Barwy w żywieniu i nie tylko. Część 4. Betalainy

Written by dr n. farm. Dorota Patkowska, lic. Małgorzata Kryśkiewicz
Rate this item
(0 votes)

 

Barwniki betalainowe są to barwniki azotowe, znajdują się w większości rodzin rzędu Caryophyllales, (goździkowce) i wyższych grzybach. W świecie roślin nie są tak szeroko rozpowszechnione jak antocyjany. Betalainy występują w różnych częściach roślin, a w komórkach skupiają się w wakuolach, przede wszystkim w tkankach epidermy oraz subepidermy. Obecność betalain w roślinach danego gatunku wyklucza występowanie antocyjanów i na odwrót. Źródłem barwników betalainowych są następujące surowce: buraki ćwikłowe – Beta vulgaris, kwiaty i nasiona poszczególnych odmian Amarantusa oraz owoce niektórych gatunków kaktusów, szczególnie Hylocereus polyrhizus i Opuntia ficus-indica [1].

 

 buraki1

 

 

 

  Ryc.1. Burak ćwikłowy.

 

 

 

 

 

 

 

Źródło:http://kuchnia-polska.wieszjak.pl/produkty/305354,galeria,Uprawa-buraka-cwiklowego.html

 

 Ryc. 2

 

                                                                

 

 

 

                                                                  Ryc. 2. Amarantus.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                             Źródło: http://macadamia11.flog.pl/wpis/6023178/amarantus--ozdoba-pol-i-ogrodow

 

 

Ryc. 3

 

 

 

  Ryc. 3. Opuncja figowa.

 

 

 

Źródło:http://odkrywcy.pl/kat,111398,title,sluz-kaktusa-oczyszcza-wode,wid,12216349,wiadomosc.html

 

 

Budowa chemiczna, występowanie i właściwości betalain

 

Betalainy tworzą dwie grupy barwników: czerwonofioletowe betacyjaniny oraz żółte betaksantyny. Charakterystyczny dla betalain obu grup jest układ chromoforowy trzech podwójnych wiązań sprzężonych występujący w żółtym kwasie betalamowym.

 

 wzór4

Ryc. 4. Kwas betalamowy.

Źródło: Grajek W (red.) Przeciwutleniacze w żywności. Warszawa:Wydawnictwa Naukowo-Techniczne;2007, s. 159.

Betacyjany powstają przez połączenie kwasu betalamowego z cząsteczką cyklo–DOPA zawierającą pierścień aromatyczny. Następuje wydłużenie układu sprzężonych podwójnych wiązań, co wpływa na barwę nowego związku. Powstaje betanidyna o czerwonofioletowej barwie i maksimum absorpcji światła ok.540 nm. Glukozyd betanidyny to betanina.

Betaksantyny powstają przez połączenie kwasu betalamowego z różnymi aminokwasami lub aminami. Maksimum absorpcji światła wynosi 480 nm i betaksantyny zachowują kolor żółty. Przykładami betaksantyn są : wulgaksantyna I – połączenie kwasu betalamowego z glutaminą, wulgaksantyna II – połączenie kwasu betalamowego z kwasem glutaminowym, indikaksantyna – połączenie kwasu betalamowego z proliną. Wulgaksantyna I i II występują w buraku ćwikłowym, indikaksantyna w owocach opuncji figi indyjskiej (Opuntia ficus indica L.). Do tej pory rozpoznano ok. 50 barwników betalainowych, które różnią się strukturą przestrzenną i podstawnikami glikozydowymi. Reszty glikozydowe w niektórych barwnikach są acylowane [2].

 

 wzór5     
 
  Ryc. 5. Cyklo–DOPA.
  Źródło: www.biuletynfarmacji.wum.edu.pl
  (Biul Wydz Farm WUM 2011, 1, 1-27)     
 
 

wzór6
                                                                       
 
 
                                                                        Ryc. 6. Betanidyna.
                                                               Źródło: www.biuletynfarmacji.wum.edu.pl
                                                                      (Biul Wydz Farm WUM 2011, 1, 1-27)

 

 

 

 

 

 

 

 

Ryc. 7. Betanina.wzór7 Źródło: www.biuletynfarmacji.wum.edu.pl (Biul Wydz Farm Warszawskiego UM 2011, 1).

 

 

Wyłącznym źródłem barwników betalainowych w żywności są buraki ćwikłowe, a ich podstawowym czerwonym barwnikiem jest betanina, stanowiąca 75-95% zawartości betalain w burakach. Innymi czerwonymi barwnikami w buraku są izobetanina (C-15 epimer betaniny) oraz prebetanina i izoprebetanina. Reszta glikozydowa w ostatnich     z tych związków jest zestryfikowana kwasem siarkowym. Główne żółte barwniki buraka ćwikłowego stanowią wulgaksantyny I i II. Odmiana buraków i warunki uprawy mają wpływ na zawartość barwników betalainowych, jak również na stosunek betacyjanin do betaksantyn.  

Betacyjaniny, które znaleźć można u roślin z rodziny Amarantacea często charakteryzują się dużym stopniem acylacji. Kwiaty amarantusa mają bardzo zróżnicowaną zawartość betanin i wynosi ona 0,08-1,36 mg/g. Nie do końca wyjaśniono wpływ acylowania na barwę i stabilność betacyjanin, lecz niektóre z badań wskazały na większą stabilność betacyjanin acylowanych.

 

wzór8 Ryc. 8. Wulgaksantyna I i II.

Źródło: Sikorski Z.E.( pod red.) Chemia żywności. Składniki żywności. Tom I. Wyd.5. Warszawa:Wydawnictwa Naukowo-Techniczne; 2007, strona 164.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
wzór9
 
 
 
 
 
                                                               Ryc. 9. Indikaksantyna.
Źródło: Grajek W. (red.) Przeciwutleniacze w żywności. Warszawa:Wydawnictwa Naukowo-Techniczne;2007:159.

 

Dobre źródło barwników betaninowych stanowią również owoce kaktusów z rodziny Hylocereus i Opuntia. Sok pozyskany z owoców Hylocereus polyrhizus ma kolor purpurowy, z Opuntia ficus-indica („Rossa”) – czerwony, podobny do barwy soku z buraków, natomiast z Opuntia ficus-indica („Gialla”) – żółty. Spore różnice dotyczące składu i barwy betalain zawartych w owocach kaktusów wykorzystuje się do uzyskiwania preparatów barwiących o różnorodnej kolorystyce.

Betanina to czerwonofioletowy barwnik, dobrze rozpuszcza się w wodzie i charakteryzuje się stabilną barwą w zakresie pH 4-6, czyli w roztworach o małej kwasowości, gdzie barwniki antocyjanowe mają formę bezbarwną. Betanina ma wadę, którą jest mała odporność na ogrzewanie, zwłaszcza w kwaśnym środowisku. Podczas ogrzewania cząsteczka betaniny ulega rozkładowi na 5-O-glukozyd cyklodopy oraz kwas betalamowy. Reakcja ta jest reakcją odwracalną – po schłodzeniu roztworu barwa częściowo się regeneruje. Niszczenie betaniny podczas składowania czy ogrzewania produktów przyspiesza tlen, światło i czynniki katalizujące procesy oksydacyjne, takie jak oksydazy, a także jony żelaza i miedzi. Betacyjaniny w podobnych warunkach są bardziej trwałe niż betaksantyny, co może być powodem zmian odcienia barwy [1].

 

 

 wzóry10

Ryc. 10. Reakcja rozpadu i resyntezy betaniny.

Źródło: Sikorski Z.E. (red) Chemia żywności. Składniki żywności. Tom I. Wyd.5. Warszawa:Wydawnictwa Naukowo-Techniczne;2007:165.

 

 

Znaczenie betalain w kosmetologii i medycynie

Od wielu stuleci betalainy stosowane były jako naturalne barwniki żywności, lecz dopiero od jakiegoś czasu stały się atrakcyjne jako związki do barwienia kosmetyków czy leków ze względu na ich wysokie działanie antyoksydacyjne oraz wymiatanie wolnych rodników. Betalainy coraz częściej służą jako substytuty barwników syntetycznych w żywności, jak i w przemyśle farmaceutycznym. Ich działanie farmakologiczne wiąże się głównie z aktywnością antyoksydacyjną. Barwniki betalainowe (głównie betanina) oprócz tego, że posiadają dużą aktywność jako przeciwutleniacze hamujące peroksydację lipidów, to również wykazują aktywność przeciwnowotworową, przeciwwirusową oraz przeciwbakteryjną. Udowodniono także, że betalainy i flawonoidy pochodzące z owoców opuncji figowej (Opuntia ficus-indica) mają działanie hepatoprotekcyjne [3, 4, 5].

 

 

Betalainy w żywności

 

Betalainy są od dawna stosowanym barwnikiem spożywczym pod nazwą betanina bądź czerwień buraczana, oznaczone jako E-162. Występują w postaci ciekłych koncentratów soku z buraków ćwikłowych albo sypkich preparatów, które otrzymywane są poprzez suszenie rozpyłowe (jako nośnik najczęściej maltodekstryna). Produkt ten składa się z 0,3-1% betaniny.

Cytując autora „W większości krajów stosowanie dodatków do żywności, w tym barwników, objęte jest ścisłymi rozporządzeniami. Ustawodawstwo określa barwnik, który może być używany, jego źródła, czystość oraz na jakim etapie produkcji może być dodany do konkretnego produktu. Burak jest jedynym dopuszczonym źródłem betalain, zatwierdzonych dodatków stosowanych w żywności w Stanach Zjednoczonych (Kodeks Przepisów Federaln

ych - Code of Federal Regulations, 21 CFR 73, 40) oraz     w Unii Europejskiej (E-162)”. Betanina jest barwnikiem wrażliwym na światło oraz podwyższoną temperaturę, dlatego też jej zastosowanie ogranicza się wyłącznie do żywności świeżej,                    w produktach nie poddawanych obróbce termicznej i w produktach, które pakowane są w atmosferze modyfikowanej [3].

 

 

Burak ćwikłowy

 

 ryc11

Ryc.11. Buraki ćwikłowe.

Źródło: http://kuchnia-polska.wieszjak.pl/napoje-i-trunki/280193,galeria,Burak-cwiklowy-do-picia.html

 

 

Burak ćwikłowy zawiera w swoim składzie barwniki betalainowe, które odpowiedzialne są za jego barwę oraz właściwości antyoksydacyjne i przeciwnowotworowe, co opisano powyżej. W korzeniach buraka występują też znaczne ilości składników mineralnych (makro- i mikroelementów). Stwierdzono dużą ilość potasu, a także dość duże ilości wapnia, żelaza, fosforu, sodu, miedzi. Odkwaszają one organizm oraz działają silnie zasadotwórczo. Głównym cukrem w buraku ćwikłowym jest sacharoza, występuje ona w ilości 5 – 10 %. Do ważnych składników buraka należą pektyny, kwasy organiczne ( szczawiowy, jabłkowy i cytrynowy) oraz betaina (N,N,N-Trimetoksyglicyna). Betaina ułatwia trawienie i działa przeciwmiażdżycowo obniżając poziom homocysteiny w organizmie. Witaminy występują w małych ilościach (witaminy B1, B2, PP, K, foliany) [5, 6].

 

 

Przepis na sałatkę  "Belatainowa pyszność" - kulinarna specjalność J.

 

Do miski dajemy liście różnych sałat, plasterki ugotowanych buraków, mięso tuńczyka, prażone ziarna dyni i słonecznika. Tuż przed podaniem polewamy cytryną, doprawiamy solą i pieprzem, posypujemy koperkiem.

 

 

 

Piśmiennictwo

1.Sikorski Z.E.( pod red.) Chemia żywności. Składniki żywności. Tom I. Wyd.5. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne; 2007.

2.Grajek W.(pod red.) Przeciwutleniacze w żywności. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne;2007.

3.www.biuletynfarmacji.wum.edu.pl ( Biuletyn Wydziału Farmaceutycznego Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, 2011, 1, 1-27).

4.Fober I. Broń w buraku. Przegląd Techniczny .2010; 26: 14-15.

5.Haber E. Kariera buraka. Medycyna Estetyczna i Anti-Aging. 2012; 4: 55-57.

6.Kulka K., Rejowski A. Biochemia. Wyd. 2. Olsztyn: Wydawnictwo Art.; 1998.