Пищевая химия. Жирорастворимые витамины. Учебное пособие

ВИТАМИНОПОДОБНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Витаминоподобные вещества – это группа органических соединений, которые обладают высокой биологической активностью и подобны витаминам, но в отличие от истинных витаминов, большинство из них может синтезироваться в необходимых количествах в организме человека в процессе нормального метаболизма. Хотя многие из них получили название витамины, их отнесение к витаминам оспаривается. К этой группе относят: рутин (витамин Р), инозитол (витамин В8), карнитин (витамин Вm, В11), ксантоптерин (витамин В14), липоевая кислота (витамин N), оротовая кислота (витамин В13), пангамовая кислота (витамин Q), метионинметилсульфоний хлорид (витамин U), холин (В4 или Вр).

2.1 ФЛАВОНОИДЫ (ВИТАМИН Р)

Витамин Р (от permeability – проницаемость) – это большая группа соединений полифенольной природы, объединенных общим названием биофлавоноиды и обладающих сосудоукрепляющим действием, сходным с действием витамина С. Из-за тесной связи с витамином С, биофлавоноиды иногда называют витамином С2. Другие названия витамина Р: рутин, тиоктовая кислота.

По химической природе биофлавоноиды являются производными хромона или флавона, содержат дифенилпропановый скелет (С6– С3– С6), состоящий из двух ароматических колец, соединенных трехуглеродным фрагментом, который формирует пирановый или пироновый циклы (при наличии кратной связи), и имеют общую формулу

91

Отличаются они друг от друга по степени окислености пиранового цикла, а также по числу и положению гидроксильных групп в ароматических кольцах. Наиболее часто в природе встречаются флавоноиды с четырьмя (положения – С5, С 7, С3', С4') или пятью (положения – С5, С7, С3', С4', С5') гидроксильными группами в молекуле, максимально количество гидроксилов – семь. По строению флавоноиды напоминают токоферолы, у которых изопреноидная цепь заменена на фенольный радикал, содержащий гидроксильные группы. Антиоксидантные свойства флавоноидов связывают с наличием гидроксильных групп в положениях С3'– С5', а кислотные свойства – у С7. В зависимости от природы заместителей в цикле различают семь основных групп флавоноидов

(табл. 25).

Таблица 25 – Основные группы флавоноидов, обладающих Р– витаминной активностью, и их агликоны

92

продолжение таблицы

93

Различаются флавоноиды и по распространенности. Приблизительно 40 % из них приходится на флавонолы, несколько реже встречаются флавоны, еще реже встречаются флаваноны. В природе эти группы взаимопревращаемы, поэтому в растительном мире они сопутствуют друг другу (табл. 26). Многие из этих соединений, имеющих широкий спектр действия (антисептические и антиоксидантные свойства), обладают Р-витаминной активностью в различной степени.

Таблица 26 – Содержание соединений, обладающих Р-витаминной активностью в плодах и овощах

94

Флавоноиды – растительные пигменты, которые присутствуют, в основном, в высших растениях и определяют цвет различных органов, в частности цветов и фруктов. Значительно реже они встречаются в низших растениях, насекомых и микроорганизмах. Наиболее богаты флавоноидами молодые цветки и незрелые плоды. Локализуются биофлавоноиды в клеточном соке растений в растворенном виде. Распределение флавоноидов в мякоти и кожице во фруктах и ягодах разное, в одних имеет место относительно равномерное распределение, другие содержат их только в кожице, например, яблоки.

Большинство биофлавоноидов находятся в растениях в связанном состоянии с сахарами (флавоноиды гликозиды) и органическими кислотами, реже в свободном (флавоноиды агликоны). Так, например, флавоноиды гликозиды гисперидин и нарингин в качестве агликона содержат соответственно гисперетин и нарингенин, агликон рутина – кверцетин, а антоцианидины являются агликонами антоцианов. Флавоноиды

95

агликоны в виду низкой растворимости расположены в липидных частях растений – жировые капли, восковые слои.

Основными пищевыми источниками флавоноидов являются фрукты, овощи и напитки (чай, соки, вино). Например, содержание флавоноидов в красном вине выше, чем виноградном соке, причиной тому являются микроорганизмы, участвующие в производстве вина. В продуктах питания флавоноиды могут присутствовать в мономерной, димерной и полимерной формах, последние называются танинами.

Биологическая роль флаваноидов заключается в стабилизации межклеточного матрикса соединительной ткани и уменьшении проницаемости капилляров. Непосредственно прочность стенок кровеносных капилляров контролируют гормоны коры надпочечников, роль Р- витаминных веществ заключается в том, что они предохраняют гормон мозгового слоя надпочечников адреналин от окисления, продлевая его действие.

Р-витаминная активность проявляется путем воздействия на некоторые ферментные системы организма, регулирующие сосудистую проницаемость. Например, биофлавоноиды наряду с витамином С инактивируют действие фермента гиалуронидазы, катализирующего распад гетерополисахарида – гиалуроновой кислоты – основного вещества соединительной ткани. Показано ингибирующее действие витамина Р и на аскорбиноксидазу. Витамин предохраняет аскорбиновую кислоту от окисления, способствует восстановлению дегидроаскорбиновой кислоты при участии глутатиона и усвоению витамина С в организме человека.

Антиокислительное действие флавоноидов связывают со способностью блокировать ими каталитическое действие тяжелых металлов, путем связывания их в стабильные комплексы. Считается, что флавоноиды действуют подобно другим липофильным антиоксидантам, имитируя в некоторой степени их действие.

96

Биофлавоноиды не синтезируются в организме человека и должны поступать с пищей. Дефицит витамина Р может привести к кровоизлияниям на слизистых оболочках, коже, кровоточивости десен из-за ломкости и повышенной проницаемости кровеносных сосудов. Недостаток витамина Р приводит к быстрой утомляемости. Точного значения суточной потребности в витамине Р человека неизвестно, за физиологическую норму принимают 25–50 мг/сут. До настоящего времени не известны случаи гипервитаминоза Р, флавоноиды не токсичны их избыток легко выводится из организма.

Примером наиболее изученных и значимых для человека биофлавоноидов являются чайные катехины, рутин, квертецин и дигидрокверцетин, которые производят в промышленных масштабах, кроме того выпускают гесперидин и нарингин. Осуществлен химический синтез некоторых биофлавоноидов и их аналогов (рутин, эскулетин).

Рутин или 3-рутинозид кверцетина (3– рамногликозил–3, 5, 7, 3', 4'–пентаоксифлавон) является флавиновым производным (флавонол). При гидролизе молекулы рутина и отщеплении сахарного остатка образуется агликон – кверцетин, обладающий Р-витаминной активностью.

97

Вместе с витамином С рутин участвует в окислительно-восста- новительных реакциях, стимулирует тканевое дыхание, регулирует проницаемость капиллярных сосудов, повышая их прочность и предупреждая склеротическое повреждение, предохраняет аскорбиновую кислоту от окисления. Рутин и кверцетин являются мощными антиоксидантами, они способны, не только связывать свободные кислородсодержащие радикалы, но и ингибировать процесс их образования за счет связывания металлов переменной валентности. Например, комплекс рутина с ионами железа (II) почти в пять раз активнее самого рутина и выступает в качестве эффективной ловушки супеоксидного радикала, с образования которого начинается процесс перекисного окисления липидов биомембран.

Обычно рутин содержится в тех же растительных продуктах, в которых встречается и витамин С. Более всего рутина содержится в, черной смородине, плодах шиповника, цитрусовых, зеленом чае, салате, цветах и листьях гречихи, винограде, капусте, яблоках, сливах. Получают рутин из зеленой массы гречихи и бутонов софоры японской.

Дигидрокверцетин. Другим перспективным природным антиоксидантом является дигидрокверцетин (ДКВ, таксифолина, 3, 3', 4', 5, 7– пентагидроксифлаванона), относящийся к группе биофлавоноидов, выделяемый в промышленном масштабе из древесины лиственницы. ДКВ по антиокислительному действию сравним с α-токоферолом, но превосходит его по стабильности. Спектр применения ДКВ достаточно широк, его используют в пищевой, косметической, фармакологической промышленностях. В пищевой промышленности ДКВ и кверцетин применяются в качестве безвредных антиоксидантных добавок для продления сроков хранения (в 2–2,5 раза) липидсодержащих пищевых продуктов (растительные масла, свиной и молочный жир, сухое молоко, пальмовое масло).

98

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЛАВОНОИДОВ

В чистом виде флавоноиды представляют собой кристаллические соединения желтые (флавоны, флавонолы и др.), бесцветные (изофлавоны, катехины, флаваноны, флаванонолы), а также окрашенные в красный или синий цвет (антоцианы) в зависимости от рН среды. В кислой среде антоцианы имеют оттенки красного или розового цвета; в щелочной – синего.

Гликозиды флавоноидов, содержащие более трех остатков сахаров, растворимы в воде, но нерастворимы в диэтиловом эфире и хлороформе. Для флавоноидных гликозидов характерен кислотный или ферментативный гидролиз. Флавонол–3– гликозиды легко гидролизуются при нагревании в 0,1–1 % растворах минеральных кислот, а флавон–7– гликозиды гидролизуются лишь при нагревании в течение нескольких часов в 5–10 % растворах кислот. Флавоноидные С– гликозиды гидролизуются лишь под действием смеси концентрированной соляной и уксусныой кислот. Агликоны флавоноидов растворяются в диэтиловом эфире, ацетоне, спиртах, практически нерастворимы в воде.

99

Экстракцию флавоноидов обычно проводят спиртами (этиловым, метиловым). Спиртовое извлечение упаривают, а осадок растворяют в горячей воде. Из водной фазы неполярные соединения отмывают хлороформом или четыреххлористым углеродом, а флавоноиды экстрагируют последовательно диэтиловым спиртом (агликоны), этилацетатом и бутанолом (гликозиды).

Для дальнейшего разделения фракций флавоноидов применяют хроматографический метод. Они хорошо поддаются хроматографическому разделению и характеризуются различиями в окраске в видимом и ультрафиолетовом свете. Для проявления флавоноидов после разделения наиболее часто применяют пары аммиака, растворы щелочи в метаноле, водные растворы хлористого алюминия, раствор пятихлористой сурьмы в четыреххлористом углероде, раствор боргидрида калия или натрия в изопропиловом спирте с последующим опрыскиванием спиртовым раствором хлористого алюминия и нагреванием при 120 ° С. Идентификацию флавоноидов ведут с использованием УФ–, ИК–, ЯМР–спектроскопии .

К наиболее распространенным методами количественного анализа биофлавоноидов относятся хроматографический, спектрофотометрический методы и денситометрия с использованием хроматографии. Фотоколориметрические методы определения флавоноидов основаны на цветных реакциях с солями металлов (алюминия, циркония, титана, хрома, сурьмы) и лимонно–борным реактивом.

Лабораторная работа 8. Определение флавонолов (рутина и кверцетина) в растительном сырье

Ход анализа. Взвесить точную навеску (1-3 г) растительного высушенного и измельченного сырья в пакетике из фильтровальной бумаги и загрузить в аппарат Сокслета (вместимостью 100 мл). В круг-

100