Μελέτη της σταθερότητας του χρώματος χυμού ροδιού κατά την ενσωμάτωσή του σε πηκτές πηκτίνης διάφορου βαθμού μεθυλίωσης παρουσία συγχρωστικών ενώσεων

Abstract

Οι ανθοκυανίνες είναι η μεγαλύτερη και πιο σημαντική ομάδα φλαβονοειδών που βρίσκονται στον χυμό του ροδιού. Οι ανθοκυανίνες είναι υδατοδιαλυτές χρωστικές και υπεύθυνες για το κόκκινο, μωβ και ιώδες χρώμα στα φρούτα και τα λαχανικά. Το ελκυστικό κόκκινο χρώμα είναι το πιο σημαντικό κριτήριο ποιότητας στον χυμό των φρούτων που περιέχουν ανθοκυανίνες, συμπεριλαμβανομένου και του χυμού από ρόδι. Δυστυχώς, όμως είναι ιδιαίτερα ασταθείς και αποικοδομούνται, με αποτέλεσμα την εμφάνιση καφέ χρώματος κατά την επεξεργασία και την αποθήκευσή τους. Αρκετοί παράγοντες επηρεάζουν τη σταθερότητα των ανθοκυανινών, όπως η θερμοκρασία επεξεργασίας και αποθήκευσης, η φύση των ανθοκυανινών (ακυλίωση ή γλυκοζυλίωση), το pH, το ασκορβικό οξύ, το υπεροξείδιο υδρογόνου, τα σάκχαρα, το φως και τα μέταλλα (Turfan et al., 2011). Το χρώμα αποτελεί τον πιο σημαντικό παράγοντα ποιότητας των τροφίμων. Διευκολύνει τη διάκριση των νωπών τροφίμων, συνεισφέρει στη γεύση και κυρίως επηρεάζει την αποδοχή ή την απόρριψη ενός προϊόντος. Η ανάγκη για χρωστικές πρόσθετα τροφίμων υπάρχει προκειμένου να αντισταθμιστούν οι απώλειες του χρώματος λόγω επεξεργασίας και αποθήκευσης των προϊόντων αλλά και για τον χρωματισμό προϊόντων που δεν διαθέτουν φυσικό χρώμα, όπως τα γλυκά και τα ποτά. Η αντικατάσταση των τεχνητών χρωστικών από φυσικές αποτελεί συνεπώς σημαντική πρόκληση για τη βιομηχανία τροφίμων και γι’ αυτό το λόγο οι ανθοκυανίνες αποκτούν όλο και μεγαλύτερο ενδιαφέρον στην παραγωγή κόκκινων, μωβ και μπλε φυσικών χρωστικών στα τρόφιμα. Η έρευνα για την αποτελεσματική εφαρμογή τους ως χρωστικές τροφίμων εστιάζεται κυρίως στη βελτίωση της σταθερότητάς τους. Αναφορικά με τις ανθοκυανίνες το ενδιαφέρον εστιάζεται στη μελέτη της επίδρασης στη δομή των ανθοκυανινών, παραγόντων όπως το pΗ, η θερμοκρασία, το φως και το οξυγόνο αλλά και των αλληλεπιδράσεών τους με συστατικά των τροφίμων όπως είναι οι συγχρωστικές, τα σάκχαρα, το ασκορβικό οξύ και τα ένζυμα στην σταθερότητα του χρώματός τους (Buchweitz et al., 2013b). Για τους παραπάνω λόγους, στη παρούσα εργασία μελετήθηκε η σταθερότητα του χρώματος χυμού ροδιού (ποικιλία Ερμιόνη) κατά την ενσωμάτωσή του σε πηκτές πηκτίνης υψηλής και χαμηλής μεθυλίωσης με ή χωρίς την παρουσία μαννιτόλης και καφεϊκού οξέος. Η αποθήκευση των πηκτών έγινε σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και σε θερμοκρασία συντήρησης (4οC) με χρονική διάρκεια 2 μηνών. Για την παρακολούθηση των χημικών μεταβολών των ανθοκυανινών και συνεπώς της μεταβολής του χρώματος πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις της συγκέντρωσης των προϊόντων πολυμερισμού τους, της συγκένρτωσης των ολικών μονομερών, μέτρηση του χρώματος στο σύστημα CIE Lab και συσχέτισης του με την ενεργότητα ύδατος. Σε όλα τα δείγματα εκτιμήθηκε το ολικό φαινολικό περιεχόμενο και η αντιοξειδωτική δράση τους. Ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης των ανθοκυανινών που συγκρατήθηκαν στο πλέγμα της πηκτής έγινε με εκχύλιση με την τεχνική της εκχύλισης στερεής φάσης (SPE) και ανάλυση με υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC). Από τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης διαπιστώθηκε η θετική επίδραση της θερμοκρασίας αποθήκευσης (4°C) στη σταθερότητα των ανθοκυανινών του χυμού από τα επισπέρμια του ροδιού, καθώς και στην σταθερότητα του κόκκινου χρώματος. Το καφεϊκό οξύ δρα ως συγχρωστικός παράγοντας κυρίως σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, ενώ από τον ποσοτικό προσδιορισμό των ACN φάνηκε ότι η παρουσία του ευνοεί την συγκράτηση κυρίως του μονογλυκοζίτη και διγλυκοζίτη της Cy-. Τέλος η προσθήκη μαννιτόλης φαίνεται να παρεμποδίζει έως ένα βαθμό τις αντιδράσεις αποικοδόμησης και πολυμερισμού των ανθοκυανινών.

Anthocyanins (ACNs) are the largest and most important group of flavonoids present in pomegranate juice (PJ). ACNs are water soluble pigments and responsible for the red, purple and blue color in fruits and vegetables. An attractive red color is the most important quality criteria for fruit juices containing anthocyanins, including pomegranate juice. ACNs are also responsible for the orange, red and blue colors of many fruits and vegetables. Unfortunately, ACNs are unstable and susceptible to degradation, leading to a brownish color during processing and storage. Various factors affect the stability of ACNs, including the temperature of processing and storage, the chemical nature of ACNs (acylation or glucosylation), pH, ascorbic acid, hydrogen peroxide, sugars, light and metals. (Turfan et al., 2011). Color is the most important quality attribute of food. It facilitates the distinction between fresh and aged food, adds to the flavor and predominantly influences acceptance or rejection of a product. Food coloring is predominantly applied to compensate for color losses due to processing and storage, and dying products lacking inherent color, such as sweets and beverages. Substitution of artificial dyes by their natural counterparts is therefore a major challenge for the food industry, and anthocyanins have gained increasing interest as red, purple and blue natural food colorants. However, their successful application mainly depends on stability improvements. Referring to ACNs, much interest has been dedicated to the impact of anthocyanin structure, extrinsic factors (pH, temperature, light and oxygen), and interactions with food ingredients such as co-pigments, sugars, ascorbic acid and enzymes on pigment stability (Buchweitz et al., 2013b). For these reasons, in the present study the stability of pomegranate juice (variety Ermioni) was investigated during its integration into gels from high and low methoxy pectin with or without the presence of D-Mannitol and Cafeic Acid. The gels were stored at different temperatures (4°C and 20°C) and tested during a 2 months period. To monitor the chemical changes of anthocyanins and therefore the color change we conducted measures about the polymeric products that occurred, the determination of the total monomeric anthocyanin content, the color changes by CIE Lab and the color change was associated with the water activity (aw). Total phenolic content and antioxidant capacity were evaluated in all model systems. Determination of anthocyanin contents that were absorbed into gel were monitored by solid phase extraction (SPE) and high pressure liquid chromatography (HPLC). The results of the present study showed a positive effect of storage temperature (4 °C) on the stability of anthocyanins from pomegranate juice, as well as on the stability of the red color. Caffeic acid acts as a cohesive agent mainly at room temperature, while the quantitative determination of ACN has shown that its presence favors the retention of mainly Cyg monoglycoside and diglycoside. Finally, the addition of D-Mannitol appears to inhibit to some extent the decomposition and polymerization reactions of anthocyanins.