Будаева В. В. и др.

БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ЭКСТРАКТЫ ИЗ ОТХОДОВ ПЛОДОВО-ЯГОДНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

Будаева В. В., Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук, Бийск, Россия
Лобанова А. А., Федеральный научно-производственный центр «Алтай», Бийск, Россия

Плоды и ягоды Сибири (облепиха, калина, черноплодная рябина, брусника) являются ценнейшими возобновляемыми растительными ресурсами. Их богатый химический состав предполагает не только традиционную переработку с получением соков (осветленных, с мякотью, сгущенных — экстрактов), пюре, варенья и сиропов. Масличные плоды и ягоды (облепиха и калина) используются для получения масел, применяющихся в фармацевтической промышленности. Достаточно стабильные урожаи культурных и дикорастущих сортов плодов и ягод не способствуют внедрению в производство технологий комплексной переработки сырья, предложенных российскими учеными.
Рост объемов заготовок и мощности перерабатывающих заводов приводит к увеличению количеств шрота и жома — отходов плодово-ягодной переработки. В результате переработки 1 т свежих плодов образуется 100—500 кг жома с влажностью 40%, склонного к быстрой порче и непригодного даже для скармливания скоту. Отходы практически не используются, а попадают в окружающую среду. Это противоречит требованию рационального природопользования — одной из концепций Экологической доктрины Российской Федерации.
Шроты и жомы являются классическими источниками биологически активных веществ, так называемых микронутриентов, острый дефицит которых испытывает современный человек, потребляющий рафинированную и неполноценную пищу. С целью устранения этого дефицита ведется закупка зарубежных (синтетических и природных) компонентов и готовых составов — биологически активных добавок. Примеров производства отечественных биологически активных комплексов, полученных из отходов плодово-ягодной переработки, можно насчитать единицы.
В г. Бийске Алтайского края были проведены исследования по разработке промышленных экологически безопасных способов получения биологически активных экстрактов, содержащих флавоноиды, из отходов переработки облепихи, калины, черноплодной рябины, брусники. Ниже представлены результаты этих исследований.
Экстракция из отходов плодово-ягодной переработки является наиболее приемлемым способом получения комплексов биологически активных веществ природного происхождения. В качестве экстрагента в данной работе рассматривались экологически безопасные — вода, этиловый спирт (ПДК = 1000 мг/м³⁾ и его водные растворы. То есть экстракт плодово-ягодных шротов и жомов является комплексом водоспирторастворимых веществ, в том числе и флавоноидов.
Технология комплексной переработки плодово-ягодного сырья проиллюстрирована на примере плодов облепихи. После отделения сока-самотека плоды сушили при температуре 70—75°С и остаточном давлении 220—320 мм рт. ст. с целью наиболее полного сохранения каротиноидов и токоферолов. Затем получали концентрат масла экстракцией гексаном или фреоном с последующим удалением растворителя. Шрот подвергали дополнительной обработке с целью извлечения водоспирторастворимого комплекса биологически активных веществ с последующим упариванием экстракта до концентрации сухих веществ 70%.
По результатам исследования зависимости от состава экстрагента массовой доли экстрактивных веществ в шроте облепихи и массовой доли флавоноидов в извлечениях в качестве экстрагента был выбран 60%-ный водный спирт.
По результатам исследования зависимости степени извлечения экстрактивных веществ от времени экстракции с использованием 60%-ного водного спирта установлено, что степень извлечения достигает наибольших значений за 48 ч экстракции, но за последние 24 ч возрастает всего на 1—7 %, поэтому оптимальным временем экстракции следует считать 24 ч.
Получение экстракта жидкого из шрота облепихи (ЭЖШО) проводили методом экстракции с чередованием настаивания и вытеснения в колонке. Степень извлечения экстрактивных веществ из шрота данным способом составляет 85—88%.
Из 1 кг шрота получают 3,3 кг экстракта жидкого с массовой долей сухих веществ 5—6%, т. е. выход сухих веществ на шрот составляет 16—17%; расход водного спирта — 4 кг.
С целью сокращения расхода спирта и получения более концентрированного экстракта исследовали ступенчатую экстракцию с противотоком экстрагента. При переходе от трехступенчатой экстракции с перекрестным током экстрагента к противоточной пятиступенчатой при одновременном увеличении массовой доли сухих веществ в 6 раз (от 3,4 до 19,0%) достигается уменьшение расхода водного спирта почти в два раза (с 3,6 до 2,0 кг).
Определены условия концентрирования экстракта до массовой доли сухих веществ не менее 70%. Несмотря на то, что индивидуальные представители флавоноидов и аскорбиновая кислота достаточно стабильны, концентрирование жидкого экстракта при температуре выше 60°С приводит к их деструкции, которая сопровождается изменением соотношения рутин : кверцетин в пользу последнего и снижением содержания аскорбиновой кислоты. Кроме того, вследствие карамелизации сахаров экстракт густой приобретает неприятный запах и вкус жженого сахара. В результате проведенных исследований определены оптимальные условия концентрирования экстракта: остаточное давление — 120—150 мм рт. ст. и температура в рабочей зоне — 55—60°С. Эти условия позволяют сконцентрировать экстракт жидкий в 15—20 раз без потерь биологически активных веществ. Водно-спиртовой дистиллят, полученный при концентрировании, используется для приготовления экстрагента, расход последнего при этом уменьшается до 0,1 кг на 1 кг шрота.
Выход экстракта густого из шрота облепихи (ЭГШО) составляет 10—12% в расчете на шрот. Оригинальный способ получения ЭГШО запатентован.
Аналогично получают экстракт густой из шрота калины (ЭГШК) с выходом готового продукта 14—16%, экстракт густой из жома черноплодной рябины (ЭГЖЧ) и экстракт густой из жмыха брусники (ЭГЖБ) с выходами 30—32 и 25—55% соответственно.
Экстракты представляют собой густую непрозрачную массу консистенции меда, имеющую цвет, вкус и запах, характерные для сырья. Экстракты хорошо растворяются в водном спирте, с водой образуют непрозрачные растворы, смешиваются с сахарным сиропом, полимерной композицией жевательной резинки. Состав экстрактов представляет собой целый комплекс макроэлементов, Сахаров, органических кислот, дубильных веществ, Р-активных флавоноидов (в пересчете на рутин до 3,0%), аскорбиновой кислоты и других витаминов. В отличие от ЭГШО и ЭГШК экстракты из черноплодной рябины и брусники содержат антоцианы в пересчете на цианидин до 10%, что позволяет использовать их в качестве классических пищевых красителей.
В связи с возможностью широкого использования экстрактов и с учетом современных требований к новым продуктам питания и компонентам их рецептур исследовали токсичность экстрактов в эксперименте на животных в Институте питания РАМН (г. Москва). По результатам исследования воздействия ЭГШО, ЭГШК и ЭГЖЧ в дозе 500 мг/кг в течение трех месяцев установлена безвредность всех экстрактов. Отрицательное влияние на функциональное состояние детородных органов и мутагенный эффект не выявлено.
В Сибирском государственном медицинском университете (г. Томск) были проведены исследования специфической активности экстрактов (ЭГШО и ЭГЖЧ). Обнаружено, что экстракты проявляют противовоспалительное, противоотечное, обезболивающее и антипролиферативное действия; экстракт из шрота облепихи значительно превосходит экстракт из жома черноплодной рябины по капилляроукрепляющему действию.
Для рассмотрения экстрактов в качестве потенциальных фармацевтических препаратов были проведены более глубокие экспериментальные исследования, характеризующие безвредность, и, кроме того, исследования аллергезирующих и иммунотропных свойств препаратов. В результате установлено, что ЭГШО безвреден при длительном применении и не обладает аллергези-рующими и иммунотропными свойствами. ЭГЖЧ не проявляет иммунотоксических свойств, в 10-кратной дозе обладает сенсибилизирующими свойствами.
Таким образом, получены биологически активные экстракты из отходов плодово-ягодной переработки, которые, с одной стороны, являются необходимыми для человека нутрицевтиками, а с другой — логическим завершением переработки плодов и ягод.

BIOLOGICALLY ACTIVE EXTRACTS MADE OF FRUIT PROCESSING WASTES

Budayeva V. V., Institute for Problems of Chemical Energy Technologies, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Biysk, Russia
Lobanova A. A., Federal Scientific Production Center «Altai», Biysk, Russia

The paper describes as environmentally sound option for the production of biologically active extracts from fruit processing waste, which features the extraction with aqua-spirit, followed by vacuum-concentrating of fluid extracts. This method has proved very successful for the production of extracts from sea-buckthorn and snowball tree, as well as from ash-berry and cowberry press-cakes. The composition and properties of these extracts have been examined. The testing results indicate that they contain the P-active flavonoids (between 0.5 to 10.0%), including flavonoles, anthocyan, catechin; and the sugar complex, organic acids, tanning substances, macro- and microelements, ascorbic acid. Specific activity of extracts from sea-buckthorn and ashberry pulps has been determined, and the harmlessness of industrial samples has been verified.

Главная страница

Сведения об авторах

Будаева Вера Владимировна, руководитель группы «Биоконверсия», Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН, ул. Социалистическая, 1, Бийск, 659322, Россия. Тел. (3854) 30-47-25, факс (3854) 30-47-25. E-mail: ipcetdogmail.ru

Последние изменения внесены 23.04.07