СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНА ИЗ НАДЗЕМНЫХ ЧАСТЕЙ АМАРАНТА Российский патент 1998 года по МПК C08B37/06 

Изобретение относится к химии и технологии высокомолекулярных соединений, в частности к получению пектина из нового растительного источника амаранта и может быть использовано в пищевой и медицинской промышленности.

Пектины являются незаменимыми природными полимерами, пригодными для эффективного использования в пищевой промышленности, некоторых областях медицины, сельского хозяйства и техники.

Известен ряд способов получения пектина из отходов цитрусовых, которые являются преобладающим сырьем пектиновой промышленности за рубежом. Способы основаны на экстракции измельченного высушенного сырья горячей водой, растворами органических и неорганических кислот, фильтрации, вакуумном упаривании экстракта, осаждении пектина из упаренного экстракта этанолом или ацетоном с последующим отделением и сушкой.

Содержание пектина в свежей корочке цитрусовых колеблется от 4 до 6% в сухой от 9 до 30% (иногда 50%). Недостатком данного источника является распространение культуры только в отдельных южных районах (Италия, Испания, Китай, Средняя Азия, США).

Другим источником для промышленного получения пектина являются яблочные выжимки. Известны различные способы получения пектина из яблочных выжимок. Способы основаны на экстракции горячей водой, водными растворами органических и неорганических кислот высушенного сырья, последующим осаждении пектина из фильтрата ацетоном или этанолом и его очистки.

Содержание пектина в яблочных выжимках колеблется от 5 до 15% Качество яблочного пектина, производство которого в небольшом объеме налажено в СНГ лишь на трех заводах производительностью 300 т в год, не отвечает требованиям, предъявляемым к пищевому пектину по желирующей способности и цветности.

Недостатком названных источников является то, что в условиях СНГ корочка цитрусовых и яблочные отходы не могут служить основной базой для развития крупного производства пектина, т.к. собираемые в СНГ цитрусовые плоды направляются главным образом для столового потребления, а заготовка сушеных яблочных выжимок в крупных масштабах затруднена из-за распространенного производства соков на сравнительно небольших фруктово-перерабатывающих предприятиях. Стоимость яблочных выжимок занимает в себестоимости пектина 33%
Источником с высоким содержанием пектина являются корзинки подсолнечника. Однако вследствие трудного экстрагирования промышленное получение его затруднено.

В связи с этим изыскание новых эффективных и экономически выгодных источников пектина одна из актуальных задач пищевой и медицинской промышленности.

Альтернативным источником получения пектина, не имеющим в настоящее время широкого промышленного применения, является свекловичный жом. По содержанию пектина (20 25%) этот вид сырья уступает лишь корочке крупноплодовых цитрусовых, а по стоимости гораздо ниже. Свекловичный жом можно получить в сухом виде или в виде брикетов, что промышленностью освоено и осуществляется.

Преимуществом свекловичного жома по сравнению с вышеназванными источниками является районирование данной культуры и возможность механизированной заготовки сырья. Основным недостатком является то, что районирование сахарной свеклы сильно зависит от структуры и состава почвы, климатических условий, а также относительно невысокий прирост биомассы сахарной свеклы, что требует использование больших посевных площадей.

Известны различные способы получения пектина из жома сахарной свеклы, основанные главным образом на экстракции сухого сырья растворами неорганических кислот с последующей фильтрацией, упариванием фильтрата под вакуумом, отделением и сушкой пектина. Степень извлечения пектина составляет 70-75%
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения пектина, включающий экстракцию пектиносодержащего сырья (Hippohae rhampoidesz) 0,25 0,5%-ным водным раствором щавелевой кислоты в течение 1 1,5 ч при 70-75^oC и соотношением сырья и раствора кислоты 1 3,5. Однако в этих условиях в процессе экстракции происходит гидролиз гликозидных и сложноэфирных связей, т.е. нарушается первичная структура пектиновых веществ, снижается их молекулярная масса, а следовательно, и прочность образуемых пектинами желе.

Целью изобретения является расширение ассортимента растительного сырья, пригодного для получения пектина с хорошими желирующими свойствами, и разработка промышленного способа его получения с высокой степенью извлечения из надземных частей травы амаранта, расширение ассортимента пектинов.

Амарант высокорослая (1,5 м) посевная культура, выращиваемая во многих районах Китае, Индии, Северной и Южной Америке, России, Украине, Средней Азии. Как и в случае с сахарной свеклой, заготовка амаранта на сырье является механизированным процессом. Преимуществом амаранта как высокорослой культуры в сравнении с сахарной свеклой является большой прирост биомассы, достигающий 500-1000 ц с 1 га, что позволяет получать значительные количества сырья на относительно небольших площадях, приближенных к местам переработки. Содержание пектина в надземных частях амаранта колеблется от 15 до 25%
Цель достигается тем, что в способе получения пектина, включающем гидролиз пектинсодержащего сырья с последующим выделением целевого продукта, в качестве пектинсодержащего сырья используют надземную часть амаранта и гидролиз проводят 0,25 0,5%-ным водным раствором щавелевой кислоты в течение 1 2 ч при 45 60^oC и соотношении сырья и раствора кислоты 1 6 10. Гидролизат подвергают ультрафильтрации через мембранный модуль с полыми волокнами под давлением 0,12 мПа. Ультрафильтрация позволяет упростить процесс, так как устраняется необходимость упаривания гидролизата и дополнительная очистка.

Пример 1. 100 г сухого измельченного сырья надземных частей амаранта заливают 600 мл 0,5%-ного водного раствора щавелевой кислоты (в соотношении сырья и раствора кислоты 1 6) и проводят гидролиз при 60^oC в течение 1 ч, затем фильтруют. Полученный фильтрат подвергают ультрафильтрации через мембранный модуль с полыми волокнами и при давлении 0,12 мПа. При этом происходит концентрирование пектиновых веществ и их очистка от низкомолекулярных органических и неорганических примесей.

Пример 2. 100 г сухого измельченного сырья надземных частей амаранта заливают 800 мл 0,35%-ного раствора щавелевой кислоты (в соотношении сырья и раствора кислоты 1 8) и проводят гидролиз при 55^oC в течение 1,5 ч, затем фильтруют. Полученный фильтрат подвергают ультрафильтрации через мембранный модуль с полыми волокнами и при давлении 0,12 мПа осуществляют концентрирование пектиновых веществ и их очистку от низкомолекулярных органических и неорганических примесей.

Пример 3. 100 г сухого измельченного сырья надземных частей амаранта заливают 1000 мл 0,25%-ного раствора щавелевой кислоты (в соотношении сырья и раствора кислоты 1 10) и проводят гидролиз при 45^oC в течение 2 ч, затем фильтруют. Полученный фильтрат подвергают ультрафильтрации через мембранный модуль с полыми волокнами и при давлении 0,12 мПа осуществляют концентрирование пектиновых веществ и их очистку от низкомолекулярных органических и неорганических примесей. Свойства продуктов, полученных в примерах 1 3, приведены в таблице.

Как видно из результатов, представленных в таблице, заявляемый способ позволяет расширить сырьевую базу для промышленного получения пектина из широкораспространенной и культивируемой, дающей большой прирост биомассы культуры амаранта, использовать новое сырье для увеличения ассортимента пектиновых веществ с высокой желируемой способностью. Предлагаемый способ позволяет упростить процесс за счет того, что устраняется необходимость упаривания гидролизата и очистка пропусканием его через ионообменные смолы. Ультрафильтрация позволяет очистить и сконцентрировать гидролизат.

Использование предлагаемого способа экстракции пектина обеспечивает по сравнению с существующим способом значительное снижение температуры реакционной смеси в процессе экстракции и предотвращение глубокого гидролиза пектиновых веществ, существенно улучшает желирующие свойства пектинового препарата наиболее важный технологический показатель. Пектин, выделенный по предлагаемому способу, не содержит примесей других полисахаридов, загрязняющих пектиновые вещества при экстракции более жесткими методами (см. таблицу).

Использование: в пищевой и медицинской промышленности. Задача изобретения: разработка получения пектина из надземных частей амаранта - нового, пригодного для промышленного использования источника пектина с хорошими желирующими свойствами. Сущность изобретения: гидролиз пектинсодержащего сырья в течение 1 - 2 ч при температуре 45 - 60^oC и соотношении сырье : раствор кислоты 1 : 6 - 10 с последующим отделением и концентрированием экстракта ультрафильтрацией через половолоконный мембранный фильтр при давлении 0,12 мПа. 1 табл.

Способ получения пектина, включающий экстракцию растительного сырья раствором щавелевой кислоты в концентрации 0,25 0,5 мас. и гидролиз при нагревании, отличающийся тем, что в качестве пектинсодержащего растительного сырья используют надземную часть травы амаранта, а гидролиз проводят в течение 1 2 ч при температуре 45 60^oС и соотношении сырье раствор кислоты 1 6 10 с последующим отделением и концентрированием экстракта ультрафильтрацией через половолоконный мембранный фильтр при давлении 0,12 мПа.