УДК 633.88: 616-089.87: 66.06

СОЗДАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УГЛЕКИСЛОТНЫХ ЭКСТРАКТОВ

В.Ю. Барштейн, кандидат тех. наук, С.М. Шульга, кандидат физ.-мат. наук, Н.В. Мельникова, кандидат хим. наук

Институт пищевой химии и технологии НАН Украины (Киев, Украина)

SUMMARY. The article is dedicated to usage of carbon dioxide extracts from vegetative raw for creation of function food. The carbon dioxide extraction is selected as the way of withdrawal of biological active materials from vegetative raw. The raw for extraction is selected too. The process of extraction, its parameters, the extracts, wastage of extraction are investigated.

Тенденция постарения населения, возникшая во многих развитых странах, актуальна и для Украины. Здоровье людей ухудшается из-за экологического неблагополучия, усугубляемого в нашей стране последствиями Чернобыльской катастрофы. В этой связи можно говорить о "заболеваниях пожилого возраста" и о "болезнях цивилизации". Это заболевания сердечно-сосудистые, онкологические, нервной системы, желудочно-кишечного тракта, хроническое переутомление, диабет и т.д. Экологические и экономические проблемы привели к ухудшению качества и структуры питания населения Украины. Вместе с тем известно, что многие из перечисленных болезней связаны с рационом питания. Он может как усугублять, так и предупреждать или облегчать их течение.

Для поддержания здоровья и работоспособности человека, увеличения периода его жизни необходимо соблюдение принципов рационального питания, т.е. получение человеком в составе пищи необходимого комплекса пищевых ингредиентов, сбалансированных по количеству и соотношению. Можно говорить о "физиологически функциональных продуктах" естественного или искусственного происхождения, которые предназначены для систематического ежедневного употребления и оказывают регулирующее действие на физиологические функции, биохимические реакции и психосоциальное поведение человека через нормализацию его микроэкологического статуса" [1, 2].

Такой важный источник витаминов и микроэлементов, как овощи и фрукты — не всегда экономически доступен широким слоям населения Украины. Производство этой продукции носит сезонный характер, а жесткие режимы технологии консервирования вызывают разрушение большей части витаминов и других биологически-активных веществ (БАВ). С последствиями Чернобыльской катастрофы связана необходимость создания высоковитаминизированных продуктов питания, обладающих иммуностимулирующим действием и способствующих выведению радионуклидов из организма человека.

Решение этой проблемы связано с разработкой технологий переработки растительного сырья с получением фитодобавок, содержащих в нативном виде витамины и БАВ.

При сердечно-сосудистых заболеваниях в рацион питания должны входить:
- витамины-антиоксиданты, линолевая кислота, флавоноиды, жирные кислоты и т.д.;
- при онкологических заболеваних: витамин С, бета-каротин, витамин D и др.;
- при заболеваниях нервной системы: витамины-антиоксиданты;
- при остеопорозе: кальций, витамины К, С, В₆, D;
- при гипертонии: витамин Е, флавоноиды, жирные кислоты.

Следовательно, важен выбор наиболее эффективного способа извлечения витаминов, БАВ из различного растительного сырья, содержащего искомые вещества, а также разработка технологии извлечения, изучение экстрактов, отходов экстракции и нахождение путей использования этих отходов.

Для извлечения вышеупомянутых веществ из растительного сырья используются различные методы, прежде всего, экстракция жидкими растворителями. Многие способы экстрагирования характеризуются малоэффективными, экологически опасными технологиями. В зависимости от вида экстрагента теряются те или иные ценные витамины и БАВ. В последние годы резко возрос интерес к использованию в качестве экстрагента для экстракции из растительного сырья диоксида углерода в различных фазовых состояниях. Это, прежде всего, объясняется уникальными свойствами диоксида углерода. Термочувствительное растительное сырье обрабатывается при низких температурах. Степень извлечения полезных веществ значительно превосходит результаты экстракции другими растворителями (органические растворители, водно-спиртовые смеси и т.д.), экстракт представляет собой натуральный продукт без примеси растворителя, он стерилен (углекислота подавляет микрофлору), срок хранения экстрактов — 3 года, хотя есть сведения о 6—9 годичном хранении без потери потребительских свойств [3, 4].

Углекислота, в зависимости от условий экстракции, позволяет извлекать из растительного сырья насыщенные и ненасыщенные кислоты, эфирные и жирные масла, воски, терпены и терпеноиды, карбонильные соединения, жирорастворимые витамины (А, D, К), токоферолы (витамин Е), витамин Р, гликозиды, алкалоиды, фурокумарины, фуранохромоны и др.

Избрав наиболее эффективный способ экстракции — углекислотную жидкостную, необходимо выбрать и ее объекты.

Главными методами исследования была флористическая инвентаризация и общая хоролого-ресурсная оценка растений Украины. Проведен анализ флоры Украины с точки зрения фитохимической специфики, который базировался на основе наличия в конкретном виде растения групп химических соединений, извлекающихся в процессе углекислотной и водно-спиртовой (из шрота, после углекислотной) экстракций, и обладающими свойствами, позволяющими использовать их для создания продуктов питания или других видов продукции. Внимание обращалось на наличие витаминов и БАВ — иммуномодуляторов, других веществ.

В качестве сырья для углекислотной экстракции были выбраны:
- ромашка (Chamomilla recutita L. Rauschert), углекислотный экстракт которой содержит азуленогены, эфирное масло, линолевую, линоленовую и ряд других кислот, токоферолы, кумарины, каротиноиды;
- тысячелистник (Achillea millefolium L.) — азуленогены, каротиноиды, витамины Е и К, токоферолы;
- ноготки лечебные, календула (Calendula officinalis L.) — каротиноиды, витамин С;
- зверобой обыкновенный (Hypericum perforatum L.) — каротиноиды, токоферолы, витамин С;
- полынь горькая (Artemisia absinthium L.) — каротиноиды, витамин С, жирные кислоты, токоферолы, каротиноиды;
- хмель (Humulus lupulis L.) — a- и b-кислоты, эфирное масло, обладающее гормональной активностью, каротиноиды, токоферолы;
- семена моркови (Daucus carota L.) — каротиноиды, токоферолы, ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая и др.);
- некоторые другие виды растений.

Разработанная в Институте пищевой химии и технологии (ИХТ) технология углекислотной экстракции позволила получить экстракты ромашки, хмеля, календулы, тысячелистника, семян моркови. Оптимальными параметрами экстракции являлись давление — (5,7—7,0 МПа), время экстракции — (2—4 часа). Дальнейшее увеличение времени экстракции не приводило к значительному прибавлению выхода экстракта.

Внесение медицински обоснованных количеств углекислотных экстрактов в пищевые продукты выдвигает на первый план доскональное изучение экстрактов, их качественного состава, антимикробного действия, разработки методик определения количественного содержания в них витаминов, БАВ, создание современных нормативных документов на экстракты, учитывающих вышеупомянутое [5, 6]. Такие работы осуществляются в Институте пищевой химии и технологии (создание технических условий на углекислотные экстракты ромашки, хмеля, календулы, тысячелистника, семян моркови). Необходимость стандартизации качества СО₂ — экстрактов сейчас отмечают и зарубежные специалисты [7].

Целесообразность (в том числе и экономическая) применения углекислотной экстракции должна быть приумножена созданием безотходного производства, т.е. переработкой ее отходов — шрота. Обычно его используют как удобрение, а после специальной обработки — в качестве корма для скота. Такой подход видится неэкономичным. Не все биологически-активные вещества извлекаются из растительного сырья с помощью углекислотной экстракции (как и другими способами экстракции). Речь идет, прежде всего, о водораствримых соединениях. В качестве примера можно привести полифенольные соединения хмеля, остающиеся в шроте после углекислотной экстракции. Среди них: флавонол-гликозиды (кверцетин, рутин, кемпферитрин, мирицитрин и т.д.), вещества типа хлорогеновой кислоты (галловая, хлорогеновая, хинная и т.д.), антоцианогены (антоцианиды, катехины), кумарины. Эти соединения обладают разносторонней биологической активностью.

Интерес представляла проверка радиопротекторных и антиокислительных свойств препарата, полученного из шрота после углекислотной экстракции хмеля. Для этого шрот подвергали водно-спиртовой экстракции, далее экстракт — лиофильной сушке. Исследование показало, что введение подопытным крысам-самцам вышеуказанного препарата оказало достоверное противолучевое влияние. Для понимания механизма защитного противолучевого действия препарата была оценена его антиоксидантная активность. Оказалось, что введение препарата существенно снижает содержание продуктов перекисного окисления липидов, т.е. продемонстрирован антиоксидантный эффект препарата.

Проведенные исследования показали перспективность безотходной ресурсосберегающей технологии переработки растительного сырья на основе углекислотной экстракции для создания продуктов, в том числе и функционального питания.

Литература
1. Кочеткова А.А., Колеснов А.Ю., Тужилкин В.И., Нестерова И.Н., Большаков О.В. Современная теория позитивного питания и функциональные продукты //Пищевая промышленность. —1999. —№ 4. —С. 7—10.
2. Харитонов В.Д., Храмцов А.Г., Евдокимов И.А. Лактулоза, функциональное питание и перспектива пищевого рынка России // Пищевая промышленность. —2002. —№ 8. —С. 66—67.
3. Пехов А.В., Касьянов Г.И., Катюжанская А.Н. СО₂-экстракция. Обзорная информация. —М.: АгроНИИТЭИПП, 1992. —35 c.
4. Барштейн В.Ю., Шульга С.М. Углекислотные экстракты лекарственных растений как основа для изготовления фитопрепаратов // Тези доповідей Четвертої міжнародної конференції з медичної ботаніки. —К., 1997, —С. 376—377.
5. Касьянов Г.И., Брутто С.В., Лопатин С.Н. СО₂ — Экстракт из семян амаранта // Пищевая промышленность. —2000. —№ 5. —С. 37.
6. Таран А.И., Аверьянова О.А., Подшиваленко Н.С. Антимикробные свойства СО₂-экстрактов // Пищевая промышленность. —2002. —№ 12. —С. 69.
7. Пелипенко Т.В., Тарасов В.Е. Стандартизация качества СО₂-экстрактов // Хранение и переработка сельхозсырья. —2002. —№ 7. —С. 32—33.