Экстрактивная переработка водорослей пищевыми органическими кислотами

ЛИТЕРАТУРА

1. Павлова Е.И. Экология транспорта. Москва: «Высшая школа», 2006. - 204 с.

2. Потенко О.В., Лушпей B.TI. Условия, определяющие накопление и перенос загрязняющих веществ в воздушном бассейне города .Владивостока // III Междун. конф. аспирантов и молодых ученых «Проблемы экологии и рационального природопользования ДВ России и стран АТР и пути их решения». Владивосток: ДВГТУ, 2007. - с. 262.

! Н.М. Аминина ,О.В. Апанасенко ,Н.Н. Гнитецкая .Т.А. Ткаченко

ЭКСТРАКТИВНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ВОДОРОСЛЕЙ ПИЩЕВЫМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ

КИСЛОТАМИ

Мир водорослей для многих остается пока terra incognita. Но положение быстро меняется, во всем Мире идет интенсивное исследование и освоение растительных ресурсов моря, и водоросли все настойчивее входят в нашу жизнь. Ряд видов стал играть роль морских овощей в диете населения многих стран. Без таких веществ, как альгинат, маннит, фукоидан, агар, каррагинат, макро- и микроэлементов и др., добываемых из бурых и красных водорослей, не могут обойтись новейшие технологии, пищевая промышленность, сельское хозяйство, медицина, косметика и другие отрасли промышленности.

Неблагоприятная экологическая обстановка и нарушение структуры питания значительной части населения определяет актуальность обогащения пищевых продуктов макро- и микроэлементами, полисахаридами, витаминами. Источники микроэлементов должны быть достаточно эффективными и абсолютно безвредными при длительном употреблении. В ранее выполненных работах (Корзун, 2002,2003) было доказано, что идеальным и рациональным сырьем в этом отношении являются морские водоросли.

Промысловые виды бурых водорослей представлены в основном несколькими видами ламинарий, костарией и циматерой. Потенциальными для промысла являются саргассум, фукус, ундария и некоторые другие. Из бурых водорослей основным объектом промысла является ламинария японская. Ламинариевые и фукусовые водоросли являются важнейшим источником витаминов, биологически активных веществ, не встречающихся в растениях суши, содержат широкий спектр микро- и макроэлементов. Иод в водорослях присутствует в форме йодидов и в виде йодоорганических биологически более ценных соединений (20-25%). Содержание углеводов в бурых водорослях достигает 73-74%. Бурые водоросли содержат значительные количества низкомолекулярных углеводородов, в основном шестиатомный спирт маннит и его производные. Основное использование маннита - при создании консерваторов крови, в качестве субстанции ддя. изготовления кровозаменителей. В бурых водорослях содержится довольно большое количество полисахаридов. Наиболее ценной является альгиновая кислота, которая находится преимущественно в виде кальциевых, магниевых, железистых солей, а также альгинатов натрия и калия. Использование альгинатов основывается, главным образом, на их способности придавать структуру и вязкость жидким растворам и стабилизировать эмульсии. Альгиновая кислота обладает способностью поглощать 200-300-кратные количества воды. Имея свойства гермостатика, альгиновая кислота, нанесенная на пораженные части тела, полностью всасывается раневой поверхностью. Альгинаты усиливают также антителообразование в 1,5-2 раза. Альгинаты уже давно получили признание в пищевой промышленности. Их эмульгирующая способность используется при изготовлении мороженого и кремов, а стабилизирующие свойства - при выпуске кетчупов и майонезов. При использовании альгинатов в пищевой промышленности выяснено, что при небольшом содержании ионов меди в растворе аскорбиновой кислоты добавление 2%-ного альгината натрия позволяет сохранить до 70% витамина; без альгината сохраняется только 8% витамина.

В процессе производства маннита, альгинатов, биогенных микро- и макроэлементов, а также при приготовлении пищевых продуктов сушеные водоросли предварительно обрабатывают различными растворителями, что приводит к потере биологически активных веществ. В связи с этим

необходимо знать динамику экстрагирования биологически активных веществ, а также их остаточное содержание в тканях водоросли для решения вопроса рационального использования, как экстрактов, так и водорослевого остатка.

При проведении исследований была использована ламинария японская, с содержанием альгиновой кислоты 26,3-28,5%, маннита - 11,1-13,1%, азотсодержащих веществ - 9,4-10,1%, минеральных веществ - 28,8-30.5%, иода - 0,226-0,235%.

В ламинарии японской около 50% азотистых соединений приходится на свободные аминокислоты (Подкорытова, 1980), среди которых преобладают глутаминовая кислота, аспарагиновая кислота и треонин. Содержание остальных аминокислот варьирует в пределах 0,2-0,7%, в том числе тирозин, метионин и фенилаланин (Подкорытова, Суховеева,2002), Эти аминокислоты являются предшественниками биосинтеза-тирозина в организме человека.

Из литературных источников известно, что при водно-спиртовом экстрагировании извлекаются более 70% минеральных веществ. 75% азотсодержащих веществ, более 80% маннита, до 90% липидов от содержания их в водоросли. В составе белка ламинарии обнаружено 17 аминокислот, из них 8 незаменимых. При водно-спиртовом экстрагировании извлекаются свободные аминокислоты (доля от содержания в водоросли): аспарагиновой кислоты - 49,5%, глутаминовой кислоты - 49,8%, а гакже цистина - 90.0%, треонина, серина - 60,0%, фенилаланина - 32,0%, аланина - 18,0%, валина, тирозина - 15,1% (Вишневская, 2003).

Целью данной работы является исследование степени экстракции основных растворимых веществ водорослей растворами пищевых кислот: винной, лимонной, уксусной различной концентрации (от 0,5 - до 3%).

Предварительные эксперименты показали, что целесообразнее использовать высушенные до содержания воды 6,0-10% и измельченные в крупку водоросли, чем сырые и размороженные водоросли.

При экстракции растворами кислот в экстракты переходят минеральные, азотистые вещества, низкомолекулярные углеводы - ламинаран, маннит, растворимые фракции альгинатов, сульфатированные полисахариды и липиды (Ковалева и др.,1999; Вишневская, 2003).

Наши исследования показали, что динамика извлечения альгинатов, макро- и микроэлементов в зависимости от применяемой кислогы и концентрации заметно различается.

Больше всего альгиновых кислот переходит в экстракт при использовании лимонной и винной кислот (14 - 17%>). При использовании уксусной кислоты концентрация альгинатов не превышает 4 - 5%. Увеличение концентрации кислот до 3% приводит к повышению выхода полисахаридов до 27%.

Содержание альгиновой кислоты,%

Концентрация винной кислоты, % Экстракты из Ь]арошса Ь ]арошса после экстракции

0 10,24 37,99

0,5 14,54 36,0

1,0 15,93 32,55

2,0 26,52 29,70

3,0 | 27,48 28,30

Таким образом, при обработке сушеных водорослей раствором 3% винной кислоты можно получать экстракты с высоким содержанием альгиновых кислот, в отличие от солянокислого экстрагирования, который дает 9,4% альгиновой кислоты и водно-спиртового - 1.6% (Вишневская, 2003). Водорослевой остаток, содержащий также большое количество альгиновой кислоты, можно использовать в животноводстве.

Содержание макро- и микроэлементов в экстрактах так же зависит от используемой кислоты и ее концентрации. Наибольшее количество катионов (Са, К, Ка, РЬ, 2п) с наибольшим содержанием извлекаегся с помощью винной кислоты. Хром, железо, медь желательней экстрагировать с помощью лимонной кислоты.

Изменение концентрации винной кислоты неоднозначно сказывается на элементном составе экстрактов. В целом, содержание элементов с увеличением концентрации растет, за исключением калия и натрия, наибольшее извлечение которых достигается при концентрации 0.5%».

Содержание макро- и микроэлементов в экстрактах из Ь {аротса, мг/кг

Элементы Концентрация раствора винной кислоты, %

0 0.5 1 ! 2 3

Са 342 360 280 840 680

К 402 1780 | 1290 1410 1480

]\1а 715 1480 940 1400 1120

мй 67 120 1 100 180 190

са 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02

РЬ 0,21 0,13 0,2 0,18 0,2

Ъъ 0,3 0,75 1,3 сГ

Ре и 1,63 0,95 1,0 1 2,0

Сг 0.9 1,35 | 1,8 1,93 2,15

Си 0,75 0,05 0,2 0.3 0,05

Таким образом, варьируя экстрагенты, концентрацию и условия экстракции можно получать концентраты из водорослей требуемого состава, которые широко могут использоваться в пищевой промышленности, а водорослевые остатки можно использовать с целью применения технической альгиновой кислоты.

ЛИТЕРАТУРА

Корзун В.Н., Сагло В.И., Парац А.Н. 2002. Морские водоросли как средство профилактики и лечения щитовидной железы //Мат. Первой Межд. в.-пр. конф. «Морские прибрежные экосистемы: водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки», Москва - Голицино, 26-30 августа 2002 г.-М., с. 201-207.

Корзун В.Н., Чумак А.А. 2003. Пути предупреждения патологии щитовидной железы у лиц, подверженных действию радиации и проживающих на территориях, эндемичных по зобу // Межд. журн. радиационной медицины, №5. - с.180-187. ^

Подкорытова А В. 1980. Динамика некоторых свободных аминокислот ламинарии японской в процессе роста и созревания репродуктивной ткани // Исследования по технологии новых объектов промысла. - Владивосток: Изд. ТИНРО.-С.53-57.

Подкорытова А.В . Суховеева М.В. 2002. Распределение, химический состав и использование ламинариевых водорослей дальневосточных морей // Материалы 1-ой международной конференции «Морские прибрежные экосистемы: водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки». - М: Изд-во: ВНИРО.-С. 174-182.

Ковалева Е.А., Вишневская Т.И., Подкорытова А.В. 1999 Разработка технологии вкусовой быстрорастворимой приправы из Ьаттапа japonica И Химия и технология гидробионтов. Владивосток: Изд.ТИНРО,- Т. 125. - С.462-466.

Вишневская Т.И. Комплексная технология йод-и альгинатсодержащих продуктов из бурых водорослей Дальневосточных морей // Автореф. дис. канд. техн. наук - Владивосток, 2003.- 24с.

Ю.Г. Пискунов, Г.П.Василенко

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ КАК ОСНОВА РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ

Экономика природопользования в Дальневосточном регионе России носит в большей мере экстенсивный характер; она ориентирована, главным образом, на максимальную добычу природного сырья, без его глубокой переработки и утилизации отходов производства. Такое положение дел типично для лесообрабатывающего и рыбодобывающего комплексов, для энергетической отрасли.