Способ получения комплекса жирорастворимых каротиноидов из гидробионтов и отходов их переработки

Изобретение относится к рыбной промышленности, в частности к способам выделения жирорастворимых каротиноидов из гидробионтов, и может быть использовано для получения продукта: рыбный или растительный жир с комплексом каротиноидов. Способ предусматривает использование в качестве сырья иглокожих, ракообразных, возможно использование иных гидробионтов и отходов, полученных при их переработке. Подготовленное сырье измельчают до размеров частиц от 0,1 до 50 мм, а в качестве растворителя используют рыбный жир и/или жиры растительного происхождения. Перед экстрагированием жир предварительно нагревают до температуры 15-40°С при непрерывном помешивании, подготовленное сырье соединяют с нагретым жиром в соотношении сырье : жир 1:1-1:3 при непрерывном перемешивании в течение 30-40 мин и температуре 15-40°С. Экстрагирование ведут при температуре 15-40°С и интенсивном перемешивании. Степень экстрагирования регистрируют по увеличению оптической плотности экстракта. Полученный жировой экстракт комплекса каротиноидов отделяют известными способами от плотного остатка, получают жир, обогащенный каротиноидами, и плотный остаток, который используют для приготовления кормовых добавок. Получаемые продукты могут быть успешно использованы в качестве пищевых добавок с лечебно-профилактическими свойствами, как добавки в рацион рыб, в частности лососевых для ускорения процесса пигментации.

 

Изобретение относится к рыбной промышленности, в частности к способам выделения жирорастворимых каротиноидов, и может быть использовано для получения продукта: рыбный или растительный жир с комплексом каротиноидов.

Известен ряд изобретений, предусматривающий использование и/или получение экстрактов биологически активных соединений: сапонинов, фосфолипидов, каротиноидов из морских гидробионтов, таких как кукумария, морские ежи и т.п., для последующего обогащения ими рыбного жира (Пат. 2129809 РФ, пат. 2215532 РФ, пат. 2112527 РФ, пат. 2181976 РФ, пат. 2050388 РФ, заяв. № 97106885/13 РФ).

В соответствии с указанными выше изобретениями экстракты БАВ получают путем многократного экстрагирования сырья органическими растворителями, такими как этанол, ацетон, спирты, эфиры.

Такой процесс обогащения жира БАВ (в том числе жирорастворимыми) довольно трудоемок и затратен, требует использования дополнительного растворителя, при экстрагировании БАВ утрачивается большая часть нативных качеств сырья, из-за применения химических растворителей способ не экологичен.

Существуют и другие способы обогащения жиров жирорастворимыми БАВ.

Известен способ получения каротиноидов посредством экстракции соевым маслом из ракообразных для использования обогащенного астаксантином масла в качестве добавок в рацион лососевых для ускорения процесса пигментации (Извлечение астаксантина с помощью соевого масла из отходов, образовавшихся в процессе обработки ракообразных (лангусты). / Chen H.M., Meyers S.P.; ЦНИИТЭИРХ. Пер. № 6729. - 20 C. - 8. - J. Food Sci., 1982, v.47, №3, р.892-896).

Известен способ получения каротиноидов из отходов, полученных при переработке головоногих моллюсков, включающий масляную экстракцию и тепловую обработку исходного сырья (Пат. 2064476 РФ, 6 С 09 В 61/00. Способ получения пищевого красителя из гидробионтов / Воротников Б.Ю.; Заявлено 11.01.1993; Опубл. 27.07.1996).

Способ предусматривает использование в качестве сырья печени, гонад, остатков желудочно-кишечного тракта или целых головоногих моллюсков и измельчение сырья до размера частиц 1-3 мм.

Измельченную массу подвергают тепловой обработке в два этапа для предотвращения свертывания белка: 1- при температуре от 18-20°С до 50-60°С; 2 - от 18-20°С до 50-60°С, затем - воздействию температурой 80-85°С в течение 30-50 мин. В результате нагревания происходит коагуляция содержащегося в нем белка и однородная масса разделяется на плотную фракцию и жидкую фракцию, содержащую растворенные в липидах каротиноиды.

На этой стадии осуществляется процесс растворения каротиноидов в липидах сырья. После тепловой обработки полученную массу посредством известных приемов разделяют на жидкую и плотную фракции. Выделение каротиноидов осуществляют из жидкой фракции любым из известных способов: сепарированием или отстоем. Выход красителя из 100 кг сырья составил при сепарировании 16-30 кг, при отстое 5-10 кг (в зависимости от жирности отходов). Краситель может быть использован и как обогатитель БАВ.

Наиболее близким техническим решением (прототипом), является изобретение по заяв. № 2000123494/14 РФ (МКИ 7 А 61 К 35/60. Способ получения натуральной биологически активной добавки из калянусной рыбы "Рыбный жир с каротиноидами" / Т.К.Лебская, А.А.Мунин, Н.В.Орлова и др.; Заявл. 11.09.2000; Опубл. 27.09.2003, бюл. № 27).

Способ предусматривает измельчение сырья на крупной сетке (20 мм), его термическую обработку в несколько этапов: сначала при температуре от 60 до 85°С в течение 1 часа, затем в течение 20 минут при 80-90°С и далее проведение при температуре не ниже 50°С отделения в сборнике-подогревателе жиросодержащей фракции, а затем при температуре от 80 до 90°С - сепарирование. Готовый продукт - рыбный жир, содержащий природные фосфолипиды и каротиноиды.

Для получения капсулированного рыбного жира с биологически активными фосфолипидами и каротиноидами в нативной форме использовано малоценное сырье: калянусные мойва и сельдь, содержащие большое количество жира, т.е. липиды сырья использованы в качестве растворителя для экстракции каротиноидов.

К недостаткам способа можно отнести многоэтапность и длительность процесса, при этом термическая обработка жиросодержащей фракции осуществляется при температуре выше 40°С, что снижает нативные качества целевого продукта.

Рассматриваемые выше изобретения предусматривают использование в качестве сырья только головоногих моллюсков, некоторых ракообразных и/или отходов их переработки.

Новый способ представляет усовершенствованную технологию экстракции жиром жирорастворимых каротиноидов из иглокожих, и/или ракообразных, и/или отходов их переработки с целью обогащения рыбного и/или растительного жира.

Целевым продуктом является жир, обогащенный комплексом нативных каротиноидов.

В качестве объектов переработки предлагается использовать иглокожих, в частности кукумарию (Cucumaria frondosa), морского ежа, ракообразных, таких как северная креветка, камчатский краб. В качестве сырья могут быть использованы и отходы, полученные при их переработке. Возможно использование иных морских гидробионтов.

Новый способ предполагает подготовку исходного сырья (свежего или мороженого), его измельчение до получения гомогенной массы с размером частиц от 0,1 до 50 мм, нагревание используемого для экстрагирования жира: рыбного или жиров растительного происхождения до температуры 15-40°С при непрерывном перемешивании, последующее соединение нагретого жира и подготовленного сырья в соотношении сырье : жир 1:1-1:3 при температуре 15-40°С и непрерывном перемешивании в течение 30-40 мин, дальнейшее экстрагирование при температуре 15-40°С при постоянном перемешивании, затем разделение жидкой и твердой фаз полученного продукта фильтрованием или декантированием (любым известным способом).

Экстрагирование заканчивают при достижении достаточной оптической плотности жирового экстракта.

Жидкая фракция представляет собой целевой продукт - комплекс липидорастворимых веществ в жире, в том числе комплекс каротиноидов, твердая - плотный белковый остаток.

В зависимости от предполагаемого качества, потребительских свойств, а также назначения готового продукта для экстракции могут быть использованы как рыбный жир, так и растительные жиры, а в качестве сырья для обогащения - различные морские гидробионты и/или отходы, полученные при их переработке.

Предлагаемый способ позволяет расширить сырьевую базу для получения обогащенных жиров и получить при этом продукт, который может быть использован в медицине в пищевых добавках с лечебно-профилактическими свойствами, косметологии, в пищевой промышленности для приготовления рыбной продукции, в аквакультуре.

Изменяя соотношение сырья и жира можно получать целевой продукт с заданным содержанием каротиноидов в этом жире.

Плотный остаток, который содержит белки, может быть использован в качестве кормовой добавки, например, к рациону рыб.

Получаемый продукт максимально сохраняет нативные качества гидробионта, так как в процессе переработки используют только натуральные продукты, экстракцию ведут при умеренном температурном режиме, исключено использование химических растворителей.

Способ не требует существенных энергозатрат, применения сложного и дорогостоящего оборудования.

Примеры осуществления способа

Пример 1.

Сыромороженую кукумарию (Cucumaria frondosa) массой 1 кг размораживали на воздухе при температуре не выше 20°С до распадения блоков. Промывали в проточной воде, с температурой не выше 20°С, помещали на решета для удаления излишней воды. Продолжительность стекания 20-30 мин.

Подготовленное сырье измельчали на электрической мясорубке до гомогенной массы с размером частиц от 0,1 до 50 мм.

3 кг рыбного жира заливали в емкость, снабженную рубашкой для обогрева и перемешивающим устройством. Температура жира при загрузке составляла 4°С. Жир нагревали до 15°С.

Измельченную кукумарию загружали в емкость при постоянном перемешивании в течение 30 мин. Смесь экстрагировали при температуре 15-18°С в течение 20 часов при постоянном перемешивании до регистрации наибольшей оптической плотности жирового раствора.

Жировой раствор отделили на центрифуге (частота 10000 об/мин, 20 мин, при 18°С).

Плотный остаток собрали.

Получили 2,7 кг жирового экстракта, содержащего 0,49 мг/100 г каротиноидов (в пересчете на бета-каротин). Готовые продукты - рыбный жир с каротиноидами и кормовая белковая добавка.

Пример 2.

Обработку сыромороженой кукумарии (Cucumaria frondosa) проводили аналогично примеру 1, но использовали 2 кг рыбного жира.

Получили 1,8 кг жирового экстракта, содержащего 0,65 мг/100 г каротиноидов (в пересчете на бета-каротин).

Пример 3.

Обработку сыромороженой кукумарии (Cucumaria frondosa) проводили аналогично примеру 1, но использовали 1 кг рыбного жира.

Получили 0,95 кг жирового экстракта, содержащего 1,48 мг/100 г каротиноидов (в пересчете на бета-каротин).

Пример 4.

Обработку сыромороженой кукумарии (Cucumaria frondosa) проводили аналогично примеру 1, но использовали 500 г рыбного жира.

Получили 0,45 кг жирового экстракта, содержащего 2,09 мг/100 г каротиноидов (в пересчете на бета-каротин).

Из приведенных примеров видно, что изменяя соотношение сырья и жира можно получать целевой продукт с заданным содержанием каротиноидов (0,49; 0,65; 1,48 мг/100 г) в этом жире.

Пример 5.

Обработку сыромороженой кукумарии (Cucumaria frondosa) проводили аналогично примеру 4, но использовали 500 г растительного масла (рафинированного).

Получили 0,44 кг жирового экстракта, содержащего 2,12 мг/100 г каротиноидов (в пересчете на бета-каротин).

Пример 6.

Обработку сырья проводили аналогично примеру 4, но в качестве сырья использовали отходы переработки кукумарии (Cucumaria frondosa) - внутренности, полученные после разделки.

Получили 0,50 кг жирового экстракта, содержащего 2,43 мг/100 г каротиноидов (в пересчете на бета-каротин).

Из приведенных примеров 5 и 6 видно, что целевой продукт может быть получен с использованием растительных жиров, а также из отходов от промышленной переработки кукумарии.

Пример 7.

Обработку сырья проводили аналогично примеру 4, но в качестве сырья использовали внутренности морского ежа Strongylocentrotus droebachiensis, полученные после разделки.

Получили 0,43 кг жирового экстракта, содержащего 1,07 мг/100 г каротиноидов (в пересчете на бета-каротин).

Пример 7 показывает возможность использования в качестве сырья других морских иглокожих.

Пример 8.

Обработку сырья проводили аналогично примеру 4, но в качестве сырья использовали панцирьсодержащие отходы от переработки Северной креветки Pandalus borealis, полученные после получения мяса креветки.

Получили 0,48 кг жирового экстракта, содержащего 3,15 мг/100 г каротиноидов (в пересчете на бета-каротин).

Пример 9.

Обработку сырья проводили аналогично примеру 4, но в качестве сырья использовали панцирьсодержащие отходы камчатского краба Paralithodes Camtschaticus, полученные после получения мяса краба.

Получили 0,40 кг жирового экстракта, содержащего 2,83 мг/100 г каротиноидов (в пересчете на бета-каротин).

Примеры 8 и 9 показывают возможность использования в качестве сырья панцирьсодержащих отходов промышленной переработки морских ракообразных.

Получение целевых продуктов предложенным способом позволит максимально сохранить в готовом продукте питательную и биологическую ценность природных компонентов за счет обогащения рыбного или растительного жира жирорастворимыми каротиноидами при умеренном температурном режиме экстрагирования без применения химических растворителей.

Способ позволяет расширить сырьевую базу для получения обогащенных жиров.

Получаемые продукты могут быть успешно использованы в качестве пищевых добавок с лечебно-профилактическими свойствами, как добавки в рацион рыб, в частности лососевых для ускорения процесса пигментации.

Способ упрощен, безотходен, его осуществление не требует больших энергозатрат, применения сложного и дорогостоящего оборудования, исключено применение органических растворителей.

Способ получения комплекса жирорастворимых каротиноидов из гидробионтов и/или отходов их переработки, включающий подготовку исходного сырья, его измельчение, тепловую обработку и жировую экстракцию, отличающийся тем, что в качестве объектов переработки используют иглокожих и/или ракообразных, подготовленное сырье измельчают до получения гомогенной массы с размером частиц от 0,1 до 50 мм, в качестве растворителя используют рыбный жир и/или жиры растительного происхождения, перед экстрагированием жир нагревают при непрерывном помешивании до температуры 15-40°С, подготовленное сырье соединяют с нагретым жиром в соотношении сырье: жир 1:1-1:3 при непрерывном перемешивании в течение 30-40 мин и температуре 15-40°С, экстрагирование ведут при температуре 15-40°С и интенсивном перемешивании, степень экстрагирования регистрируют по увеличению оптической плотности экстракта, полученный жировой экстракт комплекса каротиноидов отделяют известными способами от плотного остатка и получают жир, обогащенный комплексом каротиноидов, и плотный остаток, который используют как кормовую добавку.