CC BY
164
УДК 665.3:543.5
ФИТОСТЕРИНЫ ИЗ ОТХОДОВ МАСЛОЖИРКОМБИНАТА В.И. Луцкий, Д.В.Молокова
Иркутский государственный технический университет, 664074, Иркутск, Лермонтова, 83; [email protected].
Изучены фитостерины в отходах маслоперерабатывающего завода. Приведен качественный и количественный анализ стеринов, выделенных из соапстоков соевого, рапсового и подсолнечного масел. Изучен состав стеринов восков подсолнечного масла. Установлено, что соапстоки, в зависимости от вида масла, содержат от 1,3 до 2,2% стеринов (от а.с.в. соапстока), а воска подсолнечного масла ~ 0,3% стеринов (от а.с.в.воска). Ил.2. Табл. 2. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: фитостерины, рафинация жиров, соапстоки, хромато-масс-спектрометрия. PHYTOSTEROLS FROM FAT-AND OIL INDUSTRY WASTE V.I. Lutskiy, D.V. Molokova
Irkutsk State Technical University,
83, Lermontov St., 664074, Irkutsk, Russia, [email protected].
Phytosterols in the waste of fat-and-oil plant were studied. The qualitative and quantitative analysis of sterols isolated from oil's soap stocks of soybean, rape seed and sunflower are presented. The composition of sunflower waxes sterols also has been studied. Soap stocks contain from 1.3 to 2.2% of sterols depending on the oil type, and the sunflower oil wax contains about 0.3% of sterols. 2 figures. 2 tables. 4 sources.
Keywords: phytosterols, fat refining, soap stock, GC/MS.
ВВЕДЕНИЕ
Фитостерины - стероидные соединения растительного происхождения, сходные по структуре с такими биологически активными веществами, как сердечные гликозиды, половые гормоны и др.
Одним из наиболее распространенных растительных стеринов (фитостеринов) является р-ситостерин (р-ситостерол); ему обычно сопутствуют кампестерин, стигмастерин или брассика-стерин .
Один из основных лечебных эффектов р-ситостерола, за счет которого он приобрел популярность - снижение уровнях вредного холесте-
рина в крови, поэтому чаще всего ситостерин используется для лечения гиперхолестеринемии.
р-Оитостерол подавляет всасывание холестерина из пищеварительного тракта: благодаря схожести в структуре он конкурентным образом связывается с мицеллами, не давая холестерину быть усвоенным. В то же время это универсальное средство для снижения воспалительных процессов мочеполовой системы (простатит, кольпит, эндометрит) и прямой кишки, а также для коррекции дисбаланса в работе иммунной и эндокринной систем, проявляющихся в нарушениях потенции,
менструального цикла и развитии опухолевых патологий.
В Европе р-ситостерол применяется для лечения доброкачественной гипертрофии простаты, карциномы простаты, рака молочной железы. Результаты недавних исследований подтвердили антиканцерогенные свойства фитостеринов [1].
Применяют фитостерины главным образомв фармацевтической промышленности.
В промышленности стерины выделяют из животного или растительного стеринсодержащего сырья: холестерин - из продуктов мясопереработ-ки (мозга крупного рогатого скота), стигмастерин -из масла соевых бобов, р-ситостерин - из отходов целлюлозно-бумажного производства.
Выделение гормонов из органов животных нецелесообразно из-за низкого их содержания. Полные химические синтезы стероидов не находят промышленного использования, так как приводят к выходам конечных продуктов в размере сотых долей процента. В настоящее время для получения стероидных гормонов применяют полусинтетические методы, основанные на использовании в качестве исходного сырья доступных стероидов растительного происхождения - стеринов, сапонинов и стероидных алкалоидов. Ежегодная мировая потребность в стероидном сырье составляет около 1200 т [2].
Таким образом, фитостерины являются одним из основных субстратов для производства фармацевтических препаратов: сердечных глико-
Рафинированнос дезодорированное масло
Рис.1.Стандартная схема рафинации растительного масла [3]
зидов, желчных кислот, кортикостероидов, половых гормонов, витамина D и т. д.
Стерины концентрируются в неомыляемой фракции липидов и поэтому, несмотря на низкое их содержание в растении, выделяются из таких концентратов в промышленном масштабе и используются для синтеза стероидных гормонов.
Фитостерины обнаружены во всех растительных маслах, но их качественный состав и количество индивидуально для каждого масла.
Растительные масла, полученные любым методом, подвергают очистке - рафинации. Основные операции при полной рафинации пищевых жиров складываются из механической очистки, гидратации, щелочной обработки, отбелки и дезодорации (рис.1).
При щелочной обработке масел и жиров как побочный продукт получают так называемый со-апсток (эмульсия, состоящая в основном из натриевых солей свободных жирных кислот).
Соапсток имеет сложный и непостоянный состав, зависящий от природы масла и его свойств (кислотного числа, количества сопутствующих веществ и т.п.), а также метода рафинирования и точности осуществления технологического процесса. Соапсток содержит воду, мыло, образовавшееся в результате омыления свободных жирных кислот и нейтрального жира, увлеченный нейтральный жир (масло), избыточную щелочь, красящие вещества, минеральные и механические примеси [3].
Основываясь на том, что масленичные сельскохозяйственные культуры (соя, подсолнечник, рапс) содержат значительное количество фито-стеринов, логично предположить, что часть стери-нов попадает и в соапстоки.
Задача настоящей работы состояла в подтверждении этой нашей гипотезы и в изучение состава фитостеринов в отходах масложиркомби-ната: в соапстоках соевого, подсолнечного и рапсового масел, а также восках подсолнечного масла.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Выделение фракции фитостеринов из соапстоков проводили по методике определения стеринов в БАД [4]. Испытуемый образец соапстока соевого масла (3 г в пересчете на сухой вес) поместили в колбу, добавили 0,3 г аскорбиновой кислоты и 30 мл свежеприготовленного 2Ы спиртового раствора КОН. Смесь кипятили с обратным холодильником в течение 30 мин. Содержимое колбы перенесли в делительную воронку и неомыляе-мые вещества экстрагировали диэтиловым эфиром (4 х 30 мл). Объединенный эфирный экстракт промыли водой до нейтральной реакции, высушили безводным сульфатом натрия и отогнали эфир под вакуумом при температуре не выше 50 оС. Аналогично проводили обработку образцов соап-стоков подсолнечного и рапсового масел.
Далее неомыляемые фракции соапстоков
Таблица 1
Содержание фитостеринов в соапстоках растительных масел (% от неомыляемой фракции)
Соапстоки растительных масел
Кампестерин
Стигмастерин
Брассика-стерин
ß-сито-стерин
Содержание стеринов от фракции
Подсолнечного
Соевого
Рапсового
5,76 7,08 17,8
7,04 9,70 1,52
6,52
31,48 48,38 29,30
44,28 65,16 55,20
анализировали методом ГХ-МС на газовом хроматографе 7820-А с селективным масс-спектрометрическим детектором НР 5975 фирмы «AgilentTechnologies». Энергия ионизации - 70 эВ. Температура сепаратора - 280 оС, ионного источника - 230 оС. Кварцевая колонка 30000*0,25 мм со стационарной фазой (95% диметил-5% дифе-нилполисилоксан). Условия анализа: 1 мин изотермы при 50 оС с последующим подъемом температуры до 300 оС со скоростью 20 оС в минуту с выдержкой в течение 17 мин при 300 оС. Идентификация компонентов осуществлена с использованием библиотеки масс-спектров «NIST11». Относительное количественное содержание компонентов во фракции вычислено методом внутренней нормализации по площадям пиков без корректирующих коэффициентов чувствительности.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Хроматограммы состава соапстоков трех растительных масел представлены на рис. 2.
Количественный расчет содержания стеринов в соапстоках приведен в табл. 1.
Таким образом, в неомыляемой фракции соевого соапстока более 65% от массы фракции составляют фитостерины, в рапсовом - более половины (55,2%) и только в подсолнечном стеринов немного меньше половины фракции. Вторая по
массе группа соединений в неомыляемой фракции соапстоков - высшие жирные кислоты.
При пересчете содержания стеринов на абсолютно сухую массу соапстока, в зависимости от вида масла, получены следующие результаты: в соевом масле - 2,2%; в подсолнечном - 1,5%; в рапсовом - 1,3%.
Как следует из схемы рафинации масла (рис.1) из подсолнечного масла удаляют воска и, вероятно, часть фитостеринов может уходить с ними.
При рафинации неочищенного подсолнечного масла в производственных условиях одним из обременительных отходов являются воски (рис.1). Их удаляют из подсолнечного масла винтеризаци-ей (вымораживанием).
По нашим предположениям, в восках подсолнечного масла также могут содержаться фитосте-рины.
Воска подсолнечного масла представляют собой жироподобную массу (консистенция внутреннего сала) грязно-серого цвета с содержанием сухого остатка 95-98%. Получение неомыляемой фракции восков и анализ ее методом ГХ-МС проводили аналогично вышеописанному. Содержание неомыляемой фракции в восках ~1,7-2,0%.
Стерины количественно переходят в неомы-ляемую фракцию, поэтому качественный и анализ
Рис. 2. Хроматограмма неомыляемых фракций соапстоков соевого, подсолнечного и рапсового масел
соответственно
10 00 15.00 20 00 25.00 30.00
Рис. 3. Хроматограмма неомыляемой фракции восков, полученных при рафинацией подсолнечного масла
Таблица 2
Исследуемое сырье Кампестерин Стигмастерин ß-ситостерин Сумма доминирующих стеринов
Воска подсолнечного масла 0,04 0,04 0,22 0,3
количественный этой фракции соответствуют полному составу фитостеринов в восках (рис. 3).
Проанализировав хроматограмму неомыляемой фракции восков, полученных после их щелочного гидролиза, можно сделать вывод, что в восках подсолнечного масла преобладают высшие спирты (~45%; время удерживания - 23-28,5 мин), кроме спиртов, в восках содержится значительное количество фитостеринов (17-18%; 29-34 мин) и небольшое количество высших кислот (2-3%;19-22 мин). Относительное содержание индивидуальных стеринов в восках представлено в табл. 2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Изучен состав фитостеринов соапстоков соевого, подсолнечного и рапсового масел. Уста-
новлен качественный и относительный количественный состав доминирующих стеринов: р-ситостерина, кампестерина, стигмастерина и брассикастерина. р-Ситостерин по количеству значительно превосходит остальные стерины во всех изученных соапстоках.
Суммарное содержание фитостеринов: от неомыляемой фракции от 44,3 до 65,2%; от соапстоков от 1,3 до 2,2% (в пересчете на абсолютно сухой вес соапстока).
2. Изучен состав стеринов восков подсолнечного масла. Содержание суммы фитостеринов в пересчете на абсолютно сухой воск - ~0,3%, в том числе р-ситостерина - 0,22%; кампестерина и стигмастерина приблизительно по 0,04%.
Авторы выражают благодарность аспиранту Н.П.Тигунцевой (ИрГТУ) за регистрацию хромато-масс-
спектров стеринов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. http.www.vita.x51.ru/index.php/mod/text&uitxt/802.
htm
2. Органическая химия, книга 2, Специальный курс / под ред. Н.А. Тюкавкиной. М., ДРОФА, 2008, 592 с.
3. Технология переработки жиров / Н.С. Арутюнян [и др.]. М. : Пищепромиздат, 1998. - 452 с
4. Р. 4.1.1672 - 03. Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. Введ. 30.06.2003. М. : ГУ НИИ питания РАМН, 2003. С. 20.
Поступило в редакцию 13 декабря 2012 г
