IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

В настоящее время свыше 500 тыс. разновидностей химических веществ  поступает в биосферу в результате не только природных процессов (извержение вулканов, геохимические аномалии и др.), но и, главным образом, вследствие интенсивного развития промышленности, нерационального использования природных ресурсов и урбанизации жизни общества. Среди загрязнителей значительное место занимают тяжелые металлы.

Известно также, что металлы при поступлении в организм могут вызывать ряд метаболических нарушений, преимущественно окислительно-восстановительных процессов. Образование бикомплексов металлов с различными компонентами клетки может повлечь за собой повреждение мембран, а также угнетение активности различных ферментов.

К числу тяжелых металлов, которые могут загрязнять пищевые продукты, относится медь. Связывание меди в реакции комплексообразования с пектином лежит в основе профилактики возможных последствий ее попадания в организм человека.

Пектин - (от «греческого pektos» - свернувшийся, застывший) это склеивающее вещество растительного происхождения. В природе пектин содержится в растительном сырье, плодах, овощах, корнеплодах, относится к растворимым пищевым волокнам.

Основу пектиновых веществ составляет полигалактуроновая кислота. Она состоит из остатков D-галактуроновой кислоты в пиранозной форме, соединенных α-1,4 - гликозидными связями.

Способность пектиновых молекул связывать поливалентные катионы увеличивается при повышении содержания и степени диссоциации свободных карбоксильных групп в молекуле и не одинакова по отношению к катионам различных металлов.

Целью данного исследования является определение комплексообразующей способности пектинов по отношению к меди и железу.

В качестве объекта исследования был выбран порошковый пектин (пектин SS 200, цитрусовый, Дания).

В основе определения комплексообразующей способности исследуемого вещества по отношению к меди лежит фотоколориметрическое определение последней в форме аммиаката меди, который имеет интенсивное синее окрашивание с максимумом поглощения при 610 нм и образуется при добавлении избытка аммиака к раствору, содержащему сульфат меди по реакции:  CuSO₄ + 4NH₄OH → [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4H₂O.

По значению оптической плотности водного раствора пектина, содержащего ионы Cu²⁺, устанавливали концентрацию в нем меди. Для этого определяли оптическую плотность серии растворов Cu²⁺ различной концентрации. По полученным экспериментальным данным строили калибровочный график зависимости оптической плотности от концентрации ионов Cu²⁺, пользуясь которым, находили концентрацию ионов меди в растворах, содержащих пектин. Измерения проводили с помощью прибора фотоэлектроколориметра КФК-3 при толщине слоя 1 см. Значение комплексообразующей способности находили по разности концентраций меди в  водном растворе и в растворе, содержащем пектин. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1 Результаты исследования комплексообразующей способности пектина по отношению к ионам Cu²⁺

Максимальная комплексообразующая способность пектина по отношению к ионам меди ~ 80000 мг/г наблюдается при концентрации пектина 0,005 г/см³.

Ионы тяжелых металлов связываются казеином за счет фосфора казеинат-кальций фосфатного комплекса, что приводит к образованию нерастворимых в воде солей.

Для сравнения связывающей способности пектина с белком молока готовили раствор казеина. С этой целью навеску сухого казеина растворяли в воде с добавлением ацетата натрия при нагревании на водяной бане. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Полученные результаты показали, что комплексообразующая способность пектина и казеина в условиях нашего опыта практически одинакова, хотя механизмы связывания ионов металлов различны.

Таблица 2 Результаты исследования комплексообразующей способности казеина по отношению к ионам Cu²⁺

Для определения комплексообразующей способности пектина и казеина по отношению к железу определяли оптическую плотность растворов, содержащих FeCl₃, при λ = 395 нм. Результаты исследований представлены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3 Результаты исследования комплексообразующей способности пектина по отношению к ионам Fe³⁺

Таблица 4 Результаты исследования комплексообразующей способности казеина по отношению к ионам Fe³⁺

В зависимости от концентрации пектина 0,005 г/см³, 0,01 г/см³, 0,015 г/см³ его комплексообразующая способность равна соответственно 2600, 900, 370 мг/г. Для казеина комплексообразующая способность по отношению к ионам железа оказалась ниже, чем для пектина.

Проведенные нами исследования позволили определить комплексообразующую способность пектинов по отношению к меди и железу в сравнении с казеином. Мы установили, что при разных значениях концентрации пектина его комплексообразующие свойства различны: в более разбавленных растворах пектин проявляет большую способность к комплексообразованию. В этом проявляется уникальная способность выводить из организма такие вредные вещества, как радиоактивные элементы, ионы токсичных металлов и пестициды.