CC BY
98
УДК 665.634.64
Содержание липидов (масла)
из семян промышленных выжимок плодов граната
Н. Г. Курбанов, канд. техн. наук; Н. С. Гадимова, канд. техн. наук; Н.А. Ахундова, канд. биол. наук
Азербайджанский государственный экономический университе, г. Бакут
Среди жиров растительного происхождения масло из семян плодовых растений представляет особый интерес, так как обладает уникальным химическим составом и благодаря фитохимическим и антиоксидантным свойствам имеет практическое применение в пищевой и фармацевтической промышленности. Во многих странах мира семенные масла включены в различные пищевые диеты. Присутствие всех классов гликолипидов во многих семенных маслах делает их превосходным источником ненасыщенных жирных кислот при соблюдении диеты. Они являются богатым источником жирных кислот и биоактивных жирорастворимых элементов. Высокий уровень полярных липидов говорит о том, что эти масла могут быть подходящим и ценным источником для получения соответствующих концентраций полярных липидов. Наличие всех глико-липидных классов в этих маслах делает их превосходным продуктом для составления пищевых диет.
В последние годы в мировом масштабе интерес к новым источникам пищевых растительных масел резко возрос.
Ежегодно в Азербайджане предприятиями различных компаний, в том числе «МПп-Рак», перерабатывается примерно 15 000 т плодов граната для получения сока и другой пищевой продукции. Примерно половина из них уходит в отходы в виде выжимок, состоящих из кожуры и семенной части (около 7 500 т). Литературные данные и наши предварительные расчеты показывают, что 18 - 22% этой части, т. е. около 1 500 т приходится на сырые семена, после сушки это 400 т сухого сырья.
Если учесть литературные данные о значительном содержании масла в сухих семенах граната, то из имеющихся семенных отходов можно получить примерно 72 т гранатового масла в год. Все это послужило основанием для проведения соответствующих исследований.
Сырые образцы выжимок плодов граната были высушены при комнатной температуре с периодическим вентилированием до доведения содержания влаги до постоянного уровня. Определенное количество сухих семян было перевезено в Германию, где по линии немецкой международной научной организации ДААД один из авторов (Н.Г. Курбанов) находился в научной командировке в Институте пищевой технологии и пищевой химии Берлинского технического университета.
Экстракция общих липидов.
Для исследования около 2 кг сухих семян граната было отобрано по однородности, взвешено, их влажность была доведена до постоянного уровня, после чего из них были извлечены общие липиды путем применения гексана.
Пробы в количестве 5 г сначала гомогенизировали в метаноле (50 мл) в течение 1 мин в блендере, далее добавили гексан в количестве 100 мл и гомогенизировали в течение 2 мин. В дальнейшем смесь фильтровали, и жидкость растворяли в смеси гек-
сан/метанол в объемном соотношении 2:1 (100 мл+50 мл) и проводили дополнительную гомогенизацию в течение 3 мин. Затем смесь еще раз фильтровали и обмывали с помощью свежего солвента (2:1, в /в1, 150 мл). Смешанные фильтраты очищали при повторном добавлении 0,2 объема 0,75%-ного раствора хлористого натрия. Все смешивали, не взбалтывая, и слои отделяли так, чтобы гексан полностью их покрывал. Очищенные липиды собирали во флакон и обрабатывали сульфатом натрия, чтобы удалить остатки влаги. После фильтрации экстракт высушивали на роторном испарителе при температуре 40 °С. Полученное масло (общие липиды) взвешивали и хранили в гексане при температуре 20 °С.
Жирнокислотный состав масла был проанализирован как метиловый эфир, приготовленный согласно Мо-хамед Ф. Рамадан и Жорг- Т. Мюр-сель. Для этого каждый образец масла в количестве 0,1 г был этерифици-рован с 10 мл смеси, изготовленной из 25 мл серной кислоты (98%) и 500 мл метанола (94,8%) в течение 120 минут при температуре 80 °С. Далее метиловые эфиры были экстрагированы с 10 мл гексаном и количество экстракта было уменьшено до 0,5 мл в азотной среде во избежание окисления ненасыщенных жирных кислот. После этого был проведен анализ га-зохроматографическим методом [1].
Проведение газохроматографиче-ского анализа жирных кислот. С этой целью стандартные жирные кислоты этерифицировали в метиловом эфире путем нагревания в трифлуориде (10%-ный раствор в метаноле, Мерк, Дармштадт, Германия) согласно про-
цедуре [2]. Метиловые эфиры жирных кислот определяли газохроматографом марки Shimadzu GC-14A (Япония).
Проба в количестве 1 мл была нанесена на пленку размером 30 мм х 0,25 мм х 0,2 мм. Температура в инжекторе и детекторе достигала 100 °С, прибор был запрограммирован на 5 °С в минуту до 175 °С и держался в течение 10 мин при 220 °С. Количество каждой из жирных кислот определяли путем сравнения вершины (пика) со стандартными пиками метилового содержания с метилно-надеканоотом без проведения кор-рекционных факторов.
Согласно процедуре проведенной Мохамед Ф. Рамадан и Жорг-Т. Мюр-сель, непосредственно перед использованием для липидных классов была проведена тонкослойная хроматография на силикатном геле F 254 (толщина 0,25 мм), который активизируется при 120 °С в течение 2 ч. Идентификация образцов анализа осуществлялась с помощью сравнения одной и той же хромато-граммы триглицеридов, свободных жирных кислот, моноглицеридов, диглицеридов и стеролов.
Газохроматографический анализ стеролов. Стеролы определяли после омыления исходных масляных образцов. После добавления холесторола ацетата (в количестве 1,5 мг, Sigma) как внутреннего стандарта липиды (250 мг) были рефлюксированы в 2 мл раствора - смеси этанола с КОН (6%) в течение 60 мин. Экстракты были скомбинированы и промыты три раза с 10 мл нейтральной смеси этанола и воды (1:1) и высушены ангидридом сульфата натрия. Экстракт
выпарен в роторном испарителе при температуре 25 °С с уменьшенным давлением. Во время газохро-матографического анализа омыленных образцов переносчиком газа был гелий, поток которого составлял 38 мм /мин. Детектор и инжектор были установлены до температуры 280 °С. Температура печи 310 °С, объем инжектора около 2 мл. Анализ гомологов стеролов производили в течение 45 мин. Общий анализ занимал 60 мин. Состав стеролов в семенах (масле) граната подсчитывали согласно содержанию масел в этих фракциях и содержания стандартного холестерола в масле. Количественные анализы были выполнены с помощью интегратора Shimadzu C-R6A (Chromatopac, Киото, Япония).
Хроматографическая сепарация, идентификация и количественное определение жирорастворимых витаминов. Во избежание дополнительной обработки была выбрана нормальная фаза хроматографической сепарации. Анализ проведен с растворителем LC-9A HPLC (Shimadzu, Киото, Япония). Хроматографическая система включает модель 87.00 с детектором волн и ионизированным детектором марки Lichrospher-Si 60 размером 250 х 4 мм, колонкой 5 мм (Knauer, Берлин, Германия). В конце сепарация жирорастворимых витаминов (Е) осуществляется изокра-тическим элюированием. Давление выдерживалось = 65 - 70 бар. Система выбрана для токоферольного элюирования, которое было получено изооктановой этилацетатной смесью (96:4, v/v) с показателями 295 нм. Далее 20 микролитров разбавленного раствора общих липидов в выбранной фазе были помещены в колонку HPLC хроматографа. Фракции витамина Е определяли
при сравнении времени их ретенции с идентичными стандартами.
Подготовка колибровочной кривой. Стандартные растворы витаминов были подготовлены при помощи серийного разведения концентрированных растворов 5 мг/мл витамина Е в 1 мл раствора. Стандартные растворы готовились ежедневно из базового раствора, которые хранились в темноте при температуре -20 °С. Для получения максимальной точности данных было исследовано 20 мл. Количество определялось при помощи хромотопатного интегратора. Было подсчитано шесть уровней концентрации путем линейной регрессии. Все эксперименты выполнялись в трехкратной повторности.
Результаты. Как видно из данных таблицы, содержание масла, полученного из семян граната в виде общих липидов, составляет 95 % по отношению к сухой массе. В составе общих липидов превалирующими являются ненасыщенные жирные кислоты, которые составляют около 63,84% всех жирных кислот. Среди них 40,4 % - олеиновая кислота, 10,4% - гептадеценовая, 10,0% - ли-нолевая, 1,93% - пальмитолеиновая, 1,01 % - у-линоленовая и 0,10% - ли-ноленовая кислоты.
Количество насыщенных жирных кислот в составе общих липидов гранатового масла составляет около 36,3%, среди них превалирует пальмитиновая (20,7%) и стеариновая (14,8%) кислоты. В масле из семян граната в небольших количествах были обнаружены также маргариновая (0,12%) и бегено-вая (0,64%) кислоты, которые ранее не были обнаружены в работах испанских, арабских и иранских авторов, проведенных с плодами различных видов и сортов граната [3 - 11]. Сниженное содержание масла в семенах
Уровень и жирнокислотный состав липидных классов масла из семян промышленных выжимок плодов граната Азербайджана (Компания Miri-Pak)
Жирная кислота Общие липиды 95* Триглице-риды 770** Дигли-цериды 20,8** Моногли-цериды 30** Свободные жирные кислоты 9,04** Фито-стеролы 11,6** Фосфо-липиды 60,7**
Польмитино-вая (С16:0) 20,7 18,9 18,9 21,8 21,7 20,5 17,3
Польмитолеи-новая (С16:1) 1,93 1,95 3,71, 2,33 0,81 1,80 2,19
Маргариновая (С17:0) 0,12 0,16 0,11 0,10 0,24 0,68 0,09
Гептадецено-вая (С17:1) 10,4 7,20 8,80 13,0 9,26 7,17 15,7
Стеариновая (С18:0) 14,8 13,9 13,1 14,2 14,4 13,5 12,1
Олеиновая (С18:1) ш-9 40,4 44,6 42,5 39,5 36,6 41,1 41,3
Линолевая (С18:2)ш-6 10,0 10,1 11,2 6,78 15,5 14,0 9,81
Линоленовая (С18:3) ш-3 0,10 0,65 0,12 0,29 0,42 0,31 0,62
у-линоленовая (С18:3) ш-6 1,01 1,76 0,61 1,69 0,92 0,46 0,51
Бегеновая (С22:0) 0,64 0,78 0,95 0,31 0,15 0,48 0,38
* В граммах в 1 кг семян.
** В граммах в 1 кг масла
граната Азербайджана по сравнению с другими источниками можно объяснить тем, что анализы были проведены после длительного хранения семян (7 - 9 мес).
Соотношение насыщенных жирных кислот к ненасыщенным в масле исследуемого сырья составляло 0,57:1, что согласуется с данными масла из семян испанских сортов граната (0,44:0,51). Количественное содержание общих липидов также согласуется с данными испанских авторов, где указано, что в зависимости от разновидностей граната, выращиваемого в различных провинциях Испании, содержание масла в сладких сортах может варьировать от 63 г/кг до
122 г/кг, а в кислых сортах от 51 до 152 г/кг сухой массы семян. Однако эти данные не согласуются с данными иранских авторов [4].
Самым интересным результатом можно считать то, что семена плодов азербайджанского кисло-сладкого сорта граната содержат масло, в составе которого содержится около 40,4% олеиновой и 10,0% линолевой, 10,4% гептадеценевой и свыше 1,01% у-линоленовой кислот. Преобладание линолевой и олеиновой кислот соответствует результатам работ иранских авторов Эль-Шараву и А. Нахапетиан, проведенных со сладкими и кислыми сортами граната, которые произрастают в Иране [4].
Тем не менее, содержание каприло-вой (36,3%), стеариновой (22,48%) и линоленовой (10,3%) кислот были превалирующим, они преобладали также в масле из семян плодов сладких сортов граната, выращиваемого в Египте [3]. Так, линолевая и олеиновая кислоты были доминирующими, за ними следует пальмитиновая, стеариновая и пальмитолеиновая кислоты, которые обнаружены также в несъедобных гранатах Нана в Японии [7].
Из результатов исследования мы не смогли подтвердить присутствие в масле из семян плодов азербайджанского граната капроиновой (гек-сановой) (6:0), октановой (8:0), де-кановой (10:0) и миристиновых (14:1) кислот, которые описаны в работе Эль-Немр [3]. Не нашло подтверждения также наличие в масле жирных кислот в конфигурациях (12:1) и (14:1), (15:0), (16:2), (20:1), (20:2) и (22:1), которые найдены японским исследователем Тсуйуки в гранатах Нана [7]. Что касается линоленовой (18:3), арахидоновой (20:0), бегено-вой (22:0) и лигносериковой (24:0) кислот, то об их наличии в масле из семян граната ранее сообщалось в работах испанских авторов [5, 6].
Следует отметить, что некоторые наши данные полностью не согласуются с результатами, полученными ранее А.С. Карашарлы, где содержание масла из сухих семян плодов азербайджанского (Геокчай) граната составляло 18,85 %, а влажность 6,17%. Показано также, что в составе масла, полученного путем экстрагирования эфиром этилового спирта при температуре 60 0С, из жирных кислот с помощью газожидкостной хроматографии были идентифицированы (в %): линолевая - 43,03; олеиновая - 29,75; пальмитиновая -16,46; стеариновая - 6,78; линолено-вая - 2,98 и бегеновая - 1,69 кислоты [8]. Такое несоответствие связано, видимо, с тем, что предприятия компании Мт-Рак для производства употребляли плоды граната из близлежащих районов (Уджары, Имишли и др.), а не из Геокчая, где, в основном выращиваются кисло-сладкие сорта граната.
Бегеновая кислота относится к числу необходимых насыщенных жирных кислот и встречается в природе в растительных объектах очень редко.
Однако, наши данные по содержанию витамина Е превышают результаты названных авторов примерно в 1,35 раза, что говорит о перспективности производства гранатового масла как ценного источника токоферолов, в первую очередь 5-токоферола (256 мг/кг в составе
масла). В зависимости от места произрастания и сортов граната масло из семян этих плодов по жирнокис-лотному составу может различаться. Кроме того, на основе полученных данных можно прийти к выводу, что наличие достаточного запаса сырья (промышленных отходов плодов граната), богатый и разнообразный жирнокислотный и витаминный состав получаемого масла дают основание организовать его промышленное производство в Азербайджане.
ЛИТЕРАТУРА
1. Mohamed F. Ramadan, Jorg-T. Morsel. Oil GoLdenberry (PhysaLis peruviana L)/Ramadan F. Mohamed, Morsel. Jorg-T. // J. Agric. Food chem. - 2003, no. 51, P. 969 - 974.
2. Metcalfe L. C., Schmitz A. A., Pleca L.R. Rapid preparation of acid esters from lipids for gas chromatographic analysis / L. C. Metcalfe, A.A. Schmitz, L.R. Pleca // Anal. chem. - 1966, no. 38, P. 514 - 515.
3. El-Nemr S. E., Ismail A. and Ragab M. Chemische Zusammensetzung von Juice and Samen des GranatapfeLs/S.E. El-Nemr, A. Ismail and M. Ragab// Die
Nahrung. - 1990, 34, no. 7, P. 601 -606.
4. El-Shaarawy M. i., Nahape-tian A. Studies on pomegranate seed oi L/ M. 1. El-Shaarawy, A. Nahapetian // Fette seifen Anstrichm. -1983, no. 85, P. 123 - 124.
5. Melgarejo P. and Artes F. Total Lipid content and fatty acid composition of oilseed from Lesser known sweet pomegranate clones/ P. MeLgarejo and F. Artes // J. Sci Food Agric. - 2000, no. 80, P. 1452 - 1454.
6. Melgarejo P., Salazar D. M., Amoros A. TotaL Lipids content and fatty acid composition of seed oils from six pomegranate cuLtivars/ P. MeLgarejo, D. M. SaLazar, A.J. Amoros // Sci Food Agric. - 1995, no. 69, P. 253 - 256.
7. Tsuyuki H., itoh S., Nakat-sukasa i. Studies on the Lipids in pomegranate seed/ H. Tsuyuki, S. 1toh, 1. Nakatsukasa // BuLL coLLege Agric. Vet Med Nipon Univ. Japan. - 1981, no. 38, P. 141 - 148. (in Japanese.)
8. Карашарлы, А. С. Гранат и его при-менение/А.С. Карашарлы. - Баку: Азер-нешр. - 1979. -С. 119.
9. Курбанов, Н. Г. Характеристика липидных классов жирнокислотного состава масла из семян промышленных
сортов выжимок плодов граната Азер-байджана/Н. Г. Курбанов // Материалы VI междунар. научно-техн. конф. «Техника и технология пищевых производств». - Могилев, 2007.
10. Yusuph-M, Mann J.A. TrigLyceride from Punica granatum/ M. Yusuph, J.A. Mann // Phytochemistry. - 1997, no. 44 (7), P. 1391 - 1392.
11. Fatore M. O., Burtomani S. K. S., Takeda Y. MonoacyLgLyceroL from Punica granatum Seed OiL /M. 0. Fatore, S. K. S Burtomani, Y. Takeda // JournaL of AgicuLturaL and Food Chemistry. - 2002, no. 50 (2), P. 357 - 360.
Содержание липидов (масла) из семян промышленных выжимок плодов граната
Ключевые слова
выжимки из плодов граната; жирные кислоты; липидные классы; семена; стеролы; токоферол; триглицериды
Реферат
Из сухих семян промышленных выжимок плодов граната были извлечены общие липиды. Дана характеристика общих липидов по классам. Показано, что количественное содержание масла из семян граната в виде общих липидов составляет 95% по отношению к сухой массе. Современными газохроматографическими методами установлено, что в составе общих липидов гранатового масла превалирующими являются ненасыщенные жирные кислоты, которые составляют около 63,84% всех жирных кислот. Количество насыщенных жирных кислот в составе общих липидов составляет около 36,3%, среди которых превалирует пальмитиновая (20,7%) и стеариновая (14,8%) кислоты. В масле из семян граната в небольших количествах были найдены также маргариновая (0,12%) и бегеновая (0,64%) кислоты, которые ранее не были обнаружены в работах испанских, арабских и иранских авторов при исследовании плодов различных видов и сортов граната. Было выявлено, что в зависимости от места произрастания и сортов граната масло этих плодов по жирнокислотному составу может различаться. Результаты по фракционному определению токоферолов показывают перспективность производства гранатового масла как ценного источника токоферолов, в первую очередь 5-токоферола (256 мг/кг) из семян промышленных выжимок плодов граната. Наличие достаточного запаса сырья, богатый и разнообразный жирнокислотный и витаминный состав его масла дают основание организовать промышленное производство гранатового масла в Азербайджане.
Авторы
Курбанов Нусрат Гейдар оглы, канд. техн. наук, Гадимова Натаван Сафар кызы, канд. техн. наук, Ахундова Назиля Абдул кызы, канд. биол. наук Азербайджанский государственный экономический университет, AZ-1001, г. Баку, ул. Истиглалият, д. 6, [email protected], [email protected], [email protected]
The content of lipids (oils) from industrial pomace seeds of pomegranate fruit
Key words
pomegranate extracts; fatty acids; lipid classes; seeds; sterols; tocopherol; triglycerides
Abstracts
General lipids were extracted from the dry seeds of industrial pomace garnet fruits. The characteristics of common lipids are given by classes. It is shown that the quantitative content of oil from seeds of pomegranate in the form of total lipids is 95% to the ratio of dry mass. Modern gas chromatography methods found that unsaturated fatty acids prevail in the total lipids of pomegranate, which constitute about 63,84% of all fatty acids. The amount of saturated fatty acids in the total lipids of pomegranate oil is about 36,3%, among which palmitic (20,7 %) and stearic (14,8%) acids predominate. In the oil from the seeds of pomegranate, small amounts of margarine (0,12%) and behenic (0,64%) acids were found in small quantities, which were not previously found in the works of Spanish, Arab and Iranian authors, carried out with fruits of various kinds and grades of pomegranate. It was revealed that, depending on the place of growth and varieties of pomegranate, the oil from the seeds of these fruits may differ in fatty acid composition. The results of the fractional determination of tocopherols show the promise of the production of pomegranate oil as a valuable source of tocopherols, primarily 5-tocopherol (256 mg/kg in the composition of the oil) from seeds of industrial pomegranate harvest. Presence of a sufficient stock of raw materials from industrial pomegranate fumes, rich and diverse fat and acidic and vitamin composition of its oil provide the basis for organizing industrial production of pomegranate oil in Azerbaijan.
Authors
Kurbanov Husrat Heydar, Candidate of Technical Sciences, Gadimova Natavan Safar, Candidate of Technical Sciences, Akhundov Nazilya Abdul Kyzy, Candidate of Biological Sciences, Azerbaijan state economic University, Istiglaliyyat st, 6, Baku, AZ-1001, [email protected], [email protected], [email protected]
