СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА С ПОВЫШЕННОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТЬЮ Российский патент 2023 года по МПК A23D9/00 

Изобретение относится к масложировой промышленности и биотехнологии и предназначено для получения функционального пищевого продукта, а именно растительного масла с высоким содержанием хлорофиллов (Хл) и другими БАВ водорослевого происхождения.

В соответствии с концепцией здорового питания, в РФ возникла необходимость в увеличении потребления разнообразных растительных жиров и масел, являющихся источниками жирорастворимых витаминов и биологически активных веществ (https://www.dissercat.com/content/poluchenie-vitaminizirovannykh-masel-iz-smeshannogo-rastitelnogo-syrya). Поэтому разработка конкурентоспособных технологий получения жировых продуктов, обогащенных биологически активными веществами, обладающих функциональными свойствами за счет содержания нативных биологически активных веществ и предназначенных для систематического употребления различными группами населения, приобретает особую актуальность. Перспективными в этом отношении являются биологически активные добавки (БАД) к пище, полученные из микроводорослей и содержащие большое количество биологически активных компонентов (соли альгиновой кислоты, йодаминовые кислоты, фукоиданы, хлорофилл), растительные волокна, витамины, микро- и макроэлементы. В связи с этим разработка технологии обогащения подсолнечного масла биоактивными веществами является актуальной, что подтверждают многочисленные научные исследования последних лет (1)

Известен способ получения хлорофилла из высших водных растений (2). Способ состоит в следующем: заготовленную сухую траву - 50 г. рдеста или зостеры моют холодной водой (душированием) и производят отекание в течение 15 минут. Далее траву измельчают до размера частиц 1 см в длину и просушивают в сушильной камере при температуре 45°С в течение 1 часа до влажности 5%. Осуществляют экстракцию в две стадии по 8 часов смесью гексана с этиловым спиртом в соотношении 9:1 при температуре 25-30°С и гидромодуле 1:10. Сырье помещают в герметичную экстракционную емкость и заливают экстрагентом (смесь 450 г. гексана и 50 г. этанола). Экстракты, отделенные от травы после первой и второй стадии, смешивают и фильтруют через стеклянный фильтр, а травяной остаток отправляют на дальнейшую переработку. Суммарный выход хлорофилла после двух стадий составляет 0,74% от массы сырья. Из полученного экстракта отгоняют растворитель в вакуумном ротационном испарителе, а потом смешивают пигмент со 100 г. дезодорированного прозрачного растительного масла. Получают жидкость ярко зеленого цвета. Краситель переливают в стеклянную тару из непрозрачного стекла, укупоривают и упаковывают. Недостатком способа является применение гексана, что нежелательно для изготовления пищевых продуктов.

Известен способ получения обогащенного растительного масла зеаксантином и лютеином (3). Способ включает сушку и измельчение растительного сырья, в качестве растительного сырья для получения диэфиров лютеина используют лепестки бархатцев оранжевой окраски, для получения диэфиров зеаксантина - чашечки физалиса декоративного, смешивание размолотых лепестков цветков бархатцев и размолотых чашечек физалиса декоративного, таким образом, чтобы содержание диэфиров лютеина по отношению к диэфирам зеаксантина составило (4-5):1, извлечение диэфиров лютеина и зеаксантина из полученной смеси экстракцией горячим этанолом, удаление остатков этанола высушиванием и добавление полученных диэфиров лютеина и зеаксантина в растительные масла в таких количествах, чтобы довести их содержание от 1 до 10 мг на 100 мл растительного масла. Недостатком способа является использование в процессе экстракции горячего этанола, при этом часть хлорофилла разрушается. Способ так же не позволяет обогатить масла хлорофиллом.

Известно средство, содержащее жирорастворимые БАВ из ламинарии для профилактики злокачественных образований «Кламин» (4). Средство представляет собой концентрат ламинарии омыленный, содержащий ряд натуральных антиканцерогенных веществ: хлорофиллин натрия и другие производные хлорофилла, стерины, каротиноиды, n-3-полиненасыщенные жирные кислоты. Недостатком способа является то, что для получения «Кламина» жирорастворимую часть ламинарии, выделенную путем спиртовой экстракции, подвергают щелочному гидролизу, в результате которого натуральный жирорастворимый комплекс претерпевает ряд химических превращений, снижающих его биологическую ценность.

Известен Способ обогащения оливкового масла фукоксантином (Фк) (5). Способ состоит в следующем: из бурых водорослей рода Cystoseira предварительно получали спиртовой экстракт Фк, затем к 20 мл спиртового экстракта с Фк добавляли 20 мл дистиллированной воды и 20 мл оливкового масла, после чего добавляли 2 мг поваренной соли и перемешивали смесь в течение 10 мин. Получали масляную фракцию с содержанием фукоксантина 0,28 мг/мл, которую отделяли и промывали 40 мл дистиллированной воды. Получали продукт, обогащенный Фк в масле и не содержащий спирта. Недостатком является то, что способ не отработан для обогащения растительных масел хлорофиллом.

Наиболее близким является Способ получения концентрата хлорофиллов из ламинарии сахаристой, обладающего антимикробным и ранозаживляющим действием (Пат. РФ 2500413, МПК A61K 36/03, B01D 11/02, А61Р 17/02, 2013). Способ заключается в следующем: ламинарию сахаристую экстрагируют в защищенном от света месте трехкратным экстрагированием спиртом этиловым 96% при соотношении сырья к экстрагенту 1:10 в течение 4-х ч, отделяют экстракт от шрота, извлечения объединяют, отгоняют экстрагент под вакуумом при 30°С в защищенном от света месте, к полученному остатку добавляют воду при соотношении 1:10, фильтруют через бумажный фильтр, остаток на фильтре промывают водой у двумя порциями воды, растворяют в 96%-ном этиловом спирте в соотношении 1:0,5, сумму хлорофиллов растворяют в стерильном оливковом масле до получения 25% концентрации суммы хлорофиллов, остаток 96%-ного спирта этилового отгоняют под вакуумом при 30°С. Недостатками способа является следующее: отсутствие технологии обогащения растительного масла хлорофиллом из микроводоросли Chlorella vulgaris; способ предполагает получение продукта, предназначенного только для наружного применения; способ предполагает наличие серии дополнительных операций с целью достижения стерильности продукта, что увеличивает его себестоимость.

Задачей изобретения «Способ получения растительного масла» является разработка технологии, позволяющей использовать микроводоросли Chlorella vulgaris для получения спиртового экстракта как источника биологически активного вещества Хл и других БАВ для насыщения растительных масел.

Технический результат заключается в том, что способ позволяет расширить сырьевую базу для получения Хл, сократить время насыщения растительных масел Хл, выделенным из микроводоросли Chlorella vulgaris, получить биологически активный продукт на основе растительного сырья с высоким содержанием Хл и других БАВ.

Поставленная задача решается тем, что в «Способе получения растительных масел», включающем насыщение масел концентратом Хл и другими БАВ путем смешивания в определенном соотношении масла и концентрата Хл, из сухой микроводоросли Chlorella vulgaris четырехкратным экстрагированием 96%-м этиловым спиртом и 4-хкратным центрифугированием извлекали хлорофилл, выпаривали спирт на роторном испарителе при температуре 40°С, смешивали полученный концентрат с двумя видами подсолнечного масла рафинированного и нерафинированного в соотношении 1:22.

Общим с прототипом является предварительное выделение из биомассы водорослей спиртового экстракта Хл, а также насыщение растительного масла Хл путем смешивания в определенном соотношении растительного масла с концентратом Хл, выделенным из растительного сырья.

Новым в заявляемом способе является использование в качестве сырья сухой биомассы пресноводной микроводоросли Chlorella vulgaris, 4-хкратная экстракция сырья, что позволяет в большей степени экстрагировать пигмент, отгонка растворителя под вакуумом при 40°С, что ускоряет процесс испарения этилового спирта.

Перечисленные отличительные признаки позволяют сделать вывод о наличии новизны в предлагаемом техническом решении. Проведенные патентные исследования и изучение научных публикаций по теме изобретения не обнаружили решений, имеющих сходства с заявляемым способом. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Критерий патентоспособности «промышленная применимость» подтверждается примером реализации способа.

Пример осуществления способа.

Выращенную в лабораторных условиях биомассу микроводоросли Chlorella vulgaris высушивали при температуре 45°С в течение 24 ч. Навеску массой 300 мг сухой Chlorella vulgaris измельчили с кварцевым песком до состояния пыли, распределили в 10 пробирок, залили в каждую по 2 мл 96° этилового спирта, экстрагировали в течении 5-10 мин, затем центрифугировали при 3000 об/мин в течение 5 минут, супернатанты слили и объединили. Все этапы повторяли 4 раза, до тех пор, пока происходила интенсивная экстракция пигмента. Получили 60 мл жидкости ярко-зеленого цвета, распределили в колбы по 30 мл, испарили спирт на роторном испарителе IKA RV10 basic при температуре 40°С и давлении 0,01 мм рт. ст. Полученный концентрат объемом 3 мл разделили поровну и соединили с подсолнечными маслами рафинированным и нерафинированным, получили объемы масел по 35 мл. Соотношение Хл:масло составляет 1:22.

При выборе экстрагента учитывали факторы эффективности и приемлемости для получения пищевого продукта (6).

Концентрация хлорофиллов в спиртовом экстракте составила 37,39 мг/г, каротиноидов 8,82 мг/г, липидов 37,65 мг/г, свободных нуклеотидов 1,25 мг/г (табл. 1).

При смешивании концентрата микроводоросли и масел, получили масла, цвет которых варьировал от ярко-зеленого цвета до зеленовато-желтого с бурым оттенком, с запахом и вкусом свежей зелени. Концентрацию суммы хлорофиллов определяли методом УФ-спектрофотометрии в кварцевых кюветах с толщиной слоя 1 см относительно растворителя в области 400 нм - 800 нм с шагом дискретизации 1 нм. Контроль деструкции хлорофиллов проводили также спектрофотометрическим способом, проводя контрольные измерения через 1 мес, 2 мес.Отмечено снижение концентрации суммарных хлорофиллов через 2 месяца хранения на 14% в не рафинированном масле и на 16% в рафинированном масле.

Так как растительные масла содержат хлорофиллы а и в (табл. 2), полученную концентрацию смеси хлорофиллов снова определяли спектрофотометрически

Расчеты концентрации добавленных пигментов в масла проводили с поправкой на оптические плотности растительных масел (табл. 3).

Продукт содержит липидный комплекс хлорофиллов, каротиноидов, жирорастворимые витамины, сахара, незаменимые аминокислоты и микроэлементы.

Изобретение обеспечивает расширение ассортимента БАД парафармацевтиков на основе биологически активных веществ, полученных из пресноводных микроводорослей, расширение сырьевой базы для получения биологически активных добавок к пище, предназначенных для профилактики и/или вспомогательной терапии в целях снижения риска развития обменных нарушений, сердечно-сосудистых и других заболеваний, связанных с понижением антиоксидантного статуса организма.

Микроводоросли обладают рядом привлекательных характеристик для приготовления устойчивых продуктов питания, кормов, нутрицевтиков и т.д., при этом только несколько разновидностей в целом признаны безопасными, в их числе Chlorella vulgaris (7). Хлорелла - это зеленая одноклеточная водоросль, которая производится в коммерческих целях в качестве пищевой добавки по всему миру. Хлорелла имеет богатейший состав, способна быстро делиться, наращивая свою биомассу за сутки в 2, 4 и более раз. В ее составе обнаружено 40 аминокислот, в том числе все незаменимые (аланин, аргинин, аспаргиновая кислота, цистеин, гистидин, глутаминовая кислота, глицин, пролин, серии, тирозин). Около половины аминокислот хлореллы входят в состав белков водоросли, остальные являются свободными. Хлорелла синтезирует значительное количество различных витаминов. В 1 г массы сухого вещества хлореллы содержится каротина 1000-1600 мкг, витамина В1 - 2-18 мкг, В2 - 21-28 мкг, В6 - 9 мкг, В12 - 0.025-0,1 мкг, С - 1300-5000 мкг, провитамина D - 1000 мкг, К - 6 мкг, РР - 110-180 мкг, Е - 10-350 мкг, пантотеновой кислоты - 12-17 мкг, фолиевой кислоты - 485 мкг, биотина - 0,1 мкг, лейковорина - 22 мкг, витамин А в чистом виде: до 100 мг в 100 г массы сухого вещества. Если в рыбьем жире содержится 6 витаминов, то в хлорелле не менее 13. Также хлорелла содержит жирные кислоты, из которых до 85% ненасыщенные. Количество Хл в хлорелле может достигать 7% от общего количества веса, что в 5 - 10 раз больше, чем в спирулине и в 10 раз больше, чем в люцерне. Из-за высокого содержания Хл, она также известна как "Supreme Whole Food Concentrate".

Медицинские исследования показали, что хлорелла в качестве пищевой добавки проявляет различные фармакологические эффекты: иммуномодулирующий, антиоксидантный, антидиабетический, антигипертензивный и антигиперлипидемический, улучшает процессы пищеварения, улучшает рост и восстановление тканей, замедляет развитие хронических дегенеративных состояний и процессов старения. Эти полезные эффекты хлореллы могут быть связаны с синергизмом между несколькими питательными и антиоксидантными соединениями (8).

Основными антиоксидантами водорослей являются Хл, каротиноиды, фукоксантин, ферменты, витамины Е и С.

Природные комплексы биоактивных веществ целесообразно вводить в продукты питания с целью повышения их биологической ценности, например, в растительные масла, которые наряду с другими компонентами составляют основу рационального питания человека (https://www.dissercat.com/content/razrabotka-i-sovershenstvovanie-tekhnologii-obespechivayushchikh-sozdanie-vitaminizirovannyk). Одним из наиболее важных источников жиров является подсолнечное масло, которое в общем балансе растительных масел в России составляет 70%. Подсолнечное масло имеет невысокое содержание биологически активных веществ, содержание которых может быть существенно повышено путем обогащения его природными биоактивными комплексами. Обогащение подсолнечного масла жирорастворимыми витаминами и провитаминами позволяет использовать его как лечебно-профилактический продукт для снижения риска онкологических заболеваний, заболеваний органов зрения, последствий поражения радиацией. К тому же, наличие экстрактов водорослей способствует повышению окислительной стабильности подсолнечного масла (11).

Срок хранения масла - 6 месяцев. Рекомендуется хранить в плотно закрытой темной таре, при температуре 10-15°С. Возможно наличие незначительного осадка. Перед употреблением взболтать. После открытия рекомендуется использовать масло в течении месяца.

Полученные масла могут применяться непосредственного в пишу, для заправки блюд, а также в качестве биологически активной добавки в составе диетического питания. Возможно, так же наружное применение при воспалительных заболеваниях кожи, в качестве смягчающего и противовоспалительного средства в составе комплексного лечения.

Масла обладают хорошими органолептическими свойствами, содержат высокую концентрацию Хл и других БАВ, способ их получения достаточно прост и экономичен. Способ может быть применен для получения биологически активных добавок на основе растительных масел, обогащенных Хл, на предприятиях пищевой и фармацевтической промышленности.

Источники, принятые во внимание

1. Sousa G. Enrichment of sunflower oil with ultrasound-assisted extracted bioactive compounds from Crithmum maritimum L. I G. Sousa, M.I. Alves, M. Neves, C. S. Ferreira-Dias // Foods. - 2022. Vol. 11 (3). - P. 439. doi: 10.3390/foods11030439.

2. Пат.РФ 2496813. Российская Федерация. МПК С09В 61/00 (2006.01). Способ получения хлорофилла из высших водных растений. Кабанин М.И., Мукатова М.Д., Салиева А.Р. Заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО АГТУ (RU). - №2011152659/05; заявл. 22.12.2011; опубл. 27.10.2013, Бюл. №30.

3. Пат.2424722. Российская Федерация. МПК A23D 7/00/ Способ получения растительных масел, обогащенных диэфирами лютеина и зеаксантина. Л.А. Дейнека, В.И. Дейнека, М.Ю. Третьяков, И.А. Гостищев, Т.Ю. Семкина. Заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный университет». - №2010110710/13, заявл. 23.03.2010, опубл. 27.07.2011, бюл. №21. - 7 с.

4. Пат.2034560. Российская Федерация. МПК А61К 35/80. Средство для профилактики рака «Кламин». Некрасова В.Б., Никитина Т.В., Курныгина В.Т., Фрагина А.И., Беспалов В.Г., Вайнштейн В.А., Иванова В.В. //БИ.№13. 1995 г.

5. Пат. РФ 2716082. Российская Федерация. МПК A23D 9/00 (2006.01). Способ обогащения оливкового масла фукоксантином / Нехорошее М.В., (RU), Бочарова Е.А. (RU), Рябушко В.И. (RU); заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт морских биологических исследований имени А.О. Ковалевского РАН» - №2019105562; заявл. 27.02.2019, опубл. 05.03.2020 Бюл. №7.

6. Ефимов А.А. Обоснование технологии получения хлорофилла из сине-зеленых водорослей как пищевой добавки / А.А. Ефимов // Фундаментальные исследования. - 2007. - №11. - С. 82-84; URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3737 (дата обращения: 18.04.2022).

7. Tolpeznikaite Е. Characterization of macro- and microalgae extracts bioactive compounds and micro- and macroelements transition from algae to extract / E. Tolpeznikaite, V. Bartkevics, M. Ruzauskas, R. Pilkaityte, P. Viskelis, D. Urbonaviciene, P. Zavistanaviciute, E. Zokaityte, R. Ruibys, E. Bartkiene // Foods. -2021. -Vol. 10(9). -P. 2226. doi: 10.3390/foods10092226.

8. Bito T. Potential of Chlorella as a dietary supplement to promote human health / T. Bito, E. Okumura, M. Fujishima, F. Watanabe // Nutrients. -2020. Vol. 12(9). - P. 2524. doi: 10.3390/nu12092524.

9. Пат.2183127. Российская Федерация. МПК A61K 36/03 (2006.01), A61K 31/07(2006.01), A61K 31/40(2006.01), A61P 39/00(2006.01), A61Q 90/00(2009.01) Средство «Ламивит», повышающее адаптационные реакции организма // Жаров О.В., Устинова Т.А., Капустина Т.В., Петухова Е.А.; патентообладатель: Закрытое акционерное общество "Брынцалов-А". - №2001118929/14, заявл. 2001.07.10, опубл. 06.10.2002.

10. Пат.2034541. Российская Федерация. МПК A61K 31/30. Способ лечения и/или профилактики ректитов // Баранов С.Б., Курныгина В.Т., Некрасова В.Б., Никитина Т.В., Фрагина А.И., Харлак Т.В.; патентообладатель: Фитолон. - №5055269/14, заявл. 29.06.1992, опубл. 10.05.1995.

11. Sousa G. Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Bioactive Compounds from Pelvetia canaliculata to Sunflower Oil / G. Sousa, M. Trifunovska, M. Antunes, I. Miranda, M. Moldao, V. Alves, R. Vidrih, P.A. Lopes, L. Aparicio, M. Neves, C. S. Ferreira-Dias // Foods. - 2021. - Vol. 10(8). -P. 1732. doi: 10.3390/foods 10081732.

Изобретение относится к пищевой промышленности и биотехнологии. Способ получения растительного масла включает насыщение масла хлорофиллом путем смешивания масла и концентрата из водоросли. При этом в качестве концентрата водорослей используют концентрат, полученный из высушенной микроводоросли Chlorella vulgaris, путем экстракции 96%-ным этиловым спиртом и центрифугирования, экстракцию и центрифугирование повторяют 4 раза, затем супернатанты сливают и объединяют, выпаривают спирт на роторном испарителе при температуре 40°С до полного испарения спирта, смешивают с подсолнечным маслом рафинированным или нерафинированным в соотношении 1:22. Изобретение позволяет повысить биологическую ценность растительных масел, пригодных к применению как в чистом виде, так и в производстве пищевых продуктов и биологически активных веществ, а также использовать эти масла в качестве смягчающих и противовоспалительных средств для наружного применения. 3 табл., 1 пр.

Способ получения растительного масла, включающий насыщение масла хлорофиллом путем смешивания масла и концентрата из водоросли, отличающийся тем, что в качестве концентрата водорослей используют концентрат, полученный из высушенной микроводоросли Chlorella vulgaris, путем экстракции 96%-ным этиловым спиртом и центрифугирования, экстракцию и центрифугирование повторяют 4 раза, затем супернатанты сливают и объединяют, выпаривают спирт на роторном испарителе при температуре 40°С до полного испарения спирта, смешивают с подсолнечным маслом рафинированным или нерафинированным в соотношении 1:22.