РОЗДІЛ 2
ВИБІР НАПРЯМУ ДОСЛІДЖЕНЬ, ОПИС МЕТОДИК ТА ОБ'ЄКТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ З ЕКСТРАГУВАННЯ ЦІЛЬОВИХ КОМПОНЕНТІВ ІЗ АМАРАНТУ
2.1. Загальна характеристика розділу
Останнім часом активно проводяться дослідження рослин української флори, які застосовуються у хімічній, харчовій промисловостях, народній медицині та ін. До таких рослин належать рослини родини Амарантових (Amaranthaceae): амарант мітлистий (Amaranthus cruentus L.), амарант хвостатий (Amaranthus caudatus L.), що культивуються на Волині, та щириця звичайна (Amaranthus retroflexus L.) - один із найпоширеніших бур'янів.
Амарант відзначається високим вмістом протеїну, містить такі мінеральні речовини, як кальцій, магній, залізо, фосфор. Овочеві форми амаранту містять аскорбінову кислоту, каротин та оксалатну кислоту - до 10 % від сухої маси речовин. Окрім вищесказаного, вегетативну масу амаранту можна використовувати для рентабельного виробництва вітаміну Р (рутину), також одержувати пектини, які за своїми властивостями не поступаються яблучним [78].
З рослин цієї родини виділені й інші сполуки: рибофлавін (вітамін В2), токоферол (вітамін Е), тіамін (вітамін В1), вітаміни групи D, хлорофіл, холін, жовчні кислоти, спирти, фітостерини і сквален [80].
Амарантова олія містить ненасичені жирні кислоти: лінолеву, пальмітинову, стеаринову, олеїнову, ліноленову, арахідонову. Їхній вміст у ліпідах амаранту сягає 77 %, причому 50 % складає лінолева кислота. Лінолева і арахідонова жирні кислоти не синтезуються в організмі і повинні надходити з їжею.
Як буде показано далі, жирнокислотний склад амарантових олій свідчить, що ці олії можуть успішно бути використані при виробництві біодизельного пального (див. додаток Б).
У табл. 2.1 подано порівняння складу основних компонентів амаранту та інших продуктів харчування [65]. Як видно з таблиці, амарант за основними показниками перевищує більшість широко вживаних харчових продуктів.
Таблиця 2.1
Основний компонентний склад амаранту та інших продуктів харчування
Назва культуриПротеїни, %Лізин, %Вуглеводи, г/100 гКальцій, мг/100 гЗалізо, мг/100 гФосфор, мг/100 гАмарант160,856316210,0455Кукурудза90,2574201,8256Жито130,473382,6376Гречка120,5872332,8282Пшениця100,3571413,3372Рис70,2777321,6360Молоко людини3,50,495118сліди93
Особливу цінність і широке використання у хімічній промисловості, народній і традиційній медицині, парфумерії має амарантова олія. За своїми властивостями вона не поступається обліпиховій олії. Унікальною амарантову олію роблять, в основному, такі компоненти, як сквален, вітамін Е та високий вміст ненасичених жирних кислот [67].
Вміст олії в насінні амарантів та щириці коливається в межах 6-9% [97]. Виділяють олію з насіння амаранту дворазовою екстракцією або екстракцією під час нагрівання, використовуючи як розчинник н-гексан [98]. Однак процеси екстрагування та кінетика екстрагування вивчені недостатньо.
Тому, враховуючи незначний вміст олії в насінні амаранту та недосконалість процесів екстрагування, виникає необхідність проведення досліджень структури насіння, основних хімічних характеристик та механізму процесу екстрагування, впливу температури, природи розчинника, ступеня подрібнення, а також розробки математичних моделей і технологічних схем процесу одержання амарантових олій в умовах періодичного та безперервного процесів із метою збільшення ступеня вилучення та розробки відповідної технології її одержання.
У розділі наведено характеристики об'єктів дослідження та описано методики визначення складу, хімічних констант і кінетики екстрагування олій.
2.2. Виділення та ідентифікація неліпідних речовин з насіння амаранту
На основі опрацьованої літератури з дослідження хімічного складу амаранту зроблено висновок, що серед неліпідних речовин, які в найбільшій кількості можуть міститися в насінні цієї рослинної сировини, наявні білки і пектини [72].
Пектини - високомолекулярні сполуки, які належать до групи кислотних полісахаридів. Основою пектинових речовин є молекулярний ланцюг із залишків ?-D-галактурової кислоти, які з'єднані 1,4-?-D-глікозидним зв'язком.
Пектини мають властивість зв'язувати токсичні та радіоактивні метали у нерозчинні комплекси і виводити їх з організму людини. Знезаражуюча дія пектинів застосовується в лікувально-профілактичному харчуванні. Тому доцільно проводити дослідження з виділення пектинів зі шроту насіння амаранту [79].
Виділення пектинів. Шрот насіння амаранту в кількості 50 г переносять у півлітрову колбу і заливають слабким розчином сульфатної кислоти (5 крапель концентрованої кислоти на 300 мл води). Колбу закривають зворотним холодильником і нагрівають одну годину на киплячій водяній бані.
Із гарячої витяжки вилучають сульфатну кислоту, додаючи 1 г СаСО3 і фільтрують через подвійний шар марлі. Два рази промивають залишок на марлі порціями по 20 мл гарячої води. Фільтрат випарюють на водяній бані до об'єму приблизно 60 мл. До охолодженого сиропу додають 200 мл ізопропілового спирту, колбу закривають гумовим корком і ставлять на добу в холодне місце. Наступного дня зливають рідину з рихлого осаду пектину, що випадає, переносять його у фарфорову чашку і залишають на кілька днів під тягою для повного виділення ізопропілового спирту [98].
Вміст пектинів виявляють за допомогою якісних реакцій: з літій хлоридом, реактивом Драгендорфа та реактивом Ерліха [99; 100].
Виділення розчинного пектину. 25 г шроту насіння амаранту розтирають у фарфоровій ступці до однорідної маси, переносять в конічну колбу на 500 мл, заливають 100 мл води, нагрітої до 45 ?С (не вище), і витримують, періодично перемішуючи 30 хвилин на водяній бані. Потім колбу щільно закривають корком і енергійно збовтують 15-20 хвилин. Після цього вміст колби центрифугують і відбирають прозорий розчин пектину. Для забезпечення повноти виділення розчинного пектину процес повторюють двічі. Екстракти об'єднують, доводячи їхній загальн