Научная статья на тему 'Экстракция веществ полифенольной природы из шрота черноплодной рябины'

Экстракция веществ полифенольной природы из шрота черноплодной рябины Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
841
154
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЧЕРНОПЛОДНАЯ РЯБИНА / ПОЛИФЕНОЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА / АНТОЦИАНЫ / CHOKEBERRY / EXTRACTION / POLYPHENOLIC SUBSTANCES / ANTHOCYANINS

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Иванова Г. А., Сысоева М. А., Серова К. Е.

В работе исследован шрот черноплодной рябины (Aronia melanocarpa), остающийся после отжима сока из ягод и высушенный конвективной сушкой при температуре 70 ºС. Разработаны способы экстракции полифенольных веществ из шрота.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Иванова Г. А., Сысоева М. А., Серова К. Е.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Экстракция веществ полифенольной природы из шрота черноплодной рябины»

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

УДК 547.97

Г. А. Иванова, М. А. Сысоева, К. Е. Серова

ЭКСТРАКЦИЯ ВЕЩЕСТВ ПОЛИФЕНОЛЬНОЙ ПРИРОДЫ ИЗ ШРОТА ЧЕРНОПЛОДНОЙ РЯБИНЫ

Ключевые слова: черноплодная рябина, полифенольные вещества, антоцианы.

В работе исследован шрот черноплодной рябины (Aronia melanocarpa), остающийся после отжима сока из ягод и высушенный конвективной сушкой при температуре 70 °С. Разработаны способы экстракции полифе-нольных веществ из шрота.

Key words: chokeberry, extraction, polyphenols substances, anthocyanins.

Meal of chokeberry (Aronia melanocarpa) was investigated. The meal was obtained after the extraction of juice from the berries, dried by convective drying at a temperature of 70 ° C. The methods of polyphenolic substances extraction from the meal were developed.

Введение

Растительное сырье представляет собой ценный ресурс различных биологически активных соединений, которые используются для создания лекарственных препаратов и биологически активных добавок (БАД). Актуальным направлением является исследование и дальнейшая переработка отходов растительного сырья, таких как жом, шрот и др.

Атпга те1апосагра является ценной плодовой культурой. В плодах рябины черноплодной обнаружены до 8 % сахаров (глюкозы, сахарозы, фруктозы), до 1,3 % органических кислот (больше всего яблочной), до 0,75 % пектинов и до 0,6 % дубильных веществ. Плоды Аронии бедны аскорбиновой кислотой (около 15 мг%), но зато содержат другие витамины: В2 (0,13 мг%), РР (0,5 мг%), Е (1,5 мг%), фолиевую кислоту (0,1 мг%), филлохинон (0,8 мг%). Суммарное содержание антоциановых пигментов в зрелых плодах доходит до 6,4 % [1].

Природные фенольные соединения вообще и антоцианы в частности представляют высокий интерес для исследований. Во-первых, они обладают хорошо выраженными антиоксидантными, антибактериальными и антиканцерогенными свойствами. Они относятся к природным веществам, которые эффективно применяют в медицине для лечения и предупреждения ряда заболеваний. Во-вторых, антоцианы используют и в пищевой промышленности в качестве красителей [2].

Рябина черноплодная является ценным источником сырья для промышленной переработки плодов. Богатый химический состав предполагает не только традиционную переработку с получением соков, пюре, варенья и сиропов, но и экстрактов, применяющихся в фармацевтической промышленности [3]. Рост объемов заготовок и мощности перерабатывающих заводов приводит к увеличению количества шрота - отходов ягодной переработки. После удаления соковой составляющей ягод в шроте остаются клетчатка, гемицеллюлоза, лигнин, белок, содержание суммы которых достигает 70 % в пересчете на абсолютно сухое сырье. Более ценной частью

шрота являются низкомолекулярные соединения: сахара, органические кислоты, состав и соотношение которых определяет вкусовые свойства плодов и ягод. В меньшей концентрации (до 10 %) содержатся полифенольные соединения, дубильные вещества, пектиновые вещества, витамины, макро- и микроэлементы [4]. В состав полифенольных соединений рябины черноплодной, остающихся в шроте, входят антоциановые пигменты.

Отходы промышленной переработки рябины черноплодной редко подвергаются вторичному использованию. В связи с этим расширение способов переработки шрота плодов рябины черноплодной является актуальным.

Цель данной работы - подбор оптимальных условий экстрагирования веществ полифенольной природы из шрота рябины черноплодной.

Экспериментальная часть

Сырьем в данной работе являлся шрот черноплодной рябины, остающийся после отжима сока из ягод черноплодной рябины, который высушен конвективной сушкой при температуре 70 °С.

Водный экстракт получали кипячением в течение 2 часов согласно методике [5].

Спиртовые экстракты получали путем кипячения шрота черноплодной рябины с водно-спиртовыми растворами различной концентрации (40 %, 50 %, 70%, 80 %) в течение 2 ч. Шрот, остающийся после получения водно-спиртовых экстрактов использовали для получения щелочных экстрактов.

Щелочные экстракты также получали путем кипячения высушенного шрота черноплодной рябины в 0,1 н растворе гидроксида натрия в течение 2 ч. Щелочной экстракт А получен из шрота после отжима сока, щелочной экстракт Б получен из шрота после его экстракции водой, щелочной экстракт В -из шрота после его экстракции 40 % раствором спирта, щелочной экстракт Г - из шрота после его экстракции 50 % раствором спирта, щелочной экстракт Д - из шрота после его экстракции 70 % рас-

твором спирта, щелочной экстракт Е - из шрота после его экстракции 80 % раствором спирта. При подкислении щелочных экстрактов 25 % раствором соляной кислоты до рН=2 выпадал осадок. Проведены качественные реакции на полифенолы полученных образцов осадков по методике [6].

Влагосодержание шрота определяли согласно методике [5]; содержание экстрактивных веществ в пересчете на абсолютно сухое сырье и зольность шрота по методике [5]; сумму антоцианов, экстрагируемых водой, в пересчете на цианидин-3,5-дигликозид, по методике [5]. Проведена тонкослойная хроматография водного экстракта шрота черноплодной рябины (система н-бутанол - уксусная кислота - вода 4:1:5).

Результаты и их обсуждение

Известно, что шрот плодово-ягодного сырья после отжима сока содержит в себе определенное количество различных веществ. При этом в зависимости от вида сырья, технологии получения соков, количество остающихся веществ варьируется в широких пределах. В данной работе для определения выхода экстрактивных веществ из высушенного шрота черноплодной рябины применены различные экстрагенты. Данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Параметры экстрактов шрота черноплодной рябины

Экст-рагент Сухой остаток, % Зольность, % Сумма анто-цианов в пересчете на цинанидин-3,5- дигликозид, %

на 1 г абсолютно сухого сырья

Вода 4,8 ±1,5 1,46 ±0,3 0,51 ±0,03

Спирт 40 % 5,1 ±3,2 0,2 ±0,4 0,75 ±0,75

Спирт 50 % 4,5 ±2,6 0,5 ±1,4 0,82 ±0,31

Спирт 70 % 6,9 ±2,9 1,75 ±0,5 1,7 ±0,52

Спирт 80 % 5,4 ±2,9 0,75 ±0,2 0,46 ±0,47

Так, экстракция водой в течение 2 ч при Т 100 °С позволяет извлечь до 4,8 % экстрактивных веществ в пересчете на абсолютно сухое сырье. Известно, что одними из основных биологически ценных веществ черноплодной рябины являются антоцианы. Как правило, для экстракции антоцианов применяют водную и водно-спиртовую экстракцию. Нами применены водно-спиртовые растворы для экстракции шрота черноплодной рябины. В целом, водно-спиртовая экстракция позволяет увеличить выход экстрактивных веществ. Максимальный выход при

этом наблюдается при использовании 70 % раствора этилового спирта, экстрактивных веществ извлекается на 43, 8 % больше, чем при экстракции водой. Определение суммы антоцианов в полученных экстрактах показало, что антоцианы лучше экстрагируются из шрота черноплодной рябины водно-спиртовыми растворами. Применение в качестве экстрагента 70 % раствора этилового спирта позволяет повысить выход антоцианов более чем в три раза по сравнению с водной экстракцией.

По данным тонкослойной хроматографии водно-спиртовых экстрактов, а также основываясь на литературных данных, предположено, что в шроте содержатся кверцетин, мальвидин-3-О-глюкозид и цианидин-3-глюкозид [7,8].

Плоды черноплодной рябины содержат и другие полифенольные вещества. Помимо антоцианов, в них содержатся флавоноидные соединения различных классов, дубильные вещества. Известно, что полифенолы обладают повышенной растворимостью в щелочной среде, поэтому в работе в качестве экстрагента применен 0,1 н раствор гидроокиси натрия. При этом проведена экстракция как высушенного шрота, оставшегося после отжима сока, так и высушенный шрот после его предварительной экстракции водой и/или водно-спиртовыми растворами. При подкислении щелочных экстрактов 25 % раствором соляной кислоты до рН = 2 выпадал осадок. Полученный осадок высушивали при Т 25 °С и атмосферном давлении, затем промывали водой, растворяли в 0,1 н растворе гидроокиси натрия и проводили качественные реакции на полифенолы (с 10% раствором перекиси водорода, с 1 % раствором перманганата калия, с 1 % раствором хлорида железа (III)). Значения массы осадков и результаты проведения качественных реакций указаны в таблице 2.

Максимальное количество осадка получено в количестве 2,94 % от массы сырья при экстракции шрота после водно-спиртовой экстракции с содержанием этанола 70 % (экстракт Д). Это на 47 % больше, чем при экстракции шрота, высушенного после отжима сока. Осадки, полученные из всех щелочных экстрактов, дали положительные результаты на качественные реакции, что свидетельствует о полифенольной природе данных образцов.

Таблица 2 - Качественные реакции осадков щелочных экстрактов

Экстракты для получения осадка Масса осадка, % на 1 г сырья Качественные реакции на полифенолы

Экстракт А 2,00 +

Экстракт Б 2,29 +

Экстракт В 1,55 +

Экстракт Г 1,50 +

Экстракт Д 2,94 +

Экстракт Е 1,00 +

«+» - положительный результат качественных реакций на полифенолы.

Выводы

Установлено, что экстракция шрота черноплодной рябины позволяет дополнительно извлечь до 2 % антоцианов в пересчете на цианидин-3,5-дигликозид и до 3 % полифенольных веществ, которые можно использовать для создания БАД.

Для переработки вторичных растительных ресурсов, можно предложить дополнительную экстракцию шрота черноплодной рябины водно-спиртовой смесью с содержанием этанола 70 %. Полученный экстракт можно рекомендовать для применения в пищевой промышленности в качестве красителя либо для создания на его основе биологически активных добавок.

Литература

1. Блинникова О. М. Витаминная ценность плодов аронии черноплодной/ О. М. Блинникова // Вестник Мич-ГАУ. - 2013. - № 2. - С. 56-59.

2. Cody V. Flavonoides in biology and medicine / V. Cody, E. Middleton // ed. Aban R. Liss. - 1998. - Pp. 87-103.

3. Мария Тихменева Черноплодная рябина. Как справиться с урожаем осенних ягод 22/09/2014 АиФ.

4. Будаева В. В. Экологически безопасный способ получения, состав и свойства биологически активных экстрактов из отходов плодово-ягодной переработки //Дисс. к. х. н., Барнаул. - 2005.

5. Государственная фармакопея РФ. XIII издание. Том 2. - М.: Медицина, 2015. - 1294 с.

6. Носов А. И. Состав и физико-химические свойства экстрактов трутовых грибов. - Дис. на соиск. научн. степ. канд. хим. наук: 14.04.02 - защищена 13.12.2013. -Казань, 2013. - 174 с.

7. Рязанова Т.К. /Фармакогностическое исследование плодов и побегов черники обыкновенной - ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

8. Л.М. Федосеева, Л.Е. Кудрикова, А.А. Турчанинов, Ю.С. Сивова / Изучение флавоноидов сборов на основе листьев бадана толстолистного // Химия растительного сырья. - 2006. №4. С. 49-54.

© Г. А. Иванова - канд. хим. наук, доц. каф. пищевой биотехнологии КНИТУ, [email protected]; М. А. Сысоева -д-р хим.наук, проф., зав. каф. пищевой биотехнологии КНИТУ, [email protected], К. Е. Серова - студент каф. пищевой биотехнологии КНИТУ.

© G. A. Ivanova - Ph.D, associate professor of Food Biotechnology Department, [email protected]; M. A. Sysoeva -Doctor of Chemistry, Professor, Head of Food Biotechnology Department [email protected], K E. Serova - student of Food Biotechnology Department.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.