Каротиноиды — это природные тетратерпеноидные пигменты, присутствующие преимущественно в растительных тканях и придающие им желтую, оранжевую и красную окраску. Химическая структура каротиноидов базируется на C(_{40})-скелете из изопреновых единиц, образующих конъюгированную систему двойных связей. Конъюгация двойных связей обуславливает их способность поглощать свет в видимой области спектра и проявлять антиоксидантные свойства.
Каротиноиды делятся на две основные группы:
Ключевыми свойствами каротиноидов является их высокая липофильность, способность к изомеризации при нагревании и воздействии света, а также активное участие в реакциях антиоксидантной защиты. В пищевых продуктах β-каротин служит предшественником витамина А, играющего критическую роль в зрении, росте и иммунных реакциях.
Для качественного и количественного анализа каротиноидов применяются спектрофотометрия, высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), газовая хроматография и масс-спектрометрия. Извлечение каротиноидов из растительных материалов осуществляется с использованием неполярных и полуполярных растворителей (гексан, ацетон, этанол), с последующей очисткой через сорбенты кремнезема или фторсиликагеля. Важным аспектом является предотвращение окисления при контакте с кислородом и светом, для чего применяются антиоксиданты (токоферолы, аскорбиновая кислота).
Каротиноиды обладают выраженной антиоксидантной активностью за счет способности стабилизировать свободные радикалы, нейтрализовать синглетный кислород и ингибировать перекисное окисление липидов. В организме человека они участвуют в защите клеточных мембран и липидных структур от окислительного стресса. Особое значение имеют каротиноиды для профилактики заболеваний сердечно-сосудистой системы, некоторых форм рака и возрастной дегенерации макулы.
Флавоноиды — это полифенольные соединения с общей структурой C(_6)-C(_3)-C(_6), состоящей из двух бензольных колец (A и B) и связанного ими трехуглеродного фрагмента (C). Они образуют несколько подклассов:
Гидроксильные и метоксильные заместители на ароматических кольцах определяют полярность, растворимость, способность к образованию комплексов с металлами и антиоксидантную активность.
Флавоноиды анализируются спектрофотометрическими методами, ВЭЖХ с детектором по ультрафиолету или масс-спектрометрическим детектором. Экстракция проводится водно-спиртовыми растворами, часто с добавлением кислот для стабилизации антоцианов. Для количественного определения суммарных флавоноидов используют реакцию с алюминиевым хлоридом, в результате которой образуется комплекс, поглощающий свет в УФ-области.
Флавоноиды проявляют широкое спектральное биологическое действие:
Антоцианы и катехины играют важную роль в окраске и органолептических свойствах продуктов, таких как ягоды, красное вино, чай и фрукты, а также в стабилизации клеточных мембран и защите ДНК от повреждений.
Каротиноиды и флавоноиды часто сосуществуют в пищевых продуктах и могут взаимодействовать между собой и с другими компонентами пищи. Флавоноиды способны стабилизировать каротиноиды в жировых эмульсиях и маслах, замедляя их окисление. Оба класса соединений участвуют в комплексообразовании с белками и металлами, что влияет на биодоступность и органолептические свойства продуктов. В процессе термической обработки и хранения наблюдается частичная деградация, изомеризация и взаимодействие с липидами и сахарами, что формирует новые соединения с различной активностью.
Каротиноиды и флавоноиды используются как натуральные красители, антиоксиданты и функциональные добавки в пищевой промышленности. Контроль содержания этих соединений в сырье и готовых продуктах обеспечивает стабильность цвета, защиту от окислительных процессов и повышение функциональной ценности пищи. Методы сохранения включают защиту от света и кислорода, использование антислеживающих и антиоксидантных компонентов, оптимизацию температуры обработки и поддержание подходящего уровня рН.