RU2811762C1 - Способ получения концентрата каротиноидов из выжимок томатов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения из выжимок томатов концентрата каротиноидов, применяемого в производстве продуктов питания. Предложен способ получения концентрата каротиноидов из выжимок томатов, который включает обработку выжимок томатов в электромагнитном поле СВЧ, сушку обработанных выжимок томатов в зоне ИК-излучения, измельчение и обработку измельченных высушенных выжимок томатов раствором ферментов, содержащим целлюлазу, ксиналазу, протеазу и пектиназу в количестве, обеспечивающем соответственно 150, 100, 50 и 100 ед. активности на 1 г сухого вещества измельченных высушенных выжимок томатов, отделение из полученной ферментированной массы осадка путем фильтрования под вакуумом, нагревание осадка для инактивации ферментов и сушку под вакуумом, последующее экстрагирование каротиноидов из высушенного осадка ацетоном, фильтрование полученного экстракта под вакуумом и удаление из экстракта ацетона под вакуумом, при этом обработку раствором ферментов проводят при температуре 45-50°С и соотношении измельченные высушенные выжимки томатов : раствор ферментов, равном (1:10)÷(1:12), в течение 1,5-2,0 часов при постоянном перемешивании, а экстрагирование каротиноидов из высушенного осадка ацетоном проводят в одну стадию при температуре 40-45°С и соотношении измельченные высушенные выжимки томатов : ацетон масс./об., равном (1:14)÷(1:15), в течение 8-10 минут в зоне УЗ-воздействия с удельной мощностью 0,2-0,4 Вт/см³ и в течение 40-45 минут при постоянном перемешивании. Изобретение позволяет получить концентрат каротиноидов с высоким содержанием ликопина - 721-739 мг/100 г и бета-каротина - 516-520 мг/100 г, а также сократить общую продолжительность технологического процесса. 2 пр.

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения концентрата каротиноидов, применяемого в производстве продуктов питания.

Известен способ получения концентрата каротиноидов из растительного сырья, включающий его измельчение, бланширование при температуре 50-60°С в течение 2-3 минут, отделение сока от жома, сушку жома при температуре не более 60°С до содержания влаги 5,2%, измельчение до размера частиц (0,20±0,05) мм, экстракцию 80-99%-ным этиловым спиртом в течение 1 часа при температуре 20-60°С и соотношении сырья и экстрагента (1:2)÷(1:6), фильтрование экстракта, удаление из экстракта растворителя при температуре не более 60°С под вакуумом и разделение полученного концентрата на две жидкие фазы: водорастворимую (углеводно-каротиноидную) и жирорастворимую (липидно-каротиноидную) (Патент РФ №2214432 С2, опубл. 20.10.2003).

Недостатками известного способа являются низкие выход каротиноидов и качество получаемого концентрата, что обусловлено низкой степенью извлечения каротиноидов из растительного сырья.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения концентрата каротиноидов из растительного сырья - из выжимок томатов, включающий обработку выжимок томатов в электромагнитном поле СВЧ при темпе нагрева 0,4-0,6°С/с до достижения температуры 40-45°С, сушку обработанных выжимок томатов при температуре 40-45°С в зоне ИК-излучения до влажности 15-20%, измельчение до размера частиц 0,8-1,0 мм, обработку измельченных выжимок томатов раствором, содержащим целлюлазу, ксиналазу и протеазу в количестве, обеспечивающем соответственно 150, 100 и 50 ед. активности на 1 г сухого вещества высушенных выжимок томатов, при температуре 40-45°С, рН 5,4-5,6 и постоянном перемешивании в течение 1,0-1,5 часов при соотношении высушенные выжимки томатов - раствор, содержащий ферменты, равном (1:12)÷(1:15), отделение из полученной ферментированной массы осадка путем фильтрования под вакуумом, нагревание отделенного осадка до температуры 83-85°С в течение 5-7 минут, сушку под вакуумом при температуре 40-45°С до влажности 8-10%, охлаждение до температуры 25-30°С, последующее экстрагирование ацетоном в три стадии при соотношении измельченные высушенные выжимки томатов - ацетон (масс/объем), равном (1:10)÷(1:12), и постоянном перемешивании в течение 45-60 минут на каждой стадии, фильтрование экстрактов, полученных после каждой стадии экстрагирования, под вакуумом, объединение экстрактов и удаление из объединенных экстрактов ацетона под вакуумом (патент РФ №2787436 С1, опубл. 09.01.2023).

Недостатками известного способа являются низкое содержание в концентрате каротиноидов таких групп каротинов, как ликопин и бета-каротин, обладающих наиболее высоким биоактивным потенциалом, а также многостадийность и длительность процесса экстрагирования.

Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является повышение в концентрате каротиноидов содержания ликопина и бета-каротина, а также сокращение технологических стадий при реализации способа.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание эффективного способа получения концентрата каротиноидов, обеспечивающего повышение в его составе содержания ликопина и бета-каротина, а также сокращение технологических стадий при реализации способа.

Технический результат достигается тем, что в способе получения концентрата каротиноидов из выжимок томатов, включающем обработку выжимок томатов в электромагнитном поле СВЧ, сушку обработанных выжимок томатов в зоне ИК-излучения, измельчение и обработку измельченных высушенных выжимок томатов раствором ферментов, содержащим целлюлазу, ксиналазу, протеазу и пектиназу в количестве, обеспечивающем соответственно 150, 100, 50 и 100 ед. активности на 1 г сухого вещества измельченных высушенных выжимок томатов, отделение из полученной ферментированной массы осадка путем фильтрования под вакуумом, нагревание осадка для инактивации ферментов и сушку под вакуумом, последующее экстрагирование каротиноидов из высушенного осадка ацетоном, фильтрование полученного экстракта под вакуумом и удаление из экстракта ацетона под вакуумом, согласно изобретению обработку раствором ферментов проводят при температуре 45-50°С и соотношении измельченные высушенные выжимки томатов: раствор ферментов, равном (1:10)÷(1:12), в течение 1,5-2,0 часов при постоянном перемешивании, а экстрагирование каротиноидов из высушенного осадка ацетоном проводят в одну стадию при температуре 40-45°С и соотношении измельченные высушенные выжимки томатов: ацетон масс/об., равном (1:14)÷(1:15), в течение 8-10 минут в зоне У3-воздействия с удельной мощностью 0,2-0,4 Вт/см³ и в течение 40-45 минут при постоянном перемешивании.

Нами экспериментально установлено, что обработка измельченных высушенных выжимок томатов раствором ферментов, содержащим целлюлазу, ксиналазу, протеазу и пектиназу, при выявленных оптимальных режимах позволяет в максимальной степени высвободить каротиноиды и, в первую очередь, ликопин и бета-каротин, находящиеся в связанном состоянии не только с целлюлозой, гемицеллюлозами и белками, но и с пектиновыми веществами клеточной стенки томатов, что обеспечивает при последующей экстракции более высокое содержание в концентрате каротиноидов таких групп каротинов, как ликопин и бета-каротин, обладающих высоким биоактивным потенциалом.

Кроме этого, экспериментально установлено, что осуществление процесса экстракции при выявленных оптимальных режимах в течение 8-10 минут в зоне УЗ-воздействия и в течение 40-45 минут при постоянном перемешивании позволяет интенсифицировать этот процесс и реализовать его в одну стадию.

Заявляемый способ получения концентрата каротиноидов из выжимок томатов поясняется примерами.

Пример 1. 100 г выжимок томатов обрабатывают в ЭМП СВЧ при темпе нагрева 0,4°С/с до достижения температуры 40°С, затем обработанные выжимки сушат при температуре 40°С в ИК-сушилке до влажности 20%, измельчают до размера частиц 1,0 мм. Получают 45 г измельченных высушенных выжимок, содержащих 36 г сухих веществ. Готовят раствор ферментов: для этого берут 0,54 л воды подкисляют лимонной кислотой до значения рН 5,4 и растворяют ферменты в количестве 0,54 г сухой целлюлазы с активностью 10000ед./г, 0,36 г сухой ксиланазы с активностью 10000 ед./г, 0,18 г сухой протеазы с активностью 10000 ед./г и 0,36 г сухой пектиназы с активностью 10000 ед./г, что обеспечивает соответственно 150, 100, 50 и 100 ед. активности на 1 г сухого вещества выжимок. Затем 45 г измельченных высушенных выжимок смешивают с 0,54 л приготовленного раствора ферментов (соотношение выжимки - раствор ферментов равно 1:12) при температуре 45°С и постоянном перемешивании в течение 1,5 часов.

Из полученной ферментированной массы отделяют осадок путем фильтрования под вакуумом, нагревают до температуры 83°С в течение 7 минут для инактивации ферментов и сушат при температуре 40°С под вакуумом до влажности 10%.

Экстракцию каротиноидов из высушенного осадка проводят при температуре 40°С в одну стадию ацетоном в количестве 0,63 л (соотношение измельченные высушенные выжимки томатов - ацетон масс/об., равном 1:14) в течение 8 минут в зоне УЗ-воздействия с удельной мощностью 0,4 Вт/см³ и в течение 45 минут при постоянном перемешивании. Полученный экстракт фильтруют под вакуумом и из экстракта удаляют ацетон при температуре 40°С под вакуумом.

Реализация заявляемого способа по указанным в примере технологическим режимам обеспечивает в концентрате каротиноидов высокое содержание каротинов, обладающих высоким биоактивным потенциалом, а именно, ликопина 739 мг/100 г и бета-каротина 520 мг/100 г.

Пример 2. 100 г выжимок томатов обрабатывают в ЭМП СВЧ при темпе нагрева 0,6°С/с до достижения температуры 45°С, затем обработанные выжимки сушат при температуре 45°С в ИК-сушилке до влажности 15%, измельчают до размера частиц 0,8 мм. Получают 40 г измельченных высушенных выжимок, содержащих 34 г сухих веществ. Готовят раствор ферментов: для этого берут 0,4 л воды подкисляют лимонной кислотой до значения рН 5,6 и растворяют ферменты в количестве 0,51 г сухой целлюлазы с активностью 10000 ед./г, 0,34 г сухой ксиланазы с активностью 10000 ед./г, 0,17 г сухой протеазы с активностью 10000 ед./г и 0,34 г пектиназы с активностью 10000 ед./г, что обеспечивает соответственно 150, 100, 50 и 100 ед. активности на 1 г сухого вещества выжимок.

Затем 40 г измельченных высушенных выжимок смешивают с 0,4 л приготовленного раствора ферментов (соотношение выжимки - раствор ферментов равно 1:10) при температуре 50°С и постоянном перемешивании в течение 2 часов.

Из полученной ферментированной массы отделяют осадок путем фильтрования под вакуумом, нагревают до температуры 85°С в течение 5 минут для инактивации ферментов и сушат при температуре 45°С под вакуумом до влажности 8%.

Экстракцию каротиноидов из высушенного осадка проводят при температуре 45°С в одну стадию ацетоном в количестве 0,6 л (соотношение измельченные высушенные выжимки томатов - ацетон (масс/объем), равном 1:15) в течение 10 минут в зоне УЗ-воздействия с удельной мощностью 0,2 Вт/см³ и в течение 40 минут при постоянном перемешивании. Полученный экстракт фильтруют под вакуумом и из экстракта удаляют ацетон при температуре 45°С под вакуумом.

Реализация заявляемого способа по указанным в примере технологическим режимам обеспечивает в концентрате каротиноидов высокое содержание каротинов, обладающих высоким биоактивным потенциалом, а именно, ликопина 721 мг/100 г и бета-каротина 516 мг/100 г.

Таким образом, реализация заявляемого способа обеспечивает получение концентрата каротиноидов с высоким содержанием ликопина и бета-каротина, обладающих высоким биоактивным потенциалом.

Кроме того, в заявляемом способе за счет исключения стадии охлаждения высушенного осадка и осуществления экстракции каротиноидов из высушенного осадка в одну стадию сокращается общая продолжительность технологического процесса.

Claims (1)

1. Способ получения концентрата каротиноидов из выжимок томатов, характеризующийся тем, что включает обработку выжимок томатов в электромагнитном поле СВЧ, сушку обработанных выжимок томатов в зоне ИК-излучения, измельчение и обработку измельченных высушенных выжимок томатов раствором ферментов, содержащим целлюлазу, ксиналазу, протеазу и пектиназу в количестве, обеспечивающем соответственно 150, 100, 50 и 100 ед. активности на 1 г сухого вещества измельченных высушенных выжимок томатов, отделение из полученной ферментированной массы осадка путем фильтрования под вакуумом, нагревание осадка для инактивации ферментов и сушку под вакуумом, последующее экстрагирование каротиноидов из высушенного осадка ацетоном, фильтрование полученного экстракта под вакуумом и удаление из экстракта ацетона под вакуумом, при этом обработку раствором ферментов проводят при температуре 45-50°С и соотношении измельченные высушенные выжимки томатов : раствор ферментов, равном (1:10)÷(1:12), в течение 1,5-2,0 часов при постоянном перемешивании, а экстрагирование каротиноидов из высушенного осадка ацетоном проводят в одну стадию при температуре 40-45°С и соотношении измельченные высушенные выжимки томатов : ацетон масс./об., равном (1:14)÷(1:15), в течение 8-10 минут в зоне УЗ-воздействия с удельной мощностью 0,2-0,4 Вт/см³ и в течение 40-45 минут при постоянном перемешивании.