В области натуральных пищевых антиоксидантов флавоноиды привлекают всё больше внимания благодаря своей высокой антиоксидантной способности и природному происхождению. Они становятся новым антиоксидантным вариантом в пищевой промышленности, который сочетает функциональность с экологическими преимуществами, соответствуя спросу потребителей на натуральные, полезные и устойчивые пищевые добавки.

Бархатцы (Tagetes erecta L.) — однолетнее травянистое растение рода Tagetes из семейства астровых (Asteraceae). Родом из Мексики, сейчас его выращивают в крупных масштабах в нескольких регионах Китая, включая Синьцзян, Хэбэй и Юньнань. Бархатцы — это не только высококачественное сырье для извлечения лютеина, но и её цветочные остатки богаты флавоноидами. При дальнейшей обработке и экстракции эти флавоноиды можно извлечь в виде бархатцев, что позволяет более полно использовать сырьё и значительно повышает добавленную стоимость бархатцев.

Источник изображения: Baidu Encyclopedia (Baidu Baike)

I. Флавоноиды бархатцев

Флавоноиды бархатцев — это естественная смесь флавоноидных соединений, извлекаемых из растений бархатцев и побочных продуктов обработки (остатков цветов) с помощью таких процессов, как экстракция, очистка, концентрация и сушка. Они представляют собой важное достижение в комплексном использовании цепочки бархатцев. Основным активным компонентом является кверцетагетин, который составляет более 80% от общего экстракта. По сравнению с распространённым кверцетином, кверцетагетин содержит одну дополнительную гидроксильную группу и обладает относительно высокой антиоксидантной активностью среди природных флавоноидов [1].

Источник изображения: Baidu Encyclopedia (Baidu Baike)

Флавоноиды бархатцев в основном производятся из цветочных остатков, образующихся как побочные продукты обработки бархатцев, что позволяет использовать сельскохозяйственные отходы с добавленной стоимостью. Основной процесс экстракции — ультразвуковая экстракция с использованием водного этанола [3,11], в сочетании с макропористой очисткой смолы. Некоторые современные производственные процессы используют сверхкритическую экстракцию CO₂ [4] для максимизации удержания активных компонентов [2]. По характеристикам растворимости флавоноиды бархатцев можно разделить на маслянорастворимые и водорастворимые формы, каждая из которых подходит для различных систем обработки.

II. Основные свойства

Источник изображения: Baidu Encyclopedia (Baidu Baike)

1. Физические свойства: Очищенный продукт представляет собой жёлтый или коричневато-жёлтый порошок без явного неприятного запаха. Водорастворимые сорта легко растворяются в воде и этаноле, тогда как маслянорастворимые — в растительных маслах, ацетоне и других органических растворителях. После включения в состав они не влияют негативно на основной вкус или цвет продукта [5].

2. Антиоксидантный механизм:

3. Основная антиоксидантная активность флавоноидов бархатцев обусловлена множеством фенольных гидроксильных групп в их молекулярной структуре. Их антиоксидантный механизм в основном включает три аспекта:
   (1) Извлечение свободных радикалов: фенольные гидроксильные группы отдают активные атомы водорода и реагируют с пероксидными радикалами, алкиловыми радикалами и другими радикалами, образуемыми при окислении липид, превращая высокореактивные свободные радикалы в стабильные продукты [6] и напрямую прерывая цепную реакцию перекисления липид.
   (2) Хелирование металл-ионов: они могут образовывать стабильные хелаты с прооксидантными металлическими ионами, такими как железо и медь, в пищевых системах, снижая каталитическое воздействие этих металлов на окисление липидов [7] и, следовательно, уменьшая образование свободных радикалов у источника.
   (3) Активация антиоксидантных ферментов: они могут косвенно активировать эндогенные антиоксидантные ферменты в пищевых системах, такие как супероксиддисмутаза (SOD) и каталаза (CAT), тем самым увеличивая антиоксидантную способность системы и обеспечивая двойной антиоксидантный эффект.

4. Ключевые преимущества: флавоноиды бархатцев сочетают в себе сильную антиоксидантную активность с устойчивым источником сырья. Сырьё получается из побочных продуктов обработки бархатцев, превращая отходы в ценный ресурс и соответствуя принципам развития индустрии зелёного питания. Они также хорошо переносят температуры традиционной пищевой промышленности 100–180°C, что делает их подходящими для основных процессов, таких как готовка и выпечка.

5. Стабильность: Они обладают отличной кислотостойкостью и сохраняют стабильность в кислых пищевых системах при pH 3–6. Они также могут поддерживать хорошую активность при слабо щелочных условиях при pH 7–8, тогда как их активность немного снижается при сильно щелочных условиях выше pH 9 [9]. Они обладают хорошей стабильностью хранения при защите от света и герметичности. Свет и кислород оказывают относительно ограниченное влияние на их активность, и их можно хранить длительное время в сухих условиях при комнатной температуре без специального низкотемпературного хранения.

6. Другие функции: Помимо антиоксидантной активности, флавоноиды бархатцев также обладают антивозрастным физиологическим эффектом и могут помочь снизить повреждения от окислительного стресса. Небольшие количества могут помочь улучшить естественные функциональные свойства продуктов [12], поддерживая разработку функциональных продуктов. Они также обладают широким потенциалом применения в товарах для здоровья, кормовых добавках и других областях.

III. Признанное природное происхождение и большой потенциал для промышленных применений

В настоящее время флавоноиды бархатцев одобрены Министерством сельского хозяйства и сельских хозяйств Китая как новый продукт для кормов. В качестве натурального антиоксиданта и альтернативы ингредиентам на основе антибиотиков они могут использоваться в кормах для скота, птицы и аквакультуры для снижения окислительного стресса, укрепления иммунитета и задержки окисляющей разложения жиров и масел в кормах. Они пока не одобрены для использования в пищевых продуктах питания или здоровых питания в Китае или других рынках и находятся на стадии исследований и разработок этих применений. Как натуральные растительные экстракты, флавоноиды бархатцев получают выгоду от масштабного развития индустрии бархатцев и всё более зрелых технологий экстракции, при этом их безопасность и функциональность продолжают оцениваться и проверяться.

IV. Безопасность

Флавоноиды бархатцев — это натуральные растительные экстракты, полученные из бархатцев, широко культивируемой коммерческой культуры. Многочисленные токсикологические исследования и валидации процессов показали высокий уровень безопасности, без наблюдаемой острой или хронической токсичности, а также без канцерогенных, тератогенных или мутагенных эффектов [8].

V. Меры предосторожности

1. Совместимость: антиоксидантная активность может снижаться в щелочных системах выше pH 8, поэтому бархатцы не рекомендуется использовать отдельно в сильно щелочных системах. Их можно комбинировать с натуральными антиоксидантами, такими как экстракт розмарина, токоферолы (витамин E) и чайные полифенолы [10]. Такие комбинации могут дополнительно повысить антиоксидантную эффективность и расширить их пригодность для различных систем формулировок.

2. Условия хранения: храните в герметичном контейнере при сухой температуре при комнатной температуре с рекомендуемой температурой ≤25°C. Избегайте влаги, высоких температур и длительного воздействия прямого солнечного света. Влага может вызвать слепление, но это не влияет на основную активность. Засохший материал можно аккуратно измоловать перед обычным использованием.

3. Методы растворения: Водорастворимые флавоноиды бархатцев можно растворить непосредственно в тёплой воде перед добавлением и тщательно перемешивать. Маслорастворимые флавоноиды бархатцев можно добавлять непосредственно в масляную фазу и равномерно распределять их при нагреве до 50–60°C при перемешивании, что помогает обеспечить стабильную антиоксидантную эффективность по всей системе.

4. Совместимость с сырьями: Как натуральные растительные экстракты, флавоноиды бархатцев хорошо соотносятся с различными натуральными ингредиентами. Однако комбинировать их с большим количеством синтетических красителей не рекомендуется, так как перекрывающиеся цветовые эффекты могут привести к нежелательным изменениям внешнего вида конечного продукта.

Флавоноиды бархатцев представляют собой новое поколение натуральных антиоксидантов, сочетающих натуральное происхождение, высокую эффективность и экологическую устойчивость. Помимо высокой антиоксидантной способности, их разработка позволяет использовать сельскохозяйственные побочные продукты с добавленной стоимостью по всей цепочке бархатцев. Этот подход поддерживает экологическое развитие, одновременно отвечая на потребительский спрос на натуральные ингредиенты.