Изучение возможности получения пектиновых экстрактов высокой чистоты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изучение возможности получения пектиновых экстрактов высокой чистоты

Важными задачами, определенными Стратегией социально-экономического развития агропромышленного комплекса РФ для пищевой и перерабатывающей промышленности на период до 2020 года [1] являются:

- разработка и внедрение экологически чистых безотходных технологий для производства экологически безопасной продукции и продуктов диетического и лечебно-профилактического назначения для различных групп населения; повышение качества выпускаемой продукции и совершенствование системы контроля; повышение доли пищевых продуктов из отечественного сырья.

Производство пектина относится к активно развивающейся сфере бизнеса с ежегодным увеличением производства на 3-4%. Основное мировое производство и рынок пектина сосредоточены в Европе, Южной Америке, Китае, Иране и др. Объем производства составляет приблизительно 28-30 тыс. тонн в год. Основная доля пектина приходится на цитрусовый пектин (до 70%) и 30% приходится на долю яблочного пектина.

Пектиновые вещества являются натуральными антиоксидантами, радиопротекторами, детоксикантами. Наиболее важными свойствами пектиновых веществ используемых в пищевой промышленности являются студнеобразующая и комплексообразующая способности. Студнеобразующая способность является основополагающей в производстве желеобразных продуктов - джемов, конфитюров, желе, мармелада, сбивных кондитерских изделий и т.п.

Комплексообразующая способность связана с образованием нерастворимых комплексов пектина с ионами тяжелых и радиоактивных металлов, свободными радикалами, радионуклидами, различными токсинами. Комплексообразующая способность пектина используется в медицине - введение пектина в лекарственные средства, в лечебном и профилактическом питании, при производстве функциональных продуктов питания [8, 9].

Повышенный интерес, как для потребителей, так и для производителей представляет расширение ассортимента напитков обладающих повышенной биологической и пищевой ценностью Особую группу представляют напитки, созданные на основе пектиновых экстрактов. Это перспективное направление обусловливает интерес для переработки вторичных сырьевых ресурсов растительного происхождения.

Пектиновые экстракты имеют значительно меньшую себестоимость за счет сокращения числа технологических операций. Пектиновые экстракты высокой чистоты обладают в сравнении с сухим порошком пектина повышенной комплексообразующей способностью. Это свойство определяет их применение в качестве ингредиентов в пектиносодержащих функциональных продуктах питания, или в качестве самостоятельных продуктов в лечебно-профилактических целях [2, 3, 5].

Наши исследования были направлены на получение пищевого пектинового экстракта высокой чистоты из промышленного вида сырья - корзинок-соцветий подсолнечника.

Целью проведенных исследований стало изучение возможности получения подсолнечных пектиновых экстрактов высокой чистоты.

Для получения высокочистых пектиновых экстрактов из корзинок-соцветий подсолнечника необходимо проведение предварительной обработки сырья перед процессом гидролиза-экстрагирования для максимального удаления из него балластных по отношению к пектину веществ, загрязняющих экстракт и значительно ухудшающих органолептические и физико-химические показатели конечного продукта. К таким балластным веществам относят белки, полифенолы, воскоподобные вещества, гликозиды, ароматические, дубильные и красящие вещества и др. Количественный и качественный состав балластных веществ зависит от вида используемого сырья. Таким образом, предварительная обработка сырья включает очистку сырья от балластных веществ и подготовку растительных клеток к процессу гидролиза-экстрагирования.

Этапы предварительной обработки сырья включали:

1. Набухание растительного сырья;

2. Обработку электроактивированной водной системой (ЭАВС)

Для производства пектина в основном используют высушенное сырье. Исследованиями [3,4,5] разработаны и описаны теоретические основы процесса набухания сухого пектинсодержащего сырья. Процесс набухания состоит из двух стадий: процесса гидратации (поглощение воды частицей сушеного сырья) и набухания [6]. Гидратация характеризуется заполнением сквозных и тупиковых капилляров водой и вытеснением из них воздуха.

Набухание характеризуется связыванием молекул воды высокомолекулярными веществами (пектиновые вещества, крахмал, белки, целлюлоза) и полисахаридами, входящими в группу гемицеллюлоз [7].

При набухании и дальнейшей промывке сырья в жидкую фазу переходит комплекс водорастворимых веществ, являющихся балластными по отношению к пектину.

О набухании корзинок-соцветий судили по увеличению объема сырья. В отмеренном объеме жидкой фазы (вода) определяли содержание сухих веществ и концентрацию пектиновых веществ.

Результаты исследования представлены на рисунках 1 - 2.

1 - t=20 ⁰С 2 - t=30 ⁰С 3 - t=40 ⁰С

4 - t=50 ⁰С 5 - t=60 ⁰С 6 - t=70 ⁰С

Рисунок 1. Изменение коэффициента поглощения воды сырьем при различных температурах

1 - t=20 ⁰С 2 - t=30 ⁰С 3 - t=40 ⁰С

4 - t=50 ⁰С 5 - t=60 ⁰С 6 - t=70 ⁰С

Рисунок 2. Изменение коэффициента набухания сырья при различных температурах

Из приведенных данных видно, что коэффициент поглощения воды пектиносодержащим подсолнечным сырьем изменяется только в первые 0,25…0,3 ч. В дальнейшем, независимо от температуры набухания, поглощение воды корзинками подсолнечника не происходит.

Аналогичная картина наблюдается и при изменении коэффициента набухания сырья. Процесс набухания сопровождается поглощением воды за счет сил осмотического давления и капиллярных сил. Этим можно объяснить то, что предельное насыщение водой подсолнечного сырья наступает в течение 0,3 ч. При этом коэффициент поглощения воды сырьем зависит от температуры набухания. Самая низкая степень поглощения воды подсолнечным сырьем наблюдается при температуре 20⁰С, самая высокая - при температуре воды 70⁰С. Коэффициент поглощения воды колеблется при этом между 580 и 750%. А коэффициент набухания, в исследованном диапазоне температур, имеет граничные значения 1,10…1,42.

Таким образом, проведенные исследования показали, что при введении процесса набухания в технологическую схему получения пектина, выход пектиновых веществ не изменяется. Следовательно, процесс предварительного набухания не обеспечивает повышения выхода пектиновых веществ из подсолнечного сырья, что достигается при проведении набухания сушенного свекловичного жома и яблочных выжимок. Таким образом, вводить этот процесс, как самостоятельный, в технологическую схему извлечения пектина из корзинок подсолнечника не рекомендуется.

Следующий этап исследований заключался в обработке растительного сырья электроактивированной водной системой (ЭАВС). В результате процесса электроактивации изменяются физико-химические свойства воды: обработанная вода в зоне основного положительного электрода приобретает свойства, подобные действию растворов кислот, обработанная в зоне отрицательного электрода - свойства щелочных растворов; изменяются значения электропроводности, окислительно-восстановительный потенциал, водородный показатель рН, диэлектрическая проницаемость.

В корзинках-соцветиях подсолнечника содержатся вещества, отрицательно влияющие на качественные показатели подсолнечного пектинового экстракта. К ним относятся фенольные соединения, сапонины, дубильные и красящие вещества, смолы, эфирные масла и др. Многие из вышеперечисленных соединений являются водорастворимыми, либо растворяются в слабых растворах кислот и щелочей.

Для снижения содержания этих веществ, проводили дополнительную обработку растительного сырья перед процессом гидролиза-экстрагирования. Обработку проводили электроактивированной водой (ЭАВС) различной рН.

Результаты исследования представлены на рисунках 3, 4.

Рисунок 3. Массовая доля сухих веществ в промывных водах (обработка ЭАВС рН=2,4)

Рисунок 4. Массовая доля сухих веществ в промывных водах (обработка ЭАВС рН=9,6)

Результаты исследований, представленные на рисунках 3 и 4 позволяют сделать вывод, что в результате обработки (промывки) корзинок-соцветий подсолнечника ЭАВС с различной активной кислотностью и при различной температуре, массовая доля сухих веществ в промывных водах значительно уменьшается. Так при обработке ЭАВС с рН=2,4 содержание сухих веществ в промывных водах составило наименьшее от 5,1% при первой промывке до 1,1% при четвертой промывке (при 20 ⁰С), наибольшее от 12,2% при первой промывке до 0,46% при четвертой промывке (80 ⁰С).

При использовании ЭАВС с рН=9,6 содержание сухих веществ в промывных водах несколько увеличилось и составило при 20 ⁰С от 5,4 до 0,2%, при 80 ⁰С - от 12,2 до 0,46%.

Представленные данные характеризуют данный процесс как возможность снизить содержание балластных веществ и повысить качество и чистоту готового конечного продукта - пектинового экстракта.

Полученные пектиновые экстракты прошли дегустационную оценку, в результате которой было установлено, что органолептические показатели экстрактов, полученных после обработки ЭАВС с рН=2,4 несколько выше, чем показатели экстрактов полученных после обработки ЭАВС с рН=9,6. Вероятно, это связано с тем, что содержание кислоторастворимых веществ в исследуемом растительном сырье несколько больше, чем веществ, растворимых в щелочах.

В результате проведенной дополнительной обработки по очистке корзинок-соцветий подсолнечника от балластных по отношению к пектину веществ, также было проведено определение чистоты полученного пектинового экстракта. Результаты исследований представлены на рисунке 5.

Рисунок 5. Влияние обработки корзинок-соцветий подсолнечника на чистоту пектиновых экстрактов

Данные рисунка 5 показывают, что чистота пектиновых экстрактов, полученных после обработки ЭАВС, независимо от рН обработки возрастает с увеличением температуры обработки и достигает 55,6% после обработки ЭАВС с рН=2,4 (при температуре 80 С), и 52,8% после обработки ЭАВС с рН=9,6 (при температуре 80 С).

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что обработка пектиносодержащего растительного сырья, в данном случае корзинок-соцветий подсолнечника ЭАВС различной рН и при повышенной температуре, позволяет снизить содержание балластных веществ в сырье и получить пектиновые экстракты с высокими органолептическими показателями, повышенной чистоты.

Список литературы

пектиновый подсолнечник соцветие экстракт

1. Стратегия социально-экономического развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2020 года (научные основы), М., 2011

2. Родионова, Л.Я. Технология пектиносодержащих пищевых композиций функционального назначения / Л.Я. Родионова. - Краснодар, КГАУ, 2004. - 233 с.

3. Донченко, Л.В. Пектин: основные свойства, производство и применение / Л.В. Донченко, Г.Г. Фирсов. - М.: ДеЛи принт, 2007. - 276 с.

4. Соболь, И.В. Предварительная обработка корзинок-соцветий подсолнечника для получения качественных гидратопектинов / И.В. Соболь, Л.Я. Родионова, И.Н. Барышева. - Молодой ученый, 2015, №5-1 (85). - с. 99-102

5. Соболь, И.В. Разработка пектиносодержащих напитков из вторичных сырьевых ресурсов / И.В. Соболь. - Новая наука: Опыт, традиции, инновации. - 2015, №7-2, с 173-177

6. Соболь, И.В. Совершенствование технологии пищевого пектинового экстракта из вторичных сырьевых ресурсов / И.В. Соболь. - Новая наука: от идеи к результату. - 2015, №6-3, с. 129-133

7. Донченко, Л.В. Влияние сорта подсолнечника на выход и качество пектиновых веществ / Л.В. Донченко, И.В. Соболь. - Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2006. - №2, с. 249-261

8. Шелухина, Н.П. Пектиновые вещества, их некоторые свойства и производные / Н.П. Шелухина, З.Д. Ашубаева, Г.Б. Аймухамедова. - Фрунзе: Илим, 1970. - 73 с.

9. Шелухина, Н.П. Научные основы производства пектина / Н.П. Шелухина. - Фрунзе: Илим, 1988. - 168 с.

Размещено на Allbest.ru