Апр 15 2004

 СТАБІЛІЗАЦІЯ ФЕНОЛЬНИХ СПОЛУК  ДЛЯ ЗБЕРЕЖЕННЯ КОЛЬОРУ ФРУКТОВИХ СОКІВ

Опубликовано в 18:03 в категории Проблемы пищ. промышленности

 СТАБІЛІЗАЦІЯ ФЕНОЛЬНИХ СПОЛУК  ДЛЯ ЗБЕРЕЖЕННЯ КОЛЬОРУ ФРУКТОВИХ СОКІВ

 Л.М. Тележенко, І.В. Пилипенко

Одеська національна академія харчових технологій, м. Одеса

          В процесі переробки фруктів на соки  відбуваються зміни природного кольору, що знижує якість продуктів, а у деяких випадках і їх харчову цінність. Природні пігменти – флавоноїди, антоціани, аурони, каротиноїди, хлорофіли тощо – дають великий спектр барвників, які, будучи нестійкими, використовуються обмежено.

Розробка методів і способів збереження натурального забарвлення сировини при консервуванні, заснована на глибокому знанні хімічної структури барвних речовин та їх властивостей,  є актуальною.

          Характерна для натуральних пігментів нестабільність у харчових продуктах залежить від дії багатьох чинників (присутність кисню, рН 2…8; температура від 20 до 120 °С, діоксид сірки і т.п.). При переробленні фруктової сировини на соки дія негативних чинників виявляється вже при подрібненні сировини, а надалі у процеси окиснення вволікається все більше компонентів. Це призводить до зниження органолептичних показників соків і викликає сумніви у їх доброякісності. Продукти розпаду натуральних барвних речовин вступають у взаємодію з іншими інгредієнтами плодів, що сприяє зниженню поживних властивостей, впливає на обмін речовин і біологічну активність соків.

          Серед технологічних підходів є декілька способів гальмування процесів окиснення: інактивація ферментів тепловою обробкою, створення паро–повітряного простору над перероблюваною у апараті сировиною, введення антиоксидантів. Однак, навіть при застосуванні певних засобів у таких технологіях, ступінь окиснювальної деструкції фенольних сполук значний і на початковій стадії переробки сировини складає 16…35 % в залежності від виду сировини [1].

          Теоретично існують хімічні та фізичні методи, які можуть бути використані для запобігання розкладу натуральних пігментів у харчових продуктах. Однак, у такій комплексній системі, як харчовий продукт, важко визначити, які причини деградації кольору є основними, та які вторинні результати цих основних реакцій.

          Аскорбінова кислота вважається стабілізатором для натуральних барвників, але можлива, й навпаки, деградація пігментів під її впливом. Наприклад, при поглинанні кисню аскорбіновою кислотою, вона може виявляти захисну дію відносно антоціанів. При ферментативному утворенні перекису водню, за участю аскорбінової кислоти, спостерігається окиснення та знебарвлення антоціанів. Тобто, введення  до харчового продукту, який містить антоціани, аскорбінової кислоти у якості антиоксиданта не обов’язково супроводжується стабілізацією кольору. Деякі антиоксиданти, що є похідними аскорбінової кислоти (її ефіри –фосфати, бензоати, сульфати; ізоаскорбінова кислота), виявляють  еквівалентні вітамінні властивості та більшу стабілізуючу дію на пігменти. Однак, різноманіття хімічних та фізичних середовищ у харчових продуктах і структури пігментів визначає, що застосування аскорбінової кислоти з метою стабілізації природних барвних речовин не рекомендується [2].

          Іони металів (міді, заліза) мають каталітичний вплив на окиснення аскорбінової кислоти, що в свою чергу призводить до розпаду фенольних сполук. Визначено [3], що утворення хелатних комплексів між металами та фенольними речовинами з орто–дегідроксигрупами може змінювати їх колір, але це не завжди бажано, так як призводить до руйнування фенольних сполук.

          При розведенні розчинів, які містять антоціани, може спостерігатися їх самоасоціація та непропорційна зміна кольору, запобігти чому може взаємодія з нейтральними солями [4].

          Дія органічних кислот та рівня рН на колір та розпад пігментів не однозначна. Існує певний діапазон активної кислотності, у якому спостерігається стабільність кольору; є кислоти, що підсилюють забарвлення (малонова, щавелева), але при зберіганні соків проходить їх знебарвлення [5].

          Відмічають [6], що поряд с окисненням та тепловою обробкою на втрати фенольних пігментів впливає сонячне світло. Однак, копігментація (наприклад, наявність антоціанів та флавоноїдних сульфонатів, або інших фенольних сполук) може мати фотозахисні властивості.

          Введення в продукти, що містять біофлавоноїди, мікродоз речовин, здатних до побуріння (моріна, рутіна, кверцетіна, лимонної кислоти), призводить до підвищення стабільності пігментів [7].

          Метою нашої роботи було встановлення механізму хімічної взаємодії пігментів з введеними добавками та розробка теоретичних та практичних основ їх стабілізації.

          Підхід до побудови наукових основ стабілізації пігментів грунтувався на визначенні їх хімічної структури, активності функціональних груп, способів біотрансформації та блокування найбільш нестабільних груп.

         

          Завдяки деяким фундаментальним роботам по хімії флавоноїдів [8,9], відомі структурні особливості, які придають стабільність молекулі. Виходить, що гідроксилювання ядра по позиціях 5 та 7 стабілізує молекулу флавоноїду, а гідроксилювання у позиції 3 робить її нестійкою. Гідроксилювання у кільці В призводить до нестабільності біофлавоноїда, в той час як заміщення гідроксильної групи на метоксильну – підвищує його стабільність до окиснення. Аналогічний ефект викликає заміщення гідроксилу сахарами, метильною та фенільною групами. Підтвердженням цьому є структура стабільного пігменту виноградної шкірки – мальвідіну, якій домінує серед  антоціанів.

          Нами розроблено основи, механізм та практична реалізація процесу метилювання орто–дифенолів фруктової сировини при її переробленні на сік [10]. Показано, що при введенні поліферментної добавки з метилтрансферазною активністю до подрібненої фруктової маси окисна активність орто–дифенолів значно знижується (рис. 1), зменшується накопичення темнозабарвлених сполук під час вилучення соку та при його зберіганні.

Комплексоутворення змінює реакційноздатність компонентів, та може супроводжуватись підвищенням стійкості фенольних сполук до окиснення. Міжмолекулярна взаємодія можлива по типу копігментації (без ковалентних зв’язків) або конденсації,  коли ковалентні зв’язки утворюються при виділенні води. При цьому мономерні форми фенольних сполук полімерізуються і утворюють більш стійкі пігменти, ніж мономерні. Міцні комплекси знижують реакційну здатність компонентів, шо може бути визначено по зміні величини окисно–відновного потенціалу (ОВП) відносно стандартного. 

Досліджено теоретичні основи аналізу міцності комплексів пігмент-стабілізатор за зсувом окисно–відновного потенціалу у сторону від’ємного. Збільшення масової частки комплексоутворювача  призводить до зниження концентрації вільних іонів та подальшого зростання від’ємного електродного потенціалу. Величина зниження електродного потенціалу при введенні комплексоутворювача залежить від константи дисоціації утвореного комплекса. Значення ОВП розчину у надлишковій кількості комплексоутворювача є для нього характеристичним показником. Чим більше зниження значення ОВП розчину, тим больш вище міцність і стійкість утворюваного комплексу.

       Міжмолекулярна взаємодія між пігментами та фенольними сполуками і органічними кислотами сприяє стабілізації цих компонентів. Комплексоутворювач, який дозволяє  отримати найбільше зниження ОВП,  є ефективним стабілізатором пігмента або барвника. Визначення нормальних потенціалів пігментів і реальних потенціалів комплексів між пігментами та фенольними сполуками високого ступеню окиснення і органічними кислотами, у вигляді модельних розчинів або екстрактів з рослинної сировини, показує, що значення реального потенціалу розчинів з надлишковою концентрацією комплексоутворювачів менше нормального потенціалу у 2…10 раз, в залежності від складу комплексів (таблиця 1).

Таблиця 1

ОВП пігментних комплексів рослинної сировини

 Рослин-на  сиро-вина (пі-гменти)

Склад комплекса

Електродний потенціал, мВ

Нормаль-ний

пігмента

Реаль-ний ко-мплекса

Морквя-ний сік

(β–каротин)

β–каротин, аскорбінова кислота (0,1%)

267

79

β–каротин, кверцетин (0,1%),

аскорбінова кислота (0,1%)

267

25

β–каротин, фенольні сполуки і аскорбі-нова кислота екстракта шипшини

267

 30

Буряко-вий сік

(бетанін)

Бетанін, катехини зеленого чаю (0,5%)

172

90

Бетанін, кверцетин (0,1%)

172

104

Бетанін, кверцетин (0,1%), аскорбінова кислота (0,1%)

172

83

Бетанін, кверцетин (0,1%), аскорбінова кислота (0,1%), лимонна кислота(0,1%)

172

81

Бетанін, фенольні сполуки і аскорбі-нова кислота екстракта кісточок червоного винограду

172

82

Яблучний сік

(фенольні сполуки)

Фенольні сполуки яблучного соку, кверцетин (0,1%)

411

268

Фенольні сполуки яблучного соку, кверцетин (0,1%), аскорбінова кислота (0,1%)

411

95

          Для експериментального підтвердження захисної дії комплексів від окисного перетворення пігментів були виготовлені зразки відповідно показань ОВП і закладені на зберігання при температурі мінус 18 °С. Кінетика бетаніну та каротину в зразках показала, що використання препаратів кверцетина і аскорбінової кислоти, а також екстрактів шипшини та кісточок червоного винограду, з високим вмістом активних фенольних сполук, сприяє стабілізації пігментів каротина на 12…15 %, а бетаніна більш ніж на 30 %  за шість місяців зберігання.

Література

1. Розробка технології фруктових та ягідних консервів з високим вмістом БАР для дитячого харчування/А.Т. Безусов, Л.М. Тележенко, С.М. Галкіна, А.А. Крохальова, Л.П. Сергєєва//Наук. пр. ОНАХТ/М-во освіти України.– Одеса: 2003. Вип. 26.– С.37–40.

2. Jacobucci G.A. and Sweeny J.G. Color stabilisation.– US Patent.– №  4208434.– 1980.

3. Lordan J.K. Process for coloring maraschino cherries with natural colors.– US Patent.– № 4115595.– 1978.

4. Jacobucci G.A. and Sweeny J.G. Process for enhancing the sunlight stability of rubrolone.– US Patent.–1981.–  №  4285985. FSTA, 14.– № 71363.– 1982.

5. Kawal ami Kagaku Kog. Variable colour drinks.–Japanese Patent.– №  80015769.– 1980.

6. Jacobucci G.A. and Sweeny J.G. Process for enhancing the sunlight stability of anthocyanic pigments.– US Patent.– № 4285982.– 1981.

7. San–Ei. Chemical Industries, Prevention of fading of paprika pigment by morin.– Japanese Patent.– № 77119648.– 1977.

8. Timberlake C.F and Bridle P. Anthocyanins. In: Developments in Food Colours/ Ed. J. Walford, London: Applied Science.– 1980.

9. Okui H. Akuta S. and Osajima Y. Coloring food with organic complexes /Japanese Soc. Food Sci. Tech.– 1980.– p. 27–84.

10. Спосіб одержання фруктових соків. Патент 57345 А. Україна, МПК 7 А23L2/02 / Безусов А.Т., Тележенко Л.М., Пилипенко І.В. (Україна).– № 2002087083; Заявлено 30.08.2002; Опубл. 16.06.2003. Бюл. № 6.

11. Telezhenko L., Pilipenko I. The effect of fruit flavonoids as natural Antioxidants with emphasis on food organoleptic properties/ XXI International Conf. on Polyphenols, Marrakech–Morocco, September 9–12, 2002. Vol. 1.– Morocco.– 2002.– p. 217.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.