Спосіб виробництва антоціанового барвника з рослинної сировини

1. Спосіб виробництва антоціанового барвника з рослинної сировини, який передбачає її підготовку, екстрагування, відділення і концентрування, який відрізняється тим, що екстракт обробляють гідроксидом або хлоридом лужноземельного металу при рН не менше 8,5, осад, який утворився 30868 В основу винаходу поставлена задача створити спосіб, у якому за рахунок введення операцій осадження, регенерації і нанесення виділеного барвника на сорбент, забезпечити підвищення виходу, якості і стабільності, а також антимутагенної активності цільового продукту. Поставлена задача вирішена у способі виробництва антоціанового барвника з рослинної сировини, який передбачає її підготовку, екстрагування, відділення і концентрування тим, що екстракт обробляють гідроксидом або хлоридом лужноземельного металу при рН не менше 8,5, осадок, який утворився відділяють і регенерують 10-15%-м спиртовим розчином суміші органічної та мінеральної кислот при їх співвідношенні 1(1-2) відповідно з наступним нанесенням виділеного таким чином барвника на сорбент. Як лужноземельний метал використовують кальцій або магній, або барій. Як органічну кислоту використовують лимонну або аскорбінову, або яблучну, а як мінеральну хлористоводневу або фосфорну кислоту. Як сорбент використовують сахарозу або лактозу, або мальтозу, або целобіозу, або крохмаль, або целюлозу, або геміцелюлози, або пектин, або ксиліт, або сорбіт. Новим у пропонованому винаході є наявність операцій осадження, регенерації і нанесення виділеного барвника на сорбент. Крім того, новизна полягає у осаджувачі, і режимі осадження, органічних та мінеральних кислотах, їх співвідношенні , а також у сорбентах, які використовуються для нанесення на них барвника. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що пропонуються, і досягненим результатом можна пояснити наступним. Осадження барвника у лужному середовищі відбувається при значеннях активної кислотності середовища вище 8,5. Це залежить від інгредієнтного складу барвника з кожного виду рослинної сировини. Процес осадження починається при вказаному значенні рН, але повне осадження пігментів в залежності від виду сировини відбувається при більш високих значеннях рН. Розроблений спосіб передбачає використання для регенерації осаду суміші мінеральної та органічної кислот у співвідношенні 1:1-2:1 відповідно. Поєднання кислот різної природи необхідно в зв'язку з тим, що органічна кислота, яка утворює аніон з досить великою молекулярною масою, приймає участь в утворенні комплексу з катіоном оксонію, що сприяє стабілізації пігментів за рахунок утворення істинних солей. Мінеральна кислота в зв'язку з підвищеним рівнем константи іонізації у порівнянні з органічною кислотою, утворює певне кисле середовище, у якому ці комплекси знаходяться у стабілізованому стані. Вказаний діапазон співвідношення мінеральної та органічної кислот обумовлено тим, що при меншій, ніж 1:1, кількості мінеральної кислоти важче відбувається нейтралізації лужного середовища у процесі регенерації осаду і спостерігаються підвищені витрати органічної кислоти, що недоцільно. При більшому, ніж 2:1 співвідношенні мінеральної та органічної кислот стабільність антоціанового барвника знижується за рахунок недостатньої кількості комплексоутворювача. Види кислот, що використовуються у способі виробництва барвника (як органічної так і мінеральної), підбираються з врахуванням призначення та відповідності до вимог, що висуваються до харчових продуктів та домішок. Зокрема, якщо мова йде про забарвлення кремів, морозива та ін. продуктів, недоцільно в якості органічної кислоти використовувати оцтову або масляну кислоти, з мінеральних не можна використовувати осмієву або інші кислоти, що не мають дозволу органів охорони здоров'я на їх використання. Доцільніше у цьому випадку використовувати, наприклад, хлористоводневу кислоту. Для регенерації осаду використовували 1015% розчин суміші кислот. Це обумовлено тим, що менша, ніж 10% концентрація кислот у спирті не дає змогу одночасно нейтралізувати лугу та перевести у розчин антоціани. При нейтралізації луги витрачається підвищена кількість спирту, розчин антоціанів стає менш концентрованим. При концентрації кислот вище 15% для нейтралізації луги йде невелика кількість спиртового розчину кислот і кількість спирту стає недостатньою для утворення антоціанового розчину після регенерації його з осаду. Вибір в якості осаджувачів хлоридів та гідроксидів лужноземельних металів обумовлено наступним. При значеннях рН вище 8,5 різні види антоціанідинів утворюють негативно заряджені частки, які можуть взаємодіяти з катіонами. В залежності від виду катіона можуть утворюватись комплекси з різними константами стійкості. При цьому стійкість сполук кисневмісних іонів з металами підвищується при переході до металів з більшою валентністю, наприклад, для літію (+1) менше, ніж для барію (+2) і т.д. Враховуючи медико-санітарні норми та формулу збалансованого харчування, а саме кількість споживання окремих видів металів за добу, доцільно було в якості осаджувачів використовувати лужноземельні метали. Експериментальними дослідженнями була встановлена максимальна ефективність осадження антоціанового барвника хлоридом або гідроксидом магнію. Це, напевне, можливо пояснити їх здатністю утворювати комплекси з константою стійкості 2,6, тоді як для кальцію лише 1,46, а барію - 0,85. Проведені експериментальні дослідження стійкості антоціанового комплексу в процесі зберігання барвників з рослинної сировини показали, що у водних розчинах вони менш стійкі, ніж у сухому стані. Вивчення різних груп сполук як потенційних стабілізаторів у розчинах показало негативну дію деяких амінокислот, індиферентне відношення жиророзчинних антиоксидантів та ін., позитивний вплив вуглеводів. Це стосується в деякій мірі олігомірних їх видів - сахарози, лактози та більше до полімірних їх видів - крохмалю, пектину, а також поліолів - ксиліту, сорбіту. Спосіб здійснюється таким чином. Спочатку проводять екстракцію антоціанового комплексу з сировини водним розчином кислоти, далі - відділення та фільтрування екстракту від осаду, а потім за допомогою гідроксиду натрія доводять рН вище 8,5, додають осаджувач, відділяють осад з антоціанами, регенерують пігменти з осаду шляхом переводу їх у спиртовий 10...15% розчин суміші органічної та мінеральної кислот у 2 30868 хлорид магнію концентрацією 10% до візуального утворення осаду та його чіткого відділення від рідкої фази. Проводили розділення фаз шляхом фільтрування. До осаду додавали 10% спиртовий розчин суміші лимонної та хлористоводневої кислот до розчинення осаду і встановлення кислого середовища (рН 1,5). Розчин, що містить антоціани, фільтрували, наносили на твердий носій - сахарозу, який брали у кількості 11 г. Носій підсушували у вакуум-сушильній шафі при температурі 40±0,5°С протягом 30 хв. У отриманого таким чином барвника вивчали антимутагенну активність, а також індекс деградації і стабільність при зберіганні протягом 40 діб. Результати наведені в таблиці. Прикл. 2-10 ілюструють отримання барвника з різних рослин (бузина і чорниця) при різних умовах. В прикл. 1-7 використана суміш лимонної і хлористоводневої кислот. В прикл. 8 - суміш лимонної і фосфорної кислот. В прикл. 9 - суміш аскорбінової і фосфорної кислот. В прикл. 10 - суміш яблучної і фосфорної кислот. Прикл. 11 - характеристика барвника, отриманого за прототипом. Характеристики барвників, які отримані за прикл. 1-11, приведені в таблиці. Як видно з таблиці, вихід за межі запропонованих режимів приводить до зниження виходу барвника, а також погіршенню його якості, стабільності та антимутагенної активності. співвідношенні 1:1-2:1, фільтрують, а потім стабілізують нанесенням на сухі сорбенти оліго-, полісахаридної та поліольної природи. Одержані за описаним способом антоціанові барвники з рослинної сировини характеризували за комплексом показників. Вихід барвних речових розраховували у відсотках до вихідної їх кількості у сировині. Індекс деградації (ІД) підраховували за формулою ОПрН1,0 ІД = , ОПрН1,0 - ОПрН4,5 де ОП - максимальна адсорбція зразків. Цей показник може використовуватись для характеристики об'єктів з невідомим якісним складом антоціанів, або з невизначеними екстракційними коефіцієнтами ідентифікованих антоціанів, а також для зразків з жовто-коричневими продуктами деградації. Показник приводили у відсотках до вихідного значення для пігментів сировини. Антимутагенну активність встановлювали за тестом Еймса. Стабільність при зберіганні встановлювали у відсотках до начального значення концентрації пігментів при закладці на зберігання. Термін зберігання - 40 діб, температура - 30°С. Приклад 1 Брали 105 г вичавок з чорниці, які подрібнювали на лабораторному гомогенізаторі для рослинних тканин і екстрагували п'ять разів водою, підкисленою НСІ до рН 3,5 при гідромодулі 1:1. 525 см3 екстракту доводили до рН вище 8,5 (до рН 10,3 - при якому для чорниці спостерігається максимальний вихід антоціанів), потім додавали Таблиця Вплив режимів способу на вихід і якість антоціанового барвника Чорниця Чорниця Чорниця Чорниця Чорниця Чорниця Чорниця Бузина Бузина Бузина Прототип ксиліт 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 крохмаль Сировина Носії пігментів Співвідношення мінеральн. та орган. кислот сахароза № п/п Концентрація спиртового розчину кислот, % 10 12 15 8 18 10 15 10 10 10 1:1 2:1 1:1 1:1 1:1 0,7:1 2,5:1 1:1 1:1 1:2 + + + + + + + + + + 3 Вихід барвних речовин, % до сировини 92,0 92,7 93,0 88,5 86,9 88,0 89,1 94,6 93,9 94,0 76,1 Індекс деград., % до сировини (ІД) 5,2 4,4 4,8 9,9 8,6 14,2 17,3 5,0 3,8 4,3 22,6 Антимутагенна активність, % 61 63 63 54 59 47 51 65 68 67 50 Стабільність при зберіганні, % до вихідного при закладці на зберігання 64,2 60,7 57,9 49,3 50,2 46,4 42,4 79,8 82,4 80,9 52,1 30868 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 4