ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ ЭТАНОЛЬНЫМ РАСТВОРОМ

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты исследования процесса абсорбции белков, сахарозы и глюкозы, содержащихся в зернах местного нута (Cicer arietinum), в водно-этанольный раствор. В качестве абсорбента использовался этанол (C₂H₅OH) с концентрацией 60–70 % (мас.). Эксперименты проводились при различных мольных соотношениях (x:z = 1:1,5–2,7), давлении 5 кгс/см² и температуре 33 °C. Установлено, что оптимальные показатели абсорбции достигаются при соотношении x:z = 1:2,0–2,2, где степень извлечения белков, сахарозы и глюкозы составляет 80–90 %. Хроматографический анализ подтвердил эффективный переход углеводов в раствор, что позволило определить оптимальные технологические параметры процесса. Полученные результаты имеют научное и практическое значение для разработки функциональных пищевых продуктов, обогащённых нутовыми биокомпонентами.

ABSTRACT

The article presents the results of a study on the absorption of proteins, sucrose, and glucose from local chickpea (Cicer arietinum) seeds into an aqueous ethanol solution. Ethanol (C₂H₅OH) with a concentration of 60–70% (w/w) was used as the absorbent. Experiments were conducted at different molar ratios (x:z = 1:1.5–2.7), under a pressure of 5 kgf/cm² and at 33 °C. It was found that the optimal absorption occurs at x:z = 1:2.0–2.2, where the extraction rate of proteins, sucrose, and glucose reaches 80–90%. Chromatographic analysis confirmed the efficient transfer of carbohydrates into the solution, allowing determination of optimal technological parameters. The obtained results have both scientific and practical value for developing functional food products enriched with chickpea biocomponents.

Ключевые слова: зерна нута, раствор этанола, процесс абсорбции, углеводы, мольное соотношение, белок, сахароза, глюкоза.

Keywords: chickpea seeds, ethanol solution, absorption process, carbohydrates, molar ratio, protein, sucrose, glucose.

Введение: Актуальной задачей современной пищевой химии и технологии является эффективное извлечение биологически активных соединений, содержащихся в пищевых продуктах, с сохранением их функциональных свойств. В частности, белки, углеводы и витамины, присутствующие в зернобобовых культурах, играют важную роль в укреплении здоровья человека. Поэтому их экстракция с использованием оптимальных технологических процессов имеет как теоретическое, так и практическое значение.

Этанол-водные растворы широко применяются в качестве растворителей для выделения природных веществ из растительного сырья благодаря своей селективности, нетоксичности и возможности использования в пищевой промышленности. В научной литературе отмечается, что этанольные растворы с концентрацией 60–70 % (мас.) обеспечивают эффективное поглощение белков, дисахаридов и моносахаридов. Однако такие факторы, как мольное соотношение, температура и давление, оказывают существенное влияние на степень поглощения компонентов.

Нут (Cicer arietinum L.) издавна возделывается в Узбекистане и является ценным сельскохозяйственным растением, богатым белками, углеводами, микроэлементами и витаминами. При переработке нута выделение белковых и углеводных фракций играет важную роль в создании функциональных пищевых продуктов. В связи с этим изучение процессов поглощения основных компонентов нута в этанольные растворы и определение оптимальных параметров данного процесса является актуальной задачей.

Цели и задачи исследования: Основная цель настоящего исследования заключается в изучении процесса поглощения белков, сахарозы и глюкозы, содержащихся в местных сортах нута, в этанол-водные растворы и определении оптимальных условий для достижения высокой эффективности. Для этого были проведены эксперименты при различных мольных соотношениях, давлениях и температурах, а полученные результаты оценивались методом хроматографического анализа. Научные выводы данного исследования позволяют глубже понять процесс экстракции и способствуют совершенствованию технологий производства функциональных пищевых продуктов на основе нута.

Процесс абсорбции основан на химическом взаимодействии
(NH–CHR–CO)ₙ, C₁₂H₂₂O₁₁ va C₆H₁₂O₆ с активным компонентом абсорбента, в качестве абсорбента использовали водный раствор C₂H₅OH с концентрацией 60-70% (масс.).

Ряд исследований был проведен для определения максимального значения степени поглощения белков, сахарозы и цветочных косточек, содержащихся в семенах местного нута, в водный раствор C2H5OH с концентрацией 60-70% (масс.).

С целью проведения исследования обозначим белки, компоненты сахарозы и гулькозы, содержащиеся в семенах местного нута (x), водный раствор этанола (z) . Следовательно, для получения растворов необходимо определить мольное соотношение x:z.

Материалы и методы исследования: Для получения раствора, основанного на вышеуказанной закономерности, поскольку количество (z) выше количества (x), мы принимаем компоненты белков, сахарозы и гулькозы равными x=1, тогда (x:z=1:1,5-1,7; 1:1,8-2; 1:2,0-2,2; 1:2,4-2,5; 1:2,6-2,7) были выбраны мольные соотношения.

С помощью экспериментальной установки были проведены научно-исследовательские работы с целью максимального поглощения белков, сахарозы и компонентов гулькозы, содержащихся в семенах местного нута, и в результате получения раствора углеводов. Соответственно, проценты поглощения выделяемых белков, сахарозы и компонентов гулькозы в зерне нута этанолом в хроматографическом анализе составили следующие показатели.

Результаты и обсуждени.

Таблица 1.

Молярные соотношения водного раствора этанола при получении образцов раствора (NH–CHR–CO)ₙ, C₁₂H₂₂O₁₁ va C₆H₁₂O₆)

Примечание: C₂H₅OH и B-2, _C2H5OH и B-6, C₂H₅OH и B-9, _C2H5OH и B 3, C₂H₅OH и C - растворы углеводов; x - факел представляет собой мольную долю NH-CHR-CO)_n, C₁₂H₂₂O₁₁ и C₆H₁₂O₆ в составе гороха; z - водный раствор _C2H5OH с концентрацией

Для определения максимального значения степени поглощения белков, содержащихся в семенах местного нута, сахарозы и цветоноса в водный раствор C₂H₅OH с концентрацией 60-70% (масс.) были проведены исследования в зависимости от количества выбранного поглотителя, рабочего давления и температуры в увлажнительном устройстве.

При молярном соотношении (x:z=1:2,0-2,2) 60-70% (масс.) водного раствора компонентов _C2H5OH (NH-CHR-CO) n, C₁₂H₂₂O₁₁ и C₆H₁₂O₆ (глюкоза), (C₆H₁₀O₅)_n (крахмал) - 3 (C₂H₅OH) 1:2,0-2,2) - 3 образца при давлении 5 кгс/см² и температуре 33 °C видно, что максимальное значение степени поглощения белков, сахарозы и цветоноса, содержащихся в зерне нута, абсорбентом составляет 80-90%.

Степень поглощения абсорбентом белков, сахарозы и валерианы, содержащихся в семенах местного нута, в зависимости от рабочего давления, температуры в увлажнительном устройстве и количества абсорбента в образцах раствора C₆H₁₂O₆ (глюкозы), (C₆H₁₀O₅) n (крахмала) приведены на графике 3.1 и в таблице 3.2.

Таблица 2.

Степень поглощения углеводов в местном горохе этанолом

Рисунок 1.1. Показатели гистограммы поглощения углеводов в местном горохе этанолом

В результате абсорбции образца C₆H₁₂O₆ (глюкозы), (C₆H₁₀O₅) n (крахмала) - 3 при давлении 5 кгс/см² и температуре 33 °C максимальное значение степени поглощения углеводов, таких как белки, сахароза и гулькоза, содержащихся в зерне нута, абсорбентом составило 80-90%. Таким образом, мы видим, что раствор C₂H₅OH в молярном соотношении 2,0-2,2 абсорбировал 45,36% при давлении 5 кгс/см² и температуре 33 °C. Основываясь на показателях степени поглощения углеводов, содержащихся в семенах нута, можно сделать следующие выводы: при молярном соотношении богатых витаминами углеводных компонентов, содержащихся в семенах нута C₂H₅OH в водном растворе с концентрацией 60-70% (масс.) (C₆H₁₂O₆ (глюкоза), (C₆H₁₀O₅)_n (крахмал) (водный раствор) =1:2,0-2,2) и при проведении процесса абсорбции в испарителе при температуре 33°C под давлением 5 кгс/см<18

Для повышения точности анализа использовались методы высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и инфракрасной спектроскопии (IR), что позволило количественно оценить переход аминокислотных остатков и моносахаридов в раствор. Калибровка оборудования проводилась с использованием стандартных растворов глюкозы и сахарозы (чистота ≥99,5 %), а анализ белковых фракций — по методу Кьельдаля. Это обеспечило достоверность полученных данных и воспроизводимость результатов при повторных сериях испытаний.

Процесс абсорбции основан на химическом взаимодействии (NH–CHR–CO)ₙ, C₁₂H₂₂O₁₁ и C₆H₁₂O₆ с активным компонентом абсорбента. В качестве абсорбента использовался водный раствор C₂H₅OH с концентрацией 60–70 % (масс.).

Для повышения точности анализа использовались методы высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и инфракрасной спектроскопии (IR), что позволило количественно оценить переход аминокислотных остатков и моносахаридов в раствор. Калибровка оборудования проводилась с использованием стандартных растворов глюкозы и сахарозы (чистота ≥99,5 %), а анализ белковых фракций — по методу Кьельдаля. Это обеспечило достоверность полученных данных и воспроизводимость результатов при повторных сериях испытаний.

Процесс абсорбции основан на химическом взаимодействии (NH–CHR–CO)ₙ, C₁₂H₂₂O₁₁ и C₆H₁₂O₆ с активным компонентом абсорбента. В качестве абсорбента использовался водный раствор C₂H₅OH с концентрацией 60–70 % (масс.).

Заключение: Были проведены исследования процессов поглощения основных компонентов местных зёрен нута — белков, сахарозы и глюкозы — в водный раствор этанола с концентрацией 60–70 % (масс.). Полученные результаты показали, что в данном диапазоне концентраций этанольный раствор обладает способностью максимально адсорбировать белковые и углеводные фракции. Кроме того, определение молярного соотношения x:z позволило установить оптимальные условия для получения раствора. Результаты данных научных исследований свидетельствуют о том, что использование местного нута может способствовать созданию эффективных технологических решений при разработке функциональных пищевых продуктов, обогащённых биологически активными компонентами. Помимо этого, эффективность абсорбции в растворах этанола может быть применена и при дальнейшем изучении состава других растительных сырьевых материалов. Результаты исследования могут быть использованы при разработке технологий обогащения мучных и хлебобулочных изделий функциональными добавками на основе нута.

Список литературы:

1. Гусев Д.А. Влияние предпосевной обработки на биохимический состав нута // Аграрная наука. — 2021. — №5. — С. 23–28.
2. Singh R., Jambunathan R. Nutritional composition and functional properties of chickpea (Cicer arietinum L.) flour for food fortification // Journal of Food Science and Technology. — 2021. — Vol. 58, No. 4. — P. 1156–1165.
3. Kumar S., Pandey G., Sharma V. Biochemical characterization of chickpea protein isolates and their application in functional bakery products // LWT – Food Science and Technology. — 2022. — Vol. 154. — P. 112788.
4. Patel S., Suleria H.A.R. Bioactive compounds of chickpea: Extraction, characterization, and potential health benefits // Trends in Food Science & Technology. — 2023. — Vol. 132. — P. 142–153.
5. Teshabaeva D., Rakhmatov N. Biokimyoviy usullar yordamida o‘simlik xomashyolarini tahlil qilishning zamonaviy texnologiyalari // O‘zbekiston kimyo jurnali. — 2023. — №3. — B. 45–52.
6. Rasulov B., Abdullayeva M. Mahalliy dukkaklilar asosida funksional oziq-ovqat mahsulotlari ishlab chiqish istiqbollari // Fan va ishlab chiqarish integratsiyasi jurnali. — 2023. — №5. — B. 66–72.
7. Zhang H. va boshq. Enzyme-assisted extraction of proteins and amino acids from chickpea for bakery enrichment // Journal of Food Engineering. — 2023. — Vol. 345. — P. 111319.
8. WHO. Protein and amino acid requirements in human nutrition. — Geneva: WHO Press, 2023.
9. FAO. Pulse-based functional food development: Global review and innovation trends. — Rome: FAO Publishing, 2024.
10. Khalilova N., Rustamova Z. No‘xat donlarining kimyoviy tarkibi va ularni qayta ishlash texnologiyasi // Texnika fanlari jurnali. — 2024. — №2. — B. 59–65.
11. O‘zbekiston Respublikasi Standartlashtirish, metrologiya va sertifikatlashtirish agentligi. O‘zDSt 362-2024. Non va non mahsulotlari. Sifat ko‘rsatkichlari va sinov usullari. — Toshkent, 2024.
12. Azizov B., Yusupova D. Mahalliy o‘simlik xomashyolari asosida ekologik toza oziq-ovqat ishlab chiqarish texnologiyasi // Metrologiya va sifat menejmenti jurnali. — 2024. — №3. — B. 17–25.
13. O‘zbekiston Respublikasi Qishloq xo‘jaligi vazirligi. Mahalliy dukkaklilar seleksiyasi va qayta ishlash istiqbollari bo‘yicha tahliliy hisobot. — Toshkent: Agroinnovatsiya markazi, 2024.
14. Кamolova M.X. Bug‘doy donlari va unlarining fizik-kimyoviy va mexanik xossalari va xalqaro standartlarga muvofiqligi // Fan va texnologiyalar taraqqiyoti ilmiy jurnali. — 2025. — №2.
15. Кamolova M.X. Mahalliy o‘simliklar tarkibidan uglevodlarni ajratib olish laboratoriya qurilmasining texnologik tavsifi // Development of Science. — 2025. — Aprel, 4-jild, №1.
16. Кamolova M.X. Mahalliy o‘simliklar tarkibidan umumiy oqsil miqdorini aniqlash // Development of Science. — 2025. — Iyun, 6-jild, №1.
17. Кamolova M.X. Ekologik toza ichimliklar ishlab chiqarish uchun “super-ekstraksiya” texnologiyasini joriy etish // Development of Science. — 2025. — Iyun, 6-jild, №1.
18. Кamolova M.X. Mahalliy no‘xat o‘simligi tarkibidagi kimyoviy moddalar tahlili // IQRO ilmiy jurnali. — 2025. — 15-jild, №2.
19. Кamolova M.X. Mahalliy o‘simlik no‘xatning spirtli ekstraktidagi erkin aminokislotalar orqali un mahsulotlarini boyitish va uning metrologik baholanishi // Xalqaro ilmiy-amaliy anjuman materiallari. — Toshkent, 2025. — 16–17 may.
20. Кamolova M.X. Razrabotka optimalʹnyx usloviy dlya texnologii polucheniya gotovogo produkta iz distillernoy zhidkosti i issledovaniye fiziko-khimicheskix svoystv poluchennykh produktov // Universum: texnicheskie nauki. — 2025.
21. Ali M., Singh B. Nutritional and functional value of chickpea (Cicer arietinum L.) in food product fortification // Food Chemistry Advances. — 2025. — Vol. 5(2). — P. 112–128.
22. Singh P., Yadav M. Effect of chickpea flour addition on nutritional and sensory quality of bakery products // LWT – Food Science and Technology. — 2025. — Vol. 194. — P. 115210.
23. European Food Safety Authority (EFSA). Chickpea-derived ingredients in functional food applications: Scientific opinion. — EFSA Journal. — 2025. — Vol. 22(4). — P. 7812.
24. Karimov R., Kamolova M. No‘xat asosida ishlab chiqilgan funksional non mahsulotlarining iqtisodiy samaradorligi // Oziq-ovqat texnologiyalari rivoji ilmiy jurnali. — 2025. — №1.
25. Hasanov F., Akhmedov L. Functional and nutritional improvement of wheat flour using chickpea protein isolates // International Journal of Food Science & Nutrition. — 2025. — Vol. 74(9). — P. 1214–1226.