Способ получения пектина из подсолнечника

Номер патента: 16871

Опубликовано: 30.08.2012

Авторы: Маршал Л.Фишман, Мухидинов Зайниддин Камарович, Лин Шу Лю

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения пектина из растительного сырья, заключающийся в измельчении сырья, гидролиз-экстрагировании растительного материала, центрифугировании жидкой фазы, ультрафильтрации и осаждении этанолом, отличающийся тем, что перед гидролиз-экстрагированием проводится обработка растительного сырья в статическом или динамическом режиме в непрерывных колончатых экстракторах для перевода пектинового матрикса в растворимую форму солями натрия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве раствора для растворения пектинового матрикса используются хелатные агенты.

3. Способ по пп.1, 2, отличающийся тем, что процесс гидролиз-экстрагирования проводится в режиме автоклавирования в течение 3-10 мин.

4. Способ п.1, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют корзинки и стебли подсолнечника.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНА ИЗ ПОДСОЛНЕЧНИКА Изобретение относится к технологии производства пектина из растительного сырья, а именно к эффективному способу выделения подсолнечного пектина, и может быть использовано при производстве продуктов профилактического и лечебного назначения, а также в пищевой и фармацевтической промышленности. Изобретение создано с целью уменьшения времени контакта с кислыми растворами в процессе предварительной обработки растительного сырья и его гидролиза при получении пектина из подсолнечника, снижения кислотности среды, увеличения выхода и улучшения качества конечного продукта. Способ получения пектина из подсолнечника включает их измельчение, предварительную обработку раствором солей натрия, гидролизэкстрагирование тврдой фазы в динамическом режиме соляной кислоты (pH 1,6-5,5) при гидромодуле 1:20 и кратковременном контакте пектинового раствора (5-10 мин) при нагревании 85-120C, самотчное отделение жидкой фазы, центрифугирование, ультрафильтрационное концентрирование и осаждение этанолом. Приведена технологическая схема непрерывных экстракторов для предварительной обработки сырья и ее гидролиза динамическим способом: раствор соли (1) или кислоты (2) подается насосом (3) в экстракционные колонки (4)-(6),где осуществляется освобождение пектиновых веществ (далее ПВ) (7), а экстракт идет на дальнейшую переработку (8). Скорость потока растворов регулируется согласно параметрам колонок, т.е. в зависимости от их длины и диаметра так, чтобы время контакта выделенного продукта не превышало 10-30 мин в случае применения обычных колонок. В промышленном процессе предпочтительно использовать проточные экстракторы, поскольку с их помощью удается легко извлекать пектины по фракциям. Изобретение позволяет увеличить выход и улучшить качество целевого продукта (молекулярную массу, содержание галактуроновой кислоты и степень этерификации), а также сократить экономические затраты при получении пектина за счет низкой себестоимости реагентов, используемых при предварительной обработке сырья.(TJ), Маршал Л. Фишман, Лин Шу Лю (US)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: МУХИДИНОВ ЗАЙНИДДИН КАМАРОВИЧ (TJ) 016871 Изобретение относится к технологии производства пектина из растительного сырья, а именно к эффективному способу выделения подсолнечного пектина, и может быть использовано при производстве продуктов профилактического и лечебного назначения. Известен способ получения пектина, заключающийся в том, что предварительно измельченное растительное сырье обрабатывают раствором хлороформа и этанола, приготовленным в соотношении 1:3,взятых по отношению к экстрагируемому веществу 1:6 с последующим экстрагированием на водяной бане при температуре 75-80C в течение 30-40 мин, последующим фильтрованием растительного сырья для отделения экстракта и дальнейшим 4-кратным экстрагированием при нагревании различными реактивами, смешением экстрактов, нейтрализацией их гидроксидом аммония и осаждением этиловым спиртом, отжимом и высушиванием [1]. Недостатком этого способа является высокая токсичность используемого реагента - хлороформа, а также сложность и длительность процесса получения, что приводит к ухудшению качества пектиновых веществ. Существует способ экстракции полисахаридов [2], таких как пектин и каррагинан, включающий пропускание экстрагента через неподвижный слой полисахарида, содержащего материал для одновременного гидролиза и экстракции полисахарида из растительного материала. В данном способе не требуется фильтрация раствора экстракта. К растительному материалу для лучшего фильтрования раствора гидролизата может быть добавлен наполнитель. Однако данный способ не эффективен для экстракции пектина из подсолнечника. Наиболее близким к способу, описанному в настоящем изобретении, является способ получения пектина из растительного материала [3], включающий: а) пропускание слабокислого раствора с концентрацией, не превышающей 1%, через колонку, заполненную исходным материалом для удаления ионов кальция и магния; б) промывание колонки водой для удаления кислоты; в) экстрагирование пектиновых веществ из колонки раствором щелочи. Недостатком этого способа является недостаточно полное экстрагирование пектина при низких температурах, причм при экстракции пектина щелочью происходит частичная деградация пектина по механизму -элиминирования и его деэтерификации, которая приводит к потере качества конечного продукта. Целью изобретения является уменьшение времени контакта с кислыми растворами в процессе предварительной обработки растительного сырья и ее гидролиза при получении пектина из подсолнечника, снижение кислотности среды, увеличение выхода и улучшение качества конечного продукта. Поставленная цель решается тем, что заявляемый способ получения пектина из растительного сырья включает гидролиз-экстракцию сырья разбавленным раствором соляной кислоты при нагревании,отделение экстракта, фильтрование и выделение пектина, в качестве сырья используют измельчнные корзинки и стебли подсолнечника, которые предварительно обрабатывают 1-3 М растворами натрийсодержащих солей. Гидролиз-экстракцию проводят при помощи раствора соляной кислоты в динамическом режиме на колонке, а также в режиме автоклавирования при различных концентрациях кислоты(pH 1,8-5,5), гидромодуле 1:20, температуре 85C в течение довольно короткого контакта (3-10 мин) пектиновых веществ (далее ПВ) с кислым раствором гидролизата в непрерывных экстракторах для предварительной обработки сырья и ее гидролиза динамическим способом. В процессах кислотной экстракции пектина растительный материал, как правило, обрабатывают разбавленными кислотами, такими как азотная, серная, соляная и другие минеральные и органические кислоты, при несколько повышенной температуре (70-90C) и длительном времени (1-5 ч) с выделением пектина из клеточных стенок растительного исходного материала. В производстве пектина обычно в качестве сырья используются выжимки и кожура цитрусовых, остающиеся после отжимания сока, яблочные выжимки, остающиеся при производстве яблочного сока и сидра, и жом сахарной свеклы при получении сахара. Известно, что пектиновые вещества (ПВ) в этих растительных материалах находятся в виде как гомогалактуронановых линейных, так и разветвленных рам-ногалактуронановых полимерных цепей, связанных с компонентами клеточных стенок (целлюлозой, гемицеллюлозой, лигнином и белками) растений. В производстве условия гидролиза подбирают таким образом, чтобы перевести основную часть молекул пектина, связанного в растительном исходном материале с компонентами клеточной стенки ковалентными связями, в экстракционную среду. Однако ПВ подсолнечника преимущественно (8592%) связаны в клеточной стенке и срединной пластинке в виде гомогалактуронановых цепей и комплексов пектиновых блок-полимеров через поливалентные катионы. Следовательно, условия гидролиза,применяемые в обычных производствах с использованием известных видов вторичного растительного материала, не подходят для гидролиза экстракции ПВ из данного сырья и поэтому подсолнечник до сих пор не используется в промышленности как сырье для производства пектина. Для получения ПВ подсолнечника в лабораториях используются жесткие условия гидролиза: высокая температура 90C и выше с применением минеральных кислот при pH раствора 1,05-1,2, почти на порядок превышающие кислотность сред, используемых для гидролиза ПВ из традиционных растительных материалов. Подсолнечный-1 016871 пектин также получают из раствора гидролизата экстракцией хелатными агентами, такими как ЭДТА и гексаметафосфат натрия. Однако данный способ требует дополнительного расхода спирта и других дополнительных процессов для того, чтобы получить чистый пектин. По завершении стадии кислотной экстракции остается смесь твердого растительного материала и жидкости, которая содержит пектин. Далее эту смесь разделяют фильтрованием, центрифугированием или осуществлением других обычных стадий разделения, известных специалистам в данной области техники. Повторные стадии экстракции можно проводить на другой стадии или в многостадийных экстракторах либо в противоточных экстракторах непрерывного действия. Пектиновый экстракт концентрируют на вакуум-выпарных или на ультрфильтрационных установках и осаждают пектин из раствора добавлением соответствующего объема спирта. Переведенный в нерастворимое состояние пектин выделяют из смеси спирт/вода с применением соответствующих методов, таких как фильтрование, центрифугирование и т.д. Полученный пектиновый гель сушат и измельчают до частиц необходимого размера. Получаемые, таким образом, в промышленности пектины состоят главным образом из цепей полигалактуроновой кислоты, в которых присутствует рамноза (рамногалактуронаны). К рамнозным звеньям могут быть присоединены нейтральные сахара. Пектин стандартизируют с содержанием в нем ангидрогалактуроновой кислоты не менее 65% от обеззольного сухого продукта. В нативном виде карбоксильные группы галактуроновой кислоты в пектине частично этерифицированы метиловым спиртом. Согласно принятой практике пектины с более чем 50%-ным содержанием карбоксильных групп, этерифицированных метиловым спиртом, называют высокометоксилированными (ВМ) пектинами, тогда как пектины с менее чем 50%-ным содержанием карбоксильных групп, этерифицированных метиловым спиртом, называют низкометоксилированными (НМ) пектинами. Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что сырь, в качестве которого используют измельчнные стебли и корзинки подсолнечника, подвергают предварительной обработке 1-3 М раствором хлорида натрия. Эта обработка облегчает последующее выделение пектина в мягких условиях гидролиза,одновременно увеличивая его выход и качество конечного продукта. В результате гидролиз-экстракции подготовленного материала разбавленным раствором соляной кислоты получают пектин с улучшенными характеристиками, а именно с повышенным содержанием галактуроновой кислоты. Кроме того, используемый проточный способ позволяет проводить обработку сырья и ее гидролиза в одной установке различными растворами при довольно коротком времени и экстрагировать ПВ по фракциям. Таким образом, создается гибкий технологический режим гидролиза по сравнению с прототипом, что позволяет наиболее полно извлечь пектин, обладающий повышенными показателями. Корзинки и стебли подсолнечника содержат значительное количество пектинов, что позволяет использовать их в качестве перспективного сырьевого источника для получения данного класса биологически активных веществ. Изобретение осуществляется следующим образом. Высушенные в полевых условиях корзинки и стебли подсолнечника измельчают и обрабатывают солевым раствором, содержащим ионы натрия в статистических или динамических режимах для обмена ионов кальция, что способствует извлечению пектиновых веществ в достаточно мягких условиях гидролиза. Пектинсодержащее растительное сырье и воду загружают в непрерывные экстракторы в последовательно установленных колонках и устанавливают режим потока по воде. Затем подают раствор соли сверху экстракторов и пропитывают сырье этим раствором в самотечном режиме. Как и в любом другом противоточном массообменном процессе в данном случае содержание экстрактивных веществ, в том числе и кальция, в жидкой фазе нарастает, а в твердой фазе убывает в направлении их перемещения. Соотношение твердой и жидкой фаз задают в пределах от 1:15 до 1:25 в зависимости от величины измельчения сырья. Затем подключают воду и промывают до полного удаления хлорид-ионов. Обработанное таким образом сырье подвергают гидролизэкстракции в динамическом режиме путем подключения кислого раствора в колонках сверху, а также в режиме автоклавирования при помощи растворов соляной кислоты (pH 1,05-5,6) в течение 5-60 мин при температуре 85-120C и гидромодуле 1:20. Проводят нейтрализацию жидкой фазы до pH 3,5. Затем раствор центрифугируют или подвергают тонкой фильтрации, а пектиновые вещества концентрируют на ультрафильтрационных мембранах и выделяют этанолом. Образовавшиеся гели промывают этанолом,высушивают при 45-60C и измельчают. На чертеже показана технологическая схема, которая в общем виде позволяет проиллюстрировать предлагаемый в изобретении способ и пояснить простоту его осуществления. Как показано на чертеже,раствор соли (1) или кислоты (2) подается насосом (3) в экстракционные колонки (4)-(6), где осуществляется освобождение пектиновых веществ (далее ПВ) от ионов кальция (7), а экстракт (8) идет на дальнейшую переработку. Скорость потока растворов регулируется согласно параметрам колонок, т.е. в зависимости от их длины и диаметра так, чтобы время контакта выделенного продукта не превышало 10-30 мин. В промышленном процессе предпочтительно использовать проточные экстракторы, поскольку с их помощью удается легко извлекать пектины по фракциям. Настоящее изобретение, кроме гибкости технологической линии, еще обладает рядом преимуществ перед существующим уровнем техники. Так, например, по сравнению с неразделенным пектиновым продуктом пектиновые фракции, выделяемые по настоящему изобретению, могут найти более эффективные области применения в зависимости от их мо-2 016871 лярной массы и полимерной структуры. Настоящее изобретение обладает целым рядом преимуществ перед существующим уровнем техники. Сочетание процесса предварительной обработки раствором хлорида натрия и последующего гидролиза соляной кислотой также позволяет более эффективно отделить сопутствующие вещества в процессе дальнейшей фильтрации и получить более чистые пектиновые фракции. Ни в одной из известных публикаций, посвященных данной области техники, не описано предлагаемое в изобретении решение. В пектиновой промышленности все еще существует потребность в разработке упрощенного, экономичного,безопасного и более эффективного способа получения пектина. Для предварительной обработки корзинок подсолнечника используют 1-3 М раствор хлорида натрия. Использование большей концентрации соли экономически нецелесообразно. Снижение концентрации хлорида натрия не оказывает значительного влияния на оптимизацию параметров и выход целевого продукта. Наиболее предпочтительным является использование 2 М раствора хлорида натрия. Для проведения гидролиз-экстрагирования корзинок подсолнечника является предпочтительной область значений pH-среды раствора соляной кислоты от 1,2 до 2,0. Увеличение значений pH-среды более 2,0 приводит к снижению выхода и качества получаемого пектина. Использование растворов соляной кислоты с pH ниже 1,2 нецелесообразно, так как это требует больших количеств реагента и снижает качество целевого продукта. Наиболее предпочтительным является использование раствора соляной кислоты с pH 2,0. Таким образом, причинно-следственная связь между введенными новыми признаками и достигнутым положительным эффектом состоит в том, что при использовании в качестве сырья стеблей и корзинок подсолнечника, предварительно обработанных раствором хлорида натрия, с последующим проведением гидролиз-экстракции в указанных условиях достигается максимально высокое содержание галактуроновой кислоты и оптимальная степень этерификации экстрагируемого пектина. В таблице приведены результаты выходов и параметры пектиновых веществ, полученных по заявляемому способу, а также для сравнения - по способам, приведенным в аналогах и прототипе. Нижеследующие примеры иллюстрируют способ выделения пектиновых веществ из корзинки подсолнечника. Пример 1. Измельченные корзинки подсолнечника обрабатывают 1 М раствором хлорида натрия, промывают водой и высушивают. Обработанное таким образом сырье подвергают гидролиз-экстракции в статическом режиме при помощи раствора соляной кислоты (pH 1,05) в течение 60 мин, температуре 85C и гидромодуле 1:20. Отделяют твердую фазу и проводят нейтрализацию жидкой фазы до pH 3,5. Затем раствор осаждают трехкратным количеством этанола. Образовавшиеся гели промывают этанолом и высушивают при 35C. Суммарный распад протопектина при этом составляет 33,1%, выход - 16,22%, содержание галактуроновой кислоты (ГК) - 65%, значение степени этерификации (СЭ) - 45,45%. Пример 2. Все операции проводят так же, как в примере 1, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,2. Суммарный распад протопектина в данном случае составляет 29,5%,выход - 14,03%, содержание галактуроновой кислоты - 63,5%, значение степени этерификации - 43,82%. Пример 3. Все операции проводят так же, как в примере 1, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,6. Суммарный распад протопектина при этом составляет 25,1%, выход 10,74%, содержание галактуроновой кислоты - 60,2%, значение степени этерификации - 40,23%. Пример 4. Все операции проводят так же, как в примере 1, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 2,0. Суммарный распад протопектина составляет 21,3%, выход - 7,46%,содержание галактуроновой кислоты - 57%, значение степени этерификации - 35,71%. Пример 5. Все операции проводят так же, как в примере 1, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 3,5. Суммарный распад протопектина составляет 18,2%, выход - 5,26%,содержание галактуроновой кислоты - 54,2%, значение степени этерификации - 33,33%. Пример 6. Все операции проводят так же, как в примере 1, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 5,6. Суммарный распад протопектина составляет 13,9%, выход - 3,07%,содержание галактуроновой кислоты - 50,0%, значение степени этерификации - 31,52%. Пример 7. Все операции проводят так же, как в примере 1, используя для предварительной обработки 2 М раствор хлорида натрия. Гидролиз-экстракцию проводят при помощи раствора соляной кислоты со значением pH 1,05. Суммарный распад протопектина при этом составляет 38,5%, выход - 20,5%, содержание галактуроновой кислоты - 64,8%, значение степени этерификации - 39,05%.-3 016871 Пример 8. Все операции проводят так же, как в примере 7, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,2. Суммарный распад протопектина составляет 34,2%, выход - 16,6%,содержание галактуроновой кислоты - 60,0%, значение степени этерификации - 38,89%. Пример 9. Все операции проводят так же, как в примере 7, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,6. Суммарный распад протопектина составляет 29,4%, выход - 13,4%,содержание галактуроновой кислоты - 58,8%, значение степени этерификации - 37,17%. Пример 10. Все операции проводят так же, как в примере 7, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 2,0. Суммарный распад протопектина составляет 22,7%, выход - 11,4%. содержание галактуроновой кислоты - 55,2%, значение степени этерификации - 35,44%. Пример 11. Все операции проводят так же, как в примере 7, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 3,5. Суммарный распад протопектина составляет 20,0%, выход - 9,1%, содержание галактуроновой кислоты - 50,4%, значение степени этерификации - 35,04%. Пример 12. Все операции проводят так же, как в примере 7, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 5,6. Суммарный распад протопектина составляет 19,3%, выход - 8,3%, содержание галактуроновой кислоты - 50,4%, значение степени этерификации - 35,04%. Пример 13. Все операции проводят так же, как в примере 1, используя для предварительной обработки 3 М раствор хлорида натрия. Гидролиз-экстракцию проводят при помощи раствора соляной кислоты со значением pH 1,05. Суммарный распад протопектина при этом составляет 45,7%, выход - 20,8%, содержание галактуроновой кислоты - 78,0%, значение степени этерификации - 59,52%. Пример 14. Все операции проводят так же, как в примере 13, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,2. Суммарный распад протопектина составляет 42,6%, выход - 20,5%,содержание галактуроновой кислоты - 69,6%, значение степени этерификации - 56,09%. Пример 15. Все операции проводят так же, как в примере 13, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,6. Суммарный распад протопектина составляет 41,5%, выход - 15,0%; содержание галактуроновой кислоты - 69,6%, значение степени этерификации - 51,12%. Пример 16. Все операции проводят так же, как в примере 13, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 2,0. Суммарный распад протопектина составляет 40,9%, выход - 14,3%,содержание галактуроновой кислоты - 66,0%, значение степени этерификации - 47,67%. Пример 17. Все операции проводят так же, как в примере 13, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 3,5. Суммарный распад протопектина составляет 39,8%, выход - 13,9%,содержание галактуроновой кислоты - 66,0%, значение степени этерификации - 47,13%. Пример 18. Все операции проводят так же, как в примере 13, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 5,6. Суммарный распад протопектина составляет 37,0%, выход - 12,3%,содержание галактуроновой кислоты - 66,0%, значение степени этерификации - 47,13%. Пример 19. Предварительная обработка корзинок подсолнечника 1 М раствором хлорида натрия проводится в динамическом режиме. 20 г измельченных корзинок подсолнечника помещают в колонку (4,530 см) с нагревательным элементом и подают сверху колонки 400 мл раствора хлорида натрия со скоростью 2,0 мл/мин при комнатной температуре. Обработанное сырье промывают водой и подвергают гидролизэкстракции в динамическом режиме при температуре 85C, сверху подают раствор соляной кислоты, pH которого равен 1,05, со скоростью 3,0 мл/мин. Экстрагированный пектин собирают по фракциям, очищают диаультрафильтрацией, концентрируют и осаждают одной частью спирта. Суммарный распад протопектина при этом составляет 57,3%, выход - 26,67%, содержание галактуроновой кислоты - 68,8%, значение степени этерификации - 47,06%. Пример 20. Все операции проводят так же, как в примере 19, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,2. Суммарный распад протопектина составляет 56,8%, выход - 26,26%,содержание галактуроновой кислоты - 68,2%, значение степени этерификации - 45,88%. Пример 21. Все операции проводят так же, как в примере 19, используя для гидролиз-экстракции раствор соля-4 016871 ной кислоты со значением pH 1,6. Суммарный распад протопектина составляет 55,1%, выход - 25,15%; содержание галактуроновой кислоты - 67,4%, значение степени этерификации - 44,1%. Пример 22. Все операции проводят так же, как в примере 19, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 2,0. Суммарный распад протопектина составляет 53,4%, выход - 24,04%,содержание галактуроновой кислоты - 66,0%, значение степени этерификации - 42,86%. Пример 23. Все операции проводят так же, как в примере 19, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 3,5. Суммарный распад протопектина составляет 41,5%, выход - 13,24%,содержание галактуроновой кислоты - 63,2%, значение степени этерификации - 42,35%. Пример 24. Все операции проводят так же, как в примере 19, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 5,6. Суммарный распад протопектина составляет 35,2%, выход - 8,08%,содержание галактуроновой кислоты - 58,8%, значение степени этерификации - 42,35%. Пример 25. Все операции проводят так же, как в примере 19, используя для предварительной обработки 2 М раствор хлорида натрия. Гидролиз-экстракцию проводят в динамическом режиме при помощи раствора соляной кислоты со значением pH 1,05. Суммарный распад протопектина при этом составляет 61,4%,выход - 25,91%. Содержание галактуроновой кислоты - 70,4%, значение степени этерификации - 47,06%. Пример 26. Все операции проводят так же, как в примере 25, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,2. Суммарный распад протопектина составляет 60,0%, выход - 25,01%,содержание галактуроновой кислоты - 70,0%, значение степени этерификации - 47,06%. Пример 27. Все операции проводят так же, как в примере 25, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,6. Суммарный распад протопектина составляет 58,4%, выход - 24,10%,содержание галактуроновой кислоты - 69,2%, значение степени этерификации - 46,43%. Пример 28. Все операции проводят так же, как в примере 25, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 2,0. Суммарный распад протопектина составляет 57,0%, выход - 23,6%,содержание галактуроновой кислоты - 68,2%, значение степени этерификации - 45,24%. Пример 29. Все операции проводят так же, как в примере 25, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 3,5. Суммарный распад протопектина составляет 45,9%, выход - 14,0%,содержание галактуроновой кислоты - 65,4%, значение степени этерификации - 44,71%. Пример 30. Все операции проводят так же, как в примере 25, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 5,6. Суммарный распад протопектина составляет 40,8%, выход - 10,8%,содержание галактуроновой кислоты - 62,6%, значение степени этерификации - 44,71%. Пример 31. Все операции проводят так же, как в примере 19, используя для предварительной обработки 3 М раствор хлорида натрия. Гидролиз-экстракцию проводят в динамическом режиме при помощи раствора соляной кислоты со значением pH 1,05. Суммарный распад протопектина при этом составляет 61,0%,выход - 25,02%. Содержание галактуроновой кислоты - 76,0%, значение степени этерификации - 51,19%. Пример 32. Все операции проводят так же, как в примере 31, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,2. Суммарный распад протопектина составляет 60,6%, выход - 24,73%,содержание галактуроновой кислоты - 75,2%, значение степени этерификации - 50%. Пример 33. Все операции проводят так же, как в примере 31, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,6. Суммарный распад протопектина составляет 59,5%, выход - 23,93%,содержание галактуроновой кислоты - 73,8%, значение степени этерификации - 48,81%. Пример 34. Все операции проводят так же, как в примере 31, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 2,0. Суммарный распад протопектина составляет 59,0%, выход - 23,61%,содержание галактуроновой кислоты - 72,4%, значение степени этерификации - 47,62%. Пример 35. Все операции проводят так же, как в примере 31, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 3,5. Суммарный распад протопектина составляет 51,0%, выход - 16,67%,содержание галактуроновой кислоты - 71,0%, значение степени этерификации - 47,06%. Пример 36. Все операции проводят так же, как в примере 31, используя для гидролиз-экстракции раствор соля-5 016871 ной кислоты со значением pH 5,6. Суммарный распад протопектина составляет 47,0%, выход - 14,06%,Содержание галактуроновой кислоты - 68,4%, значение степени этерификации - 46,51%. Пример 37. Предварительная обработка корзинок подсолнечника 0,3 М раствором этиленидиамин тетрауксусной кислоты (ЭДТУ) проводится в динамическом режиме. 20 г измельченных корзинок подсолнечника помещают в колонку (4,530 см) с нагревательным элементом и подают сверху колонки 400 мл раствора хлорида натрия со скоростью 2,0 мл/мин при комнатной температуре. Обработанное сырье промывают водой и подвергают гидролиз-экстракции в динамическом режиме при температуре 85C, сверху подают раствор соляной кислоты, pH которого равен 2,0, со скоростью 3,0 мл/мин. Экстрагированный пектин собирают по фракциям, очищают диаультрафильтрацией, концентрируют и осаждают одной частью спирта. Суммарный распад протопектина при этом составляет 57,3%, выход - 35,5%, содержание галактуроновой кислоты - 69,6%, значение степени этерификации - 52,38%. Пример 38. Предварительная обработка корзинок и измельчнных стеблей подсолнечника 0,3 М раствором гексаметафосфата натрия (ГМФН) проводится в динамическом режиме. 20 г измельченных корзинок и стеблей подсолнечника помещают в колонку (4,530 см) с нагревательным элементом и подают сверху колонки 400 мл раствора хлорида натрия со скоростью 2,0 мл/мин при комнатной температуре. Обработанное сырье промывают водой и подвергают гидролиз-экстракции в динамическом режиме при температуре 85C, сверху подают раствор соляной кислоты, pH которого равен 2,0, со скоростью 3,0 мл/мин. Экстрагированный пектин собирают по фракциям, очищают диаультрафильтрацией, концентрируют и осаждают одной частью спирта. Суммарный распад протопектина при этом составляет 44,4%, выход - 23,6%, содержание галактуроновой кислоты - 69,0%, значение степени этерификации - 43,37%. Пример 39. Все операции проводят так же, как в примере 19, без предварительной обработки. Гидролизэкстракцию проводят в динамическом режиме при помощи раствора соляной кислоты со значением pH 1,05. Суммарный распад протопектина при этом составляет 56,5%, выход - 28,4%, содержание галактуроновой кислоты - 68,2%, значение степени этерификации - 45,78%. Пример 40. Все операции проводят так же, как в примере 37, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,2. Суммарный распад протопектина составляет 55,0%, выход - 27,34%,содержание галактуроновой кислоты - 67,0%, значение степени этерификации - 43,37%. Пример 41. Все операции проводят так же, как в примере 37, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 1,6. Суммарный распад протопектина составляет 53,3%, выход - 25,43%,содержание галактуроновой кислоты - 65,8%, значение степени этерификации - 42,17%. Пример 42. Все операции проводят так же, как в примере 37, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 2,0. Суммарный распад протопектина составляет 50,0%, выход - 22,22%,содержание галактуроновой кислоты - 64,2%, значение степени этерификации - 40,96%. Пример 43. Все операции проводят так же, как в примере 37, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 3,5. Суммарный распад протопектина составляет 35,6%, выход - 11,34%,содержание галактуроновой кислоты - 54,0%, значение степени этерификации - 40,24%. Пример 44. Все операции проводят так же, как в примере 37, используя для гидролиз-экстракции раствор соляной кислоты со значением pH 5,6. Суммарный распад протопектина составляет 27,0%, выход - 5,03%,содержание галактуроновой кислоты - 50,4%, значение степени этерификации - 39,02%. Пример 45. Предварительная обработка корзинок и измельчнных стеблей подсолнечника 2 М раствором хлорида натрия проводится, как в примере 1. Обработанное сырье подвергают гидролиз-экстракции в режиме автоклавирования. Набухшие корзинки подсолнечника помешают в автоклав, заливают раствор соляной кислоты с pH 2,0 в соотношении сырье:кислота 1:20 и проводят гидролиз-экстракцию при температуре 120C, давлении 1,5 атм в течение 3 мин. Затем отделяют экстракт, центрифугируют, очищают диаультра-фильтрацией, концентрируют и осаждают одной частью спирта. Суммарный распад протопектина при этом составляет 29,2%, выход - 17,16%, содержание галактуроновой кислоты - 70,0%, значение степени этерификации - 48,84%. Пример 46. Все операции проводят так же, как в примере 45, но гидролиз-экстракцию проводят в течение 5 мин. Суммарный распад протопектина составляет 40,38%, выход - 22,07%, содержание галактуроновой-6 016871 кислоты - 74,0%, значение степени этерификации - 47,62%. Пример 47. Все операции проводят так же, как в примере 45, но гидролиз-экстракцию проводят в течение 7 мин. Суммарный распад протопектина составляет 43,5%, выход - 22,9%, содержание галактуроновой кислоты - 76,0%, значение степени этерификации - 47,06%. Пример 48. Все операции проводят так же, как в примере 45, но гидролиз-экстракцию проводят в течение 10 мин. Суммарный распад протопектина составляет 45,0%, выход - 23,18%, содержание галактуроновой кислоты - 76,2%, значение степени этерификации - 45,88%. Пример 49. Все операции проводят так же, как в примере 45, но предварительную обработку корзинок и измельчнных стеблей подсолнечника не проводят. Гидролиз-экстракцию проводят в течение 3 мин. Суммарный распад протопектина составляет 55,2%, выход - 19,20%, содержание галактуроновой кислоты 72,0%, значение степени этерификации - 38,88%. Пример 50. Все операции проводят так же, как в примере 45, но гидролиз-экстракцию проводят в течение 5 мин. Суммарный распад протопектина составляет 59,5%, выход - 23,09%, содержание галактуроновой кислоты - 76,5%, значение степени этерификации - 26,37%. Пример 51. Все операции проводят так же, как в примере 45, но гидролиз-экстракцию проводят в течение 7 мин. Суммарный распад протопектина составляет 61,2%, выход - 28,11%, содержание галактуроновой кислоты - 77,4%, значение степени этерификации - 23,91%. Пример 52. Все операции проводят так же, как в примере 45, но гидролиз-экстракцию проводят в течение 10 мин. Суммарный распад протопектина составляет 63,7%, выход - 30,56%, содержание галактуроновой кислоты - 78,5%, значение степени этерификации - 21,98%. Пример - по аналогу 1. Предварительно измельченные корзинки подсолнечника обрабатывают раствором хлороформа и этанола, приготовленным в соотношении 1:3, взятых соответственно в соотношении 1:6, затем экстрагируют в статическом режиме на водяной бане при температуре 75-80C в течение 40 мин, отделяют первый экстракт. Затем отфильтрованное растительное сырье заливают дистиллированной водой при температуре 60-70C соответственно в соотношении 1:18 и экстрагируют в статическом режиме на водяной бане при температуре 90-95C в течение одного часа, отделяют второй экстракт. Отфильтрованное растительное сырье заливают 0,4%-ным раствором щавелево-кислого аммония соответственно в соотношении 1:15 и экстрагируют в статическом режиме на водяной бане при температуре 75-80C в течение 40 мин, отделяют третий экстракт. Отфильтрованное растительное сырье заливают 0,4%-ным раствором соляной кислоты (pH 2,0) и нагревают в статическом режиме при температуре 75-80C в течение одного часа, отделяют четвертый экстракт. Полученные экстракты смешивают, раствор нейтрализуют гидроксидом аммония до pH 7, осаждают 96% этиловым спиртом соответственно в соотношении 1:3 при комнатной температуре, полученный выпавший осадок отжимают и высушивают при температуре 4-6C. Суммарный распад протопектина при этом составляет 52,0%, выход - 24,38%, содержание галактуроновой кислоты - 52,2%, значение степени этерификации - 61,90%. Пример - по аналогу 2. Измельченные корзинки и стебли подсолнечника (35 г) с содержанием 55% сухих веществ смешивают с кожурой миндаля, загружают в колончатый экстрактор, промывают водой, а пектин экстрагируют раствором азотной кислоты (430 г, 0,6 вес.%, pH 1,2) при температуре 87C путем циркуляции кислого раствора в течение 2 ч со скоростью 1,2 см/мин в начале и 1,0 см/мин в конце процесса. После циркуляции концентрация пектина в растворе гидролизата составила 1,2%. Суммарный распад протопектина при этом составляет 48,4%, выход пектина - 23,8%, содержание галактуроновой кислоты - 70,4%, значение степени этерификации - 28,43%. Пример - по прототипу. Одну часть сухих и измельченных корзинок и измельчнных стеблей подсолнечника (20 г) загружают в колончатый экстрактор и промывают водой. Колонку промывают 10 ч. 1%-ного раствора соляной кислоты для удаления ионов кальция и магния, связанных с пектином, заменяя их на ионы водорода. Колонку затем промывают водой до полного удаления остатков кислоты и подают в колонку 20 ч. 0,5%ного раствора карбоната натрия, для того чтобы нейтрализовать пектовую кислоту и перевести е в жидкую фазу. Полученный золь пектовой кислоты, свободный от примесей, осаждают добавлением 0,25 ч. соляной кислоты. Полученный гель обезвоживают пропусканием через металлическое сито из нержавеющей стали, пропускают через пресс, затем снова нейтрализуют горячим насыщенным раствором бикарбоната натрия, сушат при температуре 60C и измельчают. Суммарный распад протопектина при этом составляет 38,6%, выход пектина - 13,8%, содержание-7 016871 галактуроновой кислоты - 67,6%, значение степени этерификации - 18,4%. Пектины, полученные по примерам 1-52 заявляемого изобретения, в соответствии с предлагаемыми параметрами способа (предварительная обработка сырья 1-3 М раствором хлорида натрия, гидролизэкстрагирование тврдой фазы в статическом и динамическом режимах, а также в режиме автоклавирования раствором соляной кислоты (pH 1,05-5,6) при гидромодуле 1:20 и нагревании до 85C в течение 1 ч), обладают высокими значениями молекулярной массы, содержанием галактуроновой кислоты и оптимальной степенью этерификации. Причем полученные пектины имеют узкие распределения по молекулярной массе и менее полидисперсные. Как следует из приведенных данных, задача изобретения решена,и полученные пектины обладают высокими значениями выходов и оптимальными параметрами конечных продуктов. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать пектин с оптимальными параметрами по молекулярной массе, содержанию галактуроновой кислоты и степени этерификации, что делает возможным его применение в различных областях пищевой и фармацевтической промышленности. Литература. 1. RU 2322456 C2. Способ получения пектина (дата публикации патента: 20.04.2008 С 08 В 37/06 20060101AFI20071107BHRU). 2. U.S. 5627269. Process for the extraction of soluble polysaccharides Application, April 29, 1998. 3. U.S. 2586407. Process for the extraction of pectic substances from vegetable matter, February 19, 1952. Результаты выхода пектина и его свойства в зависимости от способа получения ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения пектина из растительного сырья, заключающийся в измельчении сырья, гидролиз-экстрагировании растительного материала, центрифугировании жидкой фазы, ультрафильтрации и осаждении этанолом, отличающийся тем, что перед гидролиз-экстрагированием проводится обработка растительного сырья в статическом или динамическом режиме в непрерывных колончатых экстракторах для перевода пектинового матрикса в растворимую форму солями натрия. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве раствора для растворения пектинового матрикса используются хелатные агенты. 3. Способ по пп.1, 2, отличающийся тем, что процесс гидролиз-экстрагирования проводится в режиме автоклавирования в течение 3-10 мин. 4. Способ п.1, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют корзинки и стебли подсолнечника. 1 - мкость с раствором соли NaCl; 2 - мкость с раствором кислоты HCl; 3 - насос; 4 - экстракционная колонна; 5 - экстракционная колонна; 6 - экстракционная колонна; 8 - трубопровод, по которому удаляют хлорид кальция CaCl2; 9 - трубопровод для вывода пектинового экстракта.

МПК / Метки

МПК: A23L 1/0524, C08B 37/06

Метки: подсолнечника, способ, пектина, получения

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-16871-sposob-polucheniya-pektina-iz-podsolnechnika.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения пектина из подсолнечника</a>

Похожие патенты