Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Антоцианы (от греч. anthos – цветок и kyanos – синий, лазоревый) – широко распространенные в природе водорастворимые пигменты растений, придающие цвет различным плодам, овощам, цветам. Антоцианы составляют одну из групп флавоноидов, которые не только обеспечивают многообразие окраски, но и повышают стрессоустойчивость растений, предотвращают повреждение фотолабильных молекул и фотосинтетического аппарата растительной клетки от избыточного солнечного излучения. В настоящее время доказан терапевтический эффект антоцианов: они обладают антиканцерогенным действием, уменьшают риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, улучшают остроту зрения, а также проявляют антиоксидантную активность.

Образованию антоцианов благоприятствуют низкая температура, интенсивное освещение, но полностью их биологические функции пока не выяснены. Антоцианы придают цвет лепесткам цветков, коричневую, красную, оранжевую окраску, способствуя тем самым привлечению насекомых-опылителей. Общеизвестен факт активации биосинтеза антоцианов, сопровождающийся деградацией основных фотосинтетических пигментов у растений в условиях стресса, еще не получил глубокого физиолого-биохимического обоснования. Возможно, что антоцианы не несут никакой функциональной нагрузки, а синтезируются как конечный продукт насыщенного флавоноидного пути, получившего вакуолярное ответвление с целью конечного депонирования ненужных растению фенольных соединений. С другой стороны, антоциановая индукция, вызванная определенными факторами окружающей среды, а также предсказуемость появления антоцианинов из года в год в периоды специфических этапов развития листа, их яркая выраженность в особых экологических нишах, возможно, способствуют адаптации растительных организмов к тем или иным стрессовым условиям. Данные пигменты чаще содержатся в клеточном соке (вакуолях), значительно реже – в клеточных оболочках. Могут существовать в различных формах: оксониевом катионе, карбониевом катионе. Больше всего антоцианов накапливают растения в местностях с суровыми климатическими условиями (Арктика, высокогорные луга), а также ранневесенняя флора. Антоцианы поглощают свет в ультрафиолетовой и зеленой областях спектра. Поглощенная энергия частично превращается в тепло, повышая на 1–4 °С температуру листьев, пестиков, тычинок. Это создает более благоприятные условия, как для фотосинтеза, так и для оплодотворения и прорастания пыльцы в условиях пониженных температур. У высокогорных растений антоцианы, поглощая избыток солнечной радиации, защищают хлорофилл и наследственный аппарат клетки от повреждений. Яркая окраска цветков и плодов играет большую роль в привлечении насекомых-опылителей и в распространении плодов. Интересно, что растения, содержащие большое количество антоциана, обладают повышенной стойкостью к загрязнению воздуха кислыми газами промышленных предприятий. Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Образуя комплексы с радиоактивными элементами, антоцианы способствуют быстрому выведению их из организма. Кроме того, эти пигменты способны улучшать зрение.

Ценность антоцианов связана также с открытием их выраженной антиоксидантной способности. Это весьма мощные антиоксиданты, обладающие большей эффективностью, чем витамины С и Е. Кроме того, они характеризуются противовоспалительными, антимикробными, гепатопротекторными свойствами [2, 4]. В эпидемиологических исследованиях показано, что умеренное потребление продукции с высоким содержанием антоцианов связано со снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний [9].

Антоцианы в составе продуктов питания широко распространены в природе, однако ягодные культуры обладают наиболее высокими их концентрациями по сравнению с большинством других пищевых источников.

Целью данной работы является количественное определение содержания антоцианов в ягодах черники, черной смородины, ежевики, малины, клубники, вишни, прошедших криообработку.

Материалы и методы исследования

Изучение физико-химических характеристик: УФ-спектры полученных экстрактов антоцианов исследовали на приборах. Уф-спектр измеряли на спектрофотометре СФ 103 в кварцевых кюветах толщиной 1 см. Растворитель – этиловый спирт, содержащего 1 % хлористоводородной кислоты и раствор сравнения – 95 % этиловый спирт.

Количественное определение суммы антоцианов в плодах ягод проводили по методике, приведенной в Государственной фармакопее СССР: (Вып. 2. Общие методы анализа) по статье 6 «Цветки василька синего» [7].

Методика количественного определения суммы антоцианов в плодах ягод

Около 0,3 г (точная навеска) размороженных ягод помещают в колбу вместимостью 250 мл, прибавляют 100 мл 1 % раствора хлористоводородной кислоты, колбу выдерживают на водяной бане при температуре 40–45 °С в течение 15 мин. Извлечение фильтруют через вату в мерную колбу вместимостью 250 мл. Вату с сырьем снова помещают в колбу, прибавляют 100 мл 1 % раствора хлористоводородной кислоты, предварительно смывая частицы сырья с воронки в колбу, и повторяют экстрагирование указанным выше способом. Затем содержимое колбы фильтруют через вату в ту же мерную колбу. Сырье на фильтре промывают 40 мл 1 % раствора хлористоводородной кислоты. После охлаждения фильтрата доводят объем извлечения 1 % раствором хлористоводородной кислоты до метки. Полученное извлечение фильтруют через бумажный фильтр в колбу вместимостью 250 мл, отбрасывая первые 10 мл фильтрата, и измеряют оптическую плотность фильтрата на спектрофотометре при длине волны 510 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм.

В качестве раствора сравнения используют 1 % раствор хлористоводородной кислоты.

Содержание суммы антоцианов в пересчете на цианидин-3,5-дигликозид в абсолютно сухом сырье в процентах (X) вычисляют по формуле

где D – оптическая плотность испытуемого раствора; 453 – удельный показатель поглощения цианидин-3,5-дигликозида в 1 % растворе хлористоводородной кислоты; m – масса сырья в граммах; W – потеря в массе при высушивании сырья в процентах.

Результаты исследования и их обсуждение

Фармацевтических препаратов, которые содержат антоцианы, довольно много, но все же наибольшую пользу организму приносят те биологически активные вещества, которые поступают естественным путем – из продуктов питания. Обычному человеку достаточно 200 мг антоцианов в сутки, но при серьезных болезнях и показаниях врача норма может увеличиться до 300 мг. Наиболее богаты антоцианами плодовые и ягодные культуры – черная смородина, ежевика, черника, арония, голубика, терн, слива, жимолость, черемуха, вишня, клюква, брусника и красный виноград

Ягоды – продукт сезонный, поэтому в настоящее время актуальной задачей является разработка рациональной технологии переработки плодово-ягодного сырья с целью наиболее полного извлечения и сохранения полезных веществ, а также обеспечение оптимальных условий проведения процессов с минимальными энергетическими и материальными затратами. Пищевая ценность плодов и ягод зависит от химического состава, который определяет лечебное или лечебно-профилактическое воздействие сырья на организм человека.

Существует много ограничений применения из-за лабильности антоцианов во время обработки и хранения. На стабильность антоцианов оказывают влияние следующие факторы: нативная химическая структура, pH среды, температура, свет, присутствие кислорода, ферментов, ионов металлов, аскорбиновой кислоты, флавоноидов, сахаров. Аскорбиновая кислота оказывает негативное воздействие на стабильность антоцианов из-за взаимной деградации аскорбиновой кислоты и антоцианов. Взаимодействует с четвертым атомом углерода молекулы антоциана, что способствует ускоренному окислению обоих веществ.

Замораживание относится к наиболее перспективным методам консервирования. Замораживают плоды, овощи и ягоды. В результате сокращаются потери продуктов и лучше используются пищевые ресурсы. Основными способами замораживания плодов являются воздушное, криогенное и замораживание в охлажденных жидкостях. Для ягод используют воздушное замораживание в скоростном потоке воздуха. Быстро замороженные ягоды на товарные сорта не подразделяют. Они должны быть одного вида, зрелые, чистые, без повреждений, не иметь плодоножек и чашелистиков (кроме красной смородины). Допускается до 20 % неравномерных по размеру ягод и небольшое количество слегка мятых ягод. Цвет должен быть однородным, естественным, свойственным виду ягод. Вкус и запах в размороженном состоянии должен соответствовать сырью, а консистенция – близкой к консистенции свежих ягод. Исключительно быстрое индивидуальное замораживание обеспечивает не только красивый внешний вид ягод, но и высокое качество, а также малые потери массы. Это позволяет использовать ягоды, как свежие, так и замороженные, для производства продуктов переработки – варенье, джемы, настои, морсы, экстракты.

В настоящее время не вызывает сомнения, что полноценное питание определяется не только энергетической ценностью пищи, но и обеспеченностью витаминами, пектиновыми веществами, микро- и макроэлементами. По данным НИИ питания РАМН у 80–90 % населения России обнаружен дефицит витамина С, у 60 % снижены уровни витаминов А, В1 В2, В6, выявлен дефицит минеральных веществ [5].

Комитетом экспертов ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) рассчитана приемлемая суточная доза антоцианов (ADI) для человека в количестве 2,5 мг/кг массы тела [1]. Согласно рекомендациям российских ученых, необходимый уровень потребления антоцианов должен составлять 50–150 мг в сутки [8]. Среднее потребление антоцианов, по данным исследований, проведенных в США, оценивается в 12,5 мг на человека в день [3].

Для исследования были приобретены образцы замороженных ягод черники, черной смородины, ежевики, малины, клубники и вишни в магазине. Далее были изучены УФ-спектры извлечений 0,1 % раствором соляной кислоты всех выбранных образцов. Результаты приведены на рисунке.

Как видно из рисунка, характер поглощения для всех извлечений имеет сходную картину. Основной максимум поглощения лежит в области 500–525 нм, что соответствует поглощению цианидин-3,5-дигликозида, основного компонента антоцианового комплекса. Поэтому количественные измерения содержания антоцианов в образцах замороженных ягод проводили по методике, приведенной в Государственной фармакопее СССР. Была выбрана статья 6 «Цветки василька синего», в которой определение антоцианов проводится с использованием удельного показателя поглощения цианидин-3,5-дигликозида (453). В основе методики лежит экстракция антоцианового комплекса раствором 1 % хлористоводородной кислоты, с последующим спектрофотометрированием при длине волны 510 нм. Результаты исследований приведены в таблице.

УФ-спектры извлечений 0,1 % раствором соляной кислоты образцов ягод: 1 – черники; 2 – черной смородины; 3 – ежевики; 4 – малины; 5 – клубники; 6 – вишни

Содержание антоцианов в образцах замороженных ягод черники, черной смородины, клубники, ежевики, малины и вишни

Как видно из таблицы, все ягоды, подвергшиеся криообработке, сохранили определенный процент антоцианов. Максимальное содержание характерно для ежевики и черники.

По современной концепции, предложенной В.А. Куркиным [6], ведущей группой БАС (биологически активных соединений) следует понимать «наиболее уязвимую с точки зрения фармакогнозии на всех стадиях технологического процесса – от «грядки» до лекарственной формы». Одной из ведущих групп БАС ягод черники, черной смородины, клубники, ежевики, малины и вишни являются антоцианы. Поэтому ягоды, прошедшие криообработку, также являются источником антоцианов для полноценного питания человека.