Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Вакпрофи. Публикация статей ВАК, Scopus
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Биотехнологии
Размещена 24.10.2018. Последняя правка: 23.10.2018.

Изменение состава шрота кориандра после СО2-экстракции

Крылова Ирина Владимировна

ВНИИ жиров

м.н.с.

Крылова И.В., ГНУ ВНИИ жиров Россельхозакадемии, Шеленга Т.В., с. н. с., ВНИИР им. Н.И.Вавилова


Аннотация:
Изучен состав шротов кориандра, полученных различными способами. Рассмотрены следующие способы переработки: докритическая СО2-экстракция, сверхкритическая СО2-экстракция, гексановая экстракция. Показано, что способ переработки влияет на сохранность биологически активных веществ продукта.


Abstract:
In this study, coriander meals, obtained by various ways, was studied for their composition. Ways of treatment considered: subcritical СО2-extraction, supercritical СО2-extraction, hexane extraction. It has been shown, that way of treatment affects conservation of biologically active substances in product.


Ключевые слова:
кориандр; СО2-экстракция; метаболомика

Keywords:
coriander; СО2-extraction; metabolomics


УДК: 664.52; 664.38

Введение

Кориандр (Coriandrum sativum L.) – однолетняя культура семейства Сельдерейные. Родиной кориандра является Средиземноморья, несмотря на это растение устойчиво к заморозкам. Особенно хорошо развивается кориандр на плодородных почвах, черноземах [3]. Посевная площадь кориандра во всем мире занимает 300-320 тыс. га, из них 280-300 тыс. га засевают на зерно, остальное – для получения зелени. Главные области применения кориандра – парфюмерно-косметическая промышленность (из-за ценного эфирного масла) и пищевая промышленность. В России основными зонами возделывания кориандра являются Центральное Черноземье и Северный Кавказ, самые большие посевные площади – в Белгородской и Воронежской областях [2].

Семена кориандра содержат 8,86% влаги, 41,90% клетчатки, 12,37% белка, 17,77% жира, 54,99% углеводов, 6,02% золы [1]. Помимо эфирного и жирного масла, продуктами выращивания кориандра являются зеленые листья (кинза), зрелые плоды, а также шроты, жмыхи и порошок. Шрот кориандра после извлечения масел содержит до 6% жира и до 30% белка и служит ценным кормом для молочного скота, свиней, овец и птицы. Плоды кориандра применяются в качестве пряности при изготовлении консервов, колбас, маринадов, сыров, соусов, светлого пива, в хлебопечении и других отраслях пищевой промышленности [3].

Актуальность

В настоящее время востребованы безотходные технологии переработки растительного сырья. Хотя растительное сырье является возобновляемым ресурсом, его комплексное использование позволяет уменьшить расходы и загрязнение окружающей среды. Это особенно актуально для эфиромасличных растений, так как эфирные масла составляют лишь малую долю сырья, и основная часть растительной массы идет в отходы. При этом оставшиеся жмыхи и шроты содержат ценные биологически активные вещества [4].

Одна из новых технологий переработки растительного сырья – сверхкритическая экстракция диоксидом углерода. При этом из сырья извлекаются ценные компоненты, максимально сохраняющие свои природные свойства. Также ни целевые компоненты, ни окружающая среда не загрязняются растворителем [5]. Сверхкритическая флюидная экстракция обеспечивает близкий к 100% выход целевого продукта. Это снижает необходимое количество исходного сырья, тем самым удешевляя производство и снижая себестоимость экстрактов [6].

Задачи

Задача данного исследования – изучить, как меняется состав белковых продуктов кориандра при различных видах экстракции. Исследованы образцы: №1 – исходные семена, №2 – шрот после обезжиривания гексаном, №3 – семена после докритической СО2-экстракции, №4 – семена после сверхкритической СО2-экстракции.

Материалы и методы

Пробоподготовку осуществляли следующим образом: 0,3-0,4 г измельченного в ступке образца (шрот или семена) смешивали с 300-400 мкл этанола. Затем пробу перемешивали с помощью ультразвука в течение 1 ч. Полученный экстракт досуха выпаривали на роторном испарителе Rotadest 2044. Сухой остаток силилировали с помощью бис (триметилсилил) трифторацетамида в течение 40 мин при 100°С. Компоненты полученной пробы разделяли на капиллярной колонке НР-5MS (5% фенилметилполисилоксан, 30,0 м, 250,00 мкм, 0,25 мкм) на хроматографе «Agilent 6850» с масс-спектрометром. Условия проведения хроматографического исследования: скорость потока гелия составляла 0,5 мл/мин; программа нагревания колонки – от 130 до 250°С, инфектора – 300°С; объем вводимой пробы – 1 мкл. внутренним стандартом служил раствор трикозана в пиридине (1 мг/мл). Полученные результаты обрабатывали с помощью программ UniChrom и AMDIS.

Результаты

Углеводы лучше всего сохраняются при сверхкритической экстракции (4273,01 мг/100 г по сравнению с 5065,09 мг/100 г в исходных семенах). В двух других образцах – после гексановой и докритической экстракции – количество углеводов снизилось в 2 раза (2200-2800 мг/100 г). Во всех образцах преобладают рафиноза, сахароза и глюкоза. Также значительное количество фруктозы и мелибиозы-мальтозы.

Количество спиртов также оказалось наибольшим после сверхкритической экстракции и примерно равно исходному содержанию (1090,09 мг/100 г и 995,94 мг/100 г). Гексановая и докритическая экстракция заметно снижают содержание спиртов (600-850 мг/100 г). Во всех образцах преобладают маннитол, глицерол и арабинитол.

Таблица 1. Состав образцов кориандра

мг / 100 г

Обр. 1

Обр. 2

Обр. 3

Обр. 4

рафиноза

2403,90

1063,82

756,67

1682,06

сахароза

1800,47

494,04

435,10

867,85

глюкоза

312,51

340,52

369,23

438,37

фруктоза

282,07

254,90

145,37

329,47

мелибиоза-мальтоза

118,90

366,39

263,60

586,00

арабиноза

53,81

89,61

76,63

120,37

сорбоза

33,37

28,51

66,20

32,00

ксилоза

19,97

3,96

5,25

4,73

гулоза-манноза

18,05

100,14

100,87

161,91

галактоза

15,88

29,42

10,08

42,08

рибоза

6,16

6,28

10,12

8,17

Всего углеводы

5065,09

2777,59

2239,12

4273,01

маннитол

571,37

510,01

373,97

552,70

глицерол

203,40

138,12

101,07

164,41

арабинитол

132,99

47,87

35,80

66,70

миоинозитол

62,60

51,85

36,44

90,68

сорбитол

44,64

30,92

22,89

37,40

ононитол

33,55

11,10

5,75

4,33

аллоинозитол

22,40

35,64

20,85

50,87

эритритол

12,16

11,98

8,59

16,49

дульцитол

5,20

6,24

4,49

9,47

треитол

1,78

1,93

1,60

2,89

Всего спирты

1090,09

845,66

611,45

995,94

 

Наибольшее количество аминокислот сохраняется при гексановой экстракции (35,63 мг/100 г), но это намного меньше, чем в исходных семенах (138,53 мг/100 г). При этом глутаминовая кислота, аланин и глицин преобладают во всех продуктах переработки. В то же время, треонин, лейцин, триптофан и тирозин практически полностью удалены всеми видами экстракции.

Органические кислоты практически полностью сохраняются после переработки (400-600 мг/100 г по сравнению с 662,18 мг/100 г в исходных семенах. При этом количественное соотношение органических кислот остается неизменным: во всех продуктах, как и в исходных семенах, преобладают олеиновая, хинная, линолевая, пальмитиновая и вакценовая кислоты.

Таблица 1. (продолжение) Состав образцов кориандра

мг / 100 г

Обр. 1

Обр. 2

Обр. 3

Обр. 4

пролин

34,08

2,45

1,45

5,06

глутаминовая кислота

27,52

7,68

5,29

8,04

аланин

19,67

7,53

1,01

3,45

глицин

14,62

3,44

3,60

3,75

серин

11,58

2,18

0,96

1,56

аспарагин

8,10

2,43

1,92

2,78

аспарагиновая кислота

7,98

2,66

1,55

2,49

валин

4,38

3,18

0,69

2,79

треонин

3,46

0,67

0,56

0,51

лейцин

3,02

0,35

0,25

0,32

триптофан

1,86

0,67

0,51

0,47

тирозин

1,54

0,86

0,64

0,65

изолейцин

0,72

1,53

3,20

0,67

Всего аминокислоты

138,53

35,63

21,63

32,54

яблочная кислота

126,96

149,97

101,78

199,40

олеиновая кислота

104,83

71,02

80,61

77,06

хинная кислота

82,68

21,48

16,81

25,33

линолевая кислота

79,51

29,86

19,08

42,56

пальмитиновая кислота

60,31

27,15

21,46

45,92

вакценовая кислота

60,09

49,40

72,07

58,01

лимонная кислота

24,97

25,85

18,92

21,57

янтарная кислота

16,48

20,97

13,96

28,27

треоновая кислота

15,25

16,33

9,99

21,26

кофейная кислота

14,05

12,62

6,92

11,03

стеариновая кислота

11,30

9,64

10,70

14,55

эритроновая кислота

8,96

5,15

3,67

7,16

гидроксипропионовая кислота

8,94

3,78

6,29

3,45

глицериновая кислота

6,81

2,74

1,65

3,10

глюконовая кислота

6,72

6,08

3,00

6,42

молочная кислота

6,30

2,54

5,10

2,60

гидроксипипеколовая кислота

5,84

2,04

0,76

2,02

феруловая кислота

5,30

2,21

1,95

3,65

рибоновая кислота

5,10

3,26

3,26

4,07

пировиноградная кислота

4,61

3,19

1,75

4,13

ванилиновая кислота

3,45

2,83

1,56

3,23

фумаровая кислота

3,72

9,54

5,89

12,75

Всего органические кислоты

662,18

477,65

407,18

597,54

 

Таким образом, органические кислоты, углеводы и спирты лучше всего сохраняются при сверхкритической экстракции (80-90%). Содержание аминокислот значительно снижается при всех видах экстракции, составляя около 25% от исходного.

При этом процентное соотношение соединений каждой группы остается неизменным: во всех образцах преобладают одни и те же аминокислоты (глутаминовая кислота, аланин и глицин), органические кислоты (олеиновая, хинная, линолевая), углеводы (рафиноза, сахароза, глюкоза) и спирты (маннитол, глицерол, арабинитол).

Таблица 2. Относительное содержание БАВ кориандра

%

Обр. 1

Обр. 2

Обр. 3

Обр. 4

Аминокислоты

100

25,72

15,61

23,49

Орг. кислоты

100

72,13

61,49

90,24

Углеводы

100

54,84

44,21

84,36

Спирты

100

77,58

56,09

91,36

Выводы:

1. Сверхкритическая СО2-экстракция лучше сохраняет биологически активные вещества кориандра, чем докритическая СО2-экстракция и гексановая экстракция.

2. Из всех классов соединений меньше всего сохраняются после переработки аминокислоты, что нежелательно при кормовом использовании полученных продуктов.

3. Процентное отношение веществ каждой группы примерно одинаково во всех образцах.

Библиографический список:

1. Reeves J.B. Composition of Foods, Spices and Herbs / J.B. Reeves, J.L. Weihrauch. - USDA Agricultural Handbooks, 1977.
2. Журавель В. И. Сортоизучение кориандра в условиях Ленинградской области / В. И. Журавель // Известия Санкт-Петербургского аграрного университета. – 2016. - №1.
3. Иванов М. Г. История происхождения Coriandrum sativum L. и особенности его возделывания в условиях Северо-Запада России / М. Г. Иванов, А. Д. Шишов // Современные наукоемкие технологии. – 2006. - № 1.
4. Кротова И. В. Возможности рационального использования эфиромасличных растений / И. В. Кротова, А. А. Ефремов // Химия растительного сырья. - 2002. - №3.
5. Мельник Г. Е. Сверхкритический диоксид углерода: возможности применения в производстве растительного масла / Г. Е. Мельник, С. М. Волков, А. В. Федоров // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». – 2016. - №1.
6. Суб- и сверхкритические флюидные среды в пищевой, парфюмерной и фармацевтической отраслях промышленности / Гумеров Ф. М. и др. // Вестник технологического университета. - 2017. - №8.




Комментарии пользователей:

2.11.2018, 22:34 Микаберидзе Малхаз Шотаевич
Отзыв: Рецензия: Диоксид углерода является важным технологическим агентом для обработки пищевого аграрного сырья. Известны несколько способов получения диоксида углерода: из газов брожения в пивоваренной и винодельческой промышленности, при сжижении воздуха, из дымовых газов, из подземных хранилищ газогидратов и мембранным способом из воздуха и газовых смесей. Диапазон применения газообразного, жидкого и твёрдого диоксида углерода в различных отраслях промышленности очень широк: для подкормки растений в тепличных комплексах, при сатурировании вин и напитков, для создания модифицированной атмосферы в плодоовощехранилищах. В последние годы жидкий и сжатый диоксид углерода стал активно использоваться в качестве экстрагента для извлечения ценных компонентов из пряно-ароматического, лекарственного и эфиромасенного сырья. В зависимости от температуры и давления, при которых проходит процесс экстракции, диоксид углерода может быть как в до – так и в сверхкритическом состоянии. Сжиженный диоксид углерода представляет собой жидкий растворитель, который способен извлекать из сырья неполярные группы органических природных соединений. В докритическом состоянии диоксид углерода экстрагирует из растительного сырья неполярные и слабополярные липофильные соединения, имеющие молекулярную массу менее 2000 дальтон и пригодные для использования в мясной, рыбной, консервной, косметической и фармацевтической промышленности. Одна из новых технологий переработки растительного сырья – сверхкритическая экстракция диоксидом углерода. При этом из сырья извлекаются ценные компоненты, максимально сохраняющие свои природные свойства. Также ни целевые компоненты, ни окружающая среда не загрязняются растворителем. Сверхкритическая флюидная экстракция обеспечивает близкий к 100% выход целевого продукта. Это снижает необходимое количество исходного сырья, тем самым удешевляя производство. Согласен с автором статьи, что сверхкритическая экстракция диоксидом углерода является одним из новых технологией в переработки растительного сырья. Сверхкритическая СО2-экстракция лучше сохраняет биологически активные вещества, чем докритическая СО2-экстракция и гексановая экстракция. Проведены серьезные исследования, данные результаты в не вызывают сомнениия. Поставленные цели исследования в целом достигнуты. Статью рекомендую к публикации. С уважением Микаберидзе Малхаз Шотаевич - Государственный Университет Акакия Церетели, кандидат технических наук, академический доктор, профессор.


3.11.2018, 17:49 Крылова Ирина Владимировна
Отзыв: Уважаемый Малхаз Шотаевич, спасибо за рецензию.


Оставить комментарий


 
 

Вверх