Способ получения красителя
METHOD OF DYE OBTAINING

Изобретение относится к технологии получения натуральных пищевых красителей и может быть использовано для получения коричневого красителя из растительного сырья.
Известен способ получения водного красителя из растительного сырья, включающий подготовку отходов переработки орехов и последующее экстрагирование красителя водой при температуре кипения (см. патент РФ № 2159257, МПК C09B 61/00, дата публикации 20.11.2000).
Недостатком известного решения является сложность и высокая энергоемкость процедуры получения красителя как на этапе измельчения (измельчению подвергается достаточно прочный материал - скорлупа), так и на этапе экстрагирования (большая плотность скорлупы влечет за собой необходимость форсированного воздействия на нее - для обеспечения достаточной степени экстрагирования осуществляют очень тонкое измельчение и увеличивают продолжительность процедуры экстрагирования, вследствие чего скорлупу измельчают до тонкости 50 мкм, экстрагируют кипятком не менее 30 минут и используют менее твердую скорлупу незрелых орехов). Последнее существенно сокращает продолжительность периода заготовки материала. Кроме того, поскольку используются отходы переработки грецкого ореха, реальный регион получения сырья сужается до ареала его произрастания. Кроме того, способ обеспечивает получение красителя черного цвета, практически неприменимого в пищевой промышленности.
В качестве ближайшего аналога принят способ получения красителя, включающий измельчение околоплодника ореха маньчжурского, его экстракцию водой и отделение фильтрата (см. патент РФ № 2601452, МПК C09B 61/00, дата публикации 10.11.2016).
В качестве недостатков ближайшего аналога можно указать следующие факторы:
- очень ограниченная область применения из-за формы красителя - его нельзя использовать при приготовлении продуктов с низким содержанием влаги;
- низкое содержание красящих веществ;
- повышенный расход данного красителя.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка эффективного способа получения красителя с высоким содержанием красящих веществ.
Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в следующем:
- повышение эффективности экстракции и как следствие - повышенное содержание красящих веществ;
- сохранение потребительских свойств, в частности антиоксидантной активности;
- получение красителя, форма выпуска которого отличается удобством расфасовки, дозирования и применения;
- обеспечение низкого расхода красителя при длительном сроке хранения;
- расширение области применения;
- высокое содержание биологически активных веществ в готовом продукте.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения красителя, включающем измельчение околоплодника ореха маньчжурского, его экстракцию водой и отделение фильтрата, околоплодник ореха маньчжурского измельчают до крупности 0,2-0,5 мм, экстракцию производят ультразвуком частотой 39,6-48,4 кГц в течение 30 минут при гидромодуле 1:5, после отделения фильтрат подвергают лиофильной сушке, полученный продукт измельчают до порошкообразного состояния.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признаки «экстракцию производят ультразвуком частотой 39,6-48,4 кГц в течение 30 минут при гидромодуле 1:5» обеспечивают существенное повышение эффективности экстракции.
При выходе за минимальные пределы заявляемых интервалов снижается эффективность экстракции, при выходе за максимальные - увеличивается трудоемкость извлечения веществ.
Признаки «после отделения фильтрат подвергают лиофильной сушке» обеспечивают эффективное удаление влаги, увеличение сроков хранения, сохранение антиоксидантной активности.
Признак «полученный продукт измельчают до порошкообразного состояния» позволяет достичь нужной консистенции и варьировать крупность частиц порошка.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.
На предварительном этапе собирают орех маньчжурский на потребительской или молочной стадии зрелости и отделяют околоплодник орехов. При этом часть материала используют сразу, а часть заготавливают впрок (используя заморозку).
Далее подготовленное сырье измельчают до крупности 0,2-0,5 мм, заливают водой и экстрагируют ультразвуком частотой 39,6-48,4 кГц в течение 30 минут при гидромодуле 1:5.
В данном изобретении, ультразвуковую экстракцию образцов проводили с использованием ультразвуковой ванны Кристалл-2,5 (ОКТБ Кристалл, Россия).
Затем отделяют фильтрат, разливают его с формированием слоя высотой 8-10 мм и замораживают при температуре -40-45°С в течение 4-10 часов.
Замороженный фильтрат подвергают лиофильной сушке до содержания сухих веществ 90-94% по объему.
Полученный продукт измельчают до порошкообразного состояния.
Исследовали влияние параметров экстракции на содержание сухих веществ в экстракте.
Для определения сухого вещества образцы экстрактов упаривались досуха, а затем высушивались в вакууме до постоянного веса.
Результаты исследований приведены в таблице 1.
Таблица 1
Влияние параметров экстракции на содержание сухих веществ в экстракте.
Как видно из таблицы 1, использование УЗ-экстракции околоплодника молочной и потребительской стадии зрелости увеличивает выход сухого вещества в сравнении с ближайшим аналогом. При этом замораживание существенно не ухудшает содержание сухих веществ.
Для орехов потребительской стадии зрелости использование воды в качестве экстрагента для УЗ-экстракции привело к получению самого высокого выхода сухого вещества (33,4±1%).
В целом, для потребительской стадии зрелости характерно значительно более высокое содержание доли сухих веществ в экстрактах, полученных при кипячении в воде и при УЗ-экстракции.
Низкий выход сухого вещества в образцах околоплодника молочной стадии зрелости скорее всего связан с большей прочностью клеточных стенок и меньшим содержанием красящих веществ.
Исследовали полученный краситель.
Таблица 2
Органолептические и физико-химические показатели красителя
Показатели
Краситель
Внешний вид
Порошок
цвет
темно-коричневый
запах
свойственный ореху
вкус
нейтральный
Содержание сухих веществ,%
3,2-3,4
Влажность,%
6-8%
Растворимость
100%
Активная кислотность (pH)
7,8
Устойчивость к воздействию света, температуры
Стабилен
Антиоксидантная активность(АОА), мкг аск. к-ты/мл
203,33
Определение количественного и качественного содержания биологически активных веществ анализировали методом обращенно-фазной хроматографии на хроматографе Shimadzu LC-20 Prominence (Япония).
Таблица 3
Содержание биологически активных веществ в красителе
Как видно из таблиц 2 и 3, антиоксидантная активность заявляемого решения не отличается от антиоксидантной активности прототипа, однако содержание сухих (красящих веществ) и биологически активных веществ больше, кроме того, форма выпуска в виде порошка отличается удобством расфасовки, дозирования и применения, и обеспечивает низкий расход красителя при длительном сроке хранения.
При герметичной упаковке данный краситель можно хранить долгое время наподобие сухого пайка.