Новые технологии переработки растительного сырья

Современная тенденция в области питания связана с расширением ассортимента функциональных продуктов, ежедневное употребление которых способствует профилактике гиповитаминозов и нарушения обмена веществ, в конечном итоге оздоровлению населения.

Для решения вопросов, связанных с созданием инстантированных продуктов нового поколения, отвечающих требованиям здорового питания, необходимо изыскание и использование новых, нетрадиционных источников местного сырья, в том числе растительного происхождения, и разработка технологий, позволяющих получать добавки функционального назначения. Весьма перспективным в этом направлении является использование плодов ягодных культур – ценнейшего источника получения биологически активных веществ.

В последнее время в пищевой, фармацевтической и косметической отраслях промышленности, производстве изделий бытовой химии все большее применение находят масляные экстракты лекарственных растений [1]. При их производстве используются в основном растительные (льняное, подсолнечное, кукурузное и др.) масла.

Целью исследований являлось определение биохимического состава и разработка технологии получения масляных экстрактов из растительного сырья.

Объекты и методы исследований. Научно-исследовательскую работу проводили в лаборатории качества ГНУ СибНИИП, ГНУ СибНИИЖ, г. Новосибирск.

Товароведную и технологическую оценку качества свежего и сушеного сырья плодов ягодных культур проводили по общепринятым методикам. При аппаратном обеспечении изучали потребительские свойства, химический состав, микробиологические показатели и показатели безопасности плодово-ягодного сырья с целью возможного его использования при производстве функциональных продуктов [2].

Безопасность плодово-ягодной продукции оценивали на соответствие СанПиН 2.2.2.1078-01 (п. 1.6.1) «Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов».

Для опытов отбирали плоды рябины, черники, брусники и шиповника. Сырье плодов ягодных культур собирали в стадии технической зрелости в соответствующие для них сроки созревания.

Жирно-кислотный состав определяли методом газо-жидкостной хроматографии и масс-спектрометрией. Метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК) получали после кислотного метанолиза липидов. Положение двойных связей в ненасыщенных жирных кислотах (ЖК) устанавливали по масс-спектрам диме-тилоксазолиновым производных (ДМОЗ) жирных кислот.

Суммарное содержание органических кислот определяли титриметрическим методом по ГОСТ 6687.486 и ГОСТ 5624-63, а также ГОСТ 25555.0-82.

Содержание аскорбиновой кислоты в ягодах и порошках, полученных из них, определяли по ГОСТ 7047-55.

Массовую долю каротина в ягодах и плодах – фотоколориметрическим методом по ГОСТ 8756.22-80.

Токсичные элементы анализировали по ГОСТ 3178-96. Сырье и продукты пищевые. Атомноабсорбционный метод определения токсичных элементов.

При проведении химического анализа использовали также следующие ГОСТы:

ГОСТ Р 51486-99. Масла растительные и жиры животные. Получение метиловых эфиров жирных кислот;

ГОСТ Р 51181-98. Концентраты пищевые детского и диетического питания. Методика выполнения измерений массовой доли каротиноидов;

ГОСТ 13496.17-95. Корма. Методы определения каротина.

Результаты и их обсуждение. Первоначально изучили сроки и режимы хранения собранных плодов ягодных культур в различных условиях. Установили, что черника является скоропортящимся сырьем, срок хранения при комнатной температуре не более 10 ч, при температуре 0±5ºС – не более 4 суток. Бруснику, рябину, шиповник можно сохранить более длительное время (до 30 суток при температуре 0±5ºС). Это относительно скоропортящиеся продукты, поэтому собранное сырье плодов ягодных культур было законсервировано методом высушивания. Были установлены оптимальные параметры сушки плодов для инфракрасной сушилки СКВ 04.00.00 с активной вентиляцией.

Сравнительные исследования показали, что образцы, высушенные в ИК-сушилке, соответствовали нормативным показателям: имели лучший внешний вид и более высокое содержание БАВ.

После высушивания внешне плоды рябины имели яблокообразную форму, без плодоножек, округлые или овально-округлые, в поперечнике до 9 мм, блестящие, сильно морщинистые, на верхушке с остающейся чашечкой из пяти малозаметных смыкающихся зубчиков. Цвет плодов красновато- или желтоватооранжевый, буровато-красный. Запах слабый, своеобразный. Вкус кисловато-горький. Показатели плодов рябины, высушенных нами, аналогичны показателям, представленным в ГФ XІ [3]. Данные по другим образцам высушенного плодово-ягодного сырья также соответствовали нормативным показателям.

Для дальнейших исследований высушенные плоды ягодных культур измельчали в порошок. Это удобно, так как порошок легче хранить: он занимает меньше места и реже поддается порче. Анализ биохимического и минерального состава сухого сырья плодов ягодных культур показал, что содержание биологически активных веществ в образцах находится на достаточно высоком уровне (табл. 1).

Биохимические показатели сырья плодов ягодных культур (порошок)

Таблица 1

Показатель	Рябина	Шиповник	Черника	Брусника
Влажность сырья, %	9,17±1,1	5,52±0,6	12,03±1,2	6,4±0,4
Каротин, мг/100 г	9,49±0,5	8,94±0,7	3,68±0,04	4,12±0,1
Органические кислоты, %	8,15±0,6	1,64±0,02	7,49±0,4	5,6±0,6
Аскорбиновая кислота, мг/100 г	297,93±4,5	986,90±12,6	265,15±4,2	218,0±3,4
Общий азот, %	1,42±0,02	1,27±0,01	0,82±0,03	1,34±0,03
Зола, %	3,87±0,4	4,36±0,3	1,88±0,03	1,95±0,04

Исследования показали что, содержание органических кислот колеблется от 1,64% в шиповнике до 8,15% в рябине. Максимальное содержание витамина С отмечается в плодах ягодных культур: шиповника – 986,90 мг/100 г и рябины – 297,23 мг/100 г; минимальное – брусники – 218 мг/100 г.

Следует отметить, что масла, являясь липофильными растворителями, позволяют экстрагировать целую группу ценных жирорастворимых компонентов, содержащихся в растительном сырье, таких как каротиноиды и стероиды, токоферолы, ретинол, хлорофилл, а также целый ряд ненасыщенных жирных кислот, витамины группы К и группы D, в частности, кальциферол, глюкозиды, эфирное масло и другие. Масляные экстракты могут быть рекомендованы к применению в косметической, фармацевтической и пищевой промышленности.

Экстрагенты – растительные масла, – не токсичны, содержат широкий спектр БАВ, в частности, токоферолы, непредельные жирные кислоты и др., и позволяют получать суммарные фитопрепараты с высоким содержанием действующих веществ, пригодные для введения в лекарственные формы без предварительного упаривания и сушки. Характеристика используемых растительных масел представлена в таблицах 2 и 3.

Физико-химические показатели растительных масел

Жирнокислотный состав растительных масел

Таблица 2

Показатель	Льняное масло	Подсолнечное масло	Кукурузное масло
Кислотное число, мг КОН/г, не более	2,00	0,30	0,40
Перекисное число, моль активного кислорода/кг, не более	10,00	4,00	10,00

Таблица 3

Показатель	Льняное масло	Подсолнечное масло	Кукурузное масло
	Содержание жирной кислоты (% от суммы жирных кислот)
Пальмитиновая	5,18	7,27	9,00
Стеариновая	4,70	4,10	0,50
Олеиовая	20,81	32,22	24,00
Линолевая	19,74	55,25	34,00
Линоленовая	48,11	0,25	2,02

При получении масляных экстрактов из растительного сырья существует проблема, связанная с низкой интенсивностью массообменных процессов между липофильными компонентами клеток растений и масляных экстрагентов. Повышение температуры способствует не только увеличению скорости экстрагирования, но и разложению термолабильных биологически активных веществ, поэтому при выборе технологических параметров проведения процесса особое внимание уделяли температурному режиму (процесс проводили при температуре 50…55ºС). Увеличение степени измельчения растительного сырья с размером 100– 200 мк. Для смачивания порошка из растительного сырья использовали этиловый спирт 40 или 10 об%. Время смачивания зависит от скорости вытеснения воздуха из клетки, удерживаемого до тех пор, пока не пройдет его растворение в экстрагенте. При применении ультразвука имеет место звукокапиллярный эффект, который ускоряет вытеснение пузырьков воздуха и создает условия для их растворения. В результате процесс смачивания резко ускоряется и, собственно, процесс экстракции тоже. При выборе времени проведения процесса учитывали то, что ультразвук значительно улучшает гидродинамические показатели процессов экстракции. Опытным путем были установлены оптимальные параметры проведения экстракции: соотношение сырья: экстрагент – 1:5, температура проведения процесса – 50...55ºС, время 3 ч.

Выводы

Таким образом, в результате проведенных исследований представлена технология сушки растительного сырья с максимальным сохранением биологически активных веществ. Изучены органолептические, биохимические и технологические свойства экспериментальных образцов растительного сырья, свидетельствующие о достаточно высоком уровне содержания биологически активных веществ.

Разработана усовершенствованная технология получения масляных экстрактов из растительного сырья с использованием ультразвука, позволяющая снизить потери биологически активных веществ при переработке, сократить время экстракции.

На базе ветеринарно-диагностического центра проведена апробация образцов масляных экстрактов (масляный экстракт рябины сибирской). Установлен положительный эффект от применения образцов мас- ляных экстрактов для профилактики гиповитаминозов и авитаминозов, и как вспомогательного средства при лечении поверхностных повреждений кожного покрова и слизистых оболочек у животных различных видов.