способ выделения пектиновых веществ в нативном состоянии из плодовых оболочек шиповника

Формула изобретения

Способ выделения пектиновых веществ в нативном состоянии из плодовых оболочек шиповника, включающий предварительное замачивание измельченных плодовых оболочек шиповника, экстрагирование под действием ультразвука с последующим ферментативным гидролизом полученной смеси ферментным препаратом, отделение экстракта от твердой фазы, отличающийся тем, что предварительное замачивание измельченных плодовых оболочек шиповника происходит в течение 1 ч водой при температуре 20°С и гидромодуле 6, для экстракции применяют ультразвук с частотой 22 кГц, мощностью 20 Вт при плотности энергии 0,2 Вт/см³ в течение 10 мин, в качестве ферментного препарата используют Пектофоетидин П10х в дозировке 0,03% к массе плодовых оболочек при температуре 40°С в соответствии с оптимумом пектинэстеразной активности препарата в течение 1 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской и пищевой промышленности, а именно к получению пектиновых препаратов, используемых при производстве пищевых продуктов, а также профилактических и лечебных средств.

Обычно способы получения пектинов включают следующие стадии: экстракцию из растительного исходного материала экстрагентом с низким рН, очистку жидкого экстракта, отделение экстрагированного пектина от жидкости.

Известно несколько технологических способов, повышающих выход экстрактивных веществ, в том числе и пектина, при водной экстракции. Это гидролиз кислотами, солями, щелочами и ферментативный. Известны также и механо-химические способы интенсификации процесса экстрагирования из твердых тел.

Перспективным методом повышения эффективности массообмена является применение в контактной зоне ультразвука. Использование ультразвука позволяет значительно сократить время, необходимое для получения пектиновых веществ, а также увеличить их выход. Под действием ультразвуковых колебаний происходит более быстрое и активное разрушение внутриклеточных тканей растительного сырья, что приводит к интенсификации процесса экстракции и дает возможность увеличить содержание биологически активных соединений в растворе.

Известен способ экстракции из твердого растительного сырья под действием ультразвука с частотой 22 кГц и интенсивностью ультразвукового воздействия 1-70 Вт/см² в течение 60-420 с в растворе этанола. Предварительно растительное сырье подвергается измельчению (RU ¹2104733, B01D 11/02, B01J 9/10, 1996 г.). Недостатком этого процесса является необходимость использование дорогого растворителя - этанола.

Другой способ получения пектина (RU ¹2201938, С08В 37/06, A23L 1/0524, 2000 г.), включает гидролиз растительных веществ в экстрагенте, экстракцию пектиновых веществ при воздействии звуковыми волнами из растительного сырья в растворе экстрагента. Способ включает процесс гидролиза и экстракции в растворе соляной кислоты, причем гидролиз и экстракцию проводят с применением полигармонического вибрационного воздействия в диапазоне частот 15-50 Гц. Полученный таким образом пектиновый экстракт выделяют и сушат. Процесс экстракции проводят при 80°С. При этом необходимо использовать значительное количество соляной кислоты, кроме того, при гидролизе соляной кислотой возможно разрушение как клеток растительного материала, так и пектина, и проведение процесса при высокой температуре также может привести к разрушению цепей пектиновых веществ.

Ферментативный гидролиз растительного сырья для извлечения полисахаридов проходит в мягких условиях, не требует применения агрессивных химических реагентов. Другими достоинствами использования ферментных препаратов является следующее: незначительная концентрация ферментов способствует взаимодействию огромного количества по отношению к ним реагирующих веществ; значительное упрощение аппаратурного оформления процесса. С помощью ферментных препаратов удается уменьшить расход сырья, идущего на приготовление продукции, интенсифицировать технологический процесс и за этот счет снизить общие затраты на производство, а также значительно повысить качество продукции и ее физиологическую ценность.

Наиболее близким способом получения пектиновых препаратов к предложенному способу является способ производства пектиновых препаратов, включающий ферментативную обработку растительного сырья микробными ферментами с последующими фильтрацией, концентрированием экстракта, осаждением и сушкой продукта, причем при ферментативной обработке сырья используют комплексные препараты, в состав которых входит пектинлиаза с активностью от 10000 до 40000 ед/г, пектинэстераза с активностью от 5 до 120 ед/г, гемицеллюлаза с активностью от 10 до 100 ед/г и амилаза с активностью от 20 до 100 ед/г. При этом перед введением ферментного препарата осуществляют предварительное набухание сырья в воде при температуре 20-100°С в течение 1-8 час. Доза комплексного ферментного препарата составляет 0,1-0,5% от общего веса сырья (RU ¹2181551, A23L 1/0524, 2002 г.). Недостатками указанного способа являются недостаточно высокий выход целевого продукта и высокие энергетические затраты, связанные с его сушкой.

Исследованиями установлено, что при использовании сухого пектина в профилактическом питании, в результате его плохой растворимости в воде, происходит неполное использование комплексообразующих свойств пектина из-за недостаточной гидратации его и ограниченной поверхности контакта со средой желудочно-кишечного тракта. Для эффективного использования комплексообразующих и детоксицирующих свойств пектина его необходимо вводить в организм человека в гидратированном, т.е. жидком виде.

Целью настоящего изобретения является увеличение выхода пектиновых веществ и улучшение их радиопротекторных свойств (комплексообразующей способности по отношению к ионам тяжелых металлов), а также снижение потребления энергетических и материальных ресурсов.

Эта цель достигается тем, что мы использовали комбинированный способ - ультразвуковая обработка с последующей биоконверсией экстракта. Способ выделения пектиновых веществ в нативном состоянии из плодовых оболочек шиповника включает предварительное замачивание измельченных плодовых оболочек шиповника водой в течение одного часа при температуре 20°С и гидромодуле 6, экстрагирование под действием ультразвука частотой 22 кГц, мощностью 20 Вт при плотности энергии 0,2 Вт/см³ в течение 10 минут, с последующим ферментативным гидролизом полученной смеси ферментным препаратом Пектофоетидин П10х. Доза ферментного препарата составляет 0,03% к массе плодовых оболочек; процесс проводится при температуре 40°С в течение 1 часа. Температура обработки ферментным препаратом - 40°С является оптимальной для проявления пектинэстеразной активности, вызывающей снижение степени этерификации и, соответственно, повышение комплексообразующей способности пектиновых веществ.

Гидролизат (экстракт полисахаридов) отделяют от твердой фазы фильтрованием.

Отсутствии стадий осаждения пектиновых веществ этанолом и высушивания приводит к снижению материальных и энергетических затрат предложенного способа.

Пример осуществления способа

0,1 кг плодовых оболочек шиповника, измельченных до размера частиц 2,0 мм, заливали водой в количестве 0,6 кг (гидромодуль 6) и настаивали при комнатной температуре в течение 1 часа. Ультразвуковой генератор установки УЗДН-1 настраивали по интенсивности воздействия (частота 22 кГц, мощность 20 Вт, плотности энергии 0,2 Вт/см³ ), смесь плодовых оболочек и воды помещали в химический стакан, после чего насадку генератора погружали в стакан и сырье подвергали воздействию ультразвука. После ультразвуковой экстракции в растительный материал добавляли ферментный препарат Пектофоетидин П10х в дозировке 0,03% к массе плодовых оболочек. Ферментативный гидролиз проводили при температуре 40°С (в соответствии с оптимумом пектинэстеразной активности препарата) в течение 1 часа при периодическом перемешивании. Полученный гидролизат отделяли от твердой фазы фильтрованием.

Характеристика экстракта после гидролиза приведена в таблице.

Таблица
Характеристика экстракта после гидролиза
Наименование показателя	Значение показателя
Содержание сухих веществ в экстракте, %	21,6
Содержание пектиновых веществ в экстракте, %	1,6
Молекулярная масса	6200
Степень этерификации, %	38,0
Содержание метоксильных групп, %	6,2
Эквивалентный вес этерифицированной полигалактуроновой кислоты	294
Относительная вязкость экстракта	12,7
Комплексообразующая способность экстракта, мгPb2+/мл	1,82

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что изобретение позволяет увеличить выход целевого продукта, повысить его комплексообразующую способность, снизить потребление энергетических и материальных ресурсов.