Látky barevné (1. LF UK, NT)

Z WikiSkript

(přesměrováno z Látky barevné (1. LF, NT))

Sloučeniny ovlivňující barvu potravin nazýváme látky barevné. (Barva je vizuální vjem, barvivo je barevná látka).

Vznik

Látky primární:

  • Přirozená součást potravin;
  • přirozená součást jiných materiálů (mikroorganismy, řasy, vyšší rostliny), použití jako aditiva.

Látky sekundární:

  • Enzymové reakce (reakce enzymového hnědnutí);
  • chemické reakce (reakční barviva).

Látky syntetické:

Při hodnocení organoleptických vlastností potravin můžeme zaznamenat závady barvy.

Přírodní barviva

Významné skupiny:

  • Tetrapyrrolová barviva – rostlinná, živočišná
    • Hemová barviva, chlorofylová barviva
  • Betalainová barviva – rostlinná
    • Betakyany
    • Betaxanthiny
  • Flavonoidní barviva – rostlinná
    • Anthokyany
    • Anthoxanthiny
  • Fenolová a chinoidní barviva – rostlinná, živočišná
    • Fenoly
    • Chinony
  • Karotenoidní barviva – rostlinná, živočišná

Tetrapyrrolová barviva

Tetrapyrrolová barviva (tetrapyrroly) jsou:

  • Porfyrinová barviva (porfyriny) – cyklická Porfyrin.jpg
    • Hemová barviva (hemy)
    • Chlorofylová barviva (chlorofyly)
  • Bilinová barviva (biliny) – lineární Bilin.jpg
    • Fykobiliny
    • Žlučová barviva


Hemová barviva (hem):

  • Mají vlastní nomenklaturu.
  • Výskyt v mase, masných výrobcích.

Hemová-barviva.jpg

  • Hem (redukovaný hematin, Fe2+), hemoglobin
  • Hematin (Fe3+), myoglobin (P=zbytek globinu o 16,8 kDa)

Myoglobiny.jpg

  • Myoglobin (Mb) – tmavě červený
  • Oxymyoglobin (MbO2) – rumělkově červený
  • Metmyoglobin (MMb) – hnědý až hnědošedý

Reakce MMb při tepelném zpracování masa:

  1. Metmyoglobin
  2. Denaturace globinu (70–80 °C)
  3. Hydrolýza globinu
  4. Hematin nebo hem
  5. (Ztráta Fe3+ nebo Fe2+) lineární tetrapyrroly

Stabilizace barvy masa a masných výrobků

Mikroflora

  • Maso + NO3- → NO2-
  • 2 Mb + NO2- → 2 MMb + NO + H2O
  • Mb + NO → MbNO + H2O

Záhřev

  • MbNO → Mb(NO)2 + globin
  • MbNO = nitroxymyoglobin
  • Mb(NO)2 = nitroxyhemochrom (nitrosylhemochrom, nitroxymyochromogen)

Askorbová kyselina

  • MMb + H2A → Mb + A

Šedá až zelená barviva (sulfomyoglobin, verdochrom, cholemyoglobin).

Chlorofylová barviva


Chlorofyl, také s hemem, se řadí do skupiny metaloporfyrinů. Porfyriny jsou substituované cyklické tetrapyrolové molekuly spojené na α uhlíku methinovými neboli methenovými můstky.

Barevnost chlorofylu

Chlorofyl je zelené chlorínové barvivo, které ve svém centru obsahuje iont hořčíku. Nachází se v zelených rostlinách, sinicích a některých řasách uložen v speciální organele – chloroplastech, vázán na molekulu proteinu. Barevně je zelený, protože absorbuje červenou (λ= 640–700 nm) i modrou (λ= 430–460 nm) část světelného spektra a ostatek odráží.

Biosyntéza chlorofylu

Biosyntéza chlorofylu je v mnohém podobná biosyntéze hemu. Začíná připojením glutamátu na tRNA za zniku glutamyl-tRNA. Tato molekula může být použita jak pro syntézu dalších proteinů, tak při syntéze chlorofylů. Glutamyl-tRNA se metabolizuje na glutamyl-1-semialdehyd a ten dále za pomoci enzymu 5-aminolevulátsythasy na kyselinu 5-aminolevulovou. Monopyrrol porfobilinogen se tvoří kondenzací a současnou dehydratací 2 mol 5-ALA (kys. 5-aminolevulová). Tato reakce je katalyzováná 5-aminodehydratasou. Porfobilinogen je už cyklický a obsahuje pyrolové jádro. Čtyři porfobilinogeny formují protoporfyrin IX, který obsahuje porfyrin. Do něj je buď enzymem Fe-chelatasou zabudováno železo a vzniká hem, z něhož lze získat cytochrom či fytochrom, nebo Mg-chelatasou zabudován hořčík a vzniká protochlorofylid a. Ten je fotochemickou reakcí za spotřeby dvou fotonů a jednoho NADPH změněn reduktasou na chlorofylid a. Připojením fytolu pak vzniká chlorofyl a, jehož oxidací získáme chlorofyl b.

Betalainová barviva


Betalainová barviva se vyskytují v řepě, plodech opuncie, laskavci (amarantu).

Jsou to dusíkaté anthokyany, alkaloidy.

  • Betakyany – červené.
  • Betaxanthiny – žluté, oranžové.

Základní struktura:
Betalain.jpg

Flavonoidní barviva


Ovoce, zelenina, květiny:

Základní struktura

  • 2H-chromen Chromen.jpg, flavan Flavan.jpg
  • Stupeň oxidace 3C řetězce
  • OH– skupiny v kruzích A, B, C
  • Aglykony, glykosidy
    • Bezbarvé, bezbarvé až sv. žluté, sv. žluté až žluté, žluté, červené až modré
Bezbarvé-glykosidy.jpg
  • Isoflavoony Isoflavony.jpg – světle žluté
  • Chalkony Chalkony.jpg – žluté až oranžové
  • Dihydrochalkony Dihydrochalkony.jpg – žluté až oranžové
  • Aurony Aurony.jpg – zlatožluté

Anthokyany

  • Základní struktura Anthokyan.jpg
  • Pelargonidin Pg... R1 = H, R2 = H fialově-červená
  • Kyanidin Cy... R1 = H, R2 = OH fialová
  • Delfinidin Dp... R1 = OH, R2 = OH modro-fialová
  • Peonidin Pn... R1 = H, R2 = OCH3 fialová
  • Petunidin Pt... R1 = OH, R2 = OCH3 tmavě červená
  • Malvidin Mv... R1 = OCH3, R2 = OCH3 modro-fialová
  • Sacharidy: Glu, Gal, Xyl, Ara, Rha, vždy C-3, často C-3 a C-5, zřídka C-7
  • Kyseliny: p-kumarová, kávová, ferulová

Příklady:

  • Kyanidin-3-O-β-D-glukosid (obecně rozšířen) Kyanidin-př.jpg
  • (E)-petunidin-3-O-[6-O-(4-O-p-kumaroyl-α-L-rhamnopyranosyl)-β-D-glukopyranosid]-5-O-β-D-glukopyranosid Petanin.jpg
    • Triviálně: petanin (červené odrůdy brambor)

Anthokyany ovoce a zeleniny

  • Závislost zbarvení na různých faktorech:
    • pH prostředí;
    • kopigmentace, popř. transformace na jiná barviva;
    • oxid siřičitý;
    • peroxid vodíku.

pH prostředí

Vliv-ph-na-antokyany.jpg
  • Kopigmentace
    • Interakce s prokyanidiny (např. katechiny, tzv. kopigmenty) → barevný komplex.
  • Transformace na jiná barviva, barevný komplex → dimer (oligomer), nerozpustné kondenzační produkty, sedimenty flobafeny.Flobafeny.jpg
  • Oxid siřičitý → bezbarvé sulfonové kyseliny. Anthok-siricity.jpg
  • Peroxid vodíku → bezbarvé produkty. Anthok-peroxid.jpg

Anthoxanthiny

Flavon
Naringenin dává vznik Naringinu
Naringin
Hesperetin dává vznik Neohesperidinu
Neohesperidin

Flavanony

  • Barviva mají malý význam;
  • hořké látky grapefruitů.

Flavanonoly

  • Barviva mají malý význam.

Flavony

  • Nejvýznamnější anthoxanthiny.

Flavonoly

  • Významné anthoxanthiny.
  • Antioxidační aj. vlastnosti, rutin = kvercetin + rutinosa, bioflavonoidy.

Isoflavony

  • Barviva mají malý význam.
  • Estrogenní látky sóji.

Chalkony a aurony

  • Významná barviva květin.

Dihydrochalkony

  • Barviva mají malý význam.
  • Sladký neohesperidindihydrochalkon.

Chinoidní barviva

Lišejníky, houby, vyšší rostliny obsahují barviva:

Fenoly

  • Kurkuminoidy (diarylheptanoidy)
    • Kurkumin (kurkuma, kari) Kurkumin.jpg

Chinony

  • Benzochinony Benzochinon.jpg
  • Naftochinony Naftochinon.jpg
  • Anthrachinony Anthrachinon.jpg

Benzochinony

  • arbutin (listy brusinky, antiseptikum) Arbutin.jpg
  • příbuzné terfenylchinony a pulvové kyseliny hub

Naftochinony

  • Juglon (listy ořešáku, 4-β-D-glukosid 1,4,5-trihydroxynaftalenu); Juglon.jpg
  • příbuzný gossypol semen bavlníku, koenzymy Q, vitaminy K.

Anthrachinony

  • Příbuzné emodiny, bianthrony;
  • karminová kyselina (košenila, červec nopálový) Karminy.jpg, hypericin (třezalka). Hypericin.jpg


Karotenová barviva


Karotenoidy jsou barviva žluté, oranžové, červené až fialové barvy. Vyskytují se primárně v ovoci a zelenině (rostliny), v mikroorganismech. U savců se vyskytují druhotně.

Karotenoidy (tetraterpeny, 40 atomů C, trans-isomery).

  • Uhlovodíky – karoteny.
  • O-deriváty – xanthofyly.
  • Neokarotenoidy (cis-isomery).
  • Degradované karotenoidy (30, 20, 15, 13, 10 atomů C).

Karoteny

  • Acyklické a alicyklické uhlovodíky
    • Lykopen: rajčata, šípky, Lykopen.jpg
    • β-karoten: mrkev, meruňky, mango Beta-karoten.jpg

Xanthofyly

  • Alkoholy, ketony, epoxidy
  • Volné, vázané (glykosidy, estery mastných kyselin, karotenoproteiny)
    • Zeaxanthin, lutein: obecně rozšířeny Zeaxantin.jpg
    • Lutein Lutein-xyntophyl.jpg
    • Kapsanthin: paprika Kapsanthin.jpg
    • Astaxanthin: ryby, korýši (α-krustakyanin) Astraxanthin.jpg

Retinoidy

Degradované karotenoidy

  • Krocin (18 C)
    • Šafrán setý (Crocus sativus)
      • Koření Krocetin-krocin.jpg
  • Annato (20 C)
    • Oreláník barvířský (Bixa orellana)
      • Extrakt 0,2–0,5 % = směs cis/trans-isomerů
      • Barvení sýrů, margarinů
        • Cis- a trans-bixin Bixin.jpg
  • Vonné a chuťové látky Vonne-karotenidu.jpg

Reakce

  • Hydrolýza esterů, glykosidů;
  • dehydratace alkoholů na uhlovodíky;
  • cis/trans isomerace (neokarotenoidy, méně intenzivní zbarvení);
  • autooxidace (méně intenzivní zbarvení až odbarvení);
  • antioxidanty, zhášeče singletového kyslíku.

Důsledky

  • Bělení mouky;
  • změny barvy citrusových džusů;
  • aróma potravin;
  • prospěšné složky potravin.


Reakce enzymového hnědnutí

Reakce enzymového hnědnutí


Odkazy

Zdroj