CC BY
39
BernnuxJBryWT/Proceedmgs of VSUET, Т. 80, № 3, 2018-
Оригинальная статья/Original article_
УДК 664.8.022.3
DOI: http://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-212-219
Получение селенсодержащих экстрактов из растительного сырья
Кирилл Ю. Муравьёв 1 [email protected] Надежда В. Баракова 1 [email protected]
1 Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики,
Кронверкский пр-т, 19, г. Санкт-Петербург, 197101, Россия_
Реферат. Исследовано влияние ферментных препаратов протеолитического и целлюлолитического действия, а также времени экстракции на степень извлечения селена из селенсодержащего растительного сырья. В качестве селенсодержащего растительного сырья использовались китайская капуста (Brassica rapa) сорта Пак-чой и амарант (Amaranthus caudatus L. ) сорта Харьковский, обогащенные селеном в процессе агрохимического культивирования. В качестве экстрагента применялся водный раствор ферментных препаратов Дистицим-протацид-экстра (протолитического действия) и Вискостар (целлюлолитического действия). В образцы, в которые вносились ферментные препараты, дозировка последних составляла 1 мкл на 1 г сырья. Время экстракции составляло от 0.5 до 4 часов. Температура экстракции - 45°С и 55°С. Соотношение количества растительного сырья к количеству экстрагента составило 1:12. Определение содержания селена в полученных экстрактах проводилось по ГОСТ Р 53182-2008. Установлено, что при увеличении времени экстракции происходит увеличение выхода экстрактивных веществ. Максимальное содержание сухихвеществ в экстрактах из капусты Пак-чой составил 7.4 г на 100 мл при дозировке ферментных препаратов 1 мл на 1 кг сырья, температуре 55°С и времени экстракции 1,18 часа. Максимальное содержание сухихвеществ в экстрактах из амаранта составляет 2,93 г на 100 мл при дозировке ферментных препаратов 1 мл на 1 кг сырья, температуре 55°С и времени экстракции 1,05 часа. Содержание селена в полученных экстрактах составило: в экстрактах из китайской капусты Пак-чой при максимальной дозировку ферментов, времени экстракции равным 4 часа и температуре 45°С - 257,3 мкгхдм-3, а при температуре 55°С - 284,9 мкгхдм-3; в экстрактах из амаранта при тех же условиях экстракции концентрация селенсодержащих веществ составило 325,8 мкгхдм-3 (45°С) и 347,0 мкгхдм-3 (55°С). В дальнейшем полученные результаты могут быть использованы при разработке БАДов и функциональных продуктов питания.
Ключевые слова: экстракция, водные экстракты, селенсодержащее растительное сырьё, протеолитические ферментные препараты,
Production of selenium-containing extracts from vegetable materials
Kirill Yu. Murav'ev 1 Nadezhda V. Barakova 1
k.murav@yandex .ru [email protected]
1 ITMO University, Kronverksky Prospect, 49, St. Petersburg, 197101, Russia
Summary. The effect of proteolytic and cytolytic enzymes, as well as extraction time, on the efficiency of selenium extraction from vegetable materials was evaluated. The materials containing selenium to be extracted were Chinese lettuce (Brassica rapa) of pak-choi variety and amaranth (Amaranthus caudatus L.) of Kharkovskiy variety, both undergone selenium enrichment via agrochemical cultivation. A single water solution of DistizymProtacid Extra (proteolytic) and Viscostar (cytolytic) enzymes served as the extracting agent. Said solution was introduced into samples, with the exception of two control samples, in such quantities that the dosage of non-diluted enzymes was 1 ^l each enzyme to 1 g sample. Accounting for the dilution, the resulting dosage was 1 part water solution to 12 parts vegetable material. Extraction time amounted to 24 hours. The temperature of extraction was either 45°C or 55°C. Selenium content in the extracts obtained was determined according to GOST R 53182-2008. It was found that the amount of dry matter in extracts became larger as extraction process continued. The maximum of dry matter content in pakchoi lettuce and amaranth extracts was achieved at non-zero enzyme dosage (1 ^l per 1 g) and the extraction temperature of 55°C and was equal to 7.40 gx100 cm-3and 2.95 gx100 cm-3 dry matter, respectively. Selenium content in all extracts amounted to 257.3 ^gxdm-3 at 45°C and 284.9 ^gxdm-3 at 55°C; in amaranth extracts 325.8 ^gxdm-3 (45°C) and 347.0 ^gxdm-3 (55°C). The results obtained may be further applied to preparation of food adjuncts and functional foods.
Keywords: extraction, water extracts, selenium-containing vegetable materials, proteolytic enzyme preparations, cellulolytic enzyme preparations
Введение
На сегодняшний день особо остро стоит проблема недостатка важных нутриентов в организме человека [1]. Дефицитмикро- и макроэлементов, витаминов, балластных веществ и пищевых волокон может приводить к острымхроническим заболеваниям, зачастую приводящим к летальному исходу [2]. Одним из таких эссенсиальных элементов является селен, признанный на территории России дефицитным [3]. Для удовлетворения суточной потребности организма в селене необходимо регулярное употребление биологически активных
Для цитирования Муравьёв К.Ю. Получение селенсодержащих экстрактов из растительного сырья // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 3. С. 212-219. doi:10.20914/2310-1202-2018-3-212-219
добавок (БАДов), содержащих этот элемент, или продуктов питания профилактической направленности. Для производства таких продуктов обычно используют растительные экстракты, так как путём экстракции возможно извлечение до 90% содержащихся в растительном материале сухих веществ [4].
Как показывают проведённые ранее исследования, среди прочих сельскохозяйственных культур высоким содержанием экстрагируемых веществ обладают растения семейства амарантовых (содержание белка в листьях составляет 15%, причём этот белок содержит вдвое больше
For citation
Muravyev K.Yu. Production of selenium-containing extracts from vegetable materials. Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET]. 2018. vol. 80. no. 3. pp. 212-219. (in Russian). doi:10.20914/2310-1202-2018-3-212-219
серосодержащих аминокислот, отличающихся хорошей растворимостью и экстрагируемостью [5], а так же растения семейства крестоцветных, содержащие алкалоиды группы глюкобрассицина, которые при разрушении растительной клетки распадаются, образуя ряд индольных соединений, обладающих высокой экстрагируемостью [6].
В проведённых ранее исследованиях [7, 8] было показано, что амарант овощной и крестоцветные растения, представленные китайской капустой Пак-чой, способны накапливать селен в больших количествах, а в работах Н.А. Голубиной было установлено, что растения сельскохозяйственного назначения в процессе своих метаболических процессов трансформируют минеральные формы селена в селенсодержащие аминокислоты - селенметионин и селенцистеин.
Известны различные способы получения экстрактов из растительного сырья, содержащего различные формы селена, такие как физические, химические и комбинированные [9].
По данным литературных источников установлено, что высокий выход селена можно получить после воздействия на различные виды растительного материалаультразвуком или СВЧ-волнами [10]. Однако при этом разрушаются органические формы селена, что недопустимо, т. к. селен в составе органических соединений теряет свои токсичные свойства и становится безопасным для организма [11]. Помимо этого существуют способы экстракции с использованием ферментных препаратов, способные протекать при более низких температурах, сохраняя структуру аминокислот.
Для извлечения этих соединений из растительных клеток необходимо воздействовать на сырьё ферментами протеолитического действия, направленных на гидролиз белков и пептидов [12]. Так же известно, что целлюлоза, входящая в составклеточных структур может блокировать доступ растворителя к селенсодер-жащим соединениям. Таким образом внесение в растворитель ферментного препарата целлюло-литического действия позволит интенсифицировать процесс экстракции и увеличить выход экстрактивных веществ. Помимо этого, повышение температуры так же может ускорить процесс экстракции [13], однако, как показали проведённые ранее исследования, при температуре выше 60-65 °С происходит деструкция селенорганических соединений [14]. Поэтому температура экстракции не должна превышать упомянутого значения.
Целью данной работы является определение режима водной экстракции селена из амаранта сорта Харьковский и капусты Пак-чой, обога-щённых селеном, с применением ферментных
препаратов протеолитического и целлюлолити-ческого действия.
Материалы и методы
Выбор оптимальных значений параметров экстракции проходил на основании оценки их влияния на выход селенсодеращих органических соединений из китайской капусты Пак-чой и амаранта сорта Харьковский.
В качестве растворителя применялась вода дистиллированная по ГОСТ Р 58144-2018 «Вода дистиллированная. Технические условия». К сожалению, основной извлекаемый селеноор-ганический компонент из растительного - се-ленметионин относится к неполярным гидрофобным аминокислотам и при получении его водных экстрактов необходимо применять ферментные препараты [16]. Применение органических растворителей, таких как масла или спирты, так как селенметионин обладает высокой способностью к окислению [15]. Соотношение массы растительного материала к объёму растворителя составляло 1:12.
В качестве ферментного препарата протеолитического действия применялся препарат Дистицим-протацид-экстра изготовленный "ErbsloehGeisenheim AG" (основной фермент -кислая протеаза, температурный оптимум -от 50 до 58 °С, диапазон рН - от 2,0 до 6,0, активность - 350 ед./см3), а в качестве ферментного препарата целлюлолитического действия применялся препарат Вискостар 150Л, изготовленный "ENMEX, S.A. de С.У."(основные ферменты - целлюлаза (активность 25 ед. КМЦ/см3), ксиланаза (активность 15 ед. КС/см3), ß-глю-каназа (активность 10 ед. ß-ГкС/см3) температурный оптимум30-60 °С, диапазон рН 3,0-7,0,). Данные ферментные препараты обладают одинаковым температурным оптимумом действия и одинаковым оптимумом рН, высокой активностью и низкой стоимостью. Процесс экстракции осуществлялся на водяной бане LB 200 компании «LOIP».
Определение рациональных условий процесса экстракции селенорганических веществ амаранта сорта Харьковский капусты Пак-чой осуществлялось методом полного факторного эксперимента. И в качестве исследуемых переменных параметров были выбраны:
Х1 - температура экстракции, °С;
Х2 - время экстракции, ч.
Х3 - доза ферментного препарата препарат Вискостар 150Л 10-3 см3 на 1 г сырья;
Х4 - доза ферментного препарата Дистицим-протацид-экстра, 10-3 см3 на 1 г сырья;
По окончании экстракции осуществлялось построение графиков зависимостей содержания сухих веществ в экстрактах с последующим определением оптимального времени экстракции
амаранта и капусты Пак-чой. Кодированные единицы и предельные
Ре3ультаты и 0бсуждение уровни численных значений параметров опти-
мизации представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Кодированные единицы и предельные уровни численных значений параметров оптимизации процесса экстракции селенорганических соединений из китайской капусты Пак-чой и амаранта сорта Харьковский
Table 1.
Coded units and limiting levels of numerical values of optimization parameters for the extraction process of selenium compounds from Chinese cabbage Pak-choi and amaranth varieties Kharkov
Кодированные единицы Coded Units Параметры оптимизации и их предельные численные значения Optimization parameters and their limiting numerical values
Температура экстракции, °С Extraction temperature, ° С Доза ферментного препарата Дистицим-протацид-экстра, 10-3 см3 на 1 г сырья The dose of the enzyme preparation Dystizim-protacid-extra, 10-3ст3 per 1 g of raw material Доза ферментного препарата препарат Вискостар 150Л 103 см3 на 1 г сырья The dose of the enzyme preparation Viscostar 150L 10-3ст3 per 1 g of raw material Время экстракции, ч Extraction time, h
-1 45 0 0 0,5
+1 55 1 1 4
A 10 1 1 3,5
0 50 0,5 0,5 2,25
Для исследования влияния выбранных параметров на степень экстракции селенорга-нических соединений из китайской капусты Пак-чой и амаранта в соответствии с методикой полного факторного эксперимента составлен план эксперимента в виде матрицы, определяющий все возможные сочетания варьируемых параметров. Матрица представлена в таблице 2.
В соответствии с планом было проведено 16 опытов, получено 16 образцов водного растительного экстракта, в каждом из которых был измерен показатель содержания экстрактивных веществ %(У). Определение содержания
сухих веществ в экстрактах осуществлялось с помощью электронного рефрактометра PTR 46. Определение содержания селена осуществлялосьв экстрактах полученных при максимальном времени экстракции и максимальной дозировкой ферментных препаратов по ГОСТ Р 53182-2008 «Продукты пищевые. Определение следовых элементов. Определение общего мышьяка и селена методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов с предварительной минерализацией пробы под давлением».Каждый опыт был повторен трижды для большей достоверности результатов.
Таблица 2. Table 2.
Матрица эксперимента по экстракции селенорганических соединений Matrix of the experiment on extraction oforgano-seleniumcompounds
№ Х1 Х2 Х3 Х4 У (Пак-чой) У (амарант)
1 45 0,5 0 0 4,36 ± 0,14 2,40 ± 0,05
2 45 0,5 0 1 4,33 ± 0,04 2,53 ± 0,10
3 45 0,5 1 0 4,30 ± 0,15 2,50 ± 0,11
4 45 0,5 1 1 4,67 ± 0,07 2,63 ± 0,12
5 45 4,0 0 0 4,53 ± 0,09 2,70 ± 0,24
6 45 4,0 0 1 5 ± 0,05 2,90 ± 0,09
7 45 4,0 1 0 4,87 ± 0,13 2,87 ± 0,15
8 45 4,0 1 1 5,17 ± 0,15 3,00 ± 0,03
9 55 0,5 0 0 4,43 ± 0,09 2,30 ± 0,07
10 55 0,5 0 1 4,77 ± 0,18 2,40 ± 0,20
11 55 0,5 1 0 4,47 ± 0,08 2,40 ± 0,16
12 55 0,5 1 1 5 ± 0,03 2,77 ± 0,16
13 55 4,0 0 0 5,3 ± 0,14 2,60 ± 0,08
14 55 4,0 0 1 6,3 ± 0,18 2,8 ± 0,18
15 55 4,0 1 0 5,8 ± 0,13 2,63 ± 0,21
16 55 4,0 1 1 7,4 ± 0,21 2,93 ± 0,17
Как видно из таблицы 2, увеличение температуры, и времени экстракции приводит к увеличению выхода экстрактивных веществ. Ферментный препарат Дистицим-протацид-экстра увеличивает выход экстракта на 0,7-7,8% больше, чем препарат Вискостар. Комбинированное действие указанных ферментных препаратов повышает выход экстрактивных веществ на 3,2-14,9% чем одиночный ферментный препарат Дистицим-протацид-экстра и 7,9-21,6% чем одиночный ферментный препарат Вискостар. Наибольший выход экстрактивных веществ наблюдалось при 55 °С и дальнейшие исследования осуществлялись при этой температуре. Содержание селена в экстракте, полученном при температуре 45 °С составило 257,3 мкгхдм"3, а при температуре 55 °С - 284,9 мкгхдм-3
Исходя из таблицы 2, также можно сделать вывод, что увеличение времени экстракции амаранта приводит к увеличению концентрации сухих веществ. Ферментный препарат Дистицим-протацид-экстра увеличивает выход экстракта на 1,0-6,1% больше, чем препарат Вискостар. Комбинированное действие указанных ферментных препаратов повышает концентрацию сухих веществ на 3,8-4,4% чем отдельный ферментный препарат Дистицим-протацид-экстра и 4,9-10,2% чем отдельный ферментный препарат Вискостар. Содержание селена в экстракте, полученном при температуре 45 °С составило 325,8 мкгхдм-3, а при температуре 55 °С - 347,0 мкгхдм-3. Для определения зависимости значений качественных показателей от переменных параметров выбран был выбран вид уравнения регрессии четвёртой степени с учётом межфакторного взаимодействия:
у = Ь0 + Ь1 х + Ь2 x2 + Ь3 x3 + Ь4 x4 + Ь1 2 x1 x2 +
+Ь3,4 X3X4 + Ь1,2,3 X1X2 X3 + Ь1,2,4 X1X2 X4 + +Ь2,3,4 X2 X3X4 + Ь1,3,4 Х1Х3 X4 + Ь1,2,3,4 X1X2 Х3 X4
(1)
где Ь(), Ь\, Ьг, Ь3, Ьл, - коэффициенты уравнения регрессии, Ьи, Ьи, Ьм, Ь2,3, Ь1Л, Ьъа, Ьи,3, Ьи,4, Ь2,3,4, Ь 1,3,4, Ь 1,2,3,4 - промежуточные коэффициенты регрессии.
Определение коэффициентов регрессии производили с помощью математической обработки данных таблицы 2 по методу Бокса.
В результате было получено уравнение регрессии, на основании которого сделаны выводы о степени влияния выбранных параметров на степень экстракции, произведены расчеты значений исследуемых показателей и построены диаграммы зависимости показателей от входных параметров. При получении экстрактов из китайской капусты Пак-чой уравнение регрессии имеет следующий вид:
у = 5,05 + 0,196- + 0, 225х2 + 0,495х3 + 0,383х4 +
+0,195х2 х3 + 0,27 х3 х4 + 0,154х2 х3 х4 (2)
Исходя из полученного уравнения регрессии, наибольшее влияние на выход экстракта из китайской капусты Пак-чой оказывает время экстракции. Максимальное содержание сухих веществ в полученных экстрактах составило 7,4 ± 0,21 г./мл. Содержание селена при максимальной дозировке ферментных препаратов, времени экстракции 24 часа и температуре 45 °С составило 257,3 мкгхдм-3, а при температуре 55 °С - 284,9 мкгхдм-3.
Уравнение регрессии процесса экстракции амаранта с использованием ферментных препаратов протеолитического и целюлолити-ческого действия имеет следующий вид:
у = 2,65 + 0,089х + 0,077х2 + 0,156 х3 (3)
Исходя из полученного уравнения регрессии, наибольшее влияние на выход экстракта из амаранта сорта Харьковский время экстракции, а температура экстракции не оказывает значимого влияния. Максимальное содержание сухих веществ в полученныхэкстрак-тах составило 3,00 ± 0,03 г./мл. Содержание селена при максимальной дозировке ферментных препаратов, времени экстракции 24 часа и температуре 45 °С составило 325,8 мкгхдм-3, а при температуре 55 °С - 347,0 мкгхдм-3.
Для определения оптимального времени экстракции селенорганических соединений была установлена функциональная зависимость содержания экстрактивных веществ в экстракте от времени экстракции. Результаты определений представлены на рисунках 1 и 2.
6
4
3
2
5
6
и «
о О
1
Контроль (без внесения ферментных препаратов) Control (without the introduction of enzyme preparations) Внесение ферментного препарата Дистицим-протацид-экстра (дозировка 10"3см3 на 1 г сырья) The introduction of an enzyme preparation Dystizim-protacid-extra (dosage of 10-0 cm0 per 1 g of raw material)
A Внесиние ферменоного препарата Вискостар, (дозироака -0-0см3 па 1 г сырья)
The introduction of the Viscostar enzyme preparation, (a dosage of 10-0 cm0 per 1 g of raw material) x Внесение ферментных препарадов Дистицим-протацид-экстра и Вискостаи> (дозировка 1 0-0см0 на 1 г сырья)
The introduction of enzyme preparations Dystizim-protacid-extra and Viscostar, (a dosage of 10"° cm0 per 1 g of raw materials)
0,5
1
1,5
2
t, ч
2,5
0
0,5
Рисунок 1. Динамика накопления сухих веществ в экстрактах из китайской капусты Пак-чой, в зависимости от времени экстракции
Figure1. Dynamics of accumulation of dry substances in extracts from Chinese cabbage Pak-choi, depending on the extraction time
3
И о4
^ Й
8 S3
s -к
я S
g ja
a .s
2,5
1,5
ж Контроль (без внесения ферментных препаратов) Control (without the introduction of enzyme preparations)
£
s «
X ji
I1 р
s &
-<? Q
о
0,5
• Внесение ферментного препатата Диотицим-протацид-сксэра (дози-юака -0"0см0 на 1 г сырья)
The introduction of an enzyme preparation Dystizim-protacid-extra (dosage of 10-0 cm0 per 1 g of raw material)
Внесение ферментного препарата Вискостар, (дозировка Ш^см0 на 1 г сырья)
The introduction of the Viscostar enzyme preparation, (a dosage of 10-0 cm0 per 1 g of raw material)
Внесение ферментнып препаратод Дистицим-протацид-экстра и Вискостар, (дозировка Ю^мм0 на 1 г сырья)
The introduction of enzyme preparations Dystizim-protacid-extra and Viscostar, (a dosage of 10-0 cm0 per 1 g of raw materials)
0,5
1,5
2 t, ч
2,5
0,5
Рисунок 2. Динамика накопления сухих веществ в экстрактах из амаранта сорта Харьковский, в зависимости от времени экстракции
Figure2.Dynamics of accumulation of dry substances in extracts from amaranthv arieties Kharkiv, depending on the extraction time
Из рисунка 1 следует, что при увеличении времени экстракции и дозировки ферментных препаратов происходит увеличение содержания сухих веществ в экстрактах, что так же было доказано в предыдущем опыте.
Из рисунка 2 следует, что при увеличении времени экстракции и дозировки ферментных препаратов происходит увеличение содержания
сухих веществ в экстрактах, что так же было доказано в предыдущем опыте. Для определения оптимального времени экстракции с помощью программы СигуеЕхрей были установлены функциональные зависимости содержания сухих веществ в экстрактах от времени экстракции. В таблицеЗ приведены полученные уравнения.
к а5
0
0
4
2
1
0
0
0
4
Функциональные зависимости содержания сухих веществ в экстрактах от времени экстракции
Table
Functional dependences of solids content in extracts from the time of extraction
Продукт Product Функциональные зависимости содержания сухих веществ в экстрактах от времени экстракции,/^ Functional dependencies of solids content in extracts from extraction twae,f(x) Коэффициент детерминации, R2 Coefficient of determination, R2 dx Производные функций, — dt dx Derivatives of functions, — dt Точка экстремума функций The extrema point of functions
Контроль (без внесения ферментных препаратов) Control (without adding of enzyme preparations) Пак-чой Pak-choi X 0,008 + 0,2 lx - 0,0028x2 0,991 1135,2 + 357,lx2 (3,17 + 75x-x2)2 1,78
амаранта сорта Харьковский amaranth varieties Kharkiv X 0,987 401,2-1,81 -10~12x + 185,2x2 2,99
0,0117 + 0,413x-0,0054x2 (2,17 + 76,48x - x2 )2
Внесение ферментного препарата Дистицим-протацид-экстра (дозировка 10 3 см3 на 1 г сырья) Addidg enzyme preparation Dystizim-protacid-extra (dosage 10"3cm3 per 1 g of raw material) Пак-чой Pak-choi X 0,014 + 0,20 lx-0,0062x2 0,987 361,4 + 161,3x2 (2,25 + 32,4 lx - x2 )2 1,5036
амаранта сорта Харьковский amaranth varieties Kharkiv X 0,988 4285 -1,45 • 10~u x + 476,2x2 1,24
0,0189 + 0,381x-0,0021x2 (9 + 181.4x-x2)2
Внесение ферментного препарата Вискостар, (дозировка 10"3 см3 на 1 г сырья) Introducing a Addidg enzyme preparation (dosage of 10"3cm3 per 1 g of raw material) Пак-чой Pak-choi X 0,0042 + 0,191x-0,0017x2 0,994 1453,4 +588,2x2 (2,47+112,3x-x2)2 1,571
амаранта сорта Харьковский amaranth varieties Kharkiv X 0,0032 + 0,410x-0,0029x2 0,992 380,5 + 344,8x2 (1,103 + 141,4x-x2)2 1,47
Внесение ферментных препаратов Дистицим-протацид-экстра и Вискостар, (дозировка 10"3 см3 на 1 г сырья) Addidg ferment preparations Dys-tizim-protacid-extra and Viscostar, (dosing 10"3cm3 per 1 g of raw materials) Пак-чой Pak-choi X 0,0078 + 0,194x - 0,0056x2 0,985 248,7+178,5x2 (1,39 + 34,64x - x2 )2 1,18
амаранта сорта Харьковский amaranth varieties Kharkiv X 0,994 48,6 -5,82 -10~nx +833.3x2 1,05
7,6 -10~5 + 0,362x - 0,0012x2 (0.058 + 301.6x-x2)2
На основании полученных данных можно заключить, что оптимальным временем водной экстракции китайской капусты Пак-чой при температуре 55 °С является 1,78 часа. Внесение ферментного препарата Дистицим-протацид-экстра дозировкой 10-3 см3 на 1 г сырья позволяет сократить время экстракции на 15,52%. Внесение ферментного препарата Вискостар 150Л дозировкой 10-3 см3 на 1 г позволяет сократить время экстракции на 11,74%. При внесении ферментных препаратов как Дистицим-протацид-экстра, так и Вискостар 150Л дозировкой 10-3 см3 на 1 г позволит сократить время экстракции на 33,7% и составляет всего 1,18 часа.
Заключение
На основании полученных данных можно заключить, что оптимальным временем водной экстракции амаранта при температуре 55 °С является 2,99 часа. Внесение ферментного
ЛИТЕРАТУРА
1 Агаджанян Н.А., Скальный А.В., Детков В.Ю. Элементный портрет человека: заболеваемость, демография и проблема управления здоровьем нации // Экология человека. 2013. С. 3-12.
2 DiMarco-Crook С., Xiao Н. Diet-based strategies for cancer chemoprevention: the role of combination regimens using dietary bioactive components //Annu Rev. Food Sci. Technol. 2015. V. 6. P. 505-526.
3 Россия в цифрах. 2017. М.: Росстат, 2017 511 с.
4 Tushar D. Effect of extraction methods on yield, phytochemical constituents and antioxidant activity of Withaniasomnifera // Arabian Journal of Chemistry. 2017. V. 10. № 1. P. S1193-S1199.
5 Высочина Г.И. Амарант (Ainarantlius L.): химический состав и перспективы использования (обзор) // Химия растительного сырья. 2013. № 2. С. 5-14.
6 Козарь Е.Г. Биологическая активность вторичных метаболитов растений семейства BRASSICACEAE//Овощи России. 2011. № 1. С. 46-53.
7 Муравьев К.Ю.. Баракова Н.В.. Хомяков Ю.В.. Удалова О.Р. Накопление селена в китайской капусте сорта Пак-чой в процессе культивирования //Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016. № 4. С. 151-155.
8 Муравьёв КЮ., Баракова Н.В., Хомяков Ю.В., Панова Г.Г. Накопление селена в процессе культивирования амаранта // Вестник МАХ. 2018. № 1. С. 48-53.
9 Lee SuanChua. A review on plant-based rutin extraction methods and its pharmacological activities //Journal of Ethnopharmacology. 2013. V. 150. № 3. P. 805-817.
9 Бурдо A.K. Влияние СВЧ-поля на получение функциональных хлорофилл-содержащих экстрактов // Пищевая наука и технология. 2012. № 4(21). С. 14-17.
препарата Дистицим-протацид-экстра дозировкой 10-3 см3 на 1 г сырья позволяет сократить время экстракции на 58,53%. Внесение ферментного препарата Вискостар 150Л дозировкой 10-3 см3 на 1 г позволяет сократить время экстракции на 50,83%. При внесении ферментных препаратов как Дистицим-протацид-экстра, так и Вискостар 150Л дозировкой 10-3 см3 на 1 г позволит сократить время экстракции на 64,88% и составляет всего 1,05 часа. Однако водные экстракты, полученные при обработке амаранта содержат на 11,01% меньше сухих веществ, чем аналогичные экстракты из китайской капусты Пак-чой. Таким образом, в ходе дальнейших исследований будут использованы экстракты из этого растения, полученные при 55 °С, дозировкой ферментных препаратов Дистицим-протацид-экстра и Вискостар 10-3 см3 на 1 г и временем экстракции 1,18 часа.
1(| Бутько З.Т., Зайцев В.А. Влияние способа пробоподготовки на определение содержания селена в пищевых продуктах флуориметрическим методом // Здоровье и окружающая среда. 2013. № 23.
С. 264-266.
11 Пат. РФ № 2391875 Способ получения растительного экстракта с повышенным содержанием селена / Маюрникова Л.А., Гореликова Г.А., Ши-гина Е.В., Щипицын С.К. Опубл. 20.06.2010.
13 Prakash Maran J. et al. Box-Behnken design based statistical modeling for ultrasound-assisted extraction of corn silk polysaccharide // Carbohydrate Polymers. 2013. V. 92. №1. P. 604-611.
14 Коцуба T.B., Гайда B.K. Селен в производстве пищевых продуктов // Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы химии, биотехнологии и сферы услуг». 2017. С. 110-116.
15 Youcef М. Selenium in the Environment Metabolism and Involvement in Body Functions // Molecules. 2013. V. 18(3). P. 3292-3311.
16 Дерябина И.В. Разработка способов экстракции для определения различных форм селена в доннике лекарственном // Хранение и переработка сельхозсырья. 2007 г
REFERENCES
1 Agadzhanjan N.A., Skal'nyj A.V., Detkov V. Ju. Elemental portrait of a person: morbidity, demography and the problem of managing the health of the nation. Jekologija cheloveka. [Human ecology] 2013. pp. 3-12. (in Russian)
2 DiMarco-Crook C., Xiao H. Diet-based strategies for cancer chemoprevention: the role of combination regimens using dietary bioactive components. Annu Rev. Food Sci. Technol. 2015. vol. 6. pp. 505-526.
3 Rossija v cifrah. [Russia in numbers] Moscow, Rosstat, 2017. 511 p. (in Russian)
4 Tushar D. Effect of extraction methods on yield, phytochemical constituents and antioxidant activity of With-aniasomnifera. Arabian Journal of Chemistry. 2017. vol. 10. no. 1. pp. S1193-S1199. (in Russian)
5 Vysochina G.I. Amaranthus L.: chemical composition and perspectives of use (review). Himija-rastitel'nogosyr'ja. [Chemistry of plant materials] 2013. no. 2. pp. 5-14. (in Russian)
6 Kozar' E.G. Biological act of secondary metabolites of plants of the family BRASSICACEAE. Ovoshhi Rossii. [Russian vegetables] 2011. no. 1. pp. 46-53. (in Russian)
7 Muravjov K.Ju., Barakova N.V., Homjakov Ju.V., Udalova O.R. The accumulation of selenium in the Chinese cabbage of Pak-choi cultivar in the process of cultivation. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta in-zhenernyh tehnologij [Proceedings of VSUET] 2016. no. 4. pp. 151-155. (in Russian)
8 Muravjov K.Ju., Barakova N.V., Homjakov Ju.V., Panova G.G. Accumulation of selenium in the process of cultivation of amaranth. Vestnik MAKh. [Proceedings of MAC] 2018. no. 1. pp. 48-53. (in Russian)
9 Lee SuanChua. A review on plant-based rutin extraction methods and its pharmacological activities. Journal of Ethnopharmacology. 2013. vol. 150. no. 3. pp. 805-817.
10 Burdo A.K. Effect of the microwave field on the production of functional chlorophyll-containing extracts. Pishhevaja naukai tehnologija. [Food science and technology] 2012. no. 4(21). pp. 14-17. (in Russian)
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Кирилл Ю. Муравьёв аспирант, кафедра пищевой биотехнологии продуктов из растительного сырья, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, Кронверкский пр-т, 19, г. Санкт-Петербург, 197101, Россия, [email protected] Надежда В. Баранова к.т.н., доцент, факультет пищевых биотехнологий и инженерии, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, Кронверкский пр-т, 19, г. Санкт-Петербург, 197101, Россия, [email protected]
КРИТЕРИЙ АВТОРСТВА
Кирилл Ю. Муравьёв полностью подготовил рукопись и несет ответственность за плагиат
Надежда В. Баранова консультирование, помощь в проведении исследований
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
ПОСТУПИЛА 03.07.2018 ПРИНЯТА В ПЕЧАТЬ 09.08.2018
11 But'ko Z.T., Zajcev V.A. Influence of the sample preparation method on the determination of selenium content in food products by the fluorimetric method. Zdorov'e I okruzhajushhaja sreda. [Health and environment] 2013. no. 23. pp. 264-266. (in Russian)
12 Majurnikova L.A., Gorelikova G.A., Shigina E.V., Shhipicyn S.K. Sposob poluenija rastitel'nogo jekstrakta s povyshennym soderzhaniem selena [A method for producing a plant extract with a high selenium content] Patent RF, no. 2391875, 2010. (in Russian)
13 Prakash Maran J. et al. Box-Behnken design based statistical modeling for ultrasound-assisted extraction of corn silk polysaccharide. Carbohydrate Polymers. 2013. vol. 92. no. 1. pp. 604-611
14 Kocuba T.V., Gajda V.K. Selenium in food production. Materialy vserossijskoj nauchno-praktich-eskoj konferencii s mezhdunarodnymu chastiem «Ak-tual'nye problem himii, biotehnologii I sfery uslug» [Materials of the All-Russian scientific-practical conference with international participation "Actual problems of chemistry, biotechnology and the service sector"] 2017. pp. 110-116. (in Russian)
15 Youcef M. Selenium in the Environment, Metabolism and Involvement in Body Functions. Molecules. 2013. vol. 18(3). pp. 3292-3311.
16 Deryabina I.V. Development of extraction methods for the determination of various forms of selenium in the clover of medicinal. KHranenie i pere-rabotka selkhozsyria [Storage and processing of agricultural raw materials] 2017 (in Russian)
INFORMATION ABOUT AUTHORS Kirill Yu. Murav'ev graduate student, department of food biotechnology products from vegetative raw material, ITMO University, Kronverksky Prospect, 49, St. Petersburg, 197101, Russia, [email protected]
Nadezhda V. Barakova Cand. Sci. (Engin.), assistant professor, Faculty of Food Biotechnologies and Engineering, ITMO University, Kronverksky Prospect, 49, St. Petersburg, 197101, Russia, [email protected]
CONTRIBUTION
Kirill Yu. Murav'ev fully prepared the manuscript and is responsible for plagiarism
Nadezhda V. Barakova consulting, research assistance
CONFLICT OF INTEREST
The authors declare no conflict of interest. RECEIVED 7.3.2018 ACCEPTED 8.9.2018
