способ получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии

Формула изобретения

Способ получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии, включающий сушку листьев стевии до массовой доли сухих веществ 97,8-98,4%, измельчение до размера частиц от 0,71 до 1,5 мкм, экстрагирование и центрифугирование, отличающийся тем, что в качестве экстрагента физиологически ценных компонентов из листьев стевии применяют ультрафильтрат творожной сыворотки, экстрагирование проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе: на первой стадии экстрагируют физиологически ценные компоненты ультрафильтратом творожной сыворотки из листьев стевии, на второй стадии из оставшегося жома при продолжительности экстрагирования 30-40 мин, температуре 30-50°С, рН экстрагента 4-6, соотношении объемов твердой, листья стевии или жом, и жидкой фаз, ультрафильтрат творожной сыворотки r=1:6-1:12, экстракт отделяют от жома центрифугированием, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 7-9% сгущают на обратноосмотической установке до массовой доли сухих веществ 18-23%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки и после экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 5-7% сгущают до массовой доли сухих веществ 15-17%, экстракты смешивают, пастеризуют при 72-74°С, выдерживают в течение 10-20 с и охлаждают до 2-6°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой, в частности к молочной промышленности, предложенный экстракт из листьев стевии может использоваться в качестве пищевой добавки - подсластителя для производства молокосодержащих функциональных продуктов (безалкогольных газированных напитков, мороженого, пудингов, желе, муссов и т.д.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения природного подсластителя из листьев стевии, включающий следующие основные стадии: обработку листьев и стеблей стевии в экстракторе роторно-кавитационного типа, отделение водного экстракта стевиозида в сепараторе; очистку экстракта методами ультрафильтрации и диафильтрации, обратноосмотическое концентрирование, окончательную очистку на ионообменных колонках, сушку концентрата с использованием агрегата с фонтанирующим слоем и распылительной форсункой при температуре носителя 70-75°С.Остаточная влажность получаемого порошка стевиозида не превышает 6-7% [Голубев В.Н., Гедрих М.Г., Русакова И.А. Ресурсосберегающая технология природного подсластителя пищевых продуктов - стевиозида // Пищевая промышленность. - 1997. - №5. - С.10-11].

Недостатком способа является то, что в результате проведения технологических операций в жоме остаются практически все питательные вещества листьев стевии - комплекс дитерпеновых гликозидов (стевиол, изостевиол, ребаудиозиды А, В, С, дулкозид), аминокислоты, флавоноиды, свободные сахара, витамины, минеральные вещества, длительность процесса.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии, повышение эффективности извлечения питательных веществ - дитерпеновых гликозидов, аминокислот, флавоноидов, свободных сахаров, витаминов, минеральных веществ, интенсификация процесса получения экстракта из листьев стевии.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии, включающем сушку листьев стевии до массовой доли сухих веществ 97,8-98,4%, их измельчение до размера частиц от 0,71 до 1,5 мкм, экстрагирование и центрифугирование, новым является то, что в качестве экстрагента физиологически ценных компонентов из листьев стевии применяют ультрафильтрат творожной сыворотки, экстрагирование проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе: на первой стадии экстрагируют физиологически ценные компоненты ультрафильтратом творожной сыворотки из листьев стевии, на второй стадии - из оставшегося жома при продолжительности экстрагирования 30-40 мин, температуре 30-50°С, рН экстрагента 4-6, соотношении объемов твердой - листья стевии или жом и жидкой фаз - ультрафильтрат творожной сыворотки r=1:6-1:12, экстракт отделяют от жома центрифугированием, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 7-9% сгущают на обратноосмотической установке до массовой доли сухих веществ 18-23%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки и после экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 5-7% сгущают до массовой доли сухих веществ 15-17%, экстракты смешивают, пастеризуют при 72-74°С, выдерживают в течение 10-20 с и охлаждают до 2-6°С.

Технический результат заключается в разработке способа получения молочно-растительного экстракта из листьев, повышение эффективности извлечения питательных веществ - дитерпеновых гликозидов, аминокислот, флавоноидов, свободных сахаров, витаминов, минеральных веществ, интенсификация процесса получения экстракта из листьев стевии.

В полученном экстракте определяют дитерпеновые гликозиды сладкого вкуса - методом ВЭЖХ, аминокислотный состав - методом капиллярного электрофореза, флавоноиды - фотометрически, свободные сахара - методом Дюбуа, минеральные соединения (макроэлементы - кальций, фосфор) - титриметрически, витамины (B₁, В₂, Е) - в соответствии с ГОСТами Р 50929-96 и Р 50928-96, лактозу - поляриметрически.

В экстракте массовая доля сухих веществ составляет 17-20%; в нем содержатся, г/100 г: дитерпеновые гликозиды - 5,79 (в т.ч. стевиозид - 3,54); аминокислоты - 0,24; флавоноиды - 3,08; свободные сахара (глюкоза и галактоза) - 2,12, минеральные соединения (кальций - 0,16, фосфор - 0,08); витамины (B ₁ - 0,000029, В₂ - 0,00015; Е - 0,00021), лактоза - 7,3.

Двустадийное экстрагирование позволяет наиболее полно извлекать практически все питательные вещества из листьев стевии.

Экстракт физиологически ценных компонентов листьев стевии имеет низкую энергетическую ценность, снижает уровень глюкозы и инсулина в крови, стимулирует иммунную защиту и улучшает функциональные возможности иммунной системы, обладает антиоксидантным, антикариесным и антибактериальным действием, предотвращает развитие сердечно-сосудистых заболеваний, повышает биоэнергетические возможности организма. Применение ультрафильтрата творожной сыворотки в качестве экстрагента позволяет объединить ценные компоненты молочного и растительного сырья и получить пищевую композицию, наиболее полно отвечающую современным концепциям рационального питания.

Способ осуществляется по следующей методике.

Листья стевии сушат до массовой доли сухих веществ 97,8-98,4% и измельчают до размера частиц от 0,71 до 1,5 мкм. Экстрагирование физиологически ценных компонентов из листьев стевии проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе, экстрагент - ультрафильтрат творожной сыворотки. На первой стадии экстрагируют физиологически ценные компоненты ультрафильтратом творожной сыворотки из листьев стевии, на второй стадии - из оставшегося жома при продолжительности экстрагирования 30-40 мин, температуре 30-50°С, рН экстрагента 4-6, соотношении объемов твердой - листья стевии или жом и жидкой фаз - ультрафильтрат творожной сыворотки r=1:6-1:12, экстракт отделяют от жома центрифугированием при частоте вращения 6 тыс.об/мин в течение 20 мин, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 7-9% сгущают на обратноосмотической установке до массовой доли сухих веществ 18-23%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки и после экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 5-7% сгущают до массовой доли сухих веществ 15-17%, экстракты смешивают, пастеризуют при 72-74°С, выдерживают в течение 10-20 с и охлаждают до 2-6°С.

В экстракте определяют дитерпеновые гликозиды сладкого вкуса - методом ВЭЖХ, аминокислотный состав - методом капиллярного электрофореза, флавоноиды - фотометрически, свободные сахара - методом Дюбуа, минеральные соединения (макроэлементы - кальций, фосфор) - титриметрически, витамины (B ₁, B₂, Е) в соответствии с ГОСТами Р 50929-96 и Р 50928-96, лактозу - поляриметрически.

В экстракте массовая доля сухих веществ составляет 17-20%; в нем содержатся, г/100 г: дитерпеновые гликозиды - 5,79 (в т.ч. стевиозид - 3,54); аминокислоты - 0,24; флавоноиды - 3,08; свободные сахара (глюкоза и галактоза) - 2,12, минеральные соединения (кальций - 0,16, фосфор - 0,08); витамины (B₁ - 0,000029, B₂ - 0,00015; Е - 0,00021), лактоза - 7,3.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Листья стевии сушат до массовой доли сухих веществ 97,8 и измельчают до размера частиц 0,71 мкм. Экстрагирование физиологически ценных компонентов из листьев стевии проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе, экстрагент - ультрафильтрат творожной сыворотки. На первой стадии экстрагируют физиологически ценные компоненты ультрафильтратом творожной сыворотки из листьев стевии, на второй стадии - из оставшегося жома при продолжительности экстрагирования 30 мин, температуре 30°С, рН экстрагента 4, r=1:6, экстракт отделяют от жома центрифугированием при частоте вращения 6 тыс. об/мин в течение 20 мин, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 7% сгущают на обратноосмотической установке до массовой доли сухих веществ 18%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки и после экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 5% сгущают до массовой доли сухих веществ 15%, экстракты смешивают, пастеризуют при 72°С, выдерживают в течение 10 с и охлаждают до 2°С. Способ осуществим. Результаты анализа приведены в табл.1, 2.

Пример 2

Способ получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии осуществляют согласно примеру 1, листья стевии сушат до массовой доли сухих веществ 98,4 и измельчают до размера частиц 1,5 мкм. Экстрагирование физиологически ценных компонентов из листьев стевии проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе, экстрагент - ультрафильтрат творожной сыворотки. На первой стадии экстрагируют физиологически ценные компоненты ультрафильтратом творожной сыворотки из листьев стевии, на второй стадии - из оставшегося жома при продолжительности экстрагирования 40 мин, температуре 50°С, рН экстрагента 6, r=1:12, экстракт отделяют от жома центрифугированием при частоте вращения 6 тыс.об/мин в течение 20 мин, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 9% сгущают на обратноосмотической установке до массовой доли сухих веществ 23%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки и после экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, полученный экстракт с массовой долей сухих веществ 7% сгущают до массовой доли сухих веществ 17%, экстракты смешивают, пастеризуют при 74°С, выдерживают в течение 20 с и охлаждают до 6°С. Способ осуществим. Результаты анализа приведены в табл.1, 2.

Пример 3

Способ получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии осуществляют согласно примеру 1, при этом к высушенным и измельченным листьям стевии добавляют предварительно полученный ультрафильтрат творожной сыворотки, r=1:3. Экстрагируют в две стадии согласно примеру 1. Способ осуществим, однако в экстракте снижается массовая доля сухих веществ и эффективность экстрагирования падает, следовательно, r=1:3 не соответствует оптимальным условиям экстрагирования физиологически ценных компонентов из листьев стевии. Результаты приведены в табл.1, 2.

Пример 4

Способ получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии осуществляют согласно примеру 1. К высушенным и измельченным листьям стевии добавляют предварительно полученный ультрафильтрат творожной сыворотки, r=1:14. Экстрагируют в две стадии согласно примеру 1. Способ осуществим, однако в экстракте снижается массовая доля сухих веществ, эффективность экстрагирования падает, следовательно, r=1:14 не соответствует оптимальным условиям экстрагирования физиологически ценных компонентов из листьев стевии. Результаты анализа приведены в табл.1, 2.

Как видно из примеров 1-4 и табл.1 и 2, положительный эффект по предлагаемому способу достигается при двухстадийном экстрагировании физиологически ценных компонентов листьев стевии ультрафильтратом творожной сыворотки при рН 4-6, r=1:6-1:12 и 30-50°С в течение 30-40 мин (примеры 1 и 2). При изменении соотношения объемов твердой и жидкой фаз за границы указанного интервала снижается массовая доля сухих веществ в экстракте, эффективность экстрагирования падает (примеры 3 и 4). При уменьшении или увеличении рН ультрафильтрата творожной сыворотки снижается массовая доля сухих веществ в экстракте. Температура экстрагирования выше 50°С приводит к разрушению витаминного комплекса и флавоноидов, в экстракте снижается массовая доля сухих веществ. Экстрагирование при температуре ниже 30°С снижает массовую долю сухих веществ в экстракте. Уменьшение продолжительности экстрагирования до 20 мин также приводит к снижению содержания сухих веществ в экстракте. При увеличении продолжительности экстрагирования до 50 мин массовая доля сухих веществ в экстракте не изменяется, следовательно, увеличение продолжительности процесса нецелесообразно.

Таким образом, предлагаемый способ получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии по сравнению с прототипом позволяет:

- получить молочно-растительный экстракт из листьев стевии;

- повысить эффективность извлечения питательных веществ - дитерпеновых гликозидов, аминокислот, флавоноидов, свободных сахаров, витаминов, минеральных веществ;

- объединить ценные компоненты молочного и растительного сырья и получить пищевую композицию, наиболее полно отвечающую современным концепциям рационального питания;

- интенсифицировать процесс.

Таблица 1 Примеры осуществления способа
Номер примера	рН экстрагента	Температура экстрагирования, °С	Продолжительность экстрагирования, мин	r	Массовая доля сухих веществ в экстракте, %	Эффективность экстрагирования
1	4	30	30	1:6	15,3	допустимая
2	6	50	40	1:12	18,2	допустимая
3	4	30	30	1:3	9,2	низкая
1	4	30	30	1:14	7,8	низкая

Таблица 2 Сравнение прототипа и предлагаемого способа
Параметр	Прототип	Предлагаемый способ
Содержание основного гликозида - стевиозида	присутствует	присутствует
Содержание комплекса физиологически ценных компонентов стевии (дитерпеновые гликозиды (стевиол, изостевиол, ребаудиозиды А, В, С, дулкозид), аминокислоты, флавоноиды, свободные сахара, витамины, минеральные вещества)	отсутствует	присутствует
Содержание молочного углевода - лактозы	отсутствует	присутствует