Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения витаминизированного концентрата этиловых эфиров полиненасыщенных высших жирных кислот из рыбного жира

Изобретение относиться к рыбной промышленности, а именно к переработке жиросодержащего сырья с получением рыбного жира и из него концентрата этиловых эфиров полиненасыщенных высших жирных кислот (КЭЭПНВЖК).

Известен способ получения концентрата из технического рыбного жира, включающий переэтерификацию жира морских гидробионтов, нейтрализацию содосолевым раствором, экстракцию этилацетатом в большом количестве, отгонку растворителя с последующей двойной вакуумной ректификацией полученных этиловых эфиров жирных кислот (см. Авторское свидетельство СССР N 1336300, кл. A61K 35/60, 1986). Однако этот способ не позволяет получить высокий выход продукта, требует большого количества реактивов, определенного аппаратурного оснащения и продолжительного времени применения токсичного и огнеопасного растворителя.

Известен также способ получения концентрата ЭЭПНВЖК путем экстракции органическим растворителем животного сырья, его этерификации и очистки. При этом экстракцию эмульсии липидов исходного сырья поджелудочной железы проводят ядовитым экстрагентом толуолом, отгонка растворителей требует дополнительного времени и вакуумной аппаратуры (см. Авторское свидетельство СССР N 411866, кл. A61K 17/00, 1974). Также недостатком этого способа является то, что получаемое вещество обладает недостаточно высокой биологической активностью и не содержит биологически активные эйкозапентаеновую и докозагексаеновую жирные кислоты.

Известен способ, включающий переэтерификацию сырья, удаление серной кислоты, фракционирование и выделение целевого продукта, согласно изобретению процесс переэтерификации и фракционирования осуществляют только в одном растворителе, в среде этилового спирта, удаление серной кислоты осуществляют промывкой водопроводной воды, а выделение целевого продукта проводят молекулярной дистилляцией при остаточном давлении 1,333⋅10^-2÷1,333⋅10^-4 гПа (см. патент РФ 2078130 С11С 3/10 1994). Недостатки этого способа аналогичны предыдущим, а также требует большое количество водопроводной воды для удаления серной кислоты.

Наиболее близким к заявленному является способ получения концентрата путем переэтерификации рыбного жира абсолютизированным этиловым спиртом в присутствии щелочного катализатора. При этом переэтерификацию осуществляют в течение 2-4 ч при температуре 14-20°C при следующем соотношении компонентов: рыбный жир, абсолютизированный этиловый спирт и щелочной катализатор 1:(0,15-0,4):(0,004-0,02) соответственно. Далее проводят фракционирование при следующем соотношении компонентов: этиловые эфиры, мочевина и спирт 1:(2,0-3,0):(2,5-6,0). Кристаллизацию мочевинных комплексов ведут при температуре 14-20°C. Выделение целевого продукта осуществляют однократной высоковакуумной молекулярной дистилляцией при температуре 150°C+2°C и остаточном давлении 0,05-1 Па. Изобретение позволяет повысить качество продукта, упростить способ получения и снизить расход реактивов (см. патент РФ 2209235, C11B 7/00, 2000).

Недостатком данного способа является снижение биологической активности получаемого продукта за счет использования высоких температур в процессе очистки высоковакуумной дистилляцией.

Технической задачей заявленного способа является снижение энергозатрат путем очистки адсорбционной хроматографией с использованием нетоксичных реактивов и получение высококонцентрированного продукта из рыбного жира.

В результате способ позволяет упростить и удешевить процесс, исключить наличие следового количества токсичных растворителей в готовом продукте, повысить выход целевого продукта с высоким содержанием этиловых эфиров полиненасыщенных высших жирных (ЭЭПНВЖК) с суммарным содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот не менее 75%, обогащенным жирорастворимыми витаминами в количестве: А - 300 ME, Д - 30 МЕ и Е - 100 мг в 1 г концентрата ЭЭПНВЖК, стабильного при длительном хранении.

Концентрат ЭЭПНВЖК с добавлением жирорастворимых витаминов и антиоксидантов является наиболее перспективным гипохолестеринемическим, гиполидемическим ангиопротектором, сочетающим в себе регуляторы обмена холестерина, липопротеидов, свертывания крови и физиологической антиоксидантной системы.

Поставленная задача решается в способе получения витаминизированного концентрата этиловых эфиров полиненасыщенных высших жирных кислот из рыбного жира, включающем переэтерификацию 99% этиловым спиртом, в присутствии щелочного катализатора, разделение слоев с выделением этиловых эфиров, фракционирование последних в среде этилового спирта в присутствии мочевины с кристаллизацией мочевинных комплексов и выделение целевого продукта, при этом рыбный жир берут с содержанием воды до 0,3%, кислотным числом до 0,7 мг КОН/г и суммарным содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот не менее 14%, перед переэтерификацией рыбный жир и 99% этиловый спирт с щелочным катализатором нагревают, при этом переэтерификацию осуществляют при одинаковой температуре компонентов, равной 40-60°C, смешиванием в течение 30 мин и выдерживанием в течение 3-4 ч с последующим разделением слоев путем центрифугирования при 3 тыс. об/мин в течение 15-20 мин с отделением глицерина, а этиловые эфиры жирных кислот фракционируют при охлаждении до минус 2°C, фильтруют, затем полученный полуфабрикат подвергают очистке методом адсорбционной хроматографии смесью сорбентов, включающей активированный уголь, вспененный вермикулит, отбельную глину, силикагель при следующем соотношении компонентов, г на 1000 г неочищенного концентрата ЭЭПНВЖК:

в полученный продукт - концентрат ЭЭПНВЖК вносят жирорастворимые витамины из расчета на 1 г концентрата: А - 300 ME, Д - 30 МЕ и Е - 100 мг и антиокислитель, в качестве которого используют эфирное масло цитрусовых и/или зонтичных растений в количестве 0,008 г на 1 г концентрата омега 3.

Использование сорбентов обеспечивает очистку от красящих веществ и продуктов полимеризации и окисления, образующихся в процессе получения концентрата ЭЭПНВЖК из рыбного жира. Обогащение жирорастворимыми витаминами увеличивает биологическую ценность и усиливает лечебно-профилактический эффект. Добавление эфирных масел позволяет замедлить окислительные процессы, что позволяет увеличить срок хранения концентрата ЭЭПНВЖК и сохранить его биологическую активность.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут рыбный жир, соответствующий требованиям: содержание воды до 0,3%, кислотное число до 0,7 мг КОН/г и суммарное содержание эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот не менее 14%, при перемешивании нагревают до постоянной температуры 40-60°C.

Использование в качестве катализатора сильных оснований (гидроокиси натрия или калия) обусловливает жесткие требования к содержанию воды и свободных жирных кислот в исходном рыбном жире в связи с высокой реакционной активностью сильных оснований в отношении свободных жирных кислот и воды. В результате взаимодействия свободных жирных кислот, воды и сильных оснований образуются мыла, и формируется стойкая эмульсия вида вода-в-масле, что затрудняет отделение этиловых эфиров жирных кислот от глицерина.

Подготовка катализатора. Гидроокись калия (0,5-0,8% к массе жира растворяют) в 99% этиловом спирте (40-50% к массе жира) при температуре 75°C. Полученный раствор охлаждают до 40-60°C и медленно при перемешивании добавляют в нагретый рыбный жир. Перемешивание продолжают в течение 30 мин. Далее отстаивают при постоянной температуре 40-60°C в течение 3 часов.

Отделившийся глицерин центрифугируют при 3000 об/мин в течение 30 мин, этиловые эфиры жирных кислот промывают 2% водным раствором ортофосфорной кислоты при температуре 40°C при соотношении этиловые эфиры жирных кислот : 2% водный раствор ортофосфорной кислоты 1:1. Промытые этиловые эфиры жирных кислот отделяют центрифугированием при 3000 об/мин в течение 10 минут.

Для концентрирования этиловых эфиров жирных кислот мочевину (150-300% к массе этиловых эфиров жирных кислот) растворяют в 85-95% этиловом спирте (400-600% к массе этиловых эфиров жирных кислот). Подготовленный раствор при температуре не выше 20°C при перемешивании вносят в полученные ранее этиловые эфиры жирных кислот. Перемешивание ведут в течение 30 минут. После чего полученный раствор помещают в холодильный контур при температуре 0-8°C на 3-4 часа.

Из полученного комплекса фильтруют раствор этиловых эфиров жирных кислот в этиловом спирте. Отгоняют этиловый спирт на роторном испарителе под вакуумом. Полученные этиловые эфиры жирных кислот обрабатывают 0,1% раствором соляной кислоты (10-15% к массе полученных этиловых эфиров жирных кислот). Центрифугируют при 3000 об/мин в течение 10 минут. Промывают водой температурой 30°C до нейтральной реакции рН 7,0. Повторно центрифугируют при 3000 об/мин в течение 10 минут. Получают полуфабрикат концентрата этиловых эфиров полиненасыщенных высших жирных кислот (КЭЭПВЖК).

Подготовка смеси для адсорбционной хроматографии. В колонку для хроматографирования последовательно помещают отбельную глину (25-40 г на 1000 г КЭЭПВЖК), вспененный вермикулит (5-10 г на 1000 г КЭЭПВЖК), силикагель (2-5 г на 1000 г КЭЭПВЖК), активированный уголь (2-5 г на 1000 г КЭЭПВЖК).

Полуфабрикат КЭЭПНВЖК хроматографируют через подготовленную смесь. Получают очищенный КЭЭПНВЖК с суммарным содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот не менее 75%.

В полученный продукт вносят жирорастворимые витамины из расчета на 1 г концентрата: А - 300 ME, Д - 30 МЕ и Е 100 мг и антиокислитель, в качестве которого используют эфирное масло цитрусовых и/или зонтичных растений в количестве 0,008 г на 1 г концентрата омега 3.

Готовый продукт должен соответствовать действующим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю), предъявляемым к рыбным жирам и продуктам на их основе.

Примеры выполнения способа.

Пример 1.

1000 г рыбного жира с содержанием воды 0,2%, кислотным числом 0,3 мг КОН/г и с суммарным содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот 14% при перемешивании нагревают до температуры 45°C.

Подготовка катализатора. Гидроксид калия в количестве 8 г растворяют в 460 мл 99% этилового спирта при температуре 75°C. Полученный раствор охлаждают до температуры 45°C и медленно при перемешивании добавляют в нагретый рыбный жир (45°C). Перемешивание продолжают в течение 30 мин. Далее выдерживают при постоянной температуре 45°C в течение 3 часов.

Отделившийся глицерин центрифугируют при 3000 об/мин в течение 30 мин, получают 1000 мл смеси этиловых эфиров жирных кислот и калиевых солей жирных кислот, промывают 2% водным раствором ортофосфорной кислоты в объеме 1000 мл. После центрифугирования при 3000 об/мин в течение 10 минут получают 980 г этиловых эфиров жирных кислот.

Для концентрирования этиловых эфиров жирных кислот 1500 г мочевины растворяют при нагревании в 6 л 85% этилового спирта. Спиртовой раствор охлаждают до 18°C и при перемешивании вносят в полученные ранее этиловые эфиры жирных кислот. Перемешивание ведут в течение 30 минут. После чего полученный раствор помещают в холодильный контур при температуре 5°C на 4 часа.

Из полученного комплекса фильтруют раствор этиловых эфиров жирных кислот в этиловом спирте. Отгоняют этиловый спирт в количестве 4,5 л. Полученные этиловые эфиры жирных кислот обрабатывают 30 мл 0,1% раствора соляной кислоты. Центрифугируют при 3000 об/мин в течение 10 минут. Промывают водой температурой 30°C до нейтральной реакции. В процессе центрифугированием при 3000 об/мин в течение 10 минут получают 230 г полуфабриката КЭЭПНВЖК.

Подготовка смеси для адсорбционной хроматографии. В колонку для хроматографии последовательно помещают отбельную глину (9,2 г), вспененный вермикулит (2,3 г), силикагель (1,0 г), активированный уголь (1,2 г).

Полуфабрикат КЭЭПНВЖК хроматографируют через подготовленную смесь. И получают 205 г КЭЭПНВЖК с содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот 77%, насыщенных жирных кислот 0%, мононенасыщенных жирных кислот 3%, кислотное число 1,5 мг КОН/г, перекисное число 1,1 ммоль O₂/кг, альдегидное число 0,8 мг коричного альдегида на 100 г.

В полученный продукт вносят препараты жирорастворимых витаминов соответствующей активности: А (61500 ME), Д (6300 МГ) и Е (20,5 г) и эфирное масло лимона в количестве 1,64 г.

Готовый продукт соответствует Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю), предъявляемым к пищевым жирам из рыбы.

Пример 2.

1100 г рыбного жира с содержанием воды 0,1% с кислотным числом 0,15 мг КОН/г, с суммарным содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот 18%, при перемешивании нагревают до температуры 40°C.

Подготовка катализатора. Гидроксид калия в количестве 6,5 г растворяют в 500 мл 99% этилового спирта при температуре 75°C. Полученный раствор охлаждают до температуры 40°C и медленно при перемешивании добавляют в нагретый рыбный жир (40°C). Перемешивание продолжают в течение 30 мин. Далее выдерживают при постоянной температуре 30°C в течение 3 часов.

Отделившийся глицерин центрифугируют при 3000 об/мин в течение 30 мин, получают 1080 г смеси этиловых эфиров жирных кислот и калиевых солей жирных кислот, промывают 2% водным раствором ортофосфорной кислоты в объеме 1080 мл и получают 1050 г этиловых эфиров жирных кислот.

Для концентрирования этиловых эфиров жирных кислот 1450 г мочевины растворяют в 5800 мл 90% этилового спирта. Подготовленный раствор охлаждают до 20°C и при перемешивании вносят в полученные ранее этиловые эфиры жирных кислот. Перемешивание ведут в течение 30 минут. После чего полученный раствор помещают в холодильный контур при температуре 0°C на 3,5 часа.

Из полученного комплекса фильтруют раствор этиловых эфиров жирных кислот в этиловом спирте. Отгоняют этиловый спирт в количестве 4250 мл. Полученные этиловые эфиры жирных кислот обрабатывают 30 мл 0,1% раствора соляной кислоты. Центрифугируют при 3000 об/мин в течение 10 минут. Промывают водой температурой 30°C до рН 7,0. Центрифугированием при 3000 об/мин в течение 10 минут получают 310 г полуфабриката КЭЭПНВЖК.

Подготовка смеси для адсорбционной хроматографии. В колонку для хроматографии последовательно помещают отбельную глину (12 г), вспененный вермикулит (2,5 г), силикагель (2,2 г), активированный уголь (2,2 г).

Полуфабрикат концентрата этиловых эфиров жирных кислот хроматографируют через подготовленную смесь. И получают 285 г КЭЭПНВЖК с содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот 84%, насыщенных жирных кислот 0%, мононенасыщенных жирных кислот 1,5%, кислотное число 1,3 мг КОН/г, перекисное число 1,4 ммоль О₂/кг, альдегидное число 1,2 мг коричного альдегида на 100 г.

В полученный продукт вносят препараты жирорастворимых витаминов соответствующей активности: А (85500 ME), Д (8550 МГ) и Е (28,5 г) и эфирное масло укропа в количестве 2,28 г.

Готовый продукт соответствует Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю), предъявляемым к пищевым жирам из рыбы.