. В первой части работы на основе литературных источников мы изучили класс каротиноидов, их состав, классификацию, строение, а также их функции в живых организмах, главным образом, их влияние на здоровье человека. Во второй части мы исследовали 6 видов яиц, как купленных в магазинах с различной интенсивностью окраски желтка, так и от кур, выращенных в домашних условиях в клетках на комбикорме и на свободном выгуле.

В работе использовалось оборудование конвергентной курчатовской лаборатории: аналитические весы, спектрофотометр, термостат, лабораторное оборудование и реактивы.

Наша гипотеза подтвердилась: действительно, цвет желтка куриного яйца зависит от количества каротиноидов, поскольку они являются пигментами, но не дает представления о составе каротиноидов и их пользе для человека; и в яйцах кур, выросших в естественных условиях, больше полезных каротиноидов, чем в яйцах кур, выращенных на искусственных кормах.

Работа в данный момент продолжается: методом тонкослойной хроматографии мы определяем концентрацию лютеина в пробе с большой концентрацией бета-каротина.