Комплексная схема переработки брусники обыкновенной с получением пищевых красителей

В пищевой промышленности применяется большая группа веществ под общим терминов - пищевые добавки. Под этим понятием определяют группу веществ природного происхождения или получаемых искусственным путем, использование которых необходимо для усовершенствования технологии получения продуктов специализированного назначения (диабетических, лечебных и т. д. ), сохранения требуемых или придания новых, необходимых свойств, получения стабильности и улучшения органолептических показателей пищевых продуктов

В результате исследований в нашей стране разработаны способы получения натуральных пищевых красителей из разнообразного растительного сырья . Материалом для получения натуральных красителей служат соки и экстракты из культурных и дикорастущих плодов и ягод, таких как: черника, ежевика, клюква, черная смородина, рябина, калина, черемуха, вишня, барбарис, виноград, черная смородина и т. д. Сырьем для изготовления натуральных красителей растительного происхождения кроме ягод являются также цветы и листья растений, плоды, корнеплоды и т. д Кроме того, сырьем для приготовления натуральных красителей растительного происхождения могут служить и отходы переработки растительного сырья на консервных и винодельческих заводах. Применение таких отходов (выжимок ягод и т. п. ) в производстве некоторых пищевых продуктов наряду с ликвидацией дефицита в красителях способствует повышению уровня рентабельности использования растительного сырья

Существующие на сегодняшний день схемы переработки растительного сырья приводят к выделению только отдельных компонентов в виде ценных в питательном отношении пищевых продуктов.

В тоже время, кроме перечисленных на схеме стадий, возможно введение и получение промежуточных продуктов – натуральных красителей.

Красящие вещества растительного происхождения разнообразны по химическому составу и структуре. Наиболее широко распространены красящие вещества, относящиеся по химической природе к флавоиоидным и каротиноидным соединениям, которые являются основой красных, оранжевых и желтых красителей. Пигменты, содержащиеся в растительном сырье, в зависимости от их растворимости в воде могут быть разделены на две группы: растворимые в воде, находящиеся в соке растений (лепестках цветков, ягодах, фруктах и т. п. ), и нерастворимые в воде — хлорофилл, каротин, присутствующие в хлоропластах клеток листьев зеленых растений, фруктах, овощах и т. п.

Цвет растворимых в воде растительных пигментов обусловлен в основном антоцианами. Несмотря на такое разнообразие оттенков, все антоцианы устроены по одному типу - они представляют собой гликозиды, то есть соединения сахаров с неуглеводной частью, так называемым агликоном

Антоциановые пигменты могут изменять свой цвет в зависимости от кислотности среды. Впрочем было бы неправильно связывать окраску антоцианов лишь с их индикаторными свойствами. Исследования последних лет показали, что антоциановая пигментация растительных тканей определяется и многими другими факторами. Цвет антоцианов может меняться, например, в зависимости от того, с какими ионами они находятся в комплексе. При взаимодействии с ионами калия комплекс приобретает пурпурную окраску, а с ионами кальция или магния - синюю.

Чистые препараты антоцианов пока не используются в качестве пищевых красителей, поскольку в кислой среде их окраска нестабильна. В последнее время начали использовать в качестве желтых, розово-красных и красных красителей пигменты, содержащиеся в соке кизила, красной и черной смородины, клюквы, брусники, свеклы и даже чая. Эти экстракты представляют собой многокомпонентные смеси веществ. Однако в настоящее время разрабатываются методы, с помощью которых антоцианидины в форме солей можно стабилизировать в диапазоне рН, характерном для пищевых продуктов и напитков [].

При восстановлении оксифлавонов можно получить антоцианидины.

цианидин (красный)кверцетин пеларгонидин (оранжевый)дельфинидин (пурпурный)

На этих трех антоцианидинах построено множество оттенков сине-красной гаммы.

Самые распространенные среди них - каратиноиды, растворимые в жирах соединения: каротин и его изомеры и производные. Каратиноиды - пигменты желтого и желто-оранжевого цвета. Необходимо отметить, что каратиномды встречаются не только в цветках, но и в листьях зеленых растений, однако там мы их не замечаем из-за маскирующего влияния интенсивно-зеленой окраски хлорофилла.

Окраска каратиноидов обусловлена наличием в их молекулах длинных углеродных цепей с большим числом сопряженных двойных связей. Они придают окраску различным плодам, яичному желтку и представляют собой углеводороды состава С40Н56.

Так окраска моркови обусловлена содержанием в ней трех изомеров (-каротина, (-каротина и (-каротина. Основное количество в такой смеси составляет (-каротин, имеющий следующее строение:

Каратиноиды, выделенные из моркови, плодов шиповника, а также полученные микробиологическим и синтетическим путем применяются для окраски пищевых продуктов. Они устойчивы к изменению рН среды, но легко окисляются под действием света, кислорода воздуха, других окислителей. Следует отметить, что каратиноиды устойчивы к нагреванию и при варке они практически не разрушаются.

Другой группой природных жирорастворимых пигментов, придающих зеленую окраску овощам (огурцы, лук, салат и т. д. ) являются хлорофиллы (а и б). Они образуют сложный комплекс с липидами и белками, благодаря чему обеспечивается устойчивость хлорофилла к действию света, воздуха и органических кислот.

Для сохранения зеленой окраски растительных продуктов их следует хранить в темноте и при низкой температуре.

Из зеленых частей растений можно получить хлорофилловую пасту, которая используется как краситель - ее подкрашивают кремы, мороженое, напитки и т. д.

Окраску цветам могут придавать и другие вещества, в том числе, например, флавоны и флавоноиды. Многие желтые и коричневые красящие вещества коры деревьев, древесины и цветов являются оксипроизводными гетероциклического соединения флавона и их объединяют под общим названием флавоновые красители или флавоны.

К красителям этого типа относятся хризин - желтый пигмент из почек тополя, лутеолин - выделяют из лепестков некоторых видов цветов и кверцетин - выделяют из американского красительного дуба, он содержится в многих растениях - чае, хмеле, репчатом луке, боярышнике, многих цветах и т. д.

хризин лутеолинкверцетин

Обработанные гликозиды разрушаются в результате гидролиза. Этим объясняется пожелтение после тепловой обработки лука, картофеля, капусты, риса и других продуктов, которые в сыром виде имеют белую окраску.

На многие флавоноиды и их производные не окрашивают сами растения, но в процессе переработки растительного сырья переходят в окрашенное соединение. Так темно-золотистая окраска настоя байхового чая обусловлена образованием окрашенных димерных соединений.

Основное содержание

Цель работы: предложить схему переработки плодов брусники обыкновенной с получением пищевых красителей для последующей ее реализации и оценки полученных продуктов.

Основные задачи:

1. Составить схему проведения исследовательской работы на 2010-2012 гг.

2. Осуществить подбор методик получения пищевых красителей, определения органо-лептических и физико-химических показателей объекта исследования и получаемых продуктов.

3. Разработать малоотходную схему переработки плодов брусники обыкновенной с получением пищевого красителя

Определение численных значений рН среды планируется осуществлять с использованием рН-метра, входящего в состав цифрового лабораторного комплекса «Архимед», определение длины волны поглощения – с использованием фотоколориметра КФК-2. Определение основных физико-химических показателей, как исходного сырья, так и продуктов его переработки проводится согласно

В настоящее время реализованы этапы с 1 по 5.

Полученные результаты.

В настоящей работе предложена следующая схема комплексной переработки и получения ряда природных красителей из плодов брусники обыкновенной.

Конечно, в настоящее время остается открытым процесс выделения пищевого красителя из выжимки брусники обыкновенной. Исходя из литературных данных , можно предложить использование следующих экстрагентов:

- 2% водный раствор лимонной кислоты;

- 50% водно-спиртовой раствор лимонной кислоты,

- водно-спиртовые растворы в порядке уменьшения в них концентрации спирта.

Заключение

1. Составлена схема проведения исследования по заявленной теме. Осуществлена реализация с 1 по 5 этапы.

2. Осуществлен подбор способов получения пищевого красителя из плодов брусники обыкновенной. В качестве экстрагентов предложено использование водно-спировых растворов, 2% растворов лимонной кислоты, 50% водно-спиртового раствора. Осуществлен подбор методик анализа исходных и получаемых продуктов.

3. Предложена комплексная схема переработки плодов брусники обыкновенной с получением пищевого красителя.