Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТОЦИАНОВОГО КРАСИТЕЛЯ ИЗ ВЫЖИМОК ТЕМНЫХ СОРТОВ ЯГОД

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства натуральных, в частности антоциановых, красителей.

Известен способ получения красного красителя из виноградных выжимок [О.А. Харламова, Б.В. Кафка. Натуральные пищевые красители. М.: Пищевая промышленность, 1979, с. 26], заключающийся в следующем: свежие выжимки, полученные после прессования винограда, заливают водным раствором химически чистой соляной кислоты с массовой долей 1% в соотношении 1:1 и настаивают в течение 12-20 ч при периодическом перемешивании. Затем массу подогревают до температуры 65-70°С и выдерживают 30-60 мин. По окончании экстрагирования массу охлаждают, жидкую фракцию сливают самотеком, остаток отпрессовывают. Приготовленный таким образом экстракт концентрируют путем упаривания под вакуумом при температуре 60-65°С в аппаратуре из нержавеющей стали.

Недостатки известного способа - низкий удельный выход и невысокое качество красителя, необходимость стабилизации используемого свежего сырья, имеющего ограниченный срок хранения, многостадийность и длительность технологического процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения антоцианового красителя из выжимок темных сортов ягод [патент РФ 2426755, 2011, С09В 61/00. Опубл. в бюл. №23 от 20.08.2011], заключающийся в следующем: высушенное и измельченное сырье смешивают с экстрагентом, в качестве которого используют смесь воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1÷3, с добавлением химически чистой концентрированной соляной кислоты в количестве 1% к массе водно-глицериновой смеси. Сырье смешивают с экстрагентом из расчета 10-25 см³ на 1 г сырья, экстрагирование осуществляют при 60-70°С в течение 1-2 ч при перемешивании. Краситель отделяют от твердой фракции фильтрованием.

Недостатки известного способа - присутствие в экстрагенте соляной кислоты уменьшает устойчивость красителя к нагреванию и препятствует интенсификации процесса его извлечения.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения антоцианового красителя из выжимок темных сортов ягод, позволяющего увеличить эффективность выделения красных пигментов, повысить устойчивость красителя к нагреванию, упростить и интенсифицировать способ его получения.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ получения антоцианового красителя из выжимок темных сортов ягод, характеризующийся тем, что он предусматривает смешивание высушенного и измельченного сырья с экстрагентом, в качестве которого используют смесь воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1÷3, сырье смешивают с экстрагентом из расчета 5-10 см³ на 1 г сырья, экстрагирование осуществляют при 90-98°С в течение 0,5-1 ч при перемешивании, затем краситель отделяют от твердой фракции фильтрованием, остаток отпрессовывают.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности выделения красных пигментов и их устойчивости к нагреванию, в упрощении и интенсификации процесса получения антоцианового красителя.

На фиг. 1-4 представлены экспериментальные данные:

фиг. 1 - зависимость концентрации красителя (с) в экстрактах черноплодной рябины от времени термостатирования (t) при 80°С: 1 - вода:глицерин (1:1), 1% НСl; 2 - вода:глицерин (1:1);

фиг. 2 - зависимость концентрации красителя (с) в экстрактах черноплодной рябины в смеси вода:глицерин (1:1) от времени экстрагирования (t): 1 - 70°С, 2 - 80°С, 3 - 98°С;

фиг. 3 - зависимость концентрации красителя (с) в экстрактах от сырья, температуры и содержания глицерина в экстрагенте (w): а - черноплодная рябина (1), б - черноплодная рябина (2), в - темный виноград;

фиг. 4 - зависимость концентрации красителя (с) в экстрактах от объема экстрагента в расчете на 1 г сырья (v) при 98°С: 1 - виноград, 2 - черноплодная рябина, экстрагент - вода:глицерин (1:1).

Способ получения антоцианового красителя из выжимок темных сортов ягод осуществляют следующим образом.

Высушенные и измельченные выжимки из темных сортов ягод заливают смесью воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1÷3, из расчета 5-10 см³ на 1 г сырья. Экстрагирование осуществляют при 90-98°С в течение 0,5-1 ч при перемешивании. Полученный краситель отфильтровывают от твердой фракции, остаток отпрессовывают.

Соляная кислота, используемая в известном способе, в прототипе подавляет рост микроорганизмов в экстракте при хранении. Однако антоцианы нестабильны в кислой среде из-за протекания реакции гидролиза с образованием плохо растворимых антоцианидинов. Так как предложенный способ прост и позволяет получить краситель с концентрацией красных пигментов, достаточной для практического использования, краситель следует получать непосредственно перед применением, минуя стадии концентрирования, стабилизации и хранения. Это позволяет исключить присутствие соляной кислоты в экстрагенте, интенсифицировать процесс экстракции, повысив температуру и сократив время экстрагирования.

Как видно на фиг. 1, использование бескислотного экстрагента в отличие от экстрагента прототипа, содержащего соляную кислоту, замедляет гидролиз антоциангликозидов до антоцианидинов при нагревании и выпадение последних в осадок. Это позволяет интенсифицировать процесс экстракции, повысив температуру и сократив время экстрагирования. Как видно на фиг. 2, увеличение температуры с 70°С до 98°С повышает эффективность экстракции, а большая часть красителя экстрагируется уже за 0,5 ч.

С увеличением содержания глицерина в смеси (фиг. 3,а,б,в) концентрация красителя увеличивается и достигает максимального значения при соотношении компонентов, близком к 1:1. При содержании воды в экстрагенте менее 30 мас. % концентрация антоцианов в экстракте уменьшается. Это можно объяснить тем, что глицерин - очень сильно ассоциированная вязкая жидкость. Добавление воды к глицерину частично разрушает его ассоциацию и усиливает его способность к сольватации полифенольных соединений со структурой α-гликолей (обуславливающих темную окраску ягод) за счет образования хелатных комплексов посредством водородной связи. Увеличение температуры экстрагирования с 70°С до 90-98°С повышает эффективность экстракции по той же причине.

На концентрацию красителя влияет степень измельчения, срок хранения сырья (фиг. 3,а,б) и, особенно сильно, сорт и степень вызревания ягод (фиг. 3,в). Высокое содержание антоцианов в сырье (фиг. 3,в) частично нивелирует влияние глицерина на эффективность экстракции пигментов: в сравнении с водой максимальное увеличение концентрации красителя при экстракции водно-глицериновой смесью (1:1) составляет ~30%. При относительно низком содержании антоцианов в сырье (фиг. 3,а,б) экстрагирующая роль глицерина в смеси возрастает и позволяет увеличить содержание антоцианов в экстракте до ~100%.

Концентрацию антоцианов в экстракте также можно увеличить, уменьшая количество экстрагента в расчете на 1 г сырья. Как видно на фиг. 4, при уменьшении объема растворителя в расчете на 1 г сырья в 5 раз концентрация антоцианов возрастает в ~3 раза.

Проведенный анализ экспериментальных данных, представленных на фиг. 1-4, позволяет подобрать условия получения красителя с высокой концентрацией антоциановых пигментов в соответствии с целями практического использования.

Способ получения антоцианового красителя из выжимок темных сортов ягод поясняется следующими примерами (для получения сравнимых результатов экстракция бескислотным экстрагентом и экстрагентом из прототипа осуществлялась из одной партии для каждого вида сырья смесью растворителя с максимальной сольватирующей способностью).

Пример 1 (прототип). Высушенные, измельченные выжимки ягод черноплодной рябины (Aronia Melanocarpa (Michx) Elliot) массой 1 г заливают 10 см³ экстрагента, приготовленного из воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1:1, с добавлением химически чистой концентрированной соляной кислоты в количестве 1% к массе экстрагента. Экстрагирование осуществляют при 70°С в течение 1 ч при перемешивании. Полученный краситель отфильтровывают от твердой фракции.

Концентрация антоциановых пигментов в красителе составляет 1,6 г/л.

Пример 2 (прототип). Высушенные, измельченные выжимки ягод черного сорта винограда (Vitis labrusca, V. vinifera) массой 1 г обрабатывают 10 см³ экстрагента, приготовленного из воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1:1, с добавлением химически чистой концентрированной соляной кислоты в количестве 1% к массе экстрагента. Экстрагирование осуществляют при 70°С в течение 1 ч при перемешивании. Полученный краситель отфильтровывают от твердой фракции.

Концентрация антоциановых пигментов в красителе составляет 4,1 г/л.

Пример 3. Высушенные, измельченные выжимки ягод черноплодной рябины (Aronia Melanocarpa (Michx) Elliot) массой 1 г заливают 10 см³ экстрагента, приготовленного из воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1:1. Экстрагирование осуществляют при 98°С в течение 1 ч при перемешивании. Полученный краситель отфильтровывают от твердой фракции, остаток отпрессовывают.

Концентрация антоциановых пигментов в красителе составляет 2,3 г/л.

Пример 4. Высушенные, измельченные выжимки ягод черноплодной рябины (Aronia Melanocarpa (Michx) Elliot) массой 1 г заливают 5 см³ экстрагента, приготовленного из воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1:1. Экстрагирование осуществляют при 98°С в течение 0,5 ч при перемешивании. Полученный краситель отфильтровывают от твердой фракции, остаток отпрессовывают.

Концентрация антоциановых пигментов в красителе составляет 3,6 г/л.

Пример 5. Высушенные, измельченные выжимки ягод черного сорта винограда (Vitis labrusca, V. vinifera) массой 1 г обрабатывают 10 см³ экстрагента, приготовленного из воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1:1. Экстракцию осуществляют при 98°С в течение 0,5 ч при перемешивании. Полученный краситель отфильтровывают от твердой фракции, остаток отпрессовывают

Концентрация антоциановых пигментов в красителе составляет 6,1 г/л.

Пример 6. Высушенные, измельченные выжимки ягод черного сорта винограда (Vitis labrusca, V. vinifera) массой 1 г обрабатывают 5 см³ экстрагента, приготовленного из воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1:1. Экстрагирование осуществляют при 98°С в течение 0,5 ч при перемешивании. Полученный краситель отфильтровывают от твердой фракции, остаток отпрессовывают.

Концентрация антоциановых пигментов в красителе составляет 7,8 г/л.

Данные анализа представлены в таблице.

Как видно из примеров фиг. 1-4 и таблицы, способ получения антоцианового красителя из выжимок темных сортов ягод с использованием в качестве экстрагента смеси воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1÷3, по сравнению с экстрагентом прототипа, содержащим соляную кислоту, повышает эффективность экстракции при нагревании до 90-98°С и уменьшении объема экстрагента до 5-10 см³: концентрация антоцианового красителя в экстракте увеличивается в 1,5-2 раза. При этом время экстрагирования можно сократить до 0,5-1 ч. Верхний температурный предел 98°С ограничен температурой кипения воды, нижний предел объема экстрагента 5 см³ - впитыванием растворителя сухим сырьем и уменьшением объема экстракта.

Предложенный способ получения антоцианового красителя из выжимок темных сортов ягод позволяет увеличить эффективность экстрагирования красных пигментов и их устойчивость к нагреванию, интенсифицировать процесс, упростить способ получения антоцианового красителя.