Плодовая оболочка черного ореха (Juglans nigra L. ) - перспективное сырье для получения пектиновых веществ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

664.34:665.339

ПЛОДОВАЯ ОБОЛОЧКА ЧЕРНОГО ОРЕХА (JUGLANS NIGRA L.) -ПЕРСПЕКТИВНОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ

З.И. ДРОБИЦКАЯ, Е.В. ЩЕРБАКОВА

Кубанский государственный аграрный университет,

350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13; факс: (861) 221-58-05, электронная почта: drobitskaya_z@mail.ru, scherbakova_ev@mail.ru

Рассмотрены особенности анатомического строения плодов ореха черного и химического состава плодовой оболочки как сырья для получения пектиновых веществ. Определены аналитические характеристики пектиновых веществ, обоснован способ их получения из плодовых оболочек ореха черного.

Ключевые слова: плоды ореха черного, плодовая оболочка, пектиновые вещества.

Цель настоящей работы - изучение возможности использования околоплодников плодов черного ореха в качестве сырья для получения пектина и определение направления их применения в соответствии с аналитическими характеристиками пектиновых веществ (ПВ).

Объектами исследования были плоды различных по срокам цветения форм ореха черного (Juglans nigra L.) (ОЧ) урожая 2006-2010 гг., собранные в однорядных полосных насаждениях на территории КубГАУ Плоды различных форм ОЧ отличались по срокам созревания, прочности скорлупы плодов, по массе составляющих плоды анатомических компонентов. У раннецветущих форм была большая масса ядер, орехов и околоплодников по сравнению с поздне- и среднецветущими формами (табл. 1).

Таблица 1

Форма ОЧ Масса плода, г Орех (эндокарп) Околоплодник (перикарп)

Масса, г % от массы плода Масса, г % от массы плода

Ранне-

цветущая 92,43 23,62 27,4 67,14 72,6

Средне-

цветущая 24,60 9,79 39,8 14,74 59,9

Поздне- 2 5

цветущая 46,98 19,62 41,8 6,92 7,3

Околоплодники составляли большую часть плода в сравнении с ядром. Нами был изучен их химический состав.

По литературным данным, химический состав околоплодника ОЧ характеризуется высоким содержанием биологически активных веществ. В состав зеленой части плодовой оболочки входят органические кислоты (лимонная, яблочная), фенолкарбоновые кислоты (галловая), дубильные вещества, кумарины (эллаговая кислота), хиноны (юглон, гидроюглон), витамины С, В1 В2, РР, Р-каротин, соли железа и кобальта, йод, хром, эфирные масла. По данным [2], околоплодники ОЧ характеризуются высоким содержанием ПВ.

Количественное определение и соотношение фракций ПВ в высушенных и измельченных околоплодниках ОЧ проводили кальций-пектатным методом [1]. Полученные результаты (табл. 2) свидетельствуют, что плодовые оболочки содержат ПВ в количестве, достаточном для их промышленного извлечения. Сравнение

форм, различных по срокам цветения и созревания плодов, показало, что наибольшее количество ПВ накапливалось в раннецветущих формах, для которых характерно и более высокое накопление запасных веществ - липидов и белков [2].

Таблица 2

Массовая доля, % на а. с. в. Соотношение

Форма фракций

ОЧ растворимого пектина (РП) протопектина (ПП) ПВ ПП/РП ПП/ПВ

Ранне- цветущая 3,57 2,64 6,21 0,74 0,43

Средне- цветущая 3,94 2,88 6,82 0,73 0,42

Поздне- цветущая 3,78 3,12 6,90 0,83 0,45

Пектиновый экстракт из плодовой оболочки ОЧ имел темную окраску и специфический запах, осаждаемые ПВ были темного цвета, что обусловливало необходимость предварительной обработки сырья различными органическими растворителями (ацетон, этиловый спирт) для удаления балластных по отношению к пектину веществ. Подобная обработка способствовала более полному извлечению ПВ после удаления сопутствующих красящих и фенольных соединений. Изменились степень доступности ПВ для извлечения их стандартными методами и соотношение различных по растворимости форм ПВ. Так, для плодов раннецветущих форм общее содержание ПВ в обезжиренных околоплодниках составляло 4,2%, из них растворимого пектина - 1,04%, протопектина - 3,16%.

Важной характеристикой ПВ является соотношение протопектина к растворимому пектину, значение которого зависит от технологических особенностей извлечения пектина и его физико-химических свойств [3]. После удаления сопутствующих балластных веществ это соотношение достигало 3,04.

Промышленную значимость сырья определяет соотношение количества протопектина к общему количеству ПВ. Этот показатель для околоплодников ОЧ после обезжиривания составил 75,24%.

Аналитические характеристики пектина, полученные методом кондуктометрического титрования, позволяют характеризовать основные свойства и возможные пути использования извлеченных веществ [4].

4,5

17,1

33,7

I

0,37

3,12

80 ^ ^¡68 60

□ Свободные карбоксильные группы, %

□ Общее содержание карбоксильных групп, %

□ Общая степень этерификации, %

■ Полиуронидная составляющая, %

■ Ацетильная составляющая, % от массы пектинового порошка

■ Метоксильная составляющая, % от массы пектинового порошка

Для определения аналитических характеристик ПВ высушенные и измельченные околоплодники предварительно обезжиривали ацетоном, а затем подвергали гидролизу-экстрагированию для получения пектинового экстракта, из которого методом спиртового осаждения извлекали ПВ.

Проведенный анализ (рисунок) показал, что ПВ содержат 4,5% свободных карбоксильных групп. Это свидетельствует об их хорошей комплексообразующей способности.

Отсутствие карбоксильных групп, этерифициро-ванных аммиаком, можно объяснить ярко выраженной обратной корреляцией между содержанием карбоксильных групп, этерифицированных метанолом (12,6%), и содержанием свободных карбоксильных групп (4,5%).

Степень этерификации в значительной мере определяет такие свойства ПВ, как растворимость, способность вступать в реакцию с ионами металлов и образовывать студни. Степень этерификации анализируемого порошка пектина составила 73,68%, что позволяет отнести данный пектин к группе высокоэтерифициро-ванных и указывает на высокую способность к студне-образованию. Это позволит использовать ПВ из околоплодника ОЧ в кондитерских пищевых продуктах лечебно-профилактического назначения.

Достаточно низкое значение полиуронидной составляющей (33,7%), обуславливающей степень чистоты пектинового порошка, связано с наличием значительного количества сопутствующих веществ, химиче-

ский состав и способы очистки которых требуют дальнейших исследований.

Полученные результаты позволяют рекомендовать ПВ из плодовой оболочки ОЧ для обогащения рецептур пищевых продуктов функционального назначения.

На основании исследований количественного и качественного состава пектинового комплекса околоплодников ОЧ нами разработан способ получения пектина из данного сырья [5]. Способ включает сушку и измельчение плодовой оболочки, удаление примесей, обезжиривание ацетоном. Очистку от полифенолов осуществляют 5%-м раствором хлорида натрия при гидромодуле 1 : 10 и температуре 75-80°С. Затем проводят многократную промывку водой. Гидролиз-экстрагирование осуществляют 0,3-0,5%-м раствором лимонной кислоты при температуре 85-90°С и гидромодуле 1 : 20. Коагуляцию ПВ проводят ацетоном. Коагулят высушивают и измельчают, получая целевой продукт.

Предложенный способ получения пектина позволяет перерабатывать плодовые оболочки плодов ОЧ, не используемые ранее, и получать достаточно высокий выход целевого продукта с необходимыми потребительскими качествами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Нелина В.В., Донченко Л.В., Карпович Н.С., Игнатьева Г.Н. Пектин. Методы контроля в пектиновом производстве. - Киев, 1992. - 113 с.

2. Чепурной В.С., Капин В.В., Левченко Е.В. Плодоношение ореха черного в разнофункциональных насаждениях Западного Предкавказья // Продуктивность ореха черного и других пород в разнофункциональных насаждениях Западного Предкавказья // Тр. КубГАУ. - 2004. - Вып. 412 (440). - С. 88-107.

3. Донченко Л.В., Фирсов Г.Г. Технология пектина и пек-тинопродуктов. - Краснодар: КГАУ, 2006. - 279 с.

4. Аймухамедова Г.Б., Каракеева З.К., Шелухина Н.П. Зависимость свойств пектиновых веществ от их метоксильной составляющей. - Фрунзе: Илим, 1990. - 112 с.

5. Пат. 2414145 РФ. Способ получения пектина из плодовых оболочек ореха черного / Е.В. Щербакова, Е.А. Ольховатов, З.И. Дробицкая; ФГОУ ВПО КубГАУ // БИПМ. - 20.03.2011.

Поступила 16.02.12 г.

SEEDCOAT OF BLACK WALNUT (JUGLANS NIGRA L.) AS RAW MATERIAL FOR PROCESSING OF PECTIN SUBSTANCES

Z.I. DROBITSKAYA, E.V. SCHERBAKOVA

Kuban State Agrarian University,

13, Kalinina st., Krasnodar, 350044; fax: (861) 221-58-05, e-mail: drobitskaya_z@mail.ru, scherbakova_ev@mail.ru

A complex of experimental researches carried out on the basis of which defined: the mechanical composition of the fruits of black walnut; analyzed the chemical composition of raw materials, set of qualitative and quantitative characteristics of pectin substances extracted from seedcoat; justified the processing of pectin substances.

Key words: fruits of black walnut, seedcoat, pectin substances.