Janusz zapski, orota Walkowiak-Tomczak Zakład Technologii Owoców i Warzyw kademia Rolnicza im.. ieszkowskiego w Poznaniu Zmiany parametrów barwy roztworów antocyjanów w czasie ogrzewania Streszczenie elem pracy było okrelenie zmian zawartoci barwników antocyjanowych oraz parametrów barwy w układzie IE L*a*b* roztworów antocyjanów w czasie ogrzewania. adania przeprowadzono dla barwników z czerwonych winogron (enocyjanina), czerwonej kapusty, czarnej marchwi oraz aronii. W czasie ogrzewania nastpowała degradacja barwników, tym wiksza im dłuszy był czas ogrzewania oraz wysza temperatura. Wzrastały wartoci jasnoci L* i parametru b*, natomiast zmniejszały si wartoci parametru a*. la poszczególnych preparatów obserwowano wysok korelacj tyko midzy wartociami składowych barwy. rak zalenoci korelacyjnej midzy składowymi barwy, parametrami barwy L*a*b* a zawartoci barwników wskazuje, e dla okrelenia jej jakoci konieczny jest pomiar parametrów barwy roztworów antocyjanów, Metoda powierzchni odpowiedzi umoliwia dobre przewidywanie zmian barwy w zalenoci od warunków ogrzewania. Słowa kluczowe: antocyjany, ogrzewanie, warunki rodowiska, barwa, IE Wprowadzenie ntocyjany s barwnikami wystpujcymi w owocach i niektórych warzywach. arwa produktów zawierajcych barwniki antocyjanowych ulega w czasie ogrzewania i przechowywania szybkim zmianom wskutek ich degradacji i powstawania barwników ółtych. elem bada było okrelenie wpływu ph, temperatury i czasu ogrzewania oraz stenia pocztkowego barwników na parametry barwy roztworów preparatów barwników antocyjanowych rónego pochodzenia, stosowanych do barwienia produktów ywnociowych. Zastosowano optymalne plany eksperymentu, co pozwala na uzyskanie wielu danych z niewielkiej liczby dowiadcze, a uzyskane wyniki mona stosunkowo łatwo zinterpretowa, okreli optymalne poziomy badanych czynników niezalenych oraz okreli interakcje pomidzy tymi czynnikami [Gacula 1996, zapski i in. 1998]. Metodyka 27
adania przeprowadzono dla barwników z czerwonych winogron (enocyjanina), czerwonej kapusty, czarnej marchwi oraz aronii, otrzymane z firmy Hansen i iana. owiadczenia przeprowadzano w oparciu o metod płaszczyzn odpowiedzi wg planu ox-ehnkena dla modelu kwadratowego i 4 czynników dowiadczalnych: czynnik : ph 3 5; czynnik : stenie pocztkowe antocyjanów 5-20 mg/100 ml; czynnik : czas ogrzewania 0-120 min; czynnik : temperatura ogrzewania (70-90 O ). Ogrzewanie roztworów przeprowadzano w ampułkach szklanych bez dostpu powietrza. Zawarto barwników oznaczano spektrofotometryczn metod rónicow [Wrolstad 1976], a parametry barwy w układzie IE L*a*b* mierzono za pomoc spektrofotometru Hitachi U 3000 w wietle przepuszczonym przy gruboci warstwy 2 mm. la umoliwienia porównywania czynników fizycznych wyraanych rónymi miarami, przeprowadzano normalizacj ich wartoci, a wic warto 1 odpowiada najniszemu, a +1 najwyszemu poziomowi czynnika. Omówienie wyników Ton barwy prób dla poszczególnych preparatów był bardzo zrónicowany ju przed ogrzewaniem, co spowodowane było duym zakresem odczynu roztworów oraz stenia barwników. odatkowym czynnikiem rónicujcym jest odmienny skład antocyjanidyn w poszczególnych preparatach. barwniki mg/100ml 13.7 12.5 11.2 10.0 8.7 70 : temp O 75 80 85 90 90 120 0 30 60 : czas min Rys. 1. Powierzchnia odpowiedzi dla zmian zawartoci barwników antocyjanowych w roztworze enocyjaniny w zalenoci od czasu () i temperatury ogrzewania (). Płaszczyzna obliczona przy znormalizowanych wartociach pozostałych zmiennych równych 0. Fig. 1. Response surfaces for changes in anthocyanin dye concentration in enocyanine solution depending on time () and heating temperature (). The surface calculated at standard values the other variables equal to 0. zerwona kapusta oraz czerwona marchew, obok antocyjanów wystpujcych w pozostałych preparatach, zawieraj antocyjany acylowane [yrby 2001]. 28
W czasie ogrzewania nastpowała degradacja barwników, tym wiksza im dłuszy był czas ogrzewania oraz wysza temperatura, co przykładowo przedstawiono dla roztworów enocyjaniny na rys. 1. Na zawarto antocyjanów po ogrzewaniu najwikszy wpływ miała pocztkowa zawarto barwników (czynnik ), która rónicowała próby w znacznie wikszym stopniu ni pozostałe zmienne (rys. 2). W przypadku pozostałych czynników wpływ ich zmniejszał si w nastpujcej kolejnoci: czas (), temperatura () i ph (). Naley podkreli, e mona tu porównywa tylko ich wpływ w badanych zakresach. 17 barwniki mg/100 ml 14 11 8 5 Rys. 2. Przekroje przez powierzchnie odpowiedzi dla zmian zawartoci barwników podczas ogrzewania roztworu enocyjaniny. Krzywe obliczone przy znormalizowanych wartociach pozostałych zmiennych równych 0. Fig. 2. ross sections through response surfaces for changes in dye concentration while heating the enocyanine solutions. urves were calculated at standard values the other variables equal to 0. W przypadku wartoci składowych barwy XYZ, obok wpływu zawartoci barwników, wyranie zaznaczył si wpływ odczynu rodowiska (rys. 3). W porównaniu z tymi czynnikami, wpływ temperatury i czasu ogrzewania był znacznie niszy. 78 68 X 58 48 38-1.0-0,5 0,0 0.5 1.0 73 61 Y 49 37 25 83 70 Z 57 44 29 Rys. 3. Przekroje przez powierzchnie odpowiedzi dla zmian składowych barwy podczas ogrzewania roztworu enocyjaniny. Krzywe obliczone przy znormalizowanych wartociach pozostałych zmiennych równych 0. 29
Fig. 3. ross sections through response surfaces for changes in colour components while heating the enocyanine solutions. urves were calculated at standard values the other variables equal to 0. 73 b) 54 8.5 61 L* 49 37 25 44 a* 34 24 14 6,0 b* 3,5 1,0-1,5 Rys. 4. Przekroje przez powierzchnie odpowiedzi dla zmian parametrów barwy L*a*b* podczas ogrzewania roztworu enocyjaniny. Krzywe obliczone przy znormalizowanych wartociach pozostałych zmiennych równych 0 Fig. 4. ross sections through response surfaces for changes in colour parameters L*a*b* while heating the enocyanine solutions. urves were calculated at standard values the other variables equal to 0 Wraz ze wzrostem czasu i temperatury ogrzewania nastpował wzrost jasnoci barwy L* oraz parametru b* (udział barwy ółtej), natomiast zmniejszały si wartoci parametru a* (udział barwy czerwonej) (rys. 4). Wpływ tych czynników, pomimo drastycznych jak dla soku warunków ogrzewania, był znacznie niszy ni wpływ ph i stenia barwników w badanym zakresie. la poszczególnych preparatów obserwowano wysok korelacj tyko midzy wartociami składowych barwy. Midzy składowymi barwy XYZ, parametrami barwy L*a*b* a zawartoci barwników brak jest istotnej zalenoci korelacyjnej (rys. 5). Wskazuje to, e dla okrelenia jakoci barwy roztworów antocyjanów konieczny jest pomiar trzech parametrów barwy. 30
L* a* b* c* h* RWNIKI mg/100ml Rys. 5. Zaleno midzy parametrami barwy i zawartoci barwników ogrzewanych roztworów barwników aronii.. Fig. 5. Relations between colour parameters and dye concentration of aronia dye solution being heated. la prawie wszystkich badanych odpowiedzi uzyskano dopasowanie dla powierzchni 2-go stopnia, istotne na poziomie <0,001 oraz wysokie wartoci R 2 dla przewidywanych wartoci. opasowanie powierzchni 1-go stopnia uzyskano tylko dla zmian zawartoci barwników (ryc. 1). Metoda powierzchni odpowiedzi w badanym zakresie czynników dowiadczalnych umoliwia dobre przewidywanie zmian barwy w zalenoci od warunków ogrzewania. Najlepsze dopasowanie uzyskiwano najczciej dla wartoci składowych barwy X, Y i Z, mniejsze natomiast dla wartoci a* i b*. 31
Wnioski Wraz ze wzrostem czasu i temperatury ogrzewania roztworów antocyjanów nastpował wzrost jasnoci barwy L* oraz parametru b*, natomiast zmniejszały si wartoci parametru a*. la okrelenia jakoci barwy konieczny jest pomiar parametrów barwy roztworów antocyjanów. Metoda powierzchni odpowiedzi umoliwia dobre przewidywanie zmian barwy na podstawie warunków ogrzewania. ibliografia zapski J., Grajek W., Maksymiuk M. [1998]: nalysis of biodenitrification conditions of red beet juice using the response surface method. J. gric. Food hem., 46, 4702-4705. yrby M., Westergaard N., Stapelfeldt H. [2001]: Light and heat sensivity of red cabbage extract in soft drink and model systems. Food he., 72, 222. Gacula M.. Jr. [1996]: Product optimization. W: esign and nalysis of Sensory optimization. Food and Nutrition Press, Trumbull, T, 105 235 Wrolstad R.W. [1976]: olor and pigment analyses in fruit products. Station ulletin 624, gr. Expt St., Oregon State Univ., orvallis,. adania wykonano w ramach grantu KN 3P06T 035 22 32
hanges in colour parameters of anthocyanin solutions while heating Summary It is the object of this work to determine the changes in concentration of anthocyanin dyes and colour parameters in a IE L*a*b* system of anthocyanin solution while heating. Investigations were focused on dyes obtained from red grapes (enocyanine), red cabbage, black carrot, and aronia. yes in the course of heating were subjected to degradation proportionally to an increase in time of heating and a rise in temperature. Values of the brightness L* and the parameter b* were on the increase, whereas values of the parameter a* were decreasing. For individual preparations, the high correlation was observed only among constituent values of colour. lack of correlation between the components of colour, colour parameters L*a*b* and the dye concentration shows that the measurement of colour parameters for anthocyanin solutions is required to determine its quality. response surface method proves right prediction of changes in colours depending on heating conditions. Keywords: anthocyans, heating, environmental conditions, colours, IE 33