344022, г.Ростов-на-Дону, ул. Б.Садовая, 150, офис 202,

Тел.: (8632) 63-57-91; Факс: (8632) 63-30-85

Каротиноиды представляют интерес для пищевой и фармацевтической промышленности благодаря своим питательным, фармакологическим и окрашивающим свойствам. Это – большой класс субстанций желтых и красных натуральных красящих веществ, с химической точки зрения представляющие собой высоко ненасыщенные алифатические ациклические углеводороды и их продукты окисления. Большинство каротиноидов являются С40-соединениямии и относятся к группе тетратерпеноидов. Соединения с более короткой углеводородной цепочкой являются апокаротиноидами [1].

Основными красными каротиноидами являются капсантин и капсорубин, характеризующиеся пятиугольными кольцевыми структурами [2,3] и содержащиеся в красном горьком перце и паприке. Другим красным каротиноидом является ликопен – ациклический каротиноид с 13-ю двойными связями. Основным источником промышленного получения ликопена являются отходы переработки томатов и томатная паста, которым он придает насыщенный красный цвет. Кроме ликопена в экстракте содержатся и другие пигменты, такие как a- и b-каротины, a-, b- и g-токоферолы, которые определяются методом ВЭЖХ. Другими источниками ликопена являются абрикосы, красные грейпфруты, гуава и арбуз. Еще большее количество ликопена, как открыли американские ученые, содержится в ягодах растения под названием дикая маслина или осенняя олива. Так, если в 100 г томатов содержится 3 мг ликопена, в дикой маслине – от 15 до 54 мг, в зависимости от сорта [4].

Экстракция каротиноидов традиционными способами часто усложняется их склонностью к изомеризации и распаду. Уже при комнатной температуре и при световом воздействии с легкостью происходит цис-транс изомеризация этих веществ, приводя к частичной потере активности провитамина А, а молекулы теряют все свои питательные, лечебные и красящие свойства [5,6,7]. Во время созревания плодов гидроксильные каротиноиды эфиризуются, что не затрагивает их красящих свойств, но вызывает изменение в их полярности. Неэфиризированные молекулы демонстрируют низкую растворимость в гексане, а эфиризация делает их высоко липофильными и хорошо растворимыми в неполярных растворителях. Такое изменение полярности позволяет использовать для растворения красителей неполярные растворители [8].

Проблема в применении ликопена состоит в том, что он очень дорогой, а получение его традиционными способами предполагает использование сильных органических химических растворителей. В связи с этим представляет интерес новый альтернативный способ получения ликопена и каротиноидов, имеющих липофильную природу, с использованием сверхкритического углекислого газа в комбинации с этанолом, который способствует увеличению выхода ликопена и других каротиноидов из сырья.

· увеличение экстракционных объемов;

· повышение экстракционного давления (от 137 до 480 атм – приводило к повышению объема выработки олеоресина паприки до 100%);

· применение модификаторов cо-растворителей (так, введение 1% этанола или ацетона приводит к увеличению выхода пигментов).

Пигментные вещества, извлекаемые при более низких давлениях, содержат почти исключительно b-каротин. Пигменты, получаемые при более высоких давлениях содержат более высокую пропорцию красных каротиноидов (капсорубин, капсантин, зеаксантин, криптоксантин) и небольшое количество b-каротина. Таким образом, технология двухэтапной экстракции позволяет извлекать из парики на 1-ом этапе при Р=137 атм. масло паприки и b-каротин, а на 2-ом этапе при Р= 410 атм. экстракт с высокой концентрацией пигментов.

Известно, что масло семян морошки имеет относительно низкое содержание насыщенных жиров и относительно высокое содержание токоферолов и каротиноидов. В работе Rozzi N.L. и Singh R.K. [12] имеется ссылка на сравнение химических анализов экстрактов морошки, полученных при помощи СК-СО2 при давлении 9-30 МПа и температуре 400 и 600 С и с использованием в качестве растворителя диэтилового эфира. Полученные экстракты были проанализированы по методу HPLC и GC-FID на содержание в них жирных кислот, токоферолов и каротиноидов, в результате чего не было обнаружено значительной разницы в химическом составе экстрактов. При этом содержание каротиноидов не увеличивалось при повышении давления выше 15 МПа, а количество токоферолов при повышении давления снижалось.

Sharma и Le Maguer оценили внутренний состав фракций томатного сока и определили, что 72-92% ликопена в томате находится в нерастворимой в воде фракции и кожице томата. Около двух третьих ликопена сосредоточено в денатурированном нагреванием цитоплазматическом веществе из нерастворимой в воде фракции, а остальная часть находится во внутриклеточных гранулах.

Из анализа литературных данных по СК-СО2 экстракции каротиноидов и ликопена из растительного сырья, что экстрагирование производится с использованием модификатора и без оных [8,9,10,11]. В основном, экстракция этих веществ проводилась в диапазоне давлений 139,7 – 450 бар и температур 38-51 0С. Применение в качестве модификатора этанола позволяет снизить давление экстракции при получении ликопена до 300-350 бар.

В работе R.Vierling et al. [19] оптимально высокое содержание ликопена в экстракте из продуктов переработки томатов было получено при температуре 32-35 0С и при далении 280-350 атм.

Недавние исследования показывают, что цис-ликопен более легко транспортируется в клетку и межклеточное пространство, нежели его транс-форма. На это указывает заметная разница между количеством цис-ликопена, обнаруженного в томатах и томатных продуктах (~ 5-10%) и его количеством в сыворотке крови человека (~ 50%). На изомеризацию ликопена и его распределение на цис- и транс-изомеры влияют условия экстракции, что, в свою очередь, приводит к изменению биологических свойств продукта [14,15]. Разрушение ликопена и потеря цвета происходит под воздействием высокой температуры, света, кислорода, кислот, органических растворителей и ионов некоторых металлов, а также при длительном времени обработки. Так, обнаружилось, что содержание ликопена в концентрированных продуктах из томатов обычно ниже, чем ожидалось. Это связано с проведением термической и механической обработкой сырья. Преобразование всех транс-изомеров в цис-изомеры приводит к возникновению нестойкой формы ликопена, которая легче подвергается окислению. Этот нежелательный распад влияет не только на органолептические свойства продукта, но на биологическую его ценность.

Исследовалось влияние времени статической экстракции, давления и температуры на выход качество ликопена [11,15]. При повышении давления и температуры происходит увеличение количества экстрагируемого ликопена. Продолжительность времени статической экстракции способствует снижению доли цис-изомеров в экстракте томата. Содержание цис-ликопена находилось на уровне 26% при Т=0 и 16% при Т=80 мин. Положительное влияние повышения температуры экстракции наблюдалось в диапазоне от 32 до 66 0С, когда содержание цис-ликопена увеличилось с 10 до 30%.

Проведенные в НИЦ ЭР “ГОРО” экспериментальные экстракции жома томата при параметрах давления 350 атм и температуры 55 0С с добавлением в качестве модификатора 5% этанола показали возможность получения экстракта с содержанием ликопена около 20%.

Исследования жирокислотного состава экстрактов жома томатов, полученных при помощи гексана и при помощи СК-СО2 показали их высокую идентичность. Что подтверждается и нашими данными.

Таким образом, предлагается новый способ получения высококачественных экстрактов с высоким содержанием каротиноидов и ликопена с помощью сверхкритического углекислого газа, являющийся альтернативой традиционным методам с применением органических растворителей.