Separation and determination of anthocyanidins in fruit liqueurs using electrophoretic and spectrophotometric techniques

Agnieszka Kowalska

Abstract

Anthocyanins are plant pigments responsible for colours within the range from red to blue. They belong to the group of polyphenolic compounds called flavonoids [1,7]. Anthocyanins are glycosides that consist of aglycone (anthocyanidin) and sugar moiety [2]. Not only do those compounds show biological activity in plants, but they also appear to have beneficial effect on human’s health since they show anti-inflammatory, antioxidant and anticancer activity [6]. The aim of the master’s thesis was to optimize the conditions of electrophoretic separation of anthocyanins in fruit liqueurs and to identify the compounds using the scanning spectrophotometric detector. First of all, methanolic liqueurs from blueberries, sweet cherries, bilberries, blackberries and sour cherries were prepared. Following that, for each of the liqueurs electrophoretic parameters such as the concentration and the amount of sample that was dosed hydrodynamically to the capillary, and the voltage as well were optimized. The electrophoretic process was conducted using 50 mmol·l-1 sodium metaborate containing 15% (v/v) of methanol as a running buffer. Optimized conditions of electrophoretic separation proved very similar for all liqueurs. All the samples needed to be diluted four (blueberries, bilberries, blackberries, sour cherries) or six times (sweet cherries). The time of hydrodynamic sample dosing for samples was 2 seconds for blackberries and sour cherries, 1,5 second for blueberries and sweet cherries, 1 second for bilberries. In the majority of cases no significant voltage influence on the resolution was observed. Since the reduction of the voltage tends to extend the total analysis time, higher voltage values were considered optimal. For blueberries, sweet cherries, bilberries and blackberries, sour cherries the voltage of 25 kV and 20 kV respectively was chosen. In none of the samples the presence of standards (cyanin, malvin or pelargonin) in the form of diglycosides was found. Diglycosides show much shorter migration time that the corresponding anthocyanidins in aglyconic form or with only one sugar moiety [21]. Similarities of absorption spectra may however indicate the aglycon identity of standard and sample compounds. Capillary electrophoresis is completely applicable to separate anthocyanins that are present in liqueurs made of fruits such as blueberries, sweet cherries, bilberries, blackberries and sour cherries. Nevertheless, in order to identify the compounds proper standard substances are required. Those standards need to have exactly the same structure as analysed compounds including both aglycone and sugar moiety. The alternative possibility is to use mass spectrometer as a detector. The analysed samples are very likely to contain malvidin (blueberries) and cyanidin (sweet cherries, bilberries, blackberries and sour cherries) derivatives, since similarities between absorption spectra for compound from samples and standard are noticeable.
Diploma typeMaster of Science
Author Agnieszka Kowalska KChA
Agnieszka Kowalska,,
- Chair Of Analytical Chemistry
Title in PolishRozdzielanie i oznaczanie antocyjanidyn w nalewkach z owoców przy zastosowaniu technik elektroforetycznych i spektrofotometrycznych
Supervisor Elżbieta Święcicka-Fuchsel KChA
Elżbieta Święcicka-Fuchsel,,
- Chair Of Analytical Chemistry
Certifying unitFaculty of Chemistry (FC)
Affiliation unitChair Of Analytical Chemistry (CAC)
Languagepl polski
StatusFinished
Issue date (year)2013
Abstract in PolishAntocyjany są barwnikami roślinnymi odpowiedzialnymi za barwy od czerwonej po niebieską. Pod względem chemicznym należą do grupy związków polifenolowych zwanych flawonoidami [1,7]. Ponadto, antocyjany są związkami glikozydowymi składającymi się z części aglikonowej (antocyjanidyny) oraz dołączonej do niej reszty cukrowej [2]. Oprócz aktywności biologicznej w organizmach roślinnych, związki te wykazują prozdrowotne właściwości wobec organizmu ludzkiego, wśród których należy wymienić ich działanie przeciwzapalne, przeciwutleniające, przeciwmiażdżycowe oraz przeciwnowotworowe [6]. Celem części doświadczalnej pracy magisterskiej była optymalizacja warunków rozdzielania elektroforetycznego antocyjanów obecnych w nalewkach z wybranych owoców oraz identyfikacja rozdzielonych związków z wykorzystaniem skanującego detektora spektrofotometrycznego. Pierwszym etapem pracy było przygotowanie metanolowych nalewek z borówek, czereśni, jagód, jeżyn oraz wiśni. Następnie dla poszczególnych nalewek optymalizowano parametry procesu elektroforetycznego takie jak stężenie oraz ilość próbki wprowadzanej do kapilary, a także przykładane do elektrod napięcie. Bufor roboczy stanowił 50 mmol·l-1 metaboran sodu zawierający 15% (v/v) alkoholu metylowego. Optymalne warunki rozdzielania antocyjanów dla wszystkich badanych nalewek były bardzo zbliżone. Wyjściowa próbka wymagała czterokrotnego (nalewka z borówek, jagód, jeżyn i wiśni) lub sześciokrotnego (nalewka z czereśni) rozcieńczenia. Czas wprowadzania próbki do kapilary metodą hydrodynamiczną wynosił 2 sekundy dla nalewek z jeżyn i wiśni, 1,5 sekundy dla nalewek z borówek i czereśni oraz 1 sekundę dla nalewki z jagód. W większości przypadków nie zaobserwowano znacznego wpływu przykładanego napięcia na rozdzielczość. Z tego powodu za optymalne uznawano wyższe wartości, gdyż warunkowały one znaczne skrócenie czasu całej analizy. I tak dla nalewek z borówek, czereśni i jagód satysfakcjonującą rozdzielczość i krótki czas analizy uzyskano stosując napięcie równe 25 kV, zaś dla nalewek z jeżyn oraz wiśni 20 kV. W żadnej z nalewek nie stwierdzono obecności dostępnych substancji wzorcowych, tj. 3,5-di-O-glukozydów cyjanidyny, malwidyny oraz pelargonidyny. Związki te jako diglikozydy wykazują znacznie krótsze czasy migracji niż odpowiednie antocyjanidyny w stanie wolnym lub z dołączoną jedną resztą cukrową [21]. Podobieństwo przebiegu krzywych absorpcji zarejestrowanych dla wzorców oraz niektórych z rozdzielanych związków pochodzących z badanych nalewek może wskazywać na tożsamość części aglikonowej, zaś różnice w czasach migracji są związane z obecnością innej reszty cukrowej. Elektroforeza kapilarna jest techniką analityczną umożliwiającą rozdzielenie antocyjanów obecnych w nalewkach z owoców, takich jak borówki, czereśnie, jagody, jeżyny oraz wiśnie. Identyfikacja rozdzielonych związków jest możliwa w sytuacji, gdy dostępne są substancje wzorcowe identyczne z rozdzielanymi zarówno pod względem aglikonu (antocyjanidyny), jak i dołączonej do niego reszty cukrowej. Alternatywnym rozwiązaniem jest oczywiście zastosowanie spektrometru mas w roli detektora. Badane nalewki zawierają w swoim składzie pochodne malwidyny (nalewka z borówek) oraz cyjanidyny (nalewki z czereśni, jagód, jeżyn i wiśni), o czym świadczy podobieństwo krzywych absorpcji dla wybranych pików widocznych na elektroferogramach zarejestrowanych dla poszczególnych nalewek oraz dostępnych substancji wzorcowych.

Get link to the record
msginfo.png

Back