Фенольні сполуки - студопедія
До фенольним сполукам ФС відноситься великий клас циклічних речовин, що є похідними ароматичного спир- та - фенолу (С6 Н5 ОН). У молекулі фенольних сполук є ароматичне кільце, що містить одну або кілька гідроксильних груп. Фенольні сполуки знаходяться в рослинах, плодах і овочах переважно у вигляді глікозидів і рідше у вільному вигляді [24].
Біосинтез фенольних сполук в рослинній клітині відбувається в протоплазмі, зокрема, в хлоропластах. Однак основна маса водорозчинних фенолів зосереджена в вакуолях, обмежених від цитоплазми білково-ліпідної мембраною - тонопластом, який регулює участь речовин, що містяться в вакуолях, в метаболізмі клітини. У тваринному організмі фенольні сполуки не синтезуються, а надходять з рослинною їжею і беруть участь в обмінних процесах.
До гликозидам відносяться різноманітні речовини, у яких будь-якої цукор (частіше - глюкоза, рідше - інші моносахариди) з'єднаний за рахунок гликозидного гідроксилу з іншими речовинами, які не є цукрами (спиртами, альдегідами, фенолами, алкалоїдами, стероїдами і ін.). Друга частина молекули глікозидів називається агликоном (не цукор).
Від змісту і перетворень фенольних сполук залежать колір і аромат плодів, якість чаю, кави, вина. Багато феноли володіють властивостями вітаміну Р і є антиоксидантами.
Все фенольні сполуки є активними метаболітами клітинного обміну і грають важливу роль в різних фізіологічних функціях рослин, плодів, картоплі та овочів - диханні, зростанні, стійкості до інфекційних захворювань.
Фенольні сполуки умовно поділяються на три основні групи [24]:
Мономірні фенольні сполуки містять одне ароматіч-ське кільце і діляться на три підгрупи:
- з'єднання С6 -ряду, що складаються з ароматичного кільця без вуглецевих бічних ланцюгів; до них відносяться гідрохінон, пирокатехин і його похідні, гваякол, флороглюцин, пирогаллол. Всі вони містяться в рослинах головним чином в пов'язаному вигляді;
- з'єднання з основною структурою С6 С1 -ряду включають в себе групу фенолкарбонових кислот і їх похідних - протокатеховую, ваніліновий, галловую, саліцилову, оксибензойних і інші
кислоти; ці сполуки зустрічаються в плодах і овочах у вільному вигляді;
- з'єднання з основною структурою С6 С3 -ряду, що складаються з ароматичного кільця і трехуглеродной бічного ланцюга, діляться на коричні кислоти, кумарини та похідні останніх: ізокумаріни, фурокумаріни.
Кумарини розглядаються як лактони оксікорічних кислот. Найбільш поширеними коричної кислоти є п-ку-Маров, кавова, феруловая і сінаповую.
Мал. 3. Класифікація фенольних сполук
Фенолкарбонові кислоти, володіючи фенольними і кислотними групами, можуть реагувати один з одним з утворенням сполук типу складних ефірів, званих депсідамі. Якщо в реакції беруть участь дві фенолкарбонові кислоти, то утворюється дідепсід, якщо три - трідепсід і т.п. З'єднання С6 С3 -ряду беруть участь у формуванні аромату і смаку плодів і овочів.
Димерні фенольні сполуки мають основну структуру з двома ароматичними кільцями С6 С3 -С6 і діляться на флавоноїди і ізофлавоноїди (ротеноіди). Ці сполуки найбільш широко поширені в природі, і багато хто з них беруть участь у формуванні аромату і кольору рослинних продуктів.
Залежно від структури сполучної трехуглеродного фрагмента в молекулі і ступеня окислення флавоноїди підрозділяються на катехіни, лейкоантоціани, флаванони, флаванонола, антоціани, флавони, флавоноли та інші (див. Рис. 3). Найбільш відновлені сполуки - катехіни, найбільш окислені - флавоноли.
Катехіни - безбарвні з'єднання, легко окислюються, в результаті чого набувають різне забарвлення. Наприклад, різний колір чаю (чорний, червонувато-коричневий, жовтий) обумовлений ступенем окислення катехінів, що містяться в чайному листі. Існує кілька форм катехінів: катехін, галлокатехін, галлокатехінгаллат і інші. Кожен катехін може існувати у вигляді чотирьох оптичних ізомерів, що розрізняються за напрямком і величиною кута обертання: (+) - катехін, (-) - катехін; (+) - епікатехін, (-) - епікатехін. Крім того, для кожного катехина відомі два рацемату - суміш, позбавлена оптичної активності: (+) - катехін і (+) - епікатехін. Всі вони відрізняються за фізичними властивостями і біологічній дії. Наприклад, високою Р-вітамінною активністю володіє (-) - епікатехін.
У плодах і овочах катехіни можуть бути присутніми у вільному і зв'язаному стані (у складі полімерних форм). Багато катехінів міститься у винограді, айві, чорній смородині, яблуках, чорноплідної горобини, кісточкових плодах і ягодах.
Катехіни добре розчинні у воді, мають слабкий терпкий смак, легко окислюються на світлі, при нагріванні, особливо в лужному середовищі під дією окисних ферментів (фенолоксідази і пероксидази). Продукти окислення - хінони - і полімеризації катехінів - флобафени - надають плодам і овочам при термічній і механічній обробці темне забарвлення.
Окислення фенольних сполук може бути оборотним і необоротним. Цей процес відбувається і в здорових, неушкоджених рослинних клітинах, але тканина їх при цьому не темніє. Це обумовлено тим, що через тонопласт в цитоплазму надходить строго обмежена кількість фенолів, розраховане на той ферментативний апарат, який є в цитоплазмі.
При окисленні в здорової клітці частина фенолів окислюється до карбонових кислот і в якості кінцевих продуктів окислення утворюються СО2 і Н2 О.
Частина ж проміжних продуктів окислення фенолів за допомогою ферментів фенолоксідази і пероксидази, а також восстановителей, знову відновлюється до вихідних з'єднань.
У пошкоджених клітинах в контакті з про-фенолоксідазой виявляється відразу велику кількість фенолів і тому відновлення не відбувається, а утворюються хінони необоротно конденсуються як між собою, так і з амінокислотами з утворенням коричневих і червоних аморфних речовин - флобафенов.
Наприклад, причиною потемніння очищених і нарізаних бульб картоплі є окислення амінокислоти фенольного ха-рактер - тирозину (a-оксіфенілаланін). Тирозин окислюється до диоксифенилаланина, який перетворюється в хинон, який утворює червоні гетероциклічні сполуки. Хінони полимеризуются і перетворюються в продукти темного кольору - меланіни.
Освіта Темна речовин при зберіганні очищеної картоплі може відбуватися в результаті окислення іншої речовини фенольної природи - хлорогенова кислоти. Потемніння внутрішньої серцевини картоплі пов'язане з окисленням хлорогенова кислоти, а зовнішньої серцевини - з окисленням тирозину.
Запобігти окисленню фенолів дуже важливо при виробництві крохмалю, оскільки утворений при подрібненні картоплі клітинний сік містить поряд з іншими речовинами тирозин. Останній легко окислюється, що викликає потемніння крохмалю, погіршення його якості. Швидке відділення клітинного соку від крохмалю на центрифузі дозволяє отримати крохмаль високої якості.
Для запобігання потемніння плодів і овочів при чищенні, різанні і дробленні застосовують різні речовини (діоксид сірки, аскорбінову, лимонну кислоти і ін.), А також теплову обробку для інактивації фенолоксідаз, пероксидаз і каталази.
На підприємствах громадського харчування застосовується сульфітація очищеної картоплі, яка полягає в обробці бульб слабким розчином діоксиду сірки (0,1-0,2%).
Лейкоантоціани, флаванони і флаванонола - це безбарвні фенольні сполуки. Лейкоантоціани змінюють забарвлення залежно від температури. Так, при 135 ° С вони мають жовтий колір, при 165 ° С - винно-червоний, вище 225 ° С - синьо-сірий, при 260 ° С - чорний. При нагріванні вони перетворюються в лейкоантоціанідіни. Лейкоан-тоціани в значній кількості містяться в плодах і овочах, надаючи деяким з них терпкий смак.
Флаванони і флаванонола у вільному вигляді зустрічаються рідко, частіше у формі глікозидів. Багаті ними цитрусові плоди, в яких містяться нарингенин, гесперидин і ерідіктол.