Способ получения инулин-пектинового концентрата в порошке для медицинских и пищевых целей из высушенного сырья

 

Изобретение относится к фармацевтической и пищевой промышленности. Проводят извлечение из порошка сухих клубней топинамбура фракций инулина осаждением этанола при пониженной температуре. Извлекают пектины из оставшегося порошка водным раствором кислоты и осаждают их этанолом. Полученные продукты высушивают, объединяют и размалывают в порошок. Изобретение позволит создать простой и безотходный способ переработки сырья. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к фармацевтической и пищевой промышленности и касается способа получения инулин-пектинового концентрат в порошке из высушенных и измельченных клубней топинамбура.

Топинамбур является сельскохозяйственным растением. При фотосинтезе в клубнях накапливаются полисахариды инулин и пектины в количествах, зависящих от места произрастания, условий и продолжительности хранения. Наибольшее содержание отмечается в период бутонизации растений (Кохана Б.М., Шилихина Н. И. О накоплении инулина в клубнях топинамбура. Сб.: "Материалы IV конференции молодых ученых Молдавии, 1964. Секц. физиол., биохим. и генетики растений". Кишинев, 1966.- С. 60 - 63).

Инулин гидролизуется до моносахарида фруктозы, которая является ценным пищевым энергетическим продуктом, легко усваивается в организме человека (Краткая химическая энциклопедия. М. , 1963. - Т. 2. - С. 282 - 283; Тертычная Т. Н. , Корнеева О.С., Брындина Л.В. Получение гидролизатов из топинамбура. // Проблемы ресурсосберег. и природоохран. технол и оборуд. для перераб. и хранения с.-х. сырья: Тез. докл. Рос. науч. практич. конф. с международ. участием. /Краснодар. НИЦентр хранения и перараб. с.-х. продуктов. Краснодар, 1993. - С. 15 - 16; Barta, Jozef; Magyar Pichler, Eva; Torok; Szilveszter; Vukov, Konstantin (hug.) Inulin hydrolysis of artchoke. Elemez. Ip. 1989, 43 (1), 9-15.).

Фруктоза содержится в ягодах, фруктах, пчелином меде. Энергетическая ценность 1 г фруктозы 3,8 ккал. Усвоение фруктозы происходит без участия инсулина, гормона поджелудочной железы. При умеренном потреблении фруктозы или продуктов, содержащих полифруктозаны (инулин), не повышается уровень сахар в крови. Это очень важно для ослабленных больных людей и особенно для больных сахарным диабетом (Князев Ю.А., Никберг И.И. Кн.: Сахарный диабет. М. : Медицина. - 1989. Фруктоза. - С. 78). Существующие способы позволяют получать инулин из свежих клубней топинамбура (патент РФ N 2001621; а.с. СССР N 487118).

Другой ценной группой веществ клубней топинамбура является пектин. Это кислые полисахариды, которые используются в различных областях хозяйственной деятельности человека. Наиболее перспективно их применение в пищевой промышленности и медицине. Имеются данные об их использовании как желирующих средств в кондитерском производстве, как стабилизаторов кремов, как средств при заболеваниях и расстройствах желудочно-кишечного тракта, как гемостатических средств, при изготовлении плазмозаменителей крови. Они являются детоксикантами, т.е. сорбируют и выводят из организма образующиеся при жизнедеятельности токсины. Пектины связывают технические (тяжелые) металлы, поступающие в организм с пищей, в том числе ионы радиоактивных металлов (радионуклиды). Пектины могут понижать и нормализовать уровень сахара в крови (Шелухина Н. П., Абаева З.Ш., Аймухамедова Г.Б. Кн.: Пектин и параметры его получения. Изд. "ИЛИМ". Фрунзе, 1987. - 109 с. Способы получения. Применение. - С. 10 - 17).

В клубнях топинамбура также содержатся пищевые волокна (гемицеллюлозы, клетчатка, лигнин), которые обладают энтеросорбентными свойствами и могут способствовать активному выведению биологических токсинов, образующихся в организме.

Целью изобретения является разработка простого способа получения лечебно-профилактического продукта и препарата, обогащенного инулином и пектинами при безотходной переработке пищевых инулинсодержащих растений и в частности топинамбура.

Поставленная цель достигается путем последовательного извлечения инулина и пектинов из порошка высушенных клубней топинамбура с последующим их объединением и получением инулин-пектинового концентрата в порошке для медицинских целей.

Использование для переработки порошка высушенных клубней топинамбура обеспечивает бесперебойную работу перерабатывающих предприятий в течение всего года. Переработка свежих клубней топинамбура реально возможна в пределах 2 - 3 месяцев после уборки. При дальнейшем хранении сырых клубней, за счет ферментативных процессов, наблюдается постепенный гидролиз инулина до фруктозы и ее последующая эпимеризация в глюкозу (Голубев В.Н., Волкова Н.В., Кушалаков Х.М., Топинамубр. Состав, свойства, способы переработки, области применения. М., 1995. - С. 16, 60, 63-68).

Аналогично способа получения инулин-пективного концентрата в доступной нам литературе не обнаружено.

Другие существующие способы получения инулина отдельно от пектинов предусматривают глубокую очистку каждого продукта (Шелухина Н.П., Абаева З. Ш. , Аймухамедова Г.Б. Кн.: Пектин и параметров его получения. Изд. "ИЛИМ" Фрунзе, 1987. - 109 с. Способы получения, применение. - с. 10 - 17; патент РФ N 20016121; а.с. СССР N 1487118; Голубев В.Н., Волкова Н.В., Кушалаков Х. М. Топинамбур. Состав, свойства, способы переработки, области применения. М. , 1995. - с. 16, 60, 63-38).

Инулин-пектиновый концентрат для лечебной профилактики такой очистки не требует, что позволяет упростить технологию его получения и создать продукт, содержащий сумму инулина, водорастворимых пектинов и протопектинов исходного сырья, разработать способ безотходной переработки клубней топинамбура.

Процесс получения инулин-пектинового концентрат можно представить следующей схемой: 1) из порошка высушенных клубней топинамбура делают водные извлечения при нагревании, затем упаривают, охлаждают, добавляют этиловый спирт и выдерживают в течение 5 суток при пониженной температуре, получают сырую (неочищенную) фракцию инулина и водорастворимого пектина, которую отделяют на фильтре и высушивают; 2) из оставшихся выжимок экстрагируют пектины с помощью водного раствора лимонной кислоты, с последующим осаждением сырого (неочищенного) пектина этиловым спиртом; 3) осадки полупродуктов инулина и пектинов высушивают, смешивают, размалывают и получают конечный продукт - порошок инулин-пектинового концентрата из клубней топинамбура с выходом сухого продукта 13% в расчете на сухие клубни данной партии; 5) выжимки, после экстракции пектина, высушивают, размалывают и получают дополнительный продукт - порошок пищевых волокон, с выходом сухого продукта 11% в расчете на сухие клубни данной партии.

Так как большая часть пектинов в клубнях топинамбура приходится на долю связанного пектина (протопектина), то его извлекают водным раствором лимонной кислоты. Выбор лимонной кислоты обусловлен тем, что отщепление пектина проходит в мягких условиях, она широко используется в пищевой промышленности, возможно ее использование вместе с пищевыми волокнами, которые остаются после извлечения инулина и пектинов, кроме того она предотвращает образование оксалатно-кальциевых камней в почках (Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Медицина. - 1985. - Т. 2. - С. 503).

Инулин в этих условиях подвергается гидролизу, поэтому инулин и пектины извлекают раздельно в разных условиях, а затем объединяют.

Получают соотношение инулин-пектин в концентрате 2:1. Суммарный инулин-пектиновый концентрат в порошке (при влажности 9%) содержит: инулина 58%, пектинов 28,3%, свободных восстанавливающих сахаров 1,3%, других экстрактивных веществ 12,4% в расчете на сухой концентрат данной партии.

Пример. Порошок клубней топинамбура 250 г (с найденной влажность 8,7%) заливают 1500 мл горячей воды (80^oC), перемешивают и оставляют набухать в течение 1 часа. Затем смесь нагревают при 75^oC еще 1 час при постоянном перемешивании, фильтруют в горячем виде через слои бязи, остаток отжимают. Экстракцию повторяют еще дважды таким же объемом воды при нагревании по 1 часу при 75^oC. Фильтраты объединяют, упаривают на выпарительной чашке или под вакуумом при 70^oC до 1/10 части от первоначального объема полученной суммы фильтратов, затем охлаждают до 30^oC, добавляют 96%-ный этанол в соотношении 1: 1 по объему и помещают в холодильник на 5 суток при 3-4^oC, выпавший осадок отделяют фильтрованием, расстилают на подложку из пищевой пленки и высушивают при 70^oC. Получают высушенный полупродукт фракции инулина, содержащей водорастворимый пектин.

Оставшиеся влажные выжимки заливают 1500 мл воды, добавляют кристаллическую лимонную кислоту при перемешивании до pH 1,8 - 2,0 (контроль с помощью иономера) и нагревают на водяной бане при температуре смеси 80^oC в течение 2 часов. Смесь фильтруют через слой бязи, шрот отжимают. Фильтрат упаривают на выпарительной чашке или под вакуумом при 70^oC на водяной бане до 1/10 части от исходного объема. Остаток охлаждают до 30^oC, прибавляют 96%-ный этанол в соотношении 1:3. Выпавший осадок центрифугируют, переносят на фильтр с помощью 70%-ного этанола, затем промывают на фильтре 96%-ным этанолом. Осадок расстилают тонким слоем на подложку из пищевой пленки и сушат вначале на воздухе в течение 12 часов (в течение ночи), а затем в сушильном шкафу при 70^oC. Получают полупродукт с содержанием пектина 87% в расчете на сухой осадок. Инулин в осадке практически отсутствует.

Полученные полупродукты инулина и пектинов объединяют, размалывают, порошок снова расстилают тонким слоем (3-4 см) на подложку из пищевой пленки и высушивают в сушильном шкафу при 70^oC до остаточной влажности 9%.

Получают 34,4 г готового продукта инулин-пектинового концентрата в порошке с влажностью 9%. Выход сухого продукта составляет 13,7% в расчете на сухой порошок клубней данной партии.

Выжимки, оставшиеся после экстракции пектинов, высушивают тонким слоем в сушильном шкафу при 70^oC на подложке из пищевой пленки до остаточной влажности 10%. Сухие выжимки размалывают и получают 33 г порошка. Выход сухого продукта составляет 11,4% в расчете на сухой порошок данной партии. Полученный продукт представляет собой сумму пищевых волокон (гемицеллюлозы клетчатки, лигнина) с примесями минеральных веществ и остатком лимонной кислоты. Предлагается в качестве добавки пищевых волокон при изготовлении хлебобулочных изделий.

Список литературы 1. Кохана Б.М., Шилихина Н.И. О накоплении инулина в клубнях топинамбура. Сб.: "Материалы IV конференции молодых ученых Молдавии, 1964. Секц. физиол. биохим. и генетики растений". Кишинев, 1966. - С. 60 - 63.

2. Краткая химическая энциклопедия. М., 1963. - С. 282 - 283.

3. Тертычная Т.Н. Корнеева О.С., Брындина Л.В. Получение гидролизатов из топинамбура. // Проблемы ресурсосберег. и природоохран. технол. и оборуд. для перераб. и хранения с.-х. сырья: Тез. докл. Рос. науч. практ. конф. с международ. участием. /Краснодар. НИЦентр хранения и перераб. с.-х. продукции. - Краснодар, 1993. - с. 15 - 16.

4. Barta, Jozef; Magear Pichler, Eva; Torok; Szilveszter; Vukov, Konstantin (hug. ) Inulin hydrolysis of artchoke. Elemez. Ip. 1989, 43 (1), 9-15).

5. Князев Ю.А.. Никберг И.И. Кн.: Сахарный диабет. М.: Медицина. - 1989. - Фруктоза. - С. 78.

6. Шелухина Н.П., Абаева З.Ш., Аймухамедова Г.Б. Кн.: Пектин и параметры его получения. Изд. "ИЛИМ", Фрунзе, 1987, - С- 109. Способы получения. Применение. - С. 10 - 17.

7. Патент РФ N 2001621.

8. А.с. СССР N 487118.

9. Голубев В.Н., Волкова Н.В., Кушалаков Х.М. Топинамбур. Состав, свойства, способы переработки, области применения. М., 1995. - С. 63 - 68.

10. Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Медицина, 1985. - Т. 2. - С. 503.

Формула изобретения

1. Способ получения лечебно-профилактического инулин-пектинового концентрата в порошке для больных сахарным диабетом, включающий получение водного извлечения фракции инулина, извлечение пектинов водным раствором кислоты из оставшегося сырья, кристаллизацию и осаждение инулина и пектинов, причем в качестве исходного сырья используют порошок высушенных клубней топинамбура.

2. Способ по п.1, включающий получение смеси порошка клубней с горячей 80^oC водой в отношении 1 : 6, набухание 1 ч, нагревание при 75^oC в течение 1 ч при перемешивании и фильтрации, затем двойное экстрагирование таким же объемом воды при 75^oC по 1 ч, объединение извлечений, упаривание при 70^oC до 1/10 первоначального объема суммы фильтратов, охлаждение до 30^oC, добавление 96%-ного этанола в соотношении 1 : 1 по объему, выделение фракции инулина при температуре 3 - 4^oC в течение 5 суток, фильтрование осадка, высушивание, получение полупродукта фракции инулина, содержащего водорастворимый пектин, из оставшегося порошка после выделения инулина получение фракций пектинов, их смешивание, размалывание и получение конечного продукта инулинпектинового концентрата в порошке.

3. Способ по п.1 или 2, включающий высушивание оставшегося после экстракции пектинов порошка клубней при 70^oC и размалывание.