способ получения инулин-пектинового концентрата в порошке для медицинских и пищевых целей из свежего сырья

Формула изобретения

1. Способ получения лечебно-профилактического инулин-пектинового концентрата в порошке для больных сахарным диабетом, включающий последовательное отделение сока из сырых клубней топинамбура, получение водных извлечений из выжимок, отделение и объединение фракций инулина, последующее извлечение пектинов водным раствором кислоты, получение фракции пектинов осаждением и ее отделение, высушивание полученных фракций инулина и пектинов при 70^oС, их объединение и размалывание.

2. Способ по п.1, включающий извлечение инулина из сока, упаренного на водяной бане или под вакуумом при 70^oС на 1/2 объема, кристаллизацией при 3 - 4^oС в течение 5 суток с последующим отделением фракции инулина.

3. Способ по п.1 или 2, включающий получение водных извлечений из выжимок при 75^oС, упаривание до 1/10 объема, кристаллизацию дополнительного количества инулина в течение 5 суток после прибавления 96%-го этанола 1 : 1 при 3 - 4^oС, последующее отделение и высушивание полупродукта фракции инулина.

4. Способ по п.1, или 2, или 3, включающий извлечение пектинов из выжимок, оставшихся после извлечения инулина, водным раствором лимонной кислоты с pH 1,8 - 2,0, упаривание до 1/10 объема кислых извлечений при 70^oС, осаждение фракции пектинов 96%-ным этанолом в отношении 1 : 3, ее отделение, промывку осадка 70%-ным, затем 96%-ным этанолом, отделение, высушивание полупродукта фракции пектинов, после объединения полупродуктов инулина и пектинов, размалывание, дополнительное высушивание порошка до остаточной влажности 9%.

5. Способ по п.1, или 2, или 3, включающий высушивание оставшихся после извлечения пектинов выжимок при 70^oС, их размалывание.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к фармацевтической и пищевой промышленности и касается способа получения инулин-пектинового концентрата в порошке из сырых клубней топинамбура

Топинамбур является сельскохозяйственным растением. При фотосинтезе в клубнях накапливаются полисахариды инулин и пектины в количествах, зависящих от места произрастания, условий и времени вегетации. Их содержание зависит также от условий и продолжительности хранения. Наибольшее содержание отмечается в период бутонизации растения (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 переработки и хранения с.-х. сырья: Тез. докл. Рос. науч. практич. конф. с международ. участием. /Краснодар. НИЦентр хранения и перераб. 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 гормона поджелудочной железы инсулина. При умеренном потреблении фруктозы или продуктов, содержащих полифруктозаны (инулин), не повышается уровень сахара 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).

Другой ценной группой веществ клубней топинамбура являются пектины. 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. Пективны связывают токсические (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., Абаев Р.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 (гемицеллюлоза, клетчатка, лигнин), которые обладают свойства энтеросорбентов 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, клубней топинамбура.

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

Аналогичного способа получения инулин-пектинового концентрата в доступной нам литературе не обнаружено.

Известные способы получения инулина отдельно от пектинов предусматривают глубокую очистку каждого продукта. (Шелухина Н.П., Абаев Р.Ш., Аймухамедова Г. Б. Кн.: Пектин и параметры его получения. Изд. "ИЛИМ", Фрунзе. - 1987. - 109 с. Способы получения. Применение. - С. 10-17; Патент РФ N 2001621; А.с. СССР N 487118). Так для получения отдельно инулина и отдельно пектинов используются сложные и жесткие условия (Голубев В.Н., Волкова Н.В., Кушалаков Х. М. Топинамбур. Состав, свойства, способы переработки, области применения. М., 1995. - С. 63-68).

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

Процесс получения инулин-петинового концентрата в порошке можно представить следующей схемой: 1) из сырых клубней получают сок прессованием, сок упаривают и получают реакцию инулина при пониженной температуре и отделяют ее фильтрованием; 2) из выжимок делают водные извлечения оставшегося инулина, объединяют водные извлечения и фильтрат сока, упаривают, добавляют к смеси этиловый спирт и дополнительно получают инулин при пониженной температуре; 3) из оставшихся выжимок экстрагируют пектины с помощью водного раствора лимонной кислоты, с последующим осаждением фракции сырого (неочищенного) пектина с помощью этилового спирта; 4) осадки инулина и пектинов сушат, смешивают, размалывают и получают 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 пищевым 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. Клубни топинамбура 1000 г, с практически найденной влажностью 74%, измельчают, отжимают, получают 500 г сока, который упаривают на выпарительной чашке или под вакуумом при 70^oC на водяной бане до 1/2 исходного объема. Затем помещают в холодильник на 5 суток при 3-4^oC. Выпадает осадок неочищенного (сырого) инулина светло-коричневого цвета с содержанием инулина 81% и пектина 3,7% в расчете на сухой осадок, который отделяют фильтрованием.

Влажные выжимки экстрагируют дважды горячей водой по 1500 мл при 75^oC в течение 1 часа, при постоянном перемешивании. Водные извлечения отделяют от шрота через слой бязи, шрот отжимают. Извлечения и фильтрат сока объединяют, упаривают на выпарительной чашке или под вакуумом на водяной бане при 70^oC до 1/10 части от первоначального объема, затем охлаждают до 30^oC, добавляют 96%-ный этанол в соотношении 1:1 по объему и помещают в холодильник на 5 суток при температуре 3-4^oC. Получают дополнительно осадок сырого инулина светло-коричневого цвета с содержанием инулина 57% и пектина 15,7% в расчете на сухой осадок. Осадки из сока и из объединенных извлечений высушивают на подложке из пищевой пленки. Получают высушенный полупродукт фракции инулина, содержащий также 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 пектинов 87% в расчете на сухой осадок. Инулин в осадке практически отсутствует.

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

Получают 37,4 г готового продукта инулин-пектинового концентрата в порошке, светло-коричневого цвета без запаха, вкус не выражен. Выход сухого продукта составляет 13,1% в расчете на сухие клубни топинамбура 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 сухие клубни 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; Magyar 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 Р.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.