2. Лабораторный практикум Тема 2.1. Определение р-витаминной активности плодов и ягод

В современных условиях жизни и деятельности человека особое значение приобретает повышение биологической ценности сырья, причем положительное влияние оказывает не столько его общая пищевая ценность, сколько высокая биологическая активность потребляемой пищи.

Наряду с изучением содержания основных макро- и микронутриентов, в последнее время все большее внимание уделяется пищевым веществам, которые организм человека не способен синтезировать, так называемым факторам питания: незаменимым аминокислотам, их сбалансированности; полиненасыщенным жирным кислотам (соотношение между отдельными кислотами), а также веществам, обладающим витаминной ценностью и биологической активностью.

В широком понимании все пищевые вещества в той или иной степени обладают биологической активностью, однако к истинным биологически активным веществам могут быть отнесены только те, которые способны в минимальных количествах проявлять выраженное биологическое действие, оказывая влияние и непосредственно участвуя в биохимических процессах и реакциях, протекающих в организме, и таким образом регулируя обмен веществ.

Типичными представителями биологически активных веществ являются витамины. Кроме витаминов к биологически активным веществам относятся микроэлементы: йод, кобальт, медь, железо и др. Общеизвестны высокие биологические свойства таких ягод, как черная смородина, земляника, черноплодная рябина (арония) и другие. В растительном сырье находятся витамины С и Р, каротин, витамины группы В, красящие пигменты. Витамины С и Р в составе плодов и ягод проявляют свое биологическое действие с наибольшей активностью и в наибольшей степени. Объясняется это тем, что вещества, образующие биологический комплекс в составе растительного сырья, действуют в одном, взаимоусиливающем направлении.

Одной из характерных особенностей высших растений является их способность к образованию и накоплению разнообразных «веществ вторичного происхождения». Природные фенольные соединения часто проявляют высокую биологическую активность. В качестве примера можно указать на то, что те немногие фенольные соединения, которые характерны для организма животных и человека, являются либо гормонами (адреналин, норадреналин, тироксин, серотонин), либо ко-факторами различных биохимических процессов (убихинон, витамин К).

Обнаружение капилляроукрепляющего действия фенольных соединений растений открыло наличие у этого важного класса органических соединений высокой и важной биологической активности, пробудило интерес к их изучению и использованию.

Термин «биофлавоноиды» удачно соединяет указание на биологическую роль фенольных соединений с упоминанием об их структуре. Однако флавоноиды (от лат. flavus – желтый) – желтые пигменты растений – далеко не единственная группа растительных фенолов, обладающих капилляроукрепляющим действием. Широко распрост-ранен термин «полифенолы», удачно подчеркивающий роль фенольных гидроксильных групп в биологическом действии Р-витаминных препаратов. Однако к полифенолам относится обширная группа полимерных соединений: конденсированные дубильные вещества, лигнины, меланины, гуминовые кислоты, огромные молекулы которых нерастворимы в воде, не гидролизуются пищеварительными соками и не обладают Р-витаминной активностью.

К фенольным соединениям С₃–С₆-ряда относится большая группа чрезвычайно широко распространенных фенольных соединений, которая может быть разделена на две подгруппы – производные коричной кислоты и кумарины.

Собственно коричная кислота не является фенольным соединением, поскольку не содержит гидроксильной (фенольной) группы в бензольном кольце. В растениях она является промежуточным продуктом биосинтеза оксикоричных кислот: n-оксикоричной, кофейной, феруловой и синаповой. Оксикоричные кислоты обнаружены во всех высших растениях. Их характерной особенностью является наличие различных оптически изомерных форм, резко отличающихся по физиологической активности. Одни из них стимулируют рост растений, а другие либо не оказывают влияния на этот процесс, либо подавляют его. Другая характерная особенность оксикоричных кислот – способность образовывать сложные эфиры с ациклическими кислотами – хинной и шикимовой. Наиболее известной из таких соединений является хлорогеновая кислота. Она в больших количествах содержится в семенах подсолнечника и необжаренных зернах кофе, используемых в качестве источника ее выделения. Некоторые из оксикоричных кислот входят в состав белков и полимерных углеводов. Основная их роль – участие в формировании вкуса и аромата плодов и овощей.

При окислении фенолкарбоновых кислот часть их распадается до свободных кислот алифатического ряда, часть – до углекислоты. При этом часть промежуточных продуктов окисления при участии восстановителей и ферментов вновь способна к образованию исходных соединений. Однако этот процесс возможен только в здоровых, неповрежденных растительных клетках. В поврежденных при замораживании, хранении и технологической обработке тканях процесс окисления становится необратимым, а образующиеся хиноны конденсируются с аминокислотами и между собой, давая различные темноокрашенные полимерные формы флобафенов.

Ряд технологий переработки растительного сырья (производство чая, шоколада, кофе, пива, плодово-ягодных консервов, виноделие) сопровождается превращениями фенольных соединений.

Основные трудности технолога состоят в поддержании оптимального режима ферментации, поскольку технологический процесс должен протекать со строго определенной скоростью и заканчиваться не исчерпанием субстрата, а образованием необходимых количеств продуктов конденсации, причем эти продукты должны иметь оптимальную степень окисления.

Взаимопревращения фенольных кислот играют также важную роль при переработке растительного сырья. В большинстве случаев при получении соков, варке и консервировании желательно максимальное сохранение флавоноидных соединений и фенольных кислот в первоначальном виде, без потери ими физиологической активности. Кроме того, продукты окисления окрашены и портят товарный вид пищевых продуктов, взаимодействие же их с белками приводит к образованию нерастворимых соединений. Результатом этого является нежелательное помутнение напитков. В ряде случаев образование продуктов окисления приводит к полной технологической непригодности сырья.

Сегодня общепризнанно, что при хранении пищевых продуктов применение холода является одним из лучших способов их консервирования. Пищевая ценность быстрозамороженных дикорастущих плодов и ягод как полнота полезных свойств не исчерпывается регламентируемыми в настоящее время показателями (углеводы, каротин, ниацин, витамин С). Постепенно вводятся объективные методы качественной идентификации и количественной оценки химических веществ, участвующих в образовании аромата и вкуса. Свой вклад во вкусовую гармонию и специфичность вносят не только сахара, кис-лоты, но и другие соединения, в особенности флавоноиды. Мономерные формы флавоноидов легко усваиваются человеком.

Однако при замораживании количество лабильных фенольных соединений под влиянием ферментов и кислорода воздуха уменьшается. Механическое разрушение тканей плодов и ягод перед замораживанием способствует ускорению окислительных ферментативных реакций. При замораживании уменьшается содержание дубильных веществ. Относительно невелики при замораживании и последующем хранении потери витамина С и катехинов – 10 и 17 %. Даже через 6–9 месяцев хранения замороженные ягоды остаются богатым источником катехинов. Уменьшение содержания антоцианов на конец хранения составляет: в клюкве – 20,8 %; чернике – 50,3 %; бруснике – 70,2 %; голубике – 61,7 %. Наблюдаемое изменение цвета является основной причиной снижения качества замороженных ягод и сокращения сроков их хранения. Полуфабрикаты, хранившиеся в условиях охлаждения, имеют натуральный «живой» цвет, так как при этих условиях гораздо лучше сохраняются красящие вещества – каротиноиды в рябине и антоцианы в малине, чернике и голубике. Потери каротиноидов составляют всего 4,3 %; антоцианов – 919 %.