Водоразтворими пигменти от Пеперуден грах

Резюме

Въведение

     Хранителните оцветители играят важна роля в хранително-вкусовата промишленост, като променят или придават цветове на храната за да увеличат привлекателността на клиентите и сензорната приемливост ( Lin et al., 2018 ). Хранителните оцветители се класифицират на изкуствени и естествени според техния произход. Изкуствените хранителни оцветители са химикали, които произхождат от производни на каменовъглен катран и повечето от тях съдържат азо група ( Dilrukshi et al., 2019 ). 

     Като се имат предвид изкуствените сини оцветители, Brilliant Blue FCF (E133, FD&C синьо № 1) и индиго кармин/индиготин (E132, FD&C синьо № 2) са одобрени, като хранителни оцветители в Европейския съюз и Съединените щати. Патентно синьо V (E131) е разрешено като хранителна добавка в Европейския съюз (Директива 94/36/EC; Администрация по храните и лекарствата на САЩ ( FDA, 2015 г.)). Изкуствените сини оцветители се използват в различни видове храни. Проучване, направено на иранския пазар, установи, че оцветителят Brilliant blue се среща често в хранителни сладоледи, желе, плодови напитки на прах, шоколад/сладолед на прах, безалкохолни напитки, сироп и бонбони  (Asadnejad et al., 2018). 

     Естествените хранителни оцветители се състоят от пигменти като антоцианини, каротеноиди, хлорофил и др., които се извличат главно от растения и микроорганизми ( Sen et al., 2019 ). Търсенето на хранителни продукти с естествени оцветители се е увеличило, тъй като се смята, че консумацията на синтетични оцветители причинява алергии, хранителна непоносимост, хиперактивност, раздразнителност и нарушения на съня при деца  (Feketea and Tsabouri, 2017) Пигментите, даващи червени, оранжеви и жълти нюанси, са широко достъпни, но само няколко източника са налични, даващи син цвят. Антоцианините присъстват в плодовете, което води до син цвят ( Choo, 2019 ). 

     Освен антоцианините, често използвани сини оцветители в хранително-вкусовата промишленост са спирулина/фикоцианин (протеин, извлечен от цианобактерии Spirulina platensis , от еукариотни водорасли като Rhodophytes и Cryptophytes и Galdieria sulphuraria , едноклетъчен родофит) и сините цветни пигменти, произведени от реакцията между първични амини и генипин (безцветен иридоид от клас монотерпени, извлечен от плодове както на Genipa americana , така и на Gardenia jasminoides Ellis) (Landim Neves и др., 2021 г. ). 

     И спирулината и синият пигмент, получен от генипин, притежават, както предимства, така и недостатъци, които са уникални за тях. Например, фикоцианинът е стабилен в присъствието на лимонена киселина, захар и е разтворим в топла или студена вода, но тъй като е протеин, има тенденция да се денатурира при повишена температура, ниско pH и е силно нестабилен на светлина (Gustiningtyas et al. , 2020 г). Пигментите, получени от генипин, показват добра термична и фотостабилност, но стават нестабилни в присъствието на аскорбинова киселина. От промишлена гледна точка, процедурите за екстракция за получаване на сини пигменти, както от спирулина, така и от генипин са сложни. Екстракцията на спирулина включва химическото разграждане на клетъчните стени на съответните организми, а производството на пигменти, получени от генипин, включва стъпка на синтез от нейния прекурсор ( Buchweitz, 2016 ). Следователно са необходими нови източници на естествен син цвят.

     Антоцианините са най-голямата група водоразтворими пигменти, принадлежащи към флавоноидите (Повче за флавоноидите в нашата статия), подклас на семейството на полифенолите, допринасящи за привлекателните оранжеви, червени, лилави, виолетови и сини цветове на плодове, зеленчуци и цветя (Jing and Giusti, 2007 ) . 

     Повече от 700 антоцианини са идентифицирани в природата и те играят жизненоважна роля в опрашването и защитата на растителните клетки от ултравиолетово (UV) лъчение ( Salehi et al., 2020 ). Антоцианините са гликозиди на антоцианидините. Пеларгонидин, цианидин, пеонидин, делфинидин, петунидин и малвидин са най-често срещаните антоцианидини в растителното царство ( Choo, 2019). 

     Цветът на антоцианините зависи от pH на разтвора, тъй като структурата на антоцианините се променя в зависимост от pH на околната среда ( Khoo et al., 2017 ). Антоцианините се използват в традиционната медицина и за оцветяване на храни от древни времена. 

     Терапевтичните ефекти на антоцианините се дължат главно на тяхната антиоксидантна активност ( Khoo et al., 2017 ). Структурата на антоцианините позволява на антоцианините да проявяват директна антиоксидантна активност към радикали в два механизма, наречени: трансфер на водороден атом (HAT) и трансфер на единичен електрон (SET). И при двата механизма антоцианинът сам по себе си се превръща в свободен радикал, но е по-стабилен и окислителното увреждане от първоначалния свободен радикал е предотвратено ( Garcia and Blesso, 2021).). Антоцианините са показали няколко други ползи за здравето като антибактериални, антипролиферативни, хипогликемични и т.н. ( Yoon et al., 2018 ; Li et al., 2019 ; Yue et al., 2019 ). Следователно, прилагането на антоцианини, като хранителни оцветители трябва да се насърчава за да се осигурят тези ползи за здравето на потребителите.

     Като цяло, антоцианините са добре известни със своята нестабилна природа, тъй като стабилността на антоцианините се влияе от фактори като химическа структура, рН, температура, светлина, наличие на кислород, разтворител, наличие на ко-пигменти, метални йони и ензими ( Vidana Gamage и др., 2021a ). Сините антоцианини обикновено се намират в сините цветя и плодове. 

     Пеперуденото грахово цвете е един източник на антоцианин, съдържащ полиацилирани антоцианини със стабилен син цвят ( Abidin et al., 2019 ; Thuy et al., 2021 ). Наличието на полиацилирани антоцианини, метални йони, други фенолни съединения и произтичащият ефект на ко-пигментация може да помогне за формирането на по-стабилни и интензивни сини цветове ( Yoshida et al., 2009 ).

Clitoria ternatea L., известен, като Пеперуден грах или син грах е многогодишно бобово растение, принадлежащо към семейство Fabaceae, имащо няколко полезни селскостопански и медицински приложения, като фураж, азотфиксираща култура, екологичен инсектицид (Oguis et al., 2019) . ), хранителни оцветители ( Pham et al., 2019 ) и в традиционната медицина за разстройства, като анасарка и асцит ( Lakshan et al., 2019 ). Обикновено се отглежда, като декоративно растение и се използва също за възстановяване на почвата ( Kosai et al., 2015 ). 

     Растенията от син грах са разпространени в няколко страни по целия свят, като Тайланд, Малайзия, Кения, Австралия, Съединените щати, Шри Ланка, Бразилия, Куба, Судан и др. (Хавананда и Луенгвилай, 2019 г.). Цвят от син грах се яде като зеленчук в Югоизточна Азия ( Leong et al., 2017 ), а екстрактът от цветя от син грах се използва в десерти и напитки в страни от Югоизточна Азия, като Малайзия и Тайланд ( Pasukamonset et al., 2017 ). 

     Полиацилираните производни на делфинидин 3,3′,5′-триглюкозид, наречени „тернатини“, са основните антоцианини, присъстващи в цвят на син грах ( Terahara et al., 1990 ; Vidana Gamage et al., 2021b ). Всички тернатини носят основната структура на делфинидин-3, 3′, 5′-триглюкозид. Досега са открити серия от 15 тернатини A1-A3, B1-B4, C1-C5 и D1-D3 ( Nair et al., 2015 ; Jeyaraj et al., 2020).). 

     Този преглед се фокусира върху биосинтезата, екстракцията, стабилността, антиоксидантната активност и приложенията на антоцианините от цвят на син грах. По-конкретно, потенциалът за използване на антоцианини от цвят на синьо грахово зърно, като естествено синьо хранително оцветяване.

Антоцианини от цвят на Син грах

     Clitoria ternatea L./цвете от син грах е богат източник на полиацилирани антоцианини и тяхната по-висока стабилност в сравнение с неацилираните антоцианини осигурява предимството да се използва, като естествен хранителен оцветител ( Buchweitz et al., 2012 ; Marpaung et al., 2019 ). 

     Както всички антоцианини, цветът на екстракта от антоцианин от цвят на син грах също се променя с pH. При pH по-ниско от 3,2 съществува червен цвят, от pH 3,2 до 5,2 цветът се променя от виолетов на син, от pH 5,2 до pH 8,2 има светло син цвят и от pH 8,2 до pH 10,2 цветът се променя от светлосин към тъмнозелен цвят ( Escher et al., 2020a ). Тази промяна на цвета може да се обясни със структурната промяна, настъпваща в молекулите на антоцианина, заедно с промяната в H ⁺ и OH ^–концентрация в средата. Червеният цвят се дължи на наличието на флавилиев йон, синият цвят на наличието на неутрална хиноидна основа и зеленият цвят на йонен халкон ( Liu et al., 2014 ). В неацилираните антоцианини флавилиевият йон се трансформира в безцветна карбинолова псевдобаза, когато рН се повиши. Но в антоцианините от цветовете на синия грах присъствието на ацилни групи предотвратява хидролизата на флавилиевия йон до по-малко стабилна карбинолова псевдоосновна форма и вместо това образува син цвят хиноид, който притежава по-малка чувствителност към промените на рН в леко кисела или неутрална среда (Бридъл и Тимбърлейк , 1997 г. ). 

     Следователно, антоцианините от Пеперуденото грахово цвете могат да се използват, като син оцветител в киселинни и неутрални хранителни системи.

Биосинтеза на тернатини

     Биосинтетичният път на антоцианин е продължение на общия флавоноиден път ( Tanaka et al., 2009 ). Пътят на биосинтеза на антоцианин е изяснен метаболитен път, включващ ензими като халкон синтаза (CHS), халкон изомераза (CHI), флаванон 3-хидроксилаза (F3H), флавоноид 3′-хидроксилаза (F3′H), флавоноид 3′,5′- хидроксилаза (F3′5′H), дихидрофлавонол 4-редуктаза (DFR), антоцианидин синтаза (ANS), гликозилтрансфераза (GT) и ацилтрансфераза (AT). Антоцианините се синтезират в цитоплазмата на клетката и след това се транспортират до вакуолата. Вакуоларният транспорт на антоцианините се осъществява по няколко пътя, които включват везикули, получени от ендоплазмен ретикулум, и свързан с тонопласт глутатион S-трансфераза-подобен транспортер ( Collings, 2019). Въпреки това, ацилирането на антоцианините, катализирано от ацилтрансферази (ATs) и крайната модификация на антоцианините се случва след транспортирането им до вакуолата ( Lu et al., 2021 ).

     При биосинтезата на тернатините първо се образува делфинидин-3- О -β-глюкозид и след това се модифицира чрез по-нататъшно глюкозилиране и ацилиране. За синтеза на делфинидин-3- О-β-глюкозид, 4-кумароил-КоА и малонил-КоА действат като прекурсори. Синтезът на нарингениновия халкон от двата прекурсора се медиира от CHS. CHS е началният ключов ензим на биосинтезата на флавоноидите. След това нарингенин халконът се изомеризира от CHI до нарингенин. След това нарингенинът се превръща в дихидрокемпферол в присъствието на F3H. След това дихидрокемпферолът се превръща в дихидромирицетин от F3′5′H. Както F3′H, така и F3′5′H са ензимите, отговорни за диверсификацията на антоцианините чрез определяне на техния модел на хидроксилиране на В-пръстен и следователно цвета на антоцианините ( Liu et al., 2018 ). Следователно, F3′5′H директно допринася за синия цвят на антоцианините в цвят на синя грах, тъй като повишеното хидроксилиране на B-пръстена измества цвета на антоцианина към синьо ( Togami et al., 2006). След това дихидромирицетинът се превръща в безцветен левкоделфинидин, медииран от DFR и впоследствие в делфинидин от ANS. Според Kogawa et al. (2007a) , към делфинидин се добавя глюкозилна група от антоцианин 3- О -глюкозилтрансфераза (3GT), за да се образува делфинидин 3- О -β-глюкозид. Kogawa и др. (2007a) заявява, че други глюкозилови групи се добавят към В-пръстена на делфинидин 3- О -β-глюкозид само след малонилиране на делфинидин 3- О -β-глюкозид. Съответно делфинидин 3- О -β-глюкозидът се малонилира в присъствието на антоцианидин 3- О -глюкозид 6″ -О-малонилтрансфераза (A6″MaT). След това две глюкозни молекули се добавят към делфинидин 3- O -(6″-O – malonyl)-β-глюкозид, първо на 3′ позиция, последвана от 5′ позиция ( Kazuma et al., 2004 ). Това гликозилиране се медиира от антоцианин 3′,5′- О -глюкозилтрансфераза (UA3’5’GT) в два последователни етапа ( Kogawa et al., 2007b ). Молекулата сега се нарича делфинидин 3- O -(6″- O -malonyl)-β-glucoside-3′,5′-di- O-β-глюкозид и може да се нарече тернатин С5. Ternatin C5 е най-простият ternatin. 

     Други 14 тернатини се синтезират чрез добавяне на ацилни и глюкозилови групи към тернатин С5 в присъствието на ацилтрансферази (ATs) и глюкозилтрансферази (GTs). Ацилтрансферазите (АТ) също играят основна роля, което води до синия цвят и стабилността на тернатините, тъй като полиацилирането на тернатини с р-кумароилови групи води до промяна на цвета на антоцианините към синкавия регион поради вътрешномолекулна ко-пигментация между ацилни части и между ацилните части и антоцианиновия хромофор ( Honda and Saito, 2002 ). Освен това полиацилирането в 3′ позиция на антоцианините води до стабилно синьо оцветяване ( Lu et al., 2021 г.). Това е основната причина за високата стабилност на тернатините, тъй като повечето тернатини са полиацилирани в 3′ позиция.

     Следователно, когато се изучава пътя на биосинтезата на тернатин, хидроксилирането, гликозилирането и ацилирането могат да се считат за най-важните стъпки, които са отговорни за синтезирането на стабилни антоцианини със син цвят в листенцата на Пеперуденото грахово цвете.

Извличане на антоцианини от Пеперуденото грахово цвете

     Екстракцията е първата важна стъпка в възстановяването на активни съставки от растителни материали ( Jeyaraj et al., 2020 ). Целта на избора на подходящ метод за екстракция е да се получи максимален добив с висока концентрация на целевите съединения. Тъй като антоцианините са чувствителни към топлина, светлина, киселини и основи, изборът на подходящ метод за екстракция за получаване на максимално количество антоцианини без разграждане е от решаващо значение ( Chandrasekhar et al., 2012 ; Jeyaraj et al., 2020 ).

     Като се имат предвид конвенционалните методи за екстракция с разтворител, типът разтворител, съотношението субстрат: разтворител, температурата на екстракция, времето за екстракция и времето за накисване могат да повлияят на добива на екстракция и общото съдържание на антоцианин (TAC) на антоцианин екстракт от цвят на Син грах (Rocha et al., 2020 ) .

     Изборът на разтворител трябва да се извърши въз основа на приложението на антоцианиновия екстракт. Следователно, когато антоцианините от цветовете на син грах се екстрахират за приложение в храната, трябва да се избягва използването на опасни органични разтворители ( Khoo et al., 2017 ; Chemat et al., 2019 ). Няколко проучвания са използвали хидроалкохолна екстракция [т.е. 37% етанол ( Jaafar et al., 2020 ), 50% етанол ( Pham et al., 2019 ), 50% метанол (Shen et al., 2019 )] за извличане на антоцианини от цвят на син грах. Въпреки това FDA (2018) категоризира метанола като разтворител от клас 2 с присъща токсичност, а етанола като разтворител от клас 3, който трябва да бъде ограничен от добрите производствени практики (GMP) и други изисквания, базирани на качеството. 

     Дестилираната вода е най-добрият разтворител за извличане на антоцианини за хранителни приложения, тъй като водата може да се счита за нетоксичен, незапалим и евтин зелен разтворител ( Chemat et al., 2019 ). Ето защо, този преглед се фокусира само върху извличането на антоцианини от цветя на Син грах с вода.

Saptarini и Suryasaputra (2018) показаха, че съдържанието на антоцианин в екстракта от антоцианин от цвят на син грах, който е бил извлечен с вода при pH 1, е по-високо от това на pH 2. Това показва, че pH на водата, използвана за екстракция, може да повлияе на TAC на синьото екстракт от антоцианин от цвят на грах. Kang и др. (2021) предполагат, че причината за постигане на по-висока ефективност на екстракция при използване на по-кисели разтворители е по-високата стабилност, показана от антоцианините в кисела среда. 

     Някои изследвания използват етап на накисване преди извличане на антоцианини. Въпреки това, Shen et al. (2019)показа, че не е необходимо накисване при извличане на антоцианини от цветя на Пеперуден грах с помощта на вода. Значително се намалява TAC на екстракта от антоцианин от цвят на Син грах от 58,2 на 39,9 μg цианидин-3-глюкозид/mL, когато венчелистчетата са били накиснати във вода за 24 часа, но няма значителна разлика в TAC на екстракта от антоцианин,  когато накисването е извършено за 6 и 12 часа. Причината за намаляването на TAC поради накисване може да се дължи на увеличаването на хидролизата на антоцианините, когато в матрицата има повече водни молекули ( Matsufuji et al., 2007 ; Marpaung et al., 2017).). Следователно екстракцията на антоцианини от цвят на син грах с вода може да се извърши без етап на накисване, което дава предимство във времевия фактор по време на процеса на екстракция.

     Като се има предвид съотношението субстрат: разтворител, 1:20 (g/mL) е докладвано от Chusak et al. (2018) и Ahmad et al. (2020),  като най-доброто съотношение за извличане на антоцианини от цвят на Син грах. Обемът на водата, използвана за екстракцията, е важен фактор, тъй като по-малко разтворител няма да извлече достатъчно количество антоцианини, а излишната вода изисква повече енергия за изпаряване. Температура около 50–60°C и време на екстракция около 20–60 минути могат да се считат за най-подходяща температура и време за екстракция на антоцианини от Пеперуденото грахово цвете, тъй като по-високата температура и дългото време на екстракция могат да доведат до влошаване на антоцианините ( Loypimai et al., 2016 ; Aprodu et al., 2020 ). 

     Високата температура и дългата продължителност на екстракция са неблагоприятни по отношение на консумацията на енергия. Условията на екстракция също влияят на антиоксидантната активност на антоцианиновия екстракт от цвят на син грах.

Шен и др. (2019) показаха, че антиоксидантната активност на екстракт от антоцианин зависи от разтворителя, използван за екстракцията и времето на накисване при екстракцията. Въпреки това, няма значителна разлика в 2,2-дифенил-1-пикрилхидразил (DPPH) радикална активност на антоцианин екстракт от цвят на Син грах, който е извлечен с дестилирана вода без накисване (10,9 mM Trolox еквиваленти (TE)/g суха основа) и след накисване в продължение на 6 часа (11.7 mM TE/g суха основа).

     Накисването във вода до 24 часа значително намалява антиоксидантната активност на антоцианинови екстракти от цвят на Син грах (9,45 mM TE/g суха база), извлечени с дестилирана вода ( Shen et al., 2019).). Освен това, антиоксидантната активност на екстракта от антоцианин от цвят на син грах, който се екстрахира с 50% метанол (12,2 mM TE/g суха основа) не се различава значително по отношение на активността на отстраняване на радикали от DPPH в сравнение с екстракта от цвят на син грах, който се екстрахира с дестилирана вода ( 10,9 mM TE/g суха база) при 0 h накисване. 

     По подобен начин Jeyaraj et al. (2021) също установи, че няма значителна разлика в антиоксидантната активност, получени чрез водна екстракция и 50% етанолна екстракция, измерени с помощта на анализи на DPPH и фери редуцираща антиоксидантна мощност (FRAP). Това предполага, че антоцианините от цвят на Син грах могат да бъдат извлечени с дестилирана вода и използвани, като естествен син оцветител с висока антиоксидантна активност. Следователно, когато се извличат антоцианини от цветя на Син грах за хранителни приложения, се предпочита екстракция с гореща вода с кратко време на екстракция.

     Конвенционалните техники за екстракция с разтворител консумират повече разтворители, време, топлинна енергия и са свързани с няколко недостатъка. За да се преодолеят недостатъците на конвенционалната екстракция с разтворител и да се повиши ефективността на екстракцията, бяха изследвани няколко неконвенционални техники за екстракция.

     Ултразвуковата обработка е една такава техника. При екстракция с помощта на ултразвук, акустичната кавитация причинява молекулярно движение на разтворителя и пробата води до разпадане на растителните клетъчни стени и мембрани и улеснява движението им към околния разтворител ( Chemat et al., 2011).). 

     Едно проучване използва водна екстракция с помощта на ултразвук и показа, че водната екстракция с помощта на ултразвук води до 246,48% по-добър добив на екстракт от антоцианин в сравнение с конвенционалната етанолова екстракция. Според това проучване TAC на екстракта (1,126 mg еквивалент на делфинидин-3- O -глюкозид/g), получен чрез водна екстракция с помощта на ултразвук, е по-висок от този (0,325 mg еквивалент на делфинидин-3- O -глюкозид/ ж) получен чрез конвенционална етанолова екстракция ( Gwee and Chong, 2015 ).

      Марсин и др. (2020) приложена микровълнова екстракция за извличане на антоцианини, но TAC на екстракта, получен чрез екстракция с помощта на микровълни, не показва по-висока стойност в сравнение с TAC на екстракта, получен от конвенционална гореща вода екстракция в изследването на Ahmad et al. (2020). 

     Следователно, използването на екстракция с помощта на ултразвук е обещаващо за извличане на антоцианини от цвят на Син грах за хранителни приложения.

     При извличане на антоцианини с помощта на вода, други биоактивни съединения, които са разтворими във вода, също се извличат заедно. Следователно, тези съединения могат също да допринесат за антиоксидантното свойство на антоцианиновия екстракт и по-голямата ефективност на екстракция може да доведе до по-висока антиоксидантна активност на екстракта ( Jeyaraj et al., 2020 ). Екстрактът от антоцианин, получен чрез екстракция с помощта на ултразвук, демонстрира 47,21% по-голяма активност за отстраняване на DPPH радикали в сравнение с екстракта, получен чрез конвенционална етанолова екстракция (Gwee and Chong, 2015). 

     Необходимо е да се извършат допълнителни проучвания за изследване на ефекта от други нови технологии за екстракция, като обработка с високо налягане, субкритична водна екстракция и т.н., за да се извлекат антоцианини от цвят на Син грах.

Стабилност на антоцианините от Пеперуден грах

     Стабилността на антоцианините е силно повлияна от pH, температура, светлина, метални йони в средата и т.н., поради което приложението им в хранителни продукти е ограничено ( Vidana Gamage et al., 2021a ). Следователно, ако антоцианините се използват, като хранителни оцветители, тези антоцианини трябва да притежават разумна термична, фото и стабилност при съхранение. Това е така, защото по време на обработката на храната хранителните материали преминават през няколко топлинни процеса като пастьоризация или стерилизация, където другаде по време на съхранение храната трябва да издържа на условия на съхранение и фото стрес ( Charurungsipong et al., 2020 ). Няколко проучвания са изследвали стабилността на антоцианините от цветовете на Пеперудения грах по отношение на тяхната термична стабилност, устойчивост на съхранение и фото стабилност.

     Антоцианините демонстрират добра топлинна стабилност при киселинно pH. При pH 3,6 и 5,4 показват стабилност при 60 и 70°C. Абсорбцията остава непроменена за 360 минути, но когато температурата се повиши от 70 до 100°C, константата на разграждане значително се увеличава. При pH 3,6 константата на скоростта на разграждане нараства от 5,57 × 10 ^–4 до 3,41 × 10 ^–3 min ^–1 , когато температурата се повишава от 80 до 100 °C, а при pH 5,4 константата на скоростта на разграждане се увеличава от 5,33 × 10 ^–4 до 3,32 × 10^–3 min ^–1, когато температурата се повиши от 80 до 100°C ( Escher et al., 2020a ). Друго проучване подкрепя горното откритие, че скоростта на разграждане на антоцианините от цветовете на синия грах се увеличава, когато температурата е над 70°C ( Lee et al., 2011 ).

     Едно проучване изследва разграждането на антоцианините от цветовете на Син грах при 28, 60 и 90°C. Времето на полуразпад при всяка температура е съответно 8,63, 5,16 и 3,75 минути. Това показва, как скоростта на разграждане се увеличава (полуживотът намалява) с повишаване на температурата. Това проучване също така показа, че добавянето на катехин, като ко-пигмент към антоцианиновия екстракт от цвят на Син грах при pH 3,5 увеличава полуживота на антоцианините до 8,39 при 90°C (Charurungsipong et al., 2020 ) . 

     Катехиновите молекули също имат подобна структура, като антоцианините, където всяка молекула притежава два бензенови пръстена и един дихидропиранов хетероцикъл. Ко-пигментен комплекс се образува между катехин и тернатини чрез междумолекулна ко-пигментация или като блокиращ комплекс, или паралелен комплекс (Charurungsipong и др., 2020 г. ). 

     Наличието на няколко ароматни ацилови групи в тернатините може да увеличи шанса за образуване на няколко ко-пигментни комплекса с наличните ко-пигменти. Обикновено повечето хранителни продукти попадат в диапазона на рН от 3,6 до 5,4, а температурата на пастьоризиране също варира между 60 и 70°C (дълго време при ниска температура (LTLT) – 62,5°C за 30 минути и кратко време при висока температура ( HTST) – 72°C за 15 секунди) ( Ranieri et al., 2009 г.). Тази стабилност прави антоцианините от цветовете на Синя грах подходящи, като естествен хранителен оцветител във функционални храни.

     Друго проучване изследва стабилността на съхранение на антоцианини от цветове на Син грах при различни температури по отношение на индекса на стабилност на цвета. Това проучване показа, че при замразени и охладени условия индексът на стабилност на цвета на антоцианините намалява само с 0,2 точки след 30 дни съхранение. При температури над 25°C, стабилността на антоцианините от цвета на синия грах намалява значително. Техният индекс на стабилност на цвета намалява с 0,8 точки за 20 дни съхранение при 25°C. Стабилността на съхранение на антоцианините е значително ниска, когато се съхраняват при температури над 50°C, а индексът на стабилност на цвета е намален с 0.Аб Рашид и др., 2021 г. ). 

    Друго проучване показа, че когато екстракт от антоцианинсе съхранява при 5°C, 80% от първоначалните антоцианини се запазват след 30 дни и остатъчният цвят остава почти непроменен за около една година, а стабилността намалява в рамките на една седмица, когато се съхранява между 25 и 37°C, но при 45°C отново демонстрират добра стабилност за повече от 10 дни ( Lee et al., 2011 ). Това може да се дължи на активирането на ензими, които причиняват разграждането на антоцианина, тъй като 37°C е оптималната температура за ензимната активност ( Daniel and Danson, 2013 г.).). Поради това се препоръчва да се използват антоцианини от цветовете на Син грах за храни, съхранявани при студени условия  във фризер, хладилник или при температури под 25°C .

     Антоцианините от цветовете на Синия грах са по-малко устойчиви на фото стрес в сравнение с термичния стрес ( Mahmad and Taha, 2018 ). Когато те бяха изложени на директна светлина от бяла флуоресцентна лампа (20 W) при 32°C, антоцианините се разграждат с по-висока скорост в сравнение с антоцианините, държани скрити от светлина. Антоцианините  при pH 3,6 имат 34,4% процент на задържане, когато са изложени на светлина, докато покритите антоцианини имат 90,1% процент на задържане след равни периоди. 

     Антоцианините от цвят на Пеперуден грах при pH 5,4 имат 48,3% процент на задържане, когато са изложени на светлина, докато покритите антоцианини имат 94,6% процент на задържане след равни периоди ( Escher et al., 2020a).). Антоцианините демонстрират по-висока фотостабилност при pH 5,4 в сравнение с 3,6, но и в двата случая степента на разграждане изглежда висока. Но микрокапсулирането на антоцианини от цветовете на Син грах успя да увеличи фотостабилността на антоцианините от цветовете на син грах ( Marsin et al., 2020 ; Ab Rashid et al., 2021 ).

      Марсин и др. (2020) оптимизира подпомогнато от микровълни капсулиране на антоцианините и получи ефективност на капсулиране от 73,24% с 40% (w/w) малтодекстрин при 770 W микровълнова мощност за 7 минути.

    Аб Рашид и др. (2021) съобщават за ефективност на капсулиране от 87,3%, използвайки сушене чрез разпръскване, като техника на капсулиране и 20% (w/w) малтодекстрин като носител. Когато микрокапсулирани антоцианини от цвят на Син грах с малтодекстрин и контролни антоцианини от цвят на Син грах бяха изложени на светлина при 25°C и pH 5,5, микрокапсулираните антоцианини показаха значително по-висок индекс на стабилност на цвета (индекс на стабилност на цвета – 0,83) в сравнение с контролен антоцианинов екстракт (индекс на стабилност на цвета – 0,57) след 21 дни ( Ab Rashid et al., 2021 ). Ето защо, когато се произвежда храна с антоцианини от Пеперудено грахово цвете, като оцветител, се препоръчва да се избягва използването на прозрачен опаковъчен материал, за да се предпазят антоцианините от пряко излагане на светлина или да се използва техника на капсулиране.

     Добрата термична стабилност до 70°C, стабилността при съхранение при 25°C и интензивният син цвят, демонстриран при pH 3,6 до 5,4, прави антоцианините от цветовете на Пеперудения грах подходящи за използване, като син оцветител за храна.Таблица 2показва сравнение на добива на екстракция, термичната стабилност, фотостабилността, антиоксидантната активност и образуването на агрегати в кисели напитки на естествени сини оцветители, използвани в хранително-вкусовата промишленост: фикоцианин, пигменти, получени от генипин и антоцианини от цветове на син грах. Добивът на екстракция на суха основа на екстракт от антоцианин от цвят на син грах е по-висок от този на фикоцианин и генипин (Таблица 2). Една възможна причина за получаване на по-нисък добив на екстракция може да бъде наличието на структури като твърди клетъчни стени и влакна в източниците на фикоцианин и генипин, които възпрепятстват екстракцията ( Buchweitz, 2016 ). Като се има предвид стабилността на рН, антоцианините от цвят на син грах демонстрират по-висока стабилност при киселинно рН в сравнение с пигментите, получени от фикоцианин и генипин.

     Сравняване на термичната стабилност на фикоцианин, пигменти, получени от генипин и антоцианини от цвят на Син грах (Таблица 1), фикоцианинът е по-малко стабилен при условия на пастьоризация при ниска температура за дълго време (при 63°C за 30 минути), но Chaiklahan et al. (2012) съобщават, че загубата на цвят на фикоцианин при пастьоризация при висока температура за кратко време (71°C за 15 s) е незначителна. 

     Термичната стабилност на пигментите, получени от генипин, е по-висока в алкалната среда в сравнение с киселата и неутралната среда, но повечето от синьо оцветените хранителни продукти се състоят от киселинно рН (Asadnejad et al., 2018 ). 

     Обратно, антоцианините показват стабилност при киселинно рН при условия на пастьоризиране (63°C за 30 минути). Като се има предвид фотостабилността, както фикоцианинът, така и антоцианините показват нестабилна природа срещу фото стрес в сравнение с пигментите, получени от генипин (Таблица 1). Следователно, трябва да се обърне специално внимание, когато се използват антоцианини от цвят на Син грах или пигменти, получени от генипин, като оцветител за храна, за да се избегне фоторазграждането.

     Както пигментите, получени от фикоцианина, така и пигментите, получени от генипин, не са стабилни в кисела среда, докато антоцианините от цвета на Пеперудения грах демонстрират висока стабилност при киселинно pH около pH 3 до 5. Продукти, като безалкохолни напитки, плодови напитки и желе съдържат главно изкуствени сини оцветители, принадлежащи към това Диапазон на pH ( Asadnejad et al., 2018 ). Това може да се счита за основно предимство на използването на антоцианини от Пеперуденото грахово цвете, като син оцветител пред фикоцианин и пигменти, получени от генипин. И трите сини оцветителя показаха антиоксидантна активност, но не може да се направи директно сравнение, тъй като бяха определени чрез различни антиоксидантни анализи.

Антиоксидантна активност на антоцианините от Пеперуден грах

     Антиоксидантното свойство е способността да се даряват водородни атоми или електрони на свободните радикали и да се изместват свободните радикали, като по този начин се предотвратява увреждането, причинено от свободните радикали ( Tan and Lim, 2015 ). Антоцианините демонстрират както in vivo , така и in vitro антиоксидантна активност ( Migliorini et al., 2019 ; Vidana Gamage et al., 2021a ). Смята се, че антоцианините от цвета на Синия грах могат да предотвратят сърдечно-съдови и неврологични заболявания, рак и диабет, поради техните антиоксидантни способности ( Cazarolli et al., 2009 ; Shen et al., 2019).). 

     Токсикологичната безопасност на използването на екстракти от цветя от Син грах е доказана от някои проучвания. Воден екстракт  не показва цитотоксичност в човешки фибробластни (IMR90) клетки (LC ₅₀ > 900 μg/mL) и показва защитен ефект в човешки еритроцити и инхибира окисляването на pBR322 плазмидна ДНК ( Mehmood et al., 2019). ; Escher et al., 2020b ). Воден екстракт от цвят на Син грах е нетоксичен до 625 μg/mL върху клетки RAW264.7 ( Jeyaraj et al., 2021 ). 

     В едно проучване беше установено, че екстрактът от цветя на Син грах антоцианин демонстрира значителна антиоксидантна активност срещу DPPH и пероксилни радикали. Използвайки DPPH анализ, IC ₅₀ (концентрацията на антиоксидантите, необходими за намаляване на първоначалната концентрация на свободни радикали с 50%) на екстракта от антоцианин (0,47 mg/mL) е значително по-висока в сравнение с тази на аскорбиновата киселина (0,002 mg/ mL) ( Phrueksanan et al., 2014 ). 

     По същия начин, в проучването, направено от Zakaria et al. (2018) , екстрактът от антоцианин от цвят на Син грах показва значителна активност за отстраняване на радикали срещу DPPH и 2,2′-азино-бис (3-етилбензтиазолин-6-сулфонова киселина (ABTS)) (маса 1) и IC ₅₀ стойностите на стандарта Trolox както за DPPH (IC ₅₀ – 3,32 μg/mL), така и за ABTS анализите (IC ₅₀ – 6,51 μg/mL) са значително по-ниски в сравнение с антоцианин екстракт от цвят на син грах. Това показва, че аскорбиновата киселина и Trolox притежават по-висока антиоксидантна активност в сравнение с екстракта от антоцианин от цвят на син грах.

Шен и др. (2019) също изследва как антиоксидантното свойство на антоцианините от цвят на Пеперуден грах предотвратява окисляването на липидите. Липидното окисление възниква, когато свободните радикали са налични в околната среда. Доза от 6 mg/mL антоцианини от цвят на син грах, извлечени с дестилирана вода, успя да инхибира производството на 7-кето холестерол в емулсия от холестерол и генератор на свободни радикали със 79,8% след 48 часа лечение (Shen et al., 2019 ) . 7-кето холестеролът се образува от свободната от холестерол радикална верижна реакция чрез дехидратация на 7-хидроксипероксихолестерол (7-OOH) или дехидрогениране на 7-хидроксихолестерол (7-OH) ( Xu et al., 2005).). Следователно 7-кето холестеролът се използва за измерване на степента на окисление на липидите. Освен това, инхибирането на липидното окисление може да се обясни с антиоксидантната активност на антоцианините от цветя на син грах срещу свободните радикали. 

(Повече за свободните радикали в нашата статия)

     В друго проучване Jeyaraj et al. (2021) изследват антиоксидантната активност на воден екстракт от венчелистчета от Син грах, въз основа на способността му да намалява степента на генерирания свободен 2,2′-азобис-2-метил-пропанимидамид дихидрохлорид (AAPH). радикали в RAW264.7 клетки (миши макрофагални клетки). Установено е, че водният екстракт с концентрация от 156,3 μg/mL  75-80% инхибиране срещу образуването на свободни радикали, генерирани от AAPH.

     По същия начин Phrueksanan et al. (2014)установяват, че богатият на антоцианин екстракт може да защити еритроцитите от индуцирана от AAPH хемолиза и оксидативно увреждане. Установено е, че богатият на антоцианин екстракт  (400 μg/mL) може да намали мембранната липидна пероксидация, образуването на карбонилни групи на протеини и да предотврати намаляването на концентрацията на глутатион при хемолиза, предизвикана от APPH (Phrueksanan et al., 2014 ) . 

     Освен това, Zakaria et al. (2018) показаха, че антоцианинът от цвят на Пеперуден грах може да предпази човешките кератиноцити от H ₂ O ₂ -индуцирана цитотоксичност и UV-индуцирано увреждане на mtDNA в човешки кератиноцити. Клетъчната антиоксидантна активност на екстракта е ясно демонстрирана в тези изследвания. Като цяло резултатите отin vitro антиоксидантните анализи не трябва да се тълкуват директно като антиоксидантно свойство в тялото на живо същество ( Gengatharan et al., 2015 ; Jeyaraj et al., 2020 ). Следователно трябва да се изследват антиоксидантните свойства на антоцианините в живите системи.

     Основна причина за незаразните заболявания е хипергликемията ( Kim and Oh, 2013 ). Повишените нива на серумна глюкоза след хранене могат да създадат няколко усложнения, като например производството на митохондриални реактивни кислородни видове (ROS), които могат да изчерпят антиоксидантните ензими в серума. 

     Проучванията са установили, че биоактивни съединения като антоцианини могат да инхибират действието на въглехидратните храносмилателни ензими като панкреатична α-амилаза и чревна α-глюкозидаза, като впоследствие намаляват постпрандиалната хипергликемия ( McDougall et al., 2005).). 

     Едно проучване изследва ефекта от поглъщането на антоцианини от цвят на Пеперуден грах със или без захароза върху нивото на глюкозата и антиоксидантния капацитет на човешкия серум. Осемнадесет здрави мъже между 18 и 40 години бяха избрани и им бяха приложени различни лечения със захароза, вода и екстракт от антоцианин от цвят на Пеперуден грах (1 или 2 g екстракт от антоцианин от цвят на Син грах + 400 mL вода, 50 g захароза + 400 mL вода, 1 или 2 g екстракт от цвят на Пеперуден грах антоцианин + 50 g захароза + 400 mL вода) след 12 часа период на гладуване. Субекти, на които са приложени 1 и 2 g антоцианин екстракт от цвят на син грах с 400 mL дестилирана вода, не показват никаква промяна в нивото на серумната глюкоза. Беше наблюдавано, че субектите, които приемат захароза и вода, имаше бързо повишаване на нивото на плазмената глюкоза приблизително с 75 mg/dL след 30 минути на приложение и спадна обратно до нормално ниво в рамките на 90 минути.

     Субекти, на които са приложени 1 или 2 g антоцианини от цвят на Пеперуден грах с 50 g захароза и 400 mL дестилирана вода, показват повишаване на нивото на серумната глюкоза само с 60 mg/dL в рамките на 30 минути след поглъщането, но намалява значително в рамките на 60 минути и достига до нормално ниво за 90 мин. Постпрандиалната плазмена концентрация на глюкоза след 30 и 60 минути след приема е значително по-ниска.

     Субекти, на които са приложени 1 или 2 g антоцианини от цвят на Пеперуден грах с 50 g захароза и 400 mL дестилирана вода, показват повишаване на нивото на серумната глюкоза само с 60 mg/dL в рамките на 30 минути след поглъщането, но намалява значително в рамките на 60 минути и достига до нормално ниво за 90 мин. Постпрандиалната плазмена концентрация на глюкоза след 30 и 60 минути след приема е значително по-ниска (

     Субекти, на които са приложени 1 или 2 g антоцианини от Пеперуден грах с 50 g захароза и 400 mL дестилирана вода, показват повишаване на нивото на серумната глюкоза само с 60 mg/dL в рамките на 30 минути след поглъщането, но намалява значително в рамките на 60 минути и достига до нормално ниво за 90 мин. Постпрандиалната плазмена концентрация на глюкоза след 30 и 60 минути след приема е значително по-ниска (стр< 0,05) при третиране със захароза с антоцианини от цвят на син грах в сравнение с третиране със захароза с вода. Нивото на плазмения инсулин се повишава при лечение само със захароза, но нивото на плазмения инсулин не се променя значително при лечение с антоцианини от Пеперуден грах. Когато захарозата се прилага с екстракт от антоцианините, повишаването на нивото на плазмения инсулин е значително потиснато след 60 минути приложение.

     Плазмената антиоксидантна активност, измерена чрез FRAP и ABTS анализи, се увеличава при всички лечения, но субектите, третирани с антоцианини от цвят на син грах със или без захароза, показват значително по-висока плазмена антиоксидантна активност. Поглъщането на екстракта със или без захароза показва намалени нива на плазмения малондиалдехид (MDA) по време на периода след хранене, което показва ниско ниво на липидна пероксидация.

     Плазмената концентрация на тиол, която е индикатор за плазмения антиоксидантен защитен механизъм, намалява значително в рамките на 30 минути след поглъщане на захароза, но прилагането на екстракт от антоцианин Пеперуден грах със или без захароза повишава плазменото ниво на тиол, което показва укрепването на плазмения антиоксидантен защитен механизъм (Чусак и др., 2018 г. ). Следователно, антоцианините от цвят на син грах могат да намалят серумния гликемичен индекс, нивото на MDA и да увеличат плазменото ниво на антиоксиданти по време на периода след хранене. 

     Прилагането на антоцианини от Пеперуден грах в храната, като хранителен оцветител или функционална хранителна съставка може да осигури тези ползи за здравето на потребителите.

Приложения на антоцианини от цвят на Пеперуден грах

      Направени са няколко проучвания за приложението на антоцианини от цвят на син грах в много области, като например разработване на чувствителни към багрила слънчеви клетки, фармацевтични продукти и т.н. ( Gokilamani et al., 2013 ; Nair et al., 2015 ). 

     Този преглед се фокусира върху текущите изследвания за приложението на антоцианини от цветовете на Синия грах в хранително-вкусовата промишленост. Проведени са няколко проучвания върху приложението на антоцианините, като естествен хранителен оцветител и тези храни демонстрират антиоксидантна активност и биоконсервиращи свойства (Таблица 2). 

     Проведено е проучване за разработване на функционална напитка, използваща екстракт от Пеперудено грахово цвете, екстракт от стевия и лайм. От трите състава, проверени от предварителните тестове, най-приемливата напитка, избрана от сензорната оценка, имаше комбинацията от горните три съставки в съотношение 983,25:1,75:15 при производството на 1 L от напитката. Напитката, разработена с горепосочената комбинация от съставки, отново беше тествана със сензорна оценка, използвайки 9-степенна хедонична скала и за всички атрибути (цвят, сладост, вкус на лайм, аромат и обща приемливост), среден резултат от 7 беше получено показващо умерено сходство. Антиоксидантните свойства на функционалната напитка, измерени с DPPH, ABTS, FRAP и анализи на капацитета за абсорбция на кислородни радикали (ORAC), са показани в Таблица 2. Общото фенолно съдържание на функционалната напитка е 85,5 mg еквивалент на галова киселина/L. Напитката може да се съхранява на стайна температура 28 дни без да се използват консерванти. Когато рН на напитката беше коригирано между рН 2 до рН 4, за да се изследва промяната на цвета, се наблюдава интензивен син цвят между рН 3,5 и рН 4. Причината за запазване на способността на екстракта от цвят на Син грах във функционална напитка може да се обясни с антимикробния ефект. 

     Следователно, антоцианините от цвят на син грах могат да се използват като син оцветител в напитки с киселинно рН между 3 и 4.

     Подобна работа е извършена от Marpaung et al. (2020) в който беше приготвена кристализирана функционална напитка на прах с богат на антоцианин екстракт от цвят на Син грах и пренаситен захарен разтвор и лимонена киселина. Най-добрата формула беше избрана чрез сензорна оценка с 9-хедонична скала и формулата с 58 g захароза, 0,46 g лимонена киселина и 80 g екстракт от цвят на Син грах в 250 mL дестилирана вода беше избрана, като най-приемлива напитка за цвят, аромат, вкус и обща приемливост. Първоначалният TAC на праха беше намален с 50% в рамките на 28 дни, когато се съхранява при 27°C на тъмно, а полуживотът на антоцианините беше допълнително намален при висока температура на съхранение. Интересното е, че първоначалният антиоксидантен капацитет (35–40% отстраняване на DPPH радикална активност) на праха остава почти непроменен по време на периода на съхранение от четири седмици.

     Sutakwa и др. (2021) изследва антиоксидантната активност на кисели млека, приготвени с 10% (v/v) екстракти от антоцианин от цвят на Пеперуден грах. За приготвянето на киселото мляко са използвани пет различни вида мляко (течно обезмаслено мляко, ултратермично обработено (UHT) мляко, пастьоризирано мляко, UHT мляко с обезмаслено мляко и пастьоризирано мляко с обезмаслено мляко). 

     Антиоксидантната активност на пробите от кисело мляко е значително по-висока в сравнение с контролните проби. Киселите млека, приготвени с обезмаслено мляко, показват най-високата антиоксидантна активност (437,04 ppm, измерена чрез DPPH радикална активност, изчислена с помощта на стандартно линейно уравнение с бутилиран хидрокситолуен (BHT) като стандартна крива). Тези изследвания очевидно показват, че антиоксидантната активност на храната се увеличава, когато антоцианините от цветовете на Пеперудения грах се използват като оцветител в храната.

     Thanh и др. (2020) изследват приложението на екстракт от антоцианин от цвят на Син грах в кексчета. След печене при 170°C за 20 минути, само 41,8% от първоначалното съдържание на антоцианин се запазва в кексчето. Синият цвят на екстракта се превърна в зеленикав поради промяната на pH, която се случи в тестото. Въпреки това, при сензорната оценка беше установено, че ароматът, цветът, вкусът и общата приемливост на кексчетата с антоцианини от цвят на Син грах са по-високи в сравнение с контролните проби. Причината за по-ниския процент на задържане може да се дължи на термичното влошаване на антоцианините при високи температури на печене.

(Прочетете нашата статия – Пеперудено Грахово Цвете в блатове за сладкиши)

     Проучванията показват, че защитата на антоцианините със стенен материал чрез микрокапсулиране може да подобри стабилността на антоцианините ( Marsin et al., 2020 ). Следователно, прилагането на капсулирани антоцианини от цвят на Син грах във функционална храна осигурява решение за подобряване на нейната стабилност.

     Изследвано е приложението на капсулирани антоцианини от цвят на Син грах, като хранителен оцветител в печени хранителни продукти ( Ab Rashid et al., 2021 г.). Това проучване съобщава, че бактериалното натоварване на мъфини с антоцианини от цвят на Син грах е значително по-ниско в сравнение с контролната проба. Ето защо, антоцианините играят две роли: едната като естествен оцветител, а другата като биоконсервант в този печен хранителен продукт.

     Това биоконсервиращо действие на антоцианините от цвят на Син грах е подкрепено от изследването на Leong et al. (2017) , където антоцианините от цвят на Син грах показаха противогъбични свойства, срещу пренасяните с храна конидии на Penicillium expansum.

      Nikijuluw и Andarwulan (2013) приложени екстракти от антоцианин от цвят на Син грах за оцветяване на напитка от кисело мляко и ориз. Когато екстрактът от антоцианин се добави към напитка от кисело мляко (pH 4,5) в концентрация 3,37 × 10 –5 ^mg антоцианин/mL и ориз (pH 7) в концентрация 1,6 × 10 ^–4 mg антоцианин/g, напитката от кисело мляко има лилаво-син цвят, а оризът е с тъмносин цвят. В това проучване, Brilliant Blue, синтетичен оцветител, също беше добавен към напитката с кисело мляко в концентрация 3,13 × 10 –4 ^mg /mL и към ориза в концентрация 3,2 × 10 –4 ^mg /g и цвета на напитката с кисело мляко и оризът беше съответно зелено-син и светлосин ( Nikijuluw и Andarwulan, 2013 г.).

     Въпреки че това проучване сравнява стабилността на екстракта от антоцианин от цвят на Син грах и Brilliant Blue, те не са изследвали стабилността на цветовете след прилагането им в хранителните системи. Би било полезно, ако се направи сравнение в хранителни системи, за да се определи стабилността на цвета и биоактивността след добавяне на оцветителите.

Използването на колориметричен индикатор в интелигентните опаковки се използва, като индикатор за свежест на нетрайни хранителни продукти като риба и месо. Колориметричните индикатори предоставят информация в реално време за свежестта на хранителния материал въз основа на промяната на цвета в зависимост от pH ( Priyadarshi et al., 2021 ). 

     Микробното действие върху рибата и месото произвежда химични съединения, като амини, които причиняват промяна на pH ( Fletcher et al., 2018 ). Обикновено използваните химични реагенти като колориметрични индикатори в интелигентните опаковки съдържат синтетични химични съединения, като бромофенол синьо и хлорфенол червено, не са безопасни за използване за опаковане на храни поради възможността за миграция на тези съединения към храната и възможните им вредни ефекти върху човешкото здраве ( Zhang и др., 2014 г; Poyatos-Racionero и др., 2018 г. ). Следователно, изобретяването на по-безопасни алтернативни реагенти за тази цел е желателно. Зависещата от pH вариация на цвета на антоцианините може да се използва за разработване на тези видове интелигентни опаковъчни системи.

     Направени са няколко проучвания за приложението на антоцианини от цветовете на Синия грах, като цветен индикатор в интелигентни опаковки ( Ahmad et al., 2020 ; Netramai et al., 2020 ; Salacheep et al., 2020 ; Singh et al., 2021 ) . 

     Едно проучване използва антоцианини от цветове на Син грах в интелигентна система за опаковане, включена във филм, направен с дестилирана вода и 5% (w/v) саго на прах ( Ahmad et al., 2020 ). Наблюдава се, че цветът на опаковъчния филм се променя от син на зелен за 24 часа, когато пробата от пиле се съхранява на стайна температура. Пробата от пиле, съхранявана в замразено състояние, не променя цвета на индикатора дори след 48 часа (Ahmad et al ., 2020 г). Това проучване съобщава, че промяната на цвета на антоцианин екстракт от цвят на Син грах при различно pH е по-отчетлива в сравнение с тази на антоцианин екстракти от хибискус, лилав сладък картоф и червен дрожден ориз.

     Друго проучване използва екстракт от антоцианин от цветове на Пеперуденото грахово цвете, като цветен индикатор в желатинов филм ( Rawdkuen et al., 2020 г.).). Направен е опаковъчен филм с екстракт от желатин, глицерол и антоцианин от цвят на Син грах. Първоначалното рН на желатиновия филм беше 6 и цветът беше син. Когато pH се намали до 4, филмът се превърна във виолетов и когато pH се повиши до pH 8, филмът се превърна в зелен. Включването на антоцианинов екстракт от цвят на Син грах леко намали якостта на опън и пропускливостта на водните пари на желатиновия филм, но значително увеличи антиоксидантния капацитет на желатиновия филм (Rawdkuen et al., 2020 ). 

     Друго проучване използва желатинов филм с антоцианини от цвят на Синьо грахово зърно, като цветна индикация на пакет за наблюдение на свежестта на рибата. Първоначално опаковъчният филм беше тъмно синкаво-лилав в началото и се превърна в синкаво-зелен, когато рибата беше държана на стайна температура в продължение на 24 часа (Salacheep и др., 2020 г. ). 

     Друго проучване използва антоцианинов екстракт от цветя на Син грах в опаковка за наблюдение на свежестта на скариди, направени с нишесте и TiO ₂ . Цветът на цветния индикатор се промени от розов на зелен, когато скаридите бяха съхранявани при 4°C в продължение на 6 дни ( Mary et al., 2020 ). 

     По подобен начин, Wu et al. (2021) разработи интелигентно опаковъчно фолио, използвайки гума гелан, добавяйки екстракт от антоцианин от цвят на Син грах, за да следи свежестта на скаридите. Цветът на филма се променя ясно от син на зелен, когато скаридите се държат при 25 ° C в продължение на 24 часа. pH на скаридите се променя от pH 5 на pH 8 в рамките на 24 часа поради производството на азотни съединения, произведени по време на развалянето. Ето защо екстрактите от антоцианин от цвят на син грах могат да се използват за разработване на интелигентни системи за опаковане, които да следят и свежестта на морските дарове.

     В допълнение към системите за мониторинг на свежестта на животински продукти, Singh et al. (2021) използва антоцианини от цветовете на Син грах, за да разработи интелигентен филм за наблюдение на свежестта на напитките. Антоцианинови екстракти от Clitoria ternatea и Carissa carandas бяха включени в хитозан-поли (винилов алкохол) филми отделно и използвани за наблюдение на свежестта на млякото и пресния портокалов сок. Беше наблюдавано, че включването на антоцианинови екстракти не променя значително физичните свойства на филма и филмът с антоцианинов екстракт от Clitoria ternatea (Пеперуден грах) е по-чувствителен към pH по отношение на промяната на цвета в сравнение с филма с антоцианинов екстракт от Carissa carandas . Филмът с Екстрактът от антоциан от Clitoria ternatea показва отчетлива промяна в цвета както на млякото, така и на сока, съхранявани при 25°C след 72 часа, където pH на млякото се променя от 6,2 на 4,1, а pH на сока се променя от 4,2 на 3,4 (Singh et al., 2021 ). Следователно, антоцианините от цветовете на Син грах могат да се считат за обещаващ цветен индикатор за интелигентно опаковане.

Заключение и бъдеща перспектива на изследването

    Clitoria ternatea или Пеперуденото грахово цвете е ядливо цвете с лечебна и декоративна стойност. Цветът на Синия грах е богат източник на полиацилирани антоцианини, демонстриращи по-висока стабилност от неацилираните антоцианини. 

        Антоцианините от цвят на Син грах демонстрират интензивен и стабилен син цвят в кисела среда, което улеснява приложението им в киселинни хранителни системи, като син хранителен оцветител.

    Клетъчният и ин витро антиоксидантните активности на антоцианините от цвят на Син грах показват тяхното потенциално приложение във функционални храни.

     Проведени са няколко проучвания за изследване на приложението на антоцианини от цвят на Син грах, като хранителни оцветители в хлебни изделия, кисело мляко и функционални напитки.

     Трябва да се проведат по-нататъшни изследвания за приложението на антоцианини от цвят на син грах в други хранителни системи.

     Проучванията показват антиоксидантна и антимикробна активност на антоцианините от цвят на син грах при различни приложения. Могат да бъдат проведени допълнителни изследвания, за да се изследва бионаличността и други функционални свойства на антоцианините от Пеперудения грах. Тъй като има ограничени налични сини оцветители за храни, антоцианините от цвят на Син грах ще бъдат добра алтернатива за използване, като естествен син оцветител за храни.