ООО «Айсберг»

Димерные фенольные соединения

Опубликовано 28 Мар 2012. Автор: Научный сотрудник

Димерные фенольные соединения   имеют основную структуру с двумя ароматическими  кольцами С₆-С₃-С₄ и делятся на флавоноиды и изофлавоноиды (ротеноиды). Эти соединения наиболее широко распространены в природе и многие из них принимают участие в формировании  аромата и цвета растительных продуктов.

В зависимости от структуры связующего трехуглеродного фрагмента в молекуле и степени окисленности флавоноиды  подразделяются  на катехины, лейкоантоцианы, флаваноны, флаванонолы, антоцианы , флавоны, флавонолы и другие (см. рис.). Наиболее  восстановленные  соединения — катехины, наиболее окисленные — флавонолы.

Катехины  — бесцветные соединения,  легко окисляются, в результате чего приобретают разную окраску.  Например, различный цвет чая (черный, красновато-коричневый, желтый) обусловлен степенью окисления  катехинов,  содержащихся в чайном листе.  Существует несколько форм катехинов: катехин, галлокатехин, галлокатехингаллат и другие. Каждый катехин может существовать в виде четырех оптических  изомеров, различающихся по направлению и величине угла  вращения: (+)-катехин, (-)-катехин; (+)-эпикатехин, (-)-эпикатехин. Кроме того, для каждого катехина известны два рацемата — смесь, лишенная оптической активности: (+)-катехин и (+)-эпикатехин. Все они отличаются по физическим  свойствам  и  биологическому  действию. Например, высокой Р-витаминной активностью обладает (-)-эпикатехин.

В плодах и овощах катехины могут присутствовать в свободном  и связанном  состоянии (в составе  полимерных форм).  Много катехинов содержится в винограде, айве, черной смородине, яблоках, черноплодной рябине, косточковых плодах и ягодах.

Катехины хорошо растворимы в воде,  имеют слабый вяжущий вкус, легко окисляются на свету, при нагревании, особенно в щелочной среде под действием окислительных ферментов (фенолоксидазы и  пероксидазы). Продукты  окисления — хиноны — и  полимеризации  катехинов флобафены —  придают плодам и овощам при термической и механической обработке темную окраску.

Окисление фенольных соединений может быть обратимым и  необратимым. Этот процесс  происходит и в здоровых, неповрежденных растительных клетках, но ткань их  при этом не темнеет. Это  обусловлено тем, что через тонопласт в цитоплазму поступает строго ограниченное количество фенолов, рассчитанное на тот ферментативный аппарат, который имеется в цитоплазме.

При окислении в здоровой клетке часть  фенолов  окисляется  до карбоновых кислот и в качестве конечных продуктов окисления образуются СО₂ и Н₂О.

Часть же  промежуточных  продуктов окисления фенолов с помощью ферментов фенолоксидазы  и  пероксидазы,  а также  восстановителей, вновь восстанавливается до исходных соединений.

В поврежденных клетках в контакте с о-фенолоксидазой  оказывается  сразу  большое количество фенолов и поэтому восстановления не происходит,  а образующиеся хиноны  необратимо  конденсируются  как между  собой,  так  и  с аминокислотами с образованием коричневых и красных аморфных веществ — флобафенов.

Например, причиной потемнения очищенных и  нарезанных  клубней картофеля  является  окисление  аминокислоты фенольного характера — тирозина (α-оксифенилаланин). Тирозин окисляется до диоксифенилаланина, который превращается в хинон, образующий красные гетероциклические соединения.  Хиноны полимеризуются и превращаются в продукты темного цвета — меланины.

Образование темноокрашенных веществ  при  хранении  очищенного картофеля может происходить в результате окисления другого вещества фенольной природы —  хлорогеновой  кислоты.  Потемнение  внутренней сердцевины  картофеля связано с окислением хлорогеновой кислоты,  а внешней сердцевины — с окислением тирозина.

Предотвратить окисление  фенолов  очень важно при производстве крахмала, так как образующийся при  измельчении картофеля клеточный сок  содержит наряду с другими веществами тирозин. Последний  легко окисляется, что вызывает потемнение крахмала, ухудшение его качества. Быстрое  отделение  клеточного  сока от  крахмала на центрифуге позволяет получить крахмал высокого качества.

Для предотвращения потемнения плодов и овощей при чистке, резке и дроблении применяют различные вещества (диоксид серы, аскорбиновую, лимонную  кислоты  и  др.), а также  тепловую  обработку для инактивации фенолоксидаз, пероксидаз и каталазы.

На предприятиях  общественного питания применяется сульфитация очищенного картофеля,  заключающаяся  в  обработке  клубней  слабым раствором диоксида серы (0,1-0,2%).

Лейкоантоцианы, флаваноны и флаванонолы — это бесцветные фенольные  соединения. Лейкоантоцианы  изменяют окраску в зависимости от температуры. Так, при 135 ⁰С они  имеют  желтый цвет, при 165 ⁰С — винно-красный,  выше  225 ⁰С — сине-серый,  при 260 ⁰С — черный.  При нагревании они превращаются в лейкоантоцианидины.  Лейкоантоцианы в значительном количестве содержатся в плодах и овощах,  придавая некоторым из них терпкий вкус.

Флаваноны и флаванонолы в свободном виде встречаются редко, чаще в форме гликозидов. Богаты ими цитрусовые плоды, в которых содержатся нарингенин, гесперидин и эридиктол.

Флавоновые пигменты — это окрашенные фенольные соединения: антоцианы, флавоны и флавонолы. Эти фенольные гликозиды хорошо  растворимы в воде, обладают  бактерицидными свойствами. Они  содержатся во многих плодах и овощах, отличаются повышенной окислительной способностью.  Антоцианы имеют фиолетовый цвет,  флавоны и флавонолы — желтый.

     Антоцианы. Они представляют собой гликозиды, в которых остатки сахаров (глюкозы,  галактозы и рамнозы) связаны с окрашенными агликонами, принадлежащими к группе антоцианидинов. Различают шесть антоцианидинов, составляющих агликоны антоцианов — пеларгонидин, цианидин,  пеонидин,  дельфинидин, петунидин, мальвидин. В зависимости от наличия этих соединений плоды имеют разную окраску.

Наиболее распространен цианидин,  он обнаружен в яблоках, землянике,  сливах и других плодах. В некоторых плодах антоцианы находятся только в кожице ( виноград, слива), в других — в кожице и мякоти (малина, черника, смородина).

В зависимости от рН окраска антоцианов может меняться от красной  до синей и фиолетовой (в кислой среде — красные,  в щелочной — синие). Антоцианы  с ионами К, Nа, Fе и других металлов дают соединения синего цвета.

Флавоны  — это пигменты, имеющие желтую окраску;  содержатся во многих плодах и овощах. Флавоны являются предшественниками антоцианов.

      Флавонолы  отличаются от флавонов наличием гидроксильной группы и обладают сильными бактерицидными свойствами.  Чаще всего в плодах и овощах из флавонолов распространены кверцетин,  кемферол, рутин и мирицетин.  Кверцетин — самый распространенный флавонол придает золотистый цвет кожице лука, облепихе.