Красители – это группа химических веществ, способных проникать в окрашиваемый материал по всей толщине, фиксируясь активными центрами. Они бывают синтетическими и растительного происхождения. Область применения красителей крайне разнообразна: пищевая, фармацевтическая и медицинская промышленность, косметология. В косметологии весьма часто применяют синтетические красители, и это разрешено действующим законодательством, но необходимо учитывать степень опасности (в частности, канцерогенности) того или иного красителя. Применение красителей в пищевой промышленности, особенно синтетических, также часто ограничено в силу свойств конкретного красителя. Так, известна красящая композиция для продуктов, имитирующих крабовое мясо [1] . Поскольку она представляет собой эмульсию типа «вода в масле», но содержит кармин (водорастворимый краситель), то необходим хотя бы один эмульгатор с гидрофильно-липофильным балансом 1–8. Кроме того, композиция включает пищевой растворитель, загуститель, антиоксидант, консервант и воду.
Известны и другие красители природного происхождения, получаемые из природных сырьевых материалов. Получают их путем смешивания высушенного и измельченного сырья с экстрагентом: смесь воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1÷3 с добавлением химически чистой концентрированной соляной кислоты в количестве 1 % к массе водно-глицериновой смеси. Сырье смешивают с экстрагентом из расчета 10–25 см3 на 1 г сырья, экстрагирование осуществляют при 60–70 °С в течение 1–2 ч при перемешивании и отделяют краситель от твердой фракции. Полученный краситель отфильтровывают от твердой фракции [2].
Предлагается также использование в пищевой промышленности пищевых концентратов полифенолов из выжимок винограда. Краситель получают путем смешивания виноградных выжимок с этиловым спиртом, отделения экстракта от твердой фазы и его концентрации под вакуумом. После смешивания выжимок с этиловым спиртом полученная смесь настаивается в герметических условиях, концентрирование осуществляется до исключения спирта из экстракта с последующим введением в него инвертного сахара [3], что не является безвредным для пищевого продукта.
Определенными преимуществами могут обладать многокомпонентные красители, например красители природного происхождения, получаемые из природных сырьевых материалов [4]. Для получения красителя используют измельченную термообработанную морковь и высушенные и измельченные выжимки ягод черной смородины. Морковь измельчают до мелкой стружки и обрабатывают в атмосфере воздуха при 40 °С, 60 °С и 80 °С с выдержкой при каждой температуре в течение 2 часов. Выжимки ягод черной смородины высушивают при 55–60 °С и измельчают. Смесь подготовленных моркови и выжимок ягод в соотношении 1:1–3:1 дважды экстрагируют 4-кратным объемом этилового спирта с объемной долей этанола 96 % при 55–60 °С в течение 1 часа. Экстракты объединяют, отстаивают в течение 2 часов, фильтруют и концентрируют под вакуумом до содержания сухих веществ не менее 68 %.
Натуральные антоциановые красители предлагают получать [5] из выжимок темных сортов ягод, включают смешивание высушенного и измельченного сырья с экстрагентом – смесь воды и глицерина, взятых в массовом соотношении 1:3, экстрагирование осуществляют при 90–98 °С в течение 0,5–1 ч при перемешивании. Полученный краситель отделяют от твердой фракции фильтрованием, остаток отпрессовывают. Это позволяет увеличить эффективность экстрагирования красных пигментов и их устойчивость к нагреванию, упростить и интенсифицировать способ получения антоцианового красителя.
Помимо водорастворимых красителей существуют и жирорастворимые [6] красители, используемые для кондитерских изделий. Способ получения пищевого жирорастворимого красителя включает смешивание водорастворимого синтетического пищевого красителя с пищевым растворителем до полного растворения красителя, добавление к полученному раствору эмульгатора с последующим перемешиванием, после чего в полученный раствор добавляют масляную фазу при постоянном перемешивании, отличающийся тем, что смешивание водорастворимого синтетического пищевого красителя с пищевым растворителем осуществляют при температуре от 22 до 27 °С, водорастворимый синтетический пищевой краситель используют в количестве 1,0–10,0 мас. %, пищевой растворитель используют в количестве 40–50 мас. %, эмульгатор используют в количестве 1,0–10,0 мас. %, а масляную фазу используют в количестве 40,0–50,0 мас. %. В состав жирорастворимого красителя также может входить антиоксидант.
Для украшений кондитерских изделий предлагают водные чернила [7]. Описываются непигментированные водные чернила, содержащие, % от веса композиции чернил: 50,0–85,0 воды; 7,0–35,0 спирта C1-С6, пропиленгликоля или их смеси; 0,5–15,0 сольватированного пищевого красителя; 2,0–40 связующего и 0,1–15,0 адгезивного агента на основе декстрина или камеди. Чернила содержат гидролизуемый полисахаридный адгезивный агент, улучшающий совместимость чернил с гидрофобными поверхностями. Предложенные чернила обеспечивают формирование изображений высокого разрешения на пищевых субстратах. Присутствие пропиленгликоля ограничивает возможности применения таких чернил в пищевой промышленности.
Несмотря на достаточно большое количество красителей, остается необходимость в наличии безопасного красителя, получаемого из натурального сырья. В условиях Астраханской области таким сырьем может служить шелковица.
В связи с этим целью нашего исследования было получение красителя из плодов тутового дерева.
Материалы и методы исследования
Материалом служили плоды черного тута (шелковицы). В условиях Астраханской области они созревают неодновременно. Поэтому период сбора можно начинать с конца апреля и продолжать до конца мая. Более ранние сборы плодов шелковицы можно производить в Камызякском, Икрянинском и Володарском районах. Затем – в Красноярском, Наримановском и Харабалинском.
Сбор шелковицы лучше проводить в состоянии технической зрелости ягоды. Так как до последующей переработки они доспевают. Сбор ягод можно производить неоднократно для получения оптимальных качеств шелковицы для дальнейшего использования.
Для получения пищевого красителя необходимо собирать наиболее спелые ягоды с целью получения наибольшего количества красителя из черного тута. (Morus nigra).
Наиболее щадящей является естественная сушка, но она занимает значительный промежуток времени. Поэтому апробирована сушка при 60 °С в термостате.
Результаты исследования и их обсуждение
Эксперименты проводились в нескольких вариантах.
Сущность распылительного обезвоживания заключается в том, что в вакуумной камере на плоский носитель равномерно подается вспененный продукт. В этом случае концентрация возможна путем выпаривания исходного раствора. Вспенивание осуществляется путем кругового перемещения вещества по камере, барботирования газом. Энергоподвод обеспечивается инфракрасными излучателями.
Критерием оценки способа сушки являлось содержание пигмента в красителе.
Вариант 1. Сушке подвергалась свежесобранная ягода с 25 % содержанием сухого вещества при остаточном давлении в камере 8 кПа. При этом кратность пены к объему исходного субстрата к = 3 при интенсивности теплового потока 1,5 кВт/м 2 . Толщина слоя пены h = 1,5 мм. Концентрация пигментов в красителе составила 4,5 г/л.
Вариант 2. Сушке подвергалась свежесобранная ягода с 25 % содержанием сухого вещества при остаточном давлении в камере 8 кПа. При этом кратность пены к объему исходного субстрата к = 3 при интенсивности теплового потока 1,5 кВт/м2. Толщина слоя пены h = 2 мм. Концентрация пигментов в красителе составила 4,6 г/л.
Вариант 3. Сушке подвергалась свежесобранная ягода с 25 % содержанием сухого вещества при остаточном давлении в камере 8 кПа. При этом кратность пены к объему исходного субстрата к = 3 при интенсивности теплового потока 1,5 кВт/м2. Толщина слоя пены h = 3 мм. Концентрация пигментов в красителе составила 4,7 г/л.
Вариант 4. Сушке подвергалась свежесобранная ягода с 25 % содержанием сухого вещества при остаточном давлении в камере 8 кПа. При этом кратность пены к объему исходного субстрата к = 3 при интенсивности теплового потока 1,5 кВт/м2. Толщина слоя пены h = 4 мм. Концентрация пигментов в красителе составила 4,6 г/л.
Вариант 5. Сушке подвергалась свежесобранная ягода с 30 % содержанием сухого вещества при остаточном давлении в камере 8 кПа. При этом кратность пены к объему исходного субстрата к = 3 при интенсивности теплового потока 1,5 6кВт/м2. Толщина слоя пены h = 1,5 мм. Концентрация пигментов в красителе составила 4,8 г/л.
Вариант 6. Сушке подвергалась свежесобранная ягода с 30 % содержанием сухого вещества при остаточном давлении в камере 7 кПа. При этом кратность пены к объему исходного субстрата к = 3 при интенсивности теплового потока 2,0 кВт/м2. Толщина слоя пены h = 2 мм. Концентрация пигментов в красителе составила 4,9 г/л.
Вариант 7. Сушке подвергалась свежесобранная ягода с 30 % содержанием сухого вещества при остаточном давлении в камере 7 кПа. При этом кратность пены к объему исходного субстрата к = 3 при интенсивности теплового потока 2,5 кВт/м2. Толщина слоя пены h = 3 мм. Концентрация пигментов в красителе составила 5,0 г/л.
Вариант 8. Сушке подвергалась свежесобранная ягода с 30 % содержанием сухого вещества при остаточном давлении в камере 7 кПа. При этом кратность пены к объему исходного субстрата к = 3 при интенсивности теплового потока 3,0 кВт/м2. Толщина слоя пены h = 2 мм. Концентрация пигментов в красителе составила 4,9 г/л.
Вариант 9. Сушке подвергалась свежесобранная ягода с 30 % содержанием сухого вещества при остаточном давлении в камере 7 кПа. При этом кратность пены к объему исходного субстрата к = 3 при интенсивности теплового потока 3,5 кВт/м2. Толщина слоя пены h = 4 мм. Концентрация пигментов в красителе составила 4,9 г/л.
Вариант 10. Сушке подвергалась свежесобранная ягода с 30 % содержанием сухого вещества при остаточном давлении в камере 7 кПа. При этом кратность пены к объему исходного субстрата к = 3 при интенсивности теплового потока 2,0 кВт/м2. Толщина слоя пены h = 4 мм. Концентрация пигментов в красителе составила 5,0 г/л.
Полученный краситель был использован в качестве фиксатора для исследования мазков крови с целью подсчета лейкоцитарной формулы. Полученные данные сведены в табл. 1.
Для увеличения выхода красящего пигмента нами было проведено дополнительное экстрагирование с помощью винной кислоты и этанола. Полученные данные приведены в табл. 2.
В качестве красителя мы также провели его апробациею на гистологических тканях. Сведения представлены в табл. 3.
Таблица 1
Биотестирование полученного красителя
|
№ п/п |
Время в мин |
Кол-во красителя в г |
Температура окрашивания |
Четкость определения клеточных элементов |
|
1 |
5 |
2,0 |
22 |
+ |
|
2 |
7 |
2,0 |
22 |
+ |
|
3 |
9 |
2,0 |
22 |
+ |
|
4 |
11 |
2,0 |
22 |
++ |
|
5 |
13 |
2,0 |
22 |
++ |
|
6 |
15 |
2,0 |
22 |
+++ |
|
7 |
17 |
2,0 |
22 |
+++ |
|
8 |
19 |
2,0 |
22 |
+++ |
|
9 |
21 |
2,0 |
22 |
+++ |
|
10 |
23 |
2,0 |
22 |
+++ |
Таблица 2
Режимы получения красителя из плодов обезвоженной шелковицы
|
№ п/п |
Вес в г |
Винная к-та вес в г |
Этиловый спирт в г |
Время реакции в час |
Температура в градусах С |
Концентрация пигмента в г/ л |
|
1 |
10,0 |
2,0 |
18,0 |
24 |
22 |
5,4 |
|
2 |
12,0 |
2,0 |
19,0 |
24 |
22 |
5,4 |
|
3 |
14,0 |
2,0 |
20,0 |
28 |
22 |
5,5 |
|
4 |
16,0 |
2,0 |
22,0 |
30 |
22 |
5,6 |
|
5 |
18,0 |
2,0 |
24,0 |
32 |
22 |
5,6 |
|
6 |
10,0 |
4,0 |
18,0 |
24 |
22 |
5,7 |
|
7 |
12,0 |
4,0 |
19,0 |
24 |
22 |
5,6 |
|
8 |
14,0 |
4,0 |
20,0 |
28 |
22 |
5,7 |
|
9 |
16,0 |
4,0 |
22,0 |
30 |
22 |
5,8 |
|
10 |
18,0 |
4,0 |
24,0 |
32 |
22 |
5,8 |
|
11 |
10,0 |
6,0 |
18,0 |
24 |
22 |
5,9 |
|
12 |
12,0 |
6,0 |
19,0 |
24 |
22 |
6,2 |
|
13 |
14,0 |
6,0 |
20,0 |
28 |
22 |
6,3 |
|
14 |
16,0 |
6,0 |
22,0 |
30 |
22 |
6,5 |
|
15 |
18,0 |
6,0 |
24,0 |
32 |
22 |
6,5 |
|
16 |
10,0 |
8,0 |
18,0 |
24 |
22 |
5,4 |
|
17 |
12,0 |
8,0 |
19,0 |
24 |
22 |
5,5 |
|
18 |
14,0 |
8,0 |
20,0 |
28 |
22 |
5,5 |
|
19 |
16,0 |
8,0 |
22,0 |
30 |
22 |
5,6 |
|
20 |
18,0 |
8,0 |
24,0 |
32 |
22 |
5,6 |
Таблица 3
Апробация на гистологических тканях
|
№ п/п |
Время в мин |
Кол-во красителя в г |
Температура окрашивания |
Выявляемые клеточные элементы |
|
1 |
5 |
2,0 |
22 |
Ядро |
|
2 |
7 |
2,0 |
22 |
Ядро |
|
3 |
9 |
2,0 |
22 |
Ядро |
|
4 |
11 |
2,0 |
22 |
Ядро |
|
5 |
13 |
2,0 |
22 |
Ядро |
|
6 |
15 |
2,0 |
22 |
Ядро клеточная оболочка |
|
7 |
17 |
2,0 |
22 |
Ядро клеточная оболочка |
|
8 |
19 |
2,0 |
22 |
Ядро клеточная оболочка |
|
9 |
21 |
2,0 |
22 |
Ядро клеточная оболочка |
|
10 |
23 |
2,0 |
22 |
Ядро клеточная оболочка |
Выводы
Таким образом, предложен краситель из натуральных компонентов (плоды тутового дерева), который можно использовать не только в пищевой, фармацевтической, но и в медицинской промышленности, например в гистологии как краситель.
Библиографическая ссылка
Шерышева Ю.В., Сентюрова Л.Г., Касимова Н.Б. КРАСИТЕЛЬ ИЗ ПЛОДОВ ТУТОВОГО ДЕРЕВА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2018. – № 5-2. – С. 301-305;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12259 (дата обращения: 03.12.2024).