Введение
Важной задачей пищевой промышленности является производство продуктов питания, ориентированных на оздоровление населения [1]. При этом производимые диетические и лечебно–профилактические продукты наряду оздоровительным эффектом должны обладать высокими вкусовыми качествами и относительно низкой себестоимостью. В качестве биологически активных добавок для таких продуктов желательно использовать не импортные, а более дешевые, доступные препараты и пищевые добавки, полученные из растительного сырья.
Для увеличения производства дешевых, эффективных отечественных диетических и лечебно–профилактических продуктов питания важное значение имеет установленное качество отобранного сырья и его оздоровительный эффект, разработка технологии их изготовления, оценка качества и испытание новых продуктов питания.
Важную роль для практики играет разработка эффективных технологий производства новых лечебно-профилактических продуктов питания, способствующих улучшению качества и снижению себестоимости продуктов здорового питания с направленным действием.
Республика Казахстан, в особенности Южно-Казахстанская область, богата разнообразными растениями, которые являются сырьем для обогащения состава пищевых продуктов. В последние годы для придания пряно-ароматических вкусов пищевым продуктам и полуфабрикатам используются различные продукты растительного происхождения, например, такие как базилик и гвоздика. Анализ научно-технической литературы показывает, что химический состав листьев базилика и гвоздики зависит от географических мест их происрастания.
Одним из показателей характеризующих ценность листьев базилика и бутона гвоздики является содержание в их составе аскорбиновой кислоты и макро- и микроэлементов, играющие важную роль в жизнедеятельности человека. В связи с этим в данной работе проведены исследования содержания аскорбиновой кислоты и макро- и микроэлементов в составе листьев базилика и бутона гвоздики, культивируемых на юге Казахстана.
В настоящее время на практике для извлечения из растительного сырья комплекса полезных веществ используются различные методы экстракции [2,3]
Целью исследования является использование метода экстракции низкочастотной вакуум-ультрозвуковой технологии при низкой температуре для максимального извлечения аскорбиновой кислоты, макро- и микроэлементов из состава растительного сырья, а именно листьев базилика и бутона гвоздики.
Материалы и методы исследования
Объектами исследования выбраны листья базилика и бутон гвоздики, реализуемый отечественными производителями: ТОО «Омега» и ТОО «Global продукт».
Для измелчения растительного сырья использовали лабораторную мельницу марки ЛМ202 (Россия). Сырье измельчали до гранулометрического состава 1,5-2,0 мм.
Для приготовления 40 % водно-спиртового экстрагента использовали этиловый спирт и дистиллированную воду.
Исследования содержания аскорбиновой кислоты в экстрактах производились на жидкостном хроматографе ProStar Varian на базе испытательной региональной лаборатории инженерного профиля при ЮКГУ им. М. Ауезова;
Содержание макро- и микроэлементов в экстракте исследовались на спектрометре индуктивно-связанной плазмы с масс-спектрометрическим детектированием ICP Varian-820MS (ИСП-МС)
Для исследования процесса извлечения комплекса полезных веществ из растительного сырья была создана низкочастотная вакуум-ультрозвуковая экспериментальная установка (рис. 1).
Рис. 1. Низкочастотная вакуум-ультрозвуковая экспериментальная установка
Методика проведения эксперимента. Для получения экстракта полифитокомпонента растительное сырье измельчали до гранулометрического состава 1,5-2,0 мм. Поместив в стеклянную емкость (2) исследуемое сырьё заливали 40 % водно-спиртовым раствором и настаивали в течение 4 часов. Далее стеклянную емкость с исследуемым сырьем помещали преварительно нагретый до температуры 38-40°С изотермическую ванну (1). Затем открыв кран водопроводной сети включали в работу водянной холодильник (4).
Закрыв вакуум пропускной клапан (6), включали в работу вакуумный насос (7). Замерив остаточное давление в системе (5) и установив продолжительность обработки сырья ультразвуком, включали низкочастотный ультразвуковой аппарат (3).
После достижения заданного времени обработки ультразвуком исследуемого сырья отключали вакумм насос (7), а затем открыв вакуум пропускной клапан (6) вынимали стеклянную емкость с экстрактом (2). Далее экстракт процеживали через сито и оставшееся сырье отжимали. Полученный экстракт направляли на дальнейшее исследование.
Результаты исследования и их обсуждение
При проведении экстракции методом низкочастотной вакуум-ультрозвуковой технологии при низкой температуре исследованы различные содержания экстрагируемых листьев базилика и бутона гвоздики [4].
Анализ экспериментальных данных показывает, что с повышением относительной массы сырья с 1 % до 5 % содержание аскорбиновой кислоты в экстрактах, полученных традиционным и предлагаемым методами в базилике возрастает. Более резкое повышение содержание аскорбиновой кислоты наблюдается при содержании сырья в экстракте 5 %. Органолептическая оценка изменения вкуса экстракта показывает, что при относительной массы сырья в экстракте 5 % дает приятный вкус, а при повышении с 7,5 % до 12 % экстракт оказался очень горьким.
На основе сенсорного анализа и физико-химических показателей экстракта базилика выбраны наиболее интересные варианты с точки зрения органолептических характеристик: 1 %, 2,5 %, 5 %-ные экстракты. Наилучший вкус наблюдался у экстракта с 2,5 % содержанием базилика.
В результате ВЭЖХ-анализа было установлено наличие аскорбиновой кислоты в полученных экстрактах. Был идентифицирован пик с временем удерживания 1,5-1,6 мин. Результаты хроматографического анализа количественного содержания аскорбиновой кислоты в экстрактах листьев базилика приведены на рис. 2.
а) 
б) 
Рис. 2. Хроматограмма экстракта базилика: а) 1 %, б) 2,5 %, в) 5 %
При сравнении времени удерживания с литературными данными наблюдали хорошую корреляцию. На хроматограмме испытуемого раствора экстракта, полученной при количественном определении аскорбиновой кислоты, время удерживания пика совпадало с временем удерживания пика аскорбиновой кислоты на хроматограмме стандартного раствора сравнения.
В результате исследования хроматограмм (рис. 2) было установлено, что с повышением содержания базилика в экстрагенте от 1 % до 2,5 %, содержание аскорбиновой кислоты в экстракте растет от 0,59 мг/л до 1,19 мг/л, т.е. выход увеличивается в два раза. При дальнейшем повышении содержания базилика до 5 %, выход аскорбиновой кислоты составляет 3,03 мг/л, т.е. повышается выход более 2,5 раза по сравнению с содержанием базилика 2,5 % в составе экстрагента.
Наличие аскорбиновой кислоты в экстрактах гвоздики составило 0,02 мг/л при 1,25 %, 0,06 мг/л при 2,5 %, 0,17 мг/л при 5 % относительной массы сырья в экстракте., но по вкусовым качествам можно выделить экстракт с 1,25 % содержанием гвоздики.
Результаты исследования минерального состава экстрактов листьев базилика и бутонов гвоздики, полученных методом экстракции низкочастотной вакуум-ультрозвуковой технологии, представлены на рисунках 3 и 4.
Рис. 3. Содержание макро- и микроэлементов в базилике
Рис. 4. Содержание макро- и микроэлементов в гвоздике
Анализ содержания макро- и микроэлементов показывает (рис. 3), что в экстракте базилика в наибольшем количестве содержатся следующие макроэлементы, необходимые элементы для нормальной жизнедеятельности человека: калий – 20,78 мкг, кальций –16,43мкг, натрий – 1,58 мкг, магний – 2,66 мкг. Кроме того исследованиями установлено, что в составе экстракта базилика содержатся такие микроэлементы как, медь – 15,33 мкг, никель-14,37 мкг, цинк – 6,04 мкг, железо – 1,72 мкг.
Из данных рисунка 4 видно, что в составе экстракта бутона гвоздики в наибольшем количестве содержатся микроэлементы: марганец – 113,7 мкг, медь – 13,59 мкг и макроэлементы такие, как натрий – 5,98 мкг, кальций – 5,69 мкг, калий – 2,83 мкг, фосфор-1,48 мкг.
Таким образом, в составе экстрактов листьев базилика и бутона гвоздики в достаточном количестве содержатся макро- и микроэлементы.
Вывод
На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что экстракты листьев базилика и бутона гвоздики, полученные по разработанной технологии с использованием низкочастотной вакуум-ультрозвуковой экстракции, богаты витамином С, макро- и микроэлементами.