WP YW OBRÓBKI TERMICZNEJ NA ZAWARTO BARWNIKÓW BETALAINOWYCH I ZDOLNO PRZECIWUTLENIAJ C BURAKA WIK OWEGO

Transkrypt

1 YWNO. Nauka. Technologia. Jako, 27, 1 (5), MARCIN KIDO, JANUSZ CZAPSKI WP YW OBRÓBKI TERMICZNEJ NA ZAWARTO BARWNIKÓW BETALAINOWYCH I ZDOLNO PRZECIWUTLENIAJ C BURAKA WIK OWEGO S t r e s z c z e n i e Celem bada by o okre lenie wp ywu blanszowania i suszenia korzeni buraka wik owego oraz ogrzewania suszu buraczanego na zawarto barwników betalainowych oraz zdolno przeciwutleniaj c. Stwierdzono, e blanszowanie powodowa o strat barwników czerwonych na poziomie oko o 25%. Jednocze nie nast powa ok. 2-krotny wzrost zdolno ci przeciwutleniaj cej. Suszenie zwi kszy o t zdolno o 25%, chocia spowodowa o 18% spadek zawarto ci barwników czerwonych. Najwi ksze straty zawarto ci barwników czerwonych (o 8%) spowodowa o ogrzewanie suszu buraczanego przez 3 i 5 godz. Pomimo tak du ej degradacji barwników zdolno przeciwutleniaj ca wzros a o 75%. S owa kluczowe: burak wik owy, barwniki betalainowe, zdolno przeciwutleniaj ca, blanszowanie, suszenie Wst p Do tej pory nie odkryto panaceum chroni cego ludzki organizm przed chorobami uk adu sercowo-naczyniowego, nowotworami czy starzeniem. Badania naukowe dowodz, e wiele procesów degeneracyjnych powodowanych jest przez wolne rodniki. Mimo, e pewnych zmian nie uda si zatrzyma, poprzez odpowiedni diet mo na korzystnie wp ywa na zdrowie cz owieka. Zwi kszenie spo ycia owoców i warzyw istotnie obni a ryzyko zachorowania na raka oraz choroby sercowo-naczyniowe. Ten korzystny wp yw na nasz organizm przypisuje si zawartym w nich zwi zkach o charakterze przeciwutleniaczy [1, 2, 12]. Niestety, wiele produktów, szczególnie warzyw, przed spo yciem nale y podda obróbce termicznej. Równie procesy technologiczne, którym poddaje si surowce ro linne mog istotnie wp ywa na zawarto przeciwutleniaczy w produkcie oraz zmienia ich potencja antyoksydacyjny [4, 7]. Jednym z warzyw powszechnie spo ywanych w Polsce jest burak wik owy. Warzywo to ma Mgr in. M. Kido, prof. dr hab. J. Czapski, Zak ad Technologii Owoców i Warzyw, Wydz. Nauk o ywno ci i ywieniu, Akademia Rolnicza im. A. Cieszkowskiego, ul. Wojska Polskiego 31, Pozna

2 WP YW OBRÓBKI TERMICZNEJ NA ZAWARTO BARWNIKÓW BETALAINOWYCH I ZDOLNO 125 du zdolno przeciwutleniaj c, która przypisywana jest zwi zkom odpowiedzialnym za jego barw barwnikom betalainowym [5, 6, 9, 1, 12]. Barwniki te s rozpuszczalne w wodzie i wra liwe na dzia anie wysokiej temperatury [3]. Celem przeprowadzonych bada by o okre lenie wp ywu warunków blanszowania i suszenia na zawarto barwników betalainowych oraz zdolno przeciwutleniaj c korzeni buraka wik owego. Materia y i metody bada Surowcem u ytym do bada by y korzenie buraka wik owego odmiany Czerwona Kula, pochodz ce z uprawy prowadzonej w 24 r. przez gospodarstwo Hodowla i Nasiennictwo Spójnia w Nochowie. Susz do analiz otrzymano we w asnym zakresie. Ocen wp ywu warunków blanszowania przeprowadzono przy uwzgl dnieniu zró nicowanego czasu oraz ró nego stosunku masy wody do buraków. Suszenie prowadzono metod owiewow w temp. 6ºC przez pierwsze 4 godz. oraz dosuszanie do zawarto ci wody oko o 1% w temp. 4ºC. W celu oceny wp ywu temperatury na zdolno przeciwutleniaj c susze ogrzewano w 9ºC przez 1, 3 oraz 5 godz. Schematy do wiadcze blanszowania, suszenia oraz ogrzewania suszu buraczanego przedstawiono na rys. 1. Oznaczenia zawarto ci barwników betalainowych wykonywano w ekstraktach wodnych wg Nilssona [8]. Korzenie wie ego lub blanszowanego buraka wik owego homogenizowano i ekstrahowano wod przez 2 godz. bez dost pu wiat a w temp. 6ºC. Ekstrakt wirowano i rozcie czano,1 M buforem fosforanowym o ph 6,5, aby otrzyma absorbancj przy d ugo ci fali 538 nm w granicach,3,8. W przypadku suszu prób w pierwszej kolejno ci poddawano rozdrobnieniu do postaci proszku, nast pnie ekstrahowano wod w stosunku 1:2. Zawarto barwników czerwonych wyra ano w mg betaniny, a barwników ó tych w mg wulgaksantyny na 1 g suchej substancji. Oznaczenie zdolno ci przeciwutleniaj cej wykonywano w ekstraktach wodnych przygotowanych analogicznie, jak w przypadku oznacze zawarto ci barwników. Zastosowano metod opracowan przez Re i wsp. [11] z wykorzystaniem kationorodnika ABTS. Przygotowane rozcie czenia ekstraktu pos u y y do wykre lenia zale no ci procentowej wielko ci absorbancji kationorodnika od st enia próby, która jest zale no ci prostoliniow. Na podstawie wspó czynników prostej regresji próby badanej oraz krzywej standardowej roztworu Troloxu wyznaczono warto TEAC poszczególnych prób w µm Troloxu na 1 g suchej substancji. Oznaczenia zawarto ci suchej masy w wie ych warzywach i suszach wykonywano za pomoc wagosuszarki WPS 3S firmy Radwag.

3 126 Marcin Kido, Janusz Czapski Korzenie buraków Beetroot roots Mycie i og awianie Washing and trimming Krojenie w kostk (,8x,8x,8 cm) Cutting into cubes (,8x,8x,8 cm) Blanszowanie 9ºC Blanching 9ºC Czas/Time 3 min 5 min 1 min Stosunek woda:buraki Water:beetroot ratio 2:1 3:1 5:1 Blanszowanie 9ºC Blanching 9ºC Czas / Time 4 min Stosunek woda : buraki 2:1 Water : beetroot ratio 2:1 Suszenie owiewowe (temp. 6 C przez 4 godz., dosuszanie 4 C do wilgotno ci ok. 1%) Hot-air drying (temp. 6 C for 4 h, forced drying to 1% moisture content at 4 C) Ogrzewanie suszu 9ºC Heating of dried beetroot 9ºC Czas/Time 1, 3, 5 h Rys. 1. Fig. 1. Schemat przeprowadzenia do wiadcze. A diagram of experimental design. Analiz statystyczn wyników przeprowadzono na poziomie istotno ci =,5. W celu oceny ró nic pomi dzy warto ciami rednimi zastosowano jednoczynnikow analiz wariancji. W celu oceny niepewno ci pomiaru TEAC wykre lono krzywe me-

4 WP YW OBRÓBKI TERMICZNEJ NA ZAWARTO BARWNIKÓW BETALAINOWYCH I ZDOLNO 127 tod najmniejszych kwadratów. Niepewno pomiaru przedstawiono jako = SD*t,5, n. Oblicze dokonano za pomoc arkusza kalkulacyjnego Microsoft Excel. Wyniki i dyskusja Zabieg blanszowania mia istotny wp yw na zawarto barwników betalainowych oraz zdolno przeciwutleniaj c w przeliczeniu na 1 g suchej substancji. Ju blanszowanie trwaj ce 3 min i stosunek wody do buraków 2:1 powodowa zmniejszenie zawarto ci barwników czerwonych z 4,73 do 3,52 mg/g s.s. Dalsze wyd u anie blanszowania do 5 i 1 min oraz zwi kszanie stosunku wody do buraków nie powodowa o du ego zwi kszenia ubytku barwników czerwonych. Zawarto barwników ó tych pozostawa a na zbli onym poziomie bez wzgl du na warunki blanszowania i wynosi a od 2,65 do 3,18 mg/g s.s. Zdolno przeciwutleniaj ca buraków poddanych blanszowaniu zwi kszy a si. Zdolno przeciwutleniaj ca buraków przed blanszowaniem wynosi a 52 M Troloxu/g s.s., a po blanszowaniu od 95 (po 3 min) do 114 (po 1 min) M Troloxu/g s.s. 5 Barwniki czerwone/red pigments Barwniki ó te/yellow pigments Zdolno antyoksydacyjna/antiradical activity 125 Zawarto barwników betalainowych [mg/g s.s.] Betalain pigment contents [mg/g d.w.] Zdolno antyoksydacyjna TEAC [ M Trolox/g s.s] Antiradical activity TEAC [ M Trolox/g d.w.] Nieblanszowany Non-blanched Blanszowany 3 min woda:buraki 2:1 Blanched 3 min water:beetroot 2:1 Blanszowany 5 min woda:buraki 3:1 Blanched 5 min water:beetroot 3:1 Blanszowany 1 min woda:buraki 5:1 Blanched 1 min water:beetroot 5:1 Rys. 2. Fig. 2. Zmiany zawarto ci barwników betalainowych oraz zdolno ci przeciwutleniaj cej podczas blanszowania korzeni buraka wik owego. Changes in betalain pigment contents and antioxidant activity during blanching of red beet roots.

5 128 Marcin Kido, Janusz Czapski Suszenie, podobnie jak blanszowanie, zmniejsza o zawarto barwników czerwonych. Straty zawarto ci tych barwników podczas suszenia wynosi y ok. 18%. Natomiast zawarto barwników ó tych podczas suszenia zwi kszy a si o 25%. Suszenie istotnie wp yn o na zdolno przeciwutleniaj c. Jej warto w suszu wynios a 8 M Troloxu/g s.s., co oznacza wzrost o 25% w porównaniu z prób przed suszeniem. 5 Barwniki czerwone/red pigments Barwniki ó te/yellow pigments Zdolno antyoksydacyjna/antiradical activity 1 Zawarto barwników betalainowych [mg/g s.s.] Betalain pigment contents [mg/g d.w.] Zdolno antyoksydacyjna TEAC [ M Trolox/g s.s] Antiradical activity TEAC [ M Trolox/g d.w.] Przed suszeniem/before drying Po suszeniu/after drying Rys. 3. Fig. 3. Zmiany zawarto ci barwników betalainowych oraz zdolno ci przeciwutleniaj cej po suszeniu korzeni buraka wik owego. Changes in betalain pigment contents and antioxidant activity during drying of red beet roots. Godzinne ogrzewanie w temp. 9 C nie mia o wp ywu na zmiany badanych parametrów suszu buraczanego. Dopiero trzygodzinna ekspozycja na wysok temperatur spowodowa a bardzo du, o oko o 75%, degradacj czerwonych barwników betalainowych. Du e straty obserwowano tak e w przypadku barwników ó tych. Po 3 godz. ogrzewania ich zawarto wynios a 1,76 mg/g s.s., co oznacza straty na poziomie 47%. Barwniki czerwone ulega y silniejszej degradacji, przez co ich zawarto po trzygodzinnym ogrzewaniu by a ok. 2 razy mniejsza ni barwników ó tych. Pomimo znacznych strat barwników ogrzewanie przez 3 godz. spowodowa o wzrost zdolno ci przeciwutleniaj cej o 8%. Dalsze wyd u enie ogrzewania suszu nie wp yn o istotnie na zmiany badanych parametrów.

6 WP YW OBRÓBKI TERMICZNEJ NA ZAWARTO BARWNIKÓW BETALAINOWYCH I ZDOLNO Barwniki czerwone/red pigments Barwniki ó te/yellow pigments Zdolno antyoksydacyjna/antiradical activity 175 Zawarto barwników betalainowych [mg/g s.s.] Betalain pigment contents [mg/g d.w.] Zdolno antyoksydacyjna TEAC [ M Trolox/g s.s] Antiradical activity TEAC [ M Trolox/g d.w.] 1 godz./1 hour 3 godz./3 hours 5 godz./5 hours Rys. 4. Fig. 4. Zmiany zawarto ci barwników betalainowych oraz zdolno ci przeciwutleniaj cej podczas ogrzewania suszu z buraków wik owych. Changes in betalain pigment contents and antioxidant activity during heating of dried red beets. Badania innych autorów wskazuj, e za zdolno przeciwutleniaj c buraków wik owych odpowiedzialne s czerwone barwniki betalainowe [5, 6, 9, 1]. Potwierdzaj to równie badania wie ych buraków. Barwniki betalainowe s rozpuszczalne w wodzie oraz wra liwe na wysok temperatur, dlatego podczas blanszowania lub suszenia atwo ulegaj wymyciu oraz degradacji [3]. Powi zana zatem z ich zawarto- ci zdolno przeciwutleniaj ca powinna równie ulega zmniejszeniu. Wyniki uzyskane w tej pracy dowodz jednak, e ta zdolno wzrasta. Poddawanie suszu buraczanego ogrzewaniu poza rodowiskiem wodnym równie powoduje silny rozk ad barwników betalainowych w wi kszym stopniu czerwonych ni ó tych. Pod wp ywem wysokiej temperatury barwniki czerwone mog przechodzi w ó te lub te mog powstawa inne produkty degradacji cieplnej (np. zwi zki reakcji Maillarda) [7]. Mo liwe jest zatem, e tworz ce si pod wp ywem ogrzewania zwi zki o barwie ó tej maj zdolno przeciwutleniaj c. Poza tym ogrzewanie mo e u atwia ekstrakcj z tkanki buraka innych zwi zków, poza barwnikami, które równie wykazuj zdolno przeciwutleniaj c, a które bez obróbki cieplnej s w wodzie nierozpuszczalne.

7 13 Marcin Kido, Janusz Czapski Wnioski 1. Stwierdzono, e ju w procesie blanszowania korzeni buraka wik owego zawarto barwników czerwonych zmniejsza a si i po 3 min osi gn a poziom 74% ich ilo ci w surowcu nieblanszowanym. Dalsze wyd u anie procesu oraz zwi kszanie stosunku wody do buraków w badanym zakresie nie mia o du ego wp ywu na straty barwników w czasie blanszowania. Pomimo wymywania znacznych ilo ci substancji rozpuszczalnych w wodzie, zdolno przeciwutleniaj ca ekstraktu wzrasta a z 52 do 95 po 3 min, 111 po 5 min i 114 µm Troloxu na g s.s po 1 min blanszowania. 2. Proces suszenia spowodowa straty barwników czerwonych. Straty te w suszu wynios y 18%. Jednocze nie zdolno przeciwutleniaj ca suszu wzros a o 25% w stosunku do warto ci tego parametru w korzeniach buraka przed suszeniem. Silne ogrzanie suszu w temp. 9ºC przez 3 godz. spowodowa o straty barwników na poziomie 75%, podczas gdy zdolno przeciwutleniaj ca wzros a o oko o 8% w porównaniu z potencja em przeciwutleniaj cym suszu nieogrzewanego. 3. Blanszowanie, suszenie i ogrzewanie korzeni buraka wik owego, mimo e powodowa o wymycie i rozk ad barwników betalainowych, wyra nie zwi ksza o potencja przeciwutleniajacy tego surowca. Mgr in. Marcin Kido jest stypendyst w ramach Dzia ania 2.6 Zintegrowanego Programu Operacyjnego Rozwoju Regionalnego. Praca by a prezentowana podczas XXXVII Ogólnopolskiej Sesji Komitetu Nauk o ywno ci PAN, Gdynia, IX.26. Literatura [1] Bartosz G.: Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 23. [2] Borowska J.: Owoce i warzywa jako ród o naturalnych przeciwutleniaczy. Przem. Ferm. Owoc. Warz., 23, 5, 11-12; 6, 2-3. [3] Czapski J.: Heat stability of betacyanins in red beet juice and betanin solutions. Zeitschrift für Lebensmittel Untersuchung und Forschung, 199, 191, [4] Horuba a A.: Pojemno przeciwutleniaj ca i jej zmiany w procesach przetwarzania owoców i warzyw. Przem. Ferm. Owoc. Warz., 1999, 3, [5] Kanner J., Harel S., Granit R.: Betalains A new class of dietary cationized antioxidants. J. Agric. Food Chem., 21, 49, [6] Miko ajczyk K., Czapski J.: Zdolno antyoksydacyjna i zawarto barwników betalainowych w ró nych odmianach buraka wik owego. Bromat. Chem. Toksykol., 26, 39, [7] Nicoli M. C., Anese M., Parpinel M.: Influence of processing on the antioxidant properties of fruit and vegetables. Trends Food Sc. Technol., 1999, 1, [8] Nilsson T.: Studies into the pigments in beetroot (Beta vulgaris L. ssp. vulgaris var. rubra L.). Lantbrukshögskolans Annaler, 197, 36,

8 WP YW OBRÓBKI TERMICZNEJ NA ZAWARTO BARWNIKÓW BETALAINOWYCH I ZDOLNO 131 [9] Pedre o M. A., Escribano J.: Correlation between antiradical activity and stability of betanine from Beta vulgaris L. roots under different ph, temperature and light conditions. J. Sci. Food Agric., 21, 81, [1] Pedre o M. A., Escribano J.: Studying the oxidation and the antiradical activity of betalain from beetroot. J. Biol. Educ., 2, 1, [11] Re R., Pellegrini N., Proteggente A., Pannala A., Yang M., Rice-Evans C.: Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radic. Biol. Med., 1999, 26, 9/1, [12] Stintzing F. C., Carle R.: Functional properties of anthocyanins and betalains in plants, food and human nutrition. Trends in Food Sc. Tech., 24, 15, THE EFFECT OF THERMAL PROCESSING ON BETALAIN PIGMENTS CONTENTS AND ANTIRADICAL ACTIVITY OF RED BEET S u m m a r y The aim of this study was to determine the effect of blanching and hot-air drying of red beet roots, as well as heating of dried beetroot on betalain contents and antiradical activity. It was found that blanching diminished betalain contents by almost 25%. However, a double increase was found for antiradical activity. Drying improved antiradical activity by about 25%, whereas losses of red pigment reached 18%. The highest losses of red pigment (by almost 8%) were caused by heating of dried beetroot for 3 and 5 h. Even at such a considerable pigment content decrease antiradical activity increased by about 75%. Key words: red beet, betalain pigments, antiradical activity, blanching, drying