Обзор исследований по извлечению пектина и побочных продуктов из недревесных частей хвойных пород

Особые характеристики хвойных деревьев определяют сложность их изучения и огромную важность с различных точек зрения. Хвойные породы, как правило, считаются одним из самых сложных лигноцеллюлозных видов сырья для экстракции биологически активных веществ, пригодных для ферментации, в первую очередь, из-за природы и количества лигнина. По химическому составу хвойные деревья содержат большое количество ценных биологически активных веществ: пектин, хвойный воск, антоцианидиновый краситель. Пектин защищает клетки от окислительного стресса, способствует омоложению и укреплению иммунитета; хвойный воск является перспективным компонентом для косметической промышленности, обладающим антисептическими, противовоспалительными и увлажняющим свойствами; антоцианидиновый краситель широко применяют в пищевой промышленности, особенно в производстве напитков, кондитерских и молочных продуктов, благодаря его натуральности, яркому цвету и антиоксидантной активности. В работе представлены результаты исследований по извлечению пектина и побочных продуктов из хвои и коры сосны, ели и лиственницы, произрастающих на территории Российской Федерации и Европы, и их сравнительный анализ с показателями качества пектинов из кожуры, ядрышек и жмыха яблок, жмыха свеклы, лимонной корки. Установлено, что пектин из древесной зелени сосны обыкновенной характеризуется самым высоким значением показателя комплексообразующей способности и количеством карбоксильных групп, отличается низкой степенью этерификации по сравнению с фруктовыми и ягодными пектинами. По результатам аналитического исследования по извлечению пектина и побочных продуктов из недревесных частей хвойных пород выявлено, что: в качестве основных экстрагентов применяют различные виды кислот (азотную, соляную, ортофосфорную, серную, лимонную, водный раствор щавелевокислого аммония); для оценки качества извлечения веществ предлагаются различные методы и способы анализа с использованием современных аппаратов (для определения степени этерификации – потенциометрическое титрование, для изучения сорбционной способности пектина – метод обратного комплексонометрического титрования и т. д.); отсутствуют оптимальные отработанные в промышленности технологии. В связи с этим разработка новых технологий по извлечению пектина и побочных продуктов из недревесных частей хвойных пород деревьев является актуальной.

1. Аймухомедова Г.Б., Шелухина Н.П. Пектиновые вещества и методы их определения. Фрунзе, 1964. 119 с.

2. Антоцианидиновый краситель: поиск по сайту // Агросервер. URL: https://agroserver.ru/search/антоцианидиновый+краситель/1/0/0/0/0/1/ (дата обращения: 15.12.2024).

3. Архипов Х.Н., Турахожаев Т.М., Крайнов В.И., Григор В.Ф., Пулатов А.А. Патент №2051594 C1 Российская Федерация, МПК A23L 1/0524. Способ получения пектина из растительного сырья. Заявка №5051950/13, заявл. 13.07.1992, опубл. 10.01.1996.

4. Бабкин В.А., Иванова Н.В., Остроухова Л.А., Малкова Ю.А., Иванова С.З., Попова О.В. Экстракционная переработка коры лиственницы в практически полезные продукты // Хвойные бореальные зоны, 2003. №1. С. 113 – 116.

5. Бабкин В.А., Иванова Н.В., Трофимова Н.Н., Еськова Л.А., Саляев Р.К., Нурминский В.Н., Корзун А.М., Феоктистова Л.П., Сапожников А.Н., Лихошвай Е.В., Арсеньев К.С. Патент № 2403263 C1 Российская Федерация, МПК C08B 37/06, B82B 1/00. Способ получения пектина из коры лиственницы, обладающего мембраностабилизирующей активностью и способностью восстанавливать ионы серебра, нанобиокомпозиты серебра, стабилизированные пектином. Заявка №2009124931/13, заявл. 29.06.2009, опубл. 10.11.2010.

6. Безруких Ю.А., Медведев С.О., Алашкевич Ю.Д., Мохирев А.П. Рациональное природопользование в условиях устойчивого развития экономики промышленных предприятий лесного комплекса // Экономика и предпринимательство. 2014. Т. 2, №12. С. 994–996.

7. Бутылкина А.И., Левданский В.А., Кузнецов Б.Н. Изучение состава экстрактивных веществ, выделенных из коры сосны различными методами // Химия растительного сырья, 2011. №2. С. 77–82.

8. Географическое положение и климат // Официальный Татарстан. URL: https://tatarstan.ru/about/geography.htm (дата обращения: 15.12.2024).

9. Дейнеко И.П., Пранович А.В., Рубанова В.Ф., Белов Л.П. Изучение химического состава хвойного воска // Химия растительного сырья. 2005. №1. С. 13–18.

10. Дейнеко И.П., Дейнеко И.В., Белов Л.П. Исследование химического состава коры сосны // Химия растительного сырья. 2007. №1. С. 19 – 24.

11. Ефремова А.А., Кондратюк Т.А. Выделение пектина из нетрадиционного растительного сырья и применение его в кондитерском производстве // Химия растительного сырья. 2008. №4. С. 171–176.

12. Зиатдинова Д.Ф., Соловьева Е.Н., Назипова Л.Р., Сафина А.В., Валеев К.В., Сафин Р.Г. Моделирование процессов влагопоглощения древесины при изменении давлении среды // Вестник Технологического университета. 2024. Т. 27, №1. С. 25–29. DOI: 10.55421/1998-7072_2024_27_1_25.

13. Иванова Н.В., Попова О.В., Бабкин В.А. Изучение влияния различных факторов на выход и некоторые характеристики пектиновых веществ коры лиственницы // Химия растительного сырья. 2003. №4. С. 43–46.

14. Каменев Я.А. Концептуальные аспекты совершенствования территориального планирования лесопромышленного комплекса региона // Российское предпринимательство. 2015. №8, вып. 2. С. 75–79.

15. Косянский Б.С., Косянская Е.Б. Способ получения пектина. Авторское свидетельство №465172. СССР, 1976. Бюл. №12.

16. Кулькова А.В., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Многопараметрическая оценка таксономической близости видов ели (Picea a. Dietr.) по пигментному составу хвои // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование., 2018. Т. 37,. №1. С. 5–18. DOI: 10.15350/2306-2827.2018.1.5.

17. Левданский В.А., Бутылкина А.И., Кузнецов Б.Н. Патент № 2332438 C1 Российская Федерация, МПК C09F 1/00, C11B 11/00, C11B 1/10. Способ переработки коры ели. Заявка №2007114668/04, заявл. 18.04.2007, опубл. 27.08.2008.

18. Нахмедов Ф.Г., Фрумкин М.Л., Калунянц К.А., Гребешова Р.Н., Румянцева Г.Н., Зайцева Н.Н. Способ производства пектина. Авторское свидетельство №467732. СССР, 1975. Бюл. №15.

19. Нуштаева А.В. Химия древесины: учеб. пособие. Пенза: ПГУАС, 2013. 100 с.

20. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М: Экология, 1991. 319 с.

21. Патова О.А., Макарова Е.Н., Шахматов Е.Г. Патент № 2448119 C1 Российская Федерация, МПК C08B 37/06, A23L 1/0524. Способ получения полисахаридов из древесной зелени хвойных растений. Заявка №2010121802/13, заявл. 28.05.2010, опубл. 20.04.2012.

22. Пермякова Г.В., Анискина А.А. Динамика содержания пектиновых веществ в коре Larix sibirica и Larix gmelinii // Химия растительного сырья. 2024. №4. С. 80–88. DOI: 10.14258/jcprm.20240412916.

23. Птичкина Н.М., Ишин А.Г., Данилова И.А. Патент № 2055484 C1 Российская Федерация, МПК A23L 1/0524. Способ получения пектина. Заявка №5035191/13, заявл. 31.03.1992, опубл. 10.03.1996.

24. Речкина Е.А. Переработка древесной зелени сосны обыкновенной с получением пектиновых веществ: дис. … канд. техн. наук. Красноярск, 2012. 138 с.

25. Речкина Е.А., Губаненко Г.А., Рубчевская Л.П. Патент № 2364409 C1 Российская Федерация, МПК A61K 36/15. Способ переработки древесной зелени сосны обыкновенной. Заявка №2008126692/15, заявл. 30.06.2008, опубл. 20.08.2009.

26. Речкина Е.А., Губаненко Г.А., Рубчевская Л.П. Выделение пектиновых веществ из древесной зелени сосны обыкновенной // Химия растительного сырья. 2010. № 4. С. 189–190.

27. Рощин В.И., Васильев С.Н., Павлуцкая И.С., Колодынская Л.А. Патент №2017782 С1 Российская Федерация. МПК C09F 1/00, C11B 1/10. Способ переработки древесной зелени хвойных пород. Заявл. 22.07.1991, опубл. 15.08.1994.

28. Сарафанова Л.A. Применение пищевых добавок. Технические рекомендации. СПб.: ГИОРД, 2005. 200 с.

29. Семенычева Л.Л., Кулешова Н.В., Митин А.В., Белая Т.А., Мочкина Д.В. Молекулярно-массовые характеристики и сорбционные свойства пектина, выделенного из разных субстратов // ИВУЗ. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 10, №4. С. 728–737. DOI: 10.21285/2227-2925-2020-10-4-728-737.

30. Типсина Н.Н., Типсин Э.А., Батурина Н.Г. Пектины из хвойных пород деревьев. Перспективы их использования в пищевой промышленности // Вестник КрасГАУ. 2014. №12. С. 231–233.

31. Ушанова В.М., Батура Н.Г., Воробьева З.К. Изучение влияния функциональных групп пектинов из коры хвойных пород деревьев на их студнеобразующие свойства // Хвойные бореальной зоны. 2008. Т. 25, №3-4. С. 362–364.

32. Хуршкайнен Т.В., Кучин А.В., Скрипова Н.Н. Патент № 2493172 C1 Российская Федерация, МПК C08B 37/06. Способ переработки древесной зелени пихты. Заявка №2012116170/134, заявл. 20.04.2012, опубл. 20.09.2013.

33. Шелухина Н.П., Абаева Р.Ш., Аймухамедова Г.Б. Пектин и параметры его получения. Фрунзе, 1987. 91 с.

34. Эксперт заявил, что спрос на БАДы в России растет на 20–25% в год // ТАСС. 2023. URL: https://tass.ru/obschestvo/18641517 (дата обращения: 15.12.2024).

35. Ярцева Н.А., Пермякова Г.В. Способ получения пектина из растительного сырья. Авторское свидетельство № 563154. СССР, 1977. Бюл. №24.

36. Bhattacharjee S.S., Timell T.E. A study of the pectin present in the bark of amabilis fir (Abies amabilis) // Canadian Journal of Chemistry. 1965. No. 4. P. 758–765. DOI: 10.1139/v65-101.

37. Hwang B.H., Lee H.J., Kang H.Y., Liu S., Cho J.H., Zhao J. Studies on the analysis of special components of major pine needles for searching of the new functional substances (I)-analysis of pectin, tannin and terpenoids // Journal of Forest and Environmental Science. 1997. No. 1. P. 134–142.

38. Mahmoud R., Hjouji K., Mehdaoui I., Saoudi Hassani E.M., Ben Abbou M., Majbar Z., Rais Z. The needles of Aleppo pine from the province of Taza-Morocco – a biomaterial of great potential // Journal of Ecological Engineering. 2023. No. 1. P. 41– 50. DOI: 10.12911/22998993/156008.

39. Slathia P.S., Raina N., Kiran A., Kour R., Bhagat D., Sharma P. Dilute acid pretreatment of pine needles of Pinus roxburghii by response surface methodology for bioethanol production by separate hydrolysis and fermentation // Biomass Conversion and Biorefinery. 2020. No. 1. P. 95–106. DOI: 10.1007/s13399-019-00433-1.

40. Shakhmatov E.G., Udoratina E.V., Atukmaev K.V., Makarova E.N. Extraction and structural characteristics of pectic polysaccharides from Abies sibirica L. // Carbohydrate polymers. 2015. No. 123. P. 228–236. DOI: 10.1016/j.carbpol.2015.01.041.

41. Willfer S., Sundberg A., Hemming J., Holmbom B. Polysaccharides in some industrially important softwood species // Wood Sci. Technol. 2005. No. 39. P. 245– 258. DOI: 10.1007/s00226-004-0280-2.