Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Перспективы производства натуральных антоциановых красителей 9
1.1 Классификация красителей 9
1.2 Основные классы натуральных пищевых красителей . 13
1.3 Антоциановые красители 22
1.4 Способы получения антоциановых красителей 35
1.5 Недостатки существующих способов получения антоциановых красителей 46
1.6 Преимущества использования этилового спирта в качестве
экстрагента 49
Глава 2. Объекты и методы исследований 50
2.1 Общая характеристика антоциансодержащего растительного сырья, используемого для получения красителей 50
2.2 Схема экспериментальных исследований. 54
2.3 Выделение антоциановых пигментов 55
2.4 Изучение состава и свойств антоциановых красителей 55
2.5 Использование натуральных антоциановых красителей для окрашивания продуктов питания 61
2.6 Математическое планирование и статистическая обработка результатов эксперимента 65
Глава 3. Разработка технологии антоциановых красителей 67
3.1 Применение этилового спирта в качестве экстрагента 67
3.2 Влияние параметров экстрагирования на эффективность извлечения красящих веществ 69
3.3 Способ получения антоцианового красителя из цветочного и плодового сырья 71
3.4 Изучение состава экстрактов антоциановых красителей 74
Выводы 87
Глава 4. Изучение свойств антоциановых красителей 88
4.1 Технологические характеристики антоциановых красителей...88
4.2 Изучение цветности антоциановых красителей 90
4.3 Численные характеристики окраски антоциановых красителей в режиме RGB 96
4.4 Стабильность антоциановых красителей при хранении 101
4.5 Изучение термической устойчивости антоциановых красителей 102
4.6 Влияние природы органических кислот на антоциановые красители 118
Выводы 130
Глава 5. Применение антоциановых красителей ... 132
5.1 Перспективы использования натуральных антоциановых красителей для окрашивания пивобезалкогольных напитков 132
5.2 Использование антоциановых красителей в приготовлении желейного полуфабриката 144
5.3 Изучение возможности использования антоциановых красителей при производстве мясных продуктов 153
5.4 Аппаратурно-технологическая схема производства антоциановых красителей из растительного сырья 156
Выводы 160
Общие выводы 161
Список используемой литературы 162
Приложения 181
- Основные классы натуральных пищевых красителей
- Схема экспериментальных исследований.
- Влияние параметров экстрагирования на эффективность извлечения красящих веществ
- Изучение цветности антоциановых красителей
Введение к работе
Актуальность работы. Внешний вид и цвет пищевых продуктов наряду с вкусовыми свойствами являются основными показателями их качества. Поэтому окрашивание пищевых продуктов широко распространено и предусмотрено соответствующей нормативно-технической документацией. Для сохранения, улучшения или придания определенного внешнего вида и цвета продуктам питания используют пищевые красители, которые относятся к пищевым добавкам [28].
Потребитель давно привык к определенному цвету тех или иных продуктов питания, связывая с ним их вкус, степень готовности к употреблению, качество. Цвет пищевых продуктов, их внешняя привлекательность играют большую роль в торговле продуктами питания, оценке их стоимости, в конкуренции на рынке [40, 76].
Издавна для окрашивания пищевых продуктов применяли натуральные растительные пигменты, выделяемые из источников (корни, листья, цветы растений) через сырые экстракты и выжимки, а также продукты органического и минерального происхождения. Большинство природных красителей обладают нестабильностью цвета при хранении, нагревании, действии солнечного света и кислорода воздуха [17, 64, 120]. Вследствие этого появившиеся в начале XX в. яркие и стойкие синтетические красители во многом вытеснили натуральные пигменты, применявшиеся; ранее для окраски пищевых продуктов. Это приостановило на какой-то период исследования по получению и применению натуральных красителей [76].
В используемых для окрашивания продуктов питания синтетических красителях были обнаружены вредные или потенциально опасные для здоровья человека свойства. Их появление остро поставило вопрос о безопасности и гигиенической оценке синтетических красителей и привело к возникновению ряда законодательных документов в этой области. Даже те из них, которые сами по себе физиологически инертны, могут содержать
5 вредные побочные продукты синтеза, тем более что основное красящее соединение составляет чаще всего 80 — 90 %. Не всегда достаточно известны превращения пигментов красителей в окрашиваемых ими продуктах ив организме человека [14,21].
В связи с этим возникает вопрос об ограничении применения в производстве пищевых изделий синтетических красителей. Поэтому в последнее время наметилась тенденция к выделению и использованию в пищевых целях преимущественно красителей из природных источников.
Натуральные красящие вещества, как правило, принадлежат к числу естественных пищевых компонентов, употребляемых человеком. Безвредность большинства из них не вызывает сомнений, так как адаптация человеческого организма к естественным природным веществам совершалась в ходе эволюции. Натуральные пищевые красители содержат в своем составе, кроме красящих пигментов, другие полезные биологически активные компоненты: витамины, гликозиды, органические кислоты, ароматические вещества, микроэлементы и др. Поэтому использование их для окрашивания продуктов питания позволяет не только улучшить внешний вид, но и повысить пищевую ценность изделия [10].
Выработка натуральных пищевых красителей в настоящее время ограничена в масштабах и в ассортименте. В то же время различные отрасли пищевой промышленности испытывают большую потребность в колорантах вследствие запрещения использования ряда пищевых синтетических красителей. Так в 1979 г. на сессии ВОЗ по пищевым добавкам был признан вредным красный синтетический краситель амарант, в связи с чем в пищевой промышленности стал ощущаться недостаток красного красителя [71]. Вследствие этого разработка новых методов получения натуральных пищевых красителей является безусловно актуальной проблемой.
Натуральные красители получают методом экстрагирования из растительного сырья, содержащего красящие пигменты, соответствующим
растворителем. Основным источником получения натуральных красных красителей антоциановой природы являются отходы соковых и консервных производств, перерабатывающие плодово-ягодное сырье. Для получения пищевых красителей высокого качества из данного сырья перспективным является усовершенствование или разработка новых способов экстрагирования красящих пигментов путем применения различных экстрагентов.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка технологии антоциановых красителей с улучшенными технологическими характеристиками из выжимок ягод черной смородины (Ribes nigrum), черноплодной рябины (Aronia melanocarpa) и цветков растения каркадэ (Hibiscus Sabdariffa L.), изучение их свойств и возможности применения для окрашивания пищевых продуктов. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
исследовать различные условия экстрагирования антоциановых пигментов из растительного сырья с целью извлечения максимального количества красящих веществ;;
изучить фракционный состав экстрактов, физико-химические, органолептические и спектральные характеристики антоциановых красителей, полученных по новому способу;
исследовать стабильность окраски получаемых антоциановых красителей при хранении, к воздействию высоких температур, в присутствии органических кислот и при различной кислотности среды;
испытать полученные красители для окрашивания некоторых продуктов пивобезалкогольной, кондитерской, мясоперерабатывающей промышленности;
разработать технологию промышленного производства и проект технической документации на пищевые антоциановые красители.
Научная новизна. Разработаны новые способы получения антоциановых красителей из цветочного и плодового сырья. Обоснованы режимы процесса экстрагирования красителей с целью максимального извлечения красящих веществ. Новизна разработанных способов подтверждена патентами РФ № 2220172, № 2228344.
Практическая значимость. На основе проведенных исследований предложена принципиальная аппаратурно-технологическая схема производства антоциановых красителей. Разработанный способ позволяет вырабатывать пищевые антоциановые красители с улучшенными технологическими характеристиками. Это способствует с большей эффективностью применять указанные красители для окрашивания изделий пищевой промышленности.
Разработан проект нормативно-технической документации (технические условия и технологическая инструкция) на пищевые антоциановые красители. Возможность использования антоциановых красителей для окраски мучных кондитерских изделий подтверждена актом совместных испытаний с ООО «Дорожное» г. Воронежа.
Апробация работы. Основные положения и результаты
диссертационной работы докладывались на отчетных научных конференциях
Воронежской государственной технологической академии (2001 - 2004 гг);
XII Российской студенческой научной конференции «Проблемы
теоретической и экспериментальной химии», посвященной 100-летию со дня
рождения проф. В.И. Есафова, 2002 г, г.. Екатеринбург; Научно -
практической конференции аспирантов и соискателей ВГТА на иностранных
языках «Актуальные проблемы научно - практических исследований и
методологий» 2002 г, г. Воронеж; IV Международной научно - практической
конференции «Интродукция нетрадиционных и редких
сельскохозяйственных растений» 2002 г, г. Ульяновск; 1-ом Международном Конгрессе «Биотехнология - состояние и перспективы развития», 2002 г,
8 г. Москва; Международном Форуме «Аналитика и аналитики», 2003 г, г. Воронеж; Международной научно-практической конференции «Перспективы производства продуктов питания нового поколения», посвященной 85-летию Омского государственного аграрного университета, 2003 г, г. Омск; V Международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования», 2003 г., г. Пущино Московской обл.
Опытные образцы красителей и информационно-справочный материал демонстрировались в экспозиции ВГТА на 13-й Межрегиональной выставке «Продторг. Торговое оборудование» (г. Воронеж, 27 — 29 марта 2002 г); на выставке «Инновационных проектов высшей школы Центрального Черноземья» (г. Воронеж, 19 октября 2002 г); на 17-й Межрегиональной выставке «Продторг» (г. Воронеж, 22 - 24 октября 2003 г); на 18-й Межрегиональной выставке «Продторг» (г. Воронеж, 24 — 26 марта 2004 г). Экспозиции отмечены дипломами «За разработку технологии изготовления натуральных пищевых красителей из растительного сырья» (2003 г), «За безопасность натуральных мучных кондитерских изделий с использованием пищевых красителей из растительного сырья» (2004 г).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 21 публикации, в том числе 2 патентах РФ.
Основные классы натуральных пищевых красителей
По химической природе молекул основных пигментов натуральные пищевые красители классифицируются: Известен как краситель еще с древних времен. Получают из корней растения Alkanna tinctoria, растущего на юге и в центральной части Европы. Препарат применяется для окраски безалкогольной, ликероводочной и кондитерской продукции [10]. Кармин — красный краситель (Е120), производное тетрагидроксиантрахинона, красящим началом которого является карминовая кислота [10, 23,45, 76].
Кармины получают экстракцией из кошенили - высушенных и растертых насекомых-червецов вида Dactylopius coccos, живущих на одном из видов мексиканского кактуса, произрастающих в Южной Америке, Африке. Краситель стабилен к нагреванию, действию кислорода воздуха и свету. Он применяется в кондитерской, безалкогольной, ликероводочной промышленности.
Халконовые и гидроксикетоновые красители Куркумин (ди-4-гидрокси-З-метоксициннамоилметан) является ненасыщенным гидроксикетоном СгіН2оОб, применяющимся в пищевой промышленности как краситель Е100 [10,23, 30,45, 76, 108].
Желтый природный краситель куркумин получают из корня турмерика, многолетних травянистых растений семейства имбирных — Curcuma longa L., произрастающих в Азии, Африке и Северной Австралии. Применяется в кондитерской, пищеконцентратной промышленности [136].
Флавоноиды являются широко распространенными водорастворимыми фенольными соединениями белого (катехины, лейкоантоцианы), желтого (флавоны, флавонолы и др.), оранжевого (халконы), красного, синего и фиолетового (антоцианы) цветов, обуславливающих основную цветовую палитру растений [58, 125]. Обычно флавоноиды находятся в вакуолях растений, хотя некоторые из них обнаружены в хромопластах и хлоропластах [34].
Антоцианидин Флавоноиды проявляют физиологическую активность и обладают широким биологическим действием: противолучевым, антиоксидантным, противоопухолевым, спазмолитическим, они укрепляют стенки кровеносных капилляров, увеличивают их упругость и нормализуют проницаемость, способствуют эффективному использованию организмом аскорбиновой кислоты [17, 55,120, 181].
Отдельные представители флавоноидов значительно отличаются друг от друга по свойствам и биологической активности. Антоцианоеые красители Антоцианы (пищевая добавка Е163) - водорастворимые природные пищевые красители. По химической структуре основных пигментов это фенольные соединения, являющиеся моно- и дигликозидами. При гидролизе они распадаются на углеводы (галактоза, глюкоза, рамноза и др.) и агликоны, представленные антоцианидами (табл. 1.1) [76, 120]. Характер окраски природных антоцианов зависит от многих факторов: строения, кислотности среды, возможности образования комплексов с металлами, способности адсорбироваться на полисахаридах, температуры и света. Основной недостаток антоциановых красителей - изменение окраски пигментов с изменением кислотности раствора.
Антоциановые пигменты находятся в мякоти питательной части растений, в кожице фруктов, плодов, корнеплодов, лепестках цветов. Установлено, что гликозиды цианидина встречаются в 80 % листьев, в 69 % фруктов, в 50 % цветов, содержащих антоцианы. В зависимости от места нахождения пигментов меняется качественный и количественный состав антоцианов и сопутствующих соединений, что существенно влияет на свойства экстрактов природных красителей.
Антоциановые красители применяются для окрашивания в красный или розовый цвет безалкогольных и алкогольных напитков, кондитерских изделий и других продуктов питания, содержащих в своем составе свободные кислоты [136]. Ф.Г. Нахмедовым и сотрудниками показано, что антоциановые красители из выжимок черноплодной рябины и черной смородины обладают бактерицидными свойствами и при использовании в консервировании угнетающе действуют на микробы [74].
Флавоновые и флавоноловые пигменты являются сопутствующими антоцианам соединениями и обуславливают желтую окраску цветов, корней и древесины, а также кожуры лимонов, апельсинов, других цитрусовых плодов и некоторых ягод [66]. Среди флавоновых соединений наиболее яркой окраской обладают апигенин (тригидроксифлавон) (1.5) и лютеолин (тетрагидроксифлавон) (1.6): (1.5) (1.6)
Кемпферол содержится в свободном виде и в виде гликозида во многих растениях (например, в листьях вереска, ягодах крушины, цветах Delphinium consolida и др.).
Кверцетин - наиболее важный и наиболее распространенный флавонол. В виде гликозида кверцитрина содержится в коре американского дуба (Quercus tinctoria), которая в размолотом состоянии может использоваться как краситель. Гликозид рутин широко используется в медицине. Кверцетин и его гликозиды содержатся в чернике обыкновенной, листьях чая, чабреце, медунице лекарственной, в водяном перце, фиалке полевой [45, 66].
Из красной свеклы беталаиновый краситель получают либо в виде концентрата, или в виде порошка, получаемого при различных способах сушки сока [8, 26, 63, 66, 98].
Бокучава М.А. своими исследованиями показал [17], что добавление полифенольных соединений способствует стабилизации бетаниновых пигментов, по-видимому, из-за образования комплексов. В качестве полифенолов были предложены природные соединения в виде экстрактов чая, содержащие катехины. Сообщается о сильном стабилизирующем действии таннина и рутина [88]. Свекольный и свекольно-чайный красители применяются для окрашивания в красный цвет в основном кондитерских изделий (мармелада, карамели, зефира и др.) [17, 136].
Схема экспериментальных исследований.
Определение количества красных пигментов в антоциановых красителях проводили по стандартному раствору сернокислого кобальта CoS04 7H20 (г/дм ) в соответствии с описанной в литературе методикой [136]. з В этом способе условно принимают, что 1 дм водного раствора, содержащий 20 г кристаллического сульфата кобальта, эквивалентен по окраске раствору антоцианового красителя с концентрацией 22 мг красящего вещества (энина) в 1 дм . Навеску анализируемого красителя в количестве 1 г растворяли в дистиллированной воде и количественно переносили в мерную колбу на 1000 см , а затем содержимое колбы доводили дистиллированной водой до метки. Анализируемый раствор помещали в оптическую кювету с толщиной измеряемого слоя 10 мм и измеряли оптическое поглощение на фотоколориметре КФК-2 при длине волны света А,=540 нм.
Анализ экстрактов пигментов или их растворов проводили с помощью обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Параметры хроматографического разделения измеряли на хроматографе "Милихром-4" ("Научприбор", г. Орел) с УФ-детектором (диапазон детектирования 190-360 нм) при детекции с X = 280 нм и использованием стальных микроколонок фирмы "Элсико" (г. Москва), внутренний диаметр которых 2 мм, длина 80 мм, сорбент Силасорб С is, с размером частиц 7 мкм. В качестве подвижной фазы применяли элюент ацетонитрил-вода-уксусная кислота (2:8: 0,05). Расход элюента 80 мкл/мин.
Растворители перед приготовлением подвижной фазы предварительно перегоняли, фильтровали через фильтр Шотта для удаления механических примесей. Подвижную фазу деаэрировали вакуумированием в течение 10 минут. Для ее приготовления применяли ацетонитрил марки «для ВЭЖХ», воду бидистиллированную, ледяную уксусную кислоту марки х.ч.
При интерпретации хроматограмм определяли логарифм коэффициента распределения в системе октан-1-ол - вода ClogP, рассчитанный по программе Chem Office 2002 с применением квантовохимических расчетов по алгоритму BioByte. ClogP является характеристикой полярности (гидрофобности) соединений, он активно используется в медицинской химии и биохимических исследованиях, а также применяется при прогнозе параметров удерживания аналитов в условиях ВЭЖХ [103, 144]. Параметр гидрофобности Н является упрощенным критерием гидрофобно-гидрофильного баланса Шатца [103]. Он не учитывает взаимного расположения полярных групп в молекуле, но для большой выборки соединений коррелирует с величиной ClogP (R 0,92) и также применяется в оценке гидрофобно-гидрофильного баланса. В отличие от ClogP для его расчета не требуется сложных квантовохимических алгоритмов.
Для соединений близкого строения предпочтение следует отдавать величине ClogP. Идентификацию компонентов проводили, зная качественный состав и зависимости удерживания сорбата от его структуры в условиях обращенно-фазовой ВЭЖХ (последовательность TR) [27, 103, 163].
Изучение термостойкости проводили путем выдерживания концентратов антоциановых красителей при температурах 70 С, 80 С, 90 С и 100 С (±2 С) в течение 6 ч. Определение стойкости цвета красителей к воздействию температуры основано на измерении оптической плотности их растворов в течение установленного времени обработки. Образцы анализировали каждый час.
Исследуемые концентраты красителей (0,15 г каркадэ, 0,05 г смородины, 0,1 г рябины), после воздействия температуры, растворяли в 100 мл 4 %-го раствора НС1 и определяли значение оптической плотности при длине волны Я,=540 нм на фотоэлектроколориметре КФК-2, используя кювету с толщиной слоя 10 мм, в соответствии со стандартной методикой исследования антоциановых пигментов [136].
Рассчитывали относительную стойкость цвета исследуемых красителей. Этот показатель дает возможность объективно оценить степень изменения цвета, если принять начальное значение оптической плотности за 100 %.
Некоторые технологии получения пищевых продуктов предусматривают использование высоких температур ( 100 С), при этом кислотность продуктов может быть различной. Поэтому нами была изучена стабильность антоциановых красителей в буферных растворах с рН=1,0; 2,0; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0 при повышенной температуре. Анализ проводили в автоклаве при температуре 120 С и давлении 2 атм.
Буферы с рН= 1,0—4,0 готовили как указано выше. Буфер с рН=4,5 готовили, смешивая 0,1291 М раствор уксусной кислоты (СН3СООН) с 0,0709 М раствором ацетата натрия (CH3COONa). Буфер с рН=5,0 готовили, смешивая 0,0734 М раствор уксусной кислоты (СНзСООН) с 0,1266 М раствором ацетата натрия (CH3COONa). Буфер с рН=5,5 готовили, смешивая 0,0308 М раствор уксусной кислоты (СН3СООН) с 0,1692 М раствором ацетата натрия (CH3COONa). Буфер с рН=6,0 готовили, смешивая 0,1884 М раствор дигидрофосфата натрия (NaH2P04) с 0,0116 М раствором гидрофосфата натрия (Na2HP04).
Растворы красителей готовили путем растворения концентратов (0,15 г красителя из каркадэ, 0,08 г красителя из рябины, 0,05 г красителя из смородины) в буферных растворах до 100 см3. Полученные растворы красителей подвергали термостатированию при указанных условиях в течение 30 мин. После автоклавирования определяли значение оптической плотности при длине волны Я,=540 нм на фотоэлектроколориметре КФК-2 и сравнивали показания с исходными растворами, не подвергавшиеся термообработке. Изучение стабильности антоциановых красителей при хранении
Концентраты красителей хранили в темной таре при температуре 18 -20 С в условиях рассеянного освещения в течение 12 месяцев. Для изучения стабильности растворов антоцианов при хранении пробы помещали в колбы с притертыми пробками и хранили в различных условиях в течение 45-65 суток. Определяли содержание красящих веществ, измеряя поглощение света при различных длинах волн на фотоколориметре КФК-2 [136].
Влияние параметров экстрагирования на эффективность извлечения красящих веществ
Процесс извлечения антоциановых пигментов проводили в течение 5 часов. Для этого в качестве экстрагентов использовали водно-спиртовые растворы с объемной долей этилового спирта 96 %, 75 %, 60 %, 40 % и 30 %. Образцы анализировали через каждый час на содержание красящих веществ. Результаты представлены в виде графика (рис. 3.1) Продолжительность экстрагирования, ч Кривые выхода красящих веществ в зависимости от времени экстрагирования и от объемной доли этанола в экстрагенте: 1 — 96 % об., 2— 75 % об., 3-60 % об., 4-40 % об., 5-30 % об. Экстрагирование проводили при температуре 55 - 65 С. Установлено, что использование температуры 50 С значительно увеличивает время экстрагирования и уменьшает выход продукта; температура 70 С нежелательна вследствие протекания реакций окисления и поликонденсации, что ухудшает качество получаемого красителя. Как видно из рисунка 3.1, в первые 1,5 ч экстрагирования максимальный выход красящих веществ наблюдался при использовании этилового спирта (96 % об.) в качестве экстрагента. Дальнейшая экстракция сопровождалась замедлением выхода спирторастворимой и увеличением экстракции водорастворимой фракции красящих веществ.
Через 3 часа экстрагирования выход красящих веществ достиг максимума в интервале концентрации этанола от 60 до 30 % об. При последующем экстрагировании выход антоцианов уменьшался. Увеличение времени экстракции красящих веществ с повышением Ф содержания воды в составе экстрагента может быть связано с химическими взаимодействиями различных форм антоцианов (образование агликонов, разрушение олигомерных форм и др.) в процессе экстракции. Таким образом, при экстрагировании этиловым спиртом достаточным является длительность экстрагирования 1 - 1,5 ч. Однократное экстрагирование не позволяет извлечь пигмент полностью, степень экстрагирования при этом составляет около 60 - 70 %.
Двукратное и троекратное проведение экстракции позволяет извлечь почти весь (до 95 %) краситель из сырья. Следует отметить, что при многократной экстракции сырья соотношение красных пигментов и примесей (Азбо/Атах) существенно не изменяется и после каждой экстракции составляет 2,8 .
Основываясь на полученных данных разработан новый способ извлечения антоциановых красителей из растительного сырья [94, 95, 128, 131]. Получение антоцианового красителя было осуществлено следующим образом: сухое сырье (цветки Hibiscus Sabdariffa L., выжимки ягод черной смородины (Ribes nigrum) и черноплодной рябины (Aronia melanocarpa)) измельчали и проводили экстрагирование этиловым спиртом (96 % об.) из расчета 500 мл спирта на 100 г сырья. При получении красителя из цветочного сырья соцветия обрабатывали последовательно тремя порциями экстрагента при температуре 50 - 60 С в течение 1-1,5 часа. Выжимки ягод обрабатывли последовательно дважды этиловым спиртом при температуре 55 - 60 С в течение 1,5 часа. Концентрация антоцианов в экстракте достигает максимума при проведении экстракции в данном режиме температур в течение 1 - 1,5 часа; дальнейшее увеличение времени экстракции вследствие этого нецелесообразно (Рис 3.1).
Полученные экстракты отделяют от исходного сырья, объединяют, отстаивают при температуре 18 — 20 С в течение 8—10 часов (достаточное время для оседания нерастворимых соединений при указанной температуре; более низкие температуры применять экономически нецелесообразно в виду повышения энергозатрат) с последующей фильтрацией и концентрированием путем отгонки этанола. Концентрирование может быть проведено путем медленного упаривания экстракта при атмосферном давлении до остаточного содержания сухих веществ не менее 55 — 60 %, или с применением вакуума, что позволяет значительно ускорить процесс концентрирования и снизить температуру отгонки спирта. Регенерированный этанол может быть далее - — использован для экстракции красителя из новых порций сырья.
В данном способе получения антоцианового красителя из растительного сырья новым, по сравнению с традиционным, является то, что экстракцию красителя осуществляют этиловым спиртом (96 % об.), без добавления каких-либо дополнительных реагентов или органических кислот.
Технологическая схема получения антоциановых красителей Преимущества предлагаемого способа получения антоциановых красителей из цветочного и плодового сырья заключаются в следующем: минимизация технологических операций получения красителя; высокое качество получаемого продукта; возможность регенерации растворителя с его последующим использованием; мягкий режим извлечения, исключающий применение высоких температур; исключение использования добавок, ухудшающих качество продукта, (в частности, органических или минеральных кислот); предупреждение микробиологического загрязнения красителя, что повышает его стойкость при хранении.
Изучение цветности антоциановых красителей
Известно, что недостатком антоциановых красителей является нестабильность красного цвета с изменением кислотности раствора. Яркий красный цвет проявляется только при рН 3. В щелочной среде краситель начинает приобретать фиолетовый и оттенки зеленого цвета с одновременным нарастанием желтого, что является причиной разрушения структуры антоцианов и изменения спектральных характеристик сопутствующих веществ. Вследствие этого нами проведена работа по изучению влияния рН среды на цвет антоцианового красителя, извлекаемого из соцветий растения Hibiscus Sabdariffa L.
Используя буферные смеси, получали 7 образцов растворов Hibiscus Sabdariffa L., имеющих различные значения рН. Под влиянием рН антоцианы изменяли свой цвет, соответственно, от красного (кислая среда) до желтозеленого (щелочная среда). Спектральные характеристики буферных растворов Hibiscus Sabdanffa L. контролировали спектрофотометрическим методом на приборе СФ-46 в диапазоне длин волн 360-560 нм (Рис. 4.1 - 4.7).
Как известно, цвет пищевых красителей зависит от способа извлечения и может изменяться при хранении. Поэтому весьма важным является процесс контроля цвета экстрактов антоциановых красителей. В соответствии с этим были изучены зависимости численных характеристик окраски экстрактов антоциановых красителей на примере Hibiscus Sabdariffa L. от кислотности раствора и длительности хранения экстракта в цветовом режиме RGB. Оттенки, интенсивность и стабильность окраски антоциановых красителей чрезвычайно чувствительны к рН среды, в связи с этим актуальной является задача количественной оценки влияния кислотности среды на параметры окраски выбранного красителя, применяемого в пищевой промышленности.
Таким образом, для получения качественной красной окраски для экстрактов каркадэ необходимы рН 4. Контроль окраски в режиме RGB в течение 30 суток показал, что красная, зеленая и синяя компоненты уменьшаются по величине не линейным образом и не синхронно друг другу. При этом стабильность красной компоненты максимальна при рН 3. Ухудшение красной окраски сопровождается сближением параметра R по величине к параметрам G и В.
Далее представлены графически изменения цветовых параметров R, G и В красящих веществ на примере красителя из Hibiscus Sabdariffa L. в течение 27 суток хранения в кислой (рН=1,0), нейтральной (рН=7,0), и щелочной (рН=9,0) средах (рис. 4.9 - 4.11). Время хранения, сутки Рис 4.11 Показатели цветности раствора красителя из Hibiscus Sabdariffa L. при рН=9,0 где: 1- изменение красной компоненты R, 2 -изменение зеленой компоненты G, 3 - изменение голубой компоненты В В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы: - Изучены численные параметры окраски растворов антоциановых красителей из каркадэ (Hibiscus Sabdariffa L.) в зависимости от кислотности растворов и длительности хранения. - Проведенные исследования показали, что предложенная методика контроля цветовых параметров красителей с использованием RGB системы может применяться для количественной оценки свойств растворов пищевых красителей, вырабатываемых из растительного сырья. - В отличие от электронного спектра поглощения раствора окрашенного соединения RGB - метод позволяет количественно оценить оттенки и интенсивность окраски пигментов, выявить изменения основных компонентов параметров цветности. - Показано, что вырабатываемые по предложенной технологии растворы красителей сохраняют практически первоначальный цвет в течение 27 суток хранения при комнатной температуре ив условиях рассеянного освещения.
