Электрохимические методы анализа

Ионометрия.Метод служит для определения ионов K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mn²⁺, F^–, I^–, Сl^– и т. д.

Метод основан на использовании ионоселективных электродов, мембрана которых проницаема для определенного типа ионов (отсюда, как правило, высокая селективность метода).

Количественное содержание определяемого иона проводится либо с помощью градуировочного графика, который строится в координатах Е–рС, либо методом добавок. Метод стандартных добавок рекомендуется использовать для определения ионов в сложных системах, содержащих высокие концентрации посторонних веществ.

Полярография.Метод переменно–токовой полярографии используют для определения токсичных элементов (ртуть, кадмий, свинец, медь, железо).

Метод основан на изучении вольтамперных кривых, полученных при электролизе электроокисляющегося или электровосстанавливающегося вещества. В качестве индикаторного электрода в полярографии чаще всего применяют ртутный капельный электрод, иногда твердые микроэлектроды – платиновый, графитовый. В качестве электрода сравнения используют либо ртуть, налитую на дно электролизера, либо насыщенный каломельный полуэлемент.

По мере увеличения напряжения наступает момент, когда все ионы, поступающие к электроду за счет диффузии, немедленно разряжаются и концентрация их в приэлектродном слое становится постоянной и практически равной нулю. Ток, протекающий в это время в цепи, называют предельным диффузионным током.

Количественный полярографический анализ основан на использовании прямой пропорциональной зависимости величины диффузионного тока от концентрации определяемого элемента.

ВИТАМИНЫ

Витамины – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, биорегуляторы процессов, протекающих в живом организме. Это важнейший класс незаменимых пищевых веществ. Для нормальной жизнедеятельности человека витамины необходимы в небольших количествах, но так как организм не может удовлетворить свои потребности в них за счет биосинтеза (он не синтезирует витамины или синтезирует их в недостаточном количестве), они должны поступать с пищей в качестве ее обязательного компонента. Из витаминов образуются коферменты или простетические группы ферментов, некоторые из них участвуют в транспортных процессах через клеточные барьеры, в защите компонентов биологических мембран и т. д. Отсутствие или недостаток в организме витаминов вызывает болезни недостаточности: гиповитаминозы (болезни в результате длительного недостатка) и авитаминозы (болезни в результате отсутствия или резко выраженного глубокого дефицита витаминов). Недостаток одного витамина относят к моногиповитаминозам, нескольких – полигиповитаминозам. При гиповитаминозах наблюдается утомляемость, потеря аппетита, раздражительность, нестойкость к заболеваниям, кровоточивость десен. При авитаминозах проявляются болезни, вызванные значительным дефицитом витаминов (бери–бери, цинга, пеллагра и др.). По мнению некоторых специалистов, существуют пограничные состояния, при которых в определенных условиях может развиться дефицит витаминов.

Основная причина нехватки витаминов в организме человека – недостаточное их поступление с пищей (первичные, экзогенные авитаминозы), однако в отдельных случаях наблюдается эндогенные или вторичные авитаминозы, связанные с нарушением процессов усвоения витаминов в организме. По данным института питания РАМН (В. Б. Спиричев) наиболее важными причинами гипо– и авитаминоза (в обобщенном виде) являются следующие:

1. Недостаточное поступление витаминов с пищей, связанное с их низким содержанием в рационе, снижением общего количества потребляемой пищи, потерями витаминов в ходе технологического потока.
2. Угнетение кишечной микрофлоры, продуцирующей некоторые витамины.
3. Нарушение ассимиляции витаминов.
4. Повышенная потребность в витаминах, связанная с особенностями физиологического состояния организма или интенсивной физической нагрузкой, особыми климатическими условиями.
5. Врожденные генетически обусловленные нарушения обмена и функций витаминов.

При приеме витаминов в количестве, значительно превышающем физиологические нормы, могут развиться гипервитаминозы. Это особенно характерно для жирорастворимых витаминов.

Людям еще в глубокой древности было известно, что отсутствие некоторых продуктов в пищевом рационе может быть причиной заболеваний (бери–бери, "куриной слепоты", цинги, рахита), но только в 1880 г. русским ученым H. И. Луниным была экспериментально доказана необходимость неизвестных в то время компонентов пищи для нормального функционирования организма. Свое название они получили, по предложению польского биохимика К. Функа (от лат. vita – жизнь), выделившего необходимый для жизнедеятельности человека фактор из рисовых отрубей (витамин B₁), который оказался амином. Сейчас известно свыше тринадцати соединений, относящихся к витаминам. Различают собственно витамины и витаминоподобные соединения (полная незаменимость которых не всегда доказана). К ним относятся биофлавоноиды (витамин P), пангамовая кислота (витамин B₁₅), парааминобензойная кислота (витамин H₁), оротовая кислота (витамин B₁₃), холин (витамин B₄), инозит (витамин H₃), метилметионинсульфоний (витамин U), липоевая кислота, карнитин. Витаминоподобные соединения могут быть отнесены к важным биологически активным соединениям пищи, выполняющим разнообразные функции. В отдельных продуктах содержатся провитамины – соединения, способные превращаться в организме человека в витамины, например β–каротин, превращающийся в витамин А; эргостеролы, под действием ультрафиолетовых лучей они превращаются в витамин D.

Так как химическая природа витаминов была открыта после установления их биологической роли, их условно обозначили буквами латинского алфавита (А, В, С, D и т. д.); они сохранились и до настоящего времени для обозначения групп соединений, родственных по структуре, с общими биохимическими функциями (витамеры).

По растворимости витамины могут быть разделены на две группы (табл. 6.1): водорастворимые (B₁, B₂, B₆, PP, С и др.) и жирорастворимые (A, D, E, К).

Таблица 6.1.Номенклатура, классификация витаминов и витаминоподобных соединений

В качестве единицы измерения пользуются миллиграммами (1 мг = 10^–3 г), микрограммами (1 мкг = 0,01 мг = 10^–6 г) на 1 г продукта или мг% (миллиграммы витаминов на 100 г продукта) и мкг% (микрограммы витаминов на 100 г продукта). Потребность человека в витаминах зависит от его возраста, состояния здоровья, условий жизни, характера деятельности, содержания в пище основных компонентов питания. Сведения о потребности взрослого человека в витаминах приведены в табл. 6.2.

Таблица 6.2.Нормы рекомендуемой физиологической потребности в витаминах в сутки для взрослого населения

* EEC– рекомендуемая суточная потребность, EEC 90/496 (Европейское Экономическое Сообщество).

** Норма МЗ СССР – норма физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения, СССР, Москва, 1991 г. Использованы данные по нормам физиологических потребностей для взрослого населения (в день).

В то же время имеется группа соединений, близких к витаминам по строению, которые, конкурируя с витаминами, могут занять их место в ферментных системах, но не в состоянии выполнить их функции. Они получили название антивитаминов (см. раздел 11.4).