Látky barevné (1. LF UK, NT)

From WikiSkripta

(Redirected from 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, Fe^{2+}), hemoglobin
  • Hematin (Fe^{3+}), myoglobin (P=zbytek globinu o 16,8 kDa)

Myoglobiny.jpg

  • Myoglobin (Mb) – tmavě červený
  • Oxymyoglobin (MbO_2) – 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 Fe^{3+} nebo Fe^{2+}) lineární tetrapyrroly

Stabilizace barvy masa a masných výrobků

Mikroflora

  • 
Maso + NO^{3-} \rightarrow NO^{2-}
  • 
2 Mb + NO^{2-} \rightarrow 2 MMb + NO + H_2O
  • 
Mb + NO \rightarrow MbNO + H_2O

Záhřev

  • 
MbNO rigtharrow Mb(NO)_2 + globin
  • 
MbNO = nitroxymyoglobin
  • 
Mb(NO)_2 = nitroxyhemochrom (nitrosylhemochrom, nitroxymyochromogen)

Askorbová kyselina

  • 
MMb + H_2A \rightarrow 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