Разделение и выделение антоцианов

         Естественные красители содержатся не только в цветках, но и в других частях растений, играя многостороннюю роль. Взять хотя бы не бросающуюся в глаза окраску клубней картофеля. У клубней картофеля различная окраска кожуры, глазков, проростков и мякоти также зависит от содержания в них фенольных соединений, иначе называемых биофлавоноидами. Они имеют разнообразную гамму красок: белую, желтую, розовую, красную, синюю, темно-фиолетовую и даже черную. Картофель с черной окраской кожуры клубней растет на его родине на острове Чилоэ. Различная окраска картофельной кожуры и мякоти зависит от содержащихся в них следующих биофлавоноидов: белая - от бесцветных лейкоантоцианов или катехинов, желтая - от флавонов и флавоноидов, красная и фиолетовая - от антоцианов. Группа антоцианов наиболее многочисленна, насчитывает около 10 видов. В нее входят и дающие пурпурный и розовый цвета пионидин, пеларгонидин и мальвидин, и окрашивающие в синий цвет цианидин и дельфинидин, и бесцветный пигмент петунидин. Установлено, что окрашенные клубни картофеля, как правило, богаче необходимыми для нашего организма веществами. Так, например, клубни с желтой мякотью имеют повышенное содержание жира, каротиноидов, рибофлавина и комплекса флавоноидов. 
 
         За счет способности антоцианов менять свою окраску можно наблюдать изменение цвета клубней картофеля в зависимости от состояния погоды, интенсивности освещения, реакции почвенной среды, применения минеральных удобрений и ядохимикатов. При выращивании картофеля на торфяных почвах, например, клубни часто имеют синеватый оттенок, при внесении фосфорного удобрения они бывают белыми, сульфат калия может придать им розовый цвет. Окраска клубней нередко меняется и под влиянием ядохимикатов, содержащих медь, железо, серу, фосфор и другие элементы.  
 
          Сказочная осенняя окраска листьев с оранжевыми, красно-бурыми и красными оттенками тоже зависит от содержания в их клеточном соке антоцианов. Наиболее активному процессу их образования в этот период способствуют понижение температуры, яркое освещение и задержка по этим причинам в листве питательных веществ,особенно сахаров.  
 
          Искусственно ускорить образование антоцианов в листьях калины обыкновенной, черемухи обыкновенной, осины, бересклета бородавчатого или клена платановидного можно следующим путем. Весной на одной из их ветвей посередине ее длины снимают кольцо коры шириной в 2-2,5 см. Это приведет к усиленному накоплению углеводов в изолированной верхней части ветви и вызовет здесь более раннее и интенсивное покраснение листьев, чем ниже кольца или на неповрежденных ветвях.  
 
          Полагаем, что если уважаемый читатель пожелает повторить этот опыт, то постарается выполнить его с надлежащей аккуратностью и бережным отношением к живому дереву - нашему верному другу. 
 
          Антоцианы в клетках растений выполняют не только роль вещества, придающего их тканям яркую привлекательную окраску. Оказывается, что эти пигменты, появляющиеся в листьях и стеблях при воздействии пониженных температур, в ранневесенний и осенний периоды служат своего рода "ловушкой" солнечных лучей, избирательно работающим фильтром. В молодых побегах и листьях бузины красной, пырея ползучего, ржи озимой, лисохвоста лугового, мятлика лугового и некоторых других растений антоцианы ранней весной превращают световую энергию в тепловую и защищают их от холода.  
 
          Наблюдения свидетельствуют также о том, что фиолетовая окраска семян, листьев и стеблей у растений является индикатором на содержание в них легкоферментируемых углеводов - сахарозы, фруктозы и глюкозы, в значительной степени обусловливающих холодостойкость растений. По этому характерному показателю (тесту) в перспективе можно будет оперативно вести предварительный отбор на морозоустойчивость и повышенное содержание сахаров, что особенно необходимо при выведении новых сортов многолетних кормовых трав.  
 
          В листьях липы мелколистной, березы повислой, вяза шершавого вместо антоцианов в основном содержатся каротиноиды (каротины и ксантофиллы). В этом случае перед листопадом после разрушения хлорофилла листья приобретают золотисто-желтую окраску.  
 
          Следовательно, багряные оттенки, в которые окрашиваются многие наши деревья перед листопадом, не играют какой-либо особой физиологической роли, а являются лишь показателем затухания процесса фотосинтеза, предвестником наступления периода зимнего покоя растений.

 
          Откуда же осенью появляются антоциан и ксантофилл? Оказывается, что в зеленых листьях деревьев с самого начала их жизни одновременно содержатся и хлорофилл, и антоциан (или ксантофилл). Однако антоциан и ксантофилл имеют менее интенсивную плотность окраски, поэтому они становятся заметными только после того, как под воздействием определенных условий окружающей среды произойдет разрушение зерен хлорофилла. В ноябре - декабре, когда образование хлорофилла сдерживается недостатком солнечного света и его неполным спектром, у комнатных роз молодые побеги и распускающиеся листья имеют ярко-красный цвет.При ярком солнечном освещении они сразу стали бы зелеными.  
 
          У некоторых растений изменение зеленой окраски листьев на красную носит обратимый характер. Наглядным примером этого является поведение многих видов алоэ, культивируемых в комнатных условиях. Зимой и ранней весной, пока солнечный свет еще сравнительно слаб, они окрашены в зеленый цвет. Но если эти растения в июне или июле выставить на яркое солнечное освещение, их листья станут красно-бурыми. Перенесение же растений в затененное место снова обеспечит быстрое возвращение листьям зеленой окраски.  
 
Желтая окраска цветков происходит от содержащихся в них флавонов (каротина, ксантофилла и антохлора), которые в соединении со щелочами дают довольно широкий спектр оттенков от ярко-оранжевого до бледно-желтого.  
 
          Среди многообразия красок в растительном мире довольно значительное место занимает белый цвет. Но для того чтобы его создать, обычно не нужно никакого красящего вещества. Он обусловлен наличием воздуха в межклеточных пространствах растительных тканей, который полностью отражает свет, благодаря чему лепестки цветка кажутся белыми. Это можно наблюдать на примере цветущих растений нивяника обыкновенного, кувшинки  белой, ландыша майского и др. За счет плотного опушения белую окраску имеют и растения эдельвейса альпийского, сушеницы топяной, жабника полевого, мать-и-мачехи. Содержащийся в омертвевших волосках воздух также в результате отражения света делает их опушенную поверхность белой. А белая окраска березовой коры, придающая в любое время года стволам березы нарядный вид, обусловливается наполняющими клетки перидермы снежно-белыми нитевидными кристаллами бетулина ("березовой камфоры").

1.3 Применение антоцианов.

          С давних пор люди используют защитное и лекарственное действие растительных пигментов. Известно, что они оказывают многостороннее благотворное влияние на организм человека, укрепляя сосудистую систему и улучшая состав крови за счет участия в синтезе галактоуроновой кислоты. Пигменты обладают противовирусными, бактерицидными и противовоспалительными свойствами. Конденсаты биофлавоноидов (меланины) способны обезвреживать ионизирующие излучения. Антоцианы, в состав которых входит активная цианистая группа, являются сердечными стимуляторами.  
 
          Особенность полифенольных веществ - растительных пигментов - заключается в том, что они всегда действуют совместно с аскорбиновой кислотой. Аскорбиновая кислота защищает фенольные соединения от окисления, а фенольные вещества, в свою очередь, предохраняют от разрушения аскорбиновую кислоту, крайне необходимую растениям. Если, например, в 100 г картофельного сока внести всего 25 мг аскорбиновой кислоты, он не будет темнеть в течение нескольких часов.  
 
          Растительные пигменты нетоксичны, обладают ценными антиокислительными и Р-витаминными свойствами, благодаря чему их целесообразно широко использовать в качестве пищевых красителей вместо ранее применявшихся синтетических веществ, сейчас признанных небезвредными.  
 
          Различная окраска растений неодинаково влияет на наш организм, так как каждый цвет спектра имеет свою длину волны. Наиболее короткие волны фиолетового, синего, голубого и зеленого цветов, являясь холодными (пассивными), действуют на нервную систему успокаивающе, способствуют отдыху. Цветки с лепестками красного, оранжевого и желтого колеров, имеющих более длинные волны, считаются теплыми, активными; они возбуждают организм, повышают его тонус и работоспособность. Цветки желтой окраски не случайно называют "земным солнцем". В зависимости от их оттенков наш организм может приходить в состояние возбуждения или, наоборот, успокаиваться. Белый и черный цвета относятся к нейтральным.  
 
           Эти обстоятельства свидетельствуют о том, что в режиме труда и отдыха настроением человека в значительной мере можно управлять, создавая определенную цветовую гамму фитодизайна. Так, например, растения с ярко-красными цветками (гвоздики, пионы, тюльпаны, гладиолусы, розы), оказывающие возбуждающее действие, желательно иметь в служебных помещениях (для профилактики утомления), в кафе, столовых, ресторанах, при проведении торжественных совещаний и других массовых мероприятий. Возбуждающий (бодрящий) эффект создают также растения фиолетового и пурпурного цветов. Цветовая гамма ярко-красного, пурпурного и фиолетового колеров повышает нервно-психический тонус и работоспособность, увеличивает напряжение мышц, способствует ускорению ритма дыхания и усилению кровообращения.  
 
           Для предотвращения меланхолического настроения используют растения с цветками розовой окраски (бальзамин, азалия, деклитра, розы, астры, левкои, пеларгония, гортензия, фуксия). При депрессии, вялости, плохом аппетите рекомендуется вводить в интерьеры растения с оранжевыми цветками (кальцеолярия, бархатцы, календула, настурция, монбреция). При напряженной умственной, зрительной работе полезно иметь в помещении цветущие растения желтой и золотистой окраски (хризантемы, рудбекия, анютины глазки, примула, нарциссы, лантана камара), так как среди других цветов солнечного спектра желтый наиболее спокойно воспринимается нашим глазом, не вызывая его утомления, способствует поддержанию тонуса и бодрого настроения. Зеленый цвет растений оказывает положительное воздействие на организм человека благодаря улучшению кровообращения и нормализации кровяного давления. Он, как и желтый цвет, является физиологически оптимальным и самым привычным для зрительного восприятия. Эти предпосылки подтверждают целесообразность культивирования в комнатных условиях наряду с цветущими растениями декоративных вечнозеленых растений.  
 
          Для отдыха организма, сопровождаемого торможением функции нервной системы, снижением напряжения мышц, замедлением ритма дыхания, урежением пульса и снижением кровяного давления, в фойе театров, залах ожидания вокзалов, приемных и вестибюлях административных зданий желательно иметь растения с цветками голубой и синей успокаивающей окраски (незабудки, анютины глазки, васильки, колокольчики, глоксиния, ирисы, дельфиниум, аквилегия).  
 
          Оригинальные наблюдения психологов показали, что восприятие цветов людьми неодинаково. Женщины, например, преимущественно предпочитают цветущие растения красной окраски, мужчины - голубой. У детей вкусы меняются: в 4-9-летнем возрасте наибольшее впечатление на них производят розовый, карминовый и пурпурный цвета; в 10-12 лет они считают любимыми зеленый, желтый и красный цвета; в 13-16 лет - синий, оранжевый и зеленый, а к 17-19 годам кумиром становится тонизирующая красно-оранжевая расцветка.

 

Антоцианы рассматривают как вторичные метаболиты. Они разрешены в качестве пищевых добавок (E-163).  
 
           Антоцианы (Е-163i) относятся к важной группе водорастворимых природных пищевых красителей. Это фенольные соединения, являющиеся моно- и дигликозидами. При гидролизе они распадаются на углеводы (галактоза, глюкоза, рамноза и др.) и агликоны, представленные антоцианидами (пеларгонидин, цианидин, дельфинидин и др.).  
 
           Характер окраски природных антоцианов зависит от многих факторов: химического строения, рН среды, способности образовывать комплексы с металлами, адсорбироваться на полисахаридах, температуры, воздействия света. Наиболее устойчивую красную окраску антоцианы имеют при рН 1,5 — 2; при рН 3,4 — 5 окраска становится красно-пурпурной. В щелочной среде при рН 6,7 — 8 окраска становится синей, сине-зеленой, при рН 9 — зеленой. При повышении рН до 10 окраска меняется на желтую. Окраска меняется и при образовании комплексов с различными металлами: соли магния и кальция имеют синюю окраску, калия — красно-пурпурную. Увеличение метальных групп в молекуле антоцианов придает красный оттенок. Представителями этой группы красителей являются собственно антоцианы (Е-1631) -энокраситель и экстракт из черной смородины.  
 
            Энокраситель (Е-163i) получают из выжимок темных сортов винограда в виде жидкости интенсивно-красного цвета. Представляет собой смесь окрашенных, различных по своему строению органических соединений, в первую очередь антоцианов и катехинов. Окраска продукта энокрасителем зависит от рН: в кислой среде она красная, в нейтральных и слабощелочных средах имеет синий оттенок. Поэтому в кондитерской промышленности энокраситель применяют вместе с органическими кислотами для со-здания необходимого рН среды.  
 
            В последнее время в качестве желтых и розово-красных красителей начали использовать пигменты антоциановой природы, содержащиеся в соке черной смородины (Е-163iii), черной бузины, кизила, красной смородины, клюквы, брусники, пигменты чая, содержащие антоцианы и катехины, а также краситель темно-вишневого цвета, выделенный из свеклы

Свойства и технологические функции:

 

Натуральные красители:	Красители, получаемые из природных источников
Краситель:	Пищевые красители окрашивают продукты и смеси. Придают привлекательный оттенок готовому продукту

 

 

Возможные названия пищевой добавки:

·  Е-163

·  Антоцианы

·  Anthocyanins

·  Энокраситель

ГЛАВА 2. ВЫДЕЛЕНИЕ И РАЗДЕЛЕНИЕ АНТОЦИАНОВ

 

2.1 Методики выделения и разделения антоцианов применяемые в ходе работы

Известно много способов выделения и фракционирования антоцианов из экстрактов. В качестве элюента используют водные растворы уксусной кислоты, подкисленные соляной кислотой, а также водно-спиртовые смеси. В результате этих операций получают смесь антоцианов с различной степенью обогащения. Для выделения индивидуальных антоцианов применялась БХ. Эту операцию обычно проводят в две стадии: разделение антоцианов в водно-спиртовых смесях растворителей и в водных растворах кислот для отделения продуктов окисления.

2.2   Результаты эксперимента полученные в ходе работы

В ходе проделанного нами эксперимента экстракция проводилась разными растворителями водой и вводно-спиртовой. В качестве растворителей при хроматографии Нами были определены следующие значения Rf  для  антоцианов содержащихся в исследуемых нами растениях.

 

1 Водная вытяжка:

Растворитель  n- бутанол - уксусная кислота- вода:

Роза розовая

RF=0, 5/4=0,125

Гранат

RF=0, 5/2, 5=0, 2

Виноград

RF=3/5, 5=0,545

 

Растворитель изоамиловый спирт - соляная кислота- вода:

Роза розовая

RF=1/2=0, 5

Гранат

RF=2/3, 5=0,571

Виноград

RF=1/4=0, 25

2 Водно-спиртовая  вытяжка:

Растворитель n- бутанол- уксусная кислота- вода:

Виноград

RF=0, 5/8=0, 0625

Растворитель изоамиловый спирт- соляная кислота- вода:

Виноград

RF=5, 5/9=0, 61

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Водная вытяжка:

 

Ряд 1 : n- бутанол- уксусная кислота- вода

Ряд 2: Изоамиловый спирт- соляная кислота- вода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнение винограда в разных вытяжках:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Водно - спиртовая вытяжка:

 

 

Ряд 1 : n- бутанол- уксусная кислота- вода

Ряд 2: Изоамиловый спирт- соляная кислота- вода

 

 

 

 

 

ВЫВОДЫ

В ходе изучения литературных источников , мы изучили свойства и строение антоцианов.

Апробировали некоторые методы по выделению и разделению антоцианов. Для выделения антоцианов нами применялся метод бумажной хромотографии. В качестве элюента нами использовалась водная и водно – спиртовая смеси.

При выделения из свеклы индивидуальных антоцианов водно – спиртовой смесью мы получили отрицательный результат, что означает несоответствие данной смеси для выделения антоцианов .

В ходе проделанной нами работы были определены типы антоцианов содержащихся в таких часто встречающихся  растениях, как роза  (шизонин), гранат (сальвианин), методом бумажной хроматографии.

В дальнейшем необходимо продолжить подбор оптимальных условий экстракции и хроматографии с целью идентификации антоцианов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1.http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%ED%F2%EE%F6%E8%E0%ED%FB

2.http://www.valleyflora.ru/7-1.html

4. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/337.html

5. http://ntpo.com/patents_medicine/medicine_6/medicine_2250.shtml

 6. Хроматография на бумаге. Под редакцией И.М.Хайса и К.Мацека, М., изд. иностранной литературы, 1962.

7. Орехов А.П. Химия алкалоидов: Издательство академии наук СССР, Москва, 1955. – 868 с.

8.  http://www.eco-resource.ru

9. http://www.antocian-forte.ru

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1.

Выделение антоцианов возможно двумя способами.

1. Механический способ.

1. Измельчить корнеплод столовой свеклы или листья краснокочанной капусты в ступке с небольшим количеством песка.

2. Добавить около 5 мл воды.

3. Отфильтровать раствор через бумажный фильтр в чистую пробирку.

Цвет раствора убеждает в том, что  антоцианы – водорастворимые пигменты.

2. При помощи нагревания.

1. Красные, синие, фиолетовые лепестки цветков поместить в пробирку.

2. Залить их 5 мл воды и довести до кипения над пламенем спиртовки.  Нагревание выше 70 градусов Цельсия приводит к разрушению     мембран клеток. Антоцианы свободно выходят из клеток, окрашивая воду.

3. Раствор отфильтровать через бумажный фильтр в чистую пробирку.

Выделение антоцианов проводилось из следующих растительных объектов: свекла, бордовая роза, шиповник, гранат.