Экспериментальные исследования извлечения экстрактивных веществ из рябины красной

Для пищевой промышленности требуются сухие экстракты гидрофильной части различных ягод и плодов, так как они хорошо растворимы и могут использоваться для обогащения продуктов питания и расширения ассортимента напитков. В связи с широким распространением и наличием комплекса биологически активных веществ использование рябины красной (обыкновенной) для получения ее экстрактов является актуальным. Рябина обыкновенная Sorbus aucuparia L. обладает выраженным терапевтическим эффектом и поливитаминным действием.

Целью данной работы являлось проведение экспериментальных исследований процесса извлечения экстрактивных веществ из рябины обыкновенной и определение качественных показателей полученных экстрактов.

Материалы и методика исследований

Объектом исследования являлись образцы плодов рябины обыкновенной Sorbus aucuparia L. , собранные в Орловской области в осенний период после первых заморозков (для удаления горечей) и предварительно высушенные.

Химический состав высушенных плодов рябины обыкновенной представлен следующими компонентами: вода 12 %, сухие вещества 88 %. Сухие вещества включают белки, моно- и дисахариды, пищевые волокна, жиры, органические кислоты, минеральные вещества, витамины, дубильные вещества [ 1 ] .

Подготовка сырья к экстрагированию включала измельчение его на лабораторной мельнице ЛЗМ и разделение на фракции с помощью сит из металлотканой сетки № 0,2; № 1 и № 2. Для исследования были взяты две фракции: мелкая с размером частиц 0,2-1 мм и крупная с размером частиц 1-2 мм. Экспериментальные исследования осуществляли в Центре коллективного пользования «Орловский региональный центр сельскохозяйственной биотехнологии» (Орел ГАУ).

Среди многих факторов, интенсифицирующих экстрагирование, можно отметить температуру, вибрационное воздействие и ультразвук. Поэтому параллельно были исследованы несколько вариантов водной экстракции.

Экстрагирование в системе «твердое тело-жидкость» проводили на шейкере Water bath shaker Type 357 . Экстрагентом являлась дистиллированная вода. Для экстрагирования были взяты сырье:экстрагент в соотношении равном 1:5 (по массе). Ультразвуковое экстрагирование осуществляли в ультразвуковой мойке « Ultrasons » с частотой 22 кГц. Для сравнения проводили экстрагирование настаиванием (мацерацией).

Процесс экстрагирования растворимых веществ из плодов рябины в общем виде включает четыре основные стадии [ 2 ] :

• -    проникновение экстрагента в поры частиц рябины обыкновенной;

• -    растворение экстрактивных веществ;

• -    перенос экстрагируемого вещества из глубины частиц рябины обыкновенной на ее поверхность (внутренняя диффузия);

• -    перенос извлекаемого вещества от поверхности вглубь экстрагента (внешняя диффузия).

Движущей силой процесса экстрагирования является разность концентраций органических веществ в клетках рябины и в основной массе экстрагента, находящегося в контакте с поверхностью размолотых частиц рябины.

Для оценки степени извлечения экстрактивных веществ и подтверждения эффективности метода экстрагирования определяли содержание растворимых сухих веществ, глюкозы по показателю преломления на рефрактометре RE50 [ 3 ] . Перед началом работы рефрактометр прогревали до выравнивания температуры, затем протирали призмы рефрактометра марлей, смоченной дистиллированной водой, сушили и проверяли установку нуль – пункта по дистиллированной воде. Небольшое количество (2-3 капли) исследуемого раствора помещали на рабочую неподвижную призму рефрактометра и сразу же накрывали подвижной призмой. После звукового сигнала записывали значения показателя преломления. Перевод найденного значения показателя преломления в значение массовой доли растворимых сухих веществ и глюкозы осуществляли по специальным таблицам.

Мутность экстракта измеряли на денситометре Денси-Ла-метр по оптической плотности, длина волны 535+/-20 нм. Для этого экстракт наливали в пробирку и помещали в прибор, затем снимали показания на цифровом табло.

Плотность полученных экстрактов определяли пикнометрическим методом [ 4 ] . Высушенный при температуре 100-105 ºС до постоянной массы и охлажденный в эксикаторе до комнатной температуры пикнометр взвешивался с погрешностью не более 0,0015 г, заполнялся при помощи маленькой воронки дистиллированной водой немного выше метки. Пикнометр закрывался пробкой и выдерживался 20 мин в водяном термостате или водяной бане при температуре воды 20,0±0,1 °С. При этой температуре уровень воды в пикнометре доводился до метки при помощи капиллярной трубки или свернутой в трубку полоски фильтровальной бумаги. Пикнометр снова закрывался пробкой и выдерживался в термостате или водяной бане еще 10 мин, проверяя положение мениска по отношению к метке. Затем пикнометр вынимался из термостата или водяной бани, вытирался снаружи мягкой тканью досуха и был оставлен под стеклом аналитических весов в течение 20 мин, затем взвешивался с погрешностью не более 0,0015 г. Потом его освобождали от воды, споласкивали последовательно этиловым спиртом и эфиром, высушивали, как указано выше, охлаждали в эксикаторе до комнатной температуры и заполняли испытуемым раствором, после чего проводили те же операции, что и с дистиллированной водой. Наполнение пикнометра водой (или раствором), установку мениска и взвешивание повторяли три раза. Для вычисления брали среднеарифметическое значение.

Плотность испытуемого раствора p20, кг/м3, вычисляется по формуле:

Р 20 _ ( т 2 - т ) ■ 998,23

т 1 - т где m – масса пустого пикнометра, г; m1 – масса пикнометра с дистиллированной водой, г; m2 – масса пикнометра с испытуемым раствором, г; 998,23 – значение плотности воды при температуре 20 °С, кг/м3.

По результатам проведенных исследований были составлены таблицы и построены графики, показывающие влияние различных факторов на характеристики полученных экстрактов.