Извлечение красящих веществ из порошка базилика, исследование микро-и макроэлементного, углеводного и витаминного состава экстракта

АННОТАЦИЯ

Основным объектом получения натуральных пищевых красителей является растительный мир. Помимо безвредных пигментов, многие натуральные пищевые красители содержат биологически активные компоненты, витамины, аминокислоты, углеводы, ароматические вещества, минеральные соли.

В ходе исследования антоцианы, содержащие красящие пигментные вещества, были выделены из листьев растения Occimum basilicum L. Lamiaceae (базилик). Определено влияние температуры на эффективность процесса экстракции, количество микро- и макроэлементов, углеводов и витаминов в концентрате красителя.

ABSTRACT

The main object for obtaining natural food dyes is the flora. In addition to harmless pigments, many natural food dyes contain biologically active components, vitamins, amino acids, carbohydrates, aromatic substances, mineral salts.

During the study, anthocyanins containing colored pigment substances were isolated from the leaves of the plant Occimum basilicum L. Lamiaceae (basil). The effect of temperature on the efficiency of the extraction process, the amount of micro- and macronutrients, carbohydrates and vitamins in the dye concentrate were determined.

Ключевые слова: антоцианы, красители, экстракты, макро- и микронутриенты, углеводы.

Keywords: anthocyanins, dyes, extracts, macro- and micronutrients, carbohydrates.

Введение

Цвет продуктов питания и безалкогольных напитков важен, потому что именно цвета привлекают внимание потребителей. Недорогие синтетические красители используются для придания еде цвета, близкого к естественному цвету фруктов и овощей. В результате вредные канцерогены, содержащиеся в некоторых искусственных красителях, постепенно накапливаются в организме человека. Эта ситуация требует отказа от использования ряда синтетических красителей. В будущем пищевая промышленность должна использовать безвредные для человека натуральные красители вместо синтетических.

Натуральные красители получают из растительного сырья, овощей и фруктов. Помимо безвредных пигментов, они содержат биологически активные вещества, витамины, аминокислоты, углеводы, ароматические вещества, минеральные соли. Природные красители можно разделить на антоцианы, каротиноиды, флаваноиды, хлорофиллы и их комплексы с медью и другие.

Целью нашего исследования является изучение некоторых растений - красителей, произрастающих в стране, их биологии и особенностей окраски растений, из которых извлекаются антоцианы. Базилик простой. Occimum basilicum L. Lamiaceae относится к семейству яснотка.

Родина базилика - Иран, Индия и Южная Азия, где человечество уже 5000 лет использует базилик в медицине и кулинарии. На планете насчитывается около 150 видов базилика. Базилик обыкновенный (Occimum basilicum L. Lamiaceae) широко распространен в странах Центральной Азии, а также в Узбекистане.

Зеленые листья базилика обладают неповторимым ароматом и вкусом, так как все виды базилика богаты эфирными маслами, которые являются ароматным компонентом растения. В кулинарии используют свежесрезанные или сушеные листья базилика как чудесную пряность. В узбекской кухне базилик ценится как пряность, в том числе базилик, используемый для ароматизации мясных, жирных ингредиентов и консервированных овощей. Надземная часть базилика содержит камфорное масло, помимо синеола, линолина, пинена и других терпинов. В поверхностных частях базилика было обнаружено до 6% добавок, гликозидов, сапонинов, витаминов R, C и около 3,0-8,7% витамина А. С учетом этих свойств были изучены антоцианы в листьях базилика [6-8]. 

Целью исследования является изыскание оптимального способа извлечение красителей из порошка базилика, исследование микро- и макроэлементного состава экстракта базилика.

Объектом исследования служат сушеные листья Occimum basilicum L. Lamiaceae (базилика), экстракты листьев базилика в растворе с концентрацией спирта в пределах 10-50%.

Методы исследований

Уровень кислотности растительного экстракта определяется с помощью прибора pH-150 MI и индикатора (лакмусовой бумаги) [4,5]. 

Количество сухого вещества определяют с помощью экспресс-рефрактометра мобильной марки 53000 С.Удельный вес определяют с помощью ареометра АОН-1 [7].

Количество природных красителей в концентрате определяют по методике ОСТ-18-53-75 на длине волны 590 нм с помощью фотоэлектроколориметрического измерительного прибора марки КФК-2 UXL.Количество общих углеводов определяется по методу Дюбуа [8].

Витамины определяют методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [9].

Для обоснования параметров получаемых красителей изучается влияние ряда факторов: гранулометрический состав измельченных листьев, продолжительность процесса, температура, при которой происходит процесс, гидромодуль, свойства экстрагента.

Результаты исследований

Экстракт получали в гидромодуле 1:10 в 10-50% растворе спирта с добавкой лимонной кислоты 1:1. Антоцианы в базилике также растворимы в воде, и 10-50% водно-спиртовые растворы были испытаны в качестве экстрагента. Экстракты концентрировали в роторном испарителе и определяли количество красителя. При экстракции порошка листьев базилика в 20% спиртовом растворе количество красителя в экстракте 0,5%, в 30% растворе - 4,1%, в 40% растворе - 5,0% и в 50% растворе - 7,08%. Максимальное количество красителя в экстракте 7,08% [12].

Одним из важных факторов при получении пищевых красителей с учетом природы происхождения антоцианов и их биологически активных свойств является температура процесса. Следовательно, процесс экстракции проводили в 50% -ном концентрированном растворе спирта пригидромодуле 1:10 и температурах 20, 30, 40, 50⁰C в течение периода от 10 мин до 18 часов. Затем растворы фильтровали каждые 20 мин, концентрировали в роторном испарителе.

В полученных концентратах определяли количество сухих веществ, кислотность, плотность и содержание антоцианов, определяли количество углеводов и витаминов в концентрате. Было замечено, что количество сухих веществ в экстракте из листьев базилика пропорционально увеличивается с увеличением концентрации спиртового раствора. Также определялась кислотность раствора в концентрате спиртового раствора. Приувеличении концентрации спиртового раствора, используемого для экстракции, с 10 до 50%, кислотность среды изменилась с 3,2 до 4,5. Это означает, что кислотность среды снижается.

Результаты исследования влияния температуры, при которой происходит процесс, на оптическую плотность водно-спиртового экстракта листьев растения базилика показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Влияние температуры на эффективность процесса экстракции

Изменение оптической плотности экстракта с повышением температуры выражено уравнениями регрессии, полученными из экспериментальных результатов.

У¹=1е009х⁴+6,7е-007х³-0,015х²+0,017х+0,034

У²=6,6е-012х⁵-6е-009х⁴+2е 006х³-0,03х²+0,021х+0,023

У³=8,2е-012х⁵-7,1е-0,09х⁴+23е-006х³-0,032х²+0,021х+0,29

У⁴=8,9е-012х⁵-7,5е-009х⁴+2,3е-006х³-0,032х²+0,021х+0,032

Обнаружено, что количество натурального красителя в экстракте, полученном при температуре 20⁰C в 50% спиртовом растворе, было самым высоким.

Содержание макро- и микроэлементов в полученном концентрате было проверено методом масс-спектрометра плазмы ISP-MS и показало следующие результаты. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Содержание макроэлементов в составе концентратов, полученных из порошка базилика

На основании анализа таблицы можно сделать следующий вывод: состав концентрата богат макроэлементами, такими как Na, Mg, P, Ca, а также микроэлементами Al, Li, и проявляет лечебные свойства. Количество тяжелых металлов соответствует допустимому и безвредно для человеческого организма.

Натуральный краситель, извлеченный из листьев базилика, содержит фруктозу - 7,04, глюкозу - 5,6, сахарозу - 6,82 мг/л, витамины В₁ - 273,040, В₂ - 265,70, В₁₂ - 526,32. и В_s - 617,20 мг/л.

Экстракт, полученный из листьев базилика с применением различных экстрагентов, содержит фруктозу, глюкозу и сахарозу, содержание фруктозы в 1,3-2,1 раза выше. Следовательно, продукт, окрашенный этими веществами, имеет диетические свойства для людей с такими заболеваниями, как диабет, атеросклероз, высокое кровяное давление, инсульт, сердечный приступ [9-12].

Количество сухого вещества, полученного из листьев базилика, также увеличивается, когда концентрация спиртового раствора в сухом веществе увеличивается с 10 до 50%.

При концентрации спиртового раствора красителей в концентрате, равной 50%, натуральные красители извлекаются максимально, но по мере увеличения концентрации раствора количество растворенных антоцианов  более не увеличивается. Оптимальной для экстракции найдена концентрация спиртового раствора, равная 50% с добавлением 1% лимонной кислоты при температуре среды в 20⁰С.

Состав концентрата богат макро- и микроэлементами, что усиливает его диетические свойства при добавлении в пищу.

Список литературы

1. Н.С.Колмакова. Последние исследования в области безопасности синтетических красителей и тенденции развития рынка // Пищевая промышленность. -2008.-№11.-С 56-57.
2. В.М.Болтов, Е.С.Шичкина, П.Н.Саввин, В.Хрипушин. Особенности технологии совместного извлечения каротиноидных и антоциановых пигментов // Вестник ВГУИТ. -2012. -№2. -С.110-112.
3. П. Коллинс, О. Пшемислав. Пищевые окрашивающиеся продукты – наиболее эффективная альтернатива искусственным красителям // М.: Издательство «Пищевая промышленность», -2013. -С.22-23.
4. С.К.Атхамова, А.К.Каримджонов, З.Б.Рахимхонов, Ф.Х. Мухамедова. Получение пищевых красителей из растительного сырья // АНРУз Информационный сообщение.-1989.-№ 467.-С. 1-8.
5. С.К.Atxamova, D.N.Dalimov,  A.K.Ismoilov // A review of Alcea rosea Plaunts. Internationmal workshop ou biotechnology commercialization and secyrity, Tashkent, Оctober.-2003. -C. 14-15.
6. И.О.Отамухамедов, Х.У.Усмонжонова. Получение пищевых красителей из свекла. Техник ва ижтимоий-иқтисодий фанлар соҳаларининг муҳим масалалари // Республика олий ўқув юртлараро илмий ишлар тўплами. Тошкент. 2012. -Б.154-155.
7. У.Х.Усмонжонова, С.К.Атхамова, К.О.Додаев. Исследование способов извлечения пищевых красителей из цветков Амаранта (Amaranthus). Universum: Технически Науки. Москва 2019.-№58. -С.41-45.
8. М.С. Зокирова, С.К. Атхамова, К.О. Додаев, Б.С. Зокиров, З.Р. Ахмедова. Исследование изменения макро- и микроэлементного состава фруктозного сиропа // Хранение и переработка сельхозсырья.-Москва, 2017.-№3.-С. 18-20.
9. Е.В. Красникова, В.И. Филиппов, М.И. Кременевская. Совершенствование технологии получения пищевого красителя из ягод аронии // Пищевые ингредиенты: сырье и добавки. -2002. -№1. -С.24-26.
10. Жураев Х.Ф., Чориев А.Ж., Артиков А.А., Хикматов Д.Н., Додаев К.О., Сафаров О.Ф., Мехмонов И.И. Интенсификация процесса тепломассообмена при комплексной переработке сельхозпродуктов // «Хранение и переработка сельхозсырья» № 11. 2003. -С.47-48.
11. Джураев Х.Ф., Додаев К.О., Чориев А.Ж. Технология переработки бахчевых культур // Хранение и переработка сельхозсырья. № 9, 2001 г. -С.52.
12. Абдукадыров И.Т., Додаев К.О., Джураев Х.Ф., Бобояров Р.А., Чориев А.Ж., Додаева Д.К., Рахимов Д.А., Иванова И.А. Особенности переработки бахчевых культур // Изд.«Пищевая промышленность». М.: Журнал «Пищевая промышленность» № 11, 2002 г. -С. 40.