Состав и некоторые потребительские свойства сырья, готовых продуктов и отходов переработки древесной зелени кедра сибирского Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Химия растительного сырья. 2001. №4. С. 93-96.

УДК 547.916

СОСТАВ И НЕКОТОРЫЕ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА СЫРЬЯ, ГОТОВЫХ ПРОДУКТОВ И ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ КЕДРА СИБИРСКОГО

© Н.А. Осмоловская, В.Н. Паршикова, Р.А. Степень*

Красноярский государственный торгово-экономический институт,

Л. Прушинской, 2, Красноярск, 660075 (Россия) e-mail: office@kgtei.кts.ru

Приводятся данные о химическом составе эфирного масла и углекислотного экстракта, а также сведения о результатах микробиологических исследований исходного сырья, готовых товарных продуктов и отработанных отходов.

Введение

Развитие промышленности привело к угрозе истощения природных ресурсов. В связи с этим поиск новых нетрадиционных источников сырья для производства потребительских товаров приобретает особую актуальность.

Кедр сибирский является одной из лесообразующих пород Сибири, занимая до 12% лесопокрытой площади региона. С 1990 г. после принятия соответствующих законодательных актов рубка кедровников была запрещена. Однако в лесных хозяйствах продолжается эксплуатация кедровых лесов. При этом используется только стволовая древесина, тогда как отходы древесины, прежде всего, древесная зелень -остаются на лесосеке и в лучшем случае сжигаются [1].

Вместе с тем, древесная зелень кедра сибирского является перспективным сырьем для получения ценных товарных продуктов. Ее переработка способствует решению проблемы комплексной утилизации биомассы, что существенно повышает рентабельность предприятий [2]. Получаемые при этом продукты (эфирное масло и углекислотный экстракт) могут быть использованы как ароматизаторы и отдушки парфюмерно-косметических изделий и товаров бытовой химии, а образующиеся вторичные отходы - в сельском хозяйстве.

В результате проведенных исследований показана возможность использования эфирного масла и углекислотного экстракта древесной зелени кедра в производстве некоторых потребительских товаров на предприятиях сибирского региона. Наряду с определением органолептических показателей (внешний вид, запах, цвет) и компонентного состава получены данные о микробиологической чистоте образцов, их фунгицидной активности и содержании токсичных элементов и радионуклидов.

Экспериментальная часть

Выделение эфирного масла из мелкоизмельченной древесной зелени кедра осуществляли методом гидродистилляции на перегонной установке и в аппарате Клевенджера, экстракта - жидкой углекислотой

* Автор, с которым следует вести переписку.

на полупромышленной экстракционной установке. Продолжительность отгонки масла 3-3,5 ч, процесса экстракции - 8 ч. Изучение компонентного состава продуктов проводили на хромато-масс-спектрометре Finnigan MAT GCQ с колонкой длиной 30 м, диаметром 0,25 мм; толщина пленки неподвижной фазы (ОВ-1) 0,25 мкм. Газ-носитель - гелий. Температурный интервал 50-180°С по программе; начальная температура - 50°С; после ввода в испаритель - 5 мин изотермический режим, затем повышение температуры до 180°С со скоростью 4°С/мин, далее - изотермический режим 20 мин. Температура испарителя хроматографа 220°С, ионного источника 200°С. Диапазон сканируемых масс 35-500 а.е.м. Перед проведением анализа углекислотный экстракт трижды экстрагировали трехкратным объемом диэтилового эфира.

При проведении микробиологического исследования определяли обсемененность исходного сырья, готовых продуктов и вторичных отходов. В качестве исходного сырья исследовали измельченную до размеров частиц 3-5 мм древесную зелень кедра. Подготовленное сырье, а также влажную отработанную массу и послеэкстракционный остаток (каждый в количестве 50 г) упаковывали в полиэтиленовые пакеты и до проведения анализа хранили в холодильнике в течение 3 суток. Анализируемые образцы эфирного масла и углекислотного экстракта до проведения микробиологических исследований также хранили в холодильнике при температуре 2-4°С в течение 2-5 суток.

Микробиологическое тестирование проводили по методике ВНИИСНДВ «Методика определения загрязненности микроорганизмами косметических изделий» (2000 г) на соответствие нормам СанПиН 1.2.681-97 [5]. При микробиологическом контроле использовали стандартные методы

микробиологического посева. При этом определяют следующие группы микроорганизмов: мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы (МАФАнМ, 103 КОЕ в 1 г продукции); дрожжи, дрожжеподобные и плесневые грибы (102 в 1 г продукции); бактерии семейства Enterobacteriaceae (кишечная палочка); бактерии видов Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк) и Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка). Проведено также исследование антигрибковой активности эфирного масла кедра сибирского по отношению к следующим тест-грибам: Trichophyton rubrum, Trichophyton mentagrophytes, Microsporum canis, Aspergillus niger, Candida albicans. Их результаты сравнивали с фунгицидной активностью на тех же тест-грибах у эфирного масла пихты.

Кроме этого, одной из задач исследования являлось определение содержания в эфирном масле и углекислотном экстракте токсичных элементов и радионуклидов. Определение этих показателей проводилось стандартными методами.

Обсуждение результатов

Эфирное масло из древесной зелени кедра сибирского представляет собой маслянистую слабоокрашенную жидкость, имеющую приятный хвойный запах с травянистыми нотами. Выход продукта составляет 2,10±0,07% от а. с. м. Исследование показало, что основными его компонентами являются монотерпеновые углеводороды: а-пинен - 55-60%, лимонен и p-фелландрен - до 15%. Кислородсодержащие соединения представлены в основном борнилацетатом, терпинилацетатом и а-терпинеолом. Среди сесквитерпеноидных углеводородов превалируют у-муролен и 5-кадинен. Эти данные согласуются с результатами других авторов [3, 4].

Кедровое эфирное масло характеризуется следующими физико-химическими показателями: плотность (г/см3) - 0,8687, показатель преломления - 1,4781, кислотное и эфирное число (мг/г) - 0,59 и 7,1 соответственно.

Углекислотный экстракт представляет собой густую маслянистую жидкость темно-красного цвета с характерным хвойным запахом, получившим высокую оценку парфюмеров (4,7 по пятибалльной шкале). Его выход составил 3,1±0,2% от а. с. м. сырья.

В составе углекислотного экстракта найдены монотерпеновые, сесквитерпеновые и кислородсодержащие соединения. Среди монотерпеноидов значителен вклад а-пинена и р-фелландрена. Кислородсодержащие соединения представлены в основном борнеолом, борнилацетатом и цименолом. Среди сесквитерпеноидов превалирующими являются у-муролен, 5-кадинен и лонгифолен.

Практический интерес представляет высокое (более 20%) содержание в углекислотном экстракте мальтола, который является ценной пищевой добавкой.

Микробиологический анализ исходного сырья (измельченной древесной зелени кедра) показал, что в нем отсутствуют патогенные бактерии золотистого стафилококка и синегнойной палочки, однако найдены бактерии кишечной палочки. Количество дрожжей и плесневых грибов в 1 г сырья составляет 150. В ходе эксперимента важно было оценить, какое число кишечных бактерий сохранится как в готовом продукте, так и в отработанной массе.

Гидродистилляционный метод получения эфирного масла основан на длительной термической обработке сырья в водной среде, что способствует уменьшению его загрязнененности микроорганизмами. Практически замкнутый цикл его отгонки также снижает обсемененность готового продукта. Эти факторы рассматриваются как основная причина соответствия эфирного масла требованиям СанПиН по микробиологической безопасности: в нем отсутствуют патогенные и условнопатогенные микроорганизмы. Количество дрожжей и плесневых грибов, а также гетеротрофных бактерий в 1 г продукции находится в пределах нормы. Углекислотный экстракт, как и эфирное масло, соответствует требованиям СанПиНа по микробиологической безопасности (табл. 1).

В отработанной древесной зелени не были обнаружены золотистый стафилококк и синегнойная палочка, однако сохранились кишечные бактерии. Вместе с тем после длительной термической обработки их численность заметно сократилась, вследствие чего твердые отходы могут использоваться в качестве кормовой добавки в животноводстве; риск возникновения кишечных инфекций возможен у молодняка сельскохозяйственных животных, предрасположенного к подобным заболеваниям. Однако в отработанной массе количество дрожжей и плесневых грибов увеличилось более чем в 30 раз по сравнению с исходным сырьем. Это характеризует отходы как корм, богатый белковыми веществами. Поэтому при комплексной утилизации древесных отходов образующаяся при выделении масла отработанная масса может быть использована в качестве кормовой добавки в рационе взрослых сельскохозяйственных животных, а также как богатая азотом подкормка в растениеводстве.

Таблица 1. Микробиологические показатели эфирного масла и углекислотного экстракта из древесной

зелени кедра сибирского

Образец Наименование показателей Обнаруженное значение Допустимые уровни

Эфирное масло МАФАнМ, КОЕ в 1 г < 10 1003

Staphylococcus aureus в 1 г He обиаруж. He доп.

Pseudomonas aeruginosa в 1 г He обиаруж. He доп.

Бактерии семейства Enterobacteriaceae в 1 г He обиаруж. He доп.

Дрожжи, плесневые грибы в 1 г < 10 100

Углекислотный МАФАнМ, КОЕ в 1 г < 100 1003

экстракт Staphylococcus aureus в 1 г He обиаруж. He доп.

Pseudomonas aeruginosa в 1 г He обиаруж. He доп.

Бактерии семейства Enterobacteriaceae в 1 г He обиаруж. He доп.

Дрожжи, плесневые грибы в 1 г < 10 100

Сухой послеэкстракционный остаток, в отличие от отработанной массы после получения эфирного масла, вообще не содержит условно-патогенных бактерий кишечной палочки. Количество дрожжей и плесневых грибов у них одинаково (более 5000 в 1 г сырья). Микробное число у этого вида отходов снизилось почти в 2 раза по сравнению с исходным сырьем. Таким образом, послеэкстракционный остаток как кормовая добавка имеет более удовлетворительные микробиологические показатели, чем твердые отходы гидродистилляционной переработки древесной зелени. Очевидно, это связано с более специфическими условиями получения экстракта, низкой температурой и увеличением

продолжительности обработки сырья растворителем.

Результаты исследования фунгицидной активности показали, что по отношению к грибам вида Trichophyton rubrum, Aspergillus niger, Candida albicans эфирные масла кедра и пихты обладают одинаковой антигрибковой активностью и характеризуются незначительным подавлением роста клеток. В случае грибов вида Trichophyton mentagrophytes и Microsporum canis кедровое эфирное масло эффективнее пихтового. В целом оно показало заметную антигрибковую активность в отношении поверхностных дерматофитов.

Результаты испытаний образцов эфирного масла и углекислотного экстракта по определению содержания токсичных элементов и радионуклидов свидетельствуют, что они соответствуют требованиям нормативных документов по этим показателям. Концентрации таких токсичных элементов, как свинец, кадмий, мышьяк, ртуть в анализируемых образцах близки между собой (в мг/кг): 0,00090,0012 (ртуть), 0,0193-0,0207 (свинец), 0,0060-0,0075 (кадмий), 0,0020-0,0024 (мышьяк). Эфирное масло и экстракт не содержат радионуклидов (цезий 137 и стронций 90). Полученные данные указывают на возможность использования изучаемых товарных продуктов в качестве ароматизаторов ликеро-водочной продукции.

Выводы

Эфирное масло и углекислотный экстракт из древесной зелени кедра сибирского соответствуют требованиям нормативных документов по микробиологической безопасности и содержанию токсичных элементов и радионуклидов. Эфирное масло характеризуется также сравнительно высокой антигрибковой активностью. Эти продукты имеют сложный химический состав и обладают приятным запахом. Перспективной областью их применения является использование в производстве парфюмернокосметических и бытовых химических товаров. В настоящее время исследованные образцы проходят апробацию на некоторых промышленных и сельскохозяйственных предприятиях региона.

Список литературы

1. Поварницин В.А. Кедровые леса Сибири. Красноярск, 1994. 219 с.

2. Крылов Г.В., Таланцев Н.К., Козакова Н.Ф. Кедр. М., 1983. 216 с.

3. Терпеноиды хвойных растений / В.А. Пентегова, Ж.В. Дубовенко, В.А. Ралдугин и др. Новосибирск, 1987. 96 с.

4. Кинтя П.К., Фадеев Ю.М., Акимов Ю.А. Терпеноиды растений. Кишинев, 1990. 151 с.

5. Методы микробиологического контроля парфюмерно-косметической продукции: Методические указания. М., 2000. 35 с.

Поступило в редакцию 8 августа 2001 г.