Toksykologia żywności dr inż. Barbara Borczak

1

ĆWICZENIE 1

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI GARBNIKÓW W HERBACIE

Definicja

Garbniki (Taniny) to substancje roślinne, o złożonym składzie chemicznym. Można

je najogólniej określić jako bezazotowe związki naturalne, o dużej masie cząsteczkowej (500-

3000), zawierające liczne grupy hydroksylowe, mające charakter polifenoli. Stanowią one

obronę roślin przed drobnoustrojami i pasożytami, są także półproduktami do syntezy innych

związków.

Garbniki pod względem budowy chemicznej dzielą się na dwie grupy:



Hydrolizujące



Niehydrolizujące- skondensowane

Do pierwszej grupy zaliczamy związki o charakterze estrowym z kwasem galusowym i

jego pochodnymi (tzw. galotaniny) oraz połączenia estrowe z kwasem elagowym (tzw.

elagotaniny). Do drugiej grupy garbników-skondensowanych proantocyjanidyn należą

produkty kondensacji katechin.

Istnieje jeszcze trzecia grupa, tzw. niskomolekularna frakcja garbników. Są to substancje

garbnikowe owoców i warzyw, zwane również taniną żywnościową. Zaliczamy tu katechiny,

leukoantocyjany i niektóre pochodne kwasów cynamonowego, kawowego, chinowego i

kumaryny. Wiele tanin żywnościowych nie wykazuje podstawowej cechy garbników, jaką

jest reagowanie z białkiem w procesie garbowania skór. Pod tym względem chemicznym

należą one do flawonoidów.

Występowanie

Do bogatych źródeł katechin należą owoce oraz używki. Liście herbaty zielonej mogą

zawierać do 20% katechin w suchej masie, a po fermentacji (herbata czarna) ok. 3%. Ponadto

owoce o cierpkim posmaku: jabłka, wiśnie, jeżyny, owoce dzikiej róży i pigwowca. Taniny

występują także w winie czy w piwie. Ze względu na dużą aktywność chemiczną tych

związków ich straty podczas procesów przetwarzania mogą być duże i dlatego należy unikać

ich reakcji z metalami ciężkimi i ich polimeryzacji pod wpływem wysokiej temperatury.

Toksykologia żywności dr inż. Barbara Borczak

2

Właściwości garbników

Garbniki odznaczają się zdolnością tworzenia z białkami (bogatymi w prolinę)

trwałych nierozpuszczalnych połączeń, czego efektem jest ściągające działanie na skórę i

błony śluzowe. Reagowanie garbników z białkami struktury zakończeń nerwów czuciowych i

tworzenie z nimi połączeń kompleksowych wpływa modyfikująco na funkcję receptorów i

przyczynia do efektu przeciwbólowego.

Garbniki z pewnymi substancjami, w tym również z toksycznymi alkaloidami lub

solami metali ciężkich tworzą nierozpuszczalne w wodzie osady. W ten sposób inaktywują

niektóre czynniki o właściwościach kancerogennych, np. kwas elagowy spotykany w

malinach, truskawkach, porzeczkach, orzechach i herbacie, zwłaszcza zielonej, wykazuje

zdolność wiązania bezno-α-pirenu w kompleks nieaktywny. Ponadto wykazują właściwości

hamowania aktywności mutagennej aflatoksyn oraz blokowania procesu tworzenia

nitrozoamin (kwas kawowy, chlorogenowy, galusowy).

Garbniki mają wiele właściwości leczniczych, działają przeciwbakteryjnie i

przeciwwirusowo, hamują wzrost przeszczepialnych nowotworów, mają aktywność

przeciwutleniającą (są skutecznymi zmiataczami wolnych rodników

)

oraz działanie

supresyjne na ośrodkowy układ nerwowy.

W lecznictwie, surowce garbnikowe stosowane są jako leki przeciwbiegunkowe, w

krwawych biegunkach i poważnych zatruciach pokarmowych. Garbniki wykazują także

działanie uszczelniające ścianki naczyń włosowatych oraz unieczynnianie histaminy

odpowiedzialnej m.in. za wystąpienie zmian uczuleniowych. Inną rolą garbników jest ich

udział w procesie wyprawiania skór zwierzęcych, czy też w produkcji barwników.

Właściwości antyodżywcze garbników

Garbniki mogą blokować enzymy działające w przewodzie pokarmowym. Dotyczy to

zwłaszcza inhibicji enzymów proteolitycznych przez garbniki występujące w dużych

ilościach w niektórych surowcach stanowiących źródło białka, np. w nasionach roślin

strączkowych. Zmniejszenie strawności białka tych produktów może być również

spowodowane tym, że jest ono powiązane z garbnikami. Innym efektem antyodżywczym (np.

w herbacie) może być ograniczenie przyswajalności niektórych metali, głównie żelaza

poprzez tworzenie kompleksów nie ulegających rozkładowi w przewodzie pokarmowym.

Toksykologia żywności dr inż. Barbara Borczak

3

Rola garbników w żywności

a) Udział

w

enzymatycznym

brązowieniu

żywności.

Pod

wpływem

polifenylooksydazy utleniają się do o-chinonów. Największą skłonność pod tym

względem wykazują gallokatechiny i kwas chlorogenowy. Proces ten prowadzi do

obniżenia zawartości kwasu L-askorbinowego

b) Z metalami, szczególnie z żelazem i miedzią, dają związki o zabarwieniu szarym

do niebieskoszarego oraz tzw. posmak metaliczny.

c) Pod wpływem tlenu i wysokiej temperatury utleniają się do związków o ciemnym

zabarwieniu. Reakcje te określane są mianem nieenzymatycznego brązowienia,

typu tlenowego. Szczególnie skłonne do przebarwień pod wpływem ogrzewania są

leukoantocyjany. Np. gruszki o jasnym miąższu zabarwiają się podczas ogrzewania na

różowo. Przecier jabłkowy przy ogrzewaniu ponad 100

o

C zabarwia się na czerwono.

d) W żywności o konsystencji płynnej, jak soki owocowe i wina garbniki są

przyczyną różnego rodzaju zmętnień lub osadów. Dzieje się to dzięki łączeniu

białek z garbnikami, metali z garbnikami oraz utlenieniu garbników. Szczególną

rolę odgrywają tutaj leukoantocyjany.

e) Są odpowiedzialne za charakterystyczną cierpkość i goryczkę owoców, herbaty,

wina, piwa, ziarna kakaowego. Największą siłę cierpkości wykazują leukoantocyjany,

mniejszą katechiny a najmniejszą- kwas chlorogenowy.

f) Garbniki wpływają pośrednio na konsystencję owoców i warzyw przez

inhibowanie działania enzymów pektolitycznych. Może to mieć szczególne

znaczenie przy zapobieganiu mięknienia ogórków kiszonych oraz przy naturalnej

oporności roślin na działanie chorób infekcyjnych.

g) Wykazują właściwości przeciwutleniające, dzięki kompleksowaniu metali Cu i Fe

(jako katalizatorów utleniania) i wolnych rodników.

Toksykologia żywności dr inż. Barbara Borczak

4

OZNACZANIE ZA WARTOŚCI FLAWONOIDÓW (GARBN1KÓW)

W HERBACIE

Zasada metody:

Odważyć 1 g herbaty, przenieść do kolbki destylacyjnej i ogrzewać pod chłodnicą

zwrotną po 15 min. trzykrotnie z 50 cm

3

wody destylowanej, a czwarty raz z 25 cm

3

wody.

Każdorazowo ekstrakt zdekantować, zebrać do kolbki stożkowej i ogrzewać do wrzenia.

Następnie dodać z pipety 20 cm

3

4-procentowego roztworu octanu miedzi i całość przenieść

do kolby miarowej poj. 200 cm

3

.

Zawartość kolby ostudzić, dopełnić do kreski wodą destylowaną, wymieszać i

przesączyć przez sączek karbowany do suchego naczynia. Pipetą pobrać 100 cm

3

przesączu

do kolby stożkowej, dodać 25 cm

3

50-procentowego roztworu kwasu octowego i 20 cm

3

10-

procentowego roztworu jodku potasowego (KJ).

Wydzielony jod miareczkować 0,1 M roztworem tiosiarczanu sodu wobec skrobi.

Równocześnie wykonać ślepą próbę biorąc do analizy 90 cm

3

wody destylowanej, 10 cm

3

4-

procentowego roztworu octanu miedzi, 25 cm

3

50-procentowego roztworu kwasu octowego i

20 cm

3

10-procentowego roztworu KJ.

Zawartość garbników w miareczkowanym przesączu obliczyć

ze wzoru:

X = (V

1

- V

2

) . 0,01039

Gdzie: V

1

- objętość 0, l M tiosiarczanu zu

ż

yta do zmiareczkowania próby ślepej, V

2

-

objętość 0,1 M tiosiarczanu zużyta do zmiareczkowania próby właściwej,

0,01039 - ilość gramów garbników odpowiadająca 1 cm

3

0

,

l M roztworu Na

2

S

2

O

3

Uwzględniając rozcieńczenia i naważkę obliczyć procentową zawartość garbników w

herbacie.

Odczynniki:

l. Octan miedziowy - roztwór 4%

2. Kwas octowy - roztwór 50%

3. Jodek potasowy - roztwór 10%

4. Tiosiarczan sodowy - roztwór 0,l M

5. Skrobia – roztwór 2%