Способ получения астаксантинсодержащих экстрактов из цист Artemia salina Российский патент 2025 года по МПК A61K35/612 B01D11/00 B01J19/10 

Изобретение относится к пищевой, фармацевтической и сельскохозяйственной промышленности, в частности к способу получения астаксантинсодержащего экстракта из цист рачка Artemia salina.

Каротиноиды - природные красители от желтого до красного цвета, относящиеся к группе сильно ненасыщенных углеводородов терпенового ряда и их производных с большим числом сопряженных двойных связей (полиены). К каротиноидам относятся более 600 различных жирорастворимых пигментов. Примерами каротиноидов являются астаксантин, кантаксантин, зеаксантин, β-криптоксантин, ликопин, β-каротин, феникоксантин, адониксантин, эхиненон, астероиденон и 3-гидроксиэхиненон.

Из этих каротиноидов, астаксантин используется в качестве пищевых добавок, например, в качестве агента, улучшающего окраску искусственно разводимых рыб, таких как лосось, форель и морской лещ, или в качестве агента, улучшающего окраску желтка яиц домашней птицы. Кроме того, астаксантин является в высокой степени ценным сырьем для производства безопасных натуральных пищевых добавок и диетического питания.

Известен способ переработки астаксантинсодержащего сырья ракообразных, который включает кипячение исходного сырья с электролитом, расслоение экстракта на фазы, их разделение и извлечение целевого продукта. Астаксантин и родственные ему каротиноиды извлекают из фазы с наибольшей плотностью, а сложные эфиры астаксантина в виде маслянистого продукта из фазы с наименьшей плотностью после нейтрализации фаз кислотой, белки извлекают из фазы с промежуточной плотностью после ее нейтрализации, удаления ионов фтора и примесей тяжелых металлов [1].

Недостатком вышеприведенного аналога является то, что при обработке гидробионтов щелочью теряется значительная часть активных веществ, например, витаминов, органических кислот, незаменимых аминокислот, что снижает биологические свойства конечного продукта. Также к недостаткам относится наличие в пастообразной массе, обогащенной астаксантином, примесей и отсутствие данных по содержанию астаксантина в целевом продукте.

Известен способ изготовления жидкого экстракта из цист рачка Artemia leach, который включает подготовку цист к переработке путем погружения цист в диапаузу, промывки и выдержки цист в солевом растворе с удалением из цист внутренней влаги и последующим отделением органических и неорганических примесей; затем, после удаления остатков соли, пресной промывки и сушки цист, проводимой в два этапа: сначала путем отжима со снижением влажности цисты до 28-32%, затем со снижением влажности до 5-7%, далее проводят санацию цист облучением при помощи ядерного ускорителя, после цисты измельчают и осуществляют растворение в этиловом спирте липидной части эмбриональной составляющей измельченных цист; затем, путем фильтрации, полученную взвесь разделяют на жидкую и порошкообразную фракции; после чего из порошкообразной и жидкой фракций удаляют этиловый спирт с получением порошкообразного продукта - шрота и экстракта; экстракт закрепляют антиоксидантом - дигидрокверцитином путем его перемешивания и растворения в экстракте при определенных условиях. Вышеописанный способ позволяет получить чистый, без примесей конечный продукт - экстракт и шрот из цист рачка Artemia leach - с повышенным сроком хранения [2].

К недостаткам известного способа относится высокая энергоемкость процесса при получении конечного продукта за счет применения ядерного ускорителя, многостадийность, а также отсутствие данных по содержанию астаксантина в жидком экстракте.

Известен способ получения каротиноидного комплекса из морских звезд, который включает использование в качестве сырья морских звезд вида Patiria pectinifera, которые обезвоживают этиловым спиртом, затем экстрагируют этиловым спиртом с добавлением пищевой кислоты и аскорбиновой кислоты, далее экстракт фильтруют, концентрируют в вакууме, затем полученный концентрат разбавляют дистиллированной водой и пропускают через колонку с полихромом-1, далее сорбент промывают градиентом этилового спирта, а целевой продукт элюируют этиловым спиртом, затем элюат упаривают в вакууме, полученный концентрат растворяют в этиловом спирте, отстаивают, центрифугируют, затем этанольный раствор упаривают в вакууме при определенных условиях. Вышеописанный способ обеспечивает повышение выхода каротиноидного комплекса [3].

К недостаткам указанного способа относят использование редкого сырья, большого количества этилового спирта, хроматографической колонки с сорбентом, что повышает стоимость процесса получения каротиноидного экстракта. Также к недостаткам относят неизвестное содержание астаксантина в полученных образцах.

Наиболее близким к заявленному способу получения астаксантинсодержащего экстракта, относят способ, включающий приготовление смеси ультрадисперсного порошка из цист, или науплий, или взрослых особей рачка Artemia salina с полярным экстрагентом в виде водного или водно-глицеринового раствора с исходным содержанием полярного экстрагента не менее 40 мас. %. Проводят многократную экстракцию не менее 3-х раз со сливом каждый раз не менее 4-х объемов экстракта и с обновлением экстрагента при перемешивании, фильтруют экстракт и объединяют его части. Удаляют осадок и осуществляют отгонку из экстракта Артемии полярного экстрагента. Перед приготовлением к экстракции смеси исходных компонентов к полярному экстрагенту добавляют неполярный экстрагент в соотношении не менее 1:1 и солюбилизатор с гидрофильно-липофильным балансом не менее 12,0 и содержанием его в смеси экстрагентов не более 7,0 мас. %. Соотношение ультрадисперсного порошка из цист, или науплий, или взрослых особей рачка Artemia salina и подготовленной смеси экстрагентов с солюбилизатором составляет не более 1:5. Содержание полярного экстрагента в водном или водно-глицериновом растворе при его обновлении в процессе многократной экстракции сырья последовательно увеличивают от 40 до 70 мас. %. Перед отгонкой полярного экстрагента экстракт разделяют на гидрофильную и липофильную фракции путем отстаивания в течение не менее 5 часов и слива липофильной фракции. Отгонке полярного растворителя подвергают гидрофильную фракцию продукта. Изобретение позволяет снизить потери биологически активных веществ при их выделении из сырья [4, прототип].

Недостатки:

- многостадийность процесса;

- длительный период экстрагирования различными растворителями;

- отсутствие данных по содержанию астаксантина в полученных экстрактах.

Целью изобретения является получение спиртовых и масляных экстрактов из цист рачка Artemia salina с высоким содержанием каротиноидов в пересчете на астаксантин.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения астаксантинсодержащих экстрактов из гидробионтов, сырье подвергается последовательным процессам экстрагирования различными растворителями и отделением фильтрата от твердого остатка, в качестве астаксантинсодержащего сырья используют цисты рачка Artemia salina, которые декапсулируют в дистиллированной воде ультразвуковым воздействием мощностью 100-150 Вт с частотой 25-28 кГц при температуре 32-40°С в течение 10-30 минут и гидромодуле 1:30-1:50, полученную суспензию фильтруют через фильтр размером пор не более 0,45 мкм, высушивают при 25°С, добавляют экстрагент 96%-ный этанол или подсолнечное масло при жидкостном модуле 1:30-1:50, подвергают ультразвуковому воздействию мощностью 100-150 Вт с частотой 25-28 кГц и температуре 32-40°С в течение 10-30 минут, экстракт отделяют от шрота цист фильтрованием и определяют в нем содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин.

Использование 96%-ного этанола при обработке гидробионтов позволяет получать экстракт, содержащий неэтерифицированный астаксантин. Измерение спектра поглощения этанольной фракции показало наличие максимума поглощения при 478 нм, что характерно для свободного астаксантина. Использование подсолнечного масла в качестве экстрагента связано с доступностью и высокой стабильностью астаксантина в процессе хранения.

Технический результат - повышение содержания каротиноидов в пересчете на астаксантин в экстракте за счет предварительной декапсуляции цист Artemia salina ультразвуковым воздействием мощностью 100-150 Вт с частотой 25-28 кГц в водной среде при гидромодуле 1:30-1:50, температуре 32-40°С в течение 10-30 минут с последующим получением астаксантинсодержащего экстракта под воздействием ультразвука мощностью 100-150 Вт с частотой 25-28 кГц, температуре 32-40°С в течение 10-30 минут в спиртовой и масляной среде при жидкостном модуле 1:30-1:50.

Для достижения заявленного технического результата используют цисты рачка Artemia salina, которые предварительно декапсулируют в водной среде и проводят извлечение астаксантинсодержащего экстракта под воздействием ультразвука в спиртовой или масляной среде.

Ультразвуковое воздействие на цисты приводит к нарушению диффузионного слоя клеточной стенки и, как следствие, быстрому экстрагированию растворимых компонентов [5].

Предлагаемая ультразвуковая обработка является двухстадийной, на первой стадии происходит декапсуляция цист ультразвуковым воздействием в водной среде, с целью извлечения большего количества астаксантинсодержащего экстракта, на второй стадии происходит также обработка ультразвуком, но при использовании таких растворителей как этиловый спирт или растительное масло. Предлагаемое изобретение позволяет получать экстракты из цист рачка Artemia salina с повышенным содержанием каротиноидов в пересчете на астаксантин.

В таблице 1 представлены результаты исследований по количественному анализу каротиноидов в пересчете на астаксантин.

Обработка цист ультразвуковым воздействием мощностью 100 Вт с частотой 25 кГц, в течение 30 минут при температуре 40°С и гидромодуле 1:40 приводит к получению этанольных или масляных экстрактов с суммой каротиноидов в пересчете на астаксантин 9,5 и 11,2 мг/г, соответственно. Эффективным способом декапсуляции цист и получения экстрактов является обработка ультразвуком мощностью 150 Вт, частотой 25-28 кГц в течение 10-20 минут при температуре 32°С и гидромодуле 1:30-1:50. В полученных этанольных экстрактах содержание суммы каротиноидов в пересчете на астаксантин изменяется от 9,4 до 9,7 мг/г, а в масляных от 11,2 до 11,6 мг/г. Дальнейшее повышение мощности, частоты, продолжительности обработки и температуры нецелесообразно, т.к. приводит к незначительному повышению извлечения суммы каротиноидов в пересчете на астаксантин. При декапсуляции и получении этанольных или масляных экстрактов с использованием ультразвука мощностью 180 и 200 Вт с частотой 25 кГц, содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин существенно снижалось и составило 6,9 и 7,2, 6,2 и 6,8 мг/г, соответственно. Увеличение мощности ультразвукового воздействия от 150 Вт сопровождается, прежде всего, образованием гидроксильных радикалов, которые вызывают окисление БАВ, в том числе астаксантина. При использовании мощности ультразвукового воздействия 50 и 75 Вт с частотой 28 кГц содержание каротиноидов в этанольных и масляных экстрактах составило 5,0 и 5,4, 6,0 и 6,2 мг/г, соответственно, что обусловлено снижением кавитационных эффектов при их экстракции из Artemia salina.

Сочетание параметров ультразвукового воздействия при частоте 22 кГц, температуре 28°С в течение 10-30 минут и гидромодуле 1:10 приводит к значительному снижению выхода каротиноидов в пересчете на астаксантин при мощности от 50 до 200 Вт. Для этанольных экстрактов выход (мг/г) при разных мощностях составляет: 4,2 при 50 Вт, 4,6 - 75 Вт, 6,5 - 100 Вт, 6,8 - 150 Вт, 5,0 - 180 Вт; 4,2 - 200 Вт. Для масляных экстрактов выход каротиноидов в пересчете на астаксантин (мг/г) составляет: 5,1-50 Вт, 5,5- 75 Вт, 10,1 - 100 Вт, 10,2- 150 Вт, 5,0 - 180 Вт и 4,9 мг/г - 200 Вт.

Предлагаемый способ получения астаксантинсодержащих экстрактов может быть осуществлен следующим образом. Декапсуляция и экстракция могут быть проведены в ультразвуковой ванне или в ультразвуковом проточном аппарате. Фильтрование и микрофильтрация могут быть выполнены на вакуум-фильтре и нутч-фильтре соответственно.

Возможность получения заявленного технического результата подтверждаются следующими примерами.

Пример 1

Цисты рачка Artemia salina декапсулируют в дистиллированной воде ультразвуковым воздействием мощностью 150 Вт с частотой 25 кГц при температуре 32°С в течение 20 минут и гидромодуле 1:30. Полученную суспензию фильтруют через фильтр размером пор не более 0,45 мкм, высушивают при 25°С до содержания влаги 7%, добавляют 96%-ный этанол при жидкостном модуле 1:30, подвергают ультразвуковому воздействию при частоте 25 кГц и температуре 32°С в течение 20 минут, экстракт отделяют от шрота цист фильтрованием и определяют в нем содержание каротиноидов по методике [6]. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 9,4±0,3 мг/г.

Пример 2

Отличие способа получения астаксантинсодержащего экстракта из цист рачка Artemia salina от примера 1 заключается в изменении параметров ультразвукового воздействия, температуры, продолжительности обработки и гидромодуля при декапсуляции и экстрагировании: частота ультразвукового воздействия 28 кГц, температура 32°С, продолжительность обработки 10 минут, жидкостный модуль 1:50.

Отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов осуществляют по примеру 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 9,7±0,4 мг/г.

Пример 3

Пример отличается от примера 2 изменением параметров ультразвукового воздействия, температуры и гидромодуля при декапсуляции и экстрагировании: мощность ультразвукового воздействия 100 Вт, частота 25 кГц, температура 40°С, продолжительность обработки 30 минут, жидкостный модуль 1:40. Декапсуляцию цист проводят в дистиллированной воде, экстрагирование осуществляют 96%-ным этанолом.

Отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов осуществляют по примеру 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 9,5±0,2 мг/г.

Пример 4

Отличие способа получения астаксантинсодержащего экстракта из цист рачка Artemia salina от примера 1 заключается в использовании в качестве экстрагента подсолнечного масла.

Процесс декапсуляции в дистиллированной воде, экстрагирование цист в растительном масле, а также отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов проводят по параметрам, описанным в примере 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 11,4±0,7 мг/г.

Пример 5

Пример отличается от примера 4 изменением параметров ультразвукового воздействия, температуры, продолжительности обработки и гидромодуля при декапсуляции и экстрагировании: частота ультразвукового воздействия 28 кГц, температура 32°С, продолжительность обработки 10 минут, жидкостный модуль 1:50.

Отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов проводят по примеру 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 11,6±0,7 мг/г.

Пример 6

Отличие способа получения экстракта от примера 5 заключается в изменении параметров ультразвукового воздействия, температуры и гидромодуля при декапсуляции и экстрагировании: мощность ультразвукового воздействия 100 Вт, частота 25 кГц, температура 40°С, продолжительность обработки 30 минут, жидкостный модуль 1:40.

Отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов проводят по примеру 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 11,2±0,4 мг/г.

Пример 7

Отличие способа получения астаксантинсодержащего экстракта из цист рачка Artemia salina от примера 2 заключается в уменьшении мощности ультразвукового воздействия до 50 Вт при декапсуляции и экстрагировании.

Отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов осуществляют по примеру 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 5,0±0,2 мг/г.

Пример 8

Отличие способа получения астаксантинсодержащего экстракта из цист рачка Artemia salina от примера 7 заключается в использовании в качестве экстрагента подсолнечного масла.

Процесс декапсуляции в дистиллированной воде, экстрагирование цист в растительном масле, а также отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов проводят по параметрам, описанным в примере 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 5,4±0,4 мг/г.

Пример 9

Отличие способа получения астаксантинсодержащего экстракта из цист рачка Artemia salina от примера 2 заключается в уменьшении мощности ультразвукового воздействия до 75 Вт при декапсуляции и экстрагировании.

Отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов осуществляют по примеру 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 6,0±0,3 мг/г.

Пример 10

Отличие способа от примера 9 заключается в использовании в качестве экстрагента подсолнечного масла.

Процесс декапсуляции в дистиллированной воде, экстрагирование цист в растительном масле, а также отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов проводят по параметрам, описанным в примере 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 6,2±0,2 мг/г.

Пример 11

Отличие способа получения астаксантинсодержащего экстракта из цист рачка Artemia salina от примера 1 заключается в увеличении мощности ультразвукового воздействия до 180 Вт при декапсуляции и экстрагировании.

Отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов осуществляют по примеру 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 6,9±0,4 мг/г.

Пример 12

Отличие способа получения астаксантинсодержащего экстракта из цист рачка Artemia salina от примера 11 заключается в использовании в качестве экстрагента подсолнечного масла.

Процесс декапсуляции в дистиллированной воде, экстрагирование цист в растительном масле, а также отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов проводят по параметрам, описанным в примере 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 7,2±0,5 мг/г.

Пример 13

Отличие способа получения астаксантинсодержащего экстракта из цист рачка Artemia salina от примера 1 заключается в увеличении мощности ультразвукового воздействия до 200 Вт при декапсуляции и экстрагировании.

Отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов осуществляют по примеру 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 6,2±0,4 мг/г.

Пример 14

Отличие способа получения астаксантинсодержащего экстракта из цист рачка Artemia salina от примера 13 заключается в использовании в качестве экстрагента подсолнечного масла.

Процесс декапсуляции в дистиллированной воде, экстрагирование цист в растительном масле, а также отделение экстракта от шрота фильтрованием и определение каротиноидов проводят по параметрам, описанным в примере 1. Содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин в полученном экстракте составляет 6,8±0,2 мг/г.

Использование предлагаемого способа получения астаксантинсодержащего экстракта из цист рачка Artemia salina в сравнении с существующим способом согласно прототипу, имеет следующие преимущества:

- уменьшение количества стадий технологического процесса, а также продолжительности получения экстрактов из нативного сырья за счет ультразвукового воздействия;

- содержание в этанольных и масляных экстрактах каротиноидов в пересчете на астаксантин составляет до 9,7 и 11,6 мг/г.

Список использованных источников

1. Пат. 2050388 С1, Российская Федерация, МПК С07С 403/24. Способ переработки астаксантинсодержащего сырья с извлечением астаксантина и родственных ему каротиноидов / Микалсен Гуннар; заявитель и патентообладатель Эстер Микалсен. - №4895753/13; заявл. 15/11/1989; опубл. 20.12.1995.

2. Пат. 2732910 С1, Российская Федерация, МПК А61K 35/56, А61K 8/00. Способ изготовления жидкого экстракта и ультрадисперсного шрота из цист рачка Artemia leach / K.А. Жердев; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Шримп». - №2019120723; заявл. 01.07.2019; опубл. 24.09.2020, Бюл. №27.

3. Пат. 2469732 С1, Российская Федерация, МПК А61K 35/56, B01D 11/00. Способ получения каротиноидного комплекса из морских звезд / А.А. Артюков, Т.А. Руцкова, Е.В. Купера, В.В. Маханьков, В.П. Глазунов, Э.П. Козловская; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТИБОХ ДВО РАН). - №2011127572/15; заявл. 05.07.2011; опубл. 20.12.2012, Бюл. №35.

4. Пат. 2404786 С2, Российская Федерация, МПК А61K 35/56, A23L 1/30, А61K 8/00. Способ получения экстракта из цист, или науплий, или взрослых особей рачка Artemia salina для наружного или внутреннего применения / К.Н. Шишляков, А.И. Иванков, А.Г. Таранов; заявитель и патентообладатель К.Н. Шишляков. - №2008152925/21; заявл. 31.12.2008; опубл. 27.11.2010, Бюл. №33.

5. Пат. 2390364, Российская Федерация, МПК B01D 11/00, B01J 19/10. Способ экстракции биологически активных веществ из растительного сырья / Е.Р. Давидов, П.С. Каныгин, О.А. Фракин, И.В. Черемнов; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «ПРОФ БИЗНЕС». - №2008151906/15;заявл. 29.12.2008; опубл. 27.05.2010, Бюл. №15.

6. Курегян А.Г. Печинский С.В. Способ получения каротиноидов из растительного сырья // Современная медицина актуальные вопросы: материалы XXI междунар. науч.-практ. конф. Новосибирск. 2013. С. 94-99.

Изобретение относится к области фармацевтической промышленности, а именно к способу получения астаксантинсодержащего экстракта из гидробионтов. Способ получения астаксантинсодержащего экстракта из гидробионтов, где в качестве астаксантинсодержащего сырья используют цисты рачка Artemia salina, характеризующийся тем, что сырье подвергается последовательным процессам экстрагирования различными растворителями и отделения фильтрата от твердого остатка, при этом цисты рачка Artemia salina декапсулируют в дистиллированной воде ультразвуковым воздействием мощностью 100-150 Вт с частотой 25-28 кГц при температуре 32-40°С в течение 10-30 минут и гидромодуле 1:30-1:50, полученную суспензию фильтруют через фильтр размером пор не более 0,45 мкм, высушивают при 25°С, добавляют экстрагент 96%-ный этанол или подсолнечное масло при жидкостном модуле 1:30-1:50, подвергают ультразвуковому воздействию мощностью 100-150 Вт при частоте 25-28 кГц и температуре 32-40°С в течение 10-30 минут, экстракт отделяют от шрота цист фильтрованием и определяют в нем содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин. Использование изобретения обеспечивает получение повышенного содержания каротиноидов в пересчете на астаксантин в экстракте. 1 табл., 14 пр.

Способ получения астаксантинсодержащего экстракта из гидробионтов, где в качестве астаксантинсодержащего сырья используют цисты рачка Artemia salina, характеризующийся тем, что сырье подвергается последовательным процессам экстрагирования различными растворителями и отделения фильтрата от твердого остатка, отличающийся тем, что цисты рачка Artemia salina декапсулируют в дистиллированной воде ультразвуковым воздействием мощностью 100-150 Вт с частотой 25-28 кГц при температуре 32-40°С в течение 10-30 минут и гидромодуле 1:30-1:50, полученную суспензию фильтруют через фильтр размером пор не более 0,45 мкм, высушивают при 25°С, добавляют экстрагент 96%-ный этанол или подсолнечное масло при жидкостном модуле 1:30-1:50, подвергают ультразвуковому воздействию мощностью 100-150 Вт при частоте 25-28 кГц и температуре 32-40°С в течение 10-30 минут, экстракт отделяют от шрота цист фильтрованием и определяют в нем содержание каротиноидов в пересчете на астаксантин.