СПОСІБ ОТРИМАННЯ АНТОЦІАНОВОГО БАРВНИКА З ВИЧАВКІВ ОЖИНИ

Спосіб отримання антоціанового барвника з вичавків ожини, що включає двократне екстрагування подрібненої рослинної сировини водно-гліцериновим розчинником та концентрування екстракту, який відрізняється тим, що до сировини додають сорбат калію у кількості 0,2 % від маси, екстрагування проводять водно-гліцериновим розчином з масовою часткою гліцерину 10 % та 0,5 % лимонної кислоти за температури 65±0,5 °C, після чого концентрування здійснюють до вмісту сухих речовин 30±0,2 %.

Корисна модель належить до способів отримання натурального барвника рослинного походження з природних сировинних матеріалів, і може бути використана у харчовій промисловості. Відомі методи отримання барвників з рослинної сировини з використанням етанолу та водно-етанольних розчинів. Більшість досліджень у сфері екстрагування рослинної сировини спрямовано на пошуки ефективного та безпечного розчинника. Одним із перспективних розчинників є гліцерин, оскільки він є нетоксичний і менш пожежонебезпечний у порівнянні з етанолом. Відомий спосіб отримання барвника з соку бузини. Технологія передбачає вичавлювання соку з плодів бузини з наступним концентрування у випарній установці до вмісту сухих речовин 40±2,5 %. В результаті отримують барвник темно-червоного кольору з характерним смаком і запахом притаманним даному виду сировини [1]. Недоліком даної технології є низька концентрація барвних речовин, що складає 27 г/дм3 та може обмежити його застосування у харчових продуктах. Відома технологія отримання натурального барвника з вичавків чорниці та бузини з використанням MgCl2, НСl та носіїв сахарози, крохмалю та ксиліту [Патент, 31491, 2000, С09В61/00. Опубл. у бюл. 15.12.2000, № 7/2000]. Технологія полягає у екстрагуванні 105 г подрібнених вичавків з підкисленою водою НСl до рН 3,5 з гідромодулем (1:1). Отриманий екстракт 525 см3 доводили до значення рН вище 8,5 та додавали MgCl2 концентрацією 10 % до утворення осаду. Суміш відфільтровували для розділення твердої фази від рідкої. До осаду вносили підкислений спиртовий розчин лимонною та хлористоводневою кислотою до повного розчинення осаду і встановлення значення рН 1,5. Розчин, що містить антоціани фільтрували та наносили на носій сахарозу. Носій підсушували у вакуумній сушці за температури 40±0,5 °C протягом 30 хв. Було встановлено, що оптимальна концентрація спиртового розчину кислот становить 10 %, подальше збільшення концентрації погіршує стабільність при зберіганні. Другий спосіб отримання барвника з вичавків бузини ідентичний першому способу, але використовується суміш лимонної та фосфорної кислот [2]. Недоліком методів отримання є складність технологічного процесу, багатостадійне осадження, фільтрація, сушіння, а також використання агресивних кислот хлористоводневої та фосфорної, які можуть спричинити корозію обладнання та потребують додаткових заходів щодо безпеки на виробництві. Найближчим аналогом корисної моделі є спосіб отримання натурального барвника з вичавків чорної смородини та винограду темних сортів [Патент, 201413071, 2015, С09В61/00. Опубл. у бюл. 12.05.2015, № 9/2015]. У відомому способі подрібнені заморожені вичавки змішували з водно-гліцериновою сумішшю у пропорції 1:1 та додавали лимонну кислоту у кількості 5-10 % від маси екстрагенту. Екстрагування проводили за температури 70 °C протягом 60 хв, після чого екстракт фільтрували для відділення твердої фракції [3]. Недоліком відомого способу є низький вміст барвних речовин 7,4 г/кг та недостатня оптимізація параметрів екстрагування. Висока концентрація лимонної кислоти може спричинити розпад антоціанових сполук, що негативно впливає на стабільність барвника. В основу корисної моделі поставлено задачу збільшення виходу забарвлюючих речовин, оптимізації параметрів екстрагування, зменшення концентрації лимонної кислоти, спрощення технології отримання барвника з вичавків ожини та подовження терміну зберігання за рахунок застосування сорбату калію. Поставлена задача вирішується тим, що за способом отримання антоціанового барвника з вичавків ожини, що включає двократне екстрагування подрібненої рослинної сировини водно-гліцериновим розчинником та концентрування екстракту, згідно з корисною моделлю, до сировини додають сорбат калію у кількості 0,2 % від маси, екстрагування проводять водно-гліцериновим розчином з масовою часткою гліцерину 10 % та 0,5 % лимонної кислоти за температури 65±0,5 °C, після чого концентрування здійснюють до вмісту сухих речовин 30±0,2 %. Вихідну сировину подрібнюють, додають сорбат калію, здійснюють двократне екстрагування водно-гліцериновим розчинником з 10 % гліцерину та 0,5 % лимонної кислоти, проводять фільтрування та концентрування екстракту до вмісту сухих речовин 30±0,2 %. Готовий барвник зберігають у стерильних банках з темного скла за температури 4±2 °C. Такий спосіб дозволяє підвищити вміст барвних речовин до 37,22 г/дм3, забезпечити стабільність барвника протягом 30 діб та гарантувати безпечність використання. Приводимо приклад виконання способу виробництва антоціанового барвника з вичавків ожини, який заявляється: подрібнені вичавки ожини масою 50 г змішували із 0,1 г сорбату калію та екстрагували у водно-гліцериновому розчині з гідромодулем 1:1 із додаванням 0,5 г лимонної кислоти (0,5 % від маси екстрагенту). Екстрагування проводили за температури 65±0,5 °C протягом 1 год з періодичним перемішуванням. Після завершення першого етапу екстрагування екстракт відстоювали та фільтрували, а вичавки знову заливали водно-гліцериновим розчином у тій самій пропорції й повторно екстрагували при тих самих умовах. Отримані екстракти змішували, фільтрували та концентрували у випарнику за температури 60±1,5 °C до вмісту сухих речовин 30±0,2 %. Готовий барвник з вичавків ожини зберігали у стерильних скляних банках з темного скла за температури 4±2 °C. Використання гліцерину додатково позитивно впливає на стабільність барвника протягом 30 діб зберігання. Підвищення концентрації гліцерину в екстрактах до 35 % масової частки покращує процеси дифузії та сприяє ефективнішому переходу барвних речовин у систему "сировина-екстрагент". Водночас це ускладнює процес концентрування у випарнику внаслідок зростання в'язкості екстракту та підвищення температури кипіння. Оптимальною концентрацією гліцерину в екстракті є 10 %. Збільшення концентрації лимонної кислоти понад 0,5 % під час виробництва барвника з вичавків ожини не забезпечує суттєвого підвищення виходу барвних речовин. Отже, оптимальним є використання лимонної кислоти до 0,5 %, що дозволяє досягти необхідної кислотності середовища для ефективного екстрагування без надлишкових витрат реагенту. Основні показники екстракту з вичавків ожини до концентрування наведено в табл. 1. Таблиця 1Основні показники екстракту з вичавків ожини, одержаного за заявленим способомПоказникиХарактеристикаЕкстракт з ожиниОрганолептичні показникиРідина темно-червоного кольору, зі слабким запахом, притаманним відповідному виду сировини, з кислуватим смакомГустина при 20 °C, кг/м3Розчинність у воді/водно-спиртових розчинахРозчинний/розчиннийКислотність, рНТитрована кислотність у перерахунку на лимонну кислоту моногідрату, %Вміст сухих речовин, %Концентрація барвних речовин, г/дм3 Основні показники натурального барвника з вичавків ожини наведено в табл. 2. Таблиця 2Основні показники натуральних барвників з вичавків ожини, одержаних за заявленим способомПоказникиХарактеристикаБарвник з ожиниОрганолептичні показникиЗлегка в'язка рідина темно-червоного кольору, зі слабким запахом, притаманним відповідному виду сировини, з кислуватим смакомГустина при 20 °C, кг/м3Розчинність у воді/водно-спиртових розчинахРозчинний/розчиннийКислотність, рНТитрована кислотність у перерахунку на лимонну кислоту моногідрату, %Вміст сухих речовин, %Концентрація барвних речовин, г/дм3Індекс деград. у % до сировини протягом 30 днів зберігання (ІД)Стабільність при зберіганні % до вихідного при закладці на зберігання ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ: 1. Стеценко, Н.О. Барвник із соку бузини чорної як джерело функціональних інгредієнтів для виробництва продукції оздоровчого призначення / Н.О. Стеценко // Modern Advances in Organic Synthesis, Polymer Chemistry and Food Additives: book of abstract International scientific online conference, Lviv, December 7-8 2021. - Lviv: Lviv Polytechnic National 1. - P. 122 2. Пат. на винахід 31491. Україна. МПК С09В61/00 Спосіб виробництва харчового барвника з рослинної сировини / Пилипенко Л.М., Олейник Л.Б., Кожухар В.В., Пиленко І.В. заявник та патентовласник Пилипенко Л.М. - № 98094862; заявл. 15.09.1998 р.; опубл. 15.12.2000 р., Бюл. № 7/2000. 3. Пат. на корисну модель 98928. Україна. МПК С09В61/00. Спосіб одержання антоціанового барвника /Дишкантюк О.В., Москвічова О. М. заявник та патентовласник Одеська національна академія харчових технологій.