Природные пигменты в соках из овощей и фруктов: содержание антоцианинов, каротиноидов и беталаинов

Резюме

Цвет сока обусловлен цветом соответствующего фрукта или овоща, из которого сок изготовлен. Цвет фрукта или овоща, в свою очередь, определяется присутствием природных красящих пигментов - вторичных метаболитов растений, к которым относятся главным образом антоцианины, каротиноиды и беталаины. Эти вещества, помимо ярких оттенков, придают сокам свойства, в значительной степени обеспечивающие положительное влияние на здоровье. Вопрос количественного содержания антоцианинов, каротиноидов и беталаинов в соках (особенно в соках промышленного производства, наиболее часто потребляемых населением в настоящее время) важен для понимания вклада, который могут внести соки в поступление этих биологически активных веществ c пищей.

Цель работы - изучение содержания антоцианинов, каротиноидов и беталаинов в соках и нектарах, широко представленных на рынке России: вишневом, гранатовом, из красного винограда, томатном, морковном, персиковом и овощных, содержащих свекольный сок.

Материал и методы. Содержание природных красящих пигментов определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ): антоцианинов - по ГОСТ 32709-2014 "Продукция соковая. Методы определения антоцианинов", каротиноидов - в соответствии с Р 4.1.1672-03 "Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище". Беталаины определяли по модернизированному методу анализа Международного сокового союза IFU № 71 (ред. 2023) "Антоцианы и беталаины методом ВЭЖХ". Проанализированы результаты измерений в 66 образцах продукции, отобранных из российских торговых сетей.

Результаты. Наибольшее содержание антоцианинов (в пересчете на цианидин-3-О-глюкозид) обнаружено в вишневых нектарах - в среднем 11,4 мг/100 см3, более низкие значения получены для соков из красного винограда - в среднем 2,5 мг/100 см3 и гранатовых соков - 0,9 мг/100 см3. В томатных соках, помимо каротиноида ликопина (7,0-14,1 мг/100 см3), обнаружен β-каротин в количестве 0,3-1,2 мг/100 см3. В морковных соках содержание β-каротина находится на уровне 5,7-12,5 мг/100 см3, в персиковых нектарах - 0,14-0,38 мг/100 см3. Наиболее высокие концентрации беталаинов найдены в свекольном соке прямого отжима на уровне 156,2 мг/100 см3 с преобладанием бетацианинов (99,4 мг/100 см3) над бетаксантинами (56,8 мг/100 см3). В лактоферментированном соке прямого отжима содержание бетацианинов снижалось до 51,5 мг/100 см3, в мультиовощных соках - до 2-3 мг/100 см3, бетаксантины в этих образцах не были обнаружены.

Заключение. Исследование показало присутствие в соковой продукции высоких концентраций природных красящих веществ - антоцианинов, каротиноидов и беталаинов. Порция (200 см3) вишневого нектара может обеспечить до 100% адекватного суточного потребления антоцианинов, порция сока из красного винограда и порция гранатового сока - до 20 и до 10% соответственно. Содержание β-каротина в порции морковного сока в несколько раз выше суточной физиологической потребности для взрослых, в порции персикового нектара содержится до 10% от физиологической суточной потребности в β-каротине. Томатный сок богат каротиноидом ликопином - его содержание в порции в несколько раз превышает установленный адекватный уровень суточного потребления, при этом и содержание β-каротина также находится на высоком уровне - до 50% от физиологической суточной потребности в этом веществе. Несмотря на то что пока не установлены непосредственные данные об адекватном суточном потреблении беталаинов, относительно высокие концентрации этих пигментов, особенно в свекольных соках прямого отжима, определяют их существенный потенциал в повышении пищевой ценности рациона за счет соковой продукции на основе свеклы.

Ключевые слова:антоцианины; каротиноиды; ликопин; беталаины; соковая продукция; сок; нектар

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие конфликта интересов.

Вклад авторов. Концепция и дизайн исследования - Хомич Л.М.; сбор и статистическая обработка данных - Хомич Л.М., Перова И.Б.; написание текста, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи - все авторы.

Для цитирования: Хомич Л.М., Перова И.Б., Эллер К.И. Природные пигменты в соках из овощей и фруктов: содержание антоцианинов, каротиноидов и беталаинов // Вопросы питания. 2023. Т. 92, № 6. С. 128-134. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2023-92-6-128-134

Потребление фруктов и овощей связано с уменьшением риска развития неинфекционных заболеваний - онкологических, сердечно-сосудистых, сахарного диабета и др. Предполагается, что потребление фруктов и овощей на уровне более 800 г/сут могло бы предотвратить 7,8 млн случаев преждевременной смерти во всем мире [1]. Многие неинфекционные заболевания связывают с хроническим воспалением [2-6], и присутствие во фруктах и овощах веществ, оказывающих антиоксидантное действие, является важным фактором, оказывающим положительное влияние на здоровье человека.

Соки получают путем переработки фруктов и овощей, и, согласно требованиям ТР ТС 023/2011 "Технический регламент на соковую продукцию из фруктов и овощей", в соках, производимых промышленностью, должны сохраняться пищевая ценность, физико-химические и органолептические свойства исходных плодов. Цвет сока обусловлен цветом исходных фруктов и овощей и зависит от содержания в них красящих пигментов. К природным веществам, придающим сокам яркую окраску, относятся антоцианины - полифенольные соединения, имеющие красный, синий, фиолетовый цвет, а также каротиноиды, окрашивающие соки в желто-красную, оранжевую, оранжево-красную или красноватую гамму [7-10].

Множество исследований свидетельствуют том, что антоцианины и каротиноиды - вещества-антиоксиданты, оказывающие противовоспалительное действие [11-14], позволяющее улучшить состояние организма и снизить риски возникновения различных заболеваний. Так, в обзоре [15] отмечается, что антоцианины являются перспективными натуральными веществами с потенциальной фармакологической активностью и могут быть использованы для профилактики и в комплексной терапии заболеваний кровеносной, нервной, эндокринной, пищеварительной, сенсорной, мочевыделительной и иммунной системы. Обзор [16] посвящен положительному влиянию антоцианинов на здоровье сердечно-сосудистой системы и снижению риска развития нейродегенеративных заболеваний. В других работах подчеркиваются противоопухолевые свойства антоцианинов [17], а также преимущества их использования при воспалительных процессах, вызванных ожирением [18]. Кроме этого, обнаружена отрицательная корреляция между потреблением антоцианинов и случаями развития депрессивных расстройств [19]. По результатам исследований каротиноиды способствуют профилактике сердечно-сосудистых заболеваний [20], ревматоидного артрита [21], увеличению роста полезной микрофлоры и уменьшению воспалительных процессов в кишечнике [22], они благотворно влияют на состояние кожи, препятствуя процессам ее старения [23]. Основными пигментами свекольного сока являются производные беталамовой кислоты: красно-фиолетовые бетацианины (бетанин и изобетанин) и желто-оранжевые бетаксантины (вульгаксантины). Беталаины рассматриваются как антиоксиданты, снижающие окислительный стресс за счет эффективного удаления активных форм кислорода [24, 25]. Кроме того, описаны противомикробное, противовирусное и противовоспалительное действие беталаинов [24, 25].

Таким образом, в соках и нектарах содержатся природные биологически активные пигменты - антоцианины, каротиноиды и беталаины, переходящие из исходных плодов и корнеплодов в процессе отжима. Эти вещества могут поступать в сокосодержащие напитки как непосредственно из сока, используемого при изготовлении, так и (или) добавляться в качестве красителей. Антоциановые красители Е163, каротиноиды и бетанины Е162, кроме придания напиткам привлекательного яркого цвета, вносят вклад в повышение их пищевой ценности [26, 27]. При этом исследования показывают, что такие натуральные пищевые красители, как правило, не оказывают аллергического воздействия на организм [28].

Исследование содержания антоцианинов в соках красно-фиолетового цвета и содержания каротиноидов и беталаинов в желто-оранжевых или оранжево-красных соках важно для понимания пользы таких соков. К популярным у потребителей и имеющим яркий цвет сокам можно отнести сок из красного винограда, гранатовый, томатный и морковный соки, вишневые и персиковые нектары, а также соковую продукцию на основе или с добавлением свекольного сока.

Целью работы были изучение содержания антоцианинов, каротиноидов и беталаинов в соках и нектарах - вишневом, гранатовом, из красного винограда, томатном, морковном, персиковом, свекольном, а также в мультиовощных, содержащих свекольный сок, и оценка их потенциального вклада в обеспечение суточной потребности человека в этих биологически активных веществах.

Материал и методы

Образцы соков (гранатового, томатного, морковного, из красного винограда, свекольного, мультиовощного) и нектаров (вишневого, персикового) были закуплены в торговых организациях (Москва, Россия). Всего было закуплено 66 образцов указанной соковой продукции популярных в России торговых марок ("Я", J7, "Вико", Rich, "Добрый", Santal, Swell, "Сады Придонья", Noyan, "Спеленок", FineLife, Rioba, GlobalVillage, Granini, SokoGrande, Grante, Yan, "ВкусВилл" и др.). Среди них виноградные соки - 8 образцов, вишневые нектары - 13, гранатовые соки - 8, томатные соки - 12, морковные соки - 12, персиковые нектары - 7, свекольные соки и соки из смеси овощей со свеклой - 6. Содержание антоцианинов определяли по ГОСТ 32709-2014 "Продукция соковая. Методы определения антоцианинов", каротиноидов - в соответствии с Р 4.1.1672-03 "Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище" методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Беталаины определяли по модернизированному методу анализа Международного сокового союза IFU № 71 (ред. 2023) "Антоцианы и беталаины методом ВЭЖХ". Предварительно образцы прошли проверку на соответствие требованиям технического регламента ТР ТС 023/2011 "Технический регламент на соковую продукцию из фруктов и овощей", в том числе по показателям аутентичности в соответствии со Сводом правил для оценки качества фруктовых и овощных соков Европейской ассоциации производителей фруктовых соков (Code of Practice AIJN).

Результаты и обсуждение

Результаты исследований содержания антоцианинов в образцах соков и нектаров различных оттенков темно-красного или фиолетового цвета, каротиноидов (β-каротина и ликопина) в образцах соков и нектаров оранжево-красного цвета и беталаинов в овощных соках и нектарах красно-фиолетового цвета приведены в табл. 1-4.

Содержание антоцианинов в популярных соках и нектарах, имеющих темно-красный, бордовый, красно-фиолетовый цвет, варьирует в широких пределах - от 0,2 мг/100 см3 (минимальное полученное значение для гранатового сока) до 24,4 мг/100 см3 (максимальное полученное значение для вишневого нектара). Вишневые нектары, содержащие антоцианины в среднем на уровне 11,4 мг/100 см3, могут внести наибольший вклад в поступление в организм человека этих важных биологически активных веществ. Содержание антоцианинов в соках из красного винограда (см. табл. 1) ниже такового в вишневых нектарах, но выше, чем в гранатовых соках. Включение вишневых нектаров в питание представляется тем более важным, что исследования показывают общее высокое содержание полифенольных веществ в таких продуктах [29].

Исследование содержания каротиноидов в соках и нектарах, имеющих различные оттенки оранжевого или красного цвета, показало, что морковные соки богаты β-каротином (в среднем 9,1 мг/100 см3), при этом ликопин в них не обнаруживается в пределах обнаружения использованного метода. Томатные соки, напротив, содержат значительное количество ликопина (в среднем 10,5 мг/100 см3), а содержание β-каротина в них в 20 раз ниже. Известно, что β-каротин придает фруктам и овощам желто-оранжевые оттенки цвета, а ликопин - красную окраску. Таким образом, полученные результаты содержания β-каротина и ликопина коррелируют с цветом исследованных образцов соков. Персиковые нектары имеют менее насыщенный цвет, в них обнаруживается β-каротин на уровне в среднем 0,26 мг/100 см3, что в десятки раз ниже, чем в морковном соке, и в 2 раза ниже, чем в томатном. Несмотря на это, персиковые нектары также могут внести свой вклад в поступление с питанием β-каротина.

Исследование содержания пигментов в свеклосодержащей соковой продукции показало самые высокие концентрации беталаинов (156,2 мг/100 см3) в свекольном соке прямого отжима (см. табл. 3), причем беталаины были представлены как бетацианинами (примерно 2/3), так и бетаксантинами (чуть более 1/3). В лактоферментированном соке прямого отжима содержание бетацианинов снижалось в 3 раза, а в мультиовощных соках - до 2-3 мг/100 см3, причем бетаксантины в этих образцах не обнаружены. При этом преобладающим бетацианином в свекольных и мультиовощных соках, содержащих свекольный сок/пюре, являлся бетанин (см. табл. 4).

Заключение

Цвет соков и нектаров обусловлен наличием в них натуральных красящих пигментов, присутствующих в соответствующих фруктах и овощах и переходящих при отжиме в готовый продукт. К таким красящим веществам относятся антоцианины (пигменты темно-красного, синего, фиолетового цвета), каротиноиды и беталаины (пигменты желтого, оранжевого и красного цвета). Присутствие этих пигментов в соках и нектарах из фруктов и овощей имеет следствием не только яркую, привлекательную окраску, но и является одним из показателей пищевой ценности такой продукции. Адекватный уровень потребления антоцианинов для взрослого человека составляет 50 мг/сут, суточная потребность в β-каротине (провитамине А) - 5,0 мг (MP 2.3.1.0253-21 "Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации"), адекватный уровень потребления ликопина составляет 5 мг/сут (МР 2.3.1.1915-04 "Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ"). Таким образом, порция (200 см3) вишневого нектара с высоким содержанием антоцианинов может обеспечить до 100% адекватного суточного потребления этих биологически активных веществ, порция сока из красного винограда и порция гранатового сока - до 20% и до 10% соответственно. Содержание β-каротина в порции морковного сока в несколько раз выше суточной физиологической потребности для взрослых, в порции персикового нектара содержится около 10% от физиологической суточной потребности в β-каротине. Содержание ликопина в порции томатного сока в несколько раз превышает установленный адекватный уровень суточного потребления, при этом и содержание β-каротина также может находиться на высоком уровне - до 50% от физиологической суточной потребности. Несмотря на то что пока не установлены непосредственные данные об адекватном суточном потреблении беталаинов, относительно высокие концентрации этих пигментов, особенно в свекольных соках прямого отжима, определяют их существенный потенциал в повышении пищевой ценности рациона за счет соковой продукции на основе свеклы.

В целом полученные данные подтверждают присутствие в соковой продукции промышленного производства существенных концентраций важных для здоровья человека природных пигментов и могут быть использованы для улучшения структуры питания населения.

Литература

1. Aune D., Giovannucci E.L., Boffetta P., Fadnes L.T., Keum N., Norat T. et al. Fruit and vegetable intake and the risk of cardiovascular disease, total cancer and all-cause mortality - a systematic review and dose-response meta-analysis of prospective studies // Int. J. Epidemiol. 2017. Vol. 46, N 3. P. 1029-1056. DOI: https://doi.org/10.1093/ije/dyw319

2. Duthie S.J., Duthie G.G., Russell W.R., Kyle J.A.M., Macdiarmid J.I., Rungapamestry V. et al. Effect of increasing fruit and vegetable intake by dietary intervention on nutritional biomarkers and attitudes to dietary change: a randomised trial // Eur. J. Nutr. 2018. Vol. 57. P. 1855-1872. DOI: https://doi.org/10.1007/s00394-017-1469-0

3. Bacchetti T., Turco I., Urbano A., Morresi C., Ferretti G. Relationship of fruit and vegetable intake to dietary antioxidant capacity and markers of oxidative stress: a sex-related study // Nutrition. 2019. Vol. 61. P. 164-172. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nut.2018.10.034

4. Joseph S.V., Edirisinghe I., Burton-Freeman B.M. Fruit polyphenols. a review of anti-inflammatory effects in humans // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2016. Vol. 56, N 3. Р. 419-444. DOI: https://doi.org/10.1080/10408398.2013.767221

5. Gregori D., French M., Gallipoli S., Lorenzoni G., Ghidina M. Global, regional, and national levels of fruit and vegetable consumption from the ROUND (World Map of Consumption of Fruit and Vegetables and Nutrient Deficits) project (P18-067-19) // Curr. Dev. Nutr. 2019. Vol. 3, suppl. 1. Article ID nzz039.P18-067-19. DOI: https://doi.org/10.1093/cdn/nzz039.P18-067-19

6. D’Elia L., Dinu M., Sofi F., Volpe M., Strazzullo P.; SINU Working Group, Endorsed by SIPREC. 100% fruit juice intake and cardiovascular risk: a systematic review and meta-analysis of prospective and randomised controlled studies // Eur. J. Nutr. 2021. Vol. 60, N 5. P. 2449-2467. DOI: https://doi.org/10.1007/s00394-020-02426-7

7. Espley R.V., Jaakola L. The role of environmental stress in fruit pigmentation // Plant Cell Environ. 2023. Vol. 46. P. 3663-3679. DOI: https://doi.org/10.1111/pce.14684

8. Watkins J.L. Uncovering the secrets to vibrant flowers: the role of carotenoid esters and their interaction with plastoglobules in plant pigmentation // New Phytol. 2023. Vol. 240, N 1. P. 7-9. DOI: https://doi.org/10.1111/nph.19185

9. Pizzorno J. "Unimportant" molecules? Part 2 // Integr. Med. (Encinitas). 2023. Vol. 22, N 3. P. 6-9. PMID: 37534021; PMCID: PMC10393377.

10. Ezquerro M., Burbano-Erazo E., Rodriguez-Concepcion M. Overlapping and specialized roles of tomato phytoene synthases in carotenoid and abscisic acid production // Plant Physiol. 2023. Vol. 193, N 3. P. 2021-2036. DOI: https://doi.org/10.1093/plphys/kiad425

11. Zhao X., Yuan Z. Anthocyanins from pomegranate (Punica granatum L.) and their role in antioxidant capacities in vitro // Chem. Biodivers. 2021. Vol. 18, N 10. Article ID e2100399. DOI: https://doi.org/10.1002/cbdv.202100399

12. Godlewska K., Pacyga P., Najda A., Michalak I. Investigation of constituents and antioxidant activity of biologically active plant-derived natural products // Molecules. 2023. Vol. 28, N 14. P. 5572. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules28145572

13. Stote K.S., Burns G., Mears K., Sweeney M., Blanton C. The effectof berry consumption on oxidative stress biomarkers: a systematic review of randomized controlled trials in humans // Antioxidants (Basel). 2023. Vol. 12, N 7. P. 1443. DOI: https://doi.org/10.3390/antiox12071443

14. Liga S., Paul C., Péter F. Flavonoids: overview of biosynthesis, biological activity, and current extraction techniques // Plants (Basel). 2023. Vol. 12, N 14. P. 2732. DOI: https://doi.org/10.3390/plants12142732 PMID: 37514347; PMCID: PMC10384615.

15. Liu J., Zhou H., Song L., Yang Z., Qiu M., Wang J., Shi S. Anthocyanins: promising natural products with diverse pharmacological activities // Molecules. 2021. Vol. 26. P. 3807. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules26133807

16. Mattioli R., Francioso A., Mosca L., Silva P. Anthocyanins: a comprehensive review of their chemical properties and health effects on cardiovascular and neurodegenerative diseases // Molecules 2020. Vol. 25. P. 3809. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules25173809

17. de Arruda Nascimento E., de Lima Coutinho L., da Silva C.J., de Lima V.L.A.G., Dos Santos Aguiar J. In vitro anticancer properties of anthocyanins: a systematic review // Biochim. Biophys. Acta Rev. Cancer. 2022. Vol. 1877, N 4. Article ID 188748. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbcan.2022.188748

18. Ngamsamer C., Sirivarasai J., Sutjarit N. The benefits of anthocyanins against obesity-induced inflammation // Biomolecules. 2022. Vol. 12, N 6. P. 852. DOI: https://doi.org/10.3390/biom12060852

19. Chen W.L., Zhao J. Association between dietary anthocyanidins intake and depression among US adults: a cross-sectional study (NHANES, 2007-2010 and 2017-2018) // BMC Psychiatry. 2023. Vol. 23, N 1. P. 525. DOI: https://doi.org/10.1186/s12888-023-05029-8

20. Wang M., Tang R., Zhou R., Qian Y., Di D. The protective effect of serum carotenoids on cardiovascular disease: a cross-sectional study from the general US adult population // Front. Nutr. 2023. Vol. 10. Article ID 1154239. DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1154239

21. Gunes-Bayir A., Mendes B., Dadak A. The integral role of diets including natural products to manage rheumatoid arthritis: a narrative review // Curr. Issues Mol. Biol. 2023. Vol. 45, N 7. P. 5373-5388. DOI: https://doi.org/10.3390/cimb45070341

22. Silva Meneguelli T., Duarte Villas Mishima M., Hermsdorff H.H.M., Martino H.S.D., Bressan J., Tako E. Effect of carotenoids on gut health and inflammatory status: a systematic review of in vivo animal studies // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2023. Jul 14. Р. 1-16. DOI: https://doi.org/10.1080/10408398.2023.2234025

23. Wawrzyniak D., Rolle K., Barciszewski J. Likopen - wpływ suplementacji na proces starzenia się skóry [Lycopene - the impact of supplementation on the skin aging process] // Postepy Biochem. 2023. Vol. 69, N 1. Р. 47-53. DOI: https://doi.org/10.18388/pb.2021_482 (in Polish)

24. Sadowska-Bartosz I., Bartosz G. Biological properties and applications of betalains // Molecules. 2021. Vol. 26, N 9. P. 2520. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules26092520

25. Chen L., Zhu Y., Hu Z., Wu S., Jin C. Beetroot as a functional food with huge health benefits: antioxidant, antitumor, physical function, and chronic metabolomics activity // Food Sci. Nutr. 2021. Vol. 9. P. 6406-6420. DOI: https://doi.org/10.1002/fsn3.2577

26. Pasdaran A., Zare M., Hamedi A., Hamedi A. A review of the chemistry and biological activities of natural colorants, dyes, and pigments: challenges, and opportunities for food, cosmetics, and pharmaceutical application // Chem. Biodivers. 2023. Vol. 20, N 8. Article ID e202300561. DOI: https://doi.org/10.1002/cbdv.202300561

27. Alappat B., Alappat J. Anthocyanin pigments: beyond aesthetics // Molecules. 2020. Vol. 25, N 23. P. 5500. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules25235500

28. Lis K., Bartuzi Z. Plant food dyes with antioxidant properties and allergies-friend or enemy? // Antioxidants (Basel). 2023. Vol. 12, N 7. P. 1357. DOI: https://doi.org/10.3390/antiox12071357

29. Хомич Л.М., Бережная Ю.А., Шашин Д.Л., Поляков С.А., Кутепова И.С., Перова И.Б., Эллер К.И. Сравнительный анализ общего содержания полифенолов в некоторых видах соковой продукции промышленного производства // Вопросы питания. 2022. Т. 91, № 5. С. 124-132. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2022-91-5-124-132

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

SCImago Journal & Country Rank
Scopus CiteScore
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Тутельян Виктор Александрович
Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»