XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Рациональное питание и употребление продуктов с защитными свойствами ослабляет отрицательное воздействие повышенного радиационного фона и других неблагоприятных факторов внешней среды на здоровье человека. Для снижения воздействия токсичных элементов и веществ, попавших в организм человека, следует применять природные адсорбционные препараты.

К одним из таких относятся пектины, которые наиболее широко применяются практически во всех отраслях пищевой промышленности. Они представляют собой очищенный углеводород, который получают путем экстракции из растительного сырья. Пектины используются в качестве гелеобразователя, стабилизатора, загустителя, влагоудерживающего агента, осветлителя, а также вещества, облегчающего фильтрование и как средство для капсулирования. Так, например, в молочной промышленности пектины очень активно применяются при производстве йогуртов, сыров, мороженого, молочно-фруктовых десертов, сквашенных и подкисленных молочных продуктов, используется как эмульгатор для изготовления майонеза и жидких маргаринов в масложировом производстве. Его успешно применяют для производства мармелада, желейных начинок, сбивных кондитерских изделий, таких как зефир, пастила, конфетные массы. В европейской системе кодификации пищевых добавок пектину присвоен код Е440.

Пектин может сорбировать и выводить из организма биогенные токсины, анаболики, ксенобиотики, продукты метаболизма и биологически вредные вещества, способные накапливаться в организме.

Цель настоящей работы заключалась в исследовании адсорбционной способности природного сырья: шелухи и жмыха кедровой шишки, грецкого ореха, пектина по отношению к ионам тяжелых металлов Ni(II), Cu(II), Fe(III), Cr(III).

В настоящее время свыше 500 тыс. разновидностей химических веществ поступает в биосферу в результате не только природных процессов, 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.

Адсорбционная способность пектина основана на его способности образовывать нерастворимые комплексные соединения с тяжелыми металлами и радионуклидами (Рис.1). Именно это свойство определяет пектин по рекомендации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) как профилактическое средство в экологически загрязненных территориях. Профилактическая суточная доза пектина составляет 4-5 г, в условиях радиоактивного загрязнения – 15-16 г.

Рисунок 1 – Образование комплексного соединения пектина с медью

Комплексообразующие свойства пектиновых веществ зависят от содержания свободных карбоксильных групп, то есть степени этерификации карбоксильных групп метанолом. Степень этерификации определяет линейную плотность заряда макромолекулы, а, следовательно, силу и способ связи катионов.

Нами была исследование адсорбционная способность различных природных материалов: шелухи кедровой шишки, жмых кедрового ореха, перегородки грецкого ореха, пектина.

В основе определения адсорбционной способности исследуемых образцов по отношению к ионам меди, никеля, кобальта, железа лежит фотоколориметрическое определение концентрации в растворе свободных ионов металлов до и после адсорбции при длине волны, отвечающей максимуму поглощения. Измерения проводили с помощью прибора КФК-3 при толщине слоя 1 см. Значение адсорбции находили по разности концентраций ионов металлов в водном растворе до и после адсорбции с учетом объема раствора и массы адсорбента. Результаты исследований адсорбционной способности различных природных сорбентов по отношению к ионам Ni²⁺представлены в таблице 1.

Таблица 1 ‑ Результаты исследования адсорбционной способности различных природных сорбентов по отношению к ионам Ni²⁺

Исследования показали высокую адсорбционную способность пектина и протеинсодержащего сырья: жмыха кедрового ореха и кедровой шишки после спекания. Адсорбция идет лучше из разбавленных растворов. Адсорбционное равновесие устанавливается в течение 30-40 минут, а в случае пектина – в течение 10 минут. Таким образом, введение в адсорбционную систему протеинов способствует увеличению связующих свойств материала со ионами металлов, по-видимому, за счет хемосорбции металлов с белками.