CHEMIA ● DYDAKTYKA ● EKOLOGIA ● METROLOGIA 2008, R. 13, NR 1-2

51

Beata Dasiewicz1 i Katarzyna Dobrosz-Teperek1

1Katedra Chemii

Wydział Nauk o śywności

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego

ul. Nowoursynowska 159C

02-776 Warszawa

tel. [phone]

email: [e-mail]

OZNACZANIE WITAMINY C W OWOCACH ROŚLIN DZIKO ROSNĄCYCH -

PROPOZYCJA ĆWICZENIA STUDENCKIEGO

DETERMINATION OF VITAMIN C CONTENT IN WILD GROWING PLANTS -

PROPOSAL FOR STUDENT EXERCISE

Streszczenie: Celem opracowanego ćwiczenia było zapoznanie studentów z różnymi metodami oznaczeń zawartości witaminy C w materiale roślinnym. Porównano wartości liczbowe zawartości witaminy C w owocach świeżych i mrożonych wraz z danymi literaturowymi.

Słowa kluczowe: ćwiczenie studenckie, witamina C, kwas L-askorbinowy, oznaczanie witaminy C

Summary: The objective of exercise was familiarize students with different methods of sign vitamin C in vegetable material.

Content of vitamin C was compared for fresh and frozen fruits as well as with literature data.

Keywords: students exercise, vitamin C, ascorbic acid, determination of vitamin C

Na wielu kierunkach studiów wydziałów niechemicz-

2) ilościowe oznaczenie zawartości witaminy C metodą

nych chemia jest przedmiotem podstawowym, realizowanym

miareczkowania jodometrycznego,

na pierwszym roku studiów. Stanowi ona wprowadzenie do

3) teoretyczne zapoznanie się metodą spektroskopii

przedmiotów zawodowych (fizjologii roślin i zwierząt, gle-

w

podczerwieni

i

analiza

widma

IR

kwasu

boznawstwa, mikrobiologii, kosmetologii czy konserwacji

L-askorbinowego,

zabytków). Te kierunki studiów wybierają osoby, których

4) badania literaturowe prowadzone przez studentów na

zainteresowanie chemią jest znikome, a w wielu przypadkach

temat występowania witaminy C w owocach i warzy-

żadne, co np. musi wpłynąć na metody stosowane w ich

wach oraz jej znaczenia dla organizmów żywych.

kształceniu. Podstawowym zatem celem nauczyciela akade-

Ćwiczenie zostało zrealizowane w formie dwóch trzy-

mickiego staje się w tym przypadku przełamanie niechęci

godzinnych zajęć.

i obaw przed chemią, w miarę szybkie i zrozumiałe wyłoże-

Do prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzkiego,

nie wiedzy oraz wyraźne wskazanie wiadomości chemicz-

oprócz węglowodanów, białek, tłuszczów i związków mine-

nych korelujących z kierunkiem kształcenia studentów.

ralnych, niezbędne są również witaminy. Funkcje witamin

Mając na uwadze powyższe cele oraz fakt, że eksperyment

obejmują szereg procesów metabolicznych, a także przemia-

jest najskuteczniejszym sposobem na przyswojenie wiado-

nę tłuszczów i węglowodanów w energię, prawidłowe dzia-

mości, autorki niniejszego artykułu opracowały na podstawie

łanie wielu enzymów (tzw. koenzymy, czyli substancje

publikacji [1-4] i zmodyfikowały ćwiczenie studenckie łą-

pomagające enzymom), które są przenośnikami elektronów,

czące w sobie wiedzę na temat podstaw metod ilościowego

atomów lub grup chemicznych podczas reakcji biochemicz-

i jakościowego oznaczania zawartości związków organicz-

nych, współudział w procesie odnowy uszkodzonych tkanek,

nych w materiale biologicznym oraz metod spektralnych.

tworzenie hormonów, przeciwciał, krwinek, budowę materia-

Ćwiczenie zostało przeprowadzone w pracowni chemii przez

łu genetycznego itd. Witaminy nie są natomiast źródłem

studentów I roku stacjonarnych studiów I stopnia Wydziału

energii i materiałem budulcowym. Zdecydowana większość

Ogrodnictwa i Architektury Krajobrazu SGGW (kierunek

witamin nie może być syntetyzowana przez organizm ludzki,

Ogrodnictwo). Opracowane ćwiczenie składa się z czterech

dlatego też muszą być dostarczane z pożywieniem. Do tej

części:

grupy należy witamina C, czyli kwas L-askorbinowy. Jest

1) jakościowe oznaczenie zawartości witaminy C metodą

ona jednym z najważniejszych antyoksydantów, pomagają-

chromatografii cienkowarstwowej,

cym usuwać z organizmu rakotwórcze nitrozoaminy i rodniki

52 CHEMIA ● DYDAKTYKA ● EKOLOGIA ● METROLOGIA 2008, R. 13, NR 1-2

[5-7]. Witamina C znajduje się w świeżych owocach i wa-

niebieski. Przygotować 10% roztwór kwasu szczawiowego.

rzywach w różnych ilościach. Doskonałym jej źródłem są

Następnie 10 g owoców umieścić w moździerzu, dodać

zarówno owoce cytrusowe, owoce dzikiej róży, jak i papry-

20 cm3 roztworu kwasu szczawiowego i dokładnie utrzeć.

ka, liście pietruszki czy liście drzew iglastych. Większość

Całość próbki przenieść do kolby stożkowej, dodać 20 cm3

zwierząt ma zdolność wytwarzanie tej witaminy. Należy

wody i 1 cm3 roztworu skrobi, a następnie miareczkować

jednak pamiętać o tym, że ilość witaminy C w wymienio-

roztworem jodu w jodku potasu do uzyskania ciemnoniebie-

nych produktach zmienia się w zależności od pory roku,

skiego zabarwienia. Oznaczenie wykonać w co najmniej

sposobu ich przechowywania czy przygotowywania potraw.

dwóch równoległych, powtarzalnych próbach.

Witamina C bowiem rozpuszcza się w wodzie, jest bardzo

Rejestracja

i

analiza

widma

IR

kwasu

wrażliwa na działanie światła, temperatury i powietrza.

L-askorbinowego.

Odczynniki

i

sprzęt:

kwas

Celem opracowanego ćwiczenia było zestawienie i po-

L-askorbinowy, KBr, spektrometr do rejestracji widm FT-IR.

równanie różnych metod analitycznych wykorzystywanych

Wykonanie: Sporządzić pastylkę z KBr i kwasu

do oznaczania witaminy C w owocach roślin dziko rosną-

L-askorbinowego oraz zarejestrować widmo FT-IR, a na-

cych.

stępnie przypisać głównym pasmom (rozciągającym) grupy

funkcyjne.

Część eksperymentalna

Wyniki

Jako materiał do badań zostały wybrane owoce dzikiej

róży, jarzębiny, głogu, rokitnika i berberysu, zebrane i przy-

Analiza otrzymanych chromatogramów TLC wskazuje

niesione przez studentów. Oznaczenie zawartości witaminy

na różną zawartość witaminy C w badanych owocach.

C w owocach świeżych oraz mrożonych miało na celu wyka-

Współczynniki Rf dla witaminy C w owocach miały zbliżone

zanie zmian ilościowych w owocach przechowywanych

wartości od 0,38 do 0,43.

przez okres 3 miesięcy w temperaturze –18ºC.

Ilościowe, jodometryczne oznaczenie zawartości kwasu

Jakościowe oznaczenie zawartości witaminy C meto-

L-askorbinowego przebiega zgodnie ze schematem pokaza-

dą chromatografii cienkowarstwowej. Odczynniki i sprzęt:

nym na rysunku 1.

10 g owoców roślin dziko rosnących: dzikiej róży, jarzębiny,

−

I + 2 e– → 3I–

głogu, rokitnika, berberysu oraz octan etylu, kwas

3

L-askorbinowy, płytki pokryte żelem krzemionkowym, ko-

C6H8O6 + −

I → C

3

6H6O6 + 2H+ + 3I–

mora chromatograficzna, piasek, moździerz, lampa UV,

waga, kapilary.

Wykonanie: odważone uprzednio owoce należy zmiaż-

dżyć w moździerzu z niewielką ilością piasku i octanu etylu.

Roztwór kwasu L-askorbinowego (jako wskaźnik) i uzyska-

ny z owoców ekstrakt nanieść na płytkę chromatograficzną

i rozwinąć w octanie etylu. Rozwinięty chromatogram TLC

Rys. 1. Kwas L-askorbinowy i kwas L-dehydroaskorbinowy

obejrzeć pod lampą UV, gdzie na tej samej wysokości wi-

doczne będą plamki pochodzące od wzorca i witaminy

Metoda jodometryczna oznaczania zawartości witaminy

C zawartej w owocach. Obliczyć współczynnik R

C jest metod

f.

ą nieprecyzyjną (jednakże wybrano ją do badań

Ilościowe oznaczenie zawartości witaminy C metodą

ze względu na jej prostotę i dostępność), ponieważ oprócz

miareczkowania jodometrycznego. Odczynniki i sprzęt:

kwasu L-askorbinowego znajdują się w materiale roślinnym

jod, jodek potas, kwas L-askorbinowy, skrobia rozpuszczal-

także inne związki o charakterze redukcyjnym reagujące

na, 10 g owoców roślin dziko rosnących: dzikiej róży, jarzę-

z jodem. Literaturowe porównania oznaczeń zawartości

biny, głogu, rokitnika i berberysu oraz kwas szczawiowy,

witaminy C różnymi metodami wskazują na stosunkowo

moździerz, kolby miarowe o pojemności 1000 cm3

niewielkie różnice nieprzekraczające 10% [9, 10].

i 250 cm3, kolba stożkowa o pojemności 250 cm3, zlewka,

Oznaczoną i przeliczoną na 100 g owoców zawartość

pipety, biureta.

witaminy C w owocach świeżych oraz mrożonych przedsta-

Wykonanie: Około 1 g jodu i 1 g jodku potasu dokładnie

wiono w tabeli 1.

rozdrobnić w moździerzu, a następnie przenieść do kolby

miarowej o poj. 1000 cm3 i wymieszać jej zawartość.

Tabela 1. Zawartość witaminy C w świeżych i mrożonych owocach

W kolbie miarowej o pojemności 250 cm3 umieścić dokład-

Zawartość

Zawartość witaminy

Literaturowa zawartość

nie odważone 0,25 g kwasu L-askorbinowego, dopełnić do

witaminy C

C w świeżych owo-

witaminy C w owocach

Owoce

w mrożonych

kreski miarowej wodą destylowaną, uzyskując roztwór

cach

świeżych

owocach

o dokładnie znanym stężeniu. Za pomocą roztworu kwasu

[mg/100 g]

[mg/100 g] [7, 8]

[mg/100 g]

L-askorbinowego oznaczyć stężenie roztworu jodu w jodku

Dzika

604

484

250÷1000

potasu, stosując roztwór 1 cm3, uzyskany z 1 g skrobi roz-

róża

puszczonego w 100 cm3 wody jako wska

Jarzębina

69,5

58

100÷200

źnika. Miareczko-

Głóg

230

186

60÷800

wanie prowadzić do momentu pojawienia się pierwszej

Rokitnik

99

88

200÷450

zmiany barwy miareczkowanego roztworu na kolor ciemno-

Berberys

42,5

37

75÷140

CHEMIA ● DYDAKTYKA ● EKOLOGIA ● METROLOGIA 2008, R. 13, NR 1-2

53

Porównanie wartości liczbowych zawartości witaminy C

micznych. Jest ono realizowane w październiku (na trzecich

w owocach świeżych i mrożonych wskazuje, że ten sposób

zajęciach) i w styczniu (na ostatnich zajęciach). Studenci

przechowywania surowca jest bardzo korzystny [8]. Spadek

przynoszą owoce w okresie jesiennym, kiedy wykonywana

zawartości badanej witaminy nie przekroczył 20%. Różnice

jest pierwsza część ćwiczenia (chromatografia TLC i mia-

oznaczeń studenckich względem danych literaturowych

reczkowanie jodometryczne dla świeżych owoców). Część

mogą zatem wynikać z niedoskonałości metody i niewielkie-

owoców jest mrożona, co gwarantuje dostateczną ilość mate-

go doświadczenia eksperymentatorów.

riału do ćwiczeń potrzebnego na ostatnich zajęciach (mia-

Przypisanie głównym pasmom odpowiednich grup ato-

reczkowanie jodometryczne dla mrożonych owoców i widmo

mów w molekule kwasu L-askorbinowego nie sprawiło stu-

IR). Jedynym mankamentem ćwiczenia jest ograniczenie

dentom większego kłopotu (rys. 2).

czasowe.

Z wykonanych wśród studentów sondażowych badań

ankietowych wynika, że pozytywnie ocenili nowe ćwiczenie.

80

Zwrócili szczególną uwagę na przydatność i korelację ćwi-

czenia z ich przyszłym zawodem.

Z przeprowadzonego doświadczenia wynika, że jest to

75

dobra metoda pracy ze studentami mało aktywnymi, szcze-

gólnie słabymi i mało zainteresowanymi przedmiotem.

70

C

C

C

O

Literatura

C

O

[1] Fortuna T., Juszczak L. i Sobolewska J.: Podstawy analizy żywności.

65

O

H

Wyd. Akad. Roln. w Krakowie, Kraków 2001.

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

Transmittance / Wavenumber (cm-1)

Number of Scans= 6 Apodization= Strong

[2] śurakowski M., Prądzyński W. i Wójcik A.: Materiały do ćwiczeń

File # 2 : BASELINE

2005-09-13 02:04 Res=4 cm-1

z technologii leśnych produktów ubocznych. Wyd. Akad. Roln. w Po-

witamina C

znaniu, Poznań 1990.

[3] Toczko M. i Grzelińska A.: Materiały do ćwiczeń z biochemii. Wyd.

Rys. 2. Widmo IR kwasu L-askorbinowego

SGGW, Warszawa 2001.

[4] Białecka-Florjańczyk E. i Włostowska J.: Ćwiczenia laboratoryjne

Wnioski i podsumowanie

z chemii organicznej. Wyd. SGGW, Warszawa 2005.

[5] Halliwell B.: Antioxidants in human health and disease. Ann. Rev.

Ważnym elementem dydaktycznym nabywanym przez

Nutr., 1996, 16, 39-50.

studentów jest umiejętność interpretacji uzyskanych wyni-

[6] Halliwell B.: Vitamin C: poison, prophylactic or panacea? Trends ków. Po wykonaniu

Biochem. Sci., 1999, 24, 255-259.

ćwiczenia studenci w dziennikach labo-

[7] Englard S. i Seifter S.: The biochemical functions of ascorbic acid.

ratoryjnych wykonują sprawozdanie zawierające:

Ann. Rev. Nutr., 1986, 6, 365-406.

• analizę chromatogramu TLC (obliczenie Rf),

[8] Czerwińska D.: Zamroż ona wygoda. Przegl. Gastronom., 2005, (1),

• obliczenia zawartości witaminy C w owocach,

6-14.

•

[9] Moszczyński P. i Pyć R.: Biochemia witamin. Część II. Witaminy

porównanie wyników z danymi literaturowymi (wyma-

liofilne i kwas askorbinowy. WN PWN, Warszawa 1999.

gany komentarz),

[10] Mrożewski S. i Grochowski W.: Studia nad przechowywaniem owo-

• analizę widma IR (przypisanie najważniejszych pasm).

ców ż urawiny. Zesz. Inst. Bad. Leśn., 1950, 77, 17.

Opracowane ćwiczenie wymaga niewielkiego nakładu

finansowego ze względu na małe zużycie odczynników che-