Исследование природных красителей в процессе хранения

Современное состояние растительного покрова того или иного региона может служить показателем (индикатором) качества окружающей среды. Актуальность изучения уровней содержания химических элементов в растениях повышается в связи с интенсификацией процессов антропогенного воздействия. Обобщение результатов многолетних исследований позволяет констатировать, что из ядов, регулярно попадающих в организм человека, около 70 % поступает с пищей, 20 % – из воздуха и 10 % с водой [2].

Из великого многообразия овощей и фруктов, нормализующих обменные процессы и повышающие жизненные силы организма, особое место занимают морковь и красная свекла, которые содержат не только пектиновые вещества, обладающие высокими протекторными свойства, но и красители – антоцианы и бетаин, аналог дыхательных ферментов – флавоноидов. Эти ферменты и красные пигменты растений – антоцианы, потенцируют процесс клеточного и тканевого дыхания в митохондриях [4].

Природные красители под воздействием температуры и других технологических факторов в силу особенностей своего химического строения, могут вступать во многие биохимические реакции с изменением состава и структуры молекулы.

Предлагаемый концентрат состоит из сушеной свеклы столовой, рябины черноплодной, крапивы двудомной, и содержит в своем составе много природных красителей. Поэтому целью наших исследований было выявить характер происходящих изменений красящих веществ в процессе хранения и переработки [3].

Для анализа качественного пигментного состава красителей в процессе хранения проводили экстракцию красящих веществ концентрата 96º этиловым спиртом и последующую оценку полученных спектральных характеристик.

В экстракте красящих веществ из свежевыработанного концентрата прослеживается два пика. Первый пик принадлежит, скорее всего, каротиноидам, максимум которых находится в пределах 440-460 нм [5].

Хромофор, ответственный за поглощение каротиноидами видимого света, представляет собой систему сопряженных двойных связей. С увеличением длины полиеновой π-электронной системы стабильность первого возбужденного состояния повышается; при этом электронное возбуждение происходит легче, оно требует меньше энергии и осуществляется светом с большей длиной волны.

Такой возрастающий батохромный эффект (сдвиг в длинноволновую сторону) может быть проиллюстрирован спектрами поглощения биосинтетического ряда ациклических каротиноидов с возрастающей длиной хромофора.

Все эти соединения должны иметь типичный трехпиковый каротиноидный спектр поглощения с четко выраженными максимумами и минимумами.

Влияние на тонкую структуру спектров еще более заметно у каротиноидов, содержащих в сопряжении с полиеновой системой карбонильную группу. Сопряженная группа С = О эффективно удлиняет хромофор так, что максимум поглощения сдвигается в более длинноволновую область, однако при этом почти полностью утрачивается тонкая структура спектра.

Сравнивая литературные [1] и экспериментальные данные, можно сделать вывод о том, что основная масса каротиноидов в концентрате находится в виде ксантофилла – кислородсодержащей форме β – каротина, который образовался, скорее всего, в процессе технологической обработки сырья, так как система сопряженных двойных связей делает каротиноиды чрезвычайно подверженными окислительному воздействию кислородом воздуха.

Наиболее важными флавоноидными пигментами растений in vivo являются антоцианы, представляющие собой гликозиды, а соответствующие им агликоны носят название антоцианидинов.

У антоцианидинов и их гликозидов, обычно выделяемых в кислом растворе в виде флавилиевых солей, электрон гетероциклического атома кислорода принимает участие в образовании π-связей в гетероароматическом кольце, так что хромофором становится вся молекула. Поэтому из всех флавоноидов антоцианидины поглощают свет с наибольшей длиной волны и окрашены в оранжевый, красный, пурпурный или синий цвет.

В ходе эксперимента во время снятия спектров для проявления антоцианов была добавлена соляная кислота, при этом рН экстракта снизился до 1, следовательно, в растворе преобладали антоцианы в виде соли флавония, которые имеют максимум поглощения.

В процессе хранения видимо происходят серьезные изменения в структуре красящих веществ, поэтому два пика сливаются в один без видимых делений на максимумы и минимумы. При этом максимум поглощения находится на уровне 520-530 нм. Скорее всего, происходит дальнейшее изменение в структуре каротиноидов, при этом ксантофилл превращается в ликопи, имеющий более длинную сопряженную систему, и проявляющий поглощающую способность в длинноволновой области спектра, свыше 510 нм. Поэтому два пика сливаются в один вследствие наложения спектров с антоциановыми красителями, которые условно также можно рассматривать как соединения, имеющие довольно длинную сопряженную систему, проявляющие максимум поглощения световой энергии в этих же пределах.

Полученные данные позволяют контролировать ход технологического процесса, рекомендовать условия хранения готового продукта, регулировать продолжительность хранения.