Содержание антоцианов в пищевых растениях при тепловой обработке и хранении

Цель: Полифенольные растительные пигменты антоцианы имеют высокую антиоксидантную активность, снижают риски многих патологических состояний в организме человека. Однако широкое лечебно-профилактическое использование антоцианов ограничивается их деградацией при обработке растительного сырья. Целью работы являлось исследование устойчивости антоцианов спектрофотометрическим методом при тепловой обработке и хранении овощных и ягодных растений.

Методы: В исследованиях использовали фиолетовый картофель, баклажаны, краснокочанную капусту, фиолетовую морковь, синий лук, красную малину и жимолость голубую. Устойчивость антоцианов определяли по числовым показателям спектров поглощения экстрактов из исследуемых растений.

Результаты: Высокие показатели устойчивости 0.623-0.986 получены для антоцианов корнеплодов фиолетовой моркови, луковиц синего лука или листьев краснокочанной капусты, в составе которых основным является антиоксидант цианидин с относительной антиоксидантной активностью, равной 3.49. Низкие показатели устойчивости 0.229-0.23 получены для антоцианов ягод красной малины и клубней фиолетового картофеля, в составе которых присутствуют пеларгонидин или мальвидин с меньшей в 2.49-3.36 раза антиоксидантной активностью по сравнению с цианидином. Установлена закономерная взаимосвязь между устойчивостью и антиоксидантной активностью антоцианов при коэффициенте ранговой корреляции 0.91 (p<0.05). Получено, что за три месяца хранения в бытовом холодильнике содержание антоцианов в фиолетовой моркови, фиолетовом картофеле снижается на 10-15% от исходного, а при хранении других исследованных растений в течение 1.5-2 месяцев это снижение в 2- раза больше.

Заключение: Разработанные спектрофотометрические методы целесообразно применять в экспресс-анализе при отборе перспективных растений для промышленного культивирования как сырья для антоциансодержащих фитопрепаратов.

1. Smeriglio A., Barreca D., Bellocco E., Trombetta D. Chemistry, pharmacology and health benefits of anthocyanins. Phytotherapy research. 2016;30(8):1265–1286. https://doi.org/10.1002/ptr.5642

2. Azevedo J., Fernandes I., Faria A., Oliveira J., Fernandes A., Freitas V., et al. Antioxidant properties of anthocyanidins, anthocyanidin-3-glucosides and respective portisins. Food Chemistry. 2010;119(2):518-523. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.06.050

3. Martín J., Kuskoski E.M., Navas M.J., Asuero A.G. Antioxidant capacity of anthocyanin pigments. Flavonoids from biosynthesis to human health. 2017; 205-255. https://doi.org/10.5772/67718

4. Speer H., D’Cunha N.M., Alexopoulos N.I., McKune A.J., Naumovski N. Anthocyanins and human health a focus on oxidative stress, inflammation and disease. Antioxidants. 2020;9(5),366:1-13. https://doi.org/10.3390/antiox9050366

5. Kelsey N., Hulick W., Winter A., Ross E., Linseman D. Neuroprotective effects of anthocyanins on apoptosis induced by mitochondrial oxidative stress. Nutritional Neuroscience. 2011;14(6),249–259. https://doi.org/10.1179/1476830511y.0000000020

6. Koldaev V.M., Kropotov A.V. Anthocyanins in practical medicine. Pacific Medical Journal. 2021;3:24-28. (In Russ.).https://doi.org/10.34215/1609-1175-2021-3-24-28

7. Li D., Wang P., Luo Y., Zhao M., Chen F. Health benefits of anthocyanins and molecular mechanisms: update from recent decade. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2015;57(8):1729-1741. https://doi.org/10.1080/10408398.2015.1030064

8. Cerletti C., Curtis A., Bracone F., Digesù C., Morganti A.G., Iacoviello L., Gaetano G., Donati M.B. Dietary anthocyanins and health: data from Flora and Athena EU projects. British Journal Clinical Pharmacology. 2016;83(1):103-106. https://doi.org/10.1111/bcp.12943

9. Cassidy A. Berry anthocyanin intake and cardiovascular health. Molecular Aspects of Medicine. 2018; 61:76-82. https://doi.org/10.1016/j.mam.2017.05.002

10. Patras A., Brunton N.P., O'Donnell C., Tiwari B.K. Effect of thermal processing on anthocyanin stability in foods; mechanisms and kinetics of degradation. Trends in Food Science and Technology. 2010;21(1):3-11. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2009.07.004

11. Remini H., Dahmoune F., Sahraoui Y., Madani K., Kapranov V.N., Kiselev E.F. Recent advances on stability of athocyfnins. RUDN Journal of Agronomy and Animal Industries. 2018;13(4):257-286. https://doi.org/10.22363/2312-797X-2018-13-4-257-286

12. Bueno J.M., Sáez-Plaza P., Ramos-Escudero F., Jimenez A.M., Fett R., Asuero A.G. Analysis and antioxidant capacity of anthocyanin pigments. Part II: Chemical structure, color and intake anthocyanins. Critical Reviews in Analytical Chemistry. 2012;42(2):126-151. https://doi.org/10.1080/10408347.2011.632314

13. Aprelev V.A., Davydova E.V., Smirnov V.A., Panasyuk A.L. Antotsiany. Anthocyanins. Methods for determination of anthocyanins. Science and World. 2018;1(55):32–39. (In Russ.)

14. Koldaev V.M. Numerical indicators of absorption spectra in plant extract analysis. Moscow: LENAND; 2021. 160 p. (In Russ.)

15. Composite Simpson’s rule. URL: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Simpson’s_27s_rule Date accessed: 16.02.2022

16. Urbakh V.Y. Biometric methods. Moscow: Nauka; 1964. 416 p. (In Russ.). URL: https://www.studmed.ru/urbah-vyu-biometricheskie-metody_5ad673186ad.html Date accessed: 25.12.2021

17. Kusznierewicz B., Piekarska A., Mrugalska B., Konieczka P., Namieśnik J., Bartoszek A.. Phenolic composition and antioxidant properties of polish Blue-Berried Honeysuckle genotypes by HPLC-DAD-MS, HPLC postcolumn derivatization with ABTS or FC, and TLC with DPPH visualization. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2012;60(7):1755–1763. https://doi.org/10.1021/jf2039839

18. Pantelidis G.E., Vasilakakis M., Manganaris G.A., Diamantidis G. Antioxidant capacity, phenol, anthocyanin and ascorbic acid contents in raspberries, blackberries, red currants, gooseberries and Cornelian cherries. Food chemistry. 2007;102(3):777-783. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2006.06.021

19. Sharma M., Kaushik P. Biochemical composition of eggplant fruits: A Review. Applied sciences. 2021;11(15):7078. https://doi.org/10.3390/app11157078

20. Draghici G.A., Lupu M.A., Borozan A.B., Nica D., Alda S., Alda L., et al. Red cabbage, millennium’s functional food. Journal of Horticulture, Forestry, and Biotechnology. 2013;17(4):52-55.

21. He Q., Zhang Z., Zhang L. Anthocyanin accumulation, antioxidant ability and stability, and a transcriptional analysis of anthocyanin biosynthesis in purple heading Chinese cabbage (Brassica rapa L. ssp. pekinensis). Journal Agricultural and Food Chemistry. 2016;64(1):132-145. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b04674

22. Kita A., Bakowska-Barczak A., Hamouz K., Kułakowska K., Lisińska G. The effect of frying on anthocyanin stability and antioxidant activity of crisps from red- and purple-fleshed potatoes (Solanum tuberosum L.). Journal of food composition and analysis. 2013;(32):169-175. http://dx.doi.org/10.1016/j.jfca.2013.09.006

23. Berno N.D., Tezotto-Uliana J.V., dos Santos Dias C.T., Kluge R.A. Storage temperature and type of cut affect the biochemical and physiological characteristics of fresh-cut purple onions. Postharvest Biology and Technology. 2014;(93):91-96. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2014.02.012

24. Zhang S.l., Deng P., Xu Y..C, Lü S.W., Wang J.J. Quantification and analysis of anthocyanin and flavonoids compositions, and antioxidant activities in onions with three different colors. Journal of Integrative Agriculture. 2016;15(9):2175-2181. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(16)61385-0

25. Lee E.J., Yoo K.S., Patil B.S. Total carotenoid, anthocyanin, and sugar contents in sliced or whole purple (cv. Betasweet) and orange carrots during 4-week cold storage. Horticulture, Environment and Biotechnology. 2011;(52): Article number: 402. https://doi.org/10.1007/s13580-011-0227-0

26. Wang H., Cao G., Prior R.L. Oxygen radical absorption capacity of anthocyanins. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1997;45(2):304-309. https://doi.org/10.1021/jf960421t

27. Macura R., Michalczyk M., Fiutak G., Maciejaszek I. Effect of freeze-drying and air-drying on the content of carotenoids and anthocyanins in stored purple carrot. Acta Scientiarum Polonorum, Technologia Alimentaria. 2019;18(2):135-142. http://dx.doi.org/10.17306/J.AFS.2019.0637

28. Ahmadiani N., Robbins R.J., Collins T.M., Giusti M.M. Molar absorptivity (ε) and spectral characteristics of cyanidin-based anthocyanins from red cabbage. Food chemistry. 2016;197(A):900-906. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.11.032

29. Chaovanalikit A., Thompson M.M., Ronald E., Wrolstad R.E. Characterization and quantification of anthocyanins and polyphenolics in blue honeysuckle (Lonicera caerulea L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2004;52(4):848–852. https://doi.org/10.1021/jf030509o

30. Bowen-Forbes СS, ZhangY, Nair MG. Anthocyanin content, antioxidant, antiinflammatory and anticancer properties of blackberry and raspberry fruits. Journal of Food Composition and Analysis. 2010; 23(6): 554-560. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2009.08.012

31. Zhang Y., Sun Y., Zhang H., Mai Q., Zhang B., Li H., Deng Z. The degradation rules of anthocyanins from eggplant peel and antioxidant capacity in fortified model food system during the thermal treatments. Food Bioscience. 2020;(38):100701. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2020.100701

32. Zhushman AI. Modified starches. Moscow: Pishchepromizdat. 2007. 234 p. (In Russ.)