СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА КАРОТИНОИДОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
METHOD FOR OBTAINING CAROTENOID CONCENTRATE FROM PLANT RAW MATERIAL

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения концентрата каротиноидов, применяемого в производстве продуктов питания.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения концентрата каротиноидов из растительного сырья, включающий его измельчение, бланширование при температуре 50-60°С в течение 2-3 минут, отделение сока от жома, сушку жома при температуре не более 60°С до содержания влаги 5,2%, измельчение до размера частиц (0,20±0,05) мм, экстракцию 80-99%-ным этиловым спиртом в течение 1 часа при температуре 20-60°С и соотношении сырья и экстрагента (1:2)÷(1:6), фильтрование экстракта, удаление из экстракта растворителя при температуре не более 60°С под вакуумом и разделение полученного концентрата на две жидкие фазы: водорастворимую (углеводно-каротиноидную) и жирорастворимую (липидно-каротиноидную) (Патент РФ №2214432 С2, опубл. 20.10.2003).
Недостатками известного способа (прототипа) являются низкие выход каротиноидов и качество получаемого концентрата, что обусловлено низкой степенью извлечения каротиноидов из растительного сырья.
Технической проблемой решаемой заявляемым изобретением является повышение выхода каротиноидов и улучшение качества концентрата.
Техническим результатом заявляемого изобретения является создание эффективного способа получения концентрата каротиноидов, обеспечивающего повышение выхода каротиноидов и качества получаемого концентрата.
Технический результат достигается тем, что в способе получения концентрата каротиноидов из растительного сырья, включающем его сушку, измельчение, экстрагирование органическим растворителем, фильтрование полученного экстракта и удаление из экстракта органического растворителя под вакуумом, в качестве растительного сырья берут выжимки томатов, перед сушкой выжимки томатов обрабатывают в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ) при темпе нагрева 0,4-0,6°С/с до достижения температуры 40-45°С, сушку проводят при температуре 40-45°С в зоне ИК-излучения до влажности 15-20%, измельчают до размера частиц 0,8-1,0 мм, смешивают с раствором, содержащим целлюлазу, ксиланазу и протеазу в количестве, обеспечивающем соответственно 150, 100 и 50 ед. активности на 1 г сухого вещества высушенных выжимок томатов, при температуре 40-45°С, рН 5,4-5,6 и постоянном перемешивании в течение 1-1,5 часов при соотношении высушенные выжимки томатов - раствор, содержащий ферменты, равном (1:12)÷(1:15), из полученной ферментированной массы отделяют осадок путем фильтрования под вакуумом, нагревают до температуры 83-85°С в течение 5-7 минут, сушат при температуре 40-45°С под вакуумом до влажности 8-10%, охлаждают до температуры 25-30°С, экстрагирование органическим растворителем осуществляют в три стадии при соотношении измельченные высушенные выжимки томатов - органический растворитель (масс./объем), равном (1:10)÷(1:12), и постоянном перемешивании в течение 45-60 минут на каждой стадии, при этом в качестве органического растворителя берут ацетон, фильтрование экстрактов, полученных после каждой стадии экстрагирования, проводят под вакуумом и экстракты объединяют.
Нами экспериментально установлено, что использование в качестве растительного сырья специально подготовленных выжимок томатов, содержащих в составе каротиноидов не только каротины, но и ликопин, обладающий высокой антиоксидантной активностью (антиоксидантная активность ликопина превышает в 100 раз антиоксидантную активность токоферолов (витамина Е), что позволяет расширить спектр применения получаемого концентрата каротиноидов в производстве продуктов питания.
Обработка специально подготовленных выжимок томатов раствором, содержащим ферменты: целлюлазу, ксиланазу и протеазу, при установленных нами оптимальных режимах позволяет в максимальной степени высвободить каротиноиды, находящиеся в связанном состоянии с целлюлозой, гемицеллюлозами и белками клеточной стенки томатов, что при последующей экстракции обеспечивает высокую степень извлечения каротиноидов, а, следовательно, и высокий их выход.
Кроме этого, экспериментально установлено, что фильтрование экстракта под вакуумом позволяет исключить протекание нежелательных процессов окисления каротиноидов, являющихся термолабильными веществами, а, следовательно, получить концентрат каротиноидов высокого качества.
Заявляемый способ получения концентрата каротиноидов поясняется примерами.
Пример 1. 1000 г выжимок томатов обрабатывают в ЭМП СВЧ при темпе нагрева 0,4°С/с до достижения температуры 40°С, затем обработанные выжимки сушат при температуре 40°С в ИК-сушилке до влажности 20%, измельчают до размера частиц 1,0 мм. Получают 450 г высушенных измельченных выжимок, содержащих 360 г сухих веществ. Готовят раствор ферментов: для этого берут 6,75 л воды подкисляют лимонной кислотой до значения рН 5,4 и растворяют ферменты в количестве 5,4 г сухой целлюлазы с активностью 10 000 ед./г, 3,6 г сухой ксиланазы с активностью 10 000 ед./г и 0,36 г сухой протеазы с активностью 50 000 ед./г, что обеспечивает соответственно 150, 100, 50 единиц активности на 1 г сухого вещества выжимок. Затем 450 г измельченных высушенных выжимок смешивают с 6,75 л приготовленного раствора ферментов (соотношение выжимки -раствор ферментов равно 1:15) при температуре 40°С и постоянном перемешивании в течение 1,5 часов.
Из полученной ферментированной массы отделяют осадок путем фильтрования под вакуумом, нагревают до температуры 83°С в течение 7 минут для инактивации ферментов, сушат при температуре 40°С под вакуумом до влажности 10% и охлаждают до температуры 25°С.
Экстракцию каротиноидов ведут ацетоном в три стадии при постоянном перемешивании в течение 60 минут, при этом на каждой стадии ацетон берут в количестве 5,4 л, обеспечивающем соотношение измельченные высушенные выжимки томатов - ацетон (масс./объем),равное 1:12. После каждой стадии экстракты фильтруют под вакуумом и объединяют. Из объединенного экстракта удаляют ацетон при температуре 40°С под вакуумом.
Реализация заявляемого способа по указанным в примере технологическим режимам обеспечивает выход каротиноидов 90,2%.
Пример 2. 1000 г выжимок томатов обрабатывают в ЭМП СВЧ при темпе нагрева 0,6°С/с до достижения температуры 45°С, затем обработанные выжимки сушат при температуре 45°С в ИК-сушилке до влажности 15%, измельчают до размера частиц 0,8 мм. Получают 400 г высушенных измельченных выжимок, содержащих 340 г сухих веществ. Готовят раствор ферментов. Для этого берут 4,8 л воды подкисляют лимонной кислотой до значения рН 5,6 и растворяют ферменты в количестве 5,1 г сухой целлюлазы с активностью 10 000 ед./г, 3,4 г сухой ксиланазы с активностью 10 000 ед./г и 0,34 г сухой протеазы с активностью 50 000 ед./г, что обеспечивает соответственно 150, 100, 50 единиц активности на 1 г сухого вещества выжимок.
Затем 400 г измельченных высушенных выжимок смешивают с 4,8 л приготовленного раствора ферментов (соотношение выжимки - раствор ферментов равно 1:12) при температуре 45°С и постоянном перемешивании в течение 1 часа.
Из полученной ферментированной массы отделяют осадок путем фильтрования под вакуумом, нагревают до температуры 85°С в течение 5 минут для инактивации ферментов, сушат при температуре 45°С под вакуумом до влажности 8% и охлаждают до температуры 30°С.
Экстракцию каротиноидов ведут ацетоном в три стадии при постоянном перемешивании в течение 45 минут, при этом на каждой стадии ацетон берут в количестве 4,0 л, обеспечивающем соотношение измельченные высушенные выжимки томатов - ацетон (масс./объем), равное 1:10. После каждой стадии экстракты фильтруют под вакуумом и объединяют. Из объединенного экстракта удаляют ацетон при температуре 40°С под вакуумом.
Реализация заявляемого способа по указанным в примере технологическим режимам обеспечивает выход каротиноидов 89,7%.
Таким образом, заявляемый способ позволяет получить высокий выход каротиноидов 89,7-90,2%.