Исследование криосепарации при умеренных температурах антоциановых вытяжек с целью получения концентратов природных пигментов

Жмых, остающийся после соковыжимания плодов и ягод, обычно содержит значительное количество антоцианов. Однако, в традиционных методах производства часто происходит выброс этого ценного сырья, что приводит к значительным потерям пигмента. Разработка методов извлечения и концентрации антоцианов из этого сырья является актуальной задачей, позволяющей сделать процесс производства более эффективным и устойчивым.

Для проведения исследования по концентрированию экстракта антоцианов из черноплодной рябины был выбран метод замораживания. Этот метод основан на законе Рауля, согласно которому по мере уменьшения температуры замерзания раствора с пониженным содержанием растворенного вещества (в данном случае антоцианов) изменяется фазовый состав системы. Замерзание дисперсных систем, таких как водные экстракты, происходит неравномерно, что позволяет выделять концентраты с высоким содержанием целевых компонентов.

Объект и методы исследования

Для анализа использовались жмых свежих ягод черноплодной рябины (Sorbaronia fallax), предварительно высушенные в сушильном шкафу при температуре 60˚С в течение 6 ча- сов. Растертые в ступке образцы экстрагировались дистиллированной водой на водяной бане в течение 40 минут при температуре от 75 до 90°C. Полученные экстракты профильтровывались.

Для получения концентрата экстракты, охлаждали до -0,5°С. После замерзания раствора сливали оставшуюся жидкую фракцию. Также растворы замораживались медленно до -4°C, -12°C в калориметре и быстро в морозильной камере до -21°C. После заморозки, при одинаковых условиях с интервалом 30 минут, проводилась фракционная разморозка растворов, замер объема и оптической плотности каждой фракции.

Анализ растворов проводили на фотоколориметре «КФК-3КМ» на длине волны 516 нм, что соответствует поглощению цианидинов черноплодной смородины.

Определение белка в растворах определяли с помощью качественных реакций: биуретовой, реакции Фоля и нингидриновой реакции.

Результаты исследования

Все экстракты, полученные по методике, описанной выше, имеют насыщенный темнокрасный - бордовый цвет. На рисунках 1 и 2 представлен характер замерзания водного экстракта черноплодной рябины.

Рис. 1. Характер замерзания водного экстракта при -4°C

Рис. 2. Характер замерзания водного экстракта при -12°C

Из рисунка 2 видно, что при заморозке раствора при -12°C наблюдалось образование «комка» темного цвета. Экспериментально установлено, что при замораживании водного раствора яичного белка образуется похожая характерная структура с «комком» по центру. Таким образом было предположено, что концентрат, содержащийся на поверхности, или фракция, первая при разморозке, не содержит природного белка. Белок сконцентрирован в «комке». Это явление связано с тем, что при более низких температурах растительные белки начинают агрегироваться и выделяться в виде твердых фаз [2]. Для подтверждения отсутствия белков в размороженных фракциях был проведен анализ, результаты которого представлены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты качественного анализа присутствия белка в растворах

№ Раствора экстракта	Фракция	Наличие белка
1	Твердая фаза (лед)	+
	Жидкая фаза (концентрат)	-
2	Твердая фаза (лед)	+
	Жидкая фаза (концентрат)	-
3	Твердая фаза(лед)	+
	Жидкая фаза (концентрат)	-

Было экспериментально подтверждено, что в концентрате растительные белки отсутствуют, что подтверждается отрицательными результатами биуретовой и нингидриновой реакциями и реакцией Фоля.

Таким образом, получение концентрата методом замораживания позволяет освободить концентрат от растительного белка, мешаю- щего при хранении растворов натуральных субстанций процессами коагуляции и помутнением раствора.

В таблице 2 приведены значения оптической плотности и объемов фракций, полученных в результате разморозки экстрактов замороженных медленно и быстро.

Таблица 2. Характеристики фракций при разморозке растворов после быстрой и медленной заморозки

τ размороз-ки, мин	Медленная заморозка			Быстрая заморозка
	D	C, *10-6 на 1мл	Объем. доля фракции, %	D	C, *10-6 на 1мл	Объем. доля фракции, %
30	2,794	79,897	3,25	4,99	206,113	2,25
60	1,782	7,361	22,5	2,548	22,028	10,75
90	1,44	4,282	31,25	1,822	8,467	20
120	1,184	3,827	28,75	1,406	6,533	20
150	1,515	10,239	13,75	1,02	2,049	46,25

Экспериментальные данные, полученные при фракционной разморозке растворов, подвергнутых быстрой заморозке при -21°C и медленной заморозке при -4°C, позволяют сделать несколько ключевых выводов. При быстрой заморозке наблюдается высокая концентрация антоцианов в меньших объемах фракций. Например, в первом образце объемом 1,8 мл оптическая плотность составляет 4,990, а концентрация антоцианов на 1 мл – 206,11 * 10-6 моль/л. По мере увеличения объема фракций концентрация антоцианов снижается.

При медленной заморозке концентрация ем объема фракций, но в целом распределение антоцианов происходит более равномерно. Например, в первом образце объемом 2,6 мл оптическая плотность составляет 2,794, а концентрация антоцианов на 1 мл – 79,90 * 10-6 моль/л. В последующих фракциях концентрации антоцианов были ниже по сравнению с первой фракцией.

Из этих данных можно сделать вывод, что быстрая заморозка способствует выделению более концентрированных фракций антоцианов в меньших объемах, что может быть полезно для дальнейшей переработки или хранения.

антоцианов также уменьшается с увеличени-