CC BY
88
664:667.211.5
АЦИЛИРОВАННЫЙ АНТОЦИАНОВЫЙ КРАСИТЕЛЬ ЧЕРНОПЛОДНОЙ РЯБИНЫ
B.М. БОЛОТОВ, Н.А. ПОЛУХИН, B.C. ЧЕРЕПНИН,
C.Г. ПЕТУХОВА
Воронежская государственная технологическая академия
Природные антоциановые пигменты растительного сырья используются в качестве красных водорастворимых пищевых красителей [1]. Однако из-за невысокой стабильности окраски эти соединения не получают широкого распространения в пищевой и химико-фармацевтической промышленности. Причина низкой сохранности красного цвета красителей связана с молекулярной структурой антоцианов. Наличие в гетероциклической молекуле антоциана положительного заряда и гидроксильной группы фенольного типа обусловливает протекание реакций с нуклеофильными реагентами (щелочь, белки) и окислителями (кислород воздуха, катионы металлов переменной валентности), приводящими к изменению окраски [2-4].
Установлено, что в некоторых растениях наряду с обычными антоцианами содержатся и более стабильные ацилированные производные [2]. Большинство авторов связывает факт уменьшения реакционной способности ацилированных антоцианов с защитой положительного заряженного фла-вилиевого ядра от воздействия нуклеофильных молекул воды гидрофобным остатком ароматической кислоты в результате образования ’’сэндвиче-вой структуры” [5]. Эффект стабилизации антоцианов наблюдается и при добавлении в систему соединений, обладающих способностью связывать свободные молекулы воды и образовывать ионные пары с флавилиевым катионом [6].
Нами показано, что после обработки антоциан-содержащего растительного сырья ацилирующим реагентом выделенный модифицированный краситель обладает большей стабильностью красного цвета [7].
Цель данной работы — выяснить основные химические превращения природных антоцианов и сопутствующих полифенольных соединений в условиях разработанного способа получения модифицированного антоцианового красителя.
Высушенные выжимки черноплодной рябины обрабатывали предварительно выдержанной смесью уксусного ангидрида с 5%-м количеством концентрированной ортофосфорной кислоты. После проведения реакции выжимки отфильтровывали, промывали небольшим количеством диэтило-вого эфира для удаления непрореагировавшего ангидрида и сушили на воздухе. Экстракцию модифицированных пигментов проводили горячим подкисленным водно-этанольным раствором с содержанием спирта 70%.
Изменения в составе экстрактов антоциановых пигментов в процессе модификации контролировали методом тонкослойной хроматографии ТСХ на пластинах ’’Merck” (силикагель 60F 254, толщина слоя 0,2 мм) с применением системы растворителей этилацетат—муравьиная кислота—вода в соотношении 70:15:15, а также с помощью обращен-нофазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии ВЭЖХ. Использовали ступенчато-гра-
диентное элюирование от смеси (%об.) ацетонитрил—вода—уксусная кислота (5:94,5:0,5) к смеси ацетонитрил—вода—уксусная кислота
(85:14,5:0,5). Расход элюента 60 мкл/мин, микроколонка 2x64 мм, неподвижная фаза — сепарон С18 (5 мкм), детекция по поглощению при 280 нм. Работа выполнена на хроматографе ”Милихром-4”.
Электронные спектры поглощения растворов пигментов записывали на спектрофотометре СФ-46 с использованием кварцевых кювет с толщиной слоя 10 мм.
Концентрацию красящих веществ определяли на концентрационном фотоэлектроколориметре КФК-2 с соответствующими стеклянными кюветами, а также с использованием градуировочных графиков по СоБ04 и выделенным очищенным природным антоциановым пигментам.
При обработке выжимок черноплодной рябины ацилирующей смесью из уксусного ангидрида и ортофосфорной кислоты происходят реакции аци-лирования гидроксильных групп основных природных антоциановых пигментов: цианидин-3-галак-тозида, цианидин-3-арабинозида, цианидин-3-глю-козида, цианидин-3-ксилозида, а также флавонол-рутин. По данным ТСХ и ВЭЖХ в условиях реакции происходит разрушение темно окрашенного олигомера проантоцианидина, состоящего из 4-5 молекул антоцианидина, с образованием пигментов красного цвета.
Хроматографические исследования показывают, что если экстракты исходных природных флавоно-идов представлены пятью соединениями в процентном соотношении 4:18:17:39:22 и соответствующими временами удерживания (Т, мин) 2,6:2,9:4,2:9,6:11,4, то после реакции ацилирова-ния соответствующие соотношения хроматографических пиков изменяются до величин 30:28:22:14:6 с временами удерживания 2,5:2,8:4,3:9,6:11,4. В составе экстракта красителя увеличивается содержание агликона с 2,0 (Г 16,5 мин) до 15,2% (Т 16,2 мин) и обнаружены два компонента с временами удерживания 20,5 и 21,7 мин и содержанием в смеси соответственно 8,0 и 13,5%.
Характер изменения хроматографических характеристик (!?[ для ТСХ и Т для ВЭЖХ) предполагает наличие различных антоциановых соединений — с ацилированием по углеводному остатку и фенольному гидроксилу агликона.
Водно-этанольный экстракт модифицированного красителя в кислом растворе имеет максимум электронного поглощения при длине волны 512 (природный — 525 нм).
Степень конверсии К антоциановых пигментов черноплодной рябины в водко-этанольном экстрак-
те составила:
Тип пигментов К, %
Природные 88
Модифицированные 67
Природные очищенные антоцианы 92
Ацилированные природные антоцианы 46
С це пигмеи соедин мента 1,0 и красит по фор
где
Пре; стабил не ТОІ сопутс Мод шей ¥ интері вой кс сивно< в 2,5 р рябив концеї дать к; с кисл Исп родної ли, чт более Пот центрі танноі РН 3,8 ний а щенні Соп дифиі напит окрасі Мо; ного і:
>7.211.5
[етонит-к смеси йслота микро-Ьепарон 280 нм. :ром-4”. створов ■ре СФ-ищиной
!ляли на 1иметре кювета-жочных ценным
рябины фида и ии аци-природ-3-галак-i-3-глю-авонол-:ловиях срашен-щего из :ем пиг-
швают, лавоно-процен-тствую-мин) лирова-зграфи-32:14:6 11,4. В
! СОДер-
,2% (Т време-канием
£харак-олагает ний — и фе-
)ванно-(симум зы 512
ментов
кстрак-
С целью изучения стабильности антоциановых пигментов в растворе нами определена К этих соединений для красной катионной формы пигмента по разности поглощения антоцианов при pH 1,0 и pH 4,5 (при добавлении равных количеств красителя в соответствующие буферные растворы) по формуле
* Р * Г) pH = 4.5
Я= [1--^7о]-100,
и 490
где О490 — оптическая плотность при длине волны 490 нм и соответствующих значениях pH.
Представленные значения К показывают, что стабильность природных пигментов определяется не только структурой самих антоцианов, но и сопутствующими соединениями [3, 5].
Модифицированный краситель обладает большей красящей способностью в более широком интервале кислотности раствора, и при одинаковой концентрации антоцианов (0,12 г/л) интенсивность его окраски при pH 5,0 в 4, а при pH 4,0 в 2,5 раза выше, чем для природного черноплоднорябинового красителя. При содержании в 1 кг концентрата 39 г красящих веществ можно придать красный (без оттенков) цвет 300 л продукции с кислотностью среды pH 4,5.
Испытания термостабильности (при t 80°С) природного и модифицированного красителей показали, что модифицированный краситель в два раза более термостоек по отношению к природному.
Потери самих пигментов, % от исходной концентрации (определенной при pH 1,0 и пересчитанной по остаточной оптической плотности для pH 3,8), составили: природный и модифицированный антоцианы — соответственно 52 и 40, очищенные — 48.
Сопоставление стабильности природного и модифицированного красителей в модельной системе напитка показало большую стабильность красной окраски модифицированного красителя.
Модельная смесь напитка состояла из 15% водного раствора сахарозы в цитратно-фосфатном бу-
фере с pH 4,3. Раствор стерилизовался 15 мин при f 95°С, после добавления пигмента стерилизация проводилась 30 с при ГС. Напиток хранился в полностью заполненной герметичной стеклянной посуде.
Снижение интенсивности окраски Ш490 + Aj0n) раствора модельного напитка через 6 нед, %: природный краситель — 17, модифицированный — 13.
Снижение интенсивности красного цвета (£>490/О400) раствора модельного напитка через 6 нед, %: природный краситель — 25, модифицированный — 18.
Таким образом, проведенные исследования показали, что модифицированный антоциановый краситель черноплодной рябины является более стабильным и обладает широкими эксплуатационными возможностями для использования в пищевой промышленности, что связано с изменениями в составе и структуре пигментов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Харламова О.А., Кафка Б.В. Натуральные пищевые красители. — М.: Пищевая пром-сть, 1979. — 191 с.
2. Джоуль Дж., Смит Г. Основы химии гетероциклических соединений. — М.: Мир, 1975. — 400 с.
3. Танчев С.С. Антоцианы в плодах и овощах. — М.: Пищевая пром-сть, 1980. — 304 с.
4. Скорикова Ю.Г. Полифенолы плодов и ягод и формирование цвета продуктов. — М.: Пищевая пром-сть, 1973. — 232 с.
5. Goto Т, Structure, Stability and Color Variation of Natural Anthocyanins / / Progr. Cnem. Org. Nat. Prod. — 1987. — V. 52. — P. 113-158.
6. Figueiredo P., Pina F. Copigmentation effect / / J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2. — 1994. — № 4. — P. 775-778.
7. Пат. 2025475 РФ, С 09 В 61/00. Способ получения антоцианового красителя / В.М. Болотов, B.C. Череп-нин, Л.П. Веселова, М.Ю. Ефанова (Россия). —
№ 5062197/13; Заявл. 14.09.92; Опубл. 30.12.94; Бюл. № 24 / / Изобретения. — 1994, — № 24. — С. 99.
Кафедра органической химии Кафедра биотехнологии
Поступила 29.07.96
