ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ НА СОРБЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ НА СОРБЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ

Цель работы: изучить сорбционную способность растительной ткани в зависимости от условий ее холодильной обработки. 
Приборы: фотоэлектроколориметр, КФК - 2, кюветы с толщиной поглощающего свет слоя 10 мм, длина волны 480 - 490 нм, морозильная камера с температурой минус 18ºС, холодильная камера с температурой 0 и минус 2°С. 
Посуда: бюксы с d=28мм, h=45мм.; доска разделочная; чашка Петри; пипетки на 5 см3 - 5 шт.; колба-100 см3 -1 шт.; цилиндр - 100 см3 - 1 шт. 
Реактивы: спирт этиловый, 96% - 0,2 л.; серная кислота концентрированная; краситель метиловый оранжевый, 0,04 % -100 мл.
Материалы: Овощи - картофель, морковь, репа, яблоки, свекла и др.

Подготовка к анализу

Приготовить 250 см 60% раствора этилового спирта, подкисленного концентрированной серной кислотой. 
Приготовить 250 см3 0,04% раствора метилового оранжевого путем разведения 1% раствора 

Теоретическая часть

Одним из методов исследования строения и функции клеток и тканей является метод витального или прижизненного окрашивания. Метод относится к классическим и широко используется в биологии, начиная с 90 - х годов прошлого столетия при изучении растительных и животных объектов. Научные основы метода были разработаны в 30 - ые годы XX века Д.Н. Насоновым и В.Я. Александровым.
Под действием на живую клетку практически любого фактора окружающей среды в протоплазме наблюдается неспецифический комплекс изменений, в основе которого лежат денатурационные изменения клеточных белков. Внешне эта неспецифическая реакция клеток проявляется рядом однотипных признаков, не зависящих от природы повреждающего агента, а именно: уменьшением степени дисперсности коллоидов протоплазмы, увеличением его вязкости, изменением сорбционных свойств по отношению к ряду витальных красителей. Одним из наиболее надежных, доступных для наблюдения и регистрации признаков повреждения является изменение сорбционных свойств клеток. 
Изменения сорбционных свойств протоплазмы при повреждении клеток могут быть обнаружены посредством микроскопического исследования клеток или путем изучения степени связывания красителей. 
В протоплазме живых, неповрежденных клеток молекулы витальных красителей не связываются белками и откладываются в виде гранул. Образование гранул является защитным механизмом клеток, ответной реакцией на внедрение чужеродного вещества. Гранулообразование характеризует нормальное функциональное состояние клеток. Этот процесс является одним из критериев ее жизнедеятельности.
При действии повреждающих факторов протоплазматические белки приобретают тенденцию к денатурации. Полярные группы белковых молекул вследствие денатурации усиливают связывание различных органических соединений, в том числе красители, прекращается гранулообразование, и появляются окрашенные участки в различных структурных элементах клетки. С помощью метода витального окрашивания удается выявить ранние этапы денатурационных изменений белка. 
Сорбционная способность, как метод исследования, применятся в холодильной технологии для определения степени повреждения плодов и овощей под влиянием пониженных температур, используемых при хранении охлажденных продуктов. 
Под действием холода в растительных тканях происходят глубокие изменения, в результате которых нарушается их нормальное функционирование и теряется жизнеспособность.
Наибольшее влияние пониженные температуры оказывают на протоплазму, которая представляет собой сложную многофазную систему, содержащую огромное количество различных соединений. 
Характерной особенностью протоплазмы живой клетки является ее подвижность, изменчивость. В ней постоянно происходят процессы синтеза и разложения веществ, образование гелей, их превращение в золи и вновь - в гели.
Часть активных групп белков протоплазмы всегда остается свободной. Благодаря этому вся система является потенциально химически активной и реагирует на действие внешних и внутренних факторов.
Для протоплазмы характерна взаимная ориентация составляющих ее компонентов, обуславливающая определенную внутреннюю структуру.
Под влиянием повреждающих факторов, в том числе пониженной температуры, происходит переход коллоидной системы из золя в гель и нарушение естественной пространственной организации. При губительном действии холода эти изменения становятся необратимыми. В природных условиях у закаленных растений они носят обратимый характер.
Образование гелеобразной структуры протоплазмы предшествуют денатурационные изменения белков, определяемые по степени возрастания сорбционной способности.
Реакция плодов и овощей на действия пониженных температур зависит от их видовой принадлежности, сорта, физиологического состояния, агротехнических и климатических условий выращивания.
Плоды особенно летних сортов, как правило, более чувствительны к действию холода, нежели овощи. По мере созревания плодов чувствительность их к холоду уменьшается, что объясняется превращением пектиновых веществ. Образующийся пектин связывает свободную воду и способствует упрочнению пространственной организации протоплазмы.
В овощах чувствительность к действию пониженных температур в значительной степени определяется развитием адаптивных реакций в период подготовки к состоянию покоя. Снижение оводненности коллоидов и проницаемость мембранных структур, изменения в углеводной системе стабилизируют структуру белков и в целом всей протоплазмы.
Большое влияние на чувствительность к холоду оказывает химический состав овощей. Так, наличие больших количеств крахмала снижает эту чувствительность и способствует лучшему перенесению пониженных температур.
Витальные красители являются органическими электролитами. Чаще всего это производные бензола с различными красящими группами (хромофорами). Красители делятся на основные и кислотные.
У основных красителей (например нейтрального красного, метиленового синего) хромофором является катион О+ - Сl-
У кислотных красителей (например фуксина кислотного, метиленового оранжевого) хромофором является анион Na+ - О-
При исследовании растительных и животных тканей используют разные красители.
В живой растительной клетке основной краситель накапливается только в вакуоле, оболочка клетки, протоплазма, ядро и пластиды остаются неокрашенными. При повреждении клетки вакуоль перестает концентрировать краситель, он начинает адсорбироваться оболочкой, ядром и протоплазмой.
Кислотные красители значительно интенсивней окрашивают мертвую растительную клетку, чем живую. В отличие от основных кислотные красители не накапливаются в вакуолях живых клеток, а цитоплазма и ядро в большинстве случаев окрашивают лишь при наличии некоторого повреждения клеток. Кислотные красители в растительную клетку лучше проникают из кислых растворов.
Применяемая в работе количественная оценка сорбционной способности ткани основана на экстрагировании красителя из предварительно окрашенной ткани с последующим измерением интенсивности окраски экстрагирующего раствора. Чем выше сорбционная способность ткани, тем больше красителя будет ею удержано при окрашивании и тем интенсивнее будет окраска экстрагирующего раствора.
Экстрагирование красителя производится подкисленным этиловым спиртом, интенсивность окраски которого, а следовательно, и сорбционная способность ткани оценивается по величине так называемой экстинкции (погашения), измеряемой с помощью ФЭК - М.
Если J - интенсивность светового потока, прошедшего через слой раствора толщиной 1, a Jo - интенсивность падающего светового потока, то имеет место соотношение 
J=J0-10-е ∙с∙1 
Где е - коэффициент, зависящий от природы растворенного вещества и длины волны падающего света:
С - коэффициент растворенного вещества.
Отношение J/J0=T носит название пропускания или прозрачности, а логарифм величины, обратной пропусканию, называется экстинкцией Б или оптической плотностью Д.
Из приведенного соотношения следует, что величина экстинкции прямо пропорциональна концентрации вещества в растворе.

Ход определения

Метод основан на сорбции красителя растительной тканью с последующей экстракцией его этиловым спиртом и фотометрировании.
Овощи вымыть, зачистить. С размороженными продуктами обращаться осторожно, не травмировать их.
В один бюкс внести 5 мм красителя, в другой - 5 мл спирта. Бюксы закрыть. В чашку Петри налить дистиллированную воду для споласкивания образцов.
Из продукта пробником вырезать по одному образцу в форме столбика. Затем из середины столбика вырезать пробу в виде таблетки.
Пробу пинцетом опускают на 1 - 2 минуты в чашку Петри для удаления поврежденных клеток.
Пробу опускают в бюкс с красителем и выдерживают 25 минут.
По окончании окрашивания пробу ополаскивают в воде для удаления излишней окраски и переносят в бюкс со спиртом. Экстрагируют в течении 40 минут. Бюксы закрывают.
Через 1 час вытяжки осторожно перемешивают, профильтровывают и колориметрируют на КФК - 2 в кюветах с толщиной поглощающегося свет слоя 10 мм, при длине волны 480 - 490 нм. В качестве холостой пробы используют подкисленный этиловый спирт.