Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :
Home / Coloranți / Despre compușii porfirinici. Ce sunt? Clasificare. Structură.

Despre compușii porfirinici. Ce sunt? Clasificare. Structură.

/
/
/
29 Views

Compuşii porfirinici sunt substanţe fundamentale ale Terrei, reprezentând pigmenţi specifici ale organismelor şi având acceaşi structură de bază, şi anume inelul porfirinic. Prezenţa clorofilei în celulele plantelor şi algelor, la nivelul cloroplastelor, asigură în mod direct sau indirect baza energetică şi respiratorie aproape tuturor celorlalte organisme de pe Terra. Graţie clorofilei, plantele verzi sunt organisme autotrofe, iar fotosinteza este cel mai important proces biochimic de pe Pământ. Orice organism de pe Terra (cu excepţia unor bacterii chemosintetizante) care nu este capabil să-şi producă singur substanţe organice din substanţe minerale, trăieşte, direct sau indirect din sintezele clorofilei, deci pe seama ei. Practic, viaţa tuturor animalelor şi oamenilor atârnă de această moleculă. Hemoglobina este o cromoproteină (pigment protidic) colorată roşu-aprins, care intră în constituţia eritrocitelor, îndeplinind rol respirator.

Compușii porfirinici în clasa de aditivi

Compuşii porfirinici fac parte din clasa coloranţilor naturali, adică acele substanţe colorate care se găsesc în mod natural în produsele comestibile, din care se obţin prin extracţie, respectiv prin sinteză chimică (carotenoidele, clorofilele, antocianele, riboflavina, betainele etc.). Conform directivei 94/36 EC, în categoria coloranţilor se includ constituienţii naturali ai produselor alimentare şi sursele naturale care, în mod normal, nu sunt consumate ca produse alimentare ca atare şi care nu sunt folosite ca ingrediente pentru a produce un aliment. Clasificarea coloranţiilor se poate realiza după mai multe criterii, aşa cum se poate observa în figura de mai jos.

compusii porfirinici Din grupa coloranţiilor porfirinici fac parte clorofila (pigmentul verde al plantelor), hemul (pigmentul sângelui) şi derivaţii acestora. Clorofila şi hemul au aceeaşi structură de bază – sistemul porfirinic. Există mai multe condiţii pe care coloranţii alimentari trebuie să le îndeplinească, şi anume:

  • Să nu fie toxic/cancerogenic la diferite niveluri de utilizare şi să nu interacţioneze cu urmele de metale şi nici cu agenţii oxidanţi sau reducători;
  • Să aibă dispersabilitate şi/sau solubilitate adaptate la încorporarea sa în fază apoasă şi/sau lipidică;
  • Să nu imprime gust şi miros particular produsului alimentar în care se introduce;
  • Să fie stabil la lumină când este introdus în produs şi se găseşte în formă solubilizată sau dispersată, la pH=2-8;
  • Să nu fie afectat de temperaturile la care se face tratamentul termic;
  • Să fie stabil în timpul depozitării produsului alimentar în care s-a introdus şi caracteristicile să fie identice de la un lot la altul;
  • Să poate fi pus în evidenţă în produsul alimentar prin tehnici analitice adecvate.

Ca aditiv de colorare se utilizează în afară de clorofilă (E140: Verde natural CI 3, Clorofila cu magneziu, feofitin cu magneziu) şi clorofilină de Cu (E141 I), precum şi clorofila de Cu şi Na (E141II: verde natural C.I.5, clorofilina sodică, clorofilina potasică). Colorantul sângelui nu este trecut pe lista aditivilor aprobaţi de UE, astfel, procentul de adaos este depedent de diferiţi factori.

Compușii porfirinici – structură

Clorofila prezintă patru nuclee pirolice (I, II, III, IV) unite în centru printr-un ion de magneziu, prin 2 valenţe şi prin 2 legături fizice Toate acestea formează împreună un nucleu porfirinic. În macromoleculă apare şi un homociclu pentanonic acid (V). Cu cifre arabe, de la 1 la 8, se notează, în sensul acelor de ceasornic, punctele externe ale celor 4 inele pirolice, aşa cum se observă în figura II.1.

clorofila structura Nucleul porfirinic împreună cu homociclul pentanonic formează doar o parte a clorofilei, care poartă numele acid clorofilinic sau clorofilină. În punctul 7, de fapt, clorofila se continuă printr-o prelungire moleculară monocatenară numită fitol. Fitolul este monoalcoolul unei hidrocarburi superioare. Clorofila nu se află liberă, ca şi în cazul hemului, ci se combină cu o proteină numită plastina, împreună cu care realizează cloroplastina, un compus asemănător ca structură cu hemoglobina.  În plante, clorofila se găseşte în organite  specifice, numite cloroplaste. Este formată din clorofilă a şi b în raport de 3:1 şi este adesea asociată cu proteine, zaharuri şi lipide sub forma unei suspensii coloidale. În vegetale există mai multe tipuri de clorofilă, notate cu primele litere ale alfabetului (a, b, c, d, e). Cea mai importantă în fotosinteză este clorofila a, care este mai închisă la culoare. Diferenţele structurale între tipurile de clorofilă sunt conferite de radicalii de la nivelul inelelor pirolice I sau II.

Clorofila a

Clorofila a se află în cantitatea cea mai mare, fiind prezentă la nivelul celulelor asimilatoare ale tuturor plantelor verzi, a algelor şi a unor cianobacterii. Doar ea poate transformă energia luminoasă în energie chimică. Clorofilele secundare (b, c, d, e) au capacitatea de a absorbii lumina, pe baza căreia produc energie, pe care însă o cedează în întregime clorofilei a. Toate organismele fotosintetizatoare conţin clorofilă a. Clorofila b apare doar la plante şi la algele verzi, în timp ce clorofilele c, d şi e sunt specifice algelor, bacteriilor şi flagelatelor fotosintetizante. Pentru a realiza fotosinteza, clorofilele secundare (b, c, d, e) au nevoie în mod obligatoriu de clorofila a, care este o însoţitoare universală. Clorofila a are culoarea verde intens-albăstruie.

Clorofila b

Clorofila b are o structură foarte asemănătoare clorofilei a. Diferenţe apar doar la nivelul nucleului pirolic II, în punctul 3. Însoţind clorofila a, clorofila b apare la plantele superioare şi la algele verzi. Clorofila b este de culoare verde-gălbuie.

Clorofila c

Structura chimică a clorofilei c a fost descifrată abia în ultimii ani. Ea este specifică algelor brune. Culoarea clorofilei c este verde.

Clorofila d

Structura chimică a clorofilei d a fost elucidată de abia în 2005. Faţă de clorofila a, clorofila d prezintă în plus un atom de hidrogen (H) la nivelul inelului pirolic I. Această clorofilă apare la unele alge roşii, aşa cum sunt, spre exemplu, Gigatina agardhi şi Gigatina papillata şi la unele cianobacterii (Acaryochloris marina).

Clorofila e

Clorofila e este specifică algelor galbene-aurii şi cianobacteriilor.

Structura hemoglobinei

Toţi pigmenţii metalo-proteici (clorofila, hemoglobina, citocromul) au o structură porfirinică, fiind formaţi din patru nuclee, care alcătuiesc un inel, în centrul căruia se află un metal: magneziu, cobalt, cupru, vanadiu, fier. Construcţia proteinei respiratorii, porneşte de la hem, la care, în jurul unui cation bivalent de fier se legă cele 4 nuclee. Când hemul se leagă de globină (proteină), se naşte hemoglobina, aşa cum se poate observa în figura de mai jos.

structura hemoglobinei Văzută ca structură spaţială, hemoglobina se evidenţiază prin „înfăşurările” globinei, care prinde în fiecare dintre „răsucirile” celor 4 catene (α1, α2, β1, β2) câte o moleculă de hem.

Hemul este pigmentul propriu-zis a hemoglobinei şi gruparea prosteică a acesteia, în timp ce globina, alcătuită în special din aminoacizii lizină şi histidină, constituie partea proteică a macromoleculei. Hemul respirator se formează doar în jurul fierului bivalent – Fe2+, ionul feric (Fe3+) fiind incapabil de a fixa oxigenul gazos.

Hemina

În natură există structuri asemănătoare hemoglobinei, cu fier trivalent, numite hemine. În organismul uman, heminele nu îndeplinesc rol respirator, dar prezintă importanţă, deoarece din ele se formează citocromii, catalazele şi peroxidazele.

Globina

Globina este o proteină cu caracter bazic, care fereşte de la oxidare hemul şi îi asigură un suport corespunzător. Globina are o structură asemănătoare albuminelor şi prezintă specificitate, având o structură caracteristică şi individuală pentru fiecare specie. Această protidă este formată din sute de aminoacizi, care se grupează în 4 catene polipeptidice, identice între ele, fiecare combinându-se cu câte o moleculă de hem. Se cunosc mai multe tipuri de catene, dintre care cele α şi β sunt normale pentru eritrocitele postnatale sănătoase. Când hemoglobina leagă dioxidul de carbon, globina suferă anumite transformări pierzându-şi caracterul bazic. De aceea, hemoglobina, prin sistemul tampon oxihemoglobină/carbohemoglobină, intervine în păstrarea echilibrului acido-bazic. Organismul omului este în stare să sintetizeze uşor globina, niveluri scăzute ale acesteia întâlnindu-se doar în cazurile severe de inaniţie. Anemiile, deci,  sunt rar cauzate de insuficienţa globinei. Însă, în anumite circumstanţe, de obicei genetice, structura globinei poate deveni aberantă, formându-se pe baza ei; hemoglobina patologică.

Compușii porfirinici – obținere și identificare

Metoda uzuală de obţinere a clorofilei (figura III.1)  din frunzele verzi (spanac, urzici, iarbă, alge) se bazează pe extracţia colorantului cu ajutorul apei, la 100.

clorofila in stare pura

O altă metodă constă în coagularea la 60-70  a sucului obţinut prin presarea plantei, separarea proteinelor prin filtrare, după care se face extragerea colorantului cu un solvent, ca de exemplu acetonă, etanol, eter de petrol, metil-etil-cetonă. Cele două clorofile a şi b sunt însoţite întotdeauna în cloroplatele din frunzele verzi, de două carotinoide: carotina şi xantofila. Extragerea concomitentă a carotinoidelor şi a clorofilei se realizează prin utilizarea a doi solvenţi, dintre care unul hidrofob, pentru corotinoide (hidrocarburi), şi altul hidrofil, pentru clorofilă (alcool superior). Această metodă este aplicată în cazul în care algele monocelulare sunt utilizate ca materie primă. Clorofila folosită ca aditiv alimentar este o substanţă solidă, ceroasă, de culoare variabilă, de la verde-măsliniu la verde închis, în funcţie de conţinutul de magneziu coordinat. Este solubilă în ulei vegetal, alcool şi în solvenţi organici, dar insolubilă în apă. Clorofila în stare pură este o substanţă cristalină, insolubilă în apă, mai mult sau mai puţin solubilă în alţi solvenţi: alcool, eter, sulfură de carbon benzen şi cloroform. Se dizolvă în lipidele lichide (este liposolubilă) colorând solventul în verde-brun (este lipocromă). În etanol şi metanol se colorează în verde-albastru.

La principala clorofilă (clorofila a), maximele de absorbţie ale luminii sunt situate între 662 nm (în roşu) şi 430 nm (în albastru). Deşi diferenţele structurale sunt mici, clorofilele secundare (b, c, d, e) prezintă maximele de absorbţie, faţă de clorofila a, deplasate spre stânga sau spre dreapta. Clorofilina (acidul clorofilinic), ca o consecinţă a prezenţei homociclului pentanonic, este hidrofilă iar fitolul este hidrofob. Prin fitol, clorofila este insolubilă în apă şi prezintă caracteristici specifice cerurilor. Industria farmaceutică, pe baza fitolului, sintetizează vitaminele liposolubile E şi K.

Identificarea clorofilei se face spectrometric, iar absorbţia maximă în cloroform este la lungimea de undă de 409 nm. Sărurile de Na şi K ale clorofilei se pot obţine prin reacţia de saponificare cu alcalii când are loc îndepărtarea metanolului şi a fitolului. Aceşti compuşi, denumiţi clorofiline, prezintă o mare solubilitate în apă, în glicerină şi în alcool. Molecula de clorofilă conţine un atom de Mg legat complex, care poate fi uşor înlocuit cu Cu, Zn, Fe şi Ni, la tratarea sa cu soluţii de acizi diluaţi. Rezultă în acest mod clorofilele de Cu, Fe şi Ni, complexe de Cu, Fe ale clorofinelor etc. Sunt caracterizate printr-o stabilitate mai mare la lumină. Ca aditiv de colorare se utilizează în afară de clorofilă (E140: Verde natural CI 3, Clorofila cu magneziu, feofitin cu magneziu) şi clorofilină de Cu (E141 I), precum şi clorofila de Cu şi Na (E141II: verde natural C.I.5, clorofilina sodică, clorofilina potasică). Clorofilina de Cu este obţinută din frunze sau legume verzi, prin tratarea cu sulfat de cupru în mediu bazic. Se prezintă sub formă de pudră de culoare verde-închis, spre albastru-negru. Clorofilina de Cu este solubilă în uleiuri vegetale. Aditivul are un conţinut total de clorofilină de minim 95% (proba uscată la 100  , timp de o oră). Clorofilina de Cu şi Na, sau K (E141) se obţine din clorofilă prin tratarea acesteia  cu sulfat de Cu şi NaOH sau de K. Aceasta este solubilă în apă. Aditivul alimentar trebuie să aibă un conţinut total de clorofilă şi de complexe ale clorofilei de minim 10%. În industria alimentară, E140 şi E141 sunt utilizaţi pentru colorarea diverselor produse alimentare (sucuri, dulciuri, paste, îngheţată, absint, brânză, gemuri, jeleuri) şi pentru reînverzirea legumelor decolorate din diverse motive.

Sângele este intens colorat în roşu, culoarea fiind condiţionată de cantitatea de hemoglobină care se găseşte în eritricitele sângelui, care, la centrifugarea sângelui, se separă sub formă de concentrat eritrocitar cu un randament de 33-37%. Concentratul eritrocitar conţine 65% apă, 33% proteine (în principal hemoglobină) şi 1% săruri minerale. Se foloseşte pentru colorarea preparatelor din carne cu adaos de preparate proteice din soia, cazeină, emulsie de şorici, amidon etc. Se poate adăuga sânge integral stabilizat sau concentrat eritrocitar (elemente figurate). Sângele integral stabilizat cu 3% NaCl se tratează cu NaNO2 (0,105%) şi se păstrează 24 de ore la 2-4 . Concentratul eritrocitar este în prealabil hemolizat cu apă în raport de 1:1, timp de 30 min, după care se tratează cu NaNO2 (0,242% faţă de concentratul eritrocitar nehemolizat) şi 3% NaCl, urmată de o depozitare de 24 de ore la 2-4. Sângele integral şi concentratul eritrocitar tratate cu NaNO2 se adaugă în proporţie de 0,8-1% faţă de derivatul proteic sau amidon, în stare hidratată. În condiţiile în care, compoziţia este pe bază de carne de porc şi derivate proteice, respectiv amidon, se recomandă ca adaosul de 0,8-1% să fie raportat la total compoziţie. Pentru conservarea îndelungată a sângelui integral şi a concentratului eritrocitar tratat cu NaNO2 se poate usca prin pulverizare. În industria cărnii poate fi utilizat drept colorant roşu şi preparatul nitrozil hemocrom (DNHF), care se obţine prin reacţia dintre hemină şi nitrit în prezenţa unui agent reducător. Preparatul DNHF se adaugă în proporţie de 35 mg/kg compoziţie împreună cu 0,05% tripolifosfat. În aceste condiţii nu se mai foloseşte azotit pentru formarea culorii. Acest preparat DNHF este recomandat a fi folosit în compoziţiile cu adaosuri necarnate şi în cele formate din carne de porc şi slănină (fără carne de vită). Concentrația sanguină a hemoglobinei poate fi măsurată cu hemoglobimetru electronic sau prin teste sanguine.

Necesitatea, dozele admise, riscurile şi efectele implicate în folosirea aditivilor E 140 şi E141 I şi II şi a colorantului din sânge

În industria alimentară aditivii E 140 şi E 141 I şi II sunt utilizaţi individual sau în combinaţie cu alţi coloranţi în diverse produse alimentare (sucuri, dulciuri, paste, îngheţată, absint, brânză Sage Derby, gemuri, jeleuri) şi pentru reînverzirea legumelor decolorate din diverse motive, în doze qs. Aceştia se utilizează pentru restabilirea culorii iniţiale a conservelelor din fructe şi legume verzi, care au suferit degradări la procesare sau depozitare din următoarele motive:

  • La sterilizarea conservelor din fructe şi legume verzi, poate avea loc trecerea clorofilei în fetofitină, compus de culoare brună, în urma înlocurii Mg din molecula clorofilei cu H, reacţie influenţată de valoarea pH-ului. Intensitatea degradării scade la valori mari de pH şi creşte la prelungirea tratamentului termic.
  • La depozitare, unele metale Zn, Cu, Fe, Al, Sn, acţionează asupra corofilei, substituindu-se ionul de Mg, şi astfel se obţin compuşi cu coloraţii diferite;
  • Lumina catalizează a serie de procese de degradare, iar ca urmare clorofila trece în feofitină (în cazul conservelor de fasole verde, mazăre şi spanac).
  • Produsele congelate verzi pot căpăta o culoare verde olive datorată acţiunii enzimei clorofilază. Ulterior, culoarea devine cenuşie, când se formează fetofitină prin pierderea atomului de Mg, din cauza unor oxidări la care participă enzimele lipoxidazele. De asemenea, coloranţii se utilizează şi pentru colorarea unor produse de culoare.

Aditivii E 140 şi E 141 nu prezintă nici un risc asupra consumatorului, complexele de Cu ale clorofinelor şi clorofilinelor E141 I şi II sunt periculoare doar în cazul persoanelor cu retenţie de Cu sau prin consumarea unor alimente bogate în Cu. Doza pentru clorofile şi clorofiline este nespecificată, iar pentru complexele Cu-clorofile şi Cu-clorofiline este de 15 mg/kg corp.

Clorofila prezintă efecte şi asupra organismului uman. Extern, acţionează ca dezodorizant, dezinfectant şi tonic cutanat, iar intern, stimulează respiraţia, ajută la epurarea reziduurilor şi contribuie la combaterea anemiei. Pe lângă efectul profund de dezintoxicare al organismului şi de inhibare a creşterii microbiene, există o mulţime de indicaţii frecvente ale curei cu clorofilă: hepatită şi alte afecţiuni hepatice, anemie, hipocalcemie, astm şi rinite alergice, varice, hemoroizi, constipaţie, ulcer gastric şi duodenal, ulceraţii ale pielii, hiperglicemie (diabet) sau hipoglicemie, hipertensiune arterial etc. Nu este solubilă în apă şi formează legături moleculare stranse cu cateva substanţe cancerigene: aflatoxinele (în special aflatoxina B1), hidrocarburile aromatice şi fumul depus industrial ca şi conservant pe anumite mezeluri, aminele heterociclice care rezultă din procesele de frigere rapidă a cărnii pe suprafeţe supraîncălzite sau direct la focul deschis. Aceste legături între clorofile şi potenţiali carcinogeni se pot face chiar înainte de absorbţia lor intestinală, reducand cantitatea de factori carcinogenetici ce pot ajunge la ţesuturile sensibile ale acestora.

Colorantul sângelui nu este trecut pe lista aditivilor aprobaţi de UE astfel, procentul de adaos fiind depedent de nivelul de derivat necarnat folosit în compoziţia preparatelor din carne. Acesta se foloseşte pentru colorarea preparatelor din carne cu adaos de preparate proteice din soia, cazeină, emulsie de şorici, amidon etc. Se poate adăuga sânge integral stabilizat sau concentrat eritrocitar (elemente figurate). Colorantul sângelui fiind un produs natural, poate fi folosit fără nici o resctricţie, sau în doze qs pentru fiecare om. Nu se cunosc efecte secundare pentru concentraţiile utilizate în alimente.

Surse:

Ana, A. (2000) Culoarea şi coloranţii alimentari, Ed. Universitatea “Dunărea de Jos”, Galaţi;

Banu, C. (2000) Aditivi şi igrediente pentru industria alimentară, Ed. Tehnică, Bucureşti;

Banu, C. (1985) Folosirea aditivilor în industria alimentară, Ed. Tehnică, Bucureşti;

Gutt, S. (2006) Aditivi utilizaţi în produsele alimentare, Ed. Universităţii “Ştefan cel Mare”, Suceava;

Hura, C. (2004) Aditivi alimentari, Ed. Cermi, Iaşi;

Mota, M. (2005) Alimentaţia omului sanatos si bolnav, Ed. Academiei,Craiova;

Negulescu, G., Mencinicopschi, G. (2010) Alimente pentru o viaţă sănătoasăghid de prevenţie şi terapeutică, Ed. Litera, Bucureşti;

Orănescu, E. (2008) Aditivii alimentari, necesitate şi risc, Ed.Agir, Bucureşti;

Tachino, N., Guo, D., Dashwood. WM, ş.a. (1994) Mechanisms of the in vitro antimutagenic action of chlorophyllin against benzopyrene: studies of enzyme inhibition, molecular complex formation and degradation of the ultimate carcinogen, Mutat Res.

http://ro.wikipedia.org/wiki/Clorofil%C4%83

http://cesamancam.ro/clorofila-e140-e141.html

http://www.bioterapi.ro/aprofundat/index_aprofundat_index_enciclopedic_substanteHemoglobina.html

http://www.bioterapi.ro/aprofundat/index_aprofundat_index_enciclopedic_substanteClorofila.html

http://www.sfatulmedicului.ro/Alimentatia-sanatoasa/aditivii-alimentari_1515

http://reconquistandoeden.com.ar/el-oro-verde-la-clorofila

http://educacionquimica.latinamres.net/2012/09/30/clorofila-la-sangre-verde/

http://terapiasbiologicassadecv.blogspot.ro/2012/07/clorofila-un-aliado-para-la-limpieza.html

  • Facebook
  • Twitter
  • Google+

Abonează-te la articolele noastre!

Dacă îți plac articolele noastre și ți se par utile, te poți abona gratis introducând numele dvs. și adresa de e-mail!

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *