Исследование способов извлечения пищевых красителей из цветков амаранта (Amaranthus)

Одной из актуальных задач пищевой промышленности на современном этапе является использование различных частей растительного сырья для получения безвредного натурального пищевого красителя.

Синтетические красители, используемые в промышленности, дешевы, имеют большие преимущества в использовании, за счет чего превосходят натуральные. Они широко применяются в пищевой промышленности, в частности в производстве кондитерских и колбасных изделий, а также прохладительных напитков. Но они наносят вред здоровью человека.

В нашей республике, как ни в какой другой, имеются благоприятные условия для производства натурального пищевого красителя: это и географическое расположение, и изобилие растительного сырья, содержащего пищевые красители, и многообразиеего свойств. Пищевая промышленность является главным потребителем этих красителей. Это обязывает изучать красители, применяемые в пищевой промышленности, извлекать из растительного сырья, подготавливать к использованию, тем самым повышая качество готовой продукции [8]. Одним из перспективных видов сырья является амарант.

Амарант широко распространен в мире, а именно в Америке, Индии и Азии. Сейчас насчитывается много видов амаранта в Индии и Китае. Эти края считаются второй родиной амаранта. Их семена используются при варении каш вместе с зернами кукурузы. Овощной амарант широко распространен в восточных странах, включен в виде зелени и овощей в суточный рацион человека. Семена амаранта помимо медицины используются и в кондитерской промышленности.

Всего существует более 60 видов амаранта. Для исследований выбраны 4 вида, адаптировавшихся в Узбекистане. Соцветие амаранта имеет желтую, светло-розовую, темно-розовую, красную и темно-красную расцветки. Амарант – однолетнее растение, может быть использовано в овощеводстве (Amaranthus gangeticus, Amaranthus mangostanus), зерноводстве (Amaranthus caudatus, Amaranthus paniculatus), декоративной (Amaranthus blitum) и пищевой сферах. Самая ценная и лечебная часть амаранта – это его семена. 100г семян амаранта обладают 370 кал энергии, содержат 7 г липидов, 4 мг натрия, 508 мг калия, 248 мг магния, 65 мг углеводов, 1,7 мг сахаров, 14мг белков, 159 мг кальция, 7,6 мг железа, 4,2 мг витамина Сu 0,6 мг других витаминов. В масле амаранта отсутствует холестерин, содержатся очень важный для организма серотонин, пигменты, придающие красный цвет, например ксантин, желчная кислота, холин, стероиды, витамины группы В(В₁-тиамин, В₂-рибофлавин), редкие формы витамина Е, так называемые токоферол и токотриен, витаминД, пантотеновая кислота и сквален [7].

Авиценна в своих трудах отмечал, что цветочки и семена амаранта можно использовать при лечении нанесенных хирургических ран, кожных заболеваний (корь, краснуха), худении, ожирении, повреждениях сердца и кровеносных сосудов, изменениях функций печении почек, появлении неприятного запаха в пищеварительной системе.

Получение пищевого красителя из цветочков не изучено в достаточной степени. В связи с этим в качестве цели настоящих исследований поставлены пути извлечения пищевого красителя из цветочков амаранта, исследование свойствкрасителя, перспективность использования в пищевой промышленности. Для проведения экспериментов выбраны следующие 4 вида растения семейства амарантов.

1. Amaranthus hypochondriacus L. – щирица угрюмая. Декоративное. Древняя зерновая культура в горном земледелии Северной и Южной Америки, Тибета и Эфиопии. Для переработки пригодны листья, семена,сапонины. Полезны семена, употребляются в качествеценной пищи.

2. Amaranthus tricolor L. – щирица трехцветная. Cодержит бетацианины: амарантин, изоамарантин. Семена проявляют антибактериальную активность.

3. Amaranthus cruentus L. (A. Hybridus L. subsp. Cruentus (L) Thell.,A. panikulatus L.) – щирица кровяная. Химический состав включает каротин соцветия, флавоноиды, гликозиды кверцетина. Бетацианины: амарантин. Из семян извлекается масло, содержащее миристиновую (0,6%), пальмитиновую (17,1%), стеариновую (5,3%), эйкозановую (1,4%), бегеновую (1,6%), олеиновую (35,6%), линоленовую (38,7%) кислоты. Отвар из верхушек соцветия используется как средство от кашля.

4. Amaranthaceae – Celosia cristata L. – целозия гребенчатая [5]. Химический состав включает масло, сантонин, никотиновую кислоту, фитостеролы (бета-стерол), углеводы (крахмал, сахар), минеральные вещества.

В Африке, Индии и Индонезии готовят настои и отвары. Целители утверждают, что при приеме внутрь настой на основе семян целозии избавляет от глистов, а также помогает вылечить язвенные поражения желудка, стоматиты [7].

Эксперименты включают сушку и измельчение растения, экстрагирование компонентов спиртом, фильтрацию и центрифугирование экстракта, получение концентрата выпариванием, осаждение побочных веществ, вторичную фильтрацию, вторичное выпаривание, оформление концентрата – пищевого красителя как готового продукта в нужном для потребителя виде.

Цветочки амаранта высушиваются при комнатной температуре (20^оС) в течение 3-5 суток. По 10 г высушенных цветков каждого сорта набираются в колбы, к ним наливается по 200 мл 30%-ного раствора этилового спирта, в составекоторого 1% лимонной кислоты, и экстрагируется в течение 3 часов при комнатной температуре, далее раствор фильтруется.

Определены физико-химические показатели экстрактов. Полученные экстракты подвержены выпариванию в роторном вакуумном испарителе, выпаривается экстракт до трехкратного убавления исходного объема. Исследованы физико-химические показатели концентрата, полученные результаты отражены в табл.1.

Таблица 1.

Физико-химическиепоказатели концентрата

Из таблицы видно, что количество сухих веществ в цветочках амаранта видов Amaranthus cruentus L. и Amaranthaceae-Celosia cristata L.больше по сравнению с другими видами. Кислотность концентрата близка к нейтральной.

Для определения количества красящих веществ в составе концентрата использован фотоколори­метрический способ. Для этого при помощи фотоколориметра марки КФК-2-УХЛ 4,2 определены оптические плотности каждого из концентратов, их количество посредством красящих веществ. Полученные результаты отражены в табл.2.

Таблица 2.

Количество красящих веществ в составе концентратов

Из полученных данных видно, что количество красящих веществ в составе концентрата из сортов амаранта Amaranthus cruentus L и Amaranthaceae-Celosia cristata L больше по сравнению с другими.

Красящие вещества, полученные из цветочков различных сортовамаранта, применяются при изготовлении безе (яичный белок и сахар), прохладительных напитков, кондитерских кремов, мармеладов и других пищевых продуктов.

Вэкспериментах на 100 г продукта добавляется 2 мл концентрата натурального красителя, сравнение их цветасцветом стандартных продуктов дало следующие результаты:

1. Натуральный краситель, полученный из сорта Amaranthus hypochondriacus L. – щирица угрюмая, добавляется к яичным белкам и сахарупри производстве кондитерских изделий, образует светло-красный, в прохладительных напитках – слабо-красный, в кондитерских кремах – красноватый и в мармеладах – красный цвет.

2. Натуральный краситель, полученный из сорта Amaranthus tricolor L. – щирица трехцветная, образует при изготовлении безе светло-розовый, в прохладительных напитках – светло-розовый, в кремах кондитерских изделий – малиновый и в мармеладах – красноватый цвет.

3. Натуральный краситель, полученный из сортов Amaranthus cruentus L. (A. Hybridus L. subsp. Cruentus (L) Thell., A. panikulatus L.) – щирица кровяно-малиновая, при использовании в кремах конди­терских изделий образует красный, в прохлади­тельных напитках – темно-красный и в мармеладах – красный цвет.

4. Натуральный краситель, полученный из сорта Amaranthaceae-Celosia cristata L – целозия гребенчатая, при использовании в кондитерских кремах образует темно-желтый цвет, в прохлади­тельных напитках – темно-красный, коричневый, в кондитерском креме – коричневый и в мармеладе – темно-красный цвет.

По результатам проведенных экспериментов можно делать следующие выводы:

1. Количество натуральных красящих веществ больше у Amaranthus cruentus L. – щирица кровяная и Amaranthaceae-Celosia cristata L – целозия гребенчатая по сравнению с другими видами амаранта.
2. При использовании натуральных красителей в пищевых продуктах их вкусовые и качественные показатели не изменяются.
3. В сорте Amaranthus cruentus L. – щирица кровяная больше сухих веществ, а кислотность близка к нейтральной.

Список литературы:

1. Большая советская энциклопедия. Целозия: В 30-ти т. – М.: Советская энциклопедия, 1969. – Т. 28. – С.1426.
2. Гинс М.С. Перспективные источники получения натуральных пищевых красителей из растительного сырья // Биохимия растений. – 2016. – № 11. – С.18-21.
3. Гинс М.С., Торрес Миньо К.Х., Гинс Е.М. Изучение свойств красящего экстракта из соцветий и листьев амаранта и перспективы его использования Физиология и биохимия растений // Овощи России. – 2014. – № 4 (25). – С. 84-87.
4. Жизнь растений: В 6-ти т. – Т.1. «Семейство амарантовых». – М.: Просвещение, 1980 – С.371-374.
5. Имомалиев А., Зикиров А. Биохимия растений. –Ташкент: Мехнат, 1987. – 388 с.
6. Определитель растений Средней Азии. –Ташкент: Фан, 1971.– 680 с.
7. Растительные ресурсы СССР.– Л.: Наука, Ленингр.отд., 1985.– С.566 .
8. Салихов С.А. Использование красящих веществ в пищевой промышленности. – Ташкент: Узбекистан, 1977. – 245 с.