Продукт из микроводорослей и способ его получения

Группа изобретений относится к технологии получения сиропов с нативной биомассой микроводорослей. Способ получения продукта из микроводорослей предусматривает получение промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с влажностью 60-95% и ее смешивание с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:(1÷3). После чего приготовленную смесь помещают в герметичную светонепроницаемую емкость и выдерживают в течение 5-30 суток при температуре 18-45°С с получением продукта влажностью 50-65%, содержащего фикоцианин. Полученный продукт затем фильтруют с дальнейшим смешиванием отфильтрованного продукта с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:(5÷24). Кроме того, изобретение предусматривает продукт из микроводорослей, который является еще одним самостоятельным объектом изобретения. В результате увеличиваются срок хранения, усвояемость продукта и количество активных веществ, улучшаются вкус и цвет. 2 н. и 5 з.п. ф-лы.

 

Группа изобретений относится к технологии получения сиропов с нативной биомассой микроводорослей и может быть применено на производствах по культивированию микроводорослей для того, чтобы получить конечный продукт пищевого, фармацевтического, косметического и сельскохозяйственного назначения.

В течение последних 50 лет возникла новая мировая пищевая индустрия - массовое промышленное производство микроводорослевых культур. В 65 странах ежегодно культивируют свыше 5 тысяч тонн микроводорослей по сухому весу.

Наиболее близким аналогом для группы изобретений является продукт с сухой биомассой микроводорослей и способ его получения, предусматривающий то, что смесь содержит 50-200 мг сухой биомассы микроводорослей Spirulina platensis к 1 л 50% сахарного сиропа (MD 2061 F, 31.01.2003). Полученный сироп используют в сельском хозяйстве для увеличения численности пчел и производства меда. При этом известный сироп имеет ограниченную область использования (не может использоваться в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности), а при сушке микроводорослей происходит большая потеря содержания питательных веществ и рост микробного числа.

В отличие от повсеместно принятой технологии переработки микроводорослей в готовый продукт путем сушки, в предлагаемом изобретении используется принцип «засахариваниям жидкой нативной биомассы микроводорослей путем купажирования с натуральными сиропами (фруктозными, глюкозными, сахарными, мальтозными и инвертными), лишенный вышеуказанных недостатков.

Задача изобретения заключается в выделении пигмента из нативного биохимического состава микроводорослей.

Поставленная задача достигается тем, что способ получения продукта из микроводорослей, согласно изобретению, предусматривает получение промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с влажностью 60-95% и ее смешивание с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:(1÷3), после чего приготовленную смесь помещают в герметичную светонепроницаемую емкость и выдерживают в течение 5-30 суток при температуре 18-45°С с получением продукта влажностью 50-65%, содержащего фикоцианин, который затем фильтруют с дальнейшим смешиванием отфильтрованного продукта с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:(5÷24).

В предпочтительном варианте углеводсодержащий сироп имеет содержание сухих веществ не менее 50%.

В качестве углеводсодержащего сиропа можно использовать глюкозно-фруктозный сироп.

В качестве микроводорослей может быть использована микроводоросль Spirulina platensis.

В смесь промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с углеводсодержащим сиропом можно дополнительно внести 1-20%-ный раствор поваренной соли.

Полученный продукт из микроводорослей можно выпаривать до влажности 7-11%.

Таким образом получают конечный продукт из микроводорослей, который является еще одним самостоятельным объектом изобретения.

Технический результат, достигаемый за счет указанной совокупности признаков, заключается в получении продукта из микроводорослей, содержащего фикоцианин, имеющего широкое применение (например, в пищевой промышленности и фармакологии), который может храниться длительное время (не менее 1 года) без потери свойств.

Влажность промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей должна быть в пределах 60-95%, поскольку минимальный показатель уровня влажности - это теоретически возможное значение, которое можно получить, отфильтровывая биомассу от воды с помощью специализированного оборудования в течение значительного времени. Максимальный показатель уровня влажности - это содержание в биомассе минимума сухих веществ вследствие сокращения технологического цикла и особенностей микроводорослевой культуры.

Получение продукта происходит следующим образом. Промытую и отфильтрованную биомассу микроводорослей и углеводсодержащий сироп берут при их соотношении по массе как 1:(1÷3) и тщательно смешивают. Это необходимо для того, чтобы добиться необходимой концентрации водоросли в сиропе для создания момента начала процесса выделения пигмента из биомассы. Полученную смесь помещают в герметичную светонепроницаемую емкость и выдерживают в течение 5-30 суток при температуре 18-45°С с получением продукта влажностью 50-65%, содержащего фикоцианин, отделяют продукт и фильтруют. Затем отфильтрованную пигментную биомассу смешивают с углеводсодержащим сиропом при их соотношении по массе как 1:(5÷24). Это необходимо для доведения смеси до заданного процентного состава, в зависимости от сферы применения. Минимальный уровень кратности добавления углеводсодержащего сиропа - это уровень содержания пигмента в сиропе, ниже которого не обеспечивается стабилизация продукта. Если не произвести последнее смешивание продукта влажностью 50-65%, содержащего фикоцианин, а хранить продукт без сиропа, то неизбежен распад белковых фракций, и вследствие этого теряются необходимые ингредиенты и свойства, продукт не может храниться длительное время (не менее 1 года).

Концентрация сухих веществ во вносимом углеводсодержащем сиропе должна быть не менее 50%. Более низкая концентрация сухих веществ приводит к нарушению процессов стабилизации продукта и его коллоидной системы, а затем и потере потребительских свойств.

Нижнее значение 18°С углеводсодержащего сиропа основано на минимальной температуре, при которой возможно качественное купажирование биомассы микроводорослей, углеводсодержащего сиропа и, при необходимости, добавок. Верхнее максимальное значение 45°С подогретого углеводсодержащего сиропа означает температурный предел, превышение которого приводит к невозможности процесса.

Дополнительное внесение 1-20%-ного раствора поваренной соли в смесь промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с углеводсодержащим сиропом способствует лучшему сохранению свойств конечного продукта в течение 1 года и более.

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом.

Получение биомассы микроводорослей возможно непосредственно на производстве по промышленному культивированию.

В состав микроводорослей входят такие пигменты как каротиноиды (желтый), хлорофилл (зеленный) и фикоцианин (синий). Путем использования сырой биомассы микроводорослей в углеводсодержащих сиропах (фруктозных, глюкозных, сахарных и т.д.) выделяется пигмент фикоцианин.

Фикоцианин - протеин с молекулярной массой 44 кДа, существующий также в качестве тримеров и гексамеров, - пигмент, придающий микроводоросли ее окраску. Аминокислотный состав представлен следующим соотношением числа остатков: лизин - 13, гистидин - 1, аргинин - 18, аспарагиновая кислота - 31, трионин - 18, серин - 24, глутаминовая кислота - 30, пролин - 8, глицин - 27, аланин - 56, цистеин - 4, валин - 18.

Он обладает двумя незаменимыми свойствами. Во-первых, это наиболее сильный природный иммуностимулятор, т.е. вещество, повышающее иммунитет, а значит защищающее организм от многих болезней и способствующее борьбе с заболеваниями, если они все же возникли. Содержание фикоцианина, например в микроводоросли Spirulina platensis в среднем 7-10% от объема по сухому весу биомассы. Spirulina platensis стимулирует основные части иммунной системы: стволовые клетки костного мозга, макрофаги, Т-клетки и естественные клетки-киллеры, селезенку и вилочковую железу. Второе свойство фикоцианина - стимулирование кроветворения, улучшение состояния стволовых клеток костного мозга, создающих клеточный иммунитет и эритроцитов, поставляющих организму кислород.

Китайские ученые запатентовали открытие, объясняющее механизм стимулирующего действия фикоцианина через гормональный эритропоэтин. Он продуцируется здоровыми почками и регулирует действие стволовых клеток. В наше время способность фикоцианина восстанавливать нормальное кроветворение и повышать иммунитет - не вызывающий сомнения факт.

В литературе указывается на гепатопротекторную активность фикоцианинов, а также их эффективность при пострадиацинонной терапии. Приводятся также данные о применении фикоцианинов в качестве препаратов с противоопухолевой активностью, в частности в ФДТ. Одно из интересных применений - это получение так называемого анатомического портрета человека. Дело в том, что фикоцианины селективно накапливаются в атеросклеротических бляшках и новообразованиях, а ультразвуковое сканирование позволяет найти очаги повреждения.

Спектр поглощения фикоцианина: максимум поглощения 615-620 нм.

Таким образом, для получения продукта из микроводорослей производится сбор свежей биомассы микроводорослей. В качестве микроводорослей можно использовать микроводоросль Spirulina platensis. Технология роста здесь не имеет большого значения. Свежая концентрированная биомасса подлежит хранению не более 2 часов при температуре +5°С.

Собранная биомасса в герметически закрытых контейнерах поступает на первичную фильтрацию в цех обработки. Данная операция проводится на устройстве, где используется натянутая фильтрационная сетка с диаметром ячейки 200 микрон. При помещении биомассы на сетку ее необходимо постоянно перемешивать для ускоренного обезвоживания до необходимого уменьшения в объеме.

Полученную концентрированную биомассу тут же промывают для избавления клеток микроводорослей от питательной среды. Промывание производится питьевой очищенной водой. На одну часть биомассы расходуется три части воды.

Дальнейшая фильтрация доводит биомассу до влажности 60-95%.

Промытую и отфильтрованную биомассу микроводорослей смешивают с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:(1÷3). После чего приготовленную смесь помещают в герметичную светонепроницаемую емкость и выдерживают в течение 5-30 суток при температуре 18-45°С с получением продукта цвета от синего до фиолетового влажностью 50-65%, содержащего фикоцианин, который затем фильтруют, не допуская смешивания с остаточной биомассой. Отфильтрованный продукт смешивают с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:(5÷24), выбранном в зависимости от назначения продукта.

Используемый углеводсодержащий сироп, подогретый до 20-45°С, содержит не менее 50% сухих веществ.

В смесь промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с влажностью 60-95% с углеводсодержащим сиропом (при их соотношении по массе 1:(1÷3)) дополнительно вносят 1-20%-ный раствор поваренной соли. Раствор поваренной соли берут в количестве до 15% от объема смеси промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с углеводсодержащим сиропом.

Полученный продукт хранят в герметичной таре при температуре около 5°С или выпаривают до получения продукта влажностью 7-11%.

В качестве углеводсодержащего сиропа можно, например, использовать глюкозно-фруктозный сироп и мальтозный сиропы.

Изобретение поясняется следующими примерами его осуществления.

Пример 1.

Для получения продукта из микроводорослей промытую и отфильтрованную нативную биомассу микроводорослей Spirulina platensis с влажностью 60% смешивают с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:1. После чего приготовленную смесь помещают в герметичную светонепроницаемую емкость и выдерживают в течение 5 суток при температуре 45°С с получением продукта влажностью 65%, содержащего фикоцианин, который затем фильтруют. Отфильтрованный продукт смешивают с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:24. При этом в качестве углеводсодержащего сиропа используют глюкозно-фруктозный сироп с содержанием сухих веществ 50%.

Пример 2.

Для получения продукта из микроводорослей промытую и отфильтрованную нативную биомассу микроводорослей Spirulina platensis с влажностью 95% смешивают с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:3. После чего приготовленную смесь помещают в герметичную светонепроницаемую емкость и выдерживают в течение 10 суток при температуре 18°С с получением продукта влажностью 50%, содержащего фикоцианин, который затем фильтруют. Отфильтрованный продукт смешивают с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:5. При этом в качестве углеводсодержащего сиропа используют мальтозный сироп с содержанием сухих веществ 89%. Полученный продукт из микроводорослей выпаривают до влажности 7%.

Пример 3.

Для получения продукта из микроводорослей промытую и отфильтрованную нативную биомассу микроводорослей Spirulina platensis с влажностью 80% смешивают с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:2 и вносят 20%-ный раствор поваренной соли. Раствор поваренной соли берут в количестве 15% от объема смеси промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с углеводсодержащим сиропом. После чего приготовленную смесь помещают в герметичную светонепроницаемую емкость и выдерживают в течение 30 суток при температуре 30°С с получением продукта влажностью 55%, содержащего фикоцианин, который затем фильтруют. Отфильтрованный продукт смешивают с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:15. При этом в качестве углеводсодержащего сиропа используют глюкозно-фруктозный сироп с содержанием сухих веществ 70%. Полученный продукт из микроводорослей выпаривают до влажности 11%.

Предложенное изобретение позволяет избежать потерь жизненно важных биологических веществ - белка, незаменимых и жирных аминокислот, витаминов (особенно группы В).

Продукт из микроводорослей, выработанный по предлагаемому способу с использованием указанной последовательности операций и их параметров, имеет лучшие характеристики в отношении себестоимости, усвояемости, количества активных веществ, вкуса и цвета по сравнению с пищевым продуктом по ближайшему аналогу.

1. Способ получения продукта из микроводорослей, характеризующийся тем, что он предусматривает получение промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с влажностью 60-95% и ее смешивание с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:(1÷3), после чего приготовленную смесь помещают в герметичную светонепроницаемую емкость и выдерживают в течение 5-30 суток при температуре 18-45°С с получением продукта влажностью 50-65%, содержащего фикоцианин, который затем фильтруют с дальнейшим смешиванием отфильтрованного продукта с углеводсодержащим сиропом в соотношении по массе 1:(5÷24).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеводсодержащий сироп имеет содержание сухих веществ не менее 50%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеводсодержащего сиропа используют глюкозно-фруктозный сироп.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве микроводорослей используют микроводоросль Spirulina platensis.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в смесь промытой и отфильтрованной биомассы микроводорослей с углеводсодержащим сиропом дополнительно вносят 1-20%-ный раствор поваренной соли.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный продукт из микроводорослей выпаривают до влажности 7-11%.

7. Продукт из микроводорослей, характеризующийся тем, что он получен способом по любому из пп.1-6.