Development of the technology of Jerusalem artichoke complex processing | Разработка технологии комплексной переработки топинамбура

English. An analysis of the functional ingredient market indicates the prospects of organizing the production of domestic inulin and other biologically active components using various anatomical parts of Jerusalem artichoke. The goal of the research carried out in 2018-2023 was to develop a technology for inulin and chlorophyll production from Jerusalem artichoke tubers and leaves. Tubers and leaves of 'Interes' Jerusalem artichoke grown in the Kabardino-Balkarian Republic were the research objects. Generally accepted physical and chemical methods for studying plant objects and standard methods of statistical analysis were applied in the research. The comparative chemical composition analysis of two anatomical parts of Jerusalem artichoke showed that the mass fraction of inulin and proteins in tubers was 6.8 and 1.1 times higher compared to than in the leaves; and the contents of fat, fiber, and ash in Jerusalem artichoke leaves was 2.1, 4.5 and 2.7 times higher than in tubers. The highest concentration of inulin in the extract (8%) was achieved when the mass ratio of the raw material and 60% aqueous-alcohol solution was 1:2.3, at 75 deg. C, and duration of the hydrolysis-extraction process of 40 min. The molecular weight of inulin produced from 'Interes' Jerusalem artichoke tubers was 5.84 kDa. A technology was developed to isolate inulin from artichoke tubers. It is based on fractioning a mixture of components with different molecular weights, by molecular and weight separation of the inulin-containing extract in an ultrafiltration unit using nanofiltration. It was revealed that Jerusalem artichoke leaves contained chlorophyll a and b in amounts of 6.98 and 0.74 mg/g of wet matter. The method for obtaining copper chlorophyll derivatives from Jerusalem artichoke leaves with a maximum yield of copper chlorophyll derivatives and a minimum content of toxic copper ions was optimized. The resulting products can be used in the food industry.

Russian. Анализ состояния рынка функциональных ингредиентов свидетельствует о перспективности организации производства отечественного инулина и других биологически активных компонентов из различных анатомических частей топинамбура. Целью исследования, проведенного в 2018-2023 гг., была разработка технологии производства инулина и хлорофилла из клубней и листьев топинамбура. Объектами исследования служили клубни и листья топинамбура сорта Интерес, выращенного в Кабардино-Балкарской Республике. В работе использовали общепринятые физико-химические методы исследования растительных объектов и стандартные методы статистического анализа. Сравнительный анализ химического состава анатомических частей топинамбура показал, что массовая доля инулина и протеинов в клубнях топинамбура выше по сравнению с их содержанием в листьях в 6,8 и 1,1 раза, а жиров, клетчатки и золы в листьях топинамбура больше, чем клубнях, в 2,1, 4,5 и 2,7 раза соответственно. Наибольшая концентрация инулина в экстракте (8%) достигается при соотношении масс сырья и 60%-ного водно-спиртового раствора 1:2,3, температуре 75 град. С, продолжительности процесса гидролиза-экстрагирования 40 минут. Молекулярная масса инулина, полученного из клубней топинамбура сорта Интерес, составляет 5,84 кДа. Разработана технология выделения инулина из клубней топинамбура, основанная на фракционировании смеси компонентов с различной молекулярной массой, за счет молекулярно-массовой сепарации инулинсодержащего экстракта на ультрафильтрационной установке методом нанофильтрации. Выявлено, что листья топинамбура содержат хлорофилл a и b в количестве 6,98 и 0,74 мг/г сырого вещества. Оптимизирован метод получения медных производных хлорофиллов из листьев топинамбура с максимальным выходом медных производных хлорофиллов и минимальным содержанием токсичных ионов меди. Полученные продукты могут применяться в пищевой промышленности.