Патент на изобретение №2311043

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТА ЛАМИНАРИИ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЙОДА

(57) Реферат:

Изобретение относится к пищевой промышленности и конкретно касается производства экстракта ламинарии с повышенным содержанием йода. Способ предусматривает проведение экстракции измельченного сырья – ламинарии, отделение экстракта фильтрованием и получение из него йодсодержащего биологически активного комплекса. Осуществляют водную экстракцию предварительно измельченной до размера частиц менее 5 см ламинарии сушеной или сырца при температуре воды 80-90°С в течение 10-120 минут при соотношении сухого вещества – ламинарии к воде соответственно 1:5-1:30. Затем вводят в водный экстракт, полученный после фильтрования, перекись водорода в виде водного раствора с концентрацией 1-40% и в количестве 0,01-5,0 мл на 1 л экстракта. Изобретение позволяет получить экстракт, ламинарии высокой биологической ценности, содержащий йод в виде органических соединений, незаменимые аминокислоты и микроэлементы. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству растительных экстрактов, содержащих йод, и касается производства экстракта ламинарии, используемого для обогащения йодом различных пищевых продуктов.

Известно, что недостаточное содержание йода в окружающей природе может привести к дисфункции эндокринной системы человека и к тяжелым общим расстройствам всего организма.

Во всем мире, в том числе и в России, существует проблема дефицита в питании такого важнейшего микроэлемента как йод. Он необходим для синтеза гормонов щитовидной железы, без которых невозможно нормальное функционирование организма человека. Основной функцией тиреоидных гормонов является поддержание основного обмена веществ и регуляция тканевого дыхания. Тиреоидные гормоны необходимы для нормального развития всех органов и систем организма. Йодная эндемия (недостаток йода в почве и воде), соответственно ограниченное поступление его через продукты питания приводит к различным патологиям щитовидной железы, повышаются жалобы на утомляемость, раздражительность, ослабление внимания и памяти, нарушаются функции других органов, нередко возникает патологическое течение беременности. У детей и подростков недостаток йода приводит к заторможенности, физической и умственной отсталости. Дефицит йода в питании представляет серьезную угрозу интеллектуальному и экономическому потенциалу нации.

Дефицит йода наблюдается на всей территории Российской Федерации. Потребление йода жителями России в 3 раза ниже нормы. Вследствие этого высока распространенность эндокринных заболеваний – до 15% среди городского и до 40% среди сельского населения. Распространенность эндемического зоба в центральной части России – 15-25%, в Республиках Саха (Якутия), Бурятия, Красноярском крае, Тюменской, Архангельской областях – от 25 до 40%, в Республике Тыва – от 64 до 80%. Особенно тяжелая ситуация в сельской местности практически на всей территории Российской Федерации.

Проблема йоддефицитных заболеваний может быть решена путем потребления обогащенных йодом продуктов питания, а также биологически активных веществ. Известны следующие продукты питания, обогащаемые йодом: соль, молоко и молочные продукты, хлебобулочные изделия, хлебопекарные дрожжи, яйца кур, макаронные изделия, растительные пакетированные чаи, кондитерские изделия, безалкогольные напитки. Все они обогащены различными соединениями йода, применение которых имеет свои отрицательные и положительные моменты.

Из SU 1821470, 15.06.1993, известен способ переработки морских водорослей – ламинарии с целью извлечения из них полисахаридов. Способ включает экстракцию ее в щелочной среде (щелочным раствором) при нагревании (40-45°С) и последующее добавление к экстракту (содержащему водоросли или после их удаления) соляной или серной кислот с целью проведения гидролиза выделенного альгината. Далее гидролизат охлаждают, нейтрализуют и осаждают деполимеризованный альгинат, содержащий гулуроновую кислоту.

Из RU 2005485, 15.01.1994, известно получение биологически активного вещества Д-маннита путем экстрагирования (дважды) воздушно-сухих измельченных водорослей – ламинарии 96%-ным этанолом при температуре 65-75°С.

Из RU 2028153, 09.02.1995, известно получение биологически активных веществ из ламинарии путем многократной экстракции измельченного сырья 90-96%-ным этанолом, выкристаллизации маннита, выделения фукоидана, альгината натрия, альгиновой кислоты.

Известен способ получения экстракта ламинарии (патент Японии №20131/68, заявка №5347/66 от 31.01.66), где исходную ламинарию сначала размачивают в воде, чтобы она набухла, мелко измельчают в присутствии небольшого количества воды. Полученную илообразную массу замораживают при температуре ниже -20°С, затем оттаивают, отделяют жидкую часть от твердой. Конечным продуктом является жидкий экстракт ламинарии (продукт сгущения этого экстракта), в котором содержатся вещества, экстрагированные из твердой части.

Известен способ получения «маточной кашицы» из водорослей (заявка Франции №2538682, опубликована 06.07.84), заключающийся в том, что водоросли собирают и промывают в бассейне, замораживают в плиточном скороморозильном аппарате при температуре от -10 до -30°С. Далее водоросли после хранения в случае необходимости измельчают при низкой температуре, затем прокатывают в вальцах и гомогенизируют. Полученную кащицу пропускают через высокоскоростную центрифугу, а в дальнейшем используют продукт разделения или декантированный сок.

Известны продукты, полученные методом экстракции ламинарии водно-спиртовыми растворами. При этом получают как жирорастворимые, так и водорастворимые продукты из водорослей. /Барашов Г.К. Сравнительная биохимия водорослей. М.: Пищевая промышленность, 1972, с.335/. Именно таким способом получены пищевые добавки из ламинарии с онкопрофилактическим действием – «Кламин» и «Фитолон», субстанцией для получения которых послужил экстракт жирорастворимых веществ ламинарии сахаристой (RU 2034560, 18.05.1993, RU 2031654, 18.05.1993). Эти биологически активные добавки к пище содержат широкий спектр ненасыщенных жирных кислот омега-3 типа, макро- и микроэлементы, в том числе и йод, производные хлорофилла, другие биоактивные жирорастворимые вещества.

Из SU №1381925 известен способ комплексной переработки бурых водорослей с получением маннита, минерального, липидного концентрата. Способ включает измельчение бурых водорослей, экстракцию их 86%-ным раствором спирта в течение 1 часа при температуре 80°С, отгонку спирта от экстракта, отстаивание водного экстракта, разделение минерального и липидного концентратов.

Из RU №2142812 известен способ комплексной переработки сухих водорослей. В качестве сухого сырья используют слоевища беломорской ламинарии. Экстрагируют сухие измельченные водоросли одновременно маслом или жиром и водно-спиртовой смесью при соотношении компонентов: сухие водоросли – 1, масло или жир – 3-40, спирт этиловый 1,5-15, вода – 1-30. Экстракт отделяют от шрота, отделяют масляную или жировую фазу, выделяют маннит и минеральный концентрат из водно-спиртовой фазы, а альгинат – из жома.

Из CN 1252954 А, 17.05.2000, известен технологический процесс получения жидкого экстракта ламинарии, который включает в себя мытье ламинарии, растирку, ферментацию, дезактивацию фермента и сепарацию. Жидкий экстракт далее разделяется и очищается для получения биологически активной субстанции, богатой витаминами, минералами, полиозами, которые могут быть использованы для добавок в пищевые продукты и напитки, в медицине и продуктов для здоровья. Мутный осадок ламинарии, находящийся на дне, а также на поверхности, может быть использован как сырье для получения йода, маннита и альгинового клея.

В заявляемом изобретении в отличие от вышеуказанного не используются такие стадии технологического процесса получения экстракта ламинарии как мытье, ферментация и дезактивация фермента. Кроме этого, в заявляемом изобретении источником йода является отфильтрованный экстракт ламинарии, а не ее мутный осадок, полученный после разделения.

Из RU 2233104, 27.07.2004, известнее способ комплексной переработки бурых водорослей. Он предусматривает измельчение бурых водорослей, экстракцию их водно-спиртовым раствором. При этом экстракцию измельченного сырья проводят 65-75%-ным раствором этанола при температуре 50-60°С в течение 1,5-2,5 ч. Далее водно-спиртовой экстракт освобождают от спирта, полученную водно-липидную эмульсию охлаждают до температуры 5-10°С, разделяют ее отстаиванием на водную и липидную фракции и получают из них биологически активные вещества. Причем из водной фракции получают йодсодержащий минерально-маннитный комплекс, а из липидной фракции – йодсодержащий липидный комплекс. Водорослевый остаток (I) экстрагируют 1%-ным раствором соляной кислоты в течение 6-10 ч при комнатной температуре. Затем подогревают массу до температуры 45-55°С в течение 4-6 ч. Полученный кислотный экстракт последовательно нейтрализуют карбонатом натрия или калия до рН 7, а затем упаривают под вакуумом при температуре 50-55°С до 1/4-5 от первоначального объема экстракта. Далее двукратно осаждают концентрат фукоидана трехкратным объемом этанола. Водорослевый остаток (II) экстрагируют при рН 8-9 в течение 10-15 ч при комнатной температуре с последующим подогревом массы до температуры 80-85°С в течение 1-2 ч. Осуществляют фильтрацию экстракта до содержания примесей не более 1 г/л, получают в качестве биологически активного вещества альгилозу кальция и/или альгилозу натрия. При этом альгилозу кальция получают путем добавления к фильтрату 10%-го раствора хлористого кальция в расчете 2-2,5% к массе сухих веществ, а альгилозу натрия – путем добавления к альгиновой кислоте карбоната натрия из расчета 27- 30% к массе сухих веществ. При этом альгиновую кислоту выделяют из фильтрата 10%-ным раствором соляной кислоты. Изобретение позволяет получить одновременно несколько добавок, содержащих биологически активные вещества, максимально извлечь йодсодержащие соединения за счет применения мягких режимов обработки сырья.

Вышеуказанный способ является наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности. Известным способом получают различные биологически активные вещества, предназначенные для получения и использования их в качестве пищевых добавок, в том числе и в качестве источника йода, аминокислот, полисахаридов и др. Однако известный способ технологически сложен, поскольку предусматривает выделение из бурых водорослей большого количества биологически активных веществ, использует большие количества этанола, а также требует добавления различных химических соединений.

Технической задачей, решаемой заявленным изобретением, является получение экстракта ламинарии высокой биологической ценности, содержащего йод. Кроме того, известно, что для нормального функционирования щитовидной железы одного только йода недостаточно и необходимы такие микроэлементы как селен, марганец, молибден, кобальт, участвующие в процессах синтеза гормонов щитовидной железы. Получаемый экстракт ламинарии кроме йода содержит и другие биологически активные вещества, такие как минералы и микроэлементы, аминокислоты, витамины, альгинаты и др., повышающие его биодоступность. Содержащиеся в экстракте аминокислоты, такие как фенилаланин, тирозин, метионин, также необходимы для синтеза гормонов щитовидной железы. Таким образом, получаемый экстракт содержит йод, незаменимые аминокислоты и микроэлементы, что определяет высокую биологическую ценность экстракта ламинарии.

Поставленная техническая задача решается способом получения экстракта ламинарии путем проведения экстракции измельченного сырья – ламинарии, отделения экстракта фильтрованием и получение из него йодсодержащего биологически активного комплекса, отличающимся тем, что осуществляют водную экстракцию предварительно измельченной до размера частиц менее 5 см ламинарии сушеной или сырца при температуре воды 80-90°С в течение – 10-120 минут при соотношении сухого вещества – ламинарии к воде соответственно 1:5-1:30, последующее введение в водный экстракт, полученный после фильтрования, источника ионов водорода – перекиси водорода в виде водного раствора с концентрацией 1-40% и в количестве 0,01-5,0 мл на 1 л экстракта. Полученный экстракт расфасовывают и упаковывают в тару, обеспечивающую сохранение йода в продукте при его хранении и транспортировке.

Для восполнения потерь минерального йода из ламинарии, происходящих при ее заготовке, переработке, транспортировке и хранении целесообразно дополнительное внесение в жидкий экстракт ламинарии йодида калия в виде водного раствора с концентрацией 1-10% и в количестве 0,1-15,0 мл на 1 л экстракта, в присутствии источника ионов водорода – перекиси водорода в виде водного раствора с концентрацией 1-40% и в количестве 0,01-5,0 мл на 1 л экстракта.

Перед измельчением ламинария может быть замочена в воде.

Полученный жидкий экстракт может быть подвергнут сушке до получения сухого экстракта ламинарии в виде мелкодисперсного порошка с дисперсностью менее 0,2 мм и влажностью не более.15%.

Таким образом достигается технический результат – получение экстракта ламинарии высокой биологической ценности, содержащего йод, незаменимые аминокислоты, витамины, минералы, альгинаты. Экстракт ламинарии является дешевым, функциональным и технологичным йодсодержащим соединением, которое можно использовать для обогащения широкого спектра пищевых продуктов.

В качестве сырья для получения экстракта используют ламинарию (морскую капусту) сушеную или сырец.

Ламинария является источником минерального и органического йода, содержание которого в среднем колеблется от 0,16 до 0,8%. Вследствие того, что содержание йода в ламинарии варьирует даже в однородном сырье, использовать саму ламинарию для обогащения нецелесообразно. Кроме этого существует еще одна причина. Минеральный йод (неорганические соединения йода) в процессе заготовки, переработки, транспортировки и хранения ламинарии практически весь теряется, остается только органический, который плохо усваивается организмом человека, поскольку находится внутри клеточной оболочки.

Сущность заявленного способа заключается в выделении из ламинарии йодсодержащего биологически активного комплекса, состоящего из водорастворимых соединений йода, а также других биологически активных веществ, повышающих биодоступность йода.

Пример получения экстракта.

Ламинарию заливают водой, выдерживают для набухания в течение 15 мин, а затем подвергают измельчению до размера частиц менее 5 см. Также возможно измельчение ламинарии без предварительного замачивания.

Измельченную ламинарию подвергают водной экстракции для получения водной вытяжки. Для этого ее заливают водой с температурой 85°С при соотношении сухого вещества – ламинарии к воде соответственно 1:20. Процесс осуществляют в течение 60 минут в экстракторе, представляющем собой емкость с мешалкой.

Жидкий (водный) экстракт ламинарии отфильтровывают через сито с размером ячеек 0,01-1,0 мм. Далее в него вводят источник ионов водорода – перекись водорода в виде водного раствора с концентрацией 3% в количестве 1 мл на 1 л экстракта. В случае необходимости (для восполнения потерь минерального йода) в жидкий экстракт ламинарии дополнительно вносят йодид калия в виде водного раствора с концентрацией 1% в количестве 3,0 мл на 1 л экстракта, в присутствии источника ионов водорода – перекиси водорода, в виде водного раствора с концентрацией 3% в количестве 1 мл на 1 л экстракта.

Способ позволяет получать и сухой порошок ламинарии из жидкого экстракта. Для этого жидкий экстракт подвергают сушке на воздушной распылительной сушилке до получения однородного мелкодисперсного порошка с дисперсностью менее 0,2 мм и влажностью не более 15%.

Полученный экстракт ламинарии расфасовывается в тару, обеспечивающую сохранение йода в продукте при его транспортировке и хранении, массой от 5 г до 1 т. Тара для упаковки – полимерная пленка, мешки, картонные коробки.

Содержание йода в экстракте ламинарии – до 5%.

Формула изобретения

1. Способ получения экстракта ламинарии путем проведения экстракции измельченного сырья – ламинарии, отделения экстракта фильтрованием и получения из него йодсодержащего биологически активного комплекса, отличающийся тем, что осуществляют водную экстракцию предварительно измельченной до размера частиц менее 5 см ламинарии сушеной или сырца при температуре воды 80-90°С в течение 10-120 мин при соотношении сухого вещества – ламинарии к воде соответственно 1:5-1:30, последующее введение в водный экстракт, полученный после фильтрования, источника ионов водорода – перекиси водорода в виде водного раствора с концентрацией 1-40% и в количестве 0,01-5,0 мл на 1 л экстракта, который расфасовывают и упаковывают в тару, обеспечивающую сохранение йода в продукте при его хранении и транспортировке.

2. Способ получения экстракта ламинарии по п.1, отличающийся тем, что в жидкий экстракт ламинарии дополнительно вносят йодид калия, в виде водного раствора с концентрацией 1-10% и в количестве 0,1-15,0 мл на 1 л экстракта, в присутствии источника ионов водорода – перекиси водорода, в виде водного раствора с концентрацией 1-40% и в количестве 0,01-5,0 мл на 1 л экстракта.

3. Способ получения экстракта ламинарии по п.1, отличающийся тем, что предварительно перед измельчением ламинарию замачивают в воде.

4. Способ получения экстракта ламинарии по п.1, отличающийся тем, что полученный жидкий экстракт подвергают сушке до получения сухого экстракта ламинарии в виде мелкодисперсного порошка с дисперсностью менее 0,2 мм и влажностью не более 15%.