Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

----- университет

Кафедра товароведения и экспертизы продовольственных товаров 
 
 
 

Курсовая  работа

По дисциплине: «Товароведение и экспертиза продовольственных товаров»

Тема: Характеристика каротиноидов плодов и овощей

(тема  КР)  
 
 

   Выполнила: студентка ------ гр. ------.

                                                                                                                                                            Ф. И. О.

Руководитель: -------.        доцент

   Ф. И. О                        Уч. степень

   Курсовая  работа допущена к защите:

   ____________________________

   Подпись руководителя

   «____» __________________ 2010 г.

   Курсовая  работа защищена

   с оценкой: ________________________

   «____» ______________________ 2010 г. 
 
 

Владивосток

2010

     Содержание

     Введение

     Каротиноиды — наиболее многочисленная и широко распространенная группа природных пигментов. Они обнаружены у всех представителей растительного царства как в  фотосинтезирующих, так и в нефотосинтезирующих тканях, а также часто встречаются у микроорганизмов. Они полностью или частично обуславливают окраску многих животных, особенно птиц, рыб, насекомых, являются основой зрительных пигментов, ответственных за восприятие света и различение цветов. Они нерастворимы в воде, но растворяются в органических растворителях.

     Каротиноиды образуются высшими растениями, водорослями, фототрофными бактериями и рядом хемотрофных бактерий. Кроме того, каротиноиды синтезируют некоторые мицелиальные грибы и дрожжи. Присутствуют каротиноиды также в организме некоторых членистоногих, рыб, птиц и млекопитающих, но самостоятельно эти пигменты не образуются, а поступают с пищей и служат источником обогащения организма витамином А. Каротиноиды находятся у растений и микроорганизмов в свободной форме, могут образовывать гликозиды, каротино-белковые комплексы, но значительно чаще встречаются в виде эфиров, длинноцепочечных жирных кислот.

     К группе каротиноидов относят вещества, окрашенные в желтый или оранжевый цвет. Наиболее известные представители каротиноидов — каротины — пигменты, дающие специфическую окраску корням моркови, а также лютеин — желтый пигмент, содержащийся наряду с каротинами в зеленых частях растений. Окраска семян желтой кукурузы зависит от присутствующих в них каротинов и каротиноидов, получивших название цеаксантина и криптоксантина. Окраска плодов томата обусловлена каротиноидом ликопином. 
 
 

     1. Обзор литературы

     1.1. Химическая природа, свойства и виды каротиноидов

     1.1.1 Физико-химические свойства каротиноидов

     По  химической природе каротиноиды  относятся к огромному классу терпеноидов, включающих также эфирные масла, фитогормоны, стероиды, сердечные гликозиды, жирорастворимые витамины, млечный сок. Их углеводородная структура состоит из цепи двух или более изопренов (С₅-углеводородов). Каротиноиды относятся к тетратерпенам; они состоят из длинных ветвящихся углеводородных цепей, содержащих несколько сопряженных двойных связей, заканчивающихся на одном (α-каротин) или обоих концах (β-каротин) кольцевой циклической структурой — иононовым кольцом.

     Длинная цепь сопряженных двойных связей образует хромофор всех каротиноидов, что позволяет отнести их к природным пигментам. Человеческому глазу каротиноиды с 7–15 конъюгированными двойными связями видятся в цвете от желтого до красного. Их хромофорные электронные системы находятся также под влиянием других дополнительных двойных связей и различных функциональных групп (например, карбонильной, эпокси-группы и др.), которые также оказывают влияние на поглощение волн света определенных длин и, как следствие, на цвет молекул. ^[2]

     К общим свойствам каротиноидов можно  отнести их нерастворимость в  воде и хорошую растворимость  во многих органических растворителях (хлороформе, бензоле, гексане, петролейном эфире, четыреххлористом водороде и др.). Гидроксилсодержащие каротиноиды лучше растворяются в спиртах (метанол, этанол). Растворы каротиноидов в органических растворителях при спектрофотометрических исследованиях дают характеристические полосы поглощения в основном в видимой области спектра, а стереоизомеры показывают их также и в ультрафиолетовой области. Это один из наиболее точных показателей, используемых при идентификации этих веществ.

     Характерной является также особенность каротиноидов избирательно абсорбироваться на минеральных и некоторых органических абсорбентах, что позволяет разделять их при помощи методов хроматографирования.

     Для отдельных каротиноидов характерны некоторые специфические реакции, в том числе цветные. ^[10]

     Следует учитывать, что каротиноиды в  чистом виде характеризуются высокой лабильностью — они весьма чувствительны к воздействию солнечного света, кислорода воздуха, нагреванию, воздействию кислот и щелочей. Под воздействием этих неблагоприятных факторов они подвергаются окислению и разрушению. В тоже время, входя в состав различных комплексов (например, протеиновых), они проявляют большую стабильность. ^[9]

     1.1.2 Химическая природа и виды каротиноидов

     Известна  классификация каротиноидов, основанная на различиях химического строения этих пигментов. Каротиноиды делят, например, на каротины (содержат только углерод и водород) и гидроксикаротиноиды, в молекулу которых входит также кислород. Последние называют иногда общим термином ксантофиллы. Другая химическая классификация делит каротиноиды на ациклические, моноциклические и бициклические, Имеется также классификация каротиноидов, в основу которой положены отличия в функциональном значении этих пигментов. ^[3]

     В зависимости от степени поглощения каротиноиды разделяются на 2 группы: каротины и ксантофилы. Все незамещенные каротиноиды — каротины. Они не содержат атомов кислорода, являются чистыми углеводородами и обычно имеют оранжевый цвет. Наиболее известный представитель этой группы — β-каротин. Каротиноиды, окрашенные в цвета от желтого до красного характеризуются наличием кислородсодержащих функциональных групп и называются ксантофилами. Продукты распада дифференцируются как апо-, секо- и норкаротиноиды.

     Из-за многочисленных двойных связей, обычно циклического окончания молекул и наличия ассимметричных атомов углерода каротиноиды имеют разнообразные конфигурации и стереоизомеры с различными химическими и физическими свойствами. Большинство каротиноидов имеют цис- и трансгеометрические изомеры. Атом углерода с 4 различными заместителями обусловливает возможность оптических R- или S-изомеров. Эти различия между молекулами одной и той же формулы оказывают заметное влияние на физические свойства и на эффективность каротиноидов как пигментов.

     Одна  из характерных особенностей этих соединений — наличие в них значительного числа сопряженных двойных связей, образующих их хромофорные группы, от которых зависит окраска. Все натуральные каротиноиды могут рассматриваться как производные ликопина — каротиноида, обнаруженного в плодах томатов, а также в некоторых ягодах и фруктах. Эмпирическая формула ликопина С₄₀Н₅₆. Строение ликопина представлено на рисунке 1.

     Рисунок 1 – химическая структура ликопина 

     Путем образования кольца на одном или  обоих концах молекулы ликопина образуются его изомеры: α-, β- или γ-каротины (рисунки 2, 3, 4).

     Рисунок 2 – химическая структура α-каротина.

     Рисунок 3 – химическая структура γ-каротина.

     Рисунок 4 – химическая структура β-каротина 

     Сопоставляя формулы, можно заметить, что α-каротин отличается от β-изомера положением двойной связи в одном из циклов, расположенных по концам молекулы. В отличие от α- и β-изомеров γ-каротин имеет только лишь один цикл. ^[2]

     Каротины являются веществами, из которых образуется витамин А. Поскольку ликопин и каротины содержат 40 углеродных атомов, они могут рассматриваться как образованные восемью остатками изопрена. Все без исключения другие природные каротиноиды — производные четырех указанных выше углеводородов: ликопина и каротинов. Они образуются из этих углеводородов путем введения гидроксильных, карбонильных или метоксильных групп или же путем частичной гидрогенизации или окисления. ^[4]

     В результате введения в молекулу β-каротина двух оксигрупп образуется каротиноид, содержащийся в зерне кукурузы и называемый цеаксантином С₄₀Н₅₆О₂ (3,3'-диокси-β-каротин), его строение представлено на рисунке 5. 

     Рисунок 5 – химическая структура цеаксантина 

     Введение  двух оксигрупп в молекулу α-каротина приводит к образованию лютеина С₄₀Н₅₆О₂ (3,3'-диокси-α-каротина), изомера цеаксантина, обнаруженного наряду с каротином в зеленых частях растений. В результате присоединения к молекуле β-каротина одного атома кислорода с образованием фураноидной структуры получается каротиноид цитроксантин С₄₀Н₅₆О, содержащийся в кожуре цитрусовых (рисунок 6).

     Рисунок 6 – химическая структура цитроксантина 

     Продуктами  окисления каротиноидов с 40 углеродными  атомами в молекуле являются кроцетин С₂₀Н₂₄О₄, биксин С₂₅Н₃₀О₄ и β-цитраурин С₃₀Н₄₀О_2.

     Кроцетин  – красящее вещество, находящееся  в рыльцах крокуса в соединении с двумя молекулами дисахарида гентиобиозы в виде гликозида кроцина. Кроцетин представляет собой дикарбоновую кислоту (рисунок 7).

     Рисунок 7 – химическая структура кроцетина 

     Биксин  – пигмент красного цвета, содержащийся в плодах тропического растения Bixa orellana, применяется для подкраски масла, маргарина и других пищевых продуктов (рисунок 8).

     Рисунок 8 – химическая структура биксина 

     β-Цитраурин  находится в кожуре плодов цитрусовых, его строение представлено на рисунке 9.

     Рисунок 9 – химическая структура β-цитраурина 

     В бурых водорослях обнаружен каротиноид фукоксантин С₄₀Н₆₀О₆, который принимает участие в процессе фотосинтеза в качестве так называемого вспомогательного пигмента (рисунок 10).

     Рисунок 10 – химическая структура фукоксантина 

     В организме человека и животных каротиноиды  играют важную роль в качестве исходных веществ, из которых образуются витамины группы А, а также «зрительный  пурпур», участвующий в зрительном акте. В растительном организме каротиноиды играют важную роль в процессе фотосинтеза. ^[2]

     Исходя  из химического строения каротиноидов, содержащих значительное количество двойных связей, можно предполагать, что они являются в растении переносчиками активного кислорода и принимают участие в окислительно-восстановительных процессах. На это указывает широкое распространение растениях кислородных производных каротиноидов — эпоксидов, чрезвычайно легко отдающих свой кислород.

     Примером  такого кислородного производного может служить диэпоксид β-каротина (рисунок 11). ^[19]

     Рисунок 11 – химическая структура диэпоксида β-каротина 

     Каротиноиды легко образуют перекиси, в которых молекула кислорода присоединяется по месту двойной связи и может затем легко окислять различные вещества. Каротиноиды в качестве основной структурной единицы имеют изопрен (рисунок 12).

     Рисунок 12 – химическая структура изопрена

     Фитол и каротиноиды так же, как терпены, гутта, каучук и рассматриваемые ниже стероиды, представляют собой изопреноиды.

     В настоящее время фитол, каротиноиды, терпены, каучук, гутту, стероиды, а также убихиноны, пластохиноны, витамин Е и витамин К объединяют общим термином терпеноиды.

     Исходным  материалом для синтеза терпеноидов является радикал ацетила СН₃СО, а промежуточным продуктом, образующимся при биосинтезе терпеноидов из соединений, содержащих активный ацетил, — мевалоновая кислота. ^[1]

     1.2 Содержание каротиноидов  в плодах и овощах

     Несмотря  на то, что каротин может быть получен с помощью химического синтеза, его производят преимущественно из природного сырья.

     В качестве источников каротина используют растения, бактерии, водоросли и грибы с высоким содержанием целевого вещества.

     Каротиноиды в зеленых листьях составляют примерно 0,07 — 0,2% при расчете на сухую массу листьев. В отдельных исключительных случаях наблюдается, однако, очень высокая концентрация каротиноидов. Например, в пыльниках многих видов лилий содержатся очень большие количества лютеина и каротиноида, называемого антераксантином. ^[21]

     Каротиноидные композиции у различных групп  и видов живых организмов не только отличаются по количественному содержанию, но и различны по качественному составу. Следует отметить, что в природе каротиноиды могут находиться в различных состояниях: в свободном виде они чаще встречаются в пластидах растений, мышечной ткани рыб, яйцах птиц, в виде эфиров жирных кислот — в хроматофорах и эпидермальных структурах растений, в форме каротин-протеинов — в эпидермальных тканях животных и т. д. ^[2]

     В большинстве фруктов и овощей основным или иногда даже единственным источником активности витамина А является β-каротин. Единственным исключением здесь является морковь, содержащая примерно 30 каротиноидов в виде α-каротина. В таблице 1 приводится содержание других каротиноидов в продуктах. Значения по криптоксантинам зачастую не дифференцируют — преобладающей является их β-форма, а α-форма представлена гораздо меньшим количеством. Содержание β-каротина эквивалентно сумме β-каротина и половины присутствующих α-каротина и криптоксантинов; значение эквивалента ретинола составляет одну шестую от эквивалента β-каротина. В ликопене активности витамина А не наблюдается. ^[22] 
 
 
 
 
 
 

     Таблица 1 - содержание каротиноидов в продуктах, мкг/100г съедобной части

     Таблица 1 – продолжение

     Таблица 1 – продолжение

     Таблица 1 – продолжение