Мониторинг динамики содержания беталаинов столовой свеклы (Beta vulgaris L.) в течение длительного хранения

Актуальность. Использование беталаинов в качестве натуральных пищевых красителей сталкивается с трудностями, связанными со стабильностью их химической структуры в процессе хранения и, следовательно, их красящей способностью. Актуальность исследования обусловлена недостаточной изученностью закономерностей изменения концентрации беталаинов в течение длительного хранения.

Материалы и методы. В исследовании проанализированы 52 образца столовой свеклы из коллекции ВИР с интенсивной красной окраской корнеплодов. Количественное определение беталаинов проводили спектрофотометрическим методом.

Результаты и заключение. Содержание пигментов в исследуемых образцах колебалось от 130 до 1526 мг/100 г сухого веса, из них: бетацианинов – от 82 до 1271 мг/100 г, бетаксантинов – от 23 до 494 мг/100 г. Методом кластерного анализа все образцы были разделены на 4 группы в зависимости от общего содержания беталаинов. Получены данные по ежемесячной динамике беталаинов в корнеплодах столовой свеклы при длительном хранении. В первый месяц после уборки и закладки корнеплодов на хранение наблюдался рост содержания беталаинов примерно на 40%. В среднем при длительном хранении деградация пигмента составила 28%. Снижение беталаинов происходило преимущественно за счет уменьшения количества бетацианинов. Среди изученных образцов наибольший интерес для получения красителя непосредственно после уборки и в первый месяц хранения представляет сорт ‘Генеральская’ (к-3894, Россия). Сорта ‘Комбат’ (к-4032, Россия) и ‘Маруся’ (к-3982, Россия) показали себя как наиболее стабильные источники пигмента на протяжении всего срока хранения.

1. Буренин В.И. Генетические ресурсы рода Beta L. (Свекла). Санкт-Петербург: ВИР; 2007.

2. Casique-Arroyo G., Martinez-Gallardo N., González de la Vara L., Délano-Frier J.P. Betacyanin biosynthetic genes and enzymes are differentially induced by (a)biotic stress in Amaranthus hypochondriacus. PLoS One. 2014;9(6):e99012. DOI: 10.1371/journal.pone.0099012

3. Чеснокова Н.Ю., Кузнецова А.А., Левочкина Л.В., Тарабаев М.А. Свойства и применение беталаинового красителя, выделенного из районированного сорта столовой свеклы. Аграрная наука. 2023;374(9):185-190. DOI: 10.32634/0869-8155-2023-374-9-185-190

4. Das M., Saeid A., Hossain M.F., Jiang G.H., Eun J.B., Ahmed M. Influence of extraction parameters and stability of betacyanins extracted from red amaranth during storage. Journal of Food Science and Technology. 2018;56(2):643-653. DOI: 10.1007/s13197-018-3519-x

5. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis. Palaeontologia Electronica. 2001;4(1):1-9. http://palaeo-electronica.org/2001_1/past/issue1_01.htm

6. Hayakawa K., Agarie S. Physiological roles of betacyanin in a halophyte, Suaeda japonica Makino. Plant Production Science. 2010;13(4):351-359. DOI: 10.1626/pps.13.351

7. Herbach K.M., Stintzing F.C., Carle R. Betalain stability and degradation – structural and chromatic aspects. Journal of Food Science. 2006;71(4):R41-R50. DOI: 10.1111/j.1750-3841.2006.00022.x

8. Herbach K.M., Stintzing F.C., Carle R. Impact of thermal treatment on color and pigment pattern of red beet (Beta vulgaris L.) preparations. Journal of Food Science. 2004;69(6):491-498. DOI: 10.1111/j.1365-2621.2004.tb10994.x

9. Khan M.I., Giridhar P. Plant betalains: Chemistry and biochemistry. Phytochemistry. 2015;117:267-295. DOI: 10.1016/j.phytochem.2015.06.008

10. Колдаев В.М. Динамика изменения содержания беталаиновых пигментов в корнеплодах красной свеклы в процессе вегетации и хранения. Овощи России. 2023;(3):10-15. DOI: 10.18619/2072-9146-2023-3-10-15

11. Копытько Я.Ф., Толкачев О.Н. Нахождение в природе, клеточные культуры, применение и фармакологическое действие беталаинов и их производных. Традиционная медицина. 2020;2(61):52-59.

12. Lin X., Li B., Wen J., Wu J., Tang D., Yu Y. et al. Storage stability and in vitro bioaccessibility of liposomal betacyanins from Red Pitaya (Hylocereus polyrhizus). Molecules. 2022;27(4):1193. DOI: 10.3390/molecules27041193

13. Литвинов С.С. Научные основы современного овощеводства. Москва: ВНИИО; 2008.

14. Минзанова С.Т., Миронов В.Ф., Цепаева О.В., Выштакалюк А.Б., Миндубаев А.З., Миронова Л.Г. и др. Беталаиновые пигменты растительного происхождения: выделение, структура и химические свойства. Бутлеровские сообщения. 2010;19(2):1-11.

15. Miyagawa Y., Fujita H., Adachi S. Kinetic analysis of thermal degradation of betanin at various pH values using deconvolution method. Food Chemistry. 2021;361:130165. DOI: 10.1016/j.foodchem.2021.130165

16. Paunovic D., Stojanovic B., Dimitrijevic D., Kristic J., Kostic D. Betalains – natural pigments for healthy food. Chemia Naissensis. 2020;3(1):32-49. DOI: 10.46793/ChemN3.1.032P

17. Саенко И.И., Тарасенко О.В., Дейнека В.И., Дейнека П.А. Бетацианины корнеплодов красной свеклы. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия Естественные науки. 2012;3(122):194-200.

18. Sepúlveda-Jiménez G., Rueda- Benítez P., Porta H., Rocha-Sosa M. Betacyanin synthesis in red beet (Beta vulgaris) leaves induced by wounding and bacterial infiltration is preceded by an oxidative burst. Physiological and Molecular Plant Pathology. 2004;64(3):125-133. DOI: 10.1016/j.pmpp.2004.08.003

19. Шачек Т.М., Протасеня Л.Н., Зеленкова Е.Н. Применение натурального красителя бетанина в производстве косметической продукции. Пищевая промышленность: наука и технологии. 2023;16(3):67-78.

20. Slimen I.B., Najar T., Abderradda M. Chemical and antioxidant properties of betalains. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2017;65(4):675-689. DOI: 10.1021/acs.jafc.6b04208

21. Соколова Д.В. Динамические изменения содержания бетанина в столовой свекле в течение вегетационного периода: их взаимодействие с абиотическими факторами. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(1):30-39. DOI: 10.18699/VJGB-22-05

22. Sokolova D.V., Shvachko N.A., Mikhailova A.S., Popov V.S. Betalain content and morphological characteristics of table beet accessions: their interplay with abiotic factors. Agronomy. 2022;12(5):1033. DOI: 10.3390/agronomy12051033

23. Strack D., Vogt T., Schliemann W. Recent advances in betalain research. ChemInform. 2003;62(3):247-269. DOI: 10.1002/chin.200319225

24. Тимакова Л.Н., Долгополова М.А. Селекция свеклы столовой во ВНИИО – филиале ФГБНУ ФНЦО: основные направления и результаты. Известия ФНЦО. 2020;(2):21-26. DOI: 10.18619/2658-4832-2020-2-21-26

25. Устинова Ю.В., Шевченко Т.В., Попов А.М., Плотников К.Б. Свойства и применение природных беталаиновых красителей. Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. 2021;(4):72-79. DOI: 10.24412/2311-6447-2021-4-72-79

26. Валеева Д.И., Саттиходжаев Х., Швинк К.Ю., Гумеров Т.Ю., Решетник О.А., Уткин А.В. Влияние рН среды на концентрацию беталаиновых пигментов растительного происхождения. Научное обозрение. Фундаментальные и прикладные исследования. 2019;(2):ID55. URL: https://scientificreview.ru/ru/article/view?id=55 [дата обращения: 29.03.2025].

27. Vogt T., Ibdah M., Schmidt J., Wray V., Nimtz M., Strack D. Light-induced betacyanin and flavonol accumulation in bladder cells of Mesembryanthemum crystallinum. Phytochemistry. 1999;52(4):583-592. DOI: 10.1016/s0031-9422(99)00151-x

28. Wang C.Q., Zhao J.Q., Chen M., Wang B.S. Identification of betacyanin and effects of environmental factors on its accumulation in halophyte Suaeda salsa. Journal of Plant Physiology and Molecular Biology. 2006;32(2):195-201.

29. Yang W., Kaimainen M., Järvenpää E., Sandell M., Huopalahti R., Yang B. et al. Red beet (Beta vulgaris) betalains and grape (Vitis vinifera) anthocyanins as colorants in white currant juice – Effect of storage on degradation kinetics, color stability and sensory properties. Food Chemistry. 2021;348:128995. DOI: 10.1016/j.foodchem.2020.128995