Определение содержания жирных кислот с сопряженными C=C связями в масле гранатовых косточек методом спектроскопии комбинационного рассеяния света

Впервые предложен подход для быстрой оценки содержания пуниковой кислоты в масле гранатовых косточек по спектрам комбинационного рассеяния (КР) света. С использованием двух длин волн возбуждающего излучения (532 и 785 нм) исследовали спектры КР смесей масла гранатовых косточек и подсолнечного масла. Смеси этих масел рассматривали в качестве модельных систем масла гранатовых косточек с различным содержанием пуниковой кислоты. С привлечением теории функционала плотности рассчитан спектр КР молекулы пуниковой кислоты. На основании этих исследований установлено, что отношение пиковых интенсивностей I₁₆₂₈/I₁₄₄₂ спектральных линий с частотами 1628 и 1442 см^–1 пропорционально содержанию пуниковой кислоты в масле. Линия КР около 1628 см^–1 связана с валентными колебаниями C=C связей в последовательностях из трех сопряженных связей в молекулах этой кислоты. Линия около 1442 см^–1 относится к деформационным колебаниям C–H связей в CH₂-группах в молекулах всех жирных кислот в масле гранатовых косточек. Показано, что метод спектроскопии КР позволяет идентифицировать пуниковую кислоту в масле гранатовых косточек даже при низких содержаниях (1 % масс.). Дополнительно обнаружено, что спектры КР, зарегистрированные с использованием длины волны возбуждения 532 нм, позволяют детектировать наличие каротиноидов в масле гранатовых косточек.

1. Paul A., Radhakrishnan M. Pomegranate seed oil in food industry: extraction, characterization, and applications / Trends Food Sci. Technol. 2020. Vol. 105. P. 273 – 283. DOI: 10.1016/j.tifs.2020.09.014

2. Di Napoli A., Germani F., Parisi F., Zucchetti P. The beneficial effects of pomegranate Punica granatum L. consumption on human health: a review / Pharmadvances. 2023. Vol. 5. No. 1. DOI: 10.36118/pharmadvances.2022.45

3. Aruna P., Venkataramanamma D., Singh A. K., Singh R. P. Health benefits of punicic acid: a review / Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2016. Vol. 15. No. 1. P. 16 – 27. DOI: 10.1111/1541-4337.12171

4. Novruzov E. N., Zeynalova A. M. Biological activity and therapeutic effect of pomegranate seed oil / Rast. Resursy. 2019. Vol. 55. No. 2. P. 186 – 194 [in Russian]. DOI: 10.1134/s0033994619020080

5. de Melo I. L. P., de Carvalho E. B. T., de Oliveira e Silva A. M., et al. Characterization of constituents, quality and stability of pomegranate seed oil (Punica granatum L.) / Food Sci. Technol. 2016. Vol. 36. No. 1. P. 132 – 139. DOI: 10.1590/1678-457x.0069

6. Turtygin A. V., Deineka V. I., Deineka L. A. Determination of the triglyceride composition of pomegranate seed oil by reversed-phase HPLC and spectrophotometry / J. Anal. Chem. 2013. Vol. 68. No. 6. P. 558 – 563. DOI: 10.1134/s1061934813060142

7. Costa A. M. M., Silva L. O., Torres A. G. Chemical composition of commercial cold-pressed pomegranate (Punica granatum) seed oil from Turkey and Israel, and the use of bioactive compounds for samples’ origin preliminary discrimination / J. Food Compos. Anal. 2019. Vol. 75. P. 8 – 16. DOI: 10.1016/j.jfca.2018.09.004

8. Zieliñska A., Wójcicki K., Klensporf-Pawlik D., et al. Cold-pressed pomegranate seed oil: study of punicic acid properties by coupling of GC/FID and FTIR / Molecules. 2022. Vol. 27. No. 18. P. 1 – 10. DOI: 10.3390/molecules27185863

9. Deineka V. I., Nguen A. V., Deineka L. A. Features of sample preparation for analysis of seed oil with conjugate fatty acids: Momordica cochinchinensis seed oil / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2018. Vol. 84. No. 2. P. 18 – 23 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-2-18-23

10. Uncu O., Napiórkowska A., Szajna T. K., Ozen B. Evaluation of three spectroscopic techniques in determination of adulteration of cold pressed pomegranate seed oils / Microchem. J. 2020. Vol. 158. 105128. DOI: 10.1016/j.microc.2020.105128

11. Munnier E., Al Assaad A., David S., et al. Homogeneous distribution of fatty ester-based active cosmetic ingredients in hydrophilic thin films by means of nanodispersion / Int. J. Cosmet. Sci. 2020. Vol. 42. No. 5. P. 512 – 519. DOI: 10.1111/ics.12652

12. Kwofie F., Lavine B. K., Ottaway J., Booksh K. Differentiation of edible oils by type using raman spectroscopy and pattern recognition methods / Appl. Spectrosc. 2020. Vol. 74. No. 6. P. 645 – 654. DOI: 10.1177/0003702819888220

13. Shehnaz H., Ashraf A., Majeed M. I., et al. Identification of adulterated cooking oil by Raman spectroscopy / Food Anal. Methods. 2024. Vol. 17. No. 7. P. 997 – 1004. DOI: 10.1007/s12161-024-02626-5

14. El-Abassy R. M., Donfack P., Materny A. Visible Raman spectroscopy for the discrimination of olive oils from different vegetable oils and the detection of adulteration / J. Raman Spectrosc. 2009. Vol. 40. No. 9. P. 1284 – 1289. DOI: 10.1002/jrs.2279

15. Barros I. H. A. S., Paixão L. S., Nascimento M. H. C., et al. Use of portable Raman spectroscopy in the quality control of extra virgin olive oil and adulterated compound oils / Vib. Spectrosc. 2021. Vol. 116. 103299. DOI: 10.1016/j.vibspec.2021.103299

16. Vargas Jentzsch P., Ciobotã V. Raman spectroscopy as an analytical tool for analysis of vegetable and essential oils. Supplementary material / Flavour Fragrance. J. 2014. Vol. 29. No. 5. P. 287 – 295. DOI: 10.1002/ffj.3203

17. Wang J., Lv J., Mei T., et al. Spectroscopic studies on thermal degradation and quantitative prediction on acid value of edible oil during frying by Raman spectroscopy / Spectrochim. Acta, Part A. 2023. Vol. 293. 122477. DOI: 10.1016/j.saa.2023.122477

18. Kuznetsov S. M., Novikov V. S., Vasimov D. D., et al. Raman spectroscopy of vegetable oils and omega-3 fish oil supplements: quantitative analysis / Photonics Russia. 2024. Vol. 18. No. 8. P. 650 – 659 [in Russian]. DOI: 10.22184/1993-7296.fros.2024.18.8.650.659

19. Portarena S., Anselmi C., Leonardi L., et al. Lutein/âcarotene ratio in extra virgin olive oil: an easy and rapid quantification method by Raman spectroscopy / Food Chem. 2023. Vol. 404. No. PB. 134748. DOI: 10.1016/j.foodchem.2022.134748

20. El-Abassy R. M., Donfack P., Materny A. Assessment of conventional and microwave heating induced degradation of carotenoids in olive oil by VIS Raman spectroscopy and classical methods / Food Res. Int. 2010. Vol. 43. No. 3. P. 694 – 700. DOI: 10.1016/j.foodres.2009.10.021

21. Schaffer H. E., Chance R. R., Silbey R. J., et al. Conjugation length dependence of Raman scattering in a series of linear polyenes: Implications for polyacetylene / J. Chem. Phys. 1991. Vol. 94. No. 6. P. 4161 – 4170. DOI: 10.1063/1.460649

22. Kuznetsov S. M., Sagitova E. A., Prokhorov K. A., et al. Dependence of C=C stretching wavenumber on polyene length in degraded polyvinyl chloride: a comparative empirical, classical mechanics, and DFT study / Spectrochim. Acta, Part A. 2022. Vol. 282. 121653. DOI: 10.1016/j.saa.2022.121653

23. Novikov V. S., Kuzmin V. V., Darvin M. E., et al. Relations between the Raman spectra and molecular structure of selected carotenoids: DFT study of á-carotene, â-carotene, ã-carotene and lycopene / Spectrochim. Acta, Part A. 2022. Vol. 270. 120755. DOI: 10.1016/j.saa.2021.120755

24. Kuznetsov S. M., Novikov V. S., Sagitova E. A., et al. Raman spectra of n-pentane, n-hexane, and n-octadecane: experimental and density functional theory (DFT) study / Laser Phes. 2019. Vol. 29. No. 8. 085701. DOI: 10.1088/1555-6611/ab2908

25. Baker J., Pulay P. Assessment of the Handy – Cohen optimized exchange density functional for organic reactions / J. Chem. Phys. 2002. Vol. 117. No. 4. P. 1441 – 1449. DOI: 10.1063/1.1485723

26. Liubimovskii S. O., Novikov V. S., Shlyakhtin A. V., et al. Raman study of block copolymers of methyl ethylene phosphate with caprolactone and L-lactide / Polymers (Basel). 2022. Vol. 14. No. 24. 5367. DOI: 10.3390/polym14245367

27. Laikov D. N., Ustynyuk Y. A. PRIRODA-04: a quantum-chemical program suite. New possibilities in the study of molecular systems with the application of parallel computing / Russ. Chem. Bull. 2005. Vol. 54. No. 3. P. 820 – 826. DOI: 10.1007/s11172-005-0329-x

28. Chemcraft — Freeware Lite version. https://www.chemcraftprog.com/lite.html (accessed April 3, 2025).

29. Czamara K., Majzner K., Pacia M. Z., et al. Raman spectroscopy of lipids: A review / J. Raman Spectrosc. 2015. Vol. 46. No. 1. P. 4 – 20. DOI: 10.1002/jrs.4607

30. Darvin M. E., Gersonde I., Albrecht H., et al. Resonance Raman spectroscopy for the detection of carotenoids in foodstuffs. Influence of the nutrition on the antioxidative potential of the skin / Laser Phys. Lett. 2007. Vol. 4. No. 6. P. 452 – 456. DOI: 10.1002/lapl.200710004

31. Llansola-Portoles M. J., Pascal A. A., Robert B. Electronic and vibrational properties of carotenoids: from in vitro to in vivo / J. R. Soc. Interface. 2017. Vol. 14. No. 135. 20170504. DOI: 10.1098/rsif.2017.0504