Хлорофиллы — это зелёные пигменты, содержащиеся преимущественно в листьях растений, играющие ключевую роль в фотосинтезе. Основными формами являются хлорофилл a и b, различающиеся по структуре замещённых боковых групп. Их тепловая стабильность ограничена; при температуре выше 60–70 °C начинается постепенная разрушение магния в центре порфиринового кольца, что приводит к превращению хлорофилла в феофитин. Этот процесс сопровождается потерей яркости зелёного цвета и появлением оливково-бурых оттенков.
Поддержание щелочной среды (pH 7–8) или кратковременная термическая обработка может замедлить деградацию, в то время как кислотная среда (например, лимонная кислота при консервировании) ускоряет превращение хлорофилла в феофитин. Другой путь стабилизации включает металлизацию, когда ионы меди заменяют магний, образуя хлорофиллин меди, устойчивый к нагреву и кислотам.
Каротиноиды — это жирорастворимые пигменты, включающие каротины (например, β-каротин) и ксантофиллы (например, лютеин, зеаксантин). Их основной цветовой эффект связан с конъюгированной системой двойных связей, поглощающей видимый свет.
Тепловая обработка приводит к изомеризации из транс- в цис-форму, что уменьшает интенсивность окраски, но при этом часто повышает биодоступность β-каротина. Каротиноиды относительно устойчивы к умеренной термической обработке, однако при температуре выше 100–120 °C и в присутствии кислорода возможна окислительная деструкция, сопровождающаяся потерей цвета и формированием ароматических соединений.
Важным фактором является липидная матрица продукта: растворение каротиноидов в жирах защищает их от окисления, тогда как водная среда при нагреве ускоряет разложение. Антиоксиданты, такие как аскорбиновая кислота или токоферолы, дополнительно замедляют термическое разрушение каротиноидов.
Антоцианы — водорастворимые пигменты, придающие красные, синие и фиолетовые оттенки плодам и овощам. Они представляют собой гликозиды антоцианидов и характеризуются высокой чувствительностью к pH и температуре.
При тепловой обработке происходит гидролиз гликозидной связи, что ведет к образованию агликонов, которые затем могут подвергаться окислению и конденсации, вызывая потемнение или коричневатый оттенок. Цвет антоцианов сильно зависит от pH: при кислой среде сохраняется красный цвет, при нейтральной — синий, при щелочной — фиолетовый, с тенденцией к разрушению пигмента.
Антоцианы также подвержены взаимодействию с металлами (например, железом и алюминием), формируя металлоантоциановые комплексы, которые могут изменять окраску и стабилизировать пигмент частично при тепловой обработке.
Беталаины — азотсодержащие пигменты свеклы и некоторых других растений, делятся на бетуцианы (красные) и бетацианны (жёлтые). Они чувствительны к нагреву и кислой среде. При температуре выше 80–90 °C происходит денатурация молекулы и потеря цвета, что сопровождается частичным разложением на меньшие соединения. Беталаины более термолабильны, чем каротиноиды и хлорофиллы, но при щадящей обработке сохраняются достаточно стабильно.
Тепловая обработка не только разрушает отдельные пигменты, но и влияет на их взаимодействие с другими компонентами пищевой матрицы. Примеры:
Для минимизации потерь пигмента при тепловой обработке используют:
Таким образом, изменения пигментов при термической обработке представляют собой комплекс химических процессов: депротацию, гидролиз, изомеризацию, окисление, комплексообразование, что напрямую влияет на визуальные, органолептические и питательные свойства продуктов.