Study of the extraction kinetics of flavonoids from the fruits of sophora japonica L. Sophora Japonica L. with sunflower oil

Abstract

Among the large number of biologically active substances contained in the fruits of Japanese sophora, the extraction of flavonoids, substances of medium polarity, is particularly important. The process of extracting them with vegetable oil from fruits is quite complicated. The object of research is the kinetics of the process of extracting flavonoids from Japanese sophora fruits with sunflower oil. The influence of temperature, duration, and hydraulic modulus on the extraction process, as well as on the derivation of the equation of the mathematical model, is studied. Mathematical modeling methods are used in the research. Processing of experimental data for the study of extraction kinetics in the vegetable oil:vegetable raw material system is carried out using the Statistica statistical package. In order to derive the equation of the mathematical model of the process of extracting flavonoids from Japanese sophora with sunflower oil, the influence of temperature, duration and hydromodulus on the process of transition of the target component – flavonoids to the extract – is investigated. A mathematical model of the dependence of flavonoids on the hydromodulus (H=10–25), temperature (t=25–45 °С) and the duration of the extraction process of Japanese sophora (τ=2–10 h) is obtained, which makes it possible to calculate the content of flavonoids with an average relative with an error within 5 %. On the basis of the conducted experimental studies, basic technological schemes for obtaining unrefined sunflower oil of increased biological value are developed, which includes the following stages: preparation of raw materials, treatment of prepared raw materials with sunflower oil during dilution and mixing, separation of oil from raw materials by filtering. The proposed technology is promising, as its implementation is possible not only in food industry enterprises, but also in restaurant establishments, as it does not require expensive equipment, additional production premises and special training of personnel. The mathematical models of the extraction process of Japanese sophora with unrefined sunflower oil proposed in the work allow to select the extraction parameters with a high degree of probability and offer the consumer flavonoid-enriched sunflower oil of increased biological value.

Серед значної кількості біологічно активних речовин, що містяться у плодах софори японської, особливо важливим є вилучення флавоноїдів, речовин середньої полярності. Процес вилучення їх рослинною олією з плодів є досить ускладненим. Об’єктом дослідження була кінетика процесу екстрагування флавоноїдів з плодів софори японської олією соняшниковою. Досліджено вплив температури, тривалості та гідромодуля на процес екстрагування, а також на виведення рівняння математичної моделі. У дослідженні використано методи математичного моделювання. Оброблення експериментальних даних вивчення кінетики екстрагування в системі рослинна олія:рослинна сировина проведено за допомогою статистичного пакету Statistica. З метою виведення рівняння математичної моделі процесу екстрагування флавоноїдів з софори японської олією соняшниковою було досліджено вплив температури, тривалості та гідромодуля на процес переходу цільового компонента – флавоноїдів до екстракту. Отримано математичну модель залежності флавоноїдів від гідромодуля (Г=10–25), температури (t=25–45 °С) та тривалості процесу екстрагування софори японської (τ=2–10 год.), що дає змогу розрахувати вміст флавоноїдів з середньою відносною похибкою в межах 5 %. На основі проведених експериментальних досліджень розроблено принципові технологічні схеми отримання олії соняшникової нерафінованої підвищеної біологічної цінності, що включає такі етапи: підготовка сировини, оброблення підготованої сировини соняшниковою олією при розрідженні й перемішуванні, відділення олії від сировини фільтруванням. Запропонована технологія є перспективною, оскільки її впровадження можливе не тільки на підприємствах харчової промисловості, а і у закладах ресторанного господарства, так як не потребує вартісного обладнання, додаткових виробничих приміщень та спеціальної підготовки персоналу. Запропоновані у роботі математичні моделі процесу екстрагування софори японської нерафінованою соняшниковою олією дозволяють з високим ступенем ймовірності підібрати параметри екстрагування та запропонувати споживачеві збагачену флавоноїдами олію соняшникову підвищеної біологічної цінності.