СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА ЭССЕНЦИАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ МОРСКОГО ГРЕБЕШКА FLEXOPECTEN PONTICUS (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2024 года по МПК A23L17/50 

Группа изобретений относится к биотехнологии и может быть использована в пищевой или косметической промышленности для получения препаратов, предназначенных для поддержания баланса эссенциальных макро- и микроэлементов в организме.

Создание технологий получения новых функциональных пищевых продуктов из морских гидробионтов является актуальной задачей. Известно, что морские беспозвоночные (моллюски, голотурии, трепанги, морские ежи и др.) содержат уникальные биологические активные вещества различной природы, в том числе макро- и микроэлементы, являющиеся основой для создания лечебно-профилактических пищевых продуктов, биологически активных добавок к пище, лекарственных средств и косметических продуктов. Микроэлементы, получаемые, в частности, из морского гребешка, принимают участие в осуществлении важнейших обменных процессов организма, входят в состав молекул белков-транспортеров, гормонов, ферментов, оказывают влияние на процессы фагоцитоза и др. [1].

Известен способ получения биологически активной добавки к пище - гидролизата из отходов разделки морского гребешка (Патент RU 2192149 C1, RU, МПК A23L 1/30, A23L 1/333, A23J 1/04, 2001). Биологически активная добавка (БАД) может применяться как самостоятельно, так и в качестве компонента в рецептуре различных пищевых продуктов для обогащения их аминокислотами, таурином, макро- и микроэлементами. Биологически активная добавка к пище представляет собой гидролизат из отходов разделки морского гребешка. Предложен также способ получения БАД путем кислотного гидролиза отходов разделки морского гребешка. Для этого отходы разделки морского гребешка загружают в реактор, в который предварительно залита соляная кислота, при этом концентрация соляной кислоты составляет не более 7% к гидролизуемой массе. Гидролиз ведут при температуре 105°С в течение примерно 18 ч до содержания аминного азота в гидролизате 0,6% или 1,5%. Массу охлаждают до температуры 36°С и нейтрализуют раствором щелочи (NaOH или КОН) до рН 5,0. Массу упаривают для удаления избытка влаги до плотности не более 2 г⋅см^-3 и оставляют для созревания, выдерживая в течение 9 дней. По окончании проводят повторную нейтрализацию до рН 5,5. Готовый гидролизат отделяют от осадка. БАД содержит незаменимые аминокислоты (г/100 г белка), метионин + цистин 7,84, треонин 10,55, лизин 2,06, фенилаланин + тирозин 7,31 и таурин 3,9, минеральные вещества не менее 15%, азотистые вещества не менее 2%. Недостатком способа является выделение элементов путем гидролиза совместно с аминокислотами без акцента на величины концентраций отдельных макро- и микроэлементов. Недостатком также является трудоемкий процесс гидролиза с применением прекурсора - соляной кислоты, и наличие резкого неприятного запаха гидролизата, снижающего потребительскую привлекательность конечного продукта, что в дальнейшем может увеличить его себестоимость из-за необходимости капсулирования БАД или добавления ароматизаторов.

Задачей заявляемого способа является получение из мяса морского гребешка Flexopecten ponticus функциональных продуктов - концентратов эссенциальных макро- и микроэлементов с помощью экстракции.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в получении спиртовых экстрактов из высушенных тканей гребешка, в т.ч. не содержащих этанол, обогащенных эссенциальными элементами в известной концентрации, способных принять участие в жизнедеятельности человеческого организма.

Заявленный технический результат достигается благодаря тому, что заявляется группа изобретений. По первому изобретению для получения не содержащей этанол фракции проводят экстракцию высушенных тканей гребешка F. ponticus в соотношении 1:1,5 (сырье:смесь экстрагентов), причем применяют полярную смесь экстрагентов, содержащую 96% этанол и глицерин в соотношении 1:2, и ведут экстракцию при температуре 40-60°С в течение 24 часов, затем этанол упаривают на роторном испарителе. По второму изобретению для получения спиртового концентрата элементов проводят экстракцию высушенных тканей гребешка в соотношении 1:1,5 (сырье:смесь экстрагентов), причем в качестве смеси экстрагентов используют сильнополярную смесь экстрагентов, содержащую 96% этанол и диэтиловый эфир в соотношении 2:1, экстракцию проводят 24 часа при температуре 20±2°С, а диэтиловый эфир упаривают на роторном испарителе.

Общим с прототипом является использование тканей морского гребешка. Существенные отличительные признаки изобретения заключаются в следующем:

- применение в способе методов сушки сырья, экстракции и отгонки растворителей вместо трудоемкого процесса гидролиза позволяет получать спиртовые экстракты, в том числе не содержащие этанол, с известной концентрацией эссенциальных элементов. А также в заявленном способе для выделения макро- и микроэлементов избегают использования прекурсоров, например, соляной кислоты;

- проведение экстракции высушенных тканей в соотношении 1:1,5 (сырье:смесь экстрагентов), а также режимы экстракции подобраны авторами экспериментальным путем и способствуют высокому выходу макро- и микроэлементов;

- применение смесей сильнополярных экстрагентов, содержащих 96% этанол и глицерин в соотношении 1:2 или 96% этанол и диэтиловый эфир в соотношении 2:1, способствует повышению эффективности экстракции.

Заявляемая группа изобретений соответствует критерию «новизна», поскольку вся совокупность существенных признаков изобретения, содержащихся в каждом независимом пункте формулы, не известна из уровня техники. Заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», поскольку оно явным образом не следует из уровня техники, и не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками для достижения технического результата, указанного заявителем. Заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленное применение», поскольку заявленный способ соответствует указанному назначению, и может осуществляться по разработанной технологии на стандартном оборудовании.

Гребешки - один из самых востребованных видов двустворчатых моллюсков в мире. Импорт гребешка в 2014 году достиг 157200 тонн [4]. Мясо гребешка содержит эссенциальные микроэлементы в количествах, достаточных для их выделения [3].

Из всех микроэлементов, встречающихся в природе, 81 обнаружен в организме человека. 12 элементов называют структурными, так как они составляют 99% элементного состава (С, О, Н, N, Са, Mg, Na, K, S, Р, F, Cl). 15 элементов - эссенциальные: Fe, I, Cu, Zn, Со, Cr, Mo, Ni, V, Se, Mn, As, F, Si, Li. А также в нетоксичных дозах - условно-эссенциальные: В, Br, Cd, Pb, Al, Rb. Микроэлементы принимают участие в осуществлении важнейших обменных процессов организма. Fe²⁺ и Са²⁺ выполняют функции фермента карбоксилазы, отвечающей за усвоение глюкозы, трофику нервной ткани и нормализацию функций сердечно-сосудистой системы. Fe²⁺ активирует функцию аргиназы. Mg²⁺ и Mn²⁺ работают в синергии с лецитиназой. Заболевания, вызванные недостатком элементов, называют эндемическими. Симптомы при недостатке Mg - мышечные судороги; Fe - анемия, нарушение иммунной системы; Cu - слабость артерий, нарушение деятельности печени, вторичная анемия; Mn - бесплодие, ухудшение роста скелета и т.д. Zn, Cu, Mn, Se, В, Со, Mo, Ni, F, Cr оказывают влияние на репродуктивную функцию. Особенно важны микроэлементы в рационе беременных женщин, т.к. нарушение микроэлементного гомеостаза еще в период беременности приводит к формированию различных патологий [1]. Микроэлементный гомеостаз в организме человека может нарушаться при недостаточном поступлении эссенциальных микроэлементов или избыточном поступлении токсичных элементов. Поступление необходимых микроэлементов в кровь обусловлено не только сбалансированным питанием, но и эффективностью их усвоения, что напрямую зависит как от состояния здоровья человека, так и от формы потребления элементов. Источником микроэлементов в легкоусвояемой органической форме могут служить физиологически активные вещества, полученные из гребешка F. ponticus.

Примеры реализации способа.

Пример 1.

100 г тканей, выделенных из гребешков F. ponticus, выращенных на морской ферме (г. Севастополь), высушивали при 105±5°С в сушильном шкафу. Высушенные ткани измельчали и заливали смесью 50 мл 96% этанола и 100 мл глицерина. Добавка этанола необходима для увеличения полярности экстрагента. Экстракцию проводили 24 часа при температуре 40-60°С. Спиртовой экстракт отделяли центрифугированием при 3500 об/мин в течение 5 мин. Этанол упаривали с помощью роторного испарителя. Степень извлечения элементов - R=q_спирт/q_ткани, составляет в среднем 80%. В результате получали 100 мл раствора глицерина, обогащенного ценными элементами (табл. 1).

Полученный экстракт представляет собой сладковатую на вкус вязкую жидкость без цвета и запаха, не содержащую этанол (возможно присутствие микроколичеств этанола).

Пример 2.

100 г тканей, выделенных из гребешков F. ponticus, выращенных на морской ферме (г. Севастополь), высушивали при 105±5°С в сушильном шкафу. Высушенные ткани измельчали и помещали в круглодонную колбу объемом 500 мл и заливали 100 мл 96% этанола и 50 мл диэтилового эфира. Добавка диэтилового эфира увеличит полярность экстрагента. Экстракцию проводили 24 часа при температуре 20±2°С. Экстракт отфильтровывали в вытяжном шкафу, диэтиловый эфир отгоняли с помощью роторного испарителя. Спиртовой экстракт очищали от оставшихся примесей тканей центрифугированием при 3500 об/мин в течение 5 мин. Степень извлечения элементов - R=q_спирт/q_ткани, составляет в среднем 80%). В результате получали 100 мл раствора спиртового экстракта, обогащенного ценными элементами (табл. 1).

Полученный бесцветный спиртовой экстракт обладает характерным запахом этанола, горький на вкус.

Предложенные режимы экстракции высушенных тканей морского гребешка F. ponticus позволяют получать концентрированные функциональные продукты, одинаково насыщенные макро- и микроэлементами, предназначенные как для приема в чистом виде, так и в качестве добавок в различные композиции.

Источники литературы, принятые во внимание:

1. Музыко Е.А., Лащенова Л.И., Ткачева Г.А., Перфилова В.Н. Роль микроэлементов в течение беременности // Микроэлементы в медицине. 2021. №22(1). С. 21-31. http://dx.doi.org/10.19112/2413-6174-2021-22-1-21-31

2. Kapranov S.V., Karavantseva N.V., Bobko N.I., Ryabushko V.I., Kapranova L.L. Sex- and sexual maturation-related aspects of the element accumulation in soft tissues of the bivalve Mytilus galloprovincialis Lam. collected off coasts of Sevastopol (southwestern Crimea, Black Sea) // Environmental Science and Pollution Research. 2021. Vol. 28, iss. 17. P. 21553-21576. https://doi.org/10.1007/s11356-020-12024-z

3. Nermin Berika, Ekrem Cem Mineral content of smooth scallop (Flexopecten glaber) caught Canakkale, Turkey and evaluation in terms of food safety // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2017. Vol. 42. P. 97-102. http://dx.doi.org/10.1016/j.jtemb.2017.04.011

4. Song L., Wang L., Zhang H., Wang M. The immune system and its modulation mechanism in scallop // Fish & Shellfish Immunology. 2015. Vol. 46. P. 65-78. http://dx.doi.org/10.1016/j.fsi.2015.03.013

Изобретение может быть использовано в пищевой или косметической промышленности для получения препаратов, предназначенных для поддержания баланса эссенциальных макро- и микроэлементов в организме. Предложены варианты способа получения концентрата из морского гребешка Flexopecten ponticus. Для получения не содержащего этанол концентрата проводят экстракцию высушенных тканей гребешка в соотношении 1:1,5 сырье:смесь экстрагентов. Причем применяют полярную смесь экстрагентов, содержащую 96%-й этанол и глицерин в соотношении 1:2 и ведут экстракцию при температуре 40-60°С в течение 24 часов. Затем этанол упаривают на роторном испарителе. Во втором варианте способа для получения спиртового концентрата элементов проводят экстракцию высушенных тканей гребешка в соотношении 1:1,5 сырье:смесь экстрагентов. Причем в качестве смеси экстрагентов используют сильнополярную смесь экстрагентов, содержащую 96%-й этанол и диэтиловый эфир в соотношении 2:1. Экстракцию проводят 24 часа при температуре 20±2°С, а диэтиловый эфир упаривают на роторном испарителе. Изобретение направлено на получение из мяса морского гребешка F.ponticus функциональных продуктов - концентратов эссенциальных макро- и микроэлементов с помощью экстракции. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

1. Способ получения концентрата из морского гребешка Flexopecten ponticus, характеризующийся тем, что для получения не содержащего этанол концентрата проводят экстракцию высушенных тканей гребешка в соотношении 1:1,5 сырье:смесь экстрагентов, причем применяют полярную смесь экстрагентов, содержащую 96%-й этанол и глицерин в соотношении 1:2 и ведут экстракцию при температуре 40-60°С в течение 24 часов, затем этанол упаривают на роторном испарителе.

2. Способ получения концентрата эссенциальных элементов из морского гребешка Flexopecten ponticus, характеризующийся тем, что для получения спиртового концентрата элементов проводят экстракцию высушенных тканей гребешка в соотношении 1:1,5 сырье:смесь экстрагентов, причем в качестве смеси экстрагентов используют сильнополярную смесь экстрагентов, содержащую 96%-й этанол и диэтиловый эфир в соотношении 2:1, и экстракцию проводят 24 часа при температуре 20±2°С, а диэтиловый эфир упаривают на роторном испарителе.