Некоторые закономерности экстракции антоцианов из растительных источников

Работа посвящена определению закономерностей экстракции антоцианов из различных растительных источников в некоторых экстрагентах. Для экстракции использовали свежий растительный материал: корнеплоды фиолетовой моркови, корнеплоды фиолетового картофеля сорта Аметист, свежие плоды аронии Мичурина, плоды паслена садового, плоды кизила обыкновенного, чернику и краснокочанную капусту, а также высушенные лепестки пиона. Экстракцию осуществляли настаиванием растительного материала в избранном экстрагенте (оставляли на ночь). Концентрацию антоцианов определяли спектрофотометрическим методом. Показано, что 0,1 М водный раствор HCl является эффективным и экологически безопасным экстрагентом, позволяющим осуществлять экстракцию антоцианов из многих объектов. При значениях кислотности среды больше 1 возможны значительные потери антоцианов: 5-45% - при рН = 2; 33-88% -при рН = 3; 41-92% - при экстракции дистиллированной водой. Ацилирование не способствует росту степени экстрагирования антоцианов. Добавки органических растворителей (этанола, ацетонитрила и глицерина) в ряде случаев позволяют существенно ускорить экстракцию антоцианов, особенно в случае плодов кизила обыкновенного. Влияние экстрагента на степень экстрагирования нивелируется для измельченного материала. Приведены данные по сольватохромному эффекту, влияющему на спектральные характеристики растворов некоторых антоцианов. Показано, что сдвиг максимума полосы поглощения велик в случае неацилированных антоцианов и уменьшается для ацилированных соединений, по всей вероятности, вследствие внутримолекулярной копигментации ацилированных антоцианов в водных растворах. Отмечено, что при определении концентрации антоцианов в растворителях с различной концентрацией органической добавки необходимо учитывать сольватохромный эффект. Показано, что добавка органического растворителя приводит не только к смещению максимумов полос поглощения, но и к значительным гиперхромным эффектам. При игнорировании этого эффекта погрешности в определении антоцианов могут превысить 70%. Предложен простой и эффективный способ учета указанных эффектов по схеме перекрестных разбавлений. Таким образом, экспериментально обоснован выбор экстрагентов для эффективной экстракции антоцианов из некоторых видов растительного сырья и предложен метод оценки сольватохромных эффектов.

1. Trouillas P., Sancho-Gartfa J.C., De Freitas V., Gierschner J., Otyepka M., Dangles O. Stabilizing and modulating color by copigmentation: Insights from theory and experiment // Chemical reviews. 2016. Vol. 116. P. 4937-4982. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00507

2. Dangles O., Fenger J.-A. The chemical reactivity of anthocyanins and its consequences in food science and nutrition // Molecules. 2018. Vol. 23. Issue 8. 1970. https://doi:10.3390/molecules23081970

3. Wang H., Cao G., Prior R.L. Oxygen radical absorbing capacity of anthocyanins // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1997. Vol. 45. P. 304-309. https://doi.org/10.1021/jf960421t

4. Khoo H.E., Azlan A., Tang S.T., Lim S.M. Anthocyanidins and anthocyanins: colored pigments as food, pharmaceutical ingredients, and the potential health benefits // Food & Nutrition Researh. 2017. Vol. 61. Issue 1. 1361779. https://doi.org/10.1080/16546628.2017.1361779

5. He F., Mu L., Yan G.-L., Liang N.-N., Pan Q.-H., Wang J., et al. Biosynthesis of anthocyanins and their regulation in colored grapes // Molecules. 2010. Vol. 15. Issue 12. P. 9057-9091. https://doi.org/10.3390/molecules15129057

6. Martm J., Navas M.J., Jimenez-Moreno A.M., Asuero A.G. Anthocyanin pigments: Importance, sample preparation and extraction. In: Soto- Hernandes M., Palma-Tenango M., Gartfa-Mateos R. (eds.) Phenolic Compounds. Natural Sources, Importance and Applications. InTech; 2017. P.117152. https://doi.org/10.5772/66892

7. Silva S., Costa M.E., Calhau C., Morais R.M., Pintado M.E. Anthocyanin extraction from plant issues: A review // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2017. Vol. 57. Issue 14. P. 3072-3083. https://doi.org/10.1080/10408398.2015.1087963

8. Ongkowijoyo P., Luna-Vital D.A., de Mejia E.G. Extraction techniques and analysis of anthocyanins from food sources by mass spectrometry: An update // Food Chemistry. 2018. Vol. 250. P. 113126. https://doi.org/10.1016Zj.foodchem.2018.01.055

9. Khanh N.D. Advances in the extraction of anthocyanin from vegetables // Journal of Food and Nutrition Sciences. 2015. Vol. 3. Issue 1. P. 126134. https://doi.org/10.11648/j.jfns.s.2015030102.34

10. Garcia-Viguera C., Zafrilla P., Tomas-Barberan F.A. The use of acetone as an extraction solvent for anthocyanins from strawberry fruit // Phytochemical Analysis. 1998. Vol. 9. Issue 6. P. 274-277. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1565(199811/12)9:6<274::AID-PCA416>3.0.CO;2-G

11. Zuleta-Correa A., Chinn M.S., Alfaro-Cordoba M., Truong V.-D., Yencho G.C., Bruno-Barcena J.M. Use of unconventional mixed Ace-tone-Butanol-Ethanol solvents for anthocyanin extraction from Purple-Fleshed sweetpotatoes // Food Chemistry. 2020. Vol. 314. 125959. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125959

12. Саввин П.Н., Игнатова К.С., Ломакина А.Э. Особенности выделения антоцианов спиртами алифатического ряда // Вестник ВГУ-ИТ. 2015. N 2. C. 171-174.

13. Переверткина И.В., Волков А.Д., Болотов В.М. Влияние глицерина на экстрагирование антоциановых красителей из растительного сырья // Химия растительного сырья. 2011. N 2. С. 187-188.

14. Переверткина И.В., Волков А.Д., Титова Н.И., Болотов В.М. Оптимизация условий экстрагирования антоциановых красителей из растительного сырья // Химия растительного сырья. 2014. N 2. С. 137-141.

15. losub S.D., Meghea A., Geana I. Solvato-chromic parameters of some anthocyanin derivatives concentrated from selective natural extracts // UPB Scientific Bulletin, Series B: Chemistry and Materials Science. 2014. Vol. 76. Issue 1. P. 25-34.

16. Lee J., Durst R.W., Wrolstad R.E. Determination of total monomeric anthocyanin pigment content of fuit juices, beverages, natural colorants, and wines by the pH differential method: Collaborative study // Journal of AOAC International. 2005. Vol. 88. Issue 5. P. 1269-1278.

17. B^kowska-Barczak A. Acylated anthocyanins as stable, natural food colorants - A review // Polish Journal of Food and Nutrition Sciences. 2005. Vol. 14. Issue 2. P. 107-116.

18. Deineka V.I., Deineka L.A., Saenko I.I. Regularities of anthocyanins retention in RP HPLC for “water-acetonitrile-phosphoric acid” mobile phase // Journal of Analytical Methods in Chemistry. 20115. Vol. 2015. Issue 4. Article ID 732918. https://doi.org/10.1155/2015/732918

19. He J., Li X., Silva G.T.M., Quina F.H., Aquino A.J.A. Quantum chemical investigation of the intramolecular copigmentation complex of an acylated anthocyanin // Journal of the Brazilian Chemical Society. 2019. Vol. 30. Issue 3. P. 492-498. https://doi.org/10.21577/0103-5053.20180233

20. Escribano-Bailon M.T., Santos-Buelga C. Anthocyanin Copigmentation - Evaluation, Mechanisms and Implications for the Colour of Red Wines // Current Organic Chemistry. 2012. Vol.16. Issue 6. P. 715-723. https://doi.org/10.2174/138527212799957977