Антоциановые красители в чае и кофе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Антоциановые красители в чае и кофе

Антоцианы - красящие вещества цветочных лепестков различных растений, всевозможных плодов и ягод. Они окрашивают растительные ткани, плоды, ягоды, листья, лепестки цветов в самые разнообразные цвета.

Наиболее часто в природе антоциановые пигменты окрашивают цветы, плоды и особенно ягоды в красные цвета разных оттенков и интенсивности. Это и послужило основным поводом для разработки способов получения натуральных красных пищевых красителей из растительного сырья.

Получение.

Источником для получения красных красителей служит растительное сырье, содержащее антоцианы (Е-163). Наибольшее количество антоциановых красителей содержится в отходах черной смородины, вишни, черники, аронии (черноплодная рябина), бузины, клюквы, малины, клубники, шиповника. Получают из выжимок красных сортов винограда и чёрной бузины.

Строение

Антоциановые красители - широко распространенные водорастворимые красители, основным компонентом которых являются антоцианы, относящиеся к группе флавоноидных соединений. Это фенольные соединения, являющиеся моно- и дигликозидами. При гидролизе они распадаются на углеводы (галактоза, глюкоза, рамноза и др.) и агликоны, представленные антоцианидами (пеларгонидин, цианидин, дельфинидин и др.).

Антоцианы - окрашенные растительные гликозиды, содержащие в качестве агликона антоцианидины - замещенные 2-фенилхромены, относятся к флавоноидам.

Гликозиды вообще состоят из двух частей: углеводного (молеула пиранозидного или фуранозидного сахара) и неуглеводного фрагмента (т. н. агликона). Вот в чае этот самый агликон имеет приблизительно такую формулу:

Именно они, эти антоциановые гликозиды, и делают чай коричневым при нейтральных рН и янтарным при закислении чая лимоном. Кроме чая, они дают окрас чернике, винограду, тутовым ягодам и т.п. Также они дают окрас некоторым цветам, таким как красный мак.

Полифенол теорубигин и ряд других - тот компонент, который окисляется при сушке чая и дает всю гамму цветов от черного до зеленого листа. Его цвет зависит от степени окисления, а значит рН имеет прямое отношение к цвету его раствора.

Антоциановые гликозиды, кроме чая, дают окрас чернике, винограду, тутовым ягодам и т.п. Также они дают окрас некоторым цветам, таким как красный мак.

Распространение в природе

Антоцианы очень часто определяют цвет лепестков цветков, плодов и осенних листьев. Они обычно придают фиолетовую, синюю, коричневую, красную, оранжевую окраску. Эта окраска нередко зависит от рН клеточного содержимого, и потому может меняться при созревании плодов, отцветании цветков - процессах, сопровождающихся закислением клеточного содержимого. В высоких дозах присутствуют в малине. В тканях растений (и вакуолях клеток) антоцианы содержатся, как правило, в виде гликозидов.

Например, красящее вещество василька цианин представляет собой 3,5-диглюкозид цианидина. В состав красящих веществ плодов вишни, сливы, земляники, винограда, брусники и других ягод входят гликозиды цианидина. В одном и том же растении очень часто встречается целая серия антоцианов, построенных на основе одного или нескольких антоцианидинов. Так, в цветах и клубнях картофеля обнаружено до 10 антоцианов.

Антоцианы, придающие красный цвет напитку, обладают Р-витаминной активностью, способствуют укреплению стенок кровеносных сосудов и регулируют их проницаемость.

Применение антоцианов

Антоцианы рассматривают как вторичные метаболиты. Они разрешены в качестве пищевых добавок (E-163).

Характер окраски природных антоцианов зависит от многих факторов: химического строения, рН среды, способности образовывать комплексы с металлами, адсорбироваться на полисахаридах, температуры, воздействия света. Наиболее устойчивую красную окраскуантоцианы имеют при рН 1,5 - 2; при рН 3,4 - 5 окраска становится красно-пурпурной. В щелочной среде при рН 6,7 - 8 окраска становится синей, сине-зеленой, при рН 9 - зеленой. При повышении рН до 10 окраска меняется на желтую. Окраска меняется и при образовании комплексов с различными металлами: соли магния и кальция имеют синюю окраску, калия - красно-пурпурную. Увеличение метальных групп в молекуле антоцианов придает красный оттенок.

Основной недостаток этих красителей - изменение окраски с изменением рН среды.

Ряд проведенных исследований показал, что антоцианы эффективны для предупреждения некоторых видов рака (рак пищевода, рак толстой кишки). Действие на здоровье: считаются безвредными.

Состав чая

Чай - полезный и любимый многими напиток. Слово "чай" произошло от китайского "ча" - чай (напиток) или "чау" - чай (в листьях).

Чайный лист состоит из воды, сухих веществ, экстрактивных веществ, алкалоидов, фенольных соединений, углеводов, азотсодержащих веществ неалкалоидной природы, гликозидов, пигментов, органических кислот, минеральных веществ, эфирных масел, альдегидов, смол, витаминов и ферментов.

Вода - главная составная часть чайного листа и та среда, в которой происходит взаимодействие веществ. Высокое содержание воды способствует энергичному протеканию биохимических реакций, а её дефицит приводит к снижению активности ферментных систем и, следовательно, к замедлению скорости протекания реакций.

Сухие вещества можно условно разделить на растворимые в горячей воде и нерастворимые. К первой группе относятся вещества, положительно влияющие на качество чая: фенольные соединения (танин, катехины, флавоновые и антоциановые гликозиды, фенолкарбоновые кислоты и т. д.), эфирные масла и альдегиды, кофеин, теобромин и теофиллин, аминокислоты, витамины, ферменты, водорастворимые углеводы, гидропектин, микро- и макроэлементы и др. Ко второй группе относятся балластные вещества, т. е. отрицательно влияющие на качество чая: высокомолекулярные полимеры (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, протопектин, пектиновая кислота), хлорофиллы, нерастворимые белки и т. п.

При огрублении чайного сырья содержание веществ первой группы постепенно уменьшается, а второй - увеличивается. В грубом чайном листе высокое содержание сухого вещества обусловливается в основном возрастанием количества балластных веществ.

Экстрактивными веществами называют водорастворимую фракцию сухого вещества. Нерастворимую фракцию, состоящую из балластных веществ, которые остаются в чае после заваривания, называют разваркой. Чем больше экстрактивных веществ, тем выше качество и биологическая ценность чая.

Алкалоиды - азотсодержащие вещества, широко распространённые в растительном мире. В чайном листе содержатся также алкалоиды, которые принадлежат к гетероциклическим соединениям и представляют собой органические основания, поэтому они дают соли с кислотами (винной, яблочной, лимонной и др.). В виде солей алкалоиды растворимы в воде.

В зависимости от химической природы входящего в состав азотного гетероцикла они разделяются на производные пиридина, пурина, индола и др. В чайном листе находятся производные пурина - кофеин, теобромин и теофиллин.

В чайном растении образуется и накапливается преимущественно кофеин, содержание которого может достигать 2-3%. Высокое содержание кофеина в чае указывает на его качество.

Кофеин широко применяется в медицине как стимулятор ЦНС, вызывает повышение жизнедеятельности всех тканей организма, усиливает обмен, дыхание и кровообращение, возбуждение корковых процессов, обладает также диуретическим действием. Субъективно общий эффект от физиологического воздействия кофеина на организм человека часто связывают с подъёмом активности, бессонницей и способностью сосредоточиться на утомительных работах. Такой эффект длится примерно 30 мин. Несмотря на то что кофеин в организме не накапливается, чрезмерное потребление чая (более 600 мг кофеина в день, что соответствует примерно 6 чашкам чая) может привести к своеобразному наркологическому заболеванию - "кофеизму" (беспокойство, сердцебиение, бессонница, головная боль и т. д.). Смертельная доза кофеина для человека составляет около 10 г (примерно 200 чашек чая).

Как показывают последние исследования, кофеин и теофиллин способствуют уничтожению в организме энзима - вещества, которое может вызвать некоторые виды рака и образование тромбов.

Фенольные соединения. Эта группа составляет наиболее ценную часть зелёного чайного листа и представлена в основном катехинами (флавонол-3-олы) и их галловыми эфирами. Фенольные соединения включают в себя свыше 30 близких по природе соединений, их содержание достигает 25% сухой массы чайного листа. На катехины приходится 60-70% всех фенольных соединений. Они принимают участие в окислительно-восстановительных процессах, которые протекают при ферментации чайного листа, и тем самым влияют на вкус, цвет настоя и частично - аромат готового чая.

Кроме катехинов в чайном листе присутствуют гликозиды, а также простые полифенолы - фенолкарбоновые кислоты.

Углеводы - важная группа химических соединений, входящих в состав чайного растения.

Со временем в чайном листе увеличивается содержание моносахаридов и сахарозы. чай антоциан краситель

Среди полисахаридов в чае обнаружены целлюлоза, гемицеллюлоза и крахмал. В производстве чая целлюлозу считают балластным веществом, так как она не участвует в формировании качественных показателей продукции.

Гликозиды рассматривают как сложные вещества, которые состоят из двух компонентов, соединённых гликозидным гидроксилом: одного - сахара, а другого - несахара, или агликона. В гликозидах сахарами могут быть глюкоза, фруктоза, рамноза, рутиноза и др.

В качестве агликонов могут быть различные соединения: альдегиды, спирты, кетоны, фенолы, производные ксантина, флавона, антоцианиды и т. д.

Чайный лист содержит в основном три группы гликозидов: флавонолы, антоцианы и лейкоантоцианы. Все они могут принимать определённое участие в формировании качественных показателей готового чая. Большинство из них окрашенные соединения (кроме лейкоантоцианов), кроме того, все они характеризуются вяжущим, горьковатым вкусом и в различной степени обладают Р-витаминными свойствами.

Флавонолы в чайном листе представлены моно-, ди- и тригликозидами трёх агликонов - кемпферола, кверцетина и мирице-тина: обусловливают целую гамму различной окраски. Лейкоантоцианы - вещества, которые накапливаются в органах чайного растения в сравнительно меньшем количестве, чем другие гликозиды.

Агликонами этих гликозидов являются лейкоцианидин и лейкодельфинидин.

Антоцианы - пигменты, объединяющие группу красящих веществ растений, которые окраски плодов, листьев, цветков и других органов растений. Они состоят из агликонов - антоцианидинов и углеводной части, которая в основном представлена глюкозой, рамнозой и галактозой.

Антоцианиды, входящие в состав антоцианов, обычно делят на три группы - пеларгонидина, цианидина и дельфинидина:

К основным группам пигментов растительного происхождения, принимающих непосредственное участие в фотосинтезе, относятся хлорофиллы и каротиноиды.

Каротиноиды - обязательный компонент фотосинтетического аппарата. Они подразделяются на две группы: каротины (ненасыщенные углеводороды) и ксантофиллы (лю-теин, виолаксантин, неоксантин и др.). Суммарное содержание каротиноидов в чайном листе составляет 0, 07-0, 08%.

Органические кислоты выполняют в жизни растения весьма важные и многообразные функции. В чае содержатся такиекислоты, как лимонная, яблочная, щавелевая, янтарная, а также уксусная, пировиноградная, ке-тоглутаровая, щавелево-уксусная и ряд кислот фенольной природы.

Минеральные вещества содержатся как в чайном листе, так и в готовой продукции. В состав минеральных веществ входяткалий, фосфор, кальций, магний, сера, железо, марганец, фтор и др. Существует прямая корреляция между качеством чая и содержанием в нём растворимой части минеральных веществ.

Калий. Его содержание в чайном листе составляет 50-60% от массы минеральных веществ. Калий играет огромную роль в жизнедеятельности чайного растения. Ему отводится большое значение как в общем обмене веществ, так и в синтезе углеводов и белковых соединений.

Фосфор. Содержание фосфора в чайном листе составляет 15-20% от массы всех минеральных веществ. В почке и в первом листе этого элемента больше, чем в нижних и грубых листьях чайного побега.

Магний входит в состав молекулы хлорофилла.

Медь и железо. Несмотря на незначительное содержание этих элементов, они входят в состав некоторых физиологически важных органических соединений, таких, как ферменты ортодифенолоксидазы (медь) и пероксидазы (железо).

Марганец. Существенная роль в окислительно-восстановительных процессах принадлежит марганцу, содержание которого составляет 1-4% от общей массы минеральных веществ.

Один из важнейших показателей качества чая - аромат, который обусловлен наличием эфирного масла и смолистых веществ. Эфирное масло - сложная смесь веществ, относящихся к самым разнообразным классам соединений, растворимых в органических растворителях и обладающих способностью улетучиваться с водяным паром.

Вещества, входящие в состав эфирного масла, можно разделить на четыре основных класса соединений: кислоты, карбонильные соединения (альдегиды и кетоны), спирты и фенолы. Из класса веществ, входящих в состав эфирного масла, ведущая роль принадлежит спиртам терпенового и ароматического ряда. В эфирном масле чая обнаружены В- и у-гексанол, линалоол, фенилэтиловый спирт, цитронеллон, гераниол и др. Во фракции органических кислот эфирного масла чая идентифицированы уксусная, пропионовая, масляная, каприловая, капроновая, валериановая кислоты и др.

В образовании аромата чая существенную роль играют ароматические альдегиды. В составе эфирных масел содержатся ванилин, я-гидроксибензальдегид, сиреневый, корич-

Отрицательное влияние оказывают капроновый альдегид, а также бензиловый спирт, линалоол, м- и п-крезолы.

С учётом того, что потребление чая осуществляется в виде водного экстракта, особое внимание уделено водорастворимым витаминам в составе чая. В чае присутствуют почти все витамины. В нём имеется провитамин витамина А - каротин, важный для зрения, а также обширная группа витамина В. Имеется в нём и витамин С. В свежесорванном чайном листе его в 4 раза больше, чем в соке лимона и апельсина. Но основной витамин чая - это витамин Р. Витамин Р (или С 2) в комплексе с витамином С резко усиливает эффективность аскорбиновой кислоты, способствует её накоплению и задержанию в организме.

Витамин С. Чайный лист богат витамином С (L-аскорбиновая кислота). Однако в процессе переработки чайного листа содержание этого витамина резко уменьшается, особенно при ферментации и сушке. Это происходит вследствие того, что витамин С принимает самое активное участие в окислительно-восстановительных процессах. Аскорбиновая кислота быстро теряет два атома водорода и переходит в дегидроформу, которая сразу разрушается.

Витамин В 2(рибофлавин, лактофлавин). Это азотистое основание жёлто-оранжевого цвета, которое содержит остаток пятиатомного спирта рибита. Рибофлавин вместе с фосфорной кислотой входит в состав окислительно-восстановительных ферментов - оксиредуктаз. В процессе переработки чайного листа рибофлавин не разрушается и почти полностью переходит в готовый чай.

Следует обратить внимание на шесть самых важных групп или составных частей чая: дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины.

Дубильные вещества - один из существенных компонентов чая и чайного настоя. Они составляют 15-30% чая и представляют собой сложную смесь более трёх десятков полифенольных соединений, состоящую из танина и различных (по крайней мере, семи) катехинов, полифенолов и их производных.

Ферменты, или энзимы, содержатся в чае в основном в нерастворимом, связанном состоянии. Это биологические катализаторы. С их помощью происходят все химические превращения как в живом чайном растении при его росте, так и в процессе фабричного приготовления чая. Основных ферментов чая три, а всего больше десяти. Главные из них - полифенолоксидаза, пероксидаза и катал аза.

Эфирные масла имеются как в зелёном листе, так и в готовом чае. Несмотря на их крайне незначительное содержание, они более других веществ привлекали внимание человека: именно им справедливо приписывали неповторимый чайный аромат. От них, следовательно, зависит и качество чаёв. Теперь установлено, что эфирных масел в зелёном листе чая содержится всего лишь 0, 02%. Это значит, что для получения 100 г этих масел в чистом виде надо переработать больше полутонны чайного листа. Хотя при переработке чайного листа потеря эфирных масел достигает 70-80%, при этом происходит и другой процесс - появление новых эфирных масел.

Белковые вещества вместе со свободными аминокислотами составляют от 16 до 25% чая. Белки - важнейшая составная часть чайного листа. Белками являются все ферменты. Кроме того, белки служат источником тех аминокислот, которые появляются в процессе переработки чайного листа в готовый чай. По содержанию белков и их качеству, а следовательно, по питательности чайный лист не уступает бобовым культурам. Особенно богаты белками зелёные чаи (среди них более всего японские).

Органические кислоты (около 1%) в составе чая они ещё слабо исследованы, но ясно, что в целом они повышают пищевую и диетическую ценность чая.

Пигменты, входящие в состав чая, играют также немаловажную роль. Способность чайного настоя принимать разную окраску, давая всевозможные оттенки от светло-зелёного до тёмно-оливкового и от желтоватого и розоватого до красно-коричневого и тёмно-бурого, давно была замечена людьми и связывалась с наличием в чае различных красителей.

Тщательные исследования последних лет показали, что цветность настоя связана главным образом с двумя группами красящих веществ - теарубигинами и теафлавинами. Первые, дающие красновато-коричневые тона, составляют 10% сухого чая, вторые, дающие золотисто-желтую гамму - лишь 2%.

Размещено на Allbest.ru