Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ




Ферментативный анализ представляет собой один из основных аналитических инструментов в международной и отечественной практике научных исследований, современного производственного и сертификационного контроля качества продуктов питания, пищевого сырья и биологических материалов.

Ферментативный анализ является составной частью энзимологии и аналитической химии и служит для специфического определения веществ с помощью высокоочищенных препаратов ферментов.

В основе ферментативного анализа лежат природные биохимические процессы обмена веществ, которые воспроизводятся in vitro: реакция фермента с субстратом, причем в качестве субстрата выступает анализируемое вещество пробы.

Основными преимуществами применения ферментативных методов в научных исследованиях, при разработке новых пищевых технологий и биотехнологических процессов, а также при анализе качества, идентификации и установления фальсификации продуктов питания и пищевого сырья являются:

1. Высокая специфичность и достоверность результатов. Высокоспецифичные ферментативные методы анализа дают, как правило, более достоверные результаты, чем неспецифические химические методы. Специфичность действия ферментов, основанная на комплементарное™ пространственной конфигурации активного центра и субстрата является гарантом достоверности и надежности ферментативного метода при исследовании отдельных соединений в многокомпонентных смесях, имеющих сложный состав и строение, таких, какими и являются пищевые продукты. При разработке ферментативных методов и подборе реагентов, в первую очередь, выбирают ферменты с наибольшей специфичностью действия, для которых подбираются

оптимальные условия проведения анализа. Кроме того, при разработке методов ферментативного анализа отдельных компонентов продуктов питания обычно используют несколько ферментов, которые последовательно функционируют в данной системе.

2. Простые способы подготовки проб, которые исключают потерю исследуемых компонентов. Основная задача, которую необходимо выполнить при подготовке пробы, — по возможности наиболее полно сохранить для анализа исследуемый компонент без его количественной потери или изменения структуры. В некоторых случаях возможен прямой анализ пробы без ее предварительной подготовки (например, при абсолютной специфичности фермента к исследуемому веществу и отсутствии в пробе каких-либо мешающих факторов). Обычно же для ферментативного анализа используются простые и хорошо известные способы подготовки проб, такие как: разбавление, фильтрация (центрифугирование), нейтрализация (подкисление), экстракция, обезжиривание, осветление, обесцвечивание. Только в определенных случаях применяют специальные способы подготовки проб, например, при определении водонерастворимых соединений (холестерин, лецитин, крахмал), нестабильной L-аскорбиновой кислоты в твердых материалах и др.

3. Простая и быстрая процедура измерений, которая исключает использование дорогостоящего оборудования. В большинстве ферментативных определений используют фотометрические способы измерения результатов. Для этого все компоненты искусственной тестовой системы, например, буфер, коферменты, активаторы, вспомогательные ферменты и пробу смешивают в фотометрической кювете. После измерения начальной оптической плотности добавляют стартовый фермент, который инициирует реакцию. В конце реакции (через определенный промежуток времени) повторно измеряют оптическую плотность тестовой системы. Из разницы оптических плотностей в начале и в конце реакции по уравнению закона Ламберта — Бера рассчитывают концентрацию С (г/л) искомого соединения.

C =

[(E 2 - E 1) опыт - (E 2 - E 1) контроль]∙V∙M∙F
ε∙d∙v∙10000

 

где (E 2 - E 1) опыт — разница конечной и начальной оптической плотности в кювете с пробой; (E 2 - E 1) контроль— разница конечной и начальной оптической плотности в кювете без пробы; V — общий объем реакционной смеси, мл; М — молярная масса искомого соединения, г/моль; F — фактор разведения пробы; ε — молярный коэффициент экстинкции (например, кофермента НАДФ/НАД при λ = 340 нм, ε = 6,3 л/ммоль ∙ см); d — толщина кюветы, см; v — объем пробы, добавляемый в кювету, мл.

В большинстве ферментативных методов прямому фотометрическому контролю доступно измерение таких вспомогательных компонентов

тестовой системы, как коферментов НАД+/ПАДН или НАДФ+/НАДФН. Количество восстановленных или окисленных коферментов прямопропорционально количеству искомого соединения. Система конечных значений с фотометрическим измерением результата настолько надежна, что

Таблица 8.5. Применение ферментативных методов для анализа различных компонентов пищевых продуктов [А. Ю. Колесное. Ферментативный анализ в пищевой промышленности, 1996. № 11]

Группа продуктов Анализируемые компоненты
Детское питание, диетические продукты Сахароза, D-глкжоза, D-фруктоза, лактоза, мальтоза, крахмал, L-аскорбиновая кислота, лимонная кислота, D-, L-молочные кислоты, D-сорбит, ксилит, лецитин, холин
Пиво, вино, игристые вина D-глюкоза, D-фруктоза, сахароза, глюкозный сироп, этанол, глицерин, D-сорбит, сульфит, нитраты, L-, D-молочные кислоты, D-глкжоновая кислота, уксусная кислота, лимонная кислота, янтарная кислота, L-аскорбиновая кислота
Хлеб, хлебобулочные изделия, шоколад, мороженое и конд. изделия Сахароза, D-глкжоза, D-фруктоза, лактоза, мальтоза, крахмал, этанол, глицерин, D-сорбит, ксилит, холестерин, лецитин
Яйца и яичные продукты Янтарная кислота, L- молочная кислота, D-3-гидроксимасляная кислота, холестерин
Соки, фруктовые продукты, безалкогольные напитки Сахароза, D-глкжоза, D-фруктоза, лимонная кислота, D-изолимонная кислота, L-аскорбиновая кислота, D-, L-молочные кислоты, этанол, уксусная кислота, глюкозный сироп, щавелевая кислота, глицерин, D-, L-яблочные кислоты, муравьиная кислота, D-глюконовая кислота, D-сорбит, нитраты
Мясо и мясные продукты Сахароза, лактоза, D-глюкоза, D-галактоза, крахмал, лимонная кислота, уксусная кислота, D-глюконовая кислота, L-глутаминовая кислота, D-, L-молочные кислоты, муравьиная кислота, глицерин, аммиак (мочевина), креатин/ креатинин, пирофосфаты, холестерин
Молоко и молочные продукты Лактоза, D-глюкоза, D-галактоза, D-фруктоза, крахмал, сахароза, лимонная кислота, уксусная кислота, L-яблочная кислота, янтарная кислота, L-глутаминовая кислота, D-, L-молочные кислоты, этанол, ацетальдегид, триглицериды, мочевина, нитраты
Пищеконцентраты (например, супы) Сахар и сахаристые изделия
Креатин, L-глутаминовая кислота, сахароза, крахмал Сахароза, D-глюкоза, D-фруктоза, раффиноза, муравьиная кислота, лимонная кислота, D-, L-молочные кислоты, D-сорбит, этанол

служит в качестве стандарта для оценки других методик. Для проведения ферментативного анализа используется стандартное оборудование, которое имеется практически в любой производственной лаборатории: спектрофотометры или фотометры с интервалом измерений от 325 до 800 нм; кюветы для фотометрических измерений, мерные пипетки и дозаторы, весы, центрифуга, рН-метр, водяной термостат, фильтры и т. п.

4. Высокая чувствительность метода и хорошая воспроизводимость результатов. Высокая чувствительность позволяет использовать ферментативные методы для определения следовых количеств веществ. Например, в продуктах питания могут быть определены следующие концентрации компонентов (г/л): этанол — 0,001; ацетоальдегид — 0,001; лимонная кислота — 0,002; глицерин — 0,001; D-глюкоза — 0,002; D-сорбит — 0,001; лактоза — 0,005; нитраты — 0,001.

Кроме вышеперечисленных достоинств ферментативных методов анализа можно назвать и универсальность применения, высокую надежность и устойчивость к мешающим факторам, низкие затраты на проведение анализа (время, оборудование, расходуемые материалы), а также использование безопасных реактивов.

Области применения ферментативного анализа на практике многообразны. Это и производственный контроль, и контроль качества готовой продукции, а также контроль сырья, анализ состава пищевого продукта с целью установления их свойств и соответствия законодательным нормам, оценка гигиенического статуса, идентификация и установление фальсификации.

В табл. 8.5 приведены некоторые группы продуктов питания, а также их компоненты, для анализа которых разработаны специфические ферментативные методы.

По словам одного из основоположников ферментативного анализа Г. Бергмана: " Ферментативный анализ, как принцип, свободен от недостатков и ошибок, т. к. он представляет систему для измерений, которую успешно использует живая клетка уже в течение миллионов лет".

Контрольные вопросы

1. Каковы химическая природа и особенности ферментов как биологических катализаторов?

2. Что изучает кинетика ферментативных реакций?

3. Как влияет концентрация субстрата и фермента на скорость ферментативной реакции?

4. Как определяются основные кинетические параметры ферментативной реакции: V0; Vmax; Ks; Km? Почему именно V0 (начальная скорость) является мерой количества фермента?

5. Что такое ферментные препараты и каково их отличие от ферментов?

6. Какие ферменты наиболее широко применяются в пищевой промышленности?

7. По каким критериям оцениваются ферментные препараты с точки зрения их использования в той или иной пищевой технологии?

8. В чем заключаются особенности подхода при характеристике ферментов пищевого сырья и исследовании поведения ферментов (ферментных препаратов) в режиме определенной пищевой технологии?

9. Что такое иммобилизованные ферменты?

10. Каковы основные области применения ферментативного анализа на практике? Перечислите основные преимущества ферментативных методов исследования пищевых продуктов.

344 :: 345 :: 346 :: 347 :: 348 :: Содержание

349 :: 350 :: 351 :: 352 :: 353 :: 354 :: 355 :: 356 :: 357 :: Содержание


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 931. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.029 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7