Свойства и применение беталаинового красителя, выделенного из районированного сорта свеклы столовой

Актуальность. Потребители в современном обществе обеспокоены безопасностью применения синтетических красителей для окрашивания пищевых продуктов. В связи с этим остаются актуальными разработка и применение в пищевой промышленности натуральных красящих композиций на основе доступного растительного сырья. Использование натурального красителя на основе беталаинов — пигментов свеклы столовой (Beta vulgaris) — в производстве пищевых продуктов позволяет не только улучшить цветовую гамму изделий, но и обогатить их биологически активными соединениями.

Методы. Объектами исследования являются пигменты свеклы столовой (беталаины), натуральный краситель, полученный методом концентрирования экстрактов беталаинов, и крем «Гляссе» с добавлением концентрированного беталаинового красителя. В зависимости от условий эксперимента проведена экстракция беталаинов из растительного сырья. Изучены органолептические и физико-химические показатели концентрированного натурального красителя и крема «Гляссе» с его добавлением.

Результаты. Установлено, что оптимальными условиями для выделения беталаинов из свеклы являются их экстрагирование 95%-ным этанолом, ультразвуковая экстракция при 25 ºС и экстрагирование водным раствором при 60 ºС в течение 30 мин. Определено, что наиболее стабильная окраска пигмента сохраняется в диапазоне рН = 3,7–8,2. В области рН > 10 происходит резкое изменение его окраски. Экстракты беталаинов при рН > 10 приобретают насыщенный бордовый цвет. Показано, что полученный методом концентрирования беталаиновый краситель представляет собой жидкость темно-красного цвета, которая обладает антирадикальной активностью и содержит в своем составе 11 мг/см³ беталаинов. Наилучшие органолептические показатели имел крем «Гляссе» с добавлением 5%-ного концентрированного беталаинового красителя.  

1. Chhikara N., Kushwaha K., Sharma P., Gat Yu., Panghal A. Bioactive compounds of beetroot and utilization in food processing industry: A critical review. Food Chemistry. 2019; 272: 192–200. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.08.022

2. Mella C., Vega-Gálvez A., Uribe E., Pasten A., Mejias N., Quispe-Fuentes I. Impact of vacuum drying on drying characteristics and functional properties of beetroot (Beta vulgaris). Applied Food Research. 2022; 2(1): 100120. https://doi.org/10.1016/j.afres.2022.100120

3. Seremet (Ceclu) L. et. al. Development of several hybrid drying methods used to obtain red beetroot powder. Food Chemistry. 2020; 310: 125637. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125637

4. Gandía-Herrero F., García-Carmona F. Biosynthesis of betalains: yellow and violet plant pigments. Trends in Plant Science. 2013; 18(6): 334–343. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2013.01.003

5. Polturak G., Aharoni A. «La Vie en Rose»: Biosynthesis, Sources, and Applications of Betalain Pigments. Molecular Plant. 2018; 11(1): 7–22. https://doi.org/10.1016/j.molp.2017.10.008

6. Poltorak G. et. al. Transcriptome and Metabolic Profiling Provides Insights into Betalain Biosynthesis and Evolution in Mirabilis jalapa. Molecular Plant. 2018; 11(1): 189–204. https://doi.org/10.1016/j.molp.2017.12.002

7. Gandía-Herrero F., Escribano J., García-Carmona F. Biological Activities of Plant Pigments Betalains. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2016; 56(6): 937–945. https://doi.org/10.1080/10408398.2012.740103

8. Savitsky T., Wichkowski W. The effect of boiling and fermentation on betalain profiles and antioxidant capacity of red beet products. Food.Chemistry. 2018; 259: 292–303. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.03.143

9. Figiel A. Drying kinetics and quality of beetroots dehydrated by combination of convective and vacuum-microwave methods. Journal of Food Engineering. 2010; 98(4): 461–470. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.01.029

10. Kazimierczak R. et. al. Beetroot (Beta vulgaris L.) and naturally fermented beetroot juices from organic and conventional production: metabolomics, antioxidant levels and anticancer activity. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2014; 94(13): 2618–2629..https://doi.org/10.1002/jsfa.6722

11. Устинова Ю.В., Ермолаева E.O., Шевченко Т.В., Попов А.М., Плотников К.Б. Свойства и применение природных беталаиновых красителей. Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК — продукты здорового питания. 2021; (4): 72–79. https://doi.org/10.24412/2311-6447-2021-4-72-79

12. Calva-Estrada S.J., Jiménez-Fernández M., Lugo-Cervantes E. Betalains and their applications in food: The current state of processing, stability and future opportunities in the industry. Food Chemistry: Molecular Sciences. 2022; 4: 100089. https://doi.org/10.1016/j.fochms.2022.100089

13. Buijnsters M., Bicanic D., Chirtoc M., Nicoli M.C., Min-Kuo Y. Evaluation of Antioxidative Activity of Some Antioxidants by Means of a Combined. Optothermal Window and a DPPH Free Radical Colorimetry. Analytical Sciences/Supplements. 2001; 17(S): s544–s546. https://doi.org/10.14891/ANALSCISP.17ICPP.0.S544.0

14. Kamiloglu S., Pasli A.A., Ozcelik B., Van Camp J., Capanoglu E. Colour retention, anthocyanin stability and antioxidant capacity in black carrot (Daucus carota) jan and marmalades: Effect of processing storage conditions and in vitro gastrointestinal digestion. Journal of Functional Foods. 2015; 13; 1–10. https://doi.org/10.1016/j.jff.2014.12.021

15. Jampani C., Raghavarao K.S.M.S. Process integration for purification and concentration of red cabbage (Brassica oleracea L.) anthocyanins. Separation and Purification Technology. 2015; 141: 10–16. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2014.11.024

16. Valdés A., Vidal L., Beltrán A., Canals A., Garrigós M.C. Microwave-Assisted Extraction of Phenolic Compounds from Almond Skin Byproducts (Prunus amygdalus): A Multivariate Analysis Approach. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2015; 63(22): 5395–5402. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b01011

17. Минзанова С.Т. и.др. Беталаиновые пигменты растительного происхождения: выделение, структура и химические свойства. Бутлеровские сообщения. 2010; 19(2): 1–11. https://www.elibrary.ru/ncylcr

18. Mikołajczyk-Bator K., Pawlak S. The effect of the thermal treatment on antioxidant capacity and pigment contents in separated betalain fractions. Acta Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria. 2016; 15(3): 257–265. https://doi.org/10.17306/J.AFS.2016.3.25