Аннотация

Введение. Для предотвращения превышения максимально допустимого уровня потребления бета-каротина необходимо контролировать его поступление из всех источников. Пищевой краситель Е160a используется при производстве пищевой продукции в виде комплексных пищевых добавок, содержащих другие пищевые добавки, затрудняющие выделение и количественное определение красителя. В работе изучены способы экстракции бета-каротина из жидких и сухих комплексных пищевых добавок различного состава. Объекты и методы исследования. Коммерческие образцы комплексных пищевых добавок, содержащие пищевой краситель бета-каротин. Краситель из образцов выделяли методами жидкостной экстракции с использованием органических растворителей и их смесей. Экстракцию проводили при постоянном механическом перемешивании или ультразвуковом воздействии. Идентификацию каротинов проводили методом высокоэффективной тонкослойной хроматографии. Содержание бета-каротина в полученных экстрактах определяли спектрофотометрическим методом. Результаты и их обсуждение. Интенсивное механическое перемешивание приводит к образованию стойких непрозрачных эмульсий и затрудняет последующее количественное определение бета-каротина. Ультразвуковое воздействии приводит к разрушению эмульсии и ускорению экстракции. Степень извлечения бета-каротина из жидких эмульсионных систем (не менее 95 %) достигается при ультразвуковой экстракции хлороформом или бинарным экстрагентом на основе смесей ацетона с хлороформом, гексаном или петролейным эфиром. Для экстракции бета-каротина из сухих образцов предложен способ, при котором образец при интенсивном перемешивании диспергируется в воде, а экстракция проводится бинарным экстрагентом этанол:хлороформ с объемным соотношением 1:2. Степень экстракции бета-каротина достигает 98 %. Для идентификации бета-каротина подобраны три элюционные системы гексан:бензол (9,7:0,3); бутанол:метилэтилкетон:аммиак 10 % (9:6:6) и петролейный эфир:бензол:ацетон:уксусная кислота (23,3:5,8:0,6:0,3). Выводы. Разработаны способы экстракции бета-каротина из жидких и сухих комплексных пищевых добавок. Подобраны элюционные системы для идентификации каротинов. Показана эффективность предложенных способов, обеспечивающих отсутствие деградации и полноту экстракции бета-каротина. Разработанные способы могут быть рекомендованы при подготовке проб комплексных пищевых добавок для идентификации и количественного определения бета-каротина.

Ключевые слова

Каротиноиды, пищевые красители, экстракция, спектрофотометрия, тонкослойная хроматография

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Grown to be blue – antioxidant properties and health effects of colored vegetables. Part II: Leafy, fruit, and other vegetables / F. D. Gioia [et al.] // Antioxidants. 2016. Vol. 9. № 2. https://doi.org/10.3390/antiox9020097.
2. Tomato as potential source of natural additives for meat industry. A review / R. Domínguez [et al.] // Antioxidants. 2020. Vol. 9. № 1. https://doi.org/10.3390/antiox9010073.
3. Биофортификация куриного яйца: витамины и каротиноиды / А. Ш. Кавтарашвили [и др.] // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. № 6. С. 1094–1104. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.6.1094rus.
4. Перспективы применения β-каротина в производстве пищевых продуктов и кормовых добавок / Р. В. Казарян [и др.] // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2018. Т. 365–366. № 5–6. С. 6–9.
5. Carotenoids: Sources, medicinal properties and their application in food and nutraceutical industry / I. Jaswir [et al.] // Journal of Medicinal Plants Research. 2011. Vol. 5. № 33. P. 7119–7131. https://doi.org/10.5897/JMPRx11.011.
6. Коденцова В. М. Градации уровней потребления витаминов: возможные риски при чрезмерном потреблении // Вопросы питания. 2014. Т. 83. № 3. С. 41–51. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2014-00028.
7. UPLC-UV-MSE analysis for quantification and identification of major carotenoid and chlorophyll species in algae / W. Fu [et al.] // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2012. Vol. 404. № 10. P. 3145–3154. https://doi.org/10.1007/s00216-012-6434-4.
8. Factors affecting production of beta-carotene from Dunaliella salina microalgae / S. Pourkarimi [et al.] // Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2020. Vol. 29. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2020.101771.
9. Extraction and analysis of the major carotenoids of agro-industrial waste materials using sequential extraction techniques and high performance liquid chromatography / I. Rubashvili [et al.] // Eurasian Journal of Analytical Chemistry. 2018. Vol. 13. № 2. https://doi.org/10.29333/ejac/82931.
10. Hiranvarachat B., Devahastin S. Enhancement of microwave-assisted extraction via intermittent radiation: Extraction of carotenoids from carrot peels // Journal of Food Engineering. 2012. Vol. 126. P. 17–26. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.10.024.
11. Carle R., Schweiggert R. Handbook on natural pigments in food and beverages. Cambridge: Woodhead Publishing, 2016. 538 p.
12. Mérillon J.-M., Ramawat K. G. Bioactive molecules in food. Cham: Springer International Publishing, 2019. 2370 p.
13. Aparicio-Ruiz R., Mínguez-Mosquera M. I., Gandul-Rojas B. Thermal degradation kinetics of lutein, β-carotene and β-cryptoxanthin in virgin olive oils // Journal of Food Composition and Analysis. 2011. Vol. 24. № 6. P. 811–820. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2011.04.009.
14. Кинетика окисления β-каротина в присутствии высокоактивных форм µ-карбидодимерного тетрафенилпорфирината Fe(IV) / O. Р. Симонова [и др.] // Журнал физической химии. 2018. Т. 92. № 11. С. 2128–2134. https://doi.org/10.1134/S0036024418110390.
15. Pechinskii S. V., Kuregyan A. G. The impact of carotenoids on immunity (review) // Pharmaceutical Chemistry Journal. 2014. Vol. 47. № 10. P. 509–513. https://doi.org/10.1007/s11094-014-0992-z.
16. Ötles S. Methods of analysis of food components and additives. Boca Raton: CRC Press, 2011. 534 p. https://doi.org/10.1201/b11218.
17. Dawidowicz A. L., Olszowy M. Influence of some experimental variables and matrix components in the determination of antioxidant properties by β-carotene bleaching assay: experiments with BHT used as standard antioxidant // European Food Research and Technology. 2010. Vol. 231. № 6. P. 835–840. https://doi.org/10.1007/s00217-010-1333-4.
18. Fiedor J., Burda K. Potential role of carotenoids as antioxidants in human health and disease // Nutrients. 2014. Vol. 6. № 2. P. 466–488. https://doi.org/10.3390/nu6020466.
19. Socaciu C. Food colorants: Chemical and functional properties. Boca Raton: CRC Press, 2007. 648 p. https://doi.org/10.1201/9781420009286.
20. Курегян А. Г. Спектрофотометрия в анализе каротиноидов // Фундаментальные исследования. 2015. Т. 2–23. С. 5166–5172.
21. Finkel’shtein E. I. Modern methods of analysis of carotenoids (review) // Pharmaceutical Chemistry Journal. 2016. Vol. 50. № 2. P. 96–107. https://doi.org/10.1007/s11094-016-1405-2.
22. Development, physical stability and bioaccessibility of β-carotene-enriched tertiary emulsions / A. Gasa-Falcon [et al.] // Journal of Functional Foods. 2020. Vol. 64. https://doi.org/10.1016/j.jff.2019.103615.
23. Niu B., Shao P., Sun P. Ultrasound-assisted emulsion electrosprayed particles for the stabilization of β-carotene and its nutritional supplement potential // Food Hydrocolloids. 2020. Vol. 102. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105634.
24. Lipid nanoparticles with fats or oils containing β-carotene: Storage stability and in vitro digestibility kinetics / L. Salvia-Trujillo [et al.] // Food Chemistry. 2019. Vol. 278. P. 396–405. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.11.039.
25. Physical and chemical stability of β-carotene nanoemulsions during storage and thermal process / C. M. Borba [et al.] // Food Research International. 2019. Vol. 121. P. 229–237. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2019.03.045.
26. Structure, physicochemical stability and in vitro simulated gastrointestinal digestion properties of β-carotene loaded zein-propylene glycol alginate composite nanoparticles fabricated by emulsification-evaporation method / Y. Wei [et al.] // Food Hydrocolloids. 2018. Vol. 81. P. 149–158. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.02.042.
27. Effect of edible antioxidants on chemical stability of ß-carotene loaded nanostructured lipid carriers / A. Hejri [et al.] // LWT – Food Science and Technology. 2019. Vol. 113. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108272.
28. Improvement of thermal and UV-light stability of β-carotene-loaded nanoemulsions by water-soluble chitosan coating / E. J. Baek [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. 2020. Vol. 165. P. 1156–1163. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.10.008.
29. Effect of monoglyceride content on the solubility and chemical stability of β-carotene in organogels / M. Cui [et al.] // LWT – Food Science and Technology. 2019. Vol. 106. P. 83–91. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.02.042.
30. Рудометова Н. В., Кулишова К. Е. Стабилизация красящих веществ в составе инклюзионных нанокомплексов на основе продуктов переработки крахмала // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2018. № 4. С. 15–21. https://doi.org/10.17586/2310-1164-2018-11-4-15-21.
31. Bockuviene A., Sereikaite J. Preparation and characterisation of novel water-soluble β-carotene-chitooligosaccharides complexes // Carbohydrate Polymers. 2019. Vol. 225. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115226.
32. Bioactive composition and sensory evaluation of innovative spaghetti supplemented with free or α-cyclodextrin chlatrated pumpkin oil extracted by supercritical CO2 / M. Durante [et al.] // Food Chemistry. 2019. Vol. 294. P. 112–122. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.05.032.
33. Рудометова Н. В., Кулишова К. Е., Ким И. С. Исследование влияния циклодекстринов и модифицированных крахмалов на светостойкость бета-каротина в инклюзионных комплексах // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2018. № 3. С. 3–11. https://doi.org/10.17586/2310-1164-2018-11-3-3-11.
34. Advantages of electric resistance method for baking bread and flour confectionery products of functional purpose / B. Kulishov [et al.] // Agronomy Research. 2020. Vol. 18. № 4. P. 2449–2464. https://doi.org/10.15159/AR.20.211.
35. Optimal extraction and fingerprinting of carotenoids by accelerated solvent extraction and liquid chromatography with tandem mass spectrometry / S. Saha [et al.] // Food Chemistry. 2015. Vol. 177. P. 369–375. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.01.039.
36. Костина Н. Г., Подлегаева Т. В., Сергеева И. Ю. Экстракция растительных пигментов из местного сырья // Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 4. С. 522–530. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-4-522-530.
37. Kaur P., Ghoshal G., Jain A. Bio-utilization of fruits and vegetables waste to produce β-carotene in solid state fermentation: Characterization and antioxidant activity // Process Biochemistry. 2019. Vol. 76. P. 155–164. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2018.10.007.
38. Gong M., Bassi A. Carotenoids from microalgae: A review of recent developments // Biotechnology Advances. 2016. Vol. 34. № 8. P. 1396–1412. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2016.10.005.
39. Innovative alternative technologies to extract carotenoids from microalgae and seaweeds / M. M. Poojary [et al.] // Marine Drugs. 2016. Vol. 14. № 11. https://doi.org/10.3390/md14110214.
40. Zúñiga-Moreno A., Arenas-Quevedo M. G., Elizalde-Solis O. Solubility of β-carotene and co-solutes in supercritical carbon dioxide for ternary systems: Experimental data and correlation // The Journal of Supercritical Fluids. 2019. Vol. 148. P. 66–73. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2019.03.005.
41. Optimization of oil extraction from rowanberry waste in alcoholic beverage production / A. D. Ivakhnov [et al.] // Russian Journal of Physical Chemistry B. 2019. Vol. 13. № 7. P. 1135–1138. https://doi.org/10.1134/S1990793119070091.
42. Extraction and analysis of the major carotenoids of agro-industrial waste materials using sequential extraction techniques and high performance liquid chromatography / I. Rubashvili [et al.] // Eurasian Journal of Analytical Chemistry. 2018. Vol. 13. № 2. https://doi.org/10.29333/ejac/82931.
43. Ultrasound-assisted liquid-liquid extraction followed by ultrahigh pressure liquid chromatography for the quantification of major carotenoids in tomato / J. A. Figueira [et al.] // Journal of Food Composition and Analysis. 2017. Vol. 57. P. 87–93. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2016.12.022.
44. Rodriguez-Amaya D. B. Quantitative analysis, in vitro assessment of bioavailability and antioxidant activity of food carotenoids – A review // Journal of Food Composition and Analysis. 2010. Vol. 23. № 7. P. 726–740. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2010.03.008.
45. Rodrigues D. B., Mariutti L. R. B., Mercadante A. Z. Two-step cleanup procedure for the identification of carotenoid esters by liquid chromatography-atmospheric pressure chemical ionization-tandem mass spectrometry // Journal of Chromatography A. 2016. Vol. 1457. P. 116–124. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2016.06.039.
46. Trineeva O. V., Safonova E. F., Slivkin A. I. Separation and determination of a mixture of fat-soluble vitamins A, D2, and E and β-carotene by gradient thin-layer chromatography // Pharmaceutical Chemistry Journal. 2016. Vol. 50. № 2. P. 120–125. https://doi.org/10.1007/s11094-016-1408-z.