Determinarea cianurii in Soia si produse de soia

Determinarea cianurii in Soia si produse de soia

Cianura de continut a fost determinat pe distilate din faina de soia, fractii de soia diverse, precum si produsele de soia, de catre un piridina-barbituric procedura de acid colorimetrice. Valori de 0.07-D.3 f.Lg de cianura de hidrogen / g de proba in produsele de proteine de soia si 1.24 f.Lg / g in corpurile de nave de soia, au fost obtinute atunci cand Browning a fost mentinut la un nivel minim. Aceste rezultate compara cu valori cat mai mare cu 1 si 3 mg / g, in cassava si de anumite soiuri de fasole Lima, respectiv, precum si cu valorile de 0.001-D.45 f.Lg / g, a raportat in diverse boabe de cereale si produse cerealiere. Mult mai mare, mai multe valori variabile a determinat in conformitate cu severe Browning la conditiile de carbonizare. Adaugarea de compusi carbonil a scazut valorile de recuperare a standardelor de cianuri, si pentru ca acesti compusi apar in mod natural in soia, valorile de cianura pentru probele de soia poate fi scazut. Emulsie si un preparat brute linamarase sunt ineficiente in eliberarea cianuri de la faina de soia. Extrase din faina de soia, au fost fractionata prin cromatografie in coloana si testate pentru cianura. Nr precursor cyanogenic a fost izolata si concentratia mica de cianuri a fost obtinuta. Aceste studii indica faptul ca compusii cyanogenic sunt prezente in produsele de proteine de soia, in cantitati foarte mici si, probabil, sunt de o importanta nutritiva mica.

Consumul de produse comestibile de proteine din soia din Statele Unite este de peste 1 miliard de lire sterline anual (produse alimentare de proteine Consiliului, 1978), care este mai mica de 3 g de proteine pe persoana pe zi. Cu toate acestea, consumul de proteine de soia ar trebui sa creasca, intrucat cresterea rapida a consumului de produse alimentare traditionale de soia oriental se anticipeaza (Shurtleff si Aoyagi, 1979; Fukushima, 1981). In Japonia, pe de alta parte, consumul pe cap de locuitor de proteine din soia este de 10 g / zi (Watanabe, 1978), iar in unele tari din Asia de sud-est este de aproximativ 30 g pe zi (proteine Grupului consultativ al Organizatiei Natiunilor Unite, 1973). In cazul in care soia si leguminoase alimentare, altele sunt un element important in dieta, elementele constitutive minore, cum ar fi cianura, sunt de ingrijorare din punct de vedere toxicologic.

Review-uri pe compusi cyanogenic (in principal, glicozide), efectele lor fiziologice, si metodele de caracterizare au fost scrise de Liener (1973), Seigler (1977), Montgomery (1980), si Conn (1981). Glicozide Cyanogenic sunt componentele majore ale unor produse alimentare de baza, cum ar fi manioc si fasole Lima, care cuprind, in principal linamarin si lotaustralin. Un risc potential de pana la 35 mg de cianura de hidrogen sau jumatate din doza letala se gaseste in dieta individuale de zi cu zi a consumatorilor casava din Nigeria (Seigler, 1977). Leguminoase de familie a fost mult timp recunoscuta pentru a contine genurilor cyanogenic (Montgomery, 1980; Seigler , 1977), dar Montgomery (1964) si Katsuki et al. (1978) gasit nici o dovada de cyanogenesis din soia. Cu toate acestea, nivelurile scazute de cianuri de la alte surse decat glicozide cyanogenic sau lipide cyanogenic au fost raportate pentru Chlorella vulgaris si Noua Zeelanda, prin spanac Gewitz et al. (1976). Ei, de asemenea, a constatat ca randamentele de cianura au crescut cu adaugarea anumitor aminoacizi la Chlorella si preparate din spanac. Lehmann et al. (1979) gasit 0.001 - 0.45 f.Lg / g, cianura de hidrogen intr-o mare varietate de boabe de cereale si a produselor lor. In plus fata de presa al hidrolitica sau enzimatica a cianurii din materiale vegetale, supraincalzire a esantionului in timpul unei determinare cianura poate duce, de asemenea, la formarea cianura (Rosenthaler, 1932). Osborne et al. (1956) si Thomson si Anderson (1980) raport cu privire la formarea de cianura de catre piroliza din materiale diferite. Cianura este absorbit de catre oameni de la un numar de surse si sume mici se gasesc in cele mai multe din sange uman; cu toate acestea, cianura este rapid transformata in Rodiu sau alti compusi care trebuie sa fie reprezentat, de asemenea, pentru a determina valoarea reala ingerat (Pettigrew si Fell, 1973 ). Cantitati mici de cianura ar putea actiona ca o frana pe celular procesele oxidativ; cu toate acestea, consumul de alimente care contin cantitati mari de glicozide cyanogenic a avut drept rezultat moartea sau a fost asociat cu efecte cronice neurologice (Montgomery, 1980). Factorii care afecteaza toxicitatea potentiala de plante cyanogenic au fost discutate de catre Conn (1979).

Avand in vedere utilizarea pe scara larga de produse alimentare de soia in tarile in curs la care am de export soia si utilizarea lor in crestere in dieta americana, am investigat diferite proceduri pentru a determina nivelurile de cianura de hidrogen, care poate fi eliberat din alimente de soia si pentru a vedea daca compusi cyanogenic poate fi izolate sau identificate.

PROCEDURI EXPERIMENTALE

Pregatirea probelor.

Dehulled, pentan-hexan fulgi de soia degresate au fost pregatite de certificate, soia seedgrade, 1976 culturilor, Amsoy 71 soi, in conformitate cu procedurile descrise anterior (Sessa et al., 1969). Recuperate pleava de soia, au fost trecute printr-un clasificator de aer pentru a elimina amenzi si particule de masa. Probele de corpuri de la TS-280 si Amsoy 71-1979 soia a culturilor de mana au fost sortate pentru a elimina alte particule de seminte. Prajita, hexan-etanol azeotrope extras (HEAE) faina de soia, prajite de proteine de soia concentrat (CPS), si de proteine de soia izolat-au fost pregatite de la dehulled, soia degresata fulgi asa cum este descris de catre Honig et al. (1976). Soia izola (pH 7, apa metoda de extractie), faina de soia reziduale, precum si zerul de la izolat de pregatire au fost liofilizat. Fulgi de soia, corpurile de nave, de reziduuri, si fasole intregi au fost la sol intr-o moara Wiley, printr-o 20 - sau 40 -- ecranul a ochiului de plasa. soia Total au fost mai intai racita in azot lichid, inainte de slefuire. Soia si fasole Lima, precum si un comercial prime, dehulled, faina de soia degresata si o faina de soia texturate au fost achizitionate de la diverse surse.

Enzima curs de pregatire.

O pregatirea brut de linamarase Lima de fasole a fost pregatita in conformitate cu metoda de lemn (1965), utilizate pentru izolarea linamarase cassava. Deionized, apa distilata a fost folosita in toate procedurile., B-glucozidaza (emulsin) a fost achizitionat de la Sigma Chemical Co , St Louis, MO. Succinimide si de chlorosuccinimide (CNVM) au fost obtinute de la Eastman Kodak Co, Rochester, New York, si a acidului barbituric a fost de la Aldrich Chemical Co, Milwaukee, WI.

Figura 1. Cianura aparatul de distilare.

Procedura standard de distilare pentru determinarea acidului cianhidric.

Metodele standard utilizate pentru acest studiu au fost adaptate de la cele ale Winkler (1958), US Environmental Protection Agency (USEPA, 1974), precum si Skaggs si Madl (1978). Aceste metode implica hidroliza cu acid de proba cu distilare ulterioare si cuantificare a cianura de hidrogen eliberat. Aparatul folosit este prezentata in figura 1. Se usuca proba, 5-30 g, a fost suspendata in 200 ml de apa, si apoi 20 ml de un amestec de 10% azotat de plumb si de 10% acid tartric (1:1), 0.1 ml de ANTIFOAM, si 20 ml din 1 N H2S04 au fost adaugate. Concentratie finala de H2S04 a fost de aproximativ 0.1 N. generator de abur a avut loc aproximativ 500 ml de H20 initial, si de azot a fost bubbled prin proba la o rata de doua sau trei bule pe secunda in timpul distilarii. Balonul a fost incalzita cu agitare intr-un ritm, astfel incat 150-200 ml de apa distilata in peste 1.5-2 h de la inceput de incalzire. Distilate au fost colectate in 30 ml de 0,25 N NaOH (receptor primar). Un receptor secundar care contin 10-30 ml de 0,25 N NaOH a fost folosit pentru a prinde orice cianura de hidrogen, care ar putea scapa de receptor primare. Pentru colectarea de 150 de suplimentare fractiuni ml de distilat, receptorul primara a fost inlocuit cu receptoare care contine 30 ml de 0,25 N NaOH.

Piridina-barbituric acid colorimetrie.

Reactiv CNVM a fost pregatit cum este descris in Lambert et al. (1975). Reactiv barbituric de acid a fost un amestec de 15 g de acid barbituric, 75 ml de piridina, 15 ml HCl concentrat, si 165 ml de H20 similare la procedura de USEPA (1974). De la 1 la 4 ml de distilat in trei exemplare, a fost transferat pentru a testa tuburi si ajustate la un volum total de 4 ml cu 0.05 N NaOH. Pentru acest lucru a fost adaugat 1,5 ml de acid acetic 1 N-CNVM reactiv, 1:1, urmat de 1 ml de reactiv de acid barbituric.

Dupa ce a fost agitat, tuburi li sa permis sa stea 10 min si apoi au fost citite la 580 nm pe un B Beckman spectrofotometru, impreuna cu un gol reactiv si un standard de cianura. Cianura de potasiu standarde de referinta au fost pregatite ca si in procedura de USEPA (1974). Distilari, de asemenea, au fost realizate dintr-un martor reactiv, un standard de referinta, precum si a probelor soia ghimpat cu un standard de cianura pentru a verifica pentru fundal, interferente, si recuperarile cianura.

Metoda de difuzie.

Un gunoiului de grajd de 2 - 15 ml de proba de analizat a fost adaugat in compartimentul principal al unei celule de difuzie sau balon Warburg, si de la 1 la 4 ml de 0,05 N NaOH a fost plasat in centrul de bine. Acid sau enzima a fost apoi adauga la proba. Dupa ce celula sau vasul a fost inchisa, amestecul de reactie a fost pastrat la temperatura camerei timp de 18-24 ore, pentru a permite cianura eliberat sa se raspandeasca in centrul de bine. Cianurii in centrul de bine apoi a fost masurata prin colorimetrie.

Alte metode.

Acid picric colorimetrie (Williams si Edwards, 1980), colorimetrie dinitrobenzenul (Guilbault si Kramer, 1966), si o metoda de cianura electrod (Orion Research, Inc, 1967) au fost, de asemenea, folosite pentru a distilatelor de test sau diffusates pentru a cianurii. Metoda dinitrobenzenul (Guilbault si Kramer, 1966) si Feigl-benzi de testare Anger (Feigl si furie, 1966) au fost, de asemenea, folosite ca teste de calitate pentru prezenta cianurii.

Extractia si coloana de fractionare.

Trei extractii diferite au fost folosite pentru a incerca sa evalueze recuperare de cianura si de a izola compusi cyanogenic posibil de la probele de soia. Citrat de tampon de extractie, dupa cum sugereaza Hafner (1977) a fost folosit pentru a pregati un extract deproteinizat: proba de soia a fost extrasa cu un pH 5.9 tampon de acid citric, la un esantion de-la-tampon raportul de 1:10 si apoi a adus la pH 8.4 cu NaOH inainte de a adauga 10% acetat de zinc sa precipite proteine. Centrifugare Mter, supernatantul a fost ajustata la un pH de 5.5 si apoi supus la distilare si colorimetrie ca in determinarea cianura directe in masa. Extracte asemenea, au fost facute cu punct de fierbere 80% etanol pentru 1 h la un solvent-la-raport gris de 10:1 si de catre Soxhlet extractie cu hexan-azeotrope etanol, 81:19 Viv. Extrase au fost concentrate pe un evaporator rotativ, liofilizat, si apoi supus la stabilirea de distilare cianura. Portiuni ale etanol de 80% si Hexan unde au fost extrase ~ thanolazeotrope au fost, de asemenea, supuse cloroform-metanol-apa, 200:100:75, extragere pentru a elimina lipidelor si apoi fractionata pe acid silicic sau Sephadex G-10 coloane. Fractiuni de acid silicic au fost eluat cu o panta cloroform-metanol la fel ca in Honig et al. (1969).

REZULTATE SI DISCUTII

Determinarea enzimatica a acidului cianhidric.

Faina de soia degresate, precum si 80% etanol si Hexan unde au fost extrase azeotrope de faina de soia degresate, a fost tratata cu linamarase si emulsin pentru a determina daca glicozide cyanogenic similare cu cele gasite in fasole Lima sau de alte leguminoase ar putea fi prezente. Nu exista dovezi pentru formarea cianurii a fost gasit, cu toate ca enzimele au fost eficace cu probe de fasole Lima. Exista posibilitatea ca linamarase si / 3-glucozidaza nu au reusit sa hidrolizeaza tipul de compus cyanogenic care pot fi prezente in soia. Cu toate acestea, continutul de cyanogenic glycoside a fost cel mai probabil sub nivelurile detectabile.

Eliberarea de cianura de hidrogen prin hidroliza acida si distilare.

Recuperarile cianuri de la produse de soia au fost foarte afectate de cantitatea de acid utilizat, rata si durata de distilare, concentratia de proba, precum si rata de agitare.

Chiar si in conditiile standard descrisa pentru procedura de distilare in conformitate cu proceduri experimentale, au existat unele dereglari ale analizelor de cianuri, dupa cum arata rezultatele · in tabelul I. de recuperare a unei probe standard de cianura, care a fost supus procedurii de distilare cu nu de soia prezent proba, a fost cantitative. In prezenta de faina de soia degresate, doar 60-80% din prezent cianura calculata a fost recuperata. Acest lucru indica faptul ca exista o anumita reducere a valorilor cianura din cauza interferentelor, dar de cele mai multe cianura lansat este in curs de masurat. Cianura recuperarile s-au coborat la 30 sau 50%, in prezenta a 50 ppm de S02 sau 56 ppm din malonaldehyde in distilat. Cu toate acestea, nivelurile de malonaldehyde sau S02 in mod normal prezente in distilate au fost cu mult sub aceste valori. Alte carbonil sau compusi cu sulf pot fi, de asemenea, format si interefere dar nu au fost investigate in acest moment. Winkler (1958) a indicat ca utilizarea de nitrat de plumb cu acid tartric redus interferentelor in analiza cianurii in boabele de Lima. Cu soia, valorile de cianura au fost mai consistenta in replicare cu azotat de plumb si acid tartric prezent, dar a ramas cu mult sub valorile de fasole Lima.

Cianura de hidrogen lansata in conditii standard.

Cele mai fiabile si reproductibile valorile cianura sunt cele enumerate in Tabelul II. Cele mai mici valori de determinare directa de cianura intr-o proba masa au fost 0.08 JJ, GJ g de faina sau 80 parti pe miliard (ppb) pentru prime, dehulled, faina de soia degresata si 0.07 p.gjg pentru o prajita, HEAE, dehulled, degresata faina de soia. Valorile foarte similare au fost obtinute cu un laborator si o faina de soia degresate comercial pregatit. Izola de proteine, reziduuri de la masa izola de pregatire, precum si a probelor din zer a dat valori mai mari decat faina de soia degresate din care au fost pregatite. Izola si valorile de reziduuri au fost de doua ori pe cele ale masa originale. Prajita de proteine de soia concentrat avut valori mai mari decat faina de soia brut, indicand faptul ca, de asemenea, de prelucrare poate creste sumele de cianura care pot fi eliberate. Productia obtinuta de la corpurile de nave de soia au fost de aproximativ 10 ori pe acelea de faina de soia dehulled prime si reprezinta cea mai mare parte valori mai mari in faina de soia intregi. Continutul de cianura de coca putea avea nevoie o analiza ulterioara.

Distilarea extinsa.

Procedura standard de distilare pentru faina de soia, necesita doar o colectie unica de valori aproximativ 150 ml, din moment ce o colectie de secunde a aratat redus foarte mult. Pentru ca o fractiune de secunda distilat de la corpurile de nave de soia au aratat o valoare mai mare cianura, doua la patru fractiuni succesive de aproximativ 150 ml fiecare au fost colectate de la diferite probe de soia. Pana in momentul in care fractiunea patra au fost colectate, nivelurile de apa a fost redus in balonul de distilare, precum si un maro, masa aproape gelatinoase a fost la stanga si la unele materiale maro inchis la cuptor colectate pe peretele de sus a balonului. A15 prezentate in tabelul III, la fel de mult ca 35 JJ, gjg a fost masurata in fractiunea patra de la un esantion Hull. Trei probe diferite de coca au fost analizate. Mai ales mari cresteri s-au gasit in fractiunea de secunda de la mana-sortate TS-280 si 1979 a culturilor Amsoy 71 coca. Faina de soia pozitii, de asemenea, au aratat o crestere majora a cianurii in fractiunea a patra, in timp ce masa degresata si fractiunile acestuia au aratat putin sau nici o crestere dupa colectarea fractiune primul. 1976 Crop Amsoy 71 esantion Hull a fost, de asemenea, supuse unui distilare prelungit de doua ori cu suma de 0,1 H2S04 N in vasul de distilare si de doua ori mai multa apa in generatorul de aburi. In aceste conditii nu a existat putine Browning si o scadere in valoare de cianuri a fost gasit ca fractii mai multe au fost colectate. Lehmann si Zinsmeister (1979), in raport de analiza lor a boabelor de cereale care cianura de mai mult a fost produs in cazul tratamentului cu acid prelungit. Ei a atribuit acest la formarea de cianuri de la elementele constitutive nitrogeneous si formarea demonstrat de cianuri de la glucide si aminoacizi, in conditii similare cu oxigen. Fie ca aceasta explica continutul crescut de cianura gasite in corpurile de nave de soia, in conditiile noastre extinse de distilare ar necesita o analiza suplimentara, mai ales din moment ce majoritatea de oxigen ar trebui sa au fost stramutate de azot, care a fost bubbled prin. Experiment cu cantitate mai mare de apa sugereaza, totusi, ca cea mai mare din cresterea cianurii masurata dupa distilare extinsa de soia intreg sau pleava de soia se datoreaza formarea artefact.

Distilarea dura.

Un numar de probe au fost, de asemenea, distilata in conditii mai dure. Probele au fost starnit doar de azot, care trece prin; aciditatea a fost sulfuric 3-30%; apa-raportul de masa a fost redus la 5 mLjg de proba, iar rata de distilare a fost de peste 200 mLjh de la inceputul incalzire. In aceste conditii, carbonizarea considerabile a avut loc si o mare parte a esantionului a fost de culoare bruna sau neagra prin distilare de timp a fost incheiat.

Valorile Cianura pentru faina de soia degresate a variat de la 0,3 la fel de mult ca 61 Lg J. / g. Aceste valori mari par a fi cauzata in principal de artefacte, deoarece acestea au fost dificil de a reproduce; valori mult mai scazute au fost obtinute pentru masa degresata, in conditiile mai blande, chiar si cu distilare prelungit. Conditii de acid puternic poate determina, de asemenea, defalcarea de cianura si a rezultat intr-o prea mici Valoarea (Winkler, 1958).

Unele dintre distilatelor au fost supuse de difuzie sau redistilarea pentru a elimina interferentele mai mult. Cianurii a fost concentrat, prin urmare, si se recupereaza in 75-80% dintre randamentele originale la cOnIIrm ca valorile de distilare au fost reprezentative de cianura reale eliberati. Acid picric, electrod de cianura, si O-detectare dinitrobenzenul, de asemenea, a dat rezultate pozitive, cu distilate si cateva alte probe, dar aceste metode de a parut sa fie mai afectate de substante interferente si sunt mai putin fiabile sau sensibil decat piridina-barbituric metoda de acid.

Extractia si cromatografia compusilor cianogenici.

Intr-o incercare de a concentra si de a purifica compusi cyanogenic care ar putea fi prezente, unele probe de soia, au fost, de asemenea, supuse procedurii de citrat de extractie a Hafner (1977). Extractie cu etanol fierbinte de 80% si cu o hexan-etanol amestec azeotrope a fost, de asemenea, folosit pentru a extrage compusi cyanogenic posibil de la dehulled, fulgi de soia degresata. Extracte, care consta in principal din componente cu masa moleculara mica, a dat randament scazut de cianura de cand sunt supuse hidroliza acida si distilare. Randamentele ansamblu de la extractele au fost mai mici decat pentru probele originale determinata in mod direct. Nu a fost, de asemenea, de concentratie mica de cian, masurata prin eliberarea de cianura, atunci cand au fost supuse unor extracte cromatografie pe Sephadex G-10 si acid silicic. O procedura de difuzie si de detectare cu Feigl-benzi Anger au fost, de asemenea, folosit pentru a testa pentru eliberarea de cianuri de la faina de soia, precum si de la extracte si fractiunile lor, dar nu au fost suficient de sensibil pentru rezultate fiabile.

Nu exista dovezi de incredere pentru precursorii cyanogenic a fost gasit in nici probe de soia, altele decat nivelurile scazute de cianura detectate. Aceste niveluri de cianura s-au mai putin de 0,1 ppm in faina de soia prime si mai putin de 1,5 ppm in orice proba in conditii standard. Nivelul ridicat de cianura poate fi produsa ca artefacte in conditii extreme (Rosenthaler, 1932; Lehmann si Zinsmeister, 1979). Continutul aparent cianurii in produsele de proteine de soia este cu mult mai jos ppm 10-20 mg/100 g sau 100-200 stabilit ca limitele superioare de cianuri de la fasole Lima comestibile in Statele Unite sau mai multe tari europene (Montgomery, 1964). Nivelurile de soia cianura nu par sa aiba o semnificatie nutritionale.