Βιβλία για Μανιτάρια

Anthocyanins in Fruits, Vegetables, and Grains (1993) [Ανθοκυανίνες σε φρούτα, λαχανικά και δημητριακά]

10 Αυγούστου, 2025
By simos

by G. Mazza, Ph.D.

Senior Research Scientist and Head, Food and Horticultural Sciences

Agriculture Canada Research Station

Morden, Manitoba, Canada

and

E. Miniati, M. Sc.

Research Associate

Istituto di Industrie Agrarie

Universita di Perugia

Perugia, Italy

Πρόλογος

Μεταξύ των φυσικών χρωστικών, οι ανθοκυανίνες είναι η μεγαλύτερη υδατοδιαλυτή ομάδα υπεύθυνη για τα ελκυστικά χρώματα που κυμαίνονται από σομόν και ροζ, από κόκκινο, ματζέντα και βιολετί έως μοβ και μπλε των περισσότερων φρούτων, χυμών, στα πέταλα λουλουδιών και στα φύλλα. Αυτές οι πανταχού παρούσες ενώσεις είναι συναρπαστικές καθώς είναι πλέον γνωστό ότι μπορούν να υπάρχουν σε πολλές δομικές μορφές, απλές και σύνθετες, που διέπονται από ορισμένα φυσικοχημικά φαινόμενα που έχουν βαθιά επίδραση στα χρώματα και τις σταθερότητες τους. Οι μελέτες για τις ανθοκυανίνες προσκρούουν σε πολλές πτυχές της χημείας, της βιοχημείας, της βιολογίας, της βοτανικής και της ιατρικής.

Στο κλασικό του βιβλίο του 1963, “Naturally Occurring Oxygen Ring Compounds”, ο F.M. Dean υπέθεσε για την “οξεία απογοήτευση” εκείνων των ερευνητών του τέλους του 19ου αιώνα που μπορούσαν να δουν με τα μικροσκόπια τους τις εξαιρετικά χρωστικές ανθοκυανίνες να κολυμπούν στα κενοτόπια των κυττάρων, αλλά είχαν ελάχιστη ιδέα για τη σύνθεση τους. Εάν επιτρέπεται κάποια προσωπική ανάμνηση, και εγώ ένιωσα παρόμοια αίσθηση απογοήτευσης όταν, ως νεαρός ερευνητής στις αρχές της δεκαετίας του ‘50, ένα από τα καθήκοντα μου ήταν να μετρήσω την περιεκτικότητα σε ανθοκυανίνες στους χυμούς φρούτων χρησιμοποιώντας μια μέθοδο διαφορικού pH. Τα χρώματα ήταν ασταθή, άλλαζαν με το pH και το χρόνο. Τι συνέβαινε; Ποιες ήταν οι δομές που υπήρχαν; Γνώριζα τις βασικές δομές των ανθοκυανινών ως άλατα βενζοπυριλίου μέσω της εργασίας των Willstatter, Robinson και Karrer, μεταξύ άλλων, αλλά ήταν οδυνηρά προφανές ότι υπήρχαν πολλά περισσότερα να μάθουμε για τις ανθοκυανίνες και τη συμπεριφορά τους. Έπρεπε να περιμένω περίπου 25 χρόνια για μια πραγματικά ικανοποιητική εξήγηση, όταν ο καθηγητής Raymond Brouillard και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν μια σειρά εργασιών σχετικά με τους δομικούς μετασχηματισμούς των ανθοκυανινών. Στο μεταξύ, ένα ορόσημο που είχε πολύ σημαντική επίδραση στην τόνωση περαιτέρω έρευνας ήταν η δημοσίευση το 1967 του βιβλίου του καθηγητή J.B. Harborne, το “Comparative Biochemistry of the Flavonoids”. Η γνώση των ιδιοτήτων της ανθοκυανίνης, της κατανομής, της βιοσύνθεσης και της ενζυμολογίας, του φυσιολογικού ρόλου και της λειτουργίας έχει πλέον αυξηθεί σημαντικά και η μελάγχρωση της ανθοκυανίνης εξακολουθεί να αποτελεί πρόκληση για τους επιστήμονες σε πολλούς τομείς λόγω της περίπλοκης φύσης και πολυπλοκότητας της.

Οι ανθοκυανίνες είναι ιδιαίτερα χαρακτηριστικές των αγγειόσπερμων ή των ανθοφόρων φυτών, τα οποία παρέχουν από μόνα τους την κύρια πηγή τροφής μας. Εδώ κυριαρχούν δύο οικογένειες, οι Vitaceae (σταφύλια) και οι Rosaceae με το ευρύ φάσμα των χρωστικών φρούτων όπως το μήλο (Malus), το αχλάδι (Pyrus), το βερίκοκο, το κεράσι, το δαμάσκηνο, το ροδάκινο και την τσαπουρνιά (Προύνος η ακανθώδης, ακανθόπρουνος), το μαύρο βατόμουρο και το σμέουρο (Rubus), τη φράουλα (Fragaria) και το κυδώνι (Cydonia). Άλλες οικογένειες που περιέχουν χρωματισμένα φρούτα περιλαμβάνουν τα Ericaceae (μύρτιλο, κράνμπερι), Saxifragaceae (μαύρη και κόκκινη σταφίδα) και Caprifoliceae (σαμπούκο). Τα Solanaceae περιέχουν το ταμαρίλλο, το βακκίνιο, τη μελιτζάνα και την πατάτα. Η φυσική λειτουργία της μελάγχρωσης σε καλλιέργειες ρίζας και λαχανικά, ιδιαίτερα όταν το χρωματιστό μέρος είναι κρυμμένο κάτω από το έδαφος, δεν είναι τόσο εμφανής όσο με τα φρούτα και τα μούρα, όπου η πιθανή λειτουργία της είναι να βοηθά στη διασπορά των σπόρων από τα ζώα. Αλλά μεταξύ των καλλιεργούμενων φυτών υπάρχει μια συνειδητή επιλογή για το χρώμα ως χαρακτηριστικό της ποιότητας. Οι έγχρωμες ποικιλίες του κονδύλου της πατάτας μπορεί να είχαν εκτιμηθεί από τους Περουβιανούς αγρότες της εποχής πριν από τους Ίνκας με τον ίδιο τρόπο που το κόκκινο χρώμα ανθοκυανίνης στο δέρμα της πατάτας συνδέεται με την ποιότητα σήμερα. Η αισθητική ευχαρίστηση που δίνει το χρώμα στον άνθρωπο φαίνεται καλά από τα Cruciferae, στις κόκκινες ρίζες του ραπανιού (Raphanus sativus) και του κόκκινου λάχανου (Brassica oleracea), που φαίνεται να καλλιεργούνται κυρίως για το χρώμα τους. Παρόμοιες εκτιμήσεις ισχύουν για τους έγχρωμους λοβούς των οσπρίων (Leguminosae) και μπορούν επίσης να εφαρμοστούν στους έγχρωμους σπόρους των δημητριακών (Gramineae).

Το χρώμα συμβάλλει επίσης ουσιαστικά στην ελκυστική εμφάνιση των επεξεργασμένων τροφίμων και ποτών, και ένα σημαντικό ενδιαφέρον της βιομηχανίας τροφίμων για τις ανθοκυανίνες είναι η χρήση τους ως φυσικές χρωστικές για να αντικαταστήσουν τις συνθετικές κόκκινες βαφές. Η πιο άφθονη και ιστορικά αρχαιότερη ανθοκυανίνη που εξάγεται για το σκοπό αυτό προέρχεται από τον πυρήνα σταφυλιού. Άλλα, είτε είναι διαθέσιμα στο εμπόριο, μελετημένα εκτενώς με σκοπό τη βιομηχανική παραγωγή είτε χρησιμοποιούνται τοπικά ως φυσικά εκχυλίσματα για χρωματισμό τροφίμων, περιλαμβάνουν χρωστικές ουσίες, ο ιβίσκος της Ερυθραίας, το μπλε μύρτιλο, η μαύρη σταφίδα, το μύρτιλο, το κράνμπερι, το σαμπούκο, το κόκκινο λάχανο, το μοβ καλαμπόκι, το συνσέπαλο, η γλυκοπατάτα, η καλίνα, τα morning glory, τα πέταλα από δενδρομολόχα και το μπιζέλι πεταλούδα, τα φύλλα από προύμνη η κερασιόκαρπος και perilla, οι φλούδες ηλιόσπορου, τα υπολείμματα μαύρης ελιάς, το μαύρο κεράσι, η αρώνια, το κόκκινο μύρτιλο ή lingonberry, το έμπετρο το μελανό και τα μούρα saskatoon (αμελάγχιο το κληθρόφυλλο). Ο πρώιμος άνθρωπος, του οποίου η διατροφή βασιζόταν σε μεγάλο βαθμό σε άγρια φρούτα και μούρα, πιθανότατα κατανάλωνε μεγάλες ποσότητες ανθοκυανινών, περισσότερες από αυτές που καταναλώνονται σήμερα, χωρίς αμφιβολία έλκονταν από τα ζωηρά και λαμπερά χρώματα τους. Έτσι, ο άνθρωπος είναι καλά εγκλιματισμένος στην πρόσληψη ανθοκυανινών. Θα μπορούσε κανείς να υποστηρίξει ότι η σύγχρονη δίαιτα με την αυξανόμενη εξάρτηση της από τα επεξεργασμένα τρόφιμα μπορεί τώρα να έχει γίνει ανεπαρκής σε ανθοκυανίνες. Η αυξανόμενη χρήση φυσικών εκχυλισμάτων για το χρωματισμό τροφίμων θα μπορούσε να θεωρηθεί στο πλαίσιο αυτό ως διατήρηση των επιπέδων αν όχι ως αποκατάσταση της ισορροπίας, η οποία μπορεί να είναι επιθυμητή λόγω των ευεργετικών τους επιδράσεων.

Τα διαθέσιμα στοιχεία δείχνουν ότι οι ανθοκυανίνες δεν είναι μόνο μη τοξικές και μη μεταλλαξιογόνες, αλλά έχουν ευεργετικές θεραπευτικές ιδιότητες, ιδιαίτερα στην οφθαλμολογία, όπου ενισχύουν την οξύτητα της όρασης και για τη θεραπεία διαφόρων διαταραχών της κυκλοφορίας του αίματος. Οι δοκιμές τοξικότητας με ανθοκυανίνες του μοβ καλαμποκιού (Maiz morado) και της αγριάμπελου (Vitis labrusca) που χορηγήθηκαν σε αρουραίους και λαγωνικά έδειξαν ελάχιστες δυσμενείς επιπτώσεις, καθιερώθηκαν επίπεδα χωρίς επιπτώσεις και ικανοποιήθηκαν οι ρυθμιστικές αρχές για την ασφάλεια της χρήσης τους στα τρόφιμα. Η φυσιολογική επίδραση των ανθοκυανινών σχετίζεται με την πρόληψη της ευθραυστότητας των τριχοειδών στη θεραπεία ασθενειών που περιλαμβάνουν φλεγμονή των ιστών. Πράγματι, μπορεί κάλλιστα να έχουν αντικαταστήσει τη ρουτίνη (είναι ένα φυτικό βιοφλαβονοειδές που βρίσκεται σε πολλά φρούτα και λαχανικά) και τα παράγωγα της από αυτή την άποψη. Οι περισσότερες εργασίες σε αυτόν τον τομέα έχουν γίνει με φαρμακευτικά σκευάσματα που περιέχουν εκχύλισμα μύρτιλου (Vaccinium myrtillus). Αυτό περιέχει ένα τόσο πολύπλοκο μείγμα απλών γλυκοσιδών όλων των κοινών ανθοκυανιδινών εκτός από την πελαργονιδίνη που μπορεί να θεωρηθεί αντιπροσωπευτικό των ανθοκυανινών στο σύνολο τους. Τέτοια εκχυλίσματα έχει αποδειχθεί ότι αναστέλλουν τη συσσώρευση αιμοπεταλίων και αναστέλλουν την ελαστάση χοίρου in vitro, παρουσιάζουν ενδιαφέρον σε διάφορες πτυχές της διαβητικής μικροαγγειοπάθειας και παρουσιάζουν δράση κατά του έλκους. Πολλά φαρμακευτικά προϊόντα χρησιμοποιούνται τώρα που περιέχουν ανθοκυανίνες.

Απαραίτητη για τη βασική έρευνα και τις βιομηχανικές εφαρμογές, όπως αυτές που περιγράφονται, είναι η γνώση των πηγών και των χαρακτηριστικών των αναγνωρισμένων ανθοκυανινών. Στην τελευταία καταμέτρηση, είχαν χαρακτηριστεί πάνω από 270 μεμονωμένες δομές. Σκοπός αυτού του βιβλίου είναι να συγκεντρώσει σε έναν τόμο τη μεγάλη ποσότητα διάσπαρτων πληροφοριών που έχουν δημοσιευτεί εδώ και πολλά χρόνια σχετικά με την αναγνώριση, τις ιδιότητες και τις εφαρμογές των ανθοκυανινών σε βρώσιμα φυτά και, όπου χρειάζεται, να δώσει την εμφάνιση και τη σημασία άλλων επιλεγμένων φαινολικών και φλαβονοειδών. Οι συγγραφείς έχουν καλά προσόντα για να αναλάβουν αυτό το έργο λόγω του μακροχρόνιου ενδιαφέροντός τους για τις ανθοκυανίνες. Οι συγγραφείς δεν έχουν τακτοποιήσει τα φυτά σύμφωνα με καμία βοτανική ταξινόμηση (όπως έχει γίνει σε προηγούμενες ανασκοπήσεις) αλλά μάλλον με πιο γενικό τρόπο, με βάση εν μέρει τα μορφολογικά χαρακτηριστικά τους. Μετά από μια πρώτη σύνοψη της τρέχουσας επιστήμης της ανθοκυανίνης, έξι κεφάλαια είναι αφιερωμένα σε φρούτα (pome, stone, small, tropical, grapes και άλλα, τα σταφύλια δικαιολογούν ένα ξεχωριστό κεφάλαιο λόγω του πλούτου των πληροφοριών για αυτή τη μεγαλύτερη καλλιεργούμενη καλλιέργεια ενός καρπού) και μεμονωμένα κεφάλαια σε δημητριακά, όσπρια, ρίζες, κονδύλους και άλλα. Υπάρχουν περισσότερες από 2200 αναφορές, συμπεριλαμβανομένων πολλών που αναφέρονται για πρώτη φορά σε μια αγγλόφωνη δημοσίευση. Το βιβλίο θα έχει τεράστια αξία για όλους όσους ασχολούνται με τις ανθοκυανίνες ή το σκέφτονται, αλλά ιδιαίτερα για όσους ασχολούνται με τις Food and Horticultural Sciences.

C.F. Timberlake,

Bristol, England

Πρόλογος

Αυτό το βιβλίο γράφτηκε για να χρησιμεύσει ως κύριο κείμενο αναφοράς για όλους όσους ενδιαφέρονται για οποιαδήποτε πτυχή των ανθοκυανινών, της πιο σημαντικής και διαδεδομένης ομάδας φυτικών χρωστικών. Το βιβλίο πραγματεύεται τις πτυχές της χημείας, της φυσιολογίας, της χημειοταξονομίας, της κληρονομικότητας, της φαρμακολογίας, της βιοτεχνολογίας και της τεχνολογίας τροφίμων των ανθοκυανινών. Οι τύποι ανθοκυανινών, οι δομικοί μετασχηματισμοί, οι παράγοντες σταθεροποίησης και εντατικοποίησης του χρώματος, η βιοσύνθεση, η ανάλυση και οι λειτουργίες των ανθοκυανινών συζητούνται πρώτα. Ακολουθεί μια εις βάθος ανασκόπηση της βιβλιογραφίας που ασχολείται με τις ανθοκυανίνες όλων των μεγάλων και δευτερευόντων φρούτων, δημητριακών, οσπρίων, ριζών, κονδύλων, βολβών, λαχανικών, ελαιούχων σπόρων, βοτάνων, μπαχαρικών και πολλών δευτερευουσών καλλιεργειών. Όποτε είναι δυνατόν, η ποιοτική και ποσοτική σύνθεση των ανθοκυανινών δίνεται σε μορφή πίνακα και οι αλλαγές που σχετίζονται με την ανάπτυξη του φυτού ή/και με την αποθήκευση / επεξεργασία παρουσιάζονται γραφικά ή σε πίνακες.

Ορισμένες από τις καλλιέργειες, όπως τα σταφύλια, τα βατόμουρα, τα σμέουρα, τα chemes και τα μήλα, έχουν μελετηθεί εκτενώς και πολλές πτυχές των ανθοκυανινών τους είναι καλά τεκμηριωμένες. Η έρευνα για τις ανθοκυανίνες του καλαμποκιού, του ρυζιού και της πατάτας έχει επικεντρωθεί κυρίως στην πτυχή της κληρονομικότητας. Σε πολλές άλλες καλλιέργειες, η γνώση των ερυθρών χρωστικών τους περιορίζεται στη χημική φύση των ανθοκυανινών και σε αρκετές περιπτώσεις η ταυτοποίηση πρέπει να επιβεβαιωθεί. Εξαιτίας αυτού, το βάθος κάλυψης ποικίλλει από φυτό σε φυτό. Ένας λόγος για να συμπεριληφθούν φυτά για τα οποία είναι λίγες οι πληροφορίες για την ανθογένεια τους Οι ανίνες είναι διαθέσιμες για να επιστήσουμε την προσοχή στα κενά στις γνώσεις μας για τέτοια φυτά με την ελπίδα ότι θα τύχουν μεγαλύτερης προσοχής στο μέλλον.

Ένα από τα πιο περιεκτικά κεφάλαια του βιβλίου είναι αυτό που ασχολείται με τα σταφύλια. Αυτό το κεφάλαιο, το οποίο περιέχει 17 σχήματα και 12 πίνακες, ανασκοπεί την τρέχουσα γνώση των ανθοκυανινών στα διάφορα είδη σταφυλιών, οι αλλαγές που συμβαίνουν κατά την ανάπτυξη και την ωρίμανση του καρπού, η εκχύλιση, οι χημικές και φυσικές αλλαγές και ο ρόλος των ανθοκυανινών στην παραγωγή κρασιού και χυμών, την ανάκτηση και εφαρμογή ανθοκυανινών από τον πυρηνόλιθο και την παραγωγή ανθοκυανινών σε καλλιέργειες κυττάρων σταφυλιού.

Συνολικά αναφέρονται 2234 αναφορές, με πολλές πατέντες και δημοσιεύσεις από χώρες της Ανατολικής Ευρώπης και την Ιαπωνία να αναφέρονται για πρώτη φορά σε δημοσίευση στην αγγλική γλώσσα.

Ελπίζουμε ότι αυτή η εργασία θα είναι χρήσιμη σε όλους όσους ενδιαφέρονται για τις ανθοκυανίνες, ιδιαίτερα σε φυτοχημιστές, φυσιολόγους, επιστήμονες τροφίμων και τεχνολόγους.

Θα είμαστε πολύ υποχρεωμένοι στους αναγνώστες που θα εφιστούσαν την προσοχή μας σε πτυχές που έχουν παραμεληθεί και σε λάθη ή παραλείψεις που ενδέχεται να εμφανιστούν στη δημοσίευση.

G. Mazza

E. Miniati

Περιεχόμενα

Κεφάλαιο 1. Εισαγωγή

Ι. Τύποι Ανθοκυανινών
II. Δομικοί μετασχηματισμοί
III. Σταθεροποίηση και εντατικοποίηση χρώματος
- Α. Δομή
- Β. Συγκέντρωση
- Γ. Χρωματισμός
  - 1. Διαμοριακή μελάγχρωση
  - 2. Ενδομοριακή μελάγχρωση
- Δ. Αυτοσύνδεση
- Ε. Μεταλλο-συμπλοκή
- ΣΤ. pH
- Ζ. Άλλοι παράγοντες
IV. Βιοσύνθεση
V. Αναλυτικές μέθοδοι
VI. Λειτουργίες των ανθοκυανινών

Κεφάλαιο 2. Pome^(*) φρούτα

^(*) Στη βοτανική, το pome είναι ένα είδος φρούτου που παράγεται από ανθοφόρα φυτά στην υποφυλή Malinae της οικογένειας Rosaceae.

Ι. Μήλο
- Α. Ανθοκυανίνες στο μήλο
- Β. Παράγοντες που επηρεάζουν τα επίπεδα ανθοκυανίνης
  - 1. Γενετική
  - 2. Φως
  - 3. Θερμοκρασία
  - 4. Αγρονομικοί παράγοντες
  - 5. Παράγοντες σύνθεσης
  - 6. Αποθήκευση και επεξεργασία
II. Αχλάδι
III. Άλλα pome
- Α. Chokeberry
- Β. Cotoneaster
- Γ. Κράταιγος
- Δ. Mountain ash berry
- Ε. Κυδώνι
- ΣΤ. Saskatoon berry

Κεφάλαιο 3. Δρύπη^(*) φρούτα

^(*) Δρύπη ονομάζεται κάθε σαρκώδης καρπός, ο οποίος έχει υμενώδες εξωκάρπιο, σαρκώδες μεσοκάρπιο και ξυλώδες ενδοκάρπιο. Είναι από τους πιο κοινούς, εδώδιμους καρπούς στη φύση, όπως κεράσια, δαμάσκηνα, βερίκοκα, ροδάκινα, ελιές κά.

Ι. Βερίκοκο
II. Κεράσια
- Α. Γλυκό κεράσι
- Β. Βύσσινο
- Γ. Άλλα κεράσια
III. Ελιά
IV. Ροδάκινο
V. Δαμάσκηνα
- Α. Ευρωπαϊκό δαμάσκηνο
- B. Damson Plum
- Γ. Γιαπωνέζικο δαμάσκηνο
- Δ. American Plum
- Ε. Άλλα δαμάσκηνα
  - 1. Sloe Plum
  - 2. Cherry Plum

Κεφάλαιο 4. Μικρά φρούτα

Ι. Βατόμουρα
II. Βακκίνια
- Α. Highbush Blueberry
- Β. Lowbush Blueberry
- Γ. Rabbiteye Blueberry
- Δ. Καυκάσια βατόμουρα
- Ε. Άλλα βατόμουρα
III. Cranberries
IV. Σταφίδες
V. Φραγκοστάφυλα
VI. Σμέουρα
VII. Φράουλες
VIII. Whortleberries
- Α. Μύρτιλλο
- Β. Cowberry
- Γ. Bog Whortleberry
IX . Άλλα
- Α. Arctic Brambles
- Β. Boysenberry
- Γ. Loganberry
- Δ. Myrtle

Κεφάλαιο 5. Τροπικά φρούτα

Ι. Acerola
II. Μπανάνα
III. Κακάο
IV. Καφές
V. Date
VI. Lychee
VII. Java Plum
VIII. Μάνγκο
IX. Mangosteen και Kokum
Χ. Φρούτο του πάθους
XI. Άλλα
- Α. Αβοκάντο
- Β. Phalsa
- Γ. Ανανάς

Κεφάλαιο 6. Σταφύλια

Ι. Ανθοκυανίνες σε Vitis vinifera
II. Ανθοκυανίνες σε άλλα είδη Vitis
III. Ανθοκυανίνες σε καλλιεργημένα κύτταρα του είδους Vitis
IV. Αλλαγές στις ανθοκυανίνες κατά την ωρίμανση των σταφυλιών
V. Μεταβολές στις ανθοκυανίνες κατά την επεξεργασία και αποθήκευση σταφυλιών
- Α. Οινοποίηση
  - 1. Διαδικασία εκχύλισης
  - 2. Αποθήκευση και παλαίωση
- Β. Χυμός
VI. Ανάκτηση ανθοκυανινών και άλλων προϊόντων από πυρηνόπυρους