Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения сухого экстракта из фукусовых водорослей

Изобретение относится к пищевой, химической промышленности, в том числе к области пищевых добавок растительного происхождения.

Известен способ получения биологически активных веществ из фукусовых водорослей путем измельчения фукусовых водорослей, экстракции и фильтрации экстракта (Пат. 2126688), в котором перед экстракцией водоросли обрабатывают горячей водой, экстракцию проводят в слабощелочном растворе кальцинированной соды при щелочности 0,7-0,8%, температуре 65+5°С в течение 4-5 часов, а после фильтрации упаривают экстракт и сушат при давлении пара 0,19+0,01 мПа.

Недостатками данного способа является низкая степень извлечения водорастворимых биологически активных веществ (БАВ), в частности альгината натрия на этапе экстракции.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ получения биологически активных веществ из фукусовых водорослей (Пат. 2650808), заключающийся в том, что слоевища водорослей измельчают, экстрагируют, реакционную смесь дважды разделяют на фракции, жидкий экстракт сушат, при этом используют водоросли: фукус пузырчатый Fucus vesiculosus, фукус двусторонний Fucus distichus и фукус зубчатый Fucus serratus, экстракцию водорослей проводят смесью фруктозы, глюкозы, сукрозы и воды (в молярном соотношении 1:1:1:11) 20% и воды 80% с использованием микроволнового излучения мощностью 500-600 Вт в течение 10-15 мин при температуре 40-60°С, затем к реакционной смеси прибавляют фермент протосубтилин из расчета 1-3 г на 100 г экстракта и проводят ферментацию с ультразвуковой обработкой с частотой 42 кГц при температуре 40°С в течение 30 мин, по окончании процесса фермент инактивируют, отделяют шрот водорослей, жидкий экстракт обрабатывают флокулянтом из расчета 0,5-1,5 г на 100 г экстракта, отделяют осадок флокулянта.

Недостатком данного способа является низкая степень извлечения водорастворимых биологически активных веществ.

Задачей изобретения является усовершенствование способа получения биологически активных веществ из фукусовых водорослей.

Технический результат изобретения - увеличение выхода биологически активных веществ фукусовых водорослей, в частности альгината натрия.

Технический результат достигается тем, что способ получения сухого экстракта из фукусовых водорослей включает измельчение слоевища фукусовых водорослей, экстракцию, фильтрацию и сушку экстракта, при этом перед экстракцией слоевища водорослей обрабатывают искровым разрядом при поддержке термоэлектронной эмиссии в воздухе атмосферного давления при напряженности электрического поля 6-8 кВ/см, в течение 2-3 минут. При этом слоевища фукусовых водорослей используют в сушенном или свежем виде.

Обработка искровым разрядом способствует повышению эффективности экстракции биологически активных веществ из водорослей за счет точечного воздействия на мембрану растительных клеток.

В тканях водорослей альгиновые кислоты находятся в форме калиевых, натриевых или кальциевых солей, входящих в состав клеточных стенок, локализованных в межклеточных пространствах слизевых каналов. Для увеличения выхода биологически активных веществ необходима подготовка клеточной структуры. В связи с этим возможность внешнего воздействия на анатомическую целостность капиллярно-пористой структуры, с формированием сквозных капилляров в тканях водорослей с помощью искрового разряда позволяет влияет на последующую экстрактивность альгиновых кислот. Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что при обработке биомассы водорослей искровым разрядом перед экстракцией, происходит разрушение (дезинтеграция) клеточной структуры фукусовых водорослей под действием градиента напряженности электрического поля. Благодаря разрушению структуры мембран клеток фукусовых водорослей процесс извлечения биологически активных веществ происходит с большей отдачей, что повышает концентрацию БАВ в экстракте фукусовых водорослей.

Использование величины напряженности поля менее 6 кВ/см не вызывает поджога искрового разряда, и как следствие не происходит эффекта дезинтеграции клеточной структуры.

При напряженности электрического поля 6-8 кВ/см происходит электропорообразование, при котором электрический разряд проникает через структуру биомассы водорослей, что в свою очередь положительно влияет на экстракцию биологически активных веществ из водорослей.

При напряженности поля более 8 кВ/см наблюдается резкое увеличение величины тока разряда, что вызывает локальный перегрев материала, что вызывает изменение пластичности материала и как следствие снижение величины выхода БАВ в процессе экстракции.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примерами.

Пример 1. Свежие слоевища фукусовых водорослей измельчают до размера частиц не более 1 мм. Далее водоросли обрабатывают искровым разрядом при поддержке термоэлектронной эмиссии в воздухе атмосферного давления, при напряженности электрического поля 6 кВ/см, в течение 2 минут. Проводят экстракцию водой в массовом соотношении 1:1 при температуре 95°С в течение 1,5 часов. Жидкую часть (фукусовый экстракт) отделяют фильтрацией и сушат при давлении пара 0,2 мПа.

Пример 2. Свежие слоевища фукусовых водорослей измельчают до размера частиц не более 1 мм. Далее водоросли обрабатывают искровым разрядом при поддержке термоэлектронной эмиссии в воздухе атмосферного давления, при напряженности электрического поля 7 кВ/см, в течение 3 минут. Проводят экстракцию водой в массовом соотношении 1:1 при температуре 95°С в течение 1,5 часов. Жидкую часть (фукусовый экстракт) отделяют фильтрацией и сушат при давлении пара 0,2 мПа.

Пример 3. Свежие слоевища фукусовых водорослей измельчают до размера частиц не более 1 мм. Далее водоросли обрабатывают искровым разрядом при поддержке термоэлектронной эмиссии в воздухе атмосферного давления, при напряженности электрического поля 8 кВ/см, в течение 3 минут. Проводят экстракцию водой в массовом соотношении 1:1 при температуре 95°С в течение 1,5 часов. Жидкую часть (фукусовый экстракт) отделяют фильтрацией и сушат при давлении пара 0,2 мПа.

Пример 4. При использовании сухих фукусовых водорослей, последние предварительно замачивают водой (массовое соотношение фукус : вода = 1:2) при температуре 25°С в течение 1 часа, измельчают до размера частиц не более 1 мм и далее обрабатывают искровым разрядом при поддержке термоэлектронной эмиссии в воздухе атмосферного давления, при напряженности электрического поля 6 кВ/см, в течение 2 минут. Проводят экстракцию водой в массовом соотношении 1:1 при температуре 95°С в течение 1,5 часов. Жидкую часть (фукусовый экстракт) отделяют фильтрацией и сушат при давлении пара 0,2 мПа.

Пример 5. Сухие фукусовые водоросли предварительно замачивают водой (массовое соотношение фукус : вода = 1:2) при температуре 25°С в течение 1 часа, измельчают до размера частиц не более 1 мм и далее обрабатывают искровым разрядом при поддержке термоэлектронной эмиссии в воздухе атмосферного давления, при напряженности электрического поля 7 кВ/см, в течение 3 минут. Проводят экстракцию водой в массовом соотношении 1:1 при температуре 95°С в течение 1,5 часов. Жидкую часть (фукусовый экстракт) отделяют фильтрацией и сушат при давлении пара 0,2 мПа.

Пример 6. Сухие фукусовые водоросли предварительно обрабатывают водой (массовое соотношение фукус : вода = 1:2) при температуре 25°С в течение 1 часа, измельчают до размера частиц не более 1 мм и далее обрабатывают искровым разрядом при поддержке термоэлектронной эмиссии в воздухе атмосферного давления, при напряженности электрического поля 8 кВ/см, в течение 3 минут. Проводят экстракцию водой в массовом соотношении 1:1 при температуре 95°С в течение 1,5 часов. Жидкую часть (фукусовый экстракт) отделяют фильтрацией и сушат при давлении пара 0,2 мПа.

Содержание альгиновой кислоты в продуктах переработки фукусовых водорослей в процессе изготовления фукусного экстракта представлено в таблице 1.

В результате совершенствования способа получения сухого экстракта из фукусовых водорослей удалось увеличить выход альгината натрия из водорослей. В примерах 1-6 отмечен рост содержания альгиновых кислот в диапазоне 0,4-8,5%. При этом максимальный рост содержания альгиновых кислот в продукте по примеру 3 составил 8,5% к сухому веществу по сравнению с контролем.