5.6. Фенольні сполуки

Фенольні сполуки - це речовини, похідні від ароматичного спирту - фенолу (С₆Н₅-ОН). Якщо фенольні сполуки мають у ароматичному кільці більше від однієї гідроксильної групи, їх називають поліфенолами.

Поліфеноли відіграють важливу роль у фотосинтезі, диханні, рості рослин, стійкості фруктів і овочів проти інфекційних захворювань. Від них залежать забарвлення, аромат, смак, потемніння тканин плодів та їхня Р-вітамінна цінність. Поліфеноли рутин, гесперидин, нарингін, катехіни, антоціани мають властивість вітаміну Р.

Залежно від кількості ароматичних кілець поліфенольні сполуки поділяють на три групи: з одним, з двома бензольними кільцями та полімерні.

До групи поліфенолів з одним ароматичним кільцем належать сполуки з основною структурою С₆ - гідрохінон, пірокатехін, пірогалоп, флюроглюцин, які перебувають у рослинах у зв'язаному стані; сполуки з основною структурою С₆-С1 - фенолкарбонільні кислоти та їхні похідні - галова, протикатехова, саліцилова, ванілінова, оксибензойна та ін., які у фруктах та овочах перебувають у вільному стані, і сполуки з основною структурою С₆-С₃ - кумарини, та їхні похідні - ізокумарини і фурокумарини. Кумарини - це лактони оксикоричних кислот (п-кумаринова, кавова, ферулова, синапова). Кумарини зумовлюють аромат рослин, фурокумарини діють як фотосенсибілізатори. Похідні кумаринів запобігають зсіданню крові у кровоносних судинах.

До другої групи належать численні сполуки з двома ароматичними кільцями, які мають основну структуру С6-Сз-С6- Кільця в них зв'язані тривуглецевим місточком. Залежно від його будови і ступеня окисненості сполуки поділяють на такі, що не мають забарвлення - катехіни, антоціани і флавонони, та забарвлені сполуки - хлорофіл, каротиноїди і флавонові пігменти. Останні називають барвними сполуками.

Катехіни містяться в багатьох плодах і овочах. Вони легко окиснюються на повітрі, при нагріванні, під дією окисних ферментів і утворюють при цьому полімеризовані катехіни - флобафени, які надають плодам, овочам і продуктам їхньої переробки темно-коричневого забарвлення. Це відбувається у місцях механічного пошкодження шкірочки плодів, при очищенні, подрібненні (нарізання, протирання) і термічній обробці (сушіння). Щоб запобігти потемнінню, окисні ферменти знешкоджують. Катехіни серед інших поліфенольних сполук найбільше Р-активні.

Лейкоантоціани за певних умов (дія світла, мінеральних кислот, високих температур) можуть внаслідок полімеризації перетворюватись в яскраво забарвлені сполуки - антоціани. Вони утворюються при обробці плодів, овочів при температурі, вищій від 135°С.

Флавонони фруктів і овочів перебувають у вигляді глікозидів і дуже рідко - у вільному стані.

5.7. Барвні речовини

Найбільше барвних речовин у листі (петрушка, салат, шпинат, щавель, кріп, селера, цибуля зелена та ін.), стеблах (ревінь, кольрабі) і покривних тканинах плодів. Під час росту і зберігання барвні речовини надають фруктам і овочам забарвлення. Наприклад, яблука різних сортів можуть бути одно- і багатокольорові (мають основне забарвлення і допоміжне). Недостиглі плоди мають інше забарвлення, ніж достиглі.

Каротиноїди включають близько 100 різних речовин, які мають жовтий або оранжевий колір. Найголовніші з них - каротин, лікопин, ксантофіли.

Каротин знаходиться у фруктах і овочах в трьох ізомерах - а-, р-, і у-каротинів. Найбільш високу провітамінну активність має Р-каротин (він розкладається на дві молекули вітаміну А, а інші ізомери - тільки на одну молекулу). Каротини зумовлюють забарвлення абрикосів, персиків, динь, моркви та інших фруктів і овочів. Каротини при зберіганні свіжих, перероблених фруктів та овочів внаслідок приєднання водню (відновлення) знебарвлюються, чим пояснюється зміна кольору деяких продуктів переробки фруктів і овочів.

Лікопин належить до каротиноїдів, але має оранжево-червоний колір, чим зумовлює забарвлення томатів, хурми, шипшини та інших овочів і фруктів.

Ксантофіли (лютеїн, кріпоксантин, рубіксантин, капсантин) -це окиснені каротиноїди, які надають фруктам і овочам оранжевого забарвлення. Вони містяться у зелених, стиглих плодах, і разом з іншими пігментами формують їхнє забарвлення. Капсорубін і капсантин зумовлюють забарвлення перцю, рубіксантин - шипшини, кріпоксантин - мандаринів.

Каротини беруть участь в окисно-відновних процесах і фотосинтезі. При зберіганні фруктів і овочів кількість каротиноїдів зменшується. У деяких овочів (морква) при зберіганні кількість каротиноїдів може збільшуватись внаслідок його біосинтезу, а також при загоюванні ран (раневий біосинтез) і проростанні (ростовий біосинтез) овочів при виході із стану спокою.

Хлорофіли забарвлюють фрукти і овочі у зелений колір (хлорофіл а має синьо-зелений, хлорофіл б - жовто-зелений колір). Хлорофіли містяться у хлоропластах (75 % а-хлорофілу). Фотосинтетичну активність має тільки я-хлорофіл.

При достиганні фруктів і овочів хлорофіл здебільшого руйнується і переходить у хромопласти.

При зберіганні фруктів і овочів хлорофіл руйнується під дією ферменту хлорофілази з утворенням хлорофільної кислоти, метанолу і фітолу. Під час нагрівання в кислому середовищі хлорофіл перетворюється в феофітин, який має бурий колір. При стерилізації, варінні плодів і овочів вони змінюють зелений колір на бурий.

Флавонові пігменти за хімічною природою належать до фенольних глікозидів. їхні молекули складаються з глюкози, галактози, рамнози і аглюкону - похідного флавону або оксифлавону. До них відносять антоціани, флавони і флавоноли. Більшість з цих пігментів містяться в покривних тканинах і надають їм характерного забарвлення. Входять ці пігменти також до складу клітинного соку. Флавонові пігменти мають бактерицидні властивості.

Антоціани забарвлюють фрукти і овочі у кольори від червоного до темно-синього. Антоціани - це глікозиди, утворені із залишків цукрів і забарвлених агліконів, які належать до групи антоціанідинів. Ціанідин є у вишнях, черешнях, сливах, смородині, чорниці, брусниці, ожині. В останніх трьох видах ягід є також пелагронідин, а в чорниці - дельфінідин. Поширені також такі антоціанідини: мальвідин, пеонідин, петунідин. У шкірочці винограду міститься енін, вишні - кераціанін, буряків - бетанін.

Колір антоціанів залежить від будови антоціанідину і комп-лексоутворення їх з іонами металів. У кислому середовищі вони червоні, а в лужному - сині.

Антоціани накопичуються при достиганні фруктів, овочів і свідчать про ступені їхньої стиглості. При термічній обробці (кип'ятіння, стерилізація) вони частково руйнуються, чим пояснюється зміна кольору страв і консервів. Антоціани взаємодіють з металами і набувають синюватого відтінку. Це має місце при контакті антоціанів з металами у нелакованій металевій тарі, (приготування страв, консервів).

Флавони і флавоноли мають жовте забарвлення. За хімічною природою вони близькі до антоціанів і конденсованих дубильних речовин. Флавоноли близькі до антоціанів, від флавонів відрізняються наявністю гідроксильної групи. Знаходяться ці пігменти у вигляді глікозидів, в яких аглюконами є апігенін, лютеолін, кверцетин, мірицетин. Кверцетин міститься у обліписі, цибулі, і особливо багато його у лусці. Він надає золотистого забарвлення і має бактерицидні властивості.

Полімерні фенольні сполуки - це суміш фенольних полімерів з молекулярною масою найчастіше від 1000 до 5000 (у поліфенолів першої і другої групи молекулярна маса 100 - 300). Ці сполуки називають дубильними.

Серед дубильних речовин фруктів і овочів переважають гідролізовані - таніни і конденсовані негідролізовані - катехіни.

Таніни - це сполуки які є поліефірами вуглеводів (здебільшого глюкози) і фенолкарбонових кислот (найчастіше галової). До складу різних видів танінів крім галової і дигалової кислот, можуть входити інші фенолкарбонові кислоти: протекатехова, елагова, хлорогенова, кавова . При гідролізі танінів ці кислоти вивільняються.

Таніни гідролізуються під дією ферменту танази або кислот. Із солями важких металів таніни дають темно-синє забарвлення.

Катехіни - катехін, епікатехін (ізомер катехіну), катехінгалати, галокатехінгалати, епікатехінгалати (похідні катехіну) - безбарвні. У молекулах цих речовин фенольні (ароматичні) кільця з'єднані через атоми вуглецю. При нагріванні з розведеними кислотами, на відміну від танінів, катехіни не гідролізуються, а ущільнюються - конденсуються. Можлива неокисна конденсація у перестиглих плодах. При окисненні і взаємодії з солями заліза катехіни дають темно-зелене забарвлення.

Дубильні сполуки відіграють важливу роль у життєдіяльності фруктів та овочів, у формуванні їхніх органолептичних властивостей (смак, аромат) і мають лікувально-профілактичну дію.

Під впливом ферменту поліфенолоксидази дубильні речовини, хлорогенова кислота та інші окиснюються і утворюють сполуки -флабофени, які мають коричнево-червоний колір. Фрукти і овочі, що містять дубильні речовини, при очищенні, нарізанні, протиранні темнішають внаслідок окиснення дубильних речовин. Щоб запобігти цьому процесу інактивують поліфенолоксидазу, а також інші окисні ферменти.

Терпкий, в'яжучий смак деяких плодів - хурми, терену, дикорослих яблук, айви, кизилу, горобини - зумовлений великим вмістом у них дубильних речовин (0,6 - 2,0 %). В овочах міститься значно менше дубильних речовин, ніж у фруктах, тому вони не мають такого смаку.

Система поліфеноли - поліфенолоксидаза діє як захисна при механічних пошкодженнях фруктів, овочів, втіленні в пошкоджені тканини мікроорганізмів і поширенні захворювань при зберіганні.

Дубильні сполуки разом з лігніном створюють механічну стійкість фруктів і овочів, яка змінюється із перетвореннями цих сполук.

Поліфеноли затримують проростання овочів при їхньому зберіганні. При зберіганні фруктів і овочів кількість дубильних речовин зменшується. Вони витрачаються на дихання і гідролізуються. Тому стійкість фруктів і овочів проти паразитів та проростання зменшується, особливо в кінці строку зберігання.

Дубильні речовини з важкими металами утворюють сполуки, які виводяться з організму.

При переробці фруктів і овочів дубильні речовини, вступаючи у взаємодію з іонами важких та інших металів, утворюють темноза-барвлені комплекси і зумовлюють потемніння продуктів переробки.