Dietary supplements as a source of anthocyanins

• Anna S. Koshechkina
• Elena V. Tumolskaya
• Irina B. Perova

Abstract

Currently, dietary supplements of plant origin based on raw materials containing anthocyanins are widely used. These compounds belong to the class of flavonoids and are glycosides of the flavylic cation. The properties of anthocyanins are associated with their hypolipidemic, hypoglycemic and antioxidant activity. The total content of anthocyanins should be taken into account when developing recipes for dietary supplements. The qualitative composition of individual anthocyanins is an important criterion for the authenticity of this type of product.

The purpose of the research was to study anthocyanin content and composition in some dietary supplements that have undergone the procedure of state registration.

Material and methods. 34 samples of dietary supplements based on raw materials containing anthocyanins were analyzed. Determination of the total content of anthocyanin pigments was carried out by differential spectrophotometry. The qualitative composition of individual anthocyanins (anthocyanin profile) was determined by reverse-phase HPLC with photometric detection at 510 nm. The peaks of individual compounds were identified by comparing the chromatogram of the sample with experimental and literary data on the order of elution of the most common anthocyanins.

Results. The total content of anthocyanins in the analyzed samples varied in a wide range – from 0.013 to 20.8 mg per serving. The study of the anthocyanin profile showed compliance with the declared composition except two samples: in the first, acai extract was used instead of blueberry extract, in the second, black currant extract instead of acai extract. Despite the presence of anthocyanins in the vast majority of dietary supplements studied, only 33% of them can be positioned as sources of anthocyanins.

Keywords:anthocyanins; berries; blueberries; dietary supplement; adequate level of consumption

References

1. Boyan T., Li L., Hu Z., Chen Y., Tan T., Jia Y., et al. Anthocyanin accumulation and transcriptional regulation of anthocyanin biosynthesis in purple pepper. J Agric Food Chem. 2020; 68 (43): 12 152–63. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c02460

2. Liu Y., Zhang D., Hu J., Liu G., Chen J., Sun L., et al. Visible light-induced lipid peroxidation of unsaturated fatty acids in the retina and the inhibitory effects of blueberry polyphenols. J Agric Food Chem. 2015; 63 (42): 9295–305. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b04341

3. Herrera-Balandrano D.D., Chai Z., Beta T., Feng J., Huang W. Blueberry anthocyanins: An updated review on approaches to enhancing their bioavailability. Trends Food Sci Technol. 2021; 118 (4): 808–21. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.11.006

4. Felgus-Lavefve L., Howard L., Adams S., Baum J. The effects of blueberry phytochemicals on cell models of inflammation and oxidative stress. Adv Nutr. 2022; 13 (4): 1279–309. DOI: https://doi.org/10.1093/advances/nmab137

5. Huang W., Hutabarat R., Chai Z., Zheng T., Zhang W., Li D. Antioxidant blueberry anthocyanins induce vasodilation via PI3K/Akt signaling pathway in high-glucose-induced human umbilical vein endothelial cells. Int J Mol Sci. 2020; 21 (5): 1575. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms21051575

6. Barfoot K.L., May G., Lamport D.J., Ricketts J., Riddell P.M., Williams C.M. The effects of acute wild blueberry supplementation on the cognition of 7–10-year-old schoolchildren. Eur J Nutr. 2019; 58 (7): 2911–20. DOI: https://doi.org/10.1007/s00394-018-1843-6

7. Whyte A.R., Rahman S., Bell L., Edirisinghe I., Krikorian R., Williams C.M., et al. Improved metabolic function and cognitive performance in middle-aged adults following a single dose of wild blueberry. Eur J Nutr. 2021; 60 (3): 1521–36. DOI: https://doi.org/10.1007/s00394-020-02336-8

8. Tutelyan V.A., Eller K.I., Aristarkhova T.V., Bessonov V.V., Bragina I.V., Vlasov A.M., et al. Methods for the analysis of minor biologically active substances in food. Moscow: Dynastiya, 2010: 180 p. ISBN 978-5-98125-073-6. (in Russian)

9. Compendium of food additive specifications. In: FAO Food and Nutrition Paper 52. Addendum 8. Add.8/39. R carmines, add.8/47. R cochineal extract.

В образце БАД к пище № 34 содержание антоцианов было самым низким из всех проанализированных образцов, где они были обнаружены (см. таблицу). При этом в процессе пробоподготовки раствор был ярко окрашен в красный цвет, и значения оптической плотности при рН 1,0 были высокими. Однако при увеличении рН до 4,5 уровень окраски изменялся незначительно. Данная особенность послужила основанием для проведения анализа на наличие красителей в пробе. Удалось обнаружить высокое содержание кармина (Е120), не заявленного в составе, с помощью ВЭЖХ [9]. Максимальный уровень для кармина составляет 300 мг/кг для твердых БАД к пище согласно ТР ТС 029/2012 "Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств" (Приложение 11 "Гигиенические регламенты применения красителей"). Концентрация кармина в образце № 34 составила 0,38 мг/г, или 380 мг/кг, что превышает норматив.

Согласно МР 2.3.1.0253-21 "Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации" и Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) (Приложение № 5 "Величины суточного потребления пищевых и биологически активных веществ для взрослых в составе специализированных пищевых продуктов и БАД к пище") адекватный уровень потребления антоцианинов для взрослых составляет 50 мг/сут, а верхний допустимый уровень в составе специализированных пищевых продуктов и БАД к пище - 150 мг/сут. Содержание биологически активных веществ в суточной дозе БАД к пище должно составлять не менее 15% адекватного уровня потребления и не превышать верхний допустимый уровень¹. Несмотря на наличие антоцианов в составе большинства исследованных БАД к пище, только 33% из них могут позиционироваться как источники антоцианов.

Заключение

Анализ Реестра свидетельств о государственной регистрации (единая форма Таможенного союза, российская часть) показал, что из более чем 1300 БАД к пище, содержащих в своем составе чернику, аронию, черную смородину и гибискус, только 420 являются источниками антоцианов (содержат >15% от адекватного уровня потребления) и 48 содержат антоцианы (содержание составляет >10%, но <15%). Применение очищенных экстрактов с высоким содержанием антоцианов смогло бы решить проблему низкой концентрации действующих веществ в БАД к пище. Проведенное исследование подтверждает необходимость тщательного контроля содержания антоциановых пигментов в продуктах, проходящих государственную регистрацию.

¹ Решение Комиссии Таможенного союза от 28 мая 2010 г. № 299 "О применении санитарных мер в Евразийском экономическом союзе".

Литература

1. Boyan T., Li L., Hu Z., Chen Y., Tan T., Jia Y. et al. Anthocyanin accumulation and transcriptional regulation of anthocyanin biosynthesis in purple pepper // J. Agric. Food Chem. 2020. Vol. 68, N 43. Р. 12 152-12 163. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c02460

2. Liu Y., Zhang D., Hu J., Liu G., Chen J., Sun L. et al. Visible light-induced lipid peroxidation of unsaturated fatty acids in the retina and the inhibitory effects of blueberry polyphenols // J. Agric. Food Chem. 2015. Vol. 63, N 42. P. 9295-9305. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b04341

3. Herrera-Balandrano D.D., Chai Z., Beta T., Feng J., Huang W. Blueberry anthocyanins: An updated review on approaches to enhancing their bioavailability // Trends Food Sci. Technol. 2021. Vol. 118, N 4. P. 808-821. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.11.006

4. Felgus-Lavefve L., Howard L., Adams S., Baum J. The effects of blueberry phytochemicals on cell models of inflammation and oxidative stress // Adv. Nutr. 2022. Vol. 13, N 4. Р. 1279-1309. DOI: https://doi.org/10.1093/advances/nmab137

5. Huang W., Hutabarat R., Chai Z., Zheng T., Zhang W., Li D. Antioxidant blueberry anthocyanins induce vasodilation via PI3K/Akt signaling pathway in high-glucose-induced human umbilical vein endothelial cells // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, N 5. P. 1575. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms21051575

6. Barfoot K.L., May G., Lamport D.J., Ricketts J., Riddell P.M., Williams C.M. The effects of acute wild blueberry supplementation on the cognition of 7-10-year-old schoolchildren // Eur. J. Nutr. 2019. Vol. 58, N 7. P. 2911-2920. DOI: https://doi.org/10.1007/s00394-018-1843-6

7. Whyte A.R., Rahman S., Bell L., Edirisinghe I., Krikorian R., Williams C.M. et al. Improved metabolic function and cognitive performance in middle-aged adults following a single dose of wild blueberry // Eur. J. Nutr. 2021. Vol. 60, N 3. P. 1521-1536. DOI: https://doi.org/10.1007/s00394-020-02336-8

8. Тутельян В.А., Эллер К.И., Аристархова Т.В., Бессонов В.В., Брагина И.В., Власов А.М. и др. Методы анализа минорных биологически активных веществ пищи. Москва : Династия, 2010. 180 с. ISBN 978-5-98125-073-6.

9. Compendium of food additive specifications // FAO Food and Nutrition Paper 52. Addendum 8. Add.8/39. R carmines, add.8/47. R cochineal extract.

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)

© GEOTAR-Media Publishing Group. The use of textual and illustrative content from this publication for the training of any artificial intelligence systems - including machine learning models and neural networks - is strictly prohibited without the prior written consent of the copyright holder.