Фенольный комплекс семян подсолнечника Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

1,2004

і беспо->бешки,

і и ома-

пьнево--224 с. .сных и

юштан.

іетова-

а, 1984.

)дуктов

іодного

І0Л0ГИ-

)Й про-

юмыш-

эв выс-!ып.20.

ценно-авила и 2002. -

12.612

зиком

[ЩИНЄ

тьус-

еской

Каждый пакет выдерживали при определенной температуре. Измерение диэлектрической проницаемости производили ежедневно, вынимая пакеты из термостата на короткое время и снова помещая их в шкаф после окончания промежуточного измерения.

Как следует из графиков, приведенных на рисунке (/, °С: кривая 7 - 62, 2 - 21, 3 - 6, 4 - 41), диэлектрическая проницаемость арахисового масла изменяется в зависимости от времени старения и температуры вы-дсржквакия сложным образом. Так, при температурном выдерживании в пределах первых 150 ч на о люд а-ется уменьшение величины 8 тем большее, чем выше температуря экспозиции пакета с маслом. Предполагается, что в этот период происходит окисление масла, которое интенсивнее при повышенных температурах. При этом, вероятно, процесс окисления масляных фракций происходит с уменьшением поляризуемости молекул, что приводит к снижению диэлектрической проницаемости.

ФЕНОЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

В.Г. ЛОБАНОВ, М.В. СТРЫГИНА

Кубанский государственный технологический университет

В России производится больше половины мирового объема подсолнечника, являющегося превосходным источником растительного масла и содержащего, кроме того, немалое количество белков, имеющих высокую биологическую ценность, но ограниченно применяемых в пищевой технологии из-за наличия фенольных соединений, образующих с белками комплексы, которые ведут к изменению органолептических показателей готовой продукции.

К фенольным веществам, встречающимся в растениях, относят ароматические соединения, содержащие свободный или связанный фенольный гидроксил и распространенные в виде мономерных или полимерных форм [1, 2].

Существуют три основные структуры фенольных соединений, различающихся по углеродном}' скелету, -Сб-Сь Сб-Сз и Сб-Ог-Сб, из которых могут образовываться многочисленные производные в результате реакций этерификации, метилирования, окисления, аци-лированияи др. [3].

Наиболее важная группа этих растительных ароматических соединений - фенолкарбоновые кислоты, имеющие углеродный скелет Сб-С3. Из фенолкарбоно-вых кислот в растениях чаще других встречаются хлорогеновая и кофейная [4-6].

Хлорогеновая кислота впервые была обнаружена в подсолнечнике [7].

На. ее долю приходится 70% всех фенольных соединений, присутствующих в семенах подсолнечника, и ее

Впериодот 150до 250ч старения масла наблюдается повышение величины е, причем скорость изменения и абсолютная величина е тем выше, чем больше температура масла. В этот период, возможно, протекают процессы полимеризации масляных фракций, сопровождающиеся увеличением поляризуемости молекул, в результате чего повышается диэлектрическая проницаемость пакета.

Описанный ход кривых позволил произвести расчет энергии процесса окисления масла. С этой целью кривые были перестроены в полулогарифмическом масштабе и найдены константы скоростей изменения диэлектрической проницаемости при различных температурах.

Расчет величины АН для окислительного процесса приводит к значению АН = 50 кДж/моль. Эта величина свидетельствует о протекании слабых химических процессов в масле.

Поступила 07.07.03 г.

633.854.78.002.611

СЕМЯН ПОДСОЛ НЕ ЧННКА

уровень колеблется в зависимости от сортовых различий и методов определения от 0,58 до 4,5% массы сухого обезжиренного вещества семян. При исследовании более 500 культурных и нескольких десятков диких сортов подсолнечника установлено, что на количество хлорогеновой кислоты и на содержание масла влияет как географическая широта, так и сорт подсолнечника Культурные растения отличаются повышенным содержанием хлорогеновой кислоты по сравнению с дикими [8].

Кроме хлорогеновой кислоты в семенах подсолнечника обнаружены со изомеры— 1софсш1-4-хинная (псев-дохлорогеновая), ко феи л-5-хинная (неохлорогеновая) и 4,5-дикофеилхинная (изохлорогеновая) кислоты. По другим данным, фенольные соединения содержат до 10 компонентов.

Характерной особенностью фенолкарбоновых кислот является образование эфиров с алифатическими кислотами - винной и яблочной [9]. В растениях также широко распространены эфиры коричных кислот и сахаров, главным образом глюкозы. В семенах подсолнечника обнаружен глюкозид хлорогеновой кислоты.

Синтез хлорогеновой кислоты стимулируют глюкоза, хинная кислота и в меньшей мере соли, например КС1. Наличие кислорода - также важный фактор синте -за, причем даже незначительное уменьшение концентрации кислорода сказывается на образовании хлорогеновой кислоты,

О локализации фенольных веществ в клетках растений известно очень мало. Согласно данным [10], полифенолы в основном локализованы в вакуолях клетки, отделенных от цитоплазмы тонопластом. В целой, не-

поврежденной клетке через тонопласт в цитоплазму1 поступает ограниченное количество полифенодов. Часть из них окисляется полифенолоксидазой до конечных продуктов, а часть промежуточных продуктов окисления вновь восстанавливается до исходных соединений. При разрушении тканей наступает разрыв тонопласта. Полифенолы выходят в цитоплазму и там подвергаются необратимому ферментативному' окислению, образуя темные коричневые соединения. При изучении локализации кофейной и хлорогеновой кислот в клетке было установлено, что они образуются в эндоплазматическом ретикулуме и синтезируются в хлоропластах, а затем поступают в вакуоли.

На содержание фенольных веществ в подсолнечных семенах влияют состав, количество, срок внесения минеральных удобрений, а также влажность почвы

[11]. Применение фосфорных удобрений вместе с калийными повышает биосинтез фенольных соединений. Большое количество фосфора и недостаток азота . также усиливает синтез фенольных веществ. С внесением двойной дозы азотных удобрений сумма фенольных соединений снижается. Максимальный уровень хлорогеновой кислоты достигается при внесении двойной дозы фосфорных удобрений, что хорошо наблюдается к концу вегетации.

При высокой влажности почвы биосинтез фенольных веществ в семенах снижается, что благоприятно сказывается на продуцировании белка. При засу хе задерживается образование белков и усиливается биосинтез фенольных соединений.

В растениях, подвергнувшихся в период созревания семян воздействию низкой температуры, содержание фенольных веществ, в том числе хлорогеновой кислоты, сокращалось на 70-80%.

Распространенность полифенолов в растительных объектах и высокая концентрация в отдельных тканях означают что они выполняют существенную физиологическую роль. При повреэвдении растений фенольные вещества образуют комплексы с белками, за счет чего на поврежденной поверхности создается пленка, препятствующая проникновению патогенной микрофлоры. . ,

Об участии фенольных соединений в окислительно-восстановительных процессах впервые было указано В.И. Палладиным, который предположил, что некоторые фенольные соединения принимают участие в дыхании растений, являясь переносчиками кислорода от оксидазы к окисляющим веществам жирного ряда

[12]. Одним из первых переносчиков кислорода, по Палладину [12], выделенных в чистом виде, стала.хло-рогеновая кислота.

Данные исследований [13] показали, что хлороге-новая кислота подсолнечных семян, окисляясь, образует зеленый дыхательный пигмент - акцептор водорода, теряя 4 атома водорода [14]. В семенах подсолнечника при нормальном дыхании, окисляясь и восстанавливаясь, хлорогеновая кислота способствует окислению промежуточных продуктов обмена веществ, в частно -

БИОСИНТЕЗ ХЛОРОГЕНОВОЙ КИСЛОТЫ

он

3-0-ЦШАМОШИНШ

КИСЛОТА

СН .СН-С-0-ґ/^>-ОН

0 і і З-О-П-КУМАРИЛХИЙНАЯ

1ІЛПЛ

;гу"' ноос^'он он I

’ он

КИСЛОТА

СН*СН-С_(1-^^>-0Н

о ХЛОРОГЕНОВАЯ КИСЛОТА

НООС' ОН

он

ста аминокислот. При отклонении от нормального хода окислительно-восстановительного процесса, например измельчении семян, когда в клетках разрушается структура протоплазмы, начинается усиленное поглощение кислорода, окислительные процессы углубляются, становятся необратимыми и хлорогеновая кислота переходит в коричную, неактивную форму.

Высокая концентрация хлорогеновой кислоты в белковой фракции семян подсолнечника во многих случаях является барьером при использовании белков в пищевой промышленности. Вопросам выделения и очистки белков из семян подсолнечника посвящен ряд работ.

Обезжиренная белковая мука, полученная при низких температурах из подсолнечного шрота, - продукт светлою цвета. Однако при введении ее в пищевые продукты в нейтральной и щелочной средах образуются комплексы белков с хлорогеновой кислотой и ее производными от кремового до темно-зеленого и темно-коричневого цвета.

С целью получения светлых подсолнечных белков были предприняты попытки удалить хлорогеновую кислоту' и родственные ей соединения из шрота действием различных расстворитей [8]. Одними из наиболее предпочтительных расстворителей для хлорогеновой кислоты считаются 70%-е этанол и метанол. При длительном (в течение нескольких часов) встряхивании

под

пол

СП01

го X зовг ток<

КОВ]

лом

ны

ОСВ'

тер:

изв

ело

феї

бол

кис

ной

ная

бол

дли

вы<

мет

прс

тем

т

Осі

кис

ш

щи

Ш

ля

ШИ

ВЦ

СТБ

I

ТЫ

!

ШИШ

ЛХШАЯ

*

КИСЛОТА

ого хода напри-ушается е погло-ргаубля-)вая ки-му.

:лоты в многих I белков шения и щенряд

три низ-продукт ищевые разуют-ой и ее з и тем-

; бежов ВУЮКИ-ействи-шболее ■еновой ридли-лвании

подсолнечного шрота с 50%-м этанолом происходит полная экстракция фенольных соединений, но этот способ из-за трудностей технического и экономического характера неприемлем для промышленного использования. Экстракция хлорогеновой кислоты высокотоксичным метанолом также нерациональна.

Способы удаления фенольных соединений из белковых продуктов н-бутанолом, изопропанолом, этанолом, сульфитами, перекисью водорода малоэффективны или нетехнологичны из-за сложности освобождения белков от применяемых реагентов и потери биологической ценности белков.

При поиске более приемлемых растворителей для

извлечения из подсолнечных белков хлорогеновой кислоты обращено внимание на то, что при выделении фенольных соединений и получении пищевых белков

большое значение имеет pH среды.

Известен метод выделения хлорогеновой кислоты

кислотной экстракцией 0,01 и 0,001 к растворами соляной кислоты. Полученная этим способом обезжиренная мука содержала 70% белков, была бесцветна и свободна от хлорогеновой кислоты. В то же время ввиду длительности экстракции, большого расхода воды и высокой температуры затраты на осуществление этого метода значительны и не позволяют использовать его в

промышленности.

Одним из возможных направлений получения не

темнеющих бежов является применение окислителей для удаления или разрушения фенольных соединений. Основную роль многие авторы при этом отводят перекиси водорода. Но при обработке белков этим или другими оксидантами неизбежно окисление серосодержащих аминокислот, в частности метионина, в сульфоксидную или сульфоновую форму, не представляющую пищевой ценности. Метионинсульфоксид плохо восстанавливается в организме и накапливается в цитоплазме клеток. Пищевая ценность белка под действием окислителей существенно снижается.

Актуальность проблемы получения пищевого белка подсолнечника - основной масличной культуры нашей страны - выдвигает на первый план необходимость детального исследования фенольного комплекса семян подсолнечника, начиная от стадии созревания до их технологической переработки, с целью поиска путей удаления из семян хлорогеновой кислоты и получения белковых изолятов высокого технологического качества, обеспечивающих выпуск биологически полноценных пищевых продуктов с хорошими органолептическими данными.

ЛИТЕРАТУРА

1. Биохимия растений / Пер. с англ. А. А. Бундель; Под ред. В.Л. Кретовича. - М.: Мир, 1968. - 624 с.

2. Биохимия растительного сырья / В.Г. Щербаков, В.Г. Лобанов, Т.Н. Прудникова и др.; Под ред. В.Г. Щербакова. - М.: Колос, 1999. - 376 с.

3. Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений.

- М.: Наука, 1974.-213 с.

4. Дублянская Н.Ф., Попов П.С. Определение содержания хлорогеновой кислоты в семенах подсолнечника // Вест. с.-х. науки. -1968. -№ 4. -С. 109-112.

5. Запрометов М.Н. Выделение хинной и шикимовой кислот как предшественников катехинов из побегов чайного растения // Биохимия катехинов. - М.: Наука, 1964. - С. 119—126.

6. Уманскаи А.Н., Миносян Н.М., Вехотина И.Н., Надыкта В.Д. Количественное определение хлорогеновой кислоты в семенах подсолнечника//Изв. вузов. Пищевая технология. - 1976. -№ 4. - С. 173-174.

7. Фамнницин А.С. О хромогене НеИапШя и двух полученных из них расстворимых в воде пигментах // Работы ботанической лаборатории АН - 1893. - № 6.

8. Лобанов В.Г., Шаззо А.Ю., Щербаков В.Г. Теоретические основы хранения и переработки семян подсолнечника. - М.: Колос, 2002. - 592 с.

9. Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений. -М.: Наука, 1974.-213 с.

10. Кретович В.Л. Техническая биохимия. - М.: Высш. школа, 1973.-455 с.

11. Мнйдла Х.И., Сарапуу Л.Н. Исследование состава фенольных соединений яблони // Регуляция роста и питание растений. -Минск, 1972. - С. 96-104.

12. Палладии В.И. Избранные груды. - М.: Изд-во АН СССР, 1960.-224 с.

13. Опарин А.И. К вопросу об окислительных процессах в жировой клетке // Экспериментальная биология и медицина. -1927. - 5.

- № 15.-С. 246.

14. Рубина Л.В., Горшкова Л.М., Раковский П.П., Чайка З.А. Содержание фенольных соединений в белковом изоляте // Масложировая пром-сть. - 1977. -№ 3. - С. 17-19.

Кафедра биохимик н технической микробиологии

Поступила 24.10.03 г.