СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАТУРАЛЬНОГО СМЕСЕВОГО КАРОТИНОИДНО-АНТОЦИАНОВОГО КРАСИТЕЛЯ
METHOD OF OBTAINING NATURAL MIXED CAROTINOID-ANTHOCYANINE DYE

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам получения натуральных красителей из растительного природного окрашенного сырья, и может быть использовано для окрашивания различных продуктов питания.
Известен способ получения каротиноидных красителей [О.А. Харламова, Б.В. Кафка. Натуральные пищевые красители.- М.: Пищевая промышленность, 1979. - 191 с.; С.Е. Кудрицкая. Каротиноиды плодов и ягод. - Киев. Высшая школа, 1990. - 211 с., А.П. Нечаев, А.А. Кочеткова, А.Н. Зайцев. Пищевые добавки. - М.: Колос, 2001. - 256 с.], включающий подготовку и измельчение сырья с последующим экстрагированием пигментов органическим растворителем, концентрирование экстракта.
Недостатком известного способа является то, что в процессе экстрагирования извлекается нерастворимый гидрофобный β-каротин.
Известен способ получения растворимых в полярных растворителях природных каротиноидных красителей [Способ получения модифицированного каротиноидного красителя из растительного сырья. Патент РФ №2139306, МПК С09В 61/00. Болотов В.М., Магомедов Г.О., Рудаков О.Б., Комарова Е.В. Заявл. 20.07.98. Опубл. 10.10.99], включающий измельчение и сушку природного каротиноидного сырья, термоокисление природных углеводородных каротиноидных пигментов кислородом воздуха в исходном сырье с последующим экстракционным извлечением красящих веществ этанолом.
º
Недостатком известного способа является невысокое качество красителя вследствие образования меланоидинов и разрушения части природного β-каротина при длительной термообработке от 11 до 12 ч при высокой температуре 110-160С.
Известен традиционный способ получения красного антоцианового пищевого красителя из выжимок ягод черной смородины и черноплодной рябины [О.А. Харламова, Б.В. Кафка. Натуральные пищевые красители.- М.: Пищевая промышленность, 1979. С. 91 - 99], заключающийся в двукратном экстрагировании замороженных выжимок горячей водой, подкисленной лимонной кислотой, объединении полученных экстрактов и концентрировании их путем выпаривания под вакуумом.
Недостатком указанного способа является то, что полученный таким образом краситель может применяться для окрашивания ограниченного ассортимента продуктов питания, в частности кондитерских изделий.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения антоцианового красителя из плодового сырья [патент РФ №2228344, МПК С09В 61/00. Один А.П., Хайрутдинова А.Д., Болотов В.М. Заявл. 19.11.2002. Опубл. 10.05.2004, бюл. №13], включающий высушивание и измельчение выжимок ягод черной смородины и черноплодной рябины, двукратное экстрагирование красящих веществ 96%-ным этанолом при температуре 50-65°С с выдержкой при каждой температуре 1-1,5 ч при постоянном перемешивании и с последующим объединением обеих фракций экстракта, отстаивание его при температуре 10-20°С в течение 6-8 ч, концентрирование до содержания сухих веществ 55-65% путем отгонки этанола при давлении 140-170 мм рт.ст. и температуре 30-40°С.
Недостатком известного способа является возможность извлечения только антоциановых пигментов, длительность процесса отстаивания объединенного экстракта.
Технической задачей изобретения является разработка способа получения натурального каротиноидно-антоцианового красителя, позволяющего получать натуральный краситель с высокой окрашивающей способностью и обогащенный природными антиоксидантами, которые содержатся в исходном сырье (выжимки черной смородины и измельченной моркови), повысить эффективность выделения красящих веществ, варьировать соотношением масс навесок сырьевых компонентов для получения широкой цветовой гаммы вырабатываемого красителя от бордово-красной (при соотношении сырья высушенные и измельченные выжимки ягод черной смородины и измельченная термообработанная морковь 1:1) до желтой (при соотношении 1:3 соответственно). Данные соотношения масс сырья выбраны исходя из цветовых характеристик получаемых красителей и соображений экономии применяемого экстрагента (этилового спирта).
Для решения поставленной технической задачи изобретения предложен способ получения натурального каротиноидно-антоцианового красителя, характеризующийся тем, что сырьем для получения красителя является смесь каротиноидного компонента, в качестве которого применяют измельченную термообработанную морковь, и антоцианового компонента, которым являются высушенные и измельченные выжимки ягод черной смородины, при этом морковь измельчают до мелкой стружки и подвергают ступенчато-градиентной обработке в атмосфере воздуха при температурах 40, 60, 80ºС с выдержкой при каждой температуре в течение 2 ч, выжимки ягод черной смородины высушивают при температуре 55-60ºС и измельчают, затем подготовленные морковь и выжимки ягод черной смородины, смешенные в соотношении 1:1÷3:1 экстрагируют 4-кратным объемом этилового спирта с объемной долей этанола 96%, периодически перемешивая, экстрагирование проводят дважды при температуре 55-60ºС в течение 1 ч с последующим объединением полученных экстрактов, объединенный экстракт отстаивают в течение 2 ч, фильтруют и концентрируют под вакуумом до содержания сухих веществ не менее 68%.
Технический результат заключается в повышении качества и полноты выделения красящих веществ получаемого натурального смесевого каротиноидно-антоцианового красителя за счет присутствия в нем как каротиноидов, так и антоцианов, являющихся природными антиоксидантами.
Способ получения натурального каротиноидно-антоцианового красителя осуществляют следующим образом: чистые корнеплоды моркови измельчают в мелкую стружку, затем подвергают ступенчато-градиентной обработке при температурах 40, 60, 80ºС с выдержкой при каждой температуре в течение 2 часов. Антоциановое сырье, в качестве которого используют выжимки ягод черной смородины, высушивают при температуре 55-60ºС до постоянной массы и измельчают, после чего смешивают подготовленную морковь и высушенные и измельченные выжимки ягод черной смородины в соотношении масс навесок 1:1÷3:1 для получения необходимого цвета получаемого красителя (от бордово-красного при соотношении сырья высушенные и измельченные выжимки ягод черной смородины и измельченная термообработанная морковь 1:1 до желтого при соотношении 3:1 соответственно), данные соотношения масс сырья выбраны, исходя из востребованности вырабатываемого красителя, после чего проводят совместное экстрагирование четырехкратным объемом этилового спирта с объемной долей этанола не менее 96% в течение часа двукратно при температуре 55-60ºС при периодическом перемешивании, полученные экстракты смешивают, отстаивают в течение 2 ч, фильтруют и концентрируют под вакуумом до содержания сухих веществ не менее 68%. Готовый каротиноидно-антоциановый краситель упаковывают в стеклянную тару.
При исследовании спиртовых растворов красителей наблюдается смещение максимумов светопоглощения относительно индивидуальных колорантов. Так максимумы светопоглощения спиртовых растворов каротиноидов (чистого β-каротина) соответствуют длинам волн 420, 460 и 480 нм, антоцианов 549 нм, а каротиноидно-антоциановых красителей 424, 445, 473 и 542 нм.
На фигуре 1 представлен электронный спектр поглощения спиртового раствора красителя при длине волны 375-600 нм.
Способ получения натурального каротиноидно-антоцианового красителя поясняется следующими примерами.
Пример 1 (прототип)
Сырье - выжимки ягод черной смородины и черноплодной рябины - высушивают, после чего измельчают, обрабатывают 96%-ным этиловым спиртом из расчета 600 мл спирта на 100 г сырья. Экстракцию проводят при температуре 60ºС в течение 1,2 часа при постоянном перемешивании. Полученный экстракт отделяют от сырья фильтрованием. Операцию экстракции проводят аналогичным образом еще раз. После второй экстракции извлечение красящих веществ прекращают, экстракты объединяют, отстаивают в течение 6 часов при 10ºС, фильтруют и подвергают концентрированию путем отгонки этилового спирта при 40ºС и давлении 160 мм рт.ст. до примерно до 1/8 первоначального объема экстракта. Отогнанный спирт вновь направляют на экстракцию; остаток подвергают дальнейшему концентрированию до содержания сухих веществ 60%.
Пример 2
Чистые корнеплоды моркови измельчают до мелкой стружки и подвергают ступенчато-градиентной обработке в атмосфере воздуха при температурах 40,60,80°С с выдержкой при каждой температуре в течение 2 ч. Выжимки ягод черной смородины высушивают при температуре 55°С и измельчают. Затем смешивают подготовленную морковь и выжимки ягод черной смородины в соотношении 3:1 и экстрагируют смесь четырехкратным объемом этилового спирта с объемной долей этанола не менее 96% в течение 1 ч двукратно при температуре 55ºС с последующим объединением экстрактов. Полученный экстракт отстаивают в течение 2 ч, фильтруют и затем концентрируют выпариванием под вакуумом до содержания сухих веществ 68%.
Полученный краситель анализируют, данные анализа представлены в таблице 1.
Пример 3
Подготовку сырья осуществляют аналогично примеру 2, но выжимки ягод черной смородины высушивают при 60ºС, затем измельчают, смешивают подготовленную морковь и выжимки ягод черной смородины в соотношении масс навесок 1:1, далее проводят экстрагирование по примеру 2, но при температуре 60ºС, проводят концентрирование.
Полученный краситель анализируют, данные представлены в таблице 1.
Основные показатели качества каротиноидно-антоциановых красителей, полученных по примерам 2 и 3, представлены в таблице 1.
Таблица 1. Данные анализа красителей по примерам
Наименованиепоказателякрасителя
1(прототип)
2
3
Органолептические показатели
Внешний вид и цвет
Вязкая жидкость темно-красного цвета
Густая сиропообразная жидкость интенсивного желто-коричневого цвета
Густая сиропообразная жидкость темно-бордового цвета
Запах
Слабый специфический, без постороннего запаха
Физико-химические показатели
Содержание экстрактивных веществ, %
57,1
68
70
Содержание красящих веществ по CoSO<sub>4</sub>, г/кг
123,1
210
228,8
Содержание каротиноидов в пересчете на β-каротин, г/дм<sup>3</sup>
-
378,2
236,5
Растворимость в воде
Неограниченно растворим
Растворяется в этанольных растворах при содержании этанола не менее 10%
Кислотность рН
2,49
3,5
2
Как видно из таблицы 1, получаемые по примерам 2 и 3 красители отличаются от прототипа более высоким содержанием экстрактивных веществ, одновременным присутствием каротиноидов и антоцианов, в заявленных образцах красителей наблюдается также более высокое содержание антоцианов, чем в прототипе. Кроме того, за счет использования в качестве сырья для производства каротиноидно-антоцианового красителя выжимок ягод черной смородины, являющихся отходами переработки, возможно снижение его конечной себестоимости. Благодаря данной технологии возможно получение концентратов красителей с более высоким содержанием экстрактивных и красящих веществ, чем в прототипе, что при внесении в продукт существенно сократит количество применяемого красителя без ухудшения качественных характеристик.
Предлагаемый способ получения натурального каротиноидно-антоцианового красителя позволяет:
- получить краситель с достаточно высоким содержанием красящих веществ и, как следствие, обладающий высокой окрашивающей способностью;
- получить натуральный краситель, богатый природными антиоксидантами;
- расширить цветовую гамму вырабатываемого красителя, благодаря варьированию масс навесок каротиноидного и антоцианового сырья;
- снизить себестоимость конечного продукта за счет использования отходов переработки ягод черной смородины в качестве сырья для получения натурального красителя.