Основные физико-химические свойства и применение гидрофилизированных каротиномдных красителей растительного сырья России Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

664:547.979.8

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРОФИЛИЗИРОВАННЫХ КАРОТИНОИДНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ РОССИИ

В.М. БОЛОТОВ, Е.В. КОМАРОВА

Воронежская государственная технологическая академия

В соответствии с ранее проведенными исследованиями [1-5] нами показано, что при нагревании в присутствии кислорода воздуха природного каро-тиноидного растительного сырья (корнеплодов моркови посевной Daucus sativus Roehl и плодов тыквы Cucurbita L.) в условиях мягкого окисления, в углеводородных полиеновых пигментах появляются кислородсодержащие группы, приводящие к образованию более полярных и гидрофильных ксантофиллов и фитоксантинов. Каротиноид-ные соединения различной степени окисленности и полярные компоненты растительного сырья образуют, по-видимому, комплекс, обладающий повышенными гидрофильными свойствами. Спектрофотометрическим анализом и исследованиями с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии ВЭЖХ установлено, что по кароти-ноидному составу этанольный экстракт красящих веществ из термоокисленного сырья состоит (в зависимости от условий термоокисления) на 74-75% из /3-каротина и 25-26% из фитоксантинов типа С40Н56О (изокриптоксантин, а- и ß-крипток-сантины) и С4£|Н5602 (зеаксантин, лютеин) [6-8].

Цель данной работы — изучение основных фи-зико-химических характеристик получаемых модифицированных каротиноидных красителей из корнеплодов моркови и плодов тыквы и исследование возможности их применения для окрашивания некоторых пищевых продуктов молочной промышленности.

Определение количества красящих веществ (каротина) в каротиноидных красителях проводили фотометрическим методом на спектрофотометрах СФ-26 и СФ-46 по калибровочным зависимостям растворов препаративного /?-каротина при длинах волн 450 и 480 нм.

Хроматографический анализ содержания ß-ка-Н56 и его различных окисленных форм

ротина С40

(фитоксантинов) общей формулы С40НиОл (т = 52 - 56, п = 1 - 4) в экстрактах и растворах каротиноидных красителей проводили методом ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектированием при 436 нм с учетом имеющихся в литературе разработок [9-11] и выполненными нами исследованиями.

В работе использован хроматограф ЬР-967 фирмы ’’Лаборатории пржистрое” (Чехия) со стеклянными колонками диаметром 3,3 мм, длиной 150 мм, заполненными сорбентом Сепарон СЫ (размер частиц 5-7,5 мкм) в случае нормально- фазовой хроматографии НФХ или сорбентом Сепарон С18 (5—7,5 мкм) в случае обращеннофазовой хроматографии ОФХ. В режиме НФХ в качестве подвижной фазы использовали смеси растворителей 2-пропа-нол-гептан (соотношение объемов 4:96), 2-пропа-нол-гексан (2:98); в режиме ОФХ применяли смеси тетрагидрофуран-вода (4:1) или (3:1); расход подвижной фазы (элюента) варьировали в

пределах 0,3-0,7 см3/мин; объем пробы, вводимой через петлевой дозатор фирмы ’’Уотерс” (США), составлял 5 мкл.

Растворители для подвижной фазы предварительно перегоняли, тетрагидрофуран перед перегонкой выдерживали над гранулами едкого натрия для удаления перекисных соединений.

Пробоподготовка заключалась в следующем. Аликвоту экстракта каротиноида в органическом растворителе (1 см3) помещали в чашку Петри и продували азотом в течение 2-5 мин до полного испарения растворителя. Сухой концентрат экстракта растворяли в 5 см3 подвижной фазы (до слабой желтой окраски раствора) и подвергали хроматографированию.

При интерпретации хроматограмм использовали стандартные образцы/3-каротина и кантаксантина, а также значения рассчитанного критерия гидро-фобности (Н) для различных каротиноидов в соответствии с изложенной в литературе методикой [9]. Например, для /3-каротина С4дН56 Н = 40, а для ксантофиллов С40Н56О - С40Н66О4 этот критерий равен 32-36 в зависимости от числа атомов кислорода. Чем выше величина Н, тем меньше время удерживания каротиноида в режиме НФХ и, наоборот, больше в режиме ОФХ.

Результаты хроматографического анализа состава каротиноидных пигментов этанольных экстрактов из термоокисленных корнеплодов моркови при температуре 130°С в течение 11 ч показывают на схожесть с составом соответствующих пигментов такого ценного фармацевтического препарата как облепиховое масло, получаемого из ягод облепихи (табл. 1). Указанный факт позволяет делать вывод о благоприятном влиянии на здоровье человека модифицированных каротиноидных красителей.

Таблица 1

Тип сырьевого Каротиноидный состав пигментов растительного сырья

источника Каротин Фитоксантины

Экстракт каротиноидов

из ягод облепихи в облепиховом масле 58,7 2,0 6,8 2,3 7,1 2,7 10.3 3.3 11,1 4,0 6,0 4,7

из термоокисленных корнеплодов 74,8 2,0 12,0 2,5 4,4 3,0 5,4 3,7 2,0 4,2 1,4 4,6

Примечание. Состав экстракта пигментов, мае. доля% — числитель; время удерживания, мин — знаменатель.

Основные технологические показатели концентратов этанольных экстрактов модифицированных красителей из такого отечественного растительного сырья, как корнеплоды моркови и плоды тыквы, и импортируемого в Россию каротиноидного красителя ’’Экстракт аннато” (Е160Ь) — этанольного

>47.979.8

НЫХ

зводимои

(США),

1редвари-ед пере-о натрия

^дующем. Ьическом | Петри и ) полного |трат экс-фазы (до здвергали

шьзовали <сантина, ия гидро-рв в соот-|етодикой 40, а для критерий )МОВ кис-ше время 'X и, нао-

?за соста-[экстрак-жови при ывают на шгментов ррата как ¡облепихи ать вывод человека ителей.

Таблица 1

4,0

2Д)

4,2

6Д)

4,7

М

4,6

доля% зтель. ■

І концен-

юванных гительно-,ы тыквы, ного крамольного

экстракта семян орлеанового дерева (В1ха огеПапа) [12] представлены в табл. 2.

Таблица 2

Растительное сырье

Показатели Корне- плоды моркови Плоды тыквы Семена орлеанового дерева

Внешний вид Прозрачные экстракты желто-оранжевого цвета

Запах Запах моркови Запах тыквы

Относительная плотность при 20°С, кг/м 820 820 823

Сухие вещества, % 5,0 6,0 7,1

Красящие вещества в пересчете на каротин, г/кг 1,2 1,2 0,8

Растворимость в воде

Растворяются в водно-этанольных растворах при содержании этанола не менее 10 об.д, %

Кислотность, pH 5,5 5,5

4,9

При добавлении к экстрактам спиртовых растворов кислоты НС1 или щелочи ШОН окраска красителя не меняется

Влияние кислотности на цвет

Сохранность окраски экстракта при хранении в течение 40 сут в условиях комнатной температуры и естественного освещения, % 30 95

Из приведенных данных табл. 2 видно, что отечественные модифицированные каротиноид-ные красители по большинству показателей идентичны импортному красителю Е160Ь.

2 6 х, сут

На рисунке представлены данные о сохранности каротиноидных соединений, %, в этанольных экстрактах модифицированных красителей из термо-

окисленных корнеплодов моркови посевной и плодов тыквы. Различный характер разрушения каро-тиноидов связан с проявлением ингибирующего эффекта, присутствующего в корнеплодах моркови сильного природного антиоксиданта фенольного типа — а-токоферола (в плодах тыквы он не обнаружен) [13]. В наибольшей степени влияние токоферола проявляется на первых стадиях процесса деградации каротиноидов (кривая 1). Через 3 сут хранения экстракта красителя токоферол практически полностью окисляется и уже не обладает ингибиторными свойствами, поэтому каротинои-ды начинают разлагаться с большей скоростью. Более высокое содержание в тыквенном экстракте красителя такого природного соединения, как Ь-аскорбиновая кислота, обладающей антиоксидант-ным действием за счет комплексообразующих и восстановительных свойств, обеспечивает лучшую сохранность каротиноидных соединений в экстрактах из плодов тыквы через 10 сут хранения в темноте при комнатной температуре (кривая 2).

Таблица 3

Наименование продукта Сырьевой источник красителя Расход красителя на 1 кг продукта, мл Цвет продукта

Молоко пастеризованное (2,5% жирности, ОАО ”Пав-ловскмолоко”) Морковь 1,2 Ярко-желтый

Тыква 1,2 Ярко-желтый

Масло сливочное Морковь 2,0 Желтый

белое (Воронеж) Тыква 2,5 Желтый

Мороженое плом- Морковь 3,0 Желтый

бир (Воронеж, ОАО ’’Холод”) Тыква 3,5 Желтый

Творог нежирный Морковь 1,5 Лимонный

(5% жирности) Тыква 2,0 Лимонный

В табл. 3 приведены результаты окрашивания некоторых молочных продуктов модифицированными каротиноидными красителями.

Органолептическая оценка окрашенных продуктов питания не выявила посторонних привкусов и запаха.

Таблица 4

Наименование продукта

Сырьевой

источник

красителя

Сохранность пигментов, % от исходного, через сут

14

Молоко Морковь 100 99,3 98,2 96,5 95,3

Тыква 100 99,7 98,9 97,0 95,5

Масло Морковь 100 99,2 98,8 97,5 96,8

сливочное Тыква 100 99,4 99,0 98,3 97,0

Мороженое Морковь 100 99,4 98,8 97,5 96,7

пломбир Тыква 100 99,6 98,9 97,7 96,9

Морковь 100 99,6 98,7 97,9 97,3

Гворог Тыква 100 99,8 98,8 98,0 97,5

При хранении изделий, окрашенных модифицированным каротиноидным красителем, цвет практически не изменяется (табл. 4), а поэтому такого типа колоранты наиболее целесообразно использовать для окраски и витаминизации продуктов питания, хранящихся в отсутствии прямого солнечного освещения (лучше в темноте) при температуре до 10°С.

Экологическая чистота и биологическая активность полученных препаратов позволяют рекомендовать их для окрашивания и обогащения кароти-ноидами хлебобулочных и кондитерских изделий, а также для окраски соков, напитков и других изделий пищевой промышленности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пат. 1806154 РФ. МКИ С 09 В 61/00. Способ получения каротиноидното красителя из растительного сырья / В.М. Болотов, B.C. Черепнин, Н.И. Локтева. — Заявл. 26.06.91; Опубл. 30.03.93., Бюл. № 12.

2. Болотов В.М., Черепнин B.C., Полухин H.A. Модифицированные природные пищевые красители из растительного сырья / Каталог Всероссийской выставки Госкомвуза РФ и фонда изобретении России ’’Научно-технические достижения и интеллектуальная собственность высшей школы”. — М., 1994. — С. 90.

3. Болотов В.М., Полухин H.A., Рудаков О.Б., Чернышева С.Н. Модифицированные природные пищевые красители из растительного сырья // Тез. докл. междунар. конф. ’’Научно-технический прогресс в перерабатывающих отраслях АПК”. — М., 1995. — С. 43.

4. Болотов В.М., Черепнин B.C., Жеребцов H.A., Киселева Е.Н. Химическая модификация природных каротино-идов растительного сырья // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1996. — № 1-2. — С. 19-22.

5. Болотов В.М., Полухин H.A., Рудаков О.Б., Шершне-

ва Е.В. Новые способы получения пищевых модифицированных красителей из растительного сырья России / / Материалы II междунар. симпозиума ’’Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического применения”. Т. 5. — Пущино, 1997. — С. 852.

6. Рудаков О.Б., Болотов В.М., Полухин H.A., Шершне-ва Е.В. Микроколоночная ВЭЖХ экстрактов растительных пигментов и продуктов их модификации / / Межвуз. сб. науч. тр. Воронежского отдел. МАНЭВЖД ’’Экология и безопасность жизнедеятельности”. — Воронеж: ВГТА, 1997. — Вып. 2. — С. 46-50.

7. Болотов В.М., Рудаков О.Б., Шершнева Е.В., Соколов М.И., Шестаков A.C. Экспресс-анализ экстрактов кароти-ноидов из растительного сырья методом высокоэффективной жидкостной хроматографии // Вестник ВГТА, 1997. — № 2. — С. 56-59.

8. Болотов В.М., Рудаков О.Б., Шершнева Е.В. Гидрофи-лизация природных каротиноидных пигментов растительного сырья / / Тр. VI Регион, конф. "Проблемы химии и химической технологии”. — Воронеж: ВГТА, 1998. — Вып. 3. — С. 16-18.

9. Шатц В.Д., Сахаров О.В. Высокоэффективная жидкостная хроматография. Методология. Применение в лекарственной химии. — Рига: Зинатне, 1988. — 390 с.

10. Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов / Под ред. И.М. Скурихина, В.А. Тутельяна, — М.: Брандес, Медицина, 1998. — 342 с.

11. Карнаухова Е.Н., Мишина И.М. Хроматографическое разделение каротиноидов / / Хим. пром-сть. — 1993. — № 7. — С. 287-291.

12. Харламова O.A., Кафка Б.В. Натуральные пищевые красители. — М.: Пищевая пром-сть, 1979. — 192 с.

13. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 2: Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов / Под ред. И.М. Скурихина, М.Н. Волгарева. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1987. — 360 с.

Кафедра органической химии

Поступила 17.05.1999

637.2:66.022.37

ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ КРИОПОРОШКА КРАСНОЙ СВЕКЛЫ НА ПРОЧНОСТЬ ВОДОРОДНОЙ СВЯЗИ И КОНФОРМАЦИЮ ТРИГЛИЦЕРИДОВ ЖИРОВОЙ ФАЗЫ СЛИВОЧНОГО МАСЛА

Т.А. РАШЕВСКАЯ, В.М. КЛИМОВИЧ, И.С. ГУЛЫЙ, H.A. ПРЯДКО

Украинский государственный университет пищевых технологий

В Украинском государственном университете пищевых технологий разработан новый вид сливочного масла с добавкой криопорошка красной свеклы [1]. Криопорошок получают методом сублимационной сушки на установке, созданной в университете. Проведенные исследования показали, что добавка криопорошка существенно влияет на консистенцию масла: пластифицирует продукт, снижает его твердость, повышает намазываемость [2, 3]. Установлено, что наличие криопорошка в системе оказывает влияние на состояние жировой и водной фаз в масле, формирование его микроструктуры 14, 5].

Цель работы — изучить влияние добавки криопорошка свеклы на конформацию триглицеридов и состояние водной фазы в структуре сливочного масла. Для этого использовали метод раман-спект-роскопии.

Спектры комбинационного рассеивания регистрировали в области от 700 до 3600 см*1 с помощью

раман-спектрометра, построенного на базе ДФС24 (ЛОМО), который имеет двойной монохроматор, дифракционные решетки 1200 штрих/мм. Существенные особенности раман-спектрометра — система счета фотонов, опорный канал и ПЭВМ 1ВМ РС/ АТ. Спектры возбуждали при помощи лазера Аг+ (ЛГН-503, Электроника), интегральная мощность излучения 1,2 '\¥ на 488,8 и 514,5 нм.

Исследовали образцы масла с криопорошком свеклы МС и без добавок МК, служившего контролем. Все образцы хранили при различных температурах: 5; 0; -18°С. Изучали влияние добавки криопорошка свеклы и температуры хранения на конформацию триглицеридов.

Спектры комбинационного рассеяния образцов масла снимали при температурах 14 и 24°С.

Раман-спектры образцов МК и МС (кривые 1 и 2), записанные при температуре 24°С, представлены на рис. 1-3.

Спектр образца МК, хранившегося при температуре 5°С (рис. 1, кривая /), имел три диффузные полосы в области валентных колебаний углеводородного скелета: 825, 860 и 885 см”1 и шесть диффузных полос в области несимметричных колебаний: 915, 940, 980, 1000, 1035 и 1080 см-1. В

ИЗВЕ(

облас тилеЕ ным : 2860 С ИНТ

фузш

3040

il

1S0I

г

Сп 1, кр ных ] инте: 800, метр: обла< тиле] ную ричн мом

что в ний меро: вой щает сивн В

пера-ричн скел< в обл фузн Обла тиле:

Т6НС1

двум

обла<

MVMCÍ

Cd

усло^

НЫХ ]

та ю 835 с неси] дубл« теш метр: