vuzbiochemiИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнологияProceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology2227-29252500-1558ИРНИТУ10.21285/2227-2925-2022-12-3-373-382vuzbiochemi-840Research ArticleХИМИЧЕСКИЕ НАУКИCHEMICAL SCIENCESПрименение комплекса антоцианов в роли индикаторов для алкалиметрического титрованияApplication of anthocyanins as indicators for alkalimetric titrationhttps://orcid.org/0000-0002-8951-5777ДрюцкаяС. М.DryutskayaS. M.

Светлана Михайловна Дрюцкая, к.б.н., доцент, доцент кафедры химии

680000, г. Хабаровск, ул. Муравьева-Амурского, 35

Svetlana M. Dryutskaya, Cand. Sci. (Biology), Associate Professor

35, Muravyov-Amursky St., 680000, Khabarovsk

sveta07027@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0822-3431ТолстенокИ. В.TolstenokI. V.

Иван Владимирович Толстенок, к.б.н., доцент

680000, г. Хабаровск, ул. Муравьева-Амурского, 35

Ivan V. Tolstenok, Cand. Sci. (Biology), Associate Professor

35, Muravyov-Amursky St., 680000, Khabarovsk

toiv@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1561-5465ЯкушеваН. Ю.YakushevaN. Yu.

Наталья Юрьевна Якушева, к.фарм.н., доцент, доцент кафедры фармации и фармакологии

680000, г. Хабаровск, ул. Муравьева-Амурского, 35

Natalya Yu. Yakusheva, Cand. Sci. (Pharmacy), Associate Professor, Department of Pharmacy and Pharmacology

35, Muravyov-Amursky St., 680000, Khabarovsk

whiteout@mail.ruДальневосточный государственный медицинский университетРоссияFar Eastern State Medical UniversityRussian Federation202205102022123373382Copyright © Дрюцкая С.М., Толстенок И.В., Якушева Н.Ю., 20222022Дрюцкая С.М., Толстенок И.В., Якушева Н.Ю.Dryutskaya S.M., Tolstenok I.V., Yakusheva N.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vuzbiochemi.elpub.ru/jour/article/view/840

Помимо существующих синтетических индикаторов, в природе встречается множество иных пигментных веществ, способных реагировать на изменение водородного показателя раствора ярким переходом окраски. Например, такой переход окраски можно наблюдать при использовании антоцианов. Цель исследования – определить возможность применения суммы антоцианов из экстрактов ягод в качестве потенциального кислотно-основного индикатора. Его применение возможно, как и широко используемого для этих целей индикатора фенолфталеина. Исследовали водные и спиртовые экстракты из ягод рябины, облепихи, брусники, черники, смородины, ежевики, клюквы, шиповника, черемухи и боярышника. Наличие антоцианов в исследуемых образцах доказывали с помощью химического и физико-химического методов анализа: качественной реакции, восходящей тонкослойной хроматографии и прямой спектрофотометрии. Количественную оценку содержания антоцианов в ягодах проводили методом рН-дифференциальной спектрофотометрии. В ходе работы установлено, что содержание антоцианов в водных экстрактах намного меньше, чем в спиртовых. Для сравнения индикаторных возможностей фенолфталеина и суммы антоцианов была проведена количественная оценка содержания аскорбиновой кислоты в образцах фруктов методом прямой алкалиметрии. Контрольный опыт проводили с 5%-м раствором аскорбиновой кислоты для инъекций. Значение рН водных и спиртовых растворов всех полученных вытяжек из ягод определяли инструментальным методом. Водородный показатель экстрактов находился в интервале от 2,95 до 5,04. Качественно и количественно определено содержание суммы антоцианов в водных и спиртовых экстрактах ягод ежевики, клюквы, черной смородины, черники и брусники в пересчете на цианидин-3-глюкозид. Показана сходимость результатов алкалиметрического титрования с использованием в качестве индикатора фенолфталеина и суммы антоцианов, извлеченных из ягод черной смородины 95%-м этиловым спиртом.

Along with synthetic substances, various naturally-occurring pigments can response to pH variations in solutions by changing their colour. Such substances include, for example, anthocyanins. In this study, the possibility of applying a set of anthocyanins obtained from berry extracts as a potential acid-base indicator. This indicator can be a good alternative to the widely-used phenolphthalein test. Aqueous and alcoholic extracts derived from the fruit of ashberry, sea-buckthorn, lingonberry, blueberry, currant, blackberry, cranberry, rose hip, cherry and hawthorn plants were studied. The presence of anthocyanins in the test samples was confirmed by chemical and physicochemical methods of analysis, including qualitative tests, ascending thin-layer chromatography and direct spectrophotometry. Quantification of anthocyanins was carried out by pH-differential spectrophotometry. Compared to alcoholic extracts, aqueous berry extracts were found to contain anthocyanins in far lesser amounts. In order to compare the pH indicator potential of phenolphthalein and the studied set of anthocyanins, the content of ascorbic acid in the test samples was assessed by direct alkalimetry. A control experiment was performed using a 5% ascorbic acid solution for injection. The pH value of aqueous and alcoholic solutions of all berry extracts was determined by an instrumental procedure. The pH of the extracts ranged from 2.95 to 5.04. The content of the total amount of anthocyanins in aqueous and alcoholic extracts of blackberries, cranberries, black currants, blueberries and lingonberries in terms of cyanidin-3-glucoside was determined both quantitatively and qualitatively. A good agreement was achieved between the results of alkalimetric titration performed using phenolphthalein and the set of anthocyanins extracted from blackcurrant berries with 95% ethanol.

кислотно-основное титрованиеантоцианыфенолфталеининдикаторэкстрактыacid-base titrationanthocyaninsphenolphthaleinindicatorextractsReferencesПсарева Д. Ю., Коношина С. Н. Особенности получения и применения натуральных красителей // Наука и образование: новое время. 2017. N 3. С. 754-756.Psareva D. Yu., Konoshina S. N. Features of obtaining and using natural dyes. Nauka i obrazovanie: novoye vremya. 2017;(3):754-756. (In Russian).Иванова Н. В. Применение растительных экстрактов в роли индикаторов комплексонометрии // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2009. N 6. C. 29-30.Ivanova N. V. The use of plant extracts as indicators of complexometry. Aktual’nye problemy gumanitarnykh i estestvennykh nauk. 2009;6:29-30. (In Russian).Дрюцкая С. М., Толстенок И. В., Шостак Д. В. Поиски растительных индикаторов для кислотно-основного титрования // Естественные и технические науки. 2022. N 5. С. 32-35.Dryutskaya S. M., Tolstenok I. V., Shostak D. V. Search for plant indicators for acid-base titration. Estestvennye i tekhnicheskie nauki = Natural and Technical Sciences. 2022;(5):32-35. (In Russian).Полина С. А., Ефремов А. А. Состав антоцианов плодов черники обыкновенной, брусники обыкновенной и клюквы обыкновенной Красноярского края по данным ВЭЖХ // Химия растительного сырья. 2014. N 2. С. 103-110.Polina S. A., Efremov A. A. Сomposition of anthocyanins in the fruits of blueberries, lingonberries and cranberries of the Krasnoyarsk Territory according to HPLC data. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja. 2014;(2):103-110. (In Russian).Соломинова Л. В., Онина С. А., Козлова Г. Г. Извлечение и исследование антоцианов растительного сырья // Бюллетень науки и практики. 2019. N 4. С. 69-75. https://doi.org/10.33619/2414-2948/41/07.Solominova L. V., Onina S. A., Kozlova G. A. Extraction and study anthocyanins plant material. Byulleten’ nauki i praktiki = Bulletin of Science and Practice. 2019;(4):69-75. https://doi.org/10.33619/2414-2948/41/07.Саласина Я. Ю., Калиникин Д. А., Дейнека В. И., Дейнека Л. А. Некоторые закономерности экстракции антоцианов из растительных источников // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 10. N 4. С. 691-699. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-4-691-699.Salasina Y. Yu., Kalinikin D. S., Deineka V. I., Deineka L. A. Some regularities in the process of anthocyanin extraction from vegetable sources. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya = Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2020;10(4):691-699. (In Russian). https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-4-691-699.Kapasakalidis P. G., Rastall R. A., Gordon M. H. Extraction of polyphenols from processed black currant (Ribes nigrum L.) residues // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006. Vol. 54, no. 11. P. 4016-4021. https://doi.org/10.1021/jf052999l.Kapasakalidis P. G., Rastall R. A., Gordon M. H. Extraction of polyphenols from processed black currant (Ribes nigrum L.) residues. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006;54(11):4016-4021. https://doi.org/10.1021/jf052999l.Куркин В. А., Рязанова Т. К. Новые подходы к стандартизации плодов черники обыкновенной // Химия растительного сырья. 2012. N 4. С. 167-173.Kurkin V. A., Ryazanova T. K. New approaches to the standardization of blueberries. Khimiya rastitel’nogo syr’ya. 2012;(4):167-173. (In Russian).Патент № 2768114, Российская Федерация, G01J 3/52. Способ экспрессного определения суммарного содержания антоцианов / Е. В. Аверьянова, М. Н. Школьникова; заявитель и патентообладатель Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова. Заявл. 12.08.2020; опубл. 23.03.2022. Бюл. № 9.Averyanova E. V., Shkolnikova M. N. Method for express determination of the total content of anthocyans. Patent RF, no. 2768114; 2022. (In Russian).Фролова Н. А., Резниченко И. Ю. Исследование химического состава плодово-ягодного сырья Дальневосточного региона как перспективного источника пищевых и биологически активных веществ // Вопросы питания. 2019. Т. 88. N 2. С. 83-90. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2019-10021.Frolova N. A., Reznichenko I. Yu. Investigation of the chemical composition of fruit and berry raw materials of the far eastern region as a perspective source of nutrients and bioactive compounds. Voprosy pitaniya = Problems of Nutrition. 2019;88(2):83-90. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2019-10021.Брежнева Т. А., Логвинова Е. Е., Сливкин А. И., Тарабрина В. Н. Спектральные характеристики антоциановых соединений плодов рябины черноплодной // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2013. N 2. С. 169-172.Brezhneva T. A., Logvinova E. E., Slivkin A. I., Tarabrina V. N. Spectral characteristics of compounds of fruit. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya = Proceedings of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy. 2013;(2):169-172. (In Russian).Колпаков А. К. Синтез и свойства фенолфталеина // Ratio et Natura. 2020. N 2. С. 53.Kolpakov A. K. Synthesis and properties of phenolphthalein. Ratio et Natura. 2020;(2):53.Матназарова Д. И. Оценка биохимического состава ягод ежевики в связи с использованием в селекции // Вестник аграрной науки. 2020. N 5. С. 170-176. https://doi.org/10.17238/issn2587-666X.2020.5.170.Matnazarova D. I. Assessment of the biochemical compostion of blackberries in connection with the use in breeding. Vestnik agrarnoi nauki = Bulletin of Agrarian Science. 2020;(5):170-176. https://doi.org/10.17238/issn2587-666X.2020.5.170.Колдаев В. М. Оптические свойства антоциансодержащих извлечений из растительного сырья // Тихоокеанский медицинский журнал. 2018. N 2. С. 50-52. https://doi.org/10.17238/PmJ1609-1175.2018.2.50-52.Koldaev V. M. The optical properties of including anthocyan extracts from plant’s material. Tikhookeanskii meditsinskii zhurnal = Pacific Medical Journal. 2018;(2):50-52. https://doi.org/10.17238/PmJ1609-1175.2018.2.50-52.Петрова С. Н., Кузнецова А. А. Состав плодов и листьев смородины черной Ribesnigrum (обзор) // Химия растительного сырья. 2014. N 4. С. 43-50.Petrova S. N., Kuznetsova A. A. Composition of fruits and leaves of blackcurrant Ribesnigrum (review). Khimiya rastitel’nogo syr’ya. 2014;(4):43-50. (In Russian).Basílio N., Pina F. Chemistry and photochemistry of anthocyanins and related compounds: a thermodynamic and kinetic approach // Molecules. 2016. Vol. 21, no. 11. P. 1502. https://doi.org/10.3390/molecules21111502.Basílio N., Pina F. Chemistry and photochemistry of anthocyanins and related compounds: a thermodynamic and kinetic approach. Molecules. 2016;21(11):1502. https://doi.org/10.3390/molecules21111502.Vagiri M., Ekholm A., Andersson S. C., Johansson E., Rumpunen K. An optimized method for analysis of phenolic compounds in buds, leaves, and fruits of black currant (Ribes nigrum L.) // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2012. Vol. 60, no. 42. P. 10501−10510. https://doi.org/10.1021/jf303398х.Vagiri M., Ekholm A., Andersson S. C., Johansson E., Rumpunen K. An optimized method for analysis of phenolic compounds in buds, leaves, and fruits of black currant (Ribes nigrum L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2012;60(42):10501-10510. https://doi.org/10.1021/jf303398х.Егорова О. С., Розина Л. И., Акбулатова Д. Р., Шилкин А. А., Свиридов Д. А., Апрелев А. В. [и др.]. Анализ антоцианового комплекса красителей, полученных из вторичных ресурсов плодового виноделия // Пиво и напитки. 2021. N 4. С. 38-41. https://doi.org/10.52653/PIN.2021.4.4.010.Egorova O. S., Rozina L. I., Akbulatova D. R., Shilkin A. A., Sviridov D. A., Aprelev A. V., et al. Analysis of the anthocyanin complex of dyes obtained from fruit winemaking secondary resources. Pivo i napitki = Beer and Beverages. 2021;(4):38-41. (In Russian). https://doi.org/10.52653/PIN.2021.4.4.010.Willemse C. M., Stander M. A., de Villiers A. Hydrophilic interaction chromatographic analysis of anthocyanins // Journal of Chromatography A. 2013. Vol. 1319. P. 127-140. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2013.10.045.Willemse C. M., Stander M. A., de Villiers A. Hydrophilic interaction chromatographic analysis of anthocyanins. Journal of Chromatography A. 2013;1319:127-140. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2013.10.045.Deineka V. I., Saenko I. I., Deineka L. A., Blinova I. P. Hydrophilic interaction chromatography as an alternative to reversed-phase HPLC in determining anthocyanins and betacyanins // Journal of Analytical Chemistry. 2016. Vol. 71, no. 3. P. 297-301. https://doi.org/10.1134/S1061934816030035.Deineka V. I., Saenko I. I., Deineka L. A., Blinova I. P. Hydrophilic interaction chromatography as an alternative to reversed-phase HPLC in determining anthocyanins and betacyanins. Journal of Analytical Chemistry. 2016;71(3):297-301. https://doi.org/10.1134/S1061934816030035.Deineka V. I., Deineka L. A., Makarevich S. L. Hydrophilic interaction chromatography on silica: group analysis of grape anthocyanins // Journal of Analytical Chemistry. 2018. Vol. 73, no. 2. P. 190-194. https://doi.org/10.1134/S106193481802003X.Deineka V. I., Deineka L. A., Makarevich S. L. Hydrophilic interaction chromatography on silica: group analysis of grape anthocyanins. Journal of Analytical Chemistry. 2018;73(2):190-194. https://doi.org/10.1134/S106193481802003X.Дейнека В. И., Олейниц Е. Ю., Павлов А. А., Михеев А. Ю., Шелепова О. В., Волкова О. Д. [и др.]. Определение антоцианов плодов некоторых растений рода Ribes методами обращенно-фазовой ВЭЖХ и гидрофильной хроматографии // Химия растительного сырья. 2020. N 1. С. 81-88. https://doi.org/10.14258/jcprm.2020016331.Deineka V. I., Oleinits E. Yu., Pavlov A. A., Mikheev A. Yu., Shelepova O. V., Volkova O. D., et al. Determination of anthocyanins of fruits of some plants of the genus Ribes by reversed-phase hplc and hydrophilic interaction chromatography (HILIC). Khimiya rastitel’nogo syr’ya. 2020;(1):81-88. (In Russian). https://doi.org/10.14258/jcprm.2020016331.Виденева А. П. Исследование содержания аскорбиновой кислоты в яблоках по мере их хранения и при воздействии высоких и низких температур // E-SCIO. 2020. N 5. С. 473-479.Videneva A. P. The study of ascorbic acid content in apples as they are stored and when exposed to high and low temperatures. E-SCIO. 2020;(5):473-479.Мищенко Е. О., Фандо Г. П. Исследование динамики содержания аскорбиновой кислоты (витамина С) в яблоках различных сортов в зависимости от сроков хранения и термической кулинарной обработки // Инновации в медицине и фармации. 2015. С. 894-899.Mishchenko E. O., Fando G. P. Study of the dynamics of the content of ascorbic acid (vitamin C) in apples of various varieties depending on the shelf life and thermal cooking. Innovatsii v meditsine i farmatsii. 2015;894-899. (In Russian).Макарова Н. В., Зюзина А. В., Мирошкина Ю. И. Антиоксидантная активность цитрусовых плодов // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2010. N 1. С. 30-32.Makarova N. V., Zyuzina A. V., Miroshkina Yu. I. Antioxidant activity of citrus fruits. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Pishchevaya tekhnologiya = Izvestiya Vuzov. Food Technology. 2010;(1):30-32. (In Russian).Мирзоев Г. С., Османов Т. Р., Самедов Э. А. Экспертиза показателей качества цитрусовых плодов (лимонов и мандаринов), реализуемых в торговой сети // Вестник науки и образования. 2016. N 7. С. 30-32.Mirzoev G. S., Osmanov T. R., Samedov E. A. Examination of quality indicators of citrus fruits (lemons and tangerines) sold in the distribution network. Vestnik Nauki i Obrazovaniya. 2016;(7):30-32. (In Russian).Bąkowska-Barczak A. M. Acylated anthocyanins as stable, natural food colorants - a review // Polish Journal of Food and Nutrition Sciences. 2005. Vol. 14/55, no. 2. P. 107-116. https://doi.org/10.1111/j.1745-4514.1987.tb00123.х.Bąkowska-Barczak A. M. Acylated anthocyanins as stable, natural food colorants - a review. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences. 2005;14/55(2):107-116. https://doi.org/10.1111/j.1745-4514.1987.tb00123.х.Макаревич A. M., Шутова А. Г., Спиридович E. B., Решетников B. H. Функции и свойства антоцианов растительного сырья // Труды Белорусского государственного университета. Серия: Физиологические, биохимические и молекулярные основы функционирования биосистем. 2009. Т. 4. N 2. С. 147-157.Makarevich A. M., Shutova A. G., Spiridovich E. B., Reshetnikov B. H. Functions and properties of anthocyanins of vegetable raw materials. Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Fiziologicheskie, biokhimicheskie i molekulyarnye osnovy funktsionirovaniya biosistem = Proceedings of the Belarusian State University. Series of Physiological, Biochemical and Molecular Biology Sciences. 2009;4(2):147-157. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.