Характеристика топинамбура

Содержание


Введение ...........................................................................................................................................
4
1 Аналитический обзор ...................................................................................................................
5
1.1
Характеристика топинамбура ................................................................................................
5
1.1.1
Химический состав топинамбура ....................................................................................
5
1.1.2
Фруктоза ............................................................................................................................
6
1.1.3
Белок .................................................................................................................................
7
1.1.4
Инулин ...............................................................................................................................
7
1.1.5
Целлюлоза (клетчатка) ...................................................................................................
10
1.1.6
Пектиновые вещества .....................................................................................................
11
1.1.7
Минеральный состав ......................................................................................................
11
1.1.8
Витаминный состав клубней топинамбура ..................................................................
11
1.1.9
Биологическая характеристика топинамбура ..............................................................
12
1.1.10 Хранение топинамбура ................................................................................................
13
1.2
Сущность и методы экстракции ..........................................................................................
15
1.2.1
Факторы влияющие на экстракцию растительного сырья .........................................
16
1.2.2
Экстракция растительного сырья с использованием СВЧ  – излучения ...................
16
2 Объекты и методы исследования ..............................................................................................
18
2.1
Объект исследования ............................................................................................................
18
2.2
Методы исследования ..........................................................................................................
19
2.2.1  Метод Бертрана для определения редуцирующих веществ ....................................
19
2.2.2 Определение инулина методом И.М Щербакова .......................................................
20
2.2.3 Определение растворимых сухих веществ .................................................................
20
3 Результаты эксперимента и их обсуждение .............................................................................
21
3.1
Общий ход эксперимента.....................................................................................................
21
3.2
Обсуждение результатов ......................................................................................................
21
3.2.1
Определение физико-химических показателей топинамбура ....................................
21
3.3
Выявление оптимальных условий экстракции ..................................................................
21
3.3.1
Определение оптимальной температуры и продолжительности экстрагирования . 22
Заключение .....................................................................................................................................
24
Список используемых источников ..............................................................................................
25








3

Введение

    В настоящее время в связи с популяцией здорового образа жизни возрос интерес к инулиносодержащим культурам и продуктам их переработки, в частности, топинамбуру.

Ценность топинамбура как кормовой, овощной, технической и лечебной культуры обуславливается, прежде всего, его химическим составом. До 40 % массы сухих веществ топинамбура составляет инулин – единственный природный резервный полисахарид, состоящий на 95 % из фруктозы. Физиологическая ценность, которого состоит в том, что он стимулирует двигательную активность желудочно-кишечного тракта, обладает выраженным желчегонным действием, антитоксическим эффектом, обеспечивает оптимальную работу антиаксидантов и иммунных систем. Кроме того, в состав клубней топинамбура входят белки, аминокислоты, витамины, микроэлементы, клетчатка, пектиновые вещества, органические кислоты и другие, биологические активные вещества.

    Инулин модифицирует микрофлору кишечника, то есть является пребиотиком. Пребиотики – это неперевариваемые пищевые ингредиенты, улучшающие здоровье за счет избирательной стимуляции роста и активности одного или нескольких видов бактерий кишечника.

    Поэтому целью данной работы являлось оптимизация технологических режимов процесса экстрагирования инулина из корнеплодов топинамбура сорта «Киевский».Для осуществления данной цели были поставлены следующие задачи:

1) определение физико-химических показателей топинамбура;

2) выявление оптимальных условий экстракции инулина из клубней топинамбура сорта

«Киевский»






























4

1 Аналитический обзор


1.1 Характеристика топинамбура


1.1.1 Химический состав топинамбура

    Ценность топинамбура как кормовой, так и лечебной культуры обуславливается прежде всего химическим составом растения.

    Топинамбур содержит достаточно большое количество сухих веществ (до 20 %), среди которых до 80 % содержится полимерного гомолога фруктозы – инулина. Инулин является полисахаридом, гидролиз которого приводит к получению безвредного для диабетиков сахара - фруктозы. Топинамбур содержит клетчатку и богатый набор минеральных элементов, в том числе (мг% на сухое вещество): железа - 10,1; марганца - 44,0; кальция - 78,8; магния - 31,7; калия - 1382,5; натрия - 17,2. Топинамбур активно аккумулирует кремний из почвы, и в клубнях содержание этого элемента составляет до 8 % в расчете на сухое вещество. По содержанию железа, кремния и цинка он превосходит картофель, морковь и свеклу. В состав клубней топинамбура входят также белки, пектин, аминокислоты, органические и жирные кислоты. Пектиновых веществ в топинамбуре содержится до 11 % от массы сухого вещества. По содержанию витаминов В1, В2, С топинамбур богаче картофеля, моркови и свеклы более чем в 3 раза. Существенное отличие топинамбура от других овощей проявляется в высоком содержании в его клубнях белка (до 3,2 % на сухое вещество), представленного 8 аминокислотами, которые синтезируются только растениями и не синтезируются в организме человека: аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, триптофан, фенилаланин [2].

    В сухом веществе стеблей с листьями более 4 % приходится на триптофан и лейцин. В одном килограмме зеленой массы содержится от 60 до 70 мг каротина. Среди зольных элементов значительный удельный вес занимают кальций, магний, железо.

Топинамбур способен к экологической защите:

1) Клубни почти не накапливают в себе нитраты, способны вызывать мутацию клеток и,

следовательно, развитие онкологических процессов и, напротив, за счет своего уникального химического состава превышает нитраты в безопасные соединения и используют для синтеза необходимых аминокислот;

2) В отличие от большинства других огородных культур не накапливает тяжелые металлы;

3) Не накапливает радиоактивные элементы.

    Все это объединяет факт, что у топинамбура совершенно отсутствует токсичное и аллергическое действие. Качество этого продукта практически не зависит от состояния окружающей среды.


5

    Богатый состав биологически активных веществ топинамбура делает это растение очень перспективным в кормопроизводстве, в диетическом питании и пищевой промышленности и как исходное сырье для создания высокоэффективных лекарственных средств.

    Биологически активные вещества – основа целебных свойств топинамбура. От других овощей топинамбур отличает уникальный углеводный комплекс на основе фруктозы и ее полимеров: фруктоолигосахариды и инулин.

1.1.2 Фруктоза

На рисунке 1.1 представлена формула фруктозы.

OH

HO   O
H OH
HH

HO

HO

Рисунок 1.1 – Формула фруктозы

    Фруктоза (фруктовый сахар), эмпирическая формула С6Н12О6, является самой сладкой из природных сахаров, сладость ее составляет 1,73. Фруктоза хорошо растворяется в воде, в этиловом спирте, плавится при температуре 102 °C - 105 °C, образует безводные кристаллы в виде игл. Содержание в топинамбуре ее может быть различным в зависимости от времени сбора, урожая, продолжительности хранения и других факторов. Образуется она из инулина в результате биохимических процессов, происходящих в корнях и клубнях.

    При обмене веществ в организме человека фруктоза, наряду с сахарозой, является источником энергии. По калорийности, равная сахарозе, фруктоза эффективно усваивается организмом человека и может быть использована диабетиками в качестве ежедневной пищи в пределах от 0,5 до 1 на кг массы человека за исключением крайне редко встречающихся случаев наследственной неисправности к фруктозе. Применение фруктозы больными сахарным диабетом позволяет снизить дозы принимаемого ими инсулина.

Благодаря повышенной по сравнению с сахарной степенью сладости фруктозу используют

в кондитерской промышленности, при приготовлении продуктов детского при изготовлении ряда медицинских препаратов. Гигроскопичность фруктозы дозволила рекомендовать ее при изготовлении хлебобулочных изделий (предохраняет от быстрого очерствения), при приготовлении соков, варенья, десертов, так как фруктоза лучше других сахаров способна подчеркивать собственный аромат плодов, фруктов и ягод. В отдельных случаях ее присутствие может усилить горький вкус низкокачественного кофе, компонентов какао.



6

    Однако гигроскопичность фруктозы приводит к повышенным требованиям к упаковочным материалам для продуктов, содержащих фруктозу.

    Сладость раствора зависит от концентрации раствора, его температуры, рН, срока хранения. Например, сладость свежеприготовленного 5 % - ного раствора фруктозы при комнатной температуре составит примерно 1,45, а на следующий день - всего 1,25. Если при 15 °C сладость раствора фруктозы составляет примерно 1,3, то при 40 °C она равно сладости сахарозы. При охлаждении нагретых растворов фруктозы сладость их снова повышается.

    Прежде всего, относительно чистую фруктозу выделяли довольно сложным путем из инулина. В настоящее время сырьем для получения фруктозы служит любой сахарный раствор

с высоким содержанием фруктозы, особенно глюкозо-фруктозные сиропы. На основе фруктозы получают различные патоки, искусственный мед, напитки, мороженное, консервы.

    Фруктоза – диетический сахар, который способен участвовать в тех же обменных процессах, что и глюкоза, замещая ее в случаях относительной или абсолютной нехватки инсулина.

1.1.3 Белок

    Его в топинамбуре относительно высокое количество (3,2 % на сухое вещество) и представлен он 16 аминокислотами, в том числе 8 незаменимыми, которые не синтезируются в организме человека.

    В ряде работ белок топинамбура характеризуется как биологически полноценный, но в результате проведенных исследований было установлено, что молодые крысы развивались плохо, если белок топинамбура был единственным источником азота, это позволило сделать вывод, что биологическая ценность белка топинамбура мала. Анализ аминокислотного состава показывает, что белок топинамбура достаточен по лейцину, треонину, триптофану,

фенилаланину и тирозину, но лимитирован по лизину, что характерно для большинства растительных белков. В то же время, по данным Новосибирского научно-исследовательского института клинической иммунологии СО РАМН имеющиеся в топинамбуре белковые соединения очень близки по своей структуре белкам вилочковой (тимуса) железы и обладают свойствами, практически идентичными свойствами этих белков.

1.1.4 Инулин

    Инулин был открыт в 1804 г, в корнях девясила Jnula helenium, откуда и получил свое название. Инулин, подобно крахмалу, представляет собой важное запасное вещество многих растений. Накапливается главным образом в подземных органах растений. Клубни земляной груши и георгина, корни одуванчика, цикория содержат свыше 10 % инулина. Инулин найден и

у растений из семейств Campanulaceae, Lobeliaceae, Stylideniaceae, Violaceae, а также у многих злаков и у некоторых водорослей.

7

    В теплой воде инулин легко растворяется, образуя коллоидные растворы, не окрашивающихся йодом и не восстанавливающие фелингову жидкость. Диастаз, инвертаза и эмульсии не расщепляют инулин, который гидролизуется ферментом инулазой, содержащимся не только в растениях, обладающим инулином, но и в плесневых грибах. Инулин гидролизуется кислотами легче, чем крахмал, и дает при этом фруктозу.

    Молекула инулина построена из остатков ?-d-фруктофуранозы, соединенных в положениях 1,2

На рисунке 1.2 представлена формула инулина

HO	O

HO

OH	 OH
O O

    HO



n
OH
OH

OH








HO
OO
O




HO

HO

O



OH











OH
OH











Рисунок 1.2 – формула инулина

    Молекулярный вес инулина колеблется от 5000 до 60000. Молекула инулина сильно разветвлена.

    В отличие от крахмала инулин часто сопровождается близкими веществами, так называемыми инулидами, или фруктозидами, также построенными из остатков d-

фруктофуранозы, но отличающимися от инулина меньшим молекулярным весом и лучшей растворимостью в воде. Весной у растений преобладают легко растворимые инулиды, а осенью более сложные.

    К инулидам относят синистрин, иризин, флеин, а также выделенные из корней соответствующих знаков тритицин (пшеница), грамидин (рожь), поанин (мятник) и др.

    Все известные инулиды, как и инулин, содержат на нередуцирующем конце цепи остаток глюкозы. Следовательно, цепь инулида заканчивается молекулой сахарозы, и инулиды образуются путем наращивания остатков фруктозы на сахарозе. Инулиды злаков содержат от 10 до 12 остатков фруктозы, а у сложноцветных – около 35 [2].




8

    Ценность же инулина в его поистине фундаментальном влияние на обмен веществ. Дело в том, что инулин оказывает благотворное влияние в течение всего времени нахождения в организме человека – начиная от попадания в желудок и заканчивается, выделением. Инулин, попадая в желудочно-кишечный тракт, расщепляется соляной кислотой и ферментами на отдельные молекулы фруктозы и короткие фруктозные цепочки, которые проникают в кровеносное русло. Оставшаяся не расщепленная часть инулина быстро выводится, связав с собой большое количество ненужных организму веществ, таких как тяжелые металлы, радионуклеиды, кристаллы холестерина, жирные кислоты, различные токсичные химические соединения, попавшие в организм с пищей или образовавшихся в процессе жизнедеятельности болезнетворных микробов, живущих в кишечнике. Кроме того, инулин значительно стимулирует сократительную способность кишечной стенки, что заметно ускоряет очищение организмов от шлаков, не переваренной пищи и вредных веществ.

    Всосавшиеся в кишечник фруктозные цепочки, и в крови продолжают выполнять антитоксическую, очищающую функцию, связывая, обезвреживая и облегчая выделение из организма вредных продуктов обмена веществ и попавших из внешней среды химических соединений. Но самое удивительное происходит уже в клетках большинства органов и тканей.

    Известно, что большая часть энергии, необходимой для нормальной жизнедеятельности человека, образуется при сгорании глюкозы. В последние годы учеными многих стран обнаружено, что не только при сахарном диабете, но и при целом ряде всех известных заболеваний глюкоза усваивается большинства клетками не полноценно, поскольку ее проникновение внутрь клеток по различным причинам затруднено. При этом неизбежно развивается энергетический клеточный голод, и организм вынужден перестраивать обмен веществ таким образом, что на первое место в качестве источника энергии выходит холестерин, жирные кислоты, триглицериды и другие компоненты жирового обмена, а также аминокислоты, составляющие белки. Кроме того, большая часть глюкозы не сгоревшая в энергетическом котле, превращается в продукты жирового обмена, что способствует развитию ожирения, атеросклероза сосудов, ишемической болезни сердца, артериальной гипертонии.

    Раннее предполагалось, что распад инулина и побочных ему фруктозанов происходит под действием фермента инулазы, в прорастающих клубнях топинамбура. Есть еще одна версия, что распад инулина происходит за счет ?-фруктофуранозидазы, которая, отрывая фруктозные остатки от цепи полифруктозана, снижая ее степень полимеризации и высвобождает свободную фруктозу. Позднее, применив более совершенные методы анализа – очистку и фракционирование белкового препарата, были выделены из экстракта клубней топинамбура три ?-фруктофуранозидазы: инвертаза, гидролаза А и гидролаза В. Инвертаза присутствует в очень малых количествах, она гидролизует сахарозу, но атакует также и раффинозу, высвобождая мелибиозу и фруктозу. Первичное действие гидролаз А и В заключается в высвобождении


9

фруктозного остатка с образованием более низких гомологов этого ряда. Обе гидролазы А и В похожи по своему действию, они практически неактивны по отношению к сахарозе, отдают предпочтение субстратам-фруктозанам с более высокой степенью полимеризации, чем с низкой.

    Природная фруктоза, из которой состоит инулин, является уникальным сахаром, который способен участвовать в тех же обменных процессах, что и глюкоза, и полноценно замещать ее в ситуациях, когда глюкоза клетками не усваивается. Именно по этому диетическая и лечебная способность инулина очень велика. Содержание содержащих его препаратов или продуктов питания во многих странах является одним из приоритетных направлений в медицине и фармакологии, а стоимость одного грамма инулина на Западе достигает 7 $ США.

    Инулин является пребиотиком. Пребиотики – это не перевариваемые пищевые ингредиенты, улучшающие здоровье за счет избирательной стимуляции роста и активности одного или нескольких видов бактерий кишечника. Инулин и олигофруктоза являются наиболее изученными в мире пребиотическими волокнами.


1.1.5 Целлюлоза (клетчатка)

    Целлюлоза – компонет клеточных стенок, моноглюкан, состоящий из линейных цепей ?-D-(1,4)-глюкопиранозных единиц. Исключительная ценность целлюлозы дает возможность молекулам ассоциировать. Целлюлоза имеет аморфные и кристаллические области.

    Организм человека усваивает не всю поступающую пищу , определенная часть ее не переваривается, а просто выводится из организма. Долгое время ученые считали, что клетчатка не нужна организму и даже вредна. Еще в середине ХХ столетия диетологи уверяли, очищенные продукты – самые полезные, и мир наслаждался очищенной рафинированной пищей до тех пор, пока не стал заменен настораживающий факт: чем более рафинированную пищу употреблял человек, тем больше одолевали его гастриты, колиты, панкреатиты, холециститы, злокачественные опухоли.

В настоящее время целлюлоза заняла свое место рядом с белками, жирами, углеводами, микроэлементами и витаминами. Клетчатка целебна и необходима организму, она действует подобно хорошей метле: «очищая» тончайшие ворсинки, выстилающие внутреннюю поверхность кишок, не давая им слипаться. Целлюлоза впитывает в себя большое количество жидкости, облегчает опорожнение кишечника, избавляет от колитов и гастритов.

Набухая Целлюлоза, продвигаясь по кишечнику, удаляет из него вредные химические вещества, мутагены, канцерогены, провоцирующие развитие злокачественных опухолей. Также помогает снимать уровень сахара и холестерина в крови.



10

Пища бедная целлюлозой, обеспечивает меньшее насыщение, и, может быть, поэтому люди начали переедать. И снова повышается риск ожирения, гипертонии, диабета.

1.1.6 Пектиновые вещества


    Функциональные свойства топинамбура определяются наличием в нем пектиновых веществ.

    Пектины – высокомолекулярные углеводы, из которых состоит мембрана клетки и межклеточное вещество. Полисахариды, присутствующие в топинамбуре в количестве 11 % от массы сухого вещества. Пектин был открыт более 200 лет назад и впервые получен из корнеплода топинамбура. Пектины адсорбируют на своей поверхности и выводят из организма ядовитые вещества, холестерин, триглицериды, которые являются основными виновниками развития атеросклероза и желчнокаменной болезни. Научные исследования дают основание предполагать, что пектины могут снижать накопление атеросклеротических бляшек на стенках сердечных артерий. Комплексообразующее свойство (способность образовывать комплексы с ионами тяжелых металлов) позволяет использовать пектины как профилактическое средство в условиях профессионального контакта с соединениями тяжелых металлов, пестицидами, радиоактивными веществами.

1.1.7 Минеральный состав

    Минеральные вещества выполняют разносторонние функции в организме: обеспечивают построение опорных тканей скелета (Са, Р, Мg, Si), поддержание необходимой осмотической среды клеток в крови, в которых протекают все обменные процессы (Na, К), образование пищеварительных соков (С1), гормонов (J, Zn, Сu, Sе, Мn), переносчиков кислорода в организме (Fе, Сu ), некоторых жизненно важных витаминов и ферментов, без которых немыслимо превращение поступающих в организм пищеварительных веществ (Со, Si).

    Одной из важнейших особенностей земляной груши является сбалансированность ее по микро- и макроэлементарному составу - содержит большое количество железа (до 12 мг), кремния (до 8 мг), цинка (до 500 мг), магния (до 30 мг), калия (до 200 мг), марганца (до 45 мг), фосфора ( до 500 мг), кальция (до 40 мг).

1.1.8 Витаминный состав клубней топинамбура

    Растение поливитаминное. Хотя зеленая масса богаче витаминами, чем клубни, однако последние превосходят картофель по их содержанию. В витаминном составе клубней топинамбура выделяется витамин С (аскорбиновая кислота), превышающий содержание в картофеле в 5 раз.




11

    Витаминный состав клубней топинамбура, мг % к массе сухого вещества: С – 98,1 – 108,1; В1 - до 1,2; В2 - 4,0 – 7,9; В3 - 2,4 – 8,8; В5 – 0,2 – 0,9; В6 – 0,12 – 0,22; В7 – 10,0 – 24,0.

    Органические полиоксикислоты – 6 - 8 % от сухой массы. К ним относятся: лимонная, яблочная, малоновая, янтарная, фурмаровая кислоты. Органические кислоты активно участвуют в обмене веществ, повышают секреторную активность слюнных желез, усиливают выделение желчи и панкреатического сока, улучшают пищеварение, растворяют нежелательные отложения (соли мочевой кислоты), обладают бактерицидным действием, благотворно действуют на кислотно-щелочное равновесие, на функцию желудочно-кишечного тракта и другие системы организма, являясь возбудителями секреции поджелудочной железы и моторной функции кишечника. Органические кислоты оказывают влияния на процессы пищеварения, способствуя усвоению пищевых продуктов, в которых кислот очень мало. В комплексе витамином С обладают ярко выраженным антиоксидантным действием.

1.1.9 Биологическая характеристика топинамбура

Топинамбур или земляная груша (Helianthus tuberosus L) относится к семейству астровых,

однолетнее растение. Многолетним его считают потому, что обычно выращивают на одном

месте,  без  ежегодной  посадки,  несколько  лет.  Имеет  гибридное  происхождение  и  в  своем

первичном формообразовании приурочен к Северной Америке

По внешним признакам топинамбур подобен подсолнечнику. Стебель прямой, густо облиственный. Зависимо от сорта и вида произрастания стебли бывают высотой от 1 до 5 метров. Численность ветвей на главном стебле у разных сортов различно – от 14 до 30. Кустистость растений у видов топинамбура неоднозначна а и колеблется от 1 до 5 стеблей. Расцветка стебля зеленая, хотя у некоторых видов может иметь зеленоватый оттенок . Общая форма листа, в средней части растения, в большей степени яйцевидная. Соцветие топинамбура

– многоцветковая корзинка с яркими желтыми цветками, очень сходное по строению с соцветием подсолнечника. Диаметр корзинки, с учетом языковых цветков, от 7 до 11 см. Ранние и среднеспелые сорта отличаются большим количеством соцветий на растении, чем позднеспелые. Плод – мелкая семянка, сродная с подсолнечником. Семена вызревают только в Средней Азии, в Крыму и Закавказье. В отличие от подсолнечника стебли топинамбура образуют многочисленные подземные побеги,- столоны, на концах которых находятся клубни.

От длины столонов зависит характер гнезда: при коротких столонах гнездо малогабаритное, при длинных - рыхловатое и раскидистое.

Различное расположение клубней в земле имеют дикие виды топинамбура. Окраска клубня у видов – белая, фиолетово-красная, светло-коричневая. Преимущественно форма клубня – грушевидная, но может быть продолговато-овальная и веретеновидная. Клубни определенных


12

видов отличаются неровной поверхностью, обусловленной очень большим наличием деток (наростов). Средний вес клубней в зависимости от сорта и района выращивания колеблется от 10 до 90 г, чаще всего 30-50 г.

    Топинамбур растение южное, но обладает высокой морозостойкостью.. Весной он может перенести температурутдо - 5 °С, а осенью растения вегетируют до заморозков в 7-8°C мороза. Это очень важное качество в Сибирских условиях, где резко климат резко континентальный, а зимы очень суровые, так же ранневесенние и осенние заморозки. Клубни топинамбура выдерживают даже 20 0C мороза, не теряя при этом жизнеспособности. Под снегом клубни не погибают и в суровые зимы с морозами в 40°C. Высокие температуры растение переносит хорошо [2].

Растение требует условия короткого дня. С продвижением на северные части его развитие бывает медленным, в условиях длинного дня и низких температур у растения сильно задерживается образование клубней и генеративных органов, но усиливается накопление вегетативной массы.

К солнцу растения не очень требовательны. Но при загущении значительно снижается урожай как зеленой массы, так и клубней.

Имея сильную, проникающую глубоко в почву корневую систему растение хорошо переносит временные засухи. Недостаточное количество влаги в почве может привести к плохой урожайности клубней и зеленой массы. Поэтому для получения высокой урожайности, прибегают к орошению. Так же растения не выносит, затопления и высокого уровня стояния грунтовых вод.

    Топинамбур хорошо приспосабливается и не прихотлив к виду почвы, за исключением солонцов и голончаков. Наилучшими для него являются легкие по механическому составу суглинистые и супесчаные почвы с глубокими окультуренным пахотным слоем и хорошим увлажнением. На тяжелых глинистых почвах клубни деформируются, приобретая часто уродливую форму. Плохо переносит кислые почвы (меньше pH 6,5)

Растения в 1,5 – 2 раза увеличивает свою урожайность при удобрении почвы. Органические удобрения (до 100 т/га) и минеральные (азот, фосфор, калий) не только увеличивают урожайность зеленой массы и клубней, но и оказывают положительное влияние на содержание сахаров и протеина в растениях. Так же топинамбур выносит из почвы достаточное количество калия. Поэтому при удобрении дозы калия должны быть повышены.

1.1.10 Хранение топинамбура

    Топинамбур обладает особым свойством перезимовывать в почве, т. к. они сохраняются в земле невыкопанными лучше, чем в буртах или иных хранилищах.Плохая сохранность не

13

выкопанных клубней наблюдается в Сибири , где малый снежный покров зимой(Бурятия, Читинская обл.).

    Слабую лежкость на открытом воздухе объясняют за счет тонкого пробкового слоя клубней и высоким содержанием сахаров, поэтому они быстро вянут и подвержены воздействию микроорганизмов, для которых являются прекрасным питательным субстратом.

Клубни топинамбура, выкопанные осенью заготовленные на зимний период и заготовленные для корма животным в помещениях, могут храниться в обычных наземных буртах. Ориентировочные размеры бурта следующие: длина 2 – 3 метра, ширина 1,5 – 1,8 метров, высота 1,0 – 1,2 метра. Сверху бурт закрывается землей, соломой слоем 20 – 30 см. Клубни в бурте чаще всего укладывают слоями, пересыпая землей. Нужно определить правильное место под хранение в буртах: должно быть сухое, возвышенное; грунтовые воды должны залегать глубоко. Для ограждения бурт от поверхностных вод, необходимо вокруг выкопать борозду, глубиной 25 – 30 см.

    В прошлые годы определился метод хранения топинамбура в траншеях. Выбирается участок на возвышенных, сухих местах с обеспечением сохранности клубней от мышей

(используют хвойную лапку или облив Края хранилища дизельным топливом). Размеры траншеи выбираются исходя из объемов хранения, возможности механизации земляных, работ. Главным критерием является засыпка клубней на хранение слоем не более 1,5 м. Рекомендуется при послойной засыпке пересыпка песком или гидролизные лигнином (опилки, солома не подойдут для этих целей, по причине возможного биологического возгорания массы клубней). Устанавливается приточно-вытяжная вентиляция, представляющая собой трубы или короба, устанавливаемые в траншею (яму). Труба приточной вентиляции устанавливается на глубину 1,2 – 1,5 метров, а вытяжная – на глубину 35 – 40 см. Приточно-вытяжная вентиляция должна устанавливаться на каждые 8 – 10 тонн хранимых клубней. Через вентиляционные короба возможен зимний контроль за режимом хранения и регулирования температуры. Осенью можно быстро охладить хранилище через открытую вентиляцию. При установлении температуры в хранилище в пределах 0 °С, вытяжка закрывается и утепляется. Ближе к марту - апрелю нужно обратить внимание на температуру хранения и не допустить возможного весеннего «возгорания» массы:

    Для хранения в маленьких объемах, хорошо подойдут погреба, а так же холодильники. Пресыпка клубней песком, так же дает хорошие результаты, или перекладка мхом. За хранением нужно следить, т. к изменение температуры и влажности в подвале может вызвать гниение клубней , высыхание. Хорошо хранятся клубни в полиэтиленовых мешках, завязанных после помещения в них клубней.





14

1.2 Сущность и методы экстракции

    Экстракция – один из древнейших методов выделения биологически активных веществ из природных растительных источников и в настоящее время является основным методом при получении БАВ. В научной лаборатории многообразие видов экстрагируемых органических веществ способствовало созданию и развитию большого разнообразия методов экстракции, которые применяются не только для выделения БАВ из растительного сырья, но и для разделения смеси веществ и очистки индивидуальных органических соединений от примесей. Экстракты представляют собой концентрированные вытяжки из растительного сырья.

По консистенции различают: жидкие экстракты, густые экстракты – вязкие массы с содержанием влаги не более 25 % сухие экстракты – сыпучие массы с содержанием влаги не более 5 %.

При изготовлении жидких экстрактов из одной весовой части сырья получают одну или две объемные части экстракта, иногда жидкие экстракты готовят в других соотношениях. Жидкие экстракты освобождают от балластных веществ путем отстаивания в течение нескольких дней и при температуре не выше 8 °С и последующего фильтрования.

Простое экстрагирование заключается в том, что вещество экстрагируют из раствора зоной порцией растворителя. Если экстракция повторяется несколько раз, то это повторное или фракционное экстрагирование. Если вещество непрерывно экстрагируют растворителем из раствора, то такой метод носит название перфорация. При использовании противотока процесс называют противоточной перфорацией [3].

    Эффективность любого метода экстракции твердого вещества жидкостью зависит, прежде всего, от его растворимости и скорости перехода из одной фазы в другую. Растворимость можно изменить, подбирая соответствующий растворитель, в который входит преимущественно требуемое вещество, а присутствующие загрязнители остаются в этой фазе. Скорость перехода вещества из твердой фазы в раствор определяется, в основном, скоростью проникновения жидкости в твердую фазу, скоростью диффузии вещества в жидкости и скоростью удаления вещества с поверхности раздела фаз. В отличии системы двух жидких фаз равновесие на границе твердой и жидкой фазы наступает очень медленно. Ускорить приближение к равновесному состоянию можно путем увеличения поверхности твердой фазы за счет измельчения образца или постоянной подачей свежего растворителя на границе раздела фаз. Кроме того можно ускорить достижение равновесия по средствам простого перемещения (при мацерации и дигерировании) или при помощи противотока (при перколяции).





15

Мацерация представляет собой простейший в исполнении и техническом оснащении экстракции, когда твердую фазу размешивают с растворителем и отфильтровывают. Тщательное измельчение повышает степень экстрагирования твердого вещества. Эффективность процесса увеличивается при применении избытка растворителя, постоянном перемешивании, и при тщательном отделении экстракта от сырья. Повторная мацерация несколькими меньшими порциями растворителя дает лучшее извлечение, чем мацерация в прием всей порций растворителя.

1.2.1 Факторы влияющие на экстракцию растительного сырья

    Как известно, во многих случаях экстракционные процессы являются основными, определяющими технико-экономические показатели производства. Сложность процессов экстрагирования заключается в том, что скорость извлечения целевых компонентов зависит от большого числа параметров, трудно поддающихся обобщению и анализу. Действительно, извлекаемый компонент может находится в упругой клеточной растительной ткани в твердом или жидком состоянии; растворитель может иметь различную избирательность по отношению к компонентам, содержащимся в растительном сырье, также структура упругой клеточной растительной ткани может оказывать различное сопротивление процессу извлечения. Кроме того, на механизм процесса экстрагирования называют влияние условия равновесия и кинетика.

    Условия равновесия характеризуются достижением равенства концентрации извлекаемого компонента в растворе и концентрации насыщения, и зависит от физико-химических свойств растворителя и целевого компонента, а также от температуры и давления. Термином «экстракционные твердофазные процессы» чаще всего обозначают растворение, выщелачивание и особенно экстрагирование, являющиеся гетерогенными массообменными процессами. При этом осуществляется извлечение одного или нескольких компонентов из твердой или пористой фазы на основе их избирательной растворимости в жидком экстрагенте.

Механизм экстрагирования зависит от состояния частиц твердой фазы, сохраняющие характерные свойства в течение процесса разделения, а также от температуры, концентрации, времени и от природы растворителя (экстрагента).

    Таким образом, твердофазное экстрагирование представляет собой сложный массообменный процесс, знание механизма которого позволит обеспеч.......................