Журнал «Агропромышленные технологии Центральной России»

Выпуск №1 (27) (2023)

УДК 664+663.814
DOI 10.24888/2541-7835-2023-27-52-63

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЭКСТРАКЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Автор(ы): Овсянников В.Ю., Дранникова Н.Е.

Рассмотрены особенности ультразвукового воздействия на биотехнологическое сырье растительного и животного происхождения при экстрагировании полезных компонентов. Описан механизм энергетического воздействия на сырье, растворитель звукового поля, а также влияние режимных параметров на основные характеристики процесса. Показана положительная динамика комплексного волнового и диффузионного воздействия на характер и выход биологических веществ из растительного сырья. Выполненные исследования по экстрагированию сычужного фермента из измельченных сычугов телят показало увеличение температуры озвучиваемой среды на 13°С и изменения рН за счет образования радикалов Н+ и ОН- вследствие кавитации. Установлено, что во время первых 4-х минут озвучивания смеси измельчённых сычугов телят и растворителя величина рH раствора снижается незначительно, а впоследствии меняется на противоположную после 5-й минуты. Затем следует повторное снижение, после 20 минут, и озвучивание. Данное явление объяснили образованием значительного количества свободных радикалов HCl в пределах микросекундного интервала озвучивания, после чего отмечали изменение реакции на обратную. Показаны перспективы исследований в данной области с точки зрения дальнейшего совершенствования и развития.

Ключевые слова
экстрагирование; ультразвук; биологически активные вещества

STATUS AND PROSPECTS OF ULTRASONIC EXTRACTION OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES

Author: Ovsyannikov V., Drannikova N.

The features of ultrasonic action on biotechnological raw materials of plant and animal origin during the extraction of useful components are considered. The mechanism of the energy impact on the raw material, the sound field solvent, as well as the influence of regime parameters on the main characteristics of the process, is described. The positive dynamics of the complex wave and diffusion effects on the nature and yield of biological substances from plant materials is shown. The performed studies on the extraction of rennet from crushed calf abomasum’s showed an increase in the temperature of the sonicated medium by 13°C and a change in pH due to the formation of H+ and OH- radicals due to cavitation. It has been established that during the first 4 minutes of sonicating a mixture of crushed calf abomasum’s and a solvent, the pH value of the solution decreases slightly, and subsequently changes to the opposite after the 5th minute. This is followed by a second decline after 20 minutes and scoring. This phenomenon was explained by the formation of a significant amount of HCl free radicals within a microsecond sonication interval, after which a change in the reaction to the reverse was noted. The prospects for research in this area from the point of view of further improvement and development are shown.

Key words:
extraction; ultrasound; biologically active substances

Список литературы

Анализ факторов, влияющих на эффективность извлечения биологически активных веществ из сельскохозяйственного сырья путем СВЧ экстрагирования / В.Ю. Овсянников, В.В. Торопцев, С.А. Трунов, Т.Е. Шинкарева, М.А. Лобачева // Продовольственная безопасность: научное, кадровое и информационное обеспечение: сборник научных статей и докладов по материалам VII Международной научно-практической конференции. - Воронеж, 2021. - С. 166-169.
Быстрый способ ультразвуковой экстракции Гинсенозидов из растительного сырья и продуктов на основе женьшеня для ВЭЖХ-МС/МС анализа / А.Н. Ставрианиди, И.А. Родин, А.В. Браун, О.А. Шпигун // Аналитика и контроль. - 2013. - № 17(4). - С. 459-464.
Влияние ультразвукового облучения на извлечение флавоноидов из зеленой массы гречихи / А.В. Апаева, Э.Т. Ямансарова, О.С. Куковинец, О.Б. Зворыгина // Вестник Башкирского университета. - 2016. - № 21(1). - С. 69-72.
Думитраш П.Г., Болога М.К., Шемякова Т.Д. Ультразвуковая экстракция биологически ктивных cоединений из семян томатов // Электронная обработка материалов. - 2016. № 52(3). - С. 47-52.
Загорулько Е.Ю., Теслев А.А., Ожигова М.Г. Разработка и оптимизация технологии ультразвукового экстрагирования ромашки аптечной цветков (Chamomillae Recutita flores) // Фармация и фармакология. - 2018. - № 6(2). - С. 151-166.
Рудометова Н.В., Ким И.С. Исследование экстракции капсаицина из плодов острого перца рода Capsicum // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». - 2019. - № 1. - С. 62-73.
Ультразвуковая экстракция и УФ-спектрофотометрическое определение суммы флавоноидов и дубильных веществ в надземной части василька синего / Е.А. Подолина, М.А. Ханина, О.Б. Рудаков, А.Е. Небольсин // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. - 2018. - № 2. - С. 28-35.
Шинкарева Т.Е., Овсянников В.Ю. Микроволновое СВЧ излучение как фактор интенсификации процесса экстрагирования // Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений: сборник статей по материалам IX Международной научно-технической конференции. - Воронеж, 2021. - С. 505-508.
Bimakr M., Rahman R.A., Taip F.S., Adzahan N.M., Sarker Md.Z.I., Ganjloo A. Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition // Molecules. 2012; 17(10):11748-11762.
Cares M.G., Vargas Y., Gaete L., Sainz J., Alarcon J. Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina // Physics Procedia. - 2010. - No 3(1). - P. 169-178.
Ovsyannikov V.Yu., Drannikova N.E., Makeeva E.O. Features of ultrasonic action on protein media // Problems of scientific thought. - 2022. - Vol. 10. - No 2. Pp. 18-21.
Santos K.A., Gonçalves J.E., Cardozo-Filho L., da Silva E.A. Pressurized liquid and ultrasound-assisted extraction of α-bisabolol from candeia (Eremanthus erythropappus) wood // Industrial Crops and Products. - 2019. - No 130. - P. 428-435.
Segovia F.J., Corral-Pérez J.J., Almajano M.P. Avocado seed: Modeling extraction of bioactive compounds // Industrial Crops and Products. - 2016. - No 85. - P. 213-220.
Valeeva A.R., Makarova N.V., Valiulina D.F. Optimisation of conditions for extracting bioactive compounds exhibiting antioxidant properties from hawthorn fruit (Crataegus) // Proceedings of Universities Applied Chemistry and Biotechnology. - 2019. No 9(2). - P. 239-249.
Zengin G., Cvetanović A., Gašić U., Stupar A., Bulut G., Şenkardes I., Dogan A., Sinan K. I., Uysal S., Aumeeruddy-Elalfi Z., Aktumsek A., Mahomoodally M. F. Modern and traditional extraction techniques affect chemical composition and bioactivity of Tanacetum parthenium (L.) Sch.Bip // Industrial Crops and Products. - 2020. - 146: 112202.