Спектрални характеристики, стабилност при съхранение и антиоксидантни свойства на антоцианинови екстракти от цветове на пеперуден грах ( Clitoria ternatea L.)
Коментар от Orange Pear
Тази статия е с много съкращения, поради факта, че е написана на високо професионален академичен език. Извадили сме най-важното от оригинала и сме се постарали да Ви предадем информацията на по-разбираем език. В края на статията има линк към оригиналната публикация, която е от Националната Медицинска Библиотека на САЩ.
СЪКРАЩЕНИЯ В СТАТИЯТА:
Пеперуденото Грахово Цвете – антоцианинов екстракт (CTAE)
Стабилност на екстракта от Пеперуденото Грахово Цвете (CTAEs)
Измерител за киселинността или алкалността (pH)
Резюме
Антоцианините от цветовете на Пеперуденото Грахово Цвете ( Clitoria ternatea L.) са обещаващи ядливи сини хранителни оцветители. Преработката на храни често е изправена пред екстремни стойности на рН и температури, което значително влияе върху цвета и хранителните стойности на антоцианините.
Това проучване изследва цвета, спектрите, стабилността при съхранение и антиоксидантните свойства на Пеперуденото Грахово Цвете антоцианинов екстракт (CTAE) при различни рН. Показани са цветовите и абсорбционните спектри на CTAEs при pH 0,5–13, като са анализирани техните основни структури. След това стабилността на съхранение на CTAE беше изследвана при комбинация от pH и температури.
Стабилността на CTAE намалява с повишаването на температурата и може да се съхранява стабилно в продължение на месеци при 4 °C. CTAE също имат голяма устойчивост на киселинни и алкални условия, но показват по-висока термична стабилност при pH 7 (синьо), отколкото при pH 0,5 (магента) или pH 10 (синьо-зелено), което е голямо предимство при приготвянето на храни. Антиоксидантните способности на цветни екстракти от пеперуден грах са високи при рН 4–7, както е оценено чрез DPPH тестове за отстраняване на свободните радикали, и рязко намаляват, когато стойността на рН надвишава 7.
Въведение
Поради опасенията за здравето, свързани със синтетичните пигменти, хранително-вкусовата промишленост започна да инвестира сериозно в естествени хранителни оцветители [ 1 , 2 ]. Обичайните растителни пигменти, включително антоцианини, беталаини и каротеноиди, притежават червен нюанс (от жълто до лилаво) и се препоръчват за употреба като здравословни естествени хранителни оцветители [ 3 , 4 ]. Въпреки това, сред горните растителни пигменти, само малка част от антоцианините са сини на цвят [ 2 , 3 ]. Понастоящем синият цвят в храните се представя главно от брилянтно синьо FCF (получено от нефтохимикали), а естествените ядливи сини хранителни оцветители са много редки [ 1 , 2]. Проблеми, свързани със стабилността на антоцианина, възпрепятстват приложението му като хранителен оцветител [ 5 , 6 ].
Антоцианините са група биоактивни водоразтворими флавоноиди, широко разпространени в растителното царство, които могат да направят растителните тъкани с нюанси на розово, червено, лилаво и синьо [ 3 , 7 ]. Те също така са полезни за човешкото здраве, притежавайки антиоксидантни и противовъзпалителни свойства, както и способността да предотвратяват тумори, диабет и много други сърдечно-съдови заболявания [ 4 , 6 , 8 , 9].
Антоцианините, които са безопасни и имат висока хранителна стойност, имат голяма стойност и потенциал в хранителните оцветители. Въпреки това, поради нестабилната връзка между О1 и С2 в С пръстена, антоцианините в природата са изключително нестабилни и податливи на разграждане от външни фактори като температура, pH, светлина, кислород, ензими, метални йони и т.н. [ 2 , 5 , 6 ].
Обработката на храните често е изправена пред екстремни рН и температури, а разграждането и обезцветяването са склонни да настъпват по време на съхранение и обработка на антоцианините [ 10 , 11 , 12 ]. Всички горепосочени проблеми, свързани със стабилността, създават големи пречки за запазването на антоцианините.
Сините антоцианини не са рядкост в природата, както се вижда от разнообразието от сини цветя [ 3 , 13 ]. Въпреки това, сините нюанси на антоцианините се появяват главно в диапазона на рН 5–7 от хиноноидната основна форма, която лесно би се разградила [ 2 , 14 ]. Проблемът със стабилността на сините антоцианини е още по-сериозен за антоцианините с червен нюанс.
За щастие в природата винаги има изключения.
Пеперуденото Грахово Цвете ( Clitoria ternatea L.), със сини цветя, подобни на пеперудите, често се използва за приготвяне на синя торта или напитки в страни от Югоизточна Азия като Малайзия и Филипините [ 13 , 15 ]. Тернатини, специалните полиацилирани антоцианини от Пеперуденото Грахово Цвете са отговорни за синия оттенък [ 13 , 16 , 17 , 18 ]. Структурата на тернатините се характеризира като малонилирани делфинидин 3,3′,5′-триглюкозиди, имащи 3′,5′-странични вериги с редуващи се единици D-глюкоза и р – кумарова киселина [ 16 , 17 , 18 ]. Високата степен на гликозилиране и ацилиране значително подобряват стабилността на тернатините [ 6 , 13 ]. В допълнение към ползите за здравето на антоцианините, тернатините са със силна стабилност и имат важен потенциал като естествени функционални багрила за хранителни или козметични продукти [ 19 , 20 ].
Специалните свойства на антоцианините от Пеперуденото Грахово Цвете са привлекли вниманието на изследователите и тяхната стабилност при различни рН и температури е изследвана [ 6 , 15 , 21 , 22 ]. Въпреки това, специфичните структури на тернатините при различни рН не са ясно описани и повечето от докладваните проучвания за стабилност при съхранение са в рамките на един месец. Комбинираното влияние на pH и температура върху стабилността на антоцианините не е напълно проучено.
Необходимо е също така да се изясни ефектът на pH върху антиоксидантната активност на цветята на Пеперуденото Грахово Цвете. Цвета, спектрите, стабилността при съхранение и антиоксидантните свойства на Пеперуденото Грахово Цвете бяха изследвани антоцианинов екстракт (CTAE). Стабилността на CTAE е сравнена с четири други обичайни плода или зеленчуци. Показани са цветовите и абсорбционните спектри на CTAE при различни рН, като са анализирани техните основни структури.
След това стабилността на CTAEs беше изследвана при комбинации от pH и температури. И накрая, антиоксидантният капацитет на екстрактите от цветя на Пеперуденото Грахово Цвете при различни рН бяха оценени чрез способностите на DPPH (2,2′-дифенил-1-пикрилхидразил) за отстраняване на свободните радикали.
От нашите резултати CTAE показаха ярко син цвят и имаха най-висока стабилност и антиоксидантни свойства при неутрални условия. Антоцианините от цветовете на Пеперуденото Грахово Цвете имат големи практически перспективи в хранително-вкусовата промишленост.
Резултати и дискусия
Сравнение на стабилността на антоцианинови екстракти от пет растения
Сравнението на стабилността на антоцианините е извършено за Пеперуденото Грахово Цвете и четири други обичайни зеленчуци или плодове, т.е. purple sweetpotato, red cabbage, grape skin, eggplant peel. От спектралното сканиране на техните антоцианинови екстракти, пикът на абсорбция (λmax) на цветята на C. ternatea е при 548 nm в рамките на 400–680 nm видимата област, като се отклонява с около 23 nm от λmax около 525 nm за другите растения. Това отклонение в пиковете на абсорбция показва структурни вариации, в съответствие с доклада, че полиацилирането може да причини батохромно изместване за антоцианини [ 23 ].
При тъмни условия при стайна температура (23–27 °C) се измерва процентът на затихване на абсорбцията при λmax. Антоциановата стабилност на петте материала, класифицирани, като пеперудено грахово цвете > purple sweetpotato > red cabbage > grape skin > eggplant peel. На 8-та седмица процентът на разпадане на абсорбцията за цветята на Пеперудения грах е най-нисък (10,61%) и няма очевидна промяна на цвета, докато за другите четири растителни материала се наблюдава очевидно разпадане на цвета. Екстрактите от кората на патладжана имат най-голяма степен на избледняване на цвета, а процентът на разпадане на абсорбцията достига 68,22% на 8-та седмица.
Цветови и спектрални характеристики на антоцианинов екстракт от Пеперудено Грахово Цвете
С промяната на pH, антоцианините ще претърпят обратима структурна трансформация, което води до цветови вариации [ 14 ]. CTAE претърпяха постепенна промяна на цвета от магента до лилаво, синьо, зелено и жълто от pH 0,5 до 13, което е в пълно съответствие с цветовете, представени от Faezah et al. [ 22 ].
От рН 0,5 до 3, CTAE бяха магента (λmax при 548 nm), а пиковата стойност намаляваше при по-високи рН. От рН 3 до 4 цветът се променя от магента на лилав и пикът на абсорбция показва ясно батохромно изместване и се разделя на два пика при 570 nm и 622 nm, с пик на рамото при 531 nm. От рН 5 до 8, CTAE бяха ярко сини и пиковете при 576 nm и 622 nm се повдигнаха леко с повишаване на рН. При pH 9 настъпва друго батохромно изместване и трите пика се сливат в един пик около 628 nm. След това от рН 9 до 13, пикът около 628 nm намалява. Трябва да се отбележи, че абсорбцията в рамките на 380–400 nm е основно непроменена от pH 0,5 до 8, но се повишава драстично от pH 8 до 13, което показва, че се образува жълт халкон, когато pH > 8.
За да може веществото да произведе истински син цвят, абсорбираната дължина на вълната на светлината трябва да бъде относително дълга около 580–620 nm, което изисква големи и сложни спрегнати съединения [ 2 ]. От спектрите на абсорбция, CTAE при pH 4–8 имат висока абсорбция в рамките на 580–620 nm, със съответния цвят на течността като ярко син. При pH 9–10 пикът при 576 nm изчезва, а пикът при 628 nm и абсорбцията около 380–440 nm придават на разтвора синьо-зеленикав цвят (зеленото може да се получи от жълто плюс синьо). Зависимата от pH структурна трансформация може да доведе до промени в цвета по време на съхранение [ 24 ]. Тук може да се заключи, че CTAE изглеждат синьо-зелени в широк диапазон от рН 4–10, което е предимство на антиобезцветяването при производството на храни.
Комбинирани ефекти на pH и температура върху стабилността при съхранение на CTAE
Храните често се подлагат на топлинна или рН обработка по време на обработка, което значително ще повлияе на цвета и съдържанието на антоцианини [ 5 , 10 , 11 , 12 ].
За да се оценят комбинираните ефекти на pH и температурата върху стабилността на CTAE, четири набора от температури (4 °C, 25 °C, 37 °C и 50 °C) бяха приложени към серия от CTAE при pH от 0,5– 13. Показан е цветът на CTAE след 65 дни съхранение при комбинации от pH и температура. Може ясно да се начертае, че CTAE са по-стабилни при по-ниски температури. CTAE, съхранявани при 4 °C, поддържат ярък цвят и разпадането на цвета не се различава лесно с просто око, когато pH <8, докато за тези, съхранявани при 50 °C, само CTAE при pH 4–8 запазват някакъв синьо-зелен оттенък . За CTAE при pH 9–13 цветът се превърна в ярко жълт, което показва жълти халкони (Cc и Ct). Производството на Ct причинява необратимо пожълтяване на разтворите. За CTAE с pH <3, жълтият оттенък е много по-блед, което показва частично разграждане на антоцианините в по-малки безцветни молекули, вероятно поради директното разпадане на антоцианините в по-малки безцветни молекули.
Малко изненадващо е, че CTAE са най-стабилни при pH 4–8,2 ]. Горният резултат трябва да бъде реализиран от дългите 3′ и 5′- полиацилирани странични вериги на тернатините. pH 4–8 около неутрално състояние също е диапазонът на pH за по-голямата част от консумираната от нас храна, което показва голяма практическа употреба на Пеперуденото Грахово Цвете в хранително-вкусовата промишленост.
Антиоксидантни свойства за екстракти от цветя на Пеперуденото Грахово Цвете
Окисляването е критично за биологичните процеси на производство на енергия. Въпреки това, неконтролираното производство на свободни кислородни радикали е вредно за клетките и би насърчило заболяванията и стареенето [ 8 , 9 , 25 ].
Флавоноидите, включително антоцианините, могат да поемат свободните радикали и да предотвратят оксидативен стрес и възпаление [ 26 , 27 , 28 ]. Тук способностите на DPPH за отстраняване на свободните радикали бяха използвани за оценка на антиоксидантния капацитет на цветни екстракти от Пеперудено Грахово Цвете при различни рН. Използвани са пет вида цветя, включително пресни или сушени сини единични цветя, свежи или сушени сини двойни цветя и сухи бели цветя. Тенденциите на процентите на поглъщане са сходни за петте материала – високи при pH 1, след това намаляват до известна степен при pH 2–3 и след това достигат плавен пик около pH 4–7. Когато стойностите на рН са по-високи от 7, процентите на изчистване рязко намаляват с повишаването на стойностите на рН. При pH 1 и pH 4–7, процентът на улавяне на радикали може да достигне до над 80%. Докато при рН 2, процентите на пречистване са в диапазона от 41–72%. За екстракти с рН 10, процентите на пречистване са <6% за сини цветя и са 17% за изсушени бели цветя. Просто казано, антиоксидантните свойства на цветни екстракти от пеперуден грах са високи при рН 4–7 и след това рязко намаляват, когато рН надвиши 7. Горните резултати може да са свързани със структурната промяна на тернатините при различни рН. Изследвания върху антиоксидантната активност на антоцианинов екстракт от перикарп на личи показват, че антоцианиновият екстракт има ниска антиоксидантна активност при pH 7 [29 ]. Тази непостоянство може да отразява общата ситуация за обичайните антоцианини, които са много нестабилни при неутрални условия.
Що се отнася до петте материала, антиоксидантният капацитет на свежите цветя е по-силен от този на сухите цветя, когато pH ≤ 4, докато сухите цветя показват малко по-висок антиоксидантен капацитет при неутрални условия. Въпреки това, новосъбраните цветя трудно се запазват свежи за повече от няколко дни. Може да се направи, че въпреки че цветята, прясно набрани от растения, имат добра антиоксидантна активност, сухите цветя са по-подходящи за търговска употреба.
Трябва да се отбележи, че белите цветя също показват силна способност за почистване, вероятно поради високото съдържание на други безцветни флавоноиди, които притежават. Проучвания върху линии на Пеперуденото Грахово Цвете с различни цветове показват, че съдържанието на мирицетин гликозиди (принадлежащи към флавонолите) в белите цветя е 30-70 пъти от това в сините цветя [ 13 ], което подкрепя нашето предположение. Белите цветя обаче нямат антоцианини и не се използват много като хранителни оцветители.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В сравнение с много други растения, антоцианините от цветовете на пеперудения грах имат много силна стабилност. CTAE придава синьо-зелен цвят в широк диапазон от pH 4–10. Стабилността на CTAE намалява с повишаването на температурата и може да се съхранява стабилно в продължение на месеци при 4 °C.
Изненадващо, по отношение на pH, CTAEs са най-стабилни при pH 4–8 и показват по-висока термична стабилност при pH 7 (синьо), отколкото при pH 0, 5 (магента) или pH 10 (синьо-зелено). Тестовете за антиоксидантни свойства на цветовете на пеперудения грах също показаха добра способност за почистване на екстракти от цветя около pH 4–7.
В заключение, антоцианините от Пеперудено Грахово Цвете са много стабилни при условия на ниска температура и неутрално леко рН и притежават добра антиоксидантна активност при рН 4–7, диапазонът на рН за по-голямата част от консумираната от нас храна. Сини цветя на Пеперуденото Грахово Цвете са добри кандидати за естествени сини оцветители, които могат да се добавят към храната. С оглед на по-лесното съхранение, сухите сини цветя се препоръчват за търговска употреба.
От източника можете да прочетете още:
- Структурна трансформация на тернатини с вариации на рН
- Кинетични параметри на термично разграждане за CTAEs при различни pH
- Материали и методи
- Сравнение на стабилността на антоцианинови екстракти от пет растения
- Анализ на стабилността на антоцианинови екстракти от C. ternatea
- Кинетика на термично разграждане
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8622631/#sec3-molecules-26-07000title