CC BY
92
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-27 EXTRACTION OF THE WALNUT PERICARP AND THE CHARACTERIZATION
OF THEIR PHENOLIC COMPOUNDS
М. Z. Sultanova, H. A. Abdrakhmanov, N. Akzhanov, A. S. Saduakas, A. B. Nurysh
Astana branch of the Limited Liability Partnership «Kazakh Research Institute of Processing and Food Industry», Kazakhstan, Nur-Sultan
Received 15.06.2022 Submitted 31.08.2022
The work was carried out within the framework of the project funded by the Ministry of Agriculture of the Republic of Kazakhstan BR10764970-OT-21 "The use of non-traditional types of walnut waste to produce a product with preventive properties ".
Summary
The article determines that the use of nuts as part of the technological process in the food industry allows you to expand the chemical composition of the compounds used. Typological chemical-technological compounds used in the process of forming qualitative categories are identified.
Abstract
Introduction. All walnut parts contain vitamins of group C, A, E and B, organic acids, minerals and tannins. Unripe fruits of walnuts contain up to 3-5% vitamin C. The maximum content of vitamin C in immature walnuts is observed at the beginning of the hardening of the endocarp. The main groups of secondary biologically active components of food plants (chins and hydroquinones) include UGLON, which is found in walnuts of dairy products and vitality. UGLON (5-hydroxy-1,4-naphthoquinone) is a natural antibiotic with high bactericidal properties. UGLON inhibits the activity of phosphatidylinositol-3 kinase, which indicates its anticorrogenic properties without expressing the toxicity inherent in other cytostatics. One of the important stages of the walnut production and processing process is its purification from the green amniotic fluid, which helps to maintain the color of the kernel and shell. In the process of cleaning walnuts, you can clean a small part manually, and for a large batch you will need special equipment. However, in both cases, a large amount of waste remains, in addition, the use of appropriate disposal methods is necessary to reduce the level of their negative impact on the environment. Object. The object of the study is walnut as a source of phenolic compounds for the food industry. Materials and methods. The expediency of using walnut pericarp extract for food purposes has been investigated. The antioxidant activity of the extracts was studied as the walnut matured. Fresh walnut pericarp has the highest antioxidant activity during the period of milk maturity. Biologically active substances of the pericarp were isolated by extraction. The solvents used in the extraction process were ethanol and water. Extraction was carried out on a semi-automatic Soxlet apparatus. Results and conclusion. All parts of walnut have healing properties and have a very rich chemical composition. Literary analysis shows that walnut pericarp is mainly used as a tissue dye due to the content of coloring substances in it. It is also known that due to a number of useful properties, pericarp is used in folk medicine for medicinal purposes. For example, it has the most important antioxidant, carcinogenic and antibacterial properties. However, it is still practically not used in the food industry. The main objectives of this study were to determine the content of phenolic compounds in the walnut pericarp during the period of milk maturation, the possibility of using the extract as a food additive, and the determination of optimal extraction modes by mathematical modeling.
Key words: pericarp; walnut; extraction; milk ripeness; solvents.
Citation. Sultanova M. Z., Abdrakhmanov H. A., Akzhanov N., Saduakas A. S., Nurysh А.B. Extraction of the walnut pericarp and the characterization of their phenolic compounds. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 3(67). 233-242 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-27.
Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
УДК 615.322:581
ЭКСТРАКЦИЯ ОКОЛОПЛОДНИКА ГРЕЦКОГО ОРЕХА И ХАРАКТЕРИСТИКА ИХ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
М. Ж. Султанова, магистр технических наук, руководитель проекта Х. А. Абдрахманов, старший научный сотрудник Н. Акжанов, магистр естественных наук, научный сотрудник А. С. Садуакас, научный сотрудник А. Б. Нурыш, магистр естественных наук, младший научный сотрудник
ТОО «Казахский научно-исследовательский институт перерабатывающей и пищевой промышленности», г. Нур-Султан, Республика Казахстан
Дата поступления в редакцию 15.06.2022 Дата принятия к печати 31.08.2022
Работа проводилась в рамках проекта, финансируемого Министерством сельского хозяйства Республики Казахстан BR10764970-OT-21 «Использование нетрадиционных видов отходов грецкого ореха для получения продукта с профилактическими свойствами»
Актуальность. Все части грецкого ореха содержат витамины группы ^ A, E и B, органических кислот, минералов и танинов. Незрелые фрукты грецких орехов содержат до 3-5 % витамина ^ Максимальное содержание витамина С в незрелых грецких орехах наблюдается в начале затвердения эндокарпия. Основные группы вторичных биологически активных компонентов пищевых растений (подбородки и гидрохинонов) включают UGLON, который содержится в грецких орехах и молочных продуктах. Углон (5-гидрокси-1,4-нафтохинон) является природным антибиотиком с высокими бактерицидными свойствами. UGLON ингибирует активность фосфатидилинозитол-3 киназы, которая указывает на ее антикокорогенные свойства без выражения токсичности, присущей другой цитостатике. Одним из важных этапов процесса производства и обработки грецкого ореха является его очистка из зеленой амниотической жидкости, которая помогает поддерживать цвет ядра и раковины. В процессе очистки грецких орехов можно очистить небольшую часть вручную, а для большой партии потребуется специальное оборудование. Однако в обоих случаях остается большое количество отходов, кроме того, использование соответствующих методов утилизации необходимо для снижения уровня их негативного воздействия на окружающую среду. Объект. Объектом исследований является грецкий орех как источник фе-нольных соединений для пищевой промышленности. Материалы и методы. Исследована целесообразность использования экстракта околоплодника грецкого ореха в пищевых целях. Антиоксидантная активность экстрактов изучалась по мере созревания грецкого ореха. Свежий околоплодник грецкого ореха обладает самой высокой антиоксидантной активностью в период молочной зрелости. Биологически активные вещества околоплодника выделялись методом экстракции. Растворителями, используемыми в процессе экстракции, были этанол и вода. Экстракция проводилась на полуавтоматическом аппарате Сокслета. Результаты и выводы. Все части грецкого ореха обладают целебными свойствами и имеют очень богатый химический состав. Литературный анализ показывает, что околоплодник грецкого ореха из-за содержания в нем красящих веществ используют в основном как краситель тканей. Известно также, что благодаря ряду полезных свойств околоплодник используется в народной медицине в лечебных целях. Например, он обладает важнейшими антиоксидантными, канцерогенными и антибактериальными свойствами. Однако он в пищевой промышленности до сих пор практически не используется. Основными задачами данного исследования было определение содержания фенольных соединений в перикарпе грецкого ореха в период молочного созревания, возможность использования экстракта в качестве пищевой добавки, определение оптимальных режимов экстракции методом математического моделирования.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Ключевые слова: околоплодник ореха, грецкий орех, экстракция околоплодника ореха, молочная спелость ореха.
Цитирование. Султанова М. Ж., Абдрахманов Х. А., Акжанов Н., Садуакас А. С., Нурыш А. Б. Экстракция околоплодника грецкого ореха и характеристика их фенольных соединений Известия НВЛУК. 2022. 3(67). 233-242. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-27.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Введение. Общеизвестно, что дикорастущие растения являются богатыми источниками тех или иных биологически активных соединений, витаминов и минералов. Естественная среда произрастания растений позволяет им максимально накапливать полезные компоненты. Не является исключением и грецкий орех (Juglans regia), окультуренный человеком много лет назад, определенные сорта которого произрастают в нашей республике, в особенности в Алматинской области [7].
Грецкий орех - это уникальное растительное сырье, все части которого могут быть использованы человеком. К примеру, применяются плоды как зрелые, так и недозревшие, зеленый околоплодник, кожура и перегородки после выделения ядра, листья и корни дерева, а также сама древесина [5].
Состав сырых грецких орехов молочно-восковой спелости представлен эфирными маслами, органическими кислотами, алкалоидами, гликозидами, сапонинами, кума-ринами, каротиноидами, водорастворимыми витаминами, фитонциндами, фенольными соединениями, дубильными веществами и микроэлементами [2]. Эти природные комплексы стимулируют терапевтическое использование грецких орехов молочно-восковой спелости в качестве улучшающих добавок. Химический состав всех частей грецкого ореха зависит от вида, места и условий выращивания в окружающей среде [9].
Все части грецкого ореха содержат витамины группы С, А, Е и В, органические кислоты, минералы и дубильные вещества. Незрелые плоды грецкого ореха содержат до 3-5 % витамина С. Максимальное содержание витамина С в незрелых грецких орехах наблюдается в начале затвердевания эндокарпий [3].
К основным группам второстепенных биологически активных компонентов пищевых растений (хинонов и гидрохинонов) относится юглон, который содержится в грецких орехах молочно-восковой спелости. Юглон (5-гидрокси-1,4-нафтохинон) -природный антибиотик с высокими бактерицидными свойствами. Юглон ингибирует активность фосфатидилинозитол-3 киназы, что указывает на его антиканцерогенные свойства без выраженной токсичности, присущей другим цитостатикам.
Одним из важных этапов в процессе производства и обработки грецкого ореха является его очистка от зеленого околоплодника, который помогает сохранить цвет ядра и скорлупы. В процессе чистки грецких орехов небольшую их партию можно почистить вручную, а для большой партии потребуется специальное оборудование. Однако в обоих случаях остается большое количество отходов, кроме того, для снижения уровня их негативного воздействия на окружающую среду необходимо применение соответствующих методов утилизации.
В околоплоднике грецкого ореха содержатся полезные вещества: витамины, йод, дубильные вещества, юглон и жирные кислоты [4, 11]. Кроме того, грецкие орехи достаточно богаты полиненасыщенными жирными кислотами, которые являются важными диетическими жирными кислотами Омега-6 и Омега-3 [1].
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Листья, зеленые плоды и околоплодник в отличие от других растений имеют рекордную концентрацию витамина С, Р-активных полифенолов и йода. Уникальный химический состав и наличие в нем биологически активных веществ объясняет использование их в народной медицине, а зеленых орехов - иногда и в пищевой отрасли [10].
Однако, несмотря на широкую известность и популярность грецкого ореха его антиоксидантные, антибактериальные, противопаразитарные и противоопухолевые свойства недостаточно изучены [6, 8].
Поэтому поиск оптимальных способов использования химически ценного околоплодника спелого грецкого ореха в производстве продуктов питания является актуальной задачей.
В техническом плане грецкий орех также может использоваться в качестве натурального красителя из-за содержания красящих веществ в околоплоднике. Но ограниченность его применения зачастую связана с недостаточно разработанными или полностью отсутствующими технологиями [12].
Таким образом, отходы грецкого ореха приносят неоценимую пользу для человека и могут быть оценены как источники природных антиоксидантов и противомик-робных агентов.
Целью проведенного исследования является создание продуктов профилактического назначения на основе экстракта из зеленого околоплодника грецкого ореха молочной спелости для удовлетворения потребностей населения в высококачественных и безопасных продуктах, обладающих функциональной направленностью.
Материалы и методы. Материалом для исследования является околоплодник грецкого ореха молочной спелости, собранный в Алматинской области в конце мая. Экстракция проводилась на полуавтоматическом аппарате по Сокслету «АСВ-6». Зеленая шелуха грецкого ореха была отделена, помещена в пластиковые пакеты и заморожена при температуре -20 °С. Затем изучаемые образцы высушивались в сушильном шкафу.
Измельчение дробилкой «Novital Magnum 4V» и на лабораторной мельнице «МШЛ-1П».
Мельница «МШЛ-Ш» является устройством периодического действия. Съемный барабан мельницы заполняется предварительно измельченным на дробилке «Novital Magnum 4V» высушенным околоплодником грецкого ореха и измельчающими стальными шарами. При вращении барабана материал измельчается в результате истирающего и ударного действия шаров. Время измельчения зависит от крупности помола и варьируется от 1 до 3 часов [9].
Экстракция на полуавтоматическом аппарате экстракции по Сокслету «АСВ-6».
Для начала анализа подготавливаются пробы для экстракции. Стеклянные экстракционные колбы в количестве 6 штук просушиваются в сушильном шкафу при температуре 105 °С до постоянной массы и охлаждаются до комнатной температуры в эксикаторе. Изготавливаются гильзы из фильтровальной бумаги, и в нее помещается измельченный околоплодник грецкого ореха в количестве 5 г. Гильзу с образцом присоединяют к магнитному держателю внутри стеклянного холодильника. В экстракционную колбу наливают 45 мл растворителя (вода, этанол, вода+этанол) и устанавливают ее на водяную баню, подняв соответствующий стеклянный холодильник и установленную в нем пробу. Соединяют стеклянный холодильник и экстракционную колбу по шлифу. Включают нагрев. Открывают вентиль. После достижения заданной температуры, перемещают пробу в растворитель, где проба обрабатывается в течение 30 мин. После этого пробу переводят в положение для промывки чистым растворителем. Процесс промывки чистым растворителем и есть основная стадия экстракции, эта стадия
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
проходит в течение 60-180 мин. По окончании экстракции в течение 30 мин. растворитель переходит в верхнюю часть холодильника, а в экстракционной колбе остается экстрагированное вещество.
Было проведено центрифугирование при 3300 об/мин в течение 10 мин. Суперна-тант собирали в виде сырого экстракта фенольных соединений для дальнейшего анализа.
Общее содержание фенолов оценивали колориметрическим методом Фолина-Чокалтеу и результаты выражали в миллиграммах эквивалентов галловой кислоты (mg GAE/extract).
Определение активности по поглощению радикалов DPPH. Определение с использованием 2,2-дифенил-1-пикрилгидразилгидрата (DPPH) выражали в количестве экстракта. Экстракты околоплодника грецкого ореха добавляли в 1,5 мл раствора DPPH (4,02 мг/100 мл в этаноле) и смесь выдерживали в темноте в течение 30 мин. при комнатной температуре. Поглощение при 517 нм использовали для определения концентрации оставшегося DPPH с помощью спектрофотометра UV-VIS. Анализ был проведен в трехкратной последовательности, и активность поглощения радикала DPPH была выражена в процентах (%) ингибирования с использованием следующего уравнения [10]:
DPPH эффект очистки % = (AD-AS)/(AD ) * 100,
где AD - представляет собой значение поглощения при 517 нм контрольного типа DPPH; AS -является значением поглощения при 517 нм для образца.
Результаты и обсуждение. Оптимизация выхода экстракта из околоплодника грецкого ореха.
Для получения математической модели технологического процесса, представляющего собой уравнение регрессии, использовали ротатабельный план второго порядка (план Бокса).
Таблица 1 - Кодировка интервалов и уровней варьирования входных факторов Table 1 - Encoding of intervals and levels of variation of input factors
Факторы Уровни варьирования Интервалы варьирования
Натуральные Кодированные -1,68 -1 0 +1 +1,68
Концентрация растворителя х1 50 60 70 80 90 10
Крупность помола околоплодника х2 300 400 500 600 700 100
Продолжительность экстракции х3 60 90 120 150 180 30
Таблица 2 - Дисперсионный анализ для квадратичной модели поверхности отклика Table 2 - Analysis of variance for a quadratic model of the response surface
Закодированные значения Натуральные значения Критерии оптимизации
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Х1 Х2 Х3 C, % K , цт t, min Y Yp (Y-Yp)A2 Ypн
-1 -1 -1 60 400 90 30,05 33,237719 10,16155 33,23772
-1 -1 1 60 400 150 32,05 37,34079 27,99246 37,34079
-1 1 -1 60 600 90 29,16 28,480742 0,461391 28,48074
-1 1 1 60 600 150 31,01 31,523813 0,264004 31,52381
1 -1 -1 80 400 90 38,05 40,839304 7,780217 40,8393
1 -1 1 80 400 150 41,05 45,032375 15,85931 45,03238
1 1 -1 80 600 90 30,02 28,032327 3,950844 28,03233
1 1 1 80 600 150 31,05 31,165398 0,013317 31,1654
-1,68 0 0 60 500 120 30,08 26,649846 11,76596 32,96734
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Окончание таблицы 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1,68 0 0 90 500 120 34,15 32,734108 2,004751 30,02698
0 -1,68 0 70 300 120 56,57 48,930228 58,36612 51,89678
0 1,68 0 70 700 120 30,59 33,286106 7,268989 33,27283
0 0 -1,68 70 500 60 30,55 30,083131 0,217967 27,64891
0 0 1,68 70 500 180 40,57 36,16149 19,43496 34,88505
0 0 0 70 500 120 26,73 37,569046 117,4849 37,56905
0 0 0 80 300 120 45,97 37,569046 70,57603 36,58893
0 0 0 90 500 90 31,37 37,569046 38,42817 53,21324
0 0 0 60 500 90 25,99 37,569046 134,0743 29,60529
0 0 0 90 300 120 60,92 37,569046 545,2671 52,40472
0 0 0 70 500 150 33,39 37,569046 17,46442 37,80257
Значения доверительных интервалов критериев оптимизации процесса выхода общих фенольных соединений из околоплодника грецкого ореха приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Значение доверительных интервалов критерия оптимизации
_Table 3 - The value of confidence intervals of the optimization criterion_
Процесс экстракций Входной параметр Доверительные интервалы
Abo Abi Abu Ab,
Выход общих фенольных соединений Y ±11,08 ±7,35 ±7,16 ±9,61
Сравнивая значения доверительных интервалов в таблице 3 с соответствующими коэффициентами регрессии, можем сделать вывод, что эффекты взаимодействия входных факторов незначительны.
Таким образом, уравнения регрессии для процесса выхода общих фенольных соединений из околоплодника грецкого ореха для кодированных значений примет следующий вид:
y= 37.56 + 1,81x1 - 4,65x2 + 1,80x3 - 2,01x1x2 + 0,02x1x3 - 0,26x2x3 - 2,79x12 +
1,25x22 - 1,57x32
Таким образом, учитывая, что Fp<Fm модель технологической эффективности процесса можно считать адекватной с 95 % доверительной вероятностью.
После канонического преобразования моделей второго порядка были получены уравнения регрессии в канонической форме, значения параметров оптимизации были вычислены на ЭВМ текстового процессора Microsoft Exсel, на основе которых строили модель в трехмерном пространстве, представляющую собой выход экстракций, которая характеризует зависимость продолжительности проведения экстракций (t, min), концентрации растворителя (С, %), крупности помола околоплодника грецкого ореха (К, цт) оказывающие влияние на критерии оптимизации - выхода фенольных соединений. На рисунке 1 приведено графическое изображение графиков зависимостей.
Анализ представленных графиков показал, что на трехмерной модели в пространстве существуют оптимальные области переменных значений концентрации растворителя (%), крупности помола (цт), продолжительности проведения экстракций (min) величины, при которых выход экстракций осуществляется с оптимальными значениями С (%), К (цт), t (min).
Концентрацию растворителя, крупность помола и продолжительность экстракции меняли. Когда время экстракции увеличивали с 60 до 180 мин, выход фенольных соединений соответственно увеличивался, и самый высокий выход экстракции был получен через 150 мин.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
□ 0-1 ■ ] -2 Q2-3 03-4 04-5
С
Рисунок 1 - Трехмерная модель в пространстве выхода фенольных соединений: A - концентрация растворителя (%) и крупность помола (цт); B - концентрация растворителя (%) и продолжительность экстракций (min); C - продолжительность экстракций (min)
и крупность помола (цт)
Figure 1 - Three-dimensional model in the output space of phenolic compounds: A - solvent concentration (%) and grinding fineness (^m); B - solvent concentration (%)
and extraction duration (min); C - extraction duration (min) and grinding fineness (^m)
Как показано на рисунке 1А, при крупности 300 prn и увеличении концентрации этанола с 50 % до 90 %, выход экстракции также увеличился с 29,06 до 44,28 mg GAE/extract. Увеличение продолжительности экстракции с 60 минут до 180 минут и росте концентрации растворителя с 50 % до 90 %, выход фенольных соединений также увеличился с 20,08 до 36,80 mg GAE/extract.
Показатель измельчения околоплодника грецкого ореха напрямую влияет на выход фенольных соединений. По итогам исследования околоплодник, измельченный до 300 цm, дал максимальный выход фенольных соединений.
Этанол и вода были выбраны в качестве экстракционных растворителей не только потому, что они приводят к более высоким выходам экстракции, но и потому, что они безопаснее и менее токсичны по сравнению с метанолом и другими органическими растворителями.
После экстракции околоплодника грецкого ореха в качестве наилучшего результата были получены 2 различных соотношения. К ним относятся:
1) соотношение этанола с водой (80 % + 20 %), крупность помола - 300 цm, время экстракции - 120 минут.
2) 90 % этанол, крупность помола - 300 цm, время экстракции - 150 минут.
Определение активности по поглощению радикалов DPPH.
DPPH является стабильным свободным радикалом органического азота, и его способность к поглощению широко использовалась для оценки антиоксидантной способности экстрактов из растительного сырья.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Антиоксидантную активность фенольных соединений из экстракта околоплодника грецкого ореха, сравнивали с антиоксидантной активностью трех обычно используемых синтетических антиоксидантов - ВНТ, ВНА и TBHQ (рисунок 2).
Рисунок 2 - Сравнение антиоксидантной активности фенольных соединений из околоплодника грецкого ореха с BHA, BHT и TBHQ с помощью анализа DPPH
Figure 2 - Comparison of antioxidant activity of phenolic compounds from walnut pericarp with
BHA, BHT and TBHQ using DPPH analysis
При более низких концентрациях фенольных соединений из околоплодника грецкого ореха активность поглощения была одинаковой. В диапазоне концентраций от 100 до 500 мкг/мл поглощающая активность фенольных соединений из околоплодника грецкого ореха была выше, чем TBHQ, BHA и BHT.
Эти данные показывают, что экстракт из околоплодника грецкого ореха может применяться в качестве естественной антиоксидантной замены синтетических антиок-сидантов, основным недостатком которых является оказание негативных последствий для здоровья человека.
По качественному соотношению полученные экстракты показали наличие высокого уровня содержания фенольных соединений, что говорит о том, что околоплодник грецкого ореха молочной спелости обладает антибактериальными, антиокислительными и канцерогенными свойствами и может применяться в лечебных целях. Результаты данной работы показали, что околоплодник грецкого ореха можно использовать как источник природных антиоксидантов растительного происхождения. Дальнейшие исследования и полученные при этом результаты будет иметь направление в сторону практического применения - использования экстрактов в качестве пищевых добавок, обогащающих и повышающих пищевую ценность продуктов питания.
Выводы. По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы: была проведена экстракция этанолом и водой.
Методом математического моделирования были выявлены самые оптимальные режимы экстракции, при которых наиболее полно извлекаются все фенольные соединения околоплодника грецкого ореха. По результатам оптимизации выявлено, что при экстракции 90% этанолом, время проведения экстракции составило 150 мин., при этом выход фенольных соединений был наиболее максимальным; при экстракции экстраген-том «этанол + вода» в соотношении 80 / 20, время проведения экстракции составило 120 мин., при этом был наиболее максимальный выход экстракта. Доказано, что экс-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
тракт из околоплодника грецкого ореха обладает более высокой антиоксидантной активностью по сравнению с синтетическими антиоксидантами, такими как BHT, BHA и TBHQ. Экстракт из околоплодника грецкого ореха может применяться в качестве естественной антиоксидантной замены синтетических антиоксидантов.
Благодарность. Работа проводилась в рамках проекта, финансируемого Министерством сельского хозяйства Республики Казахстан BR10764970-OT-21 «Использование нетрадиционных видов отходов грецкого ореха для получения продукта с профилактическими свойствами». В заключение, хотелось бы искренне поблагодарить всех участников этого научного проекта за их помощь в проведении экспериментальных исследований. Также выражаем благодарность руководству и ученым Астанинского филиала ТОО «КазНИИ перерабатывающей и пищевой промышленности».
Библиографический список
1. Артюхова Л. В., Якуба Ю. Ф., Балапанов И. М. Оценка перспективных форм ореха грецкого селекции СКФНЦСВВ по качеству плодов // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2021. № 67 (1). С. 55-65.
2. Аслонова И. Ж., Кароматов И. Д., Тураева Н. И. Химический состав грецкого ореха // Биология и интегративная медицина. 2019. № 10(38). С. 77-83.
3. Кудратова Ш. Х., Рахимова М., Кудратова Л. Х. Определение кислотного числа экстракта околоплодника грецкого ореха // Вестник Таджикского национального университета. Серия естественных наук. 2021. № 2. С. 186-196.
4. Назарько М. Д., Кириченко А. В., Шершнева В. А. Разработка биотехнологии трансформации околоплодников и листьев грецкого ореха для получения фитопрепарата // Наука и Образование. 2021. Т. 4. № 2.
5. Хохлов С. Ю. Изучение морфологической изменчивости плодов и оценка перспективных сортов ореха грецкого // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2017. № 67. С. 273-277.
6. Chesnokova N. Y. Research of safety and relative biological value of drinks on the basis of the extract of manchurian walnut pericarp // Tekhnika i Tekhnologiya Pishchevykh Proizvodstv. 2016. Vol. 40. Issue 1. P. 96.
7. Levchuk T. V. Antioxidant activities of manchurian walnut-pericarp-based extracts // Academic collaboration with Far Eastern federal University. 2015. P. 67.
8. Ma Y., Wang C., Liu C. Physiochemical responses of the kernel quality, total phenols and antioxidant enzymes of walnut in different forms to the low-temperature storage // Foods. 2021. Vol. 10. Issue 9. P. 2801.
9. Orlova O. The unique characteristics of milky-wax ripe walnuts and their usage // Agronomy Research. 2014. V. 12. № 3. Pp. 769-778.
10. Queiros C. S. Characterization of walnut, almond, and pine nut shells regarding chemical composition and extract composition // Biomass Conversion and Biorefinery. 2021. Vol. 10. Issue 1. Pp. 175-188.
11. Tiurikova I. S. A prospective method to use waste of walnuts // Journal of Chemistry and Technologies. 2021. V. 29. № 2. P. 331-341.
12. Zhu X., Luo Z., Zhu X. Novel insights into the enrichment of phenols from walnut shell pyrolysis loop: Torrefaction coupled fractional condensation // Waste Management. 2021. Vol. 131. Pp. 462-470.
Информация об авторах Султанова Мадина Жумахановна, магистр технических наук, старший научный сотрудник лаборатории первичной переработки растительного сырья Астанинского филиала, ТОО «Казахский НИИ перерабатывающей и пищевой промышленности» (010000, Республика Казахстан, г. НурСултан, ул. Аль-Фараби 47), e-mail: [email protected]
Абдрахманов Хамза Абдуллович, старший научный сотрудник лаборатории первичной переработки растительного сырья Астанинского филиала ТОО «Казахский НИИ перерабатывающей и пищевой промышленности» (010000, Республика Казахстан, г. Нур-Султан, ул. Аль-Фараби 47), mail: [email protected]
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Акжанов Нурторе, магистр естественных наук, старший научный сотрудник лаборатории первичной переработки растительного сырья Астанинского филиала, ТОО «Казахский НИИ перерабатывающей и пищевой промышленности» (010000, Республика Казахстан, г. Нур-Султан, ул. Аль-Фараби 47), e-mail: [email protected]
Садуакас Айгерим Садибековна, научный сотрудник лаборатории первичной переработки растительного сырья Астанинского филиала ТОО «Казахский НИИ перерабатывающей и пищевой промышленности» (010000, Республика Казахстан, г. Нур-Султан, ул. Аль-Фараби 47), e-mail: [email protected]
Нурыш Аида Бексултанкызы, магистр естественных наук, младший научный сотрудник лаборатории первичной переработки растительного сырья Астанинского филиала ТОО «Казахский НИИ перерабатывающей и пищевой промышленности» (010000, Республика Казахстан, г. Нур-Султан, ул. Аль-Фараби 47), e-mail: [email protected]
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-28
CHANGES IN THE PROTEIN-PROTEINASE COMPLEX
SPROUTED GRAIN OF LEGUMINOUS CROPS
111 2 A. А. Moldakarimov , N. Z. Muslimov , A. B. Dalabaev , А. К. Timurbekova ,
A. К. Sadibaev3
1 Limited Liability Partnership «Kazakh Research Institute of Processing and Food Industry»,
Kazakhstan, Nur-Sultan 2 Non-profit joint stock company «Kazakh National Agrarian Research University»,
Kazakhstan, Almaty
3 Non-profit joint stock company «Taraz State University named after Muhammed Haidar Dulati»,
Kazakhstan, Taraz
Received 30.06.2022 Submitted 30.08.2022
The research was carried out as part of the implementation of the scientific and technical program of the Ministry of Agriculture of the Republic of Kazakhstan BR10764970 "Development of hightech technologies for deep processing of agricultural raw materials in order to expand the range and output offinished products from a unit of raw materials, as well as reduce the share of waste in production " on the scientific topic: "Development of technology for the production offunctional
beverages based on sprouted grain ".
Summary
The article shows that the protein-proteinase complex is determined in different values in the sprouted grain of crops of both traditional cultivation and non-traditional leguminous crops. It was determined that during the germination of grain during a week period, the appearance of an increased content of protein complexes is possible.
Abstract
Introduction. The possibility of using sprouted grains of legumes and their hidden raw material potential for the production of functional beverages was studied. As is known, legumes have a rich protein composition, which, when germinated as a result of fermentation of the protein complex by protease, is cleaved to poly-peptides and amino acids, and undergoes further hydrolysis to ammonia, carbon dioxide and water, which significantly reduces the quality characteristics of the finished product. An object. In this regard, the dynamics of the enzymatic process occurring in the grain mass during the germination of legumes was studied. The aim of the research was to study the enzymatic activity (protease) in relation to the timing of germination and the effects of changes in the amino acid composition of legume grains of domestic varieties of breeding (soy, peas and chickpeas). Materials and methods. The determination of protease activity in legume grains during germination was carried out using casein as a substrate. In four laboratory test tubes, one of them is a control, 5 ml of casein was injected, which were kept for 5 minutes in a water bath at a temperature of 37° C. Spectrophotometry readings were determined with a wavelength of 660 nm by the «Shimadzuuv-1900 I» spectrophotometer. The values of the light absorption power of experimental and control solutions were determined, the results of the studies were recorded in the laboratory journal. Results and conclusion. As a
