Н В Чепель - Дослідження ефірної олії полину лимонного як перспективної сировини для виробництва натуральних ароматизаторів - страница 1

Страницы:
1  2 

УДК 613.9:664.5

Н.В. ЧЕПЕЛЬ, н.с., Н.Е. ФРОЛОВА, канд. техн. наук,

В.Д. ІВАНОВА, канд. техн. наук, В.О. УСЕНКО, с.н.с, НУХТ, Київ

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФІРНОЇ ОЛІЇ ПОЛИНУ ЛИМОННОГО ЯК ПЕРСПЕКТИВНОЇ СИРОВИНИ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА НАТУРАЛЬНИХ АРОМАТИЗАТОРІВ

В статті показано результати дослідження якісного і кількісного основного компонентного складу ефірної олії полину лимонного, за яким прогнозовано пріоритетні напрямки одержання її фракцій вакуумного фракціонування із заздалегідь спланованими ароматичними властивостями, комбіну­вання яких в різних масових співвідношеннях дозволить одержати харчові натуральні ароматиза­тори на основі однієї ефірної олії.

On the basis of National University of food technologies was processing of essence oils by way fractions vacuum with allocation of fractions of in advance planned aromatic properties is offered. For the task in view decision it is necessary to choose raw materials from which probably to receive fractions of various aromatic properties. The qualitative and quantitative basic componential structure of essence oils from a wormwood lemon has been investigated. Possible aromatic fractions vacuum of essence oils from a wormwood lemon are defined.

В останні роки світова харчова промисловість, в тому числі і українська, широко використовує в своєму виробництві харчові ароматизатори.

Розвиток індустрії ароматизаторів продиктовано рядом об'єктивних причин, найголовнішими з яких є поширення продукції, виготовленій за од­нією базовою технологією (карамелі, морозиво, йогурти); надання аромату новим харчовим формам на основі білкових концентратів та заміна основної сировини нетрадиційними добавками.

В країнах Європейської Спільноти щодо ароматизаторів діють ряд нор­мативних документів, за якими їх поділяють на натуральні, ідентичні натура­льним та штучні. За вимогами вступу до Європейської Спільноти в останні роки українська нормативна база ароматизаторів, в основному, гармонізована з європейською.

У ході аналітичного вивчення вітчизняного ринку ароматизаторів з'ясовано, що їхня більшість в Україну ввозиться з-за кордону.

Поширення набули ароматизатори ідентичні натуральним і штучні.

Разом із цим, виробники харчових продуктів усвідомлюють, що спожи­вачі вже зараз ставляться з насторогою до терміну "ідентичний натурально­му", а слово "штучний" на етикетці продукту й зовсім відлякує їх.

Враховуючи ці пріоритети, світові наукові центри активно проводять дослідження джерел натурального аромату для їхнього перероблення в стабі­льні натуральні ароматизатори.

За нормативною документацією визначення "натуральний" може бути використаним лише для носіїв аромату, в яких смакоароматичні речовини виділені фізичними способами чи в результаті ферментативних, мікробіоло­гічних процесів.

Якщо порівнювати між собою ароматичність відомих натуральних носі­їв аромату, то ароматичність ефірних олій до тисячі разів сильніша.

У цей час у багатьох європейських країнах і США проводяться наукові розробки, за якими з ефірних олій фізичними процесами виділяються нові ароматичні продукти високої якості.

Для виділення з ефірних олій речовин окремих напрямків аромату її фракціонують, використовуючи різні методи. За відомим способом [1] отри­мання цитраля, гераніола і l-ліналоола спочатку з ефірної олії полину лимон­ного виділяють цитраль сульфатним методом.

Потім очищену ефірну олію від цитраля обмилюють спиртовим або вод­ним розчином гідроксиду натрію і ректифікують на колонці з ефективністю 8... 8,5 теоретичних тарілок при зниженому тиску. В результаті отримують гераніольну та l-ліналоольну фракції.

Розроблено спосіб фракціонування геранієвої ефірної олії [2] з отриман­ням трьох фракцій: терпенової, карбонільно-оксидної та карбонільної.

Карбонільну фракцію оксимірують і продовжують ректифікувати під ва­куумом з метою виділення оксима ізоментона, який погіршує її ароматичні властивості даної фракції.

Терпенова фракція містить терпенові вуглеводні (50 %), розексид (18...20 %) з характерним геранієвим запахом, ментон і ізоментон (17 %) з ароматом м'яти та герані.

Карбонільно-оксидна фракція складається з терпенових вуглеводнів (25 %), розексиду (30 %), ментону і ізоментону (25 %), 20 % ліналоолу, що має запах конвалії.

До складу карбонільної фракції входять терпенові вуглеводні (10 %), розексид (10 %), ментон і ізоментон (40. 50 %), ліналоол, гераніол, цитро-неллол (10. 20 %), якому притаманний аромат троянди.

При отриманні натуральних ароматизаторів з ефірних олій враховуютьне тільки можливу стабілізацію характеристик, а й створення нових напрям­ків аромату. Для цього ефірні олії фракціонують і отримують складові, різні за ароматичними властивостями.

Спосіб переробки фенхелової ефірної олії ректифікацією [3] передбачає її омилення розчином гідроксиду натрію та розділення омиленої олії вакуум­ною ректифікацією на вуглеводно-фенхонну, проміжну і анетольну фракції, що використовуються як ароматичні носії.

Фірма "Narden International " (США) проводить дослідження вакуумдис-тиляції для отримання концентратів із вмістом пахучих і смакових речовин до 98 % з метою впровадження на підприємствах косметичної і харчової про­мисловості [4].

При паровій відгонці ефірної олії з евкаліпту відбирали перші фракції, збагачені цінеолом.

Це дозволяло виключити необхідність додаткової операції - вакуум рек­тифікації [5].

Науковцями [6] запропоновано фракціонування ефірних олій на ректи­фікаційних установках. Концентрування при одночасному фракціонуванні ароматичних речовин апельсинового соку здійснюють на промисловій рек­тифікаційній установці з миттєвим випаровуванням вихідної суміші за тем­ператури 90 °С, тиску 525 мм рт. ст.

Фірма "IFF" (США) застосовує метод дистиляції для одержання водної есенції цитрусових із високим вмістом ароматичних компонентів і низьким вмістом жирних речовин, що легко окислюються [7].

Розглянуті способи мають такі недоліки - обмеженість асортименту, не­стійкість при зберіганні та недостатня розчинність у водних та водно - спир­тових розчинах.

З розглянутих способів фракціонування ефірних олій - дистиляція і рек­тифікація на колонках з високим і середнім вакуумом, селективна адсорбція, фракційне екстрагування, фракційна конденсація, відгонка з інертним газом -видно, що найдоступнішим і результативнішим способом є метод вакуумного фракціонування на ректифікаційній колонці, який потребує подальшого удо­сконалення з отриманням фракцій ефірних олій заздалегідь спланованих ароматичних властивостей.

Це дозволить розвинути національне виробництво ароматизаторів із віт­чизняних ефірних олій, а харчовим підприємствам розширити асортимент і кількість виробів на натуральній ароматичній основі.

Науковцями ПНДЛ Національного університету харчових технологій досліджувалося перероблення ефірних олій способом вакуумного фракціону­вання. Новим науковим рішенням є виділення фракцій ефірних олій в залеж­ності від їх основного компонентного складу, комбінування яких в різних масових співвідношеннях дозволить отримати харчові натуральні ароматиза­тори різного ароматичного наповнення на основі однієї ефірної олії. Для пла­нування одержання фракцій ефірних олій із заздалегідь спланованими арома­тичними властивостями важливим аспектом є визначення компонентного складу вихідної сировини і проведення системного аналізу ароматичних ха­рактеристик основних компонентів.

Перспективність використання ефірних олій для їх перероблення оціню­валась за певними вимогами, зокрема: поширеність на Україні, вартість, до­ступність та досвід використання в харчових технологіях, компонентний склад, фізіологічна спрямованість, інтервал температур кипіння ароматичних компонентів. Аналітичні дослідження зазначених вимог дозволили сформу­вати широке коло ефірних олій як з традиційної пряно-ароматичної сирови­ни, так і з нетрадиційної.

Ефірна олія полину лимонного входить до реєстру перспективної сиро­вини в технологіях перероблення ефірних олій, оскільки відповідає основним вимогам до рослинної сировини: яскраві ароматичні властивості, широке розповсюдження і доступність промислової заготівлі, функціональна здат­ність і відсутність токсичних сполук і елементів.

Вміст ефірної олії полину лимонного у час цвітіння становить 0,8 - 1,7 % на сиру масу, а у листках - 2,14%, в суцвіттях - 8,07 %, в стеб­лах - 0,36%. В ефірній олії із суцвіття вміст цитралю складає 50 %, лінало-олу - 2 %. В ефірній олії з листя вміст цитралю - 19 %, ліналоолу - 6 % [8].

Нікітським ботанічним садом було виведено високопродуктивні сорти та форми полину лимонного, з яких одержують ефірні олії пряно - квіткового аромату, що є важливим для харчової промисловості. Особливий інтерес ма­ють ефірні олії полину лимонного, з яких після перероблення можна отрима­ти до 70 % цитралю як цінної ароматичної речовини багаточисельних харчо­вих есенцій [9].

У харчовій промисловості ефірну олію полину лимонного широко засто­совують для ароматизації вермутів, лікерів, безалкогольних напоїв та конди­терських, м'ясних, рибних виробів [10].

Таким чином, науковцями хроматографічної лабораторії ПНДЛ НУХТдосліджувалась ефірна олія полину лимонного на якісний та кількісний ком­понентний склад для встановлення пріоритетних ароматичних напрямків одержання фракцій способом вакуумного фракціонування.

Першочергово дослідну ефірну олію полину лимонного досліджували за органолептичними і фізико-хімічними показниками, які відповідали вимогам нормативної документації.

Порівняльна характеристика органолептичних та фізико-хімічних пока­зників дослідної ефірної олії полину лимонного та нормативних даних наве­дені у табл. 1 та табл. 2.

Таблиця 1

Органолептичні показники ефірної олії полину лимонного

Назва показника

Органолептичні показники

 

ТУ 18-16-15-76

Дослідна

Спосіб виробництва

Відгонка парою

Відгонка парою

Зовнішній вигляд

Однорідна прозора рідина

Однорідна прозора рідина

Колір

Від світло-жовтого до коричневого

Світло-жовтий

Аромат

Притаманний полину лимонному

Пряно-квітковий з цитрусовими тонами

Смак

Від гіркуватого до гіркуватого з пря­ним присмаком

Приємний гіркуватий з пряним присмаком

Таблиця 2

Фізико - хімічні показники ефірної олії полину лимонного

Назва показника

Ефірна олія

 

ТУ 18-16-15-76

Дослідна

Густина при 20 °С, г/см

0,880 - 0,915

0,880

Показник заломлення при 20 °С

1,469 - 1,487

1,487

Кут обертання площини поляризації, град (aD)

+10,0 - +12,0

+12,0

Кислотне число, мг КОН, не більше

1,00

0,98

Розчинність одного об'єму олії у 70 % розчині

У 6-ти об'ємах

У 6-ти об'ємах

етанолу

р-ну

р-ну

Для визначення якісного компонентного складу ефірної олії полину ли­монного був застосований хромато-масспектральний аналіз з ідентифікацією основних ароматовизначальних компонентів. Дослідження проводили з ви­користанням хромато-масспектрометра моделі НР 5985 А Series «Hewlett-Packard» (США) за стандартними умовами [11].

Умови хромато-масспектрального аналізу вказані у табл. 3.

Таблиця 3

Умови хромато-масспектрального аналізу

№ п/п

Назва параметру

Значення параметру

1.

Хроматографічна кварцова капілярна колонка (dxL)

НР 20М (0,3мм х 25м)

2.

Масспектральна скляна капілярна колонка (dxL)

OV 101 (0,3 мм х 25м)

3.

Для НР 20М

 

 

Температура колонки:

 

 

початкова

60 0С

 

кінцева

180 0С

 

швидкість нагріву

6 0С/хв

 

Температура інжектора

200 0С

 

Температура сепаратора

200 0С

 

Температура перехідної стрічки

200 0С

4.

Для OV 101

 

 

Температура колонки:

 

 

початкова

80 0С

 

кінцева

210 0С

 

швидкість нагріву

5 0С/хв

 

Температура інжектора

230 0С

 

Температура сепаратора

210 0С

 

Температура перехідної стрічки

210 0С

 

Тиск на вході колонки

0,1 МПа

5.

Енергія іонізуючих електронів

70 ЕВ

6.

Струм емісії катоду

300 мкА

7.

Об'єм проби

0,05мкл

Ідентифікацію основних компонентів ефірної олії полину лимонного проводили по мас - спектрах з використанням бібліотеки мас-спектрів Наці­онального бюро стандартів (США).

Визначення кількісних співвідношень компонентів здійснювали відомим методом внутрішньої нормалізації [12 - 14], при цьому були проведені роз­рахунки площин піків.

На рис. 1 показано характеристичну хроматограму ефірної олії полину лимонного.

Визначений якісний компонентний склад ефірної олії полину лимонного та кількісні співвідношення її основних компонентів наведено на рис. 2.


 

 

 

 

 

1-

 

-1

-г—1-

 

 

 

—1—

 

 

-1-,

 

 

 

 

 

 

8

і 1

 

 

 

і-~г4

 

 

 

 

 

 

і

 

 

-----

 

 

 

 

 

 

І

і—

t-

 

-1

 

 

 

 

--

О

 

 

 

—-

 

4

 

-і—

.4- -

і=

---

—-

----;— -

 

 

 

 

 

 

 

і

 

 

 

 

-

-1-

 

-V­-!-

 

__

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

-,

 

 

' 2

 

 

?_

 

 

 

 

т

— - -

 

 

 

 

 

---

 

-

і----

--

 

-н—

ті-

— А

:-

--------

- -

 

 

 

 

-[-

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

-

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

--

 

ї

---

 

 

 

-

-і.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і

 

1--

5

 

-

-V—-

1

_-\--

 

 

 

 

 

 

—і— і—і—

 

 

 

 

ч--

і ї

 

—1

----

 

-1-

!--

----

 

 

---:

 

-!-

.і..

-!-

 

 

 

І--

)

 

 

 

---

 

і

-г--

 

 

 

 

 

/54 і

)

 

 

 

 

І

к-

-М-

і -k

--

 

—1

 

 

 

 

 

-»— / -

 

 

-і-

 

■тттк

 

 

3

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Хроматограма ефірної олії полину лимонного: 1 - а-пінен, 2 - Р-пінен, 3 - Р-мірцен, 4 - а-туйон, 5 - р-цимен, 6 - а-терпінеол, 7 - гераніаль, 8 - цис-жасмон, 9 - гераніол, 10 - геранілацетат, 11 - левандулол, 12 - ліналоол, 13 - нераль, 14 - цитраль, 15 - а-бісаболол.

Цитраль 28 %

а-пінен 0,4 %

а-бісаболол 1,58 %

Нераль 7 % Левандулол 3 % Ліналоол

14 %

Р-пінен 0,14 %

Р-мірцен

0,89 % р-цимен а-туйон , 0,98 %

11,17 %

а-терпінеол

1,7 %

Гераніаль

13,11 %

Цис-жасмон

1,95 %

Гераніол

10,07 %

Геранілацетат

5,63 %

Рис. 2. Основний компонентний склад ефірної олії полину лимонного

Аналітичні дослідження ароматичних характеристик компонентів ефір­них олій [15] та дані рис. 2 засвідчують, що аромат ефірної олії полину ли­монного створюється з наступних ароматичних напрямків:

хвойного аромату а-пінена, Р - пінена, Р - мірцена, а - туйон;

лимонного аромату р - цимену, а - терпінеолу;

трояндового аромату гераніола, гераніаля та геранілацетата;

аромату конвалії ліналоола;

пряного аромату цитраля.

Перевагою хімічного складу ефірної олії полину лимонного є присут­ність терпенів в малих кількісних співвідношеннях, що здатні до швидкого окиснення, ізомеризації і полімеризації.

І навпаки, кисневмісні похідні терпенів містяться у значних кількостях, що мають стабільні якісні характеристики.

Тому, заплановане виділення фракцій із зазначеними ароматичними на­прямками вказує на одержання окремих ароматичних продуктів з подовже­ним терміном зберігання.

Отже, пріоритетними напрямами проведення вакуумного фракціонуван­ня ефірної олії полину лимонного є отримання фракції, збагачених такими ключовими компонентами:

а) а-пінен - а-туйон;

б) р-цимен - а-терпінеол;

в) гераніаль - геранілацетату;

г) ліналоол - нераль;

д) а-бісаболол - цитраль.

Висновок.

Використання сучасного інструментального методу аналізу дозволило отримати уточнені дані якісного складу та кількісних співвідношень компо­нентів ефірної олії полину лимонного.

Дані свідчать про перспективність полину лимонного для технологій пе -рероблення ефірних олій з отриманням харчових натуральних ароматизаторів різного ароматичного наповнення на основі однієї ефірної олії.

Список літератури: 1. Патент № 139765 Российской Федерации, МПК7 C11 В 9/00. Способ полу­чения цитраля, гераниола и l-линалоола / Л.В. Полуденный, В.Ф. Сотник, Е.Е. Хлапцев (Россий­ской Федерации); заявитель и патонтообладатель Государственный университет сельскохозяйст­венных культур. - № 5017368; заявл.20.02.1995; опубл. 30.07.1997, Бюл. № 4. 2. А.с. № 761551

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

Н В Чепель - Дослідження ефірної олії полину лимонного як перспективної сировини для виробництва натуральних ароматизаторів

Н В Чепель - Отримання композиційних харчових натуральних ароматизаторів із ефірної олії кропу

Н В Чепель - Льодяникова карамель