3.2 Органолептичні та фізичні характеристики барвника з лузги гречки, вилученого різними екстрагентами

До барвників природного походження, безпечність яких не викликає сумніву і які не потребують навіть медико-біологічної апробації, відносять меланіни, які займають домінуюче положення серед пігментів лузги гречки.

Відомо декілька способів одержання коричневого барвника з лузги гречки. Суть цих способів наступна:

? екстрагування лузги гречки та осадження меланіну кислотою, розподіл фаз фільтрацією, попередня обробка лузги гречки целюлолітичним ферментом целюбрані-ном ГЗХ протягом 48 год. Цей спосіб дозволяє отримати коричневий барвник з максимальним виходом пігменту, не використовуючи при цьому спеціального обладнання. Пігмент можна використовувати не лише як харчовий барвник, а й як лікарський препарат у медицині, фармакології та інших напрямках [2];

? спосіб добування харчового барвника із рослинної сировини, що передбачає подрібнення сировини, екстрагування, осадження і фільтрацію. Як рослинну сировину використовують лузгу гречки, де екстрагування проводять 0,3...0,7-відсотковим водним розчином хлористого натрію, а після фільтрації отриманий екстракт обробляють роз-чином соляної кислоти [3];

? екстрагування лузги гречки 0,3...0,7-відсотковим водним розчином NaCl, попередньо обробленим у катодной камері діафрагменного електролазера [4];

? обробка лузги гречки 3...5-відсотковим водним розчином лугу, осадження пі-гменту соляною кислотою, відділення і висушування барвника. Недоліком цього спо-собу є висока ціна їдкого натрію, а сам барвник виділяється в нерозчинній у воді формі, що значно скорочує його використання [5];

? для екстрагування лузги використовують розчини кислого карбонату натрію, або суміш карбонату натрію з гідроокисом кальцію, або розчин аміаку у концентрації 1,0-5,0%. Екстрагують при t = 60...100 0С і гідромодулі 1,7 - 4,0. Одержаний екстракт концентрують шляхом ультрафільтрації, а висушування проводять випаровуванням [6].

Із наведених способів видно, що харчові барвники можна отримати із лузги гречки з використанням дешевих та доступних екстрагентів.

Однак технологія добування меланіну з лузги гречки хоч і захищена патентами, є далекою від досконалості, і тому є незаперечною доцільність її доопрацювання з метою спрощення та здешевлення.

Крім цього, нами не виявлені відомості про використання меланіну як барвника у продуктах харчування.

Для забарвлення напоїв у коричневий колір широко використовують карамельні барвники “звичайної» і “подвійної інтенсивності». Цей тип барвника дуже добре розчиняється і не залишає осаду, стійкий до змін рН середовища та підвищення температури. На жаль, цей барвник має не тільки позитивні якості. Він не містить біологічно активних речовин та може надавати гіркоту продукту [7].

Тому метою нашого дослідження є вивчення органолептичних та фізичних властивостей меланіну як біологічно активного барвника для застосування в харчових продуктах.

Запатентовано значну кількість способів вилучення пігменту фенольної природи - меланіну, який має темно-коричневий колір і належить до полімерних органічних сполук, з покривних оболонок (т. з. лузги) гречки.

Обєктом наших досліджень була лузга гречки, з якої екстрагували меланіни різними розчинниками. Використовували луг (NaOH) у різній концентрації, суміш винної кислоти та 70% етанолу, розчин кухонної солі і розчин соди питної. Термін екстрагування залежав від активності розчинника від 5 до 48 год. за кімнатної та вищої температури.

Виділений барвник досліджували на ступінь розчинності у 70 і 90-відсотковому етанолі, воді, цукровому сиропі та розсолі різної концентрації. Визначали прозорість і кольоровість забарвлених розчинів.

Згідно таблиці 1, виділений нами за опублікованими методиками барвник має різні органолептичні характеристики.

Таблиця 1 - Органолептичні показники виділеного барвника залежно від роз-чинника

Найбільш активно меланіни екстрагувалися розчином лугу за температури 28 0С протягом 24 год. За такого способу екстрагування отримали темно-коричневий барвник.

Етанольно-кислотним екстрагентом виділили барвник червоно-фіолетового кольору, що свідчить про його належність до антоціанової групи барвників.

Барвник, отриманий за допомогою розчину кислої соди (NaHCO3), мав світло-коричневе забарвлення, тобто барвник належить до меланінів, але екстрагувались, очевидно, лише спрощені за структурою форми молекули. Це явище, безумовно, потребує як теоретичного обґрунтування, так і практичного підтвердження.

У продукти харчування (напої, кондитерські вироби і т.н.), як правило, барвник вносять у вигляді розчину певної концентрації, тому доцільно було виявити здатність отриманого нами барвника розчинятись у різних розчинниках.

Результати розчинності подано в таблиці 2.

Таблиця 2 - Ступінь розчинності меланінового барвника

Як видно з таблиці 2, усі використані розчинники, крім етанолу, розчиняють меланіновий барвник повністю.

Проте прослідковується закономірність - з підвищенням рН та концентрації солі барвник розчиняється повільніше, протягом 5 хвилин. Більш концентровані розчини кухонної солі мають лужне рН, тому розчини меланінового барвника з рН вище 7, потребують певного часу для повного розчинення.

Миттєве розчинення барвника у воді з рН до 7 можна пояснити лише взаємодією окислювально-відновлювального середовища з меланінами, що мають вільні радикали [8].

Установлено, що барвники меланінової природи прекрасно розчиняються у воді з нейтральним середовищем в межах рН 6,5-7 і практично не розчиняються в етанолі різної концентрації.

Розчинність барвника в цукровому сиропі різної концентрації за кімнатної температури теж надзвичайно висока. Проте залежно від концентрації цукру чи солі змінюється відтінок розчину барвника. Так, у розчинах з концентрацією цукру 10 і 15 % та в 0,5-відсотковому розсолі коричневе забарвлення має рожевий відтінок, а в 20 - 30-відсотковому цукровому і 1-відсотковому солоному розчинниках зявляється зеленува-тий відтінок.

Інтенсивність забарвлення, як і колір розчинного меланінового барвника, зале-жать від розчинника. Коли розчинником є вода з різними значеннями рН, то кореляція між оптичною щільністю розчину і рН середовища чітко параболічна і рівняння регресії має вигляд:

у=0,005х2-0,0015х+0,025, R2=1 (1)що зображено на рисунку 1.

Рисунок 1 - Залежність інтенсивності забарвлення розчинів барвника від рН води

За використання як розчинника цукрових сиропів різної концентрації - залежність криволінійна. Рівняння регресії має вигляд:, R2=1 (2) що зображено на рисунку 2. 05,00475,0202,030025,0+?+?=ххху

Рисунок 2 - Залежність інтенсивності забарвлення розчинів барвника від концентрації цукру в них

Згідно рисунка 3, у розчинах кухонної солі меланіновий барвник виявляє пароболічну залежність. Рівняння регресії має вигляд:

при R2=1. (3) 657,26408,42326,233322,0+?+?=хоху

Рисунок 3 - Залежність інтенсивності забарвлення розчинів барвника від концентрації солі в них

Як описувалося вище, виділений і відносно очищений меланіновий барвник мав вигляд порошку темно-коричневого кольору. У результаті розчинення отримали розчини, в основному, світло-зеленого і рожевого кольору. Лише 1,5 і 2-відсотковий розсіл забарвився у світло-коричневий колір. Це явище нескладно пояснити властивістю фенольних сполук, які мають тенденцію утворення плоских гексагональних структур з шести фенольних гідроксильних груп, повязаних один з одним водневими звязками. Подібні структури міцно утримують молекули розчинника і тому очищення та перекристалізація фенольних сполук повязана з великими труднощами [9]. До цих сполук повною мірою належать і меланіни.

Результати визначення кольоровості барвника, отриманого шляхом розчинення осаду екстракту після центрифугування, показали, що в ньому залишились фракції, які у воді, 10 і 15-відсотковому цукровому сиропі давали рожеве забарвлення, у 20-відсотковому - зелене, у 30-відсотковому - світло-коричневе з рожевим відтінком, а в розсолі осад взагалі не дав забарвлення. Розсіл залишався безбарвний.

На рисунку 4 подана залежність кольоровості від розчинників, в даному випадку вона дещо відрізнялась від умов розчинення очищеного барвника.