35 влияние условий экстракции на соотношение вмф к нмф

ВЫДЕЛЕНИЯ 
ИНУЛИНА 
ИЗ 
КЛУБНЕЙ 
ТОПИНАМБУРА С ПОМОЩЬЮ УЛЬТРАЗВУКА 
Ultrasound-assisted extraction of inulin from Jerusalem artichoke tubers was established to allow 
process caring out at milder conditions and whether raw decomposition was required then in common cases. Op-
timal solid-water ratio (1:12 to tubers dry weight) and temperature of extraction (60 º
С) was selected. Optimal 
concentration of activated charcoal essential for extract clarification was 10 g/l. It was showed, that ultrasound-
assisted acid hydrolysis of Jerusalem artichoke pulp can de applied for utilization of wastes of process concerned 
and vegetable carbohydrate-protein fodder production. 
Установлено, что использование ультразвука при экстракции инулина из клубней топинамбура по-
зволяет проводить процесс в более мягких условиях и с меньшей степенью измельчением сырья, чем в из-
вестных ранее способах. Подобран оптимальный гидромодуль для экстракции инулина из клубней топинам-
бура, который составляет 1:12 на СВ топинамбура, и оптимальная температура экстракции 60 ºС. Установле-
но, что оптимальная концентрация активированного угля, необходимая для осветления экстракта, составляет 
10 г/л. Показано, что кислотный гидролиз жома топинамбура в ультразвуковом поле может быть применен 
для утилизации отходов переработки клубней топинамбура и целью получения РУБК. 
Инулин является полисахаридом, состоящим из остатков β-D-фруктозы, содер-
жащимся в качестве запасного вещества в цикории, георгине, нарциссе, гиацинте, то-
пинамбуре, артишоке, одуванчике и ряде других растений, относящихся к семейству 
Сложноцветных. В последние годы возрастает интерес к инулину, как к пребиотику, 
компоненту защитных сред при сублимационном высушивании. Его используют в хле-

---

У С П Е Х И
в химии и химической технологии
.
Том XXI. 2007. №5 (73)
36
бопечении. Химически синтезированные производные инулина значительно снижают 
поверхностное натяжение и могут применяться в качестве ПАВов. Инулин является ис-
точником фруктозы, которая может выступать в качестве сахарозаменителя в пищевой 
промышленности и медицине, в различных наполнителях, в составе субстратов при 
культивировании микроорганизмов.
Одним из наиболее перспективных источников инулина являются клубни топинам-
бура, содержащие до 80 % этого полифруктозана. Известные технологии получения ину-
лина из клубней топинамбура предполагают их измельчение до размеров 2 – 5 мм, за ко-
торым следует многократная (обычно 2 – 4 раз) экстракция горячей водой при температу-
ре 80 – 90 °C и слабокислых значениях pH. Однако такие процессы являются продолжи-
тельными (длительность одной стадии составляет от 15 до 60 мин.), и, следовательно, тре-
буют значительного расхода энергии на нагрев и перемешивание. [1-3]. 
Одним из способов решения данной проблемы может быть использование ульт-
развуковой экстракции. За последние несколько лет предложены технологии по пере-
работке плодов шиповника, плодов рябины, шелухи гречихи и соломы пшеницы с ис-
пользованием ультразвука. Как указывают авторы, использование ультразвука при экс-
тракции компонентов растительного сырья позволяет значительно интенсифицировать 
процесс и снизить затраты на его проведение. [4-7]. 
Целью данной работы является оптимизация процессов выделения инулина из 
клубней топинамбура с использованием ультразвука.
В экспериментах использовали клубни топинамбура сорта «Интерес» урожая 
2006 года. Клубни измельчали на крупной терке, при этом размер частиц составлял 5 – 
30 мм. Для ультразвуковой обработки использовали лабораторную установку с рабочей 
частотой 22 кГц. Экстракцию проводили дистиллированной водой в конических колбах 
объемом 250 мл, заполненных на 75 мл, при рН 4,9 – 5,2. Кислотность экстракта регу-
лировали с помощью серной кислоты. Общую концентрацию сахаров определяли фе-
нол-серным методом. Для определения выхода полисахаридов экстракт отделяли от 
твердого остатка, путем фильтрации через бельтинг под вакуумом, проводили гидролиз 
5 М серной кислотой в течение 40 мин., и измеряли содержание РВ. 
Установлено, что при обработке водной суспензии измельченных клубней топи-
намбура в воде ультразвуком максимальная концентрация сахаров достигается в тече-
ние 15 – 20 мин. При выборе гидромодуля считали оптимальным такой гидромодуль, 
при котором концентрация сахаров в экстракте после его отделения от твердой фазы и 
выход будут максимальными. Нами были исследованы следующие гидромодули 1:3,
1:4, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:15, 1:20. При значениях гидромодуля ниже 1:12 наблюдалось 
постепенное увеличение выхода от 30,2 до 62,3 % при постоянстве максимальной кон-
центрации сахаров 61,9 г/л, а при больших значениях концентрация общих сахаров 
снижалась до значения 37,7 г/л, в то время как выход продукта не изменялся. Как вид-
но из полученных результатов, оптимальным является гидромодуль 1:12. Результаты 
представлены на рис. 1.
Известно, что при температуре ниже 60 ºС растворимость инулина в воде значи-
тельно снижается, поэтому нами исследовано влияние начальной температуры экстрак-
ции на конечную концентрацию сахаров в экстракте и выход. Были рассмотрены на-
чальные температуры в интервале от 40 до 75 ºС. При температурах ниже 60 ºС наблю-
далось плавное увеличение концентрации общих сахаров от 40,9 до 79,6 г/л, в интерва-
ле температур от 60 до 70 ºС эти величины были постоянными, а при значениях выше 
70 ºС снижались до 36,3 г/л. Таким образом, нами установлено, что оптимальная тем-
пература экстракции составляет 60 ºС . Снижение концентрации сахаров при темпера-
туре выше 70 ºС может являться следствием их частичного окисления или разложения 
под действием ультразвука. 

---

У С П Е Х И
в химии и химической технологии
.
Том XXI. 2007. №5 (73)
37
Известно, что при водной экстракции из растительного сырья в раствор перехо-
дят фенольные соединения, которые придают ему окраску от желтой до темно- корич-
невой. Цветность экстракта, полученного путем ультразвуковой обработки, значитель-
но выше, чем путем термической. Поскольку выделение инулина предполагает его 
осаждение из экстракта, то высокая цветность раствора будет отрицательно влиять на 
качество продукта. Нами исследовано осветление экстракта активированным углем. 
Для этого экстракт отделяли от твердого остатка фильтрацией под вакуумом. Для ос-
ветления экстракта к 20 мл пробы прибавляли различные навески порошка активиро-
ванного угля до его концентрации от 2,5 до 10 г/л. Осветление осуществляли при ком-
натной температуре и перемешивании в течение 30 мин. Цветность экстракта опреде-
ляли при 480 нм. При увеличении концентрации активированного угля до 10 г/л цвет-
ность экстракта снижалась на 86,4 % от первоначальной, а при больших концентрациях 
практически не изменялась. При этом содержание полисахаридов снижалась не более 
чем на 19,5 %. Как видно из полученных результатов, оптимальной концентрацией ак-
тивированного угля для осветления является 10 г/л.