Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА ПОЛИФИТОКОМПОНЕНТА ИЗ РАСТЕНИЙ, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ В ЮЖНЫХ РЕГИОНАХ КАЗАХСТАНА

Шингисов А.У. 1 Тасполтаева А.Р. 1 Ханжаров Н.С. 1
1 Южно-Казахстанский Государственный университет им. М.Ауезова
В статье приводится выбранный на основе органолептических показателей состав комбинированного экстракта полифитокомпонента из растений, произрастающих в южных регионах Республики Казахстан. Комбинированный экстракт состоит из фитокомпонентов, экстрагированных из плодов боярышника, шалфея, душицы, чабреца, листьев базилика и бутонов гвоздики. Выбор оптимального варианта соотношений составных элементов в комбинированном экстракте осуществлялся на основе сенсорного анализа и основных физико-химических показателей получаемого экстракта. Извлечение полезных веществ из комбинированного экстракта осуществлялось методом ультразвуковой технологии с использованием вакуума. Также в статье проводится анализ закономерности извлечения полезных веществ из растительного сырья при различных соотношениях составных элементов полифитокомпонента. На основе анализа состава основных химических элементов и вкусовых показателей комбинированного экстракта полифитокомпонента определены оптимальные соотношения его составных элементов - 15:2,0:2,0:2,5:3,0:1,75 от его общей массы. Приводятся физико-химические параметров комбинированного экстракта полифитокомпонента: показатель кислотности рН, вязкость, плотность и сухие вещества. На основе анализа состава и содержания основных химических элементов в полифитокомпоненте сделан вывод о целесообразности его малотоннажного промышленного производства и внедрения в производство для обогащения минерального состава различных пищевых продуктов и улучшения их органолептических показателей.
растительное сырье
метод экстракции
полифитокомпонент
минеральный состав
комбинированный экстракт
низкочастотная вакуум-ультрозвуковая экстракция
1. Букеева А.Б., Кудайбергенова С.Ж. Обзор современных методов выделения биоактивных веществ из растений. Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2 : 2012, с 192-197.
2. Коничев А.С., Баурин П.В.Федоровский Н.Н. и др. Традиционные и современные методы экстракции биологически активных веществ из растительного сырья: перспективы, достоинства, недостатки. Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки». 3 : 2011,. с 49-50.
3. Шингисов А.У., Тасполтаева А.Р., Мусаева С.А. Исследование выхода аскорбиновой кислоты и сухих веществ базилика и бутона гвоздики. Международный научно-педагогический журнал «ПОИСК», 3: 2013.
4. Шингисов А.У., Уразбаева К.А., Тасполтаева А.Р., Мусаева С.А., Кобжасарова З.И. Исследование состава экстрактов листьев базилика и бутона гвоздики, произрастающих в Южно-Казахстанской области. Международный научно-технический журнал «Успехи и науки естествознания», № 9 : часть 2.2014.
5. Шингисов А.У., Мусаева С.А. Исследование минерального состава жидкого дыма обогащенного полифитокомпонентами полученными из растений выращиваемых в южном регионе Казахстана. Международный научно-технический журнал «Успехи и науки естествознания», №11: часть 3.2014.
Современные представления о функциональном питании подразумевают снабжение человеческого организма определенным количеством витаминов и минеральными веществами. Поскольку большинство витаминов и минеральных веществ организм человека не может производить самостоятельно, они должны поступать с пищей. Одним из представляющих интерес способов обогащения пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами является производство полифитокомпонентов, которые могут использоваться в пищевой промышленности в различных целях.

В южных регионах Республики Казахстан для производства полифитокомпонентов и лечебно-профилактических продуктов можно использовать свыше 200 видов дикорастущих и возделываемых лекарственных и других растений. Из этих растений, на основе анализа возможности возделывания этих культур и использования для обогащения пищевых продуктов в малотоннажном производстве были выбраны плоды боярышника, листья базилика, бутоны гвоздики, душица, шалфей и чабрец.

В настоящее время для извлечения комплекса полезных веществ из состава растительного сырья используются различные методы экстракции [1,2]. С точки зрения максимального выхода комплекса полезных веществ интерес представляет метод низкочастотной вакуумной ультразвуковой технологии. Использование в этом методе вакуума создает кавитацию и турбулентные потоки в жидком экстрагенте. В результате происходит более быстрое набухание сырья и растворение содержимого клетки, увеличивается скорость обтекания частиц сырья, в пограничном диффузионном слое возникают турбулентные и вихревые потоки. Молекулярная диффузия внутри частиц сырья и в пограничном диффузионном слое практически заменяется конвективной, что приводит к интенсификации процессов массообмена. В результате кавитации происходит разрушение клеточных структур, а это ускоряет процесс перехода полезных веществ в экстрагент за счет их вымывания. Сильные турбулентные течения, гидродинамические потоки способствуют переносу масс, растворению веществ, интенсивному перемешиванию содержимого даже внутри клетки, чего невозможно достичь другими способами экстракции. Кроме того, при прохождении волны ультразвука изменяется давление среды. Происходит сжатие и разряжение экстрагента и сырья, при котором улучшается проникновение экстрагента в сырье [3-5]

Объекты и методы исследования

На основе органолептических показателей и физико-химических исследований свойств различных растений, произрастающих на юге Казахстана, в качестве составных элементов разрабатываемого полифитокомпонента были выбраны плоды боярышника, шалфея, травы душицы, чабреца, листьев базилика и бутоны гвоздики. С целью определения оптимального соотношения состава полифитокомпонента, также на основе органолептических показателей, были составлены три варианта комбинированных экстрактов. Комбинированный экстракт № 1 имел соотношения экстрактов плодов боярышника, шалфея, травы душицы, чабреца, листьев базилика, бутонов гвоздики 18:3,0:2,5:3,0:3,0:1,0 (в процентах от общей массы комбинированного экстракта). У комбинированного экстракт № 2 соотношения составных элементов были следующие: 16:2,5:2,5:2,5:2,5:1,25. А у комбинированного экстракта № 3 - 15:2,0: 2,0:2,5:3,0:1,75.

Исследование физико-химических свойств экстрактов из растений проводились в лаборатории кафедры «Пищевая инженерия и безопасность продовольственных продуктов» Южно-Казахстанского государственного университета им. М. Ауезова.

Лекарственные растения в измельченном и упакованном виде были приобретены в ТОО «Омега» и ТОО «Global продукт».

В качестве экстрагента был выбран наиболее часто используемый в пищевой промышленности 40% водно-спиртовой раствор.

Минеральный состав компонентов изучался на высокоэффективном жидкостном хроматографе в лаборатории ЮКГУ им. М. Ауезова.

Гигроскопические характеристики экстрактов растительного сырья изучались с помощью следующих стандартных приборов: для определения показателя рН использовался иономер «SCHOTT Instrument» Lab 850; вязкость определялась с помощью капиллярного вискозиметра; плотность экстракта определялась ареометром.

Для исследования физико-химических свойств и для проведения органолептических оценок комбинированного экстракта были приготовлены несколько опытных образцов из расчета 400 мл на 40% водно-спиртовом растворе.

Выбор оптимального варианта соотношений составных элементов в комбинированном экстракте осуществлялся на основе сенсорного анализа и основных физико-химических показателей получаемого экстракта.

Закономерность извлечения выхода полезных веществ из комбинированного экстракта изучались методом ультразвуковой технологии с использованием вакуума.

Извлечение полезных веществ осуществлялось по следующей технологии. Измельченное до гранулированного состава 1,5-2,0 мм сырье настаивалось в 40% водно-спиртовом растворе в течение 4 часов. Затем его при температуре 38-40о С подвергли ультразвуковой обработке в вакууме в течение 15 мин. Полученный экстракт процеживался через сито. Оставшееся сырье отжималось, и затем определялись показатели рН, вязкости, плотности полученного экстракта.

Результаты исследования и их обсуждение

Основные физико-химические показатели различных вариантов комбинаций комбинированного экстракта приведены в таблице 1.

Таблица 1

Состав и физико-химические показатели комбинированного экстракта

 

Показатели

Варианты комбинации экстрактов

боярышник: шалфей: душица: чабрец: базилик: гвоздика

Комбинированный экстракт № 1

18:3,0:2,5:3,0: 3,0 :1,0

Комбинированный экстракт № 2

16:2,5:2,5:2,5:2,5:1,25

Комбинированный экстракт № 3

15:2,0:2,0:2,5:3,0:1,75

рН

5,04

5,041

5,14

Плотность ρ, кг/м3

961

957

956

Сухие вещества, %

16,350

15,850

15,800

Вязкость η, сантистокс

2,48

2,33

2,28

В комбинированном экстракте, как видно из таблицы, вязкость комбинированного экстракта, полученного в 3-ей комбинации (2,28 sts), незначительно ниже по сравнению с экстрактами, полученными в 1-ой и 2-ой комбинациях (2,48 и 2,33). Это объясняется большим содержанием плодов боярышника в составных компонентах в исходном сырье в первых комбинациях.

Показатель реакции среды рН в 3-ей комбинации 5,14 несколько выше, чем в 1-ой и 2-ой комбинации (5,04 и 5,041). Это связано влиянием водно-спиртового раствора на реакцию среды и меньшим содержанием плодов боярышника в исходном сырье.

Плотность комбинированного экстракта в 3-ей комбинации (956, кг/м3), ниже по сравнению с экстрактами, полученными в 1-ой и 2-ой комбинациях (961, кг/м3 и 957, кг/м3), что можно объяснить меньшим процентным содержанием составных элементов растений по сравнению с экстрагентом.

Содержание сухих веществ в процентах от общей массы исходного сырья в 3-ей комбинации также меньше - соответственно 956 против 961 и 957, что объясняется меньшей массой составных компонентов исходного сырья в третьей комбинации по сравнению с экстрагентом.

Результаты органолептической оценки различных вариантов разрабатываемого полифитокомпонента приведены в таблице 2.

Таблица 2

Органолептическая оценка полифитокомпонентов трех комбинации

Показатели

1-ая комбинация

2-ая комбинация

3-ая комбинация

Содержание сырья в комбинированном экстракте, %

 

 

 

Вкус

Очень сладкий со слабым мятным вкусом

Сладким вкусом с мятным оттенком

Приятный, кисловатый с привкусом аромата букетов трав

Цвет

Темно-коричневый

Темно-коричневый

Темно-коричневый

Запах

мятно-ароматный, приятный запах

Мятно-ароматный, ясный, приятный запах

Ярко выраженный аромат букетов трав и мяты

По вкусовым качествам полифитокомпонент при соотношении его составных элементов 15:2,0: 2,0:2,5:3,0:1,75 оказался предпочтительнее. Поэтому исследования по экспериментальному определению содержания основных макро- и микроэлементов в полифитокомпоненте были проведены для комбинированного экстракта № 3, результаты которого приведены в таблице 3.

Таблица 3

Содержание основных макро и микроэлементов в полифитокомпоненте

Образец

Содержание элементов,%

Na

Mq

Al

Si

P

K

Ca

Fe

Комбиниро-ванный экстракт № 3

1,19

4,23

0,23

0,67

2,56

38,52

5,85

0,31

Анализ экспериментальных данных показывает, что состав основных химических элементов полифитокомпонента, полученного по 3-ей комбинации: калия, кальция, магния, натрия и железа находятся на достаточно высоком уровне.

Выводы

Проведенные исследования показывают, что применение метода низкочастотной вакуум-ультрозвуковой экстракции позволяет эффективно экстрагировать полезные вещества из растительного сырья и сокращает продолжительность экстрагирования.

В результате проведенных экспериментальных исследований разработан полифитокомпонент, состоящий из экстрактов плодов боярышника, шалфея, травы душицы, чабреца, листьев базилика и бутонов гвоздики при соотношениях 15:2,0: 2,0:2,5:3,0:1,75 (в процентах от общей массы экстрактов полифитокомпонента).

Состав и содержание основных химических элементов полифитокомпонента позволяет сделать вывод о целесообразности малотоннажного промышленного производства данного полифитокомпонента и рекомендации его к внедрению в производство для обогащения минерального состава различных пищевых продуктов и улучшения их органолептических показателей.

Рецензенты:

Зарпуллаев Ш.Н., д.с-х.н., профессор, главный научный сотрудник отдела технологии животноводства Юго-Западного научно-исследовательского института животноводства и растениводства, г. Шымкент;

Ауешов А.П., д.т.н., профессор, зав. лабораторией «Физико-химические методы исследования», Южно-Казахстанский Государственный университет им. М. Ауэзова, г. Шымкент.


Библиографическая ссылка

Шингисов А.У., Тасполтаева А.Р., Ханжаров Н.С. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА ПОЛИФИТОКОМПОНЕНТА ИЗ РАСТЕНИЙ, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ В ЮЖНЫХ РЕГИОНАХ КАЗАХСТАНА // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 5. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=21528 (дата обращения: 21.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074