CC BY
89
УДК 664.68
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ОБЛЕПИХОВОГО ЖМЫХА В ПРОИЗВОДСТВЕ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ
И.Т.Александрова1, С.Н.Евстафьев2, Г.Ц.Цыбикова3
1,2Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
3Восточно-Сибирский государственный технологический университет, 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40В.
Подобран оптимальный режим сушки облепихового жмыха и разработана схема его фракционирования. Выделены групповые составляющие жмыха - водорастворимые продукты, пектин, абсолютное эфирное масло, протопектин, жирные кислоты. Определен их выход и охарактеризован химический состав методами ИК-спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии. Разработана технология нового вида желейного мармелада с использованием эфирного масла в качестве натурального ароматизатора и пектина как студнеобразователя. Ил.2 . Табл. 3. Библиогр. 8 назв.
Ключевые слова: облепиховый жмых; сушка; СВЧ-излучение; эфирное масло; пектин; желейный мармелад.
USE OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES FROM SEA-BUCKTHORN MILL CAKE IN CONFECTIONARY I.T. Aleksandrova, S.N. Evstafiev, G.Ts. Tsybikova
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074. East-Siberian State Technological University, 40В, Klyuchevskaya St., Ulan-Ude, Buryat Republic, 670013
The authors selected an optimal drying mode of sea-buckthorn cake and developed a diagram of its fractionating. They isolated group components of the mill cake - water-soluble products, pectin, absolute ethereal oil, protopectin, fatty acids. They determined their yield and characterized the chemical composition by the methods of infrared spectroscopy and chromato-mass-spectrometry. The authors developed the technology of a new kind of jelly marmalade with the use of the ethereal oil as a natural flavor, and the pectin as a jelly-maker. 2 figures. 3 tables. 8 sources.
Key words: sea-buckthorn cake; drying; microwave radiation; ethereal oil; pectin; jelly marmalade.
Продукты вторичной переработки растительного сырья могут играть не последнюю роль в решении проблемы создания кондитерских изделий сбалансированного состава. Так, облепиховый жмых, полученный при производстве облепихового желе, содержит весь комплекс биологически активных веществ: макро-и микроэлементы, пектиновые вещества, белки, органические кислоты, жирные кислоты, витамины С, В1, В2, РР, Р, Е, каротиноиды. Белок жмыха имеет высокую биологическую ценность. Содержание незаменимых аминокислот составляет более четверти от количества общего белка [1, 2].
Таким образом, облепиховый жмых может служить источником функциональных ингредиентов, добавление которых в кондитерские изделия повысит их органолептические свойства, пищевую и биологическую ценность и тем самым позволит решить пробле-
мы рационального использования растительного сырья и расширения ассортимента кондитерских изделий функционального назначения.
Целью работы являлось выделение ценных компонентов облепихового жмыха, их характеристика и разработка технологии производства желе с функциональными свойствами путем применения натуральных ингредиентов жмыха.
Экспериментальная часть. В качестве объекта исследования использовали жмых смеси разных сортов облепихи крушиновидной (Заря Дабат, Ая-Ганга, Захаровка, Баян Гол, Солнечная), произрастающей в Бурятском плодово-ягодном питомнике. Выход его при производстве облепихового желе составил 17-20% от массы плодов облепихи, содержание массовой доли сухих веществ - 34-38%.
Жмых сушили в слое толщиной 5 мм конвектив-
1Александрова Ирина Тимофеевна, старший преподаватель кафедры органической химии и пищевой технологии, тел.: (3952) 405122, 89148925203, e-mail: [email protected]
Aleksandrova Irina, Senior Lecturer of the chair of Organic Chemistry and Food Technology, tel.: (3952) 405122, 89148925203, e-mail: [email protected]
2Евстафьев Сергей Николаевич, доктор химических наук, профессор, зав. кафедрой органической химии и пищевой технологии, тел.: (3952) 405123, 8950441452, e-mail: [email protected]
Evstafiev Sergey, Doctor of Chemistry, Professor, Head of the chair of Organic Chemistry and Food Technology, tel.: (3952) 405123, 8950441452, e-mail: [email protected]
3Цыбикова Галина Цыреновна, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой технологии продуктов из растительного сырья, тел.: (3012) 417194.
Tsybikova Galina, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the chair of Technology of Herbal Products, tel.: (3012) 417194.
ным способом при температуре 50-600С и с помощью СВЧ-излучения при мощностях 300, 450, 600 и 850 Вт до содержания сухих веществ 93,3%.
Облепиховый порошок получен измельчением на лабораторной мельнице сухого жмыха до размера частиц 1-5 мм.
Фракционирование жмыха проводили по схеме, приведенной на рис. 1.
Остаток II исчерпывающе экстрагировали этанолом в аппарате Сокслета. Этанольный экстракт охлаждали в течение суток, затем фильтровали на холоду для отделения восков. Из фильтрата под вакуумом отгоняли спирт, полученный продукт растворяли в серном эфире, экстрагировали 2%-ным водным раствором МаОИ. После отгона серного эфира получали абсолютное эфирное масло.
Рис.1. Схема фракционирования облепихового порошка
Эфирные масла выделяли методом гидродистилляции в течение 6-8 часов. Полученный при этом раствор водорастворимых продуктов (ВП-1) упаривали до объема 1:20 к исходному объему и обрабатывали трехкратным объемом 96%-ного этанола при комнатной температуре. Выпавший осадок фильтровали, промывали этанолом, ацетоном, высушивали, взвешивали и определяли выход осажденных полисахаридов (пектина). После выделения пектина остается фильтрат - водорастворимые продукты (ВП-2).
Для выделения протопектина остаток I подвергали обработке 1,5%-ным раствором соляной кислоты (гидромодуль 1:5) при комнатной температуре в течение 12 часов. Смесь фильтровали. Фильтрат - водорастворимые продукты (ВП-3) - упаривали до объема 1:20 к исходному объему раствора. Затем обрабатывали 2-3-х кратным объемом 96%-ного этанола. Выпавший осадок отделяли фильтрованием, промывали этанолом, высушивали, взвешивали и определяли выход протопектина.
Из щелочного раствора после его нейтрализации 12%-ным раствором соляной кислоты серным эфиром извлекали жирные кислоты.
ИК-спектр снимали на приборе «SPECORD-5 IR». Качественный и количественный анализ химического состава фракций жирных кислот после их метилирования диазометаном проведен на газовом хромато-масс-спектрометре Shimadzu QP2010 Plus в режиме электронного удара при 70 эВ с последующим сканированием в диапазоне m/z от 40 до 350, при 70°С с последующим подъемом температуры со скоростью 20°С /мин в течение 1 минуты. Использована 30-метровая кварцевая колонка (95% диметил-5% дифе-нилполисилоксан) с внутренним диаметром 0,25 мм. Идентификация компонентов осуществлена с использованием библиотеки масс-спектров «NIST05». Относительное количественное содержание компонентов во фракции вычислено методом внутренней нормализации по площадям пиков без корректирующих коэффициентов чувствительности [3,4].
Степень этерификации (СЭ) пектина определяли по методике, приведенной в [5]. Мармелад желейный на пектине готовили по стандартной рецептуре [6]. Анализ приготовленного мармелада проводился с помощью органолептических и физико-химических показателей по ГОСТ [7].
Обсуждение результатов. Облепиховый жмых из-за высокого содержания масла и повышенной влажности может стать прогорклым и подвергнуться микробиологической порче. Во избежание этого жмых сушили конвективным способом до содержания сухих веществ 93,3% в течение 30-40 минут. При использовании СВЧ-излучения продолжительность сушки существенно сократилась и составила при мощности 300 Вт -10 мин, при 450 Вт - 6 мин, при 600 Вт - 5 мин, при 850 Вт -3,5 мин. При мощности 850 Вт жмых приобретал темно-коричневый цвет, что отрицательно могло сказаться на органолептических свойствах готовых изделий, а сушка при мощности 300 и 450 Вт проходила в 2 раза медленнее, чем при 600 Вт. Таким образом, оптимальным способом сушки облепихового жмыха при толщине слоя 5 мм является сушка СВЧ-излучением мощностью 600 Вт в течение 5 мин до содержания сухих веществ 93,3%. Содержание масла в нем после конвективной сушки составило 15%, белка - 8,15%, а при СВЧ-сушке - 16,8 и 10,2% соответственно.
Зольность облепихового порошка равна 1,65%, кислотность - 3,93°.
В результате фракционирования жмыха выделено 53,3% на а.с.м. растворимых ингредиентов, среди них преобладают водорастворимые продукты, которые могут содержать в своем составе углеводы, белки и другие вещества. Суммарный выход водорастворимых продуктов (ВП-1, ВП-2, ВП-3, ВП-4) составил 36,8% на а.с.м. жмыха (табл. 1).
Таблица 1
Выход групповых составляющих облепихового жмыха
Групповые составляющие Выход на а.с.м. жмыха, %
Водорастворимые продукты: 36,8
ВП - 1 14,8
ВП - 2 9,4
ВП - 3 7,6
ВП - 4 5,0
Эфирные масла 0,3
Пектин 5,4
Протопектин 2,6
Воска 3,3
Жирные кислоты 1,2
Абсолютное эфирное масло 3,7
Эфирные масла представляют собой вязкую массу светло-желтого цвета с запахом плодов облепихи. Содержание масел достигает 0,3% на а.с.м жмыха, причем основная часть при гидродистилляции выделилась за первые 3 часа.
ИК-спектры (рис. 2) показывают присутствие в составе эфирных масел значительных количеств али-
фатических соединений (предположительно терпенов), что подтверждают полосы поглощения при 29622853, 1460, 1380 и 720 см-1. Возможно присутствие ароматических соединений, о чем свидетельствуют полосы поглощения в диапазоне 1667-1429, 1700-1680 см-1, а также при 880, 790 см -1. По широкой, нечетко выраженной полосе поглощения при 3390 см-1 можно судить о присутствии ассоциированных водородными связями ОН-групп спиртов и карбоновых кислот, а также альдегидов и кетонов (1720 см-1), спиртов (1350-1260 см -1) и простых эфиров (1080, 1040 см -1).
"I-1—
3500 3000
Т
т
1500 1000
см
Рис. 2. ИК-спектр восков (1), эфирных масел (2), абсолютного эфирного масла (3) и пектина (4)
Пектин и протопектин представляют собой порошок светло-коричневого цвета, без запаха. Их суммарный выход на а.с.м. облепихового жмыха составляет 8,03%. Согласно ИК-спектрам химическое строение молекулы пектина представлено углеводородными (2930, 2860 см-1 - полосы поглощения, характерные для колебаний метильных и метиленовых групп) и циклическими структурами полигалактуроновой кислоты. Полосы поглощения при 1610-1550 см-1 указывают на валентные колебания карбоксильного аниона карбоновых кислот. Широкая полоса поглощения в области 3450 см-1 свидетельствует о валентных колебаниях ОН-групп, связанных водородной связью. Кроме того, о присутствии первичных ОН-групп можно судить по полосе средней интенсивности при 1050 см-1.
СЭ облепихового пектина равна 97,8%, что позволяет отнести его к группе высокоэтерифицированных и рекомендовать в качестве студнеобразователя в рецептуре мармелада [6]. СЭ, полученная в работе, в сравнении со значением, приведенным в [8], обусловлена, вероятно, методикой выделения.
Воски с выходом 3,3% на а.с.м. представляют собой сложные эфиры высокомолекулярных спиртов и карбоновых кислот, о чем свидетельствуют полосы поглощения в области 1200-1060 см -1, при 1550 см -1 и 1730 см -1. Наряду с этим в спектре присутствуют интенсивные полосы поглощения метильных и метиленовых групп (2910, 2840, 1450, 1370 и 710 см -1).
Жирные кислоты облепихового жмыха представлены пальмитоолеиновой (16,5% отн.), пальмитиновой
3
1
Таблица 2
Органолептическая характеристика и физико-химические показатели качества мармелада
Наименование показателя Смесь цитрусового и облепихового пектинов, % По ГОСТ [7]
0:100 50:50 70:30 80:20
Вкус и запах Вкус слегка напоминает облепиховый, приятный кисловатый привкус. Запах характерен для мармелада Характерные для данного наименования мармелада, без постороннего привкуса и запаха
Цвет Темно-коричневый Светло-коричневый Соответствующий данному наименованию мармелада
Консистенция Студень почти не образуется Слабая студнеобразная, за-тяжистая Студнеобразная Студнеобразная
Форма Деформированная, контур нечеткий Правильная, с четким контуром, без деформации Правильная, с четким контуром, без деформации
Влажность, % - 15,4 15,8 16,3 15-23
Кислотность, град. - 10,9 11,3 11,8 7,5-22,5
Массовая доля редуцирующих веществ, %, не более - 14,7 16,4 17,8 28
Массовая доля золы, не растворимой в 10%-ной соляной кислоте, % - 0,037 0,033 0,034 0,05
(25,6% отн.), линолевой (12,8% отн.), олеиновой (21,3% отн.), линоленовой (13,19% отн.), стеариновой (10,62% отн.) кислотами, с преобладающим содержанием ненасыщенных кислот (около 65 % отн), обладающих высокой биологической активностью. Среди насыщенных кислот преобладает пальмитиновая кислота, а среди ненасыщенных - олеиновая.
По органолептическим показателям абсолютное эфирное масло - вещество янтарного цвета с запахом облепихи. ИК-спектр абсолютного эфирного масла (рис. 2) содержит интенсивные полосы поглощения кислородсодержащих структурных групп: при 1720 см-1 - валентные колебания карбонильных групп карбоно-вых кислот и сложных эфиров; широкая полоса с максимумом при 3460 см-1 -ассоциированные водородные связи ОН-групп спиртов и карбоновых кислот. По сильным полосам поглощения при 2910, 2850 см-1, а также менее интенсивным при 1460,1370 см -1 можно судить о наличии в составе масел алифатических, а также ароматических (3000, 1160 и 710 см-1) соединений. Гидроксильные группы спиртов и карбоновых кислот связаны межмолекулярными водородными связями, о чем свидетельствует интенсивная широкая полоса поглощения с максимумом при 3460 см-1.
Мармелад, приготовленный с использованием облепихового пектина по общепринятой рецептуре [6], по органолептическим показателям не соответствовал требованиям ГОСТ [7]. Образцы имели недостаточно прочную, затяжистую консистенцию, плохо сохраняли форму. Время студнеобразования в образце с обле-пиховым пектином составило 10-12 мин, тогда как при
использовании цитрусового пектина - 6-7 мин. Удовлетворительные результаты были получены при использовании смеси цитрусового и облепихового пектинов с содержанием последнего менее 40%. Мармелад имел однородную, прочную и упругую консистенцию с чуть липкой поверхностью, приятный оранжевый цвет, четкую прямоугольную форму с явно выраженными гранями. На основании оценки органолепти-ческих и физико-химических показателей оптимальным процентным соотношением цитрусового и облепихового пектинов можно считать 70:30 (табл. 2).
Таблица 3 Рецептура желейного мармелада
Наименование сырья Массовая доля сухих веществ, % Расход сырья на 1 т готовой продукции, кг
В натуре В СВ
Сахар-песок на об-
сыпку 99,85 86,60 86,47
в желе 99,85 580,30 579,43
Патока 78,00 181,90 141,88
Пектин цитрусовый 92,00 9,05 8,33
Пектин облепихо-
вый 94,70 3,77 3,57
Кислота молочная 40,00 21,00 8,40
Лактат натрия 40,00 10,50 4,20
Ароматизатор - 14,00 -
Итого - 1243,12 832,28
Выход 82,00 1000,00 820,00
В рецептуре нового желейного мармелада ис- На основании проведенных исследований пред-пользуется 1,4% абсолютного эфирного масла к массе ложена рецептура желейного мармелада с использо-готовой продукции, при этом ощущается приятный ванием облепихового пектина в смеси с цитрусовым в аромат плодов облепихи. Абсолютное эфирное масло соотношении 30:70 в качестве студнеобразователя и применяли в виде 4%-ного раствора в 88%-ном спирте абсолютного эфирного масла как натурального аров качестве натурального ароматизатора. По органо- матизатора (табл. 3). лептическим показателям оптимальная дозировка составила 35% к массе готового изделия.
Библиографический список
1. Маркова И.К., Цыбикова Г.Ц. Биологически активные ных препаратах // Химико-фарм. журнал. 1987. №1. С. 17-свойства облепихового желе // Вестник БГУ. Улан-Удэ, 2006. 26.
С. 205-208. 5. Донченко Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов:
2. Пат. 2277349 РФ МПК7 A23L1/06.Способ получения обле- учеб. пособие. М.: ДеЛи, 2000. 251 с.
пихового желе /Цыбикова Г.Ц., Цыдыпова И.К. 6. Павлова Н.С. Сборник основных рецептур сахаристых
№2004128111/13 Заявл. 21.09.2004; опубл. 10.06.2006. кондитерских изделий СПб.: ГИОРД, 2000. 232 с.
Бюл.№16. 7. ГОСТ. 6442 - 89 «Мармелад. Технические условия».
3. Яковлева Г.П. Лекарственное растительное сырье. Фар- 8. Маркова И.К. Обоснование выбора плодово-ягодного сы-макогнозия /под ред. Г.П. Яковлева, К. Ф. Блиновой. СПб., рья и способов его переработки: автореф. дис. ... 2004. 728 с. канд.техн.наук. Улан-Удэ, 2007. 17 с.
4. Швец В. И., Краснопольский Ю.М. Липиды в лекарствен-
УДК 669.213.63.046.8
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ КИСЛОРОДА ПРИ АВТОКЛАВНОМ ВСКРЫТИИ НА СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДОВ
А.В.Богородский1, С.В.Баликов2
ОАО «Иргиредмет»,
664025, г. Иркутск, б. Гагарина, 38.
Проведены исследования влияния температуры и давления кислорода при автоклавном окислении пиритного золотосодержащего флотоконцентрата одного из месторождений Амурской области на скорость окисления сульфидов. Применение относительно высоких температур и давлений в автоклавных процессах резко ускоряет протекание химических процессов, но ведет к удорожанию автоклавного передела. Определено, что исходное содержание сульфидов в материале предопределяет условия автоклавного окисления по температуре и продолжительности. Установлено, что с увеличением давления кислорода возрастает скорость окислительных процессов, что обеспечивает более полное окисление сульфидов. Ил. 3. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: автоклавное вскрытие; сульфидные концентраты; степень извлечения; упорный материал.
STUDIES OF THE EFFECT OF TEMPERATURE AND OXYGEN PRESSURE ON SULFIDES OXIDATION DEGREE UNDER THE AUTOCLAVE OPENING A.V. Bogorodsky, S.V. Balikov
PLC "Irgiredmet"
38, Gagarin Blvd., Irkutsk, 664025.
The authors carried out the investigations of the effect of temperature and oxygen pressure during the autoclave oxidation of pyrite gold-bearing flotation concentrate of one of the Amur region deposits on the oxidation rate of sulfides. The application of relatively high temperatures and pressures in autoclave processes dramatically accelerates the course of chemical processes, but also increases the cost of autoclave processing. It is established that the original content of sulfides in the material predetermines the conditions of pressure oxidation by temperature and duration. It is determined that with the increase of oxygen pressure the rate of oxidation processes also increases, which provides a more complete oxidation of sulfides. 3 figures. 4 sources.
Key words: autoclave opening; sulfide concentrates; degree of recovery; resistant material.
Процесс автоклавного окисления относится к ге- прерывный подвод реагирующих веществ к реакцион-терогенным химическим процессам. Для непрерывно- ной поверхности и отвод от нее продуктов реакции. го протекания гетерогенной реакции необходим не- Поэтому процесс растворения минералов состоит из
1 Богородский Андрей Владимирович, аспирант, научный сотрудник лаборатории №7, тел.: (3952) 330851. Bogorodsky Andrey, Postgraduate student, Research Worker of the Laboratory №7, tel.: (3952) 330851.
2Баликов Станислав Васильевич, доктор технических наук, директор бизнес-центра, тел.: (3952) 333156. Balikov Stanislav, Doctor of technical sciences, Director of the Business Center, tel.: (3952) 333156.
