СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КРАСНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ
RED ALGAE PROCESSING METHOD

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологиям получения каррагинана и пигмента из красных водорослей.
Известен способ получения каррагинана из водоросли Хондрус, который заключается в следующем: водоросли промывают для удаления камешков, солей, раковин и других включений, затем экстрагируют горячей водой с добавлением раствора щелочи (гидроокиси кальция или натрия) для повышения pH. Остаток водоросли отделяют от жидкости отстаиванием с последующей фильтрацией; отфильтрованную жидкость концентрируют в многоступенчатом выпарном аппарате до получения 2-3%-ного раствора каррагинана, раствор обрабатывают изопропиловым спиртом, и каррагинан выпадает в осадок, который высушивают под вакуумом, затем измельчают и упаковывают (Переработка красных водорослей. Производство агара и агароподобных веществ. ВНИПИЭИ МРХ СССР. М., 1989, Серия "Обработка рыбы и морепродуктов". Обзорная информация, вып.4, с.13).
Однако при переработке водорослей данным способом после выделения каррагинана остается водорослевый остаток.
Известен способ комплексной переработки красных водорослей методом настаивания, проводят экстракцию пигмента водой при 4-25°C, pH 7,0-8,0 при соотношении водоросль: вода, равном 1:3-1:8, в течение 1-2,5 ч при периодическом перемешивании. После первой экстракции супернатант сливают, а водоросли повторно экстрагируют при тех же условиях. Супернатант двух экстракций объединяют и фильтруют. Полученный раствор красителя осветляют, например, центрифугированием и концентрируют, например, ультрафильтрацией. Концентрат красителя стабилизируют бактериостатическим агентом, например сахаром или салициловой кислотой, и стерилизуют. Для получения красителя в виде порошка концентрированный раствор сушат, например, лиофильной сушкой. Выход пигмента составляет 6-13 г на 1 кг свежих водорослей. Твердый остаток водорослей, полученный после отделения пигмента, обрабатывают с целью обесцвечивания водонерастворимых пигментов раствором гипохлорита натрия, промывают, после чего обрабатывают раствором гидроксида калия или натрия при 50-60°C, после чего промывают до pH 7-8. Патент РФ 2052962 A23L, 1/337.
Известен способ получения студнеобразователей из смеси морских красных водорослей, при котором студнеобразователи экстрагируют поэтапно, при этом сначала экстрагируют каррагинан путем обработки водой при температуре 60-70°C в течение 2,5-3 ч, а из остатков водорослевой смеси экстрагируют агар. После слива воды водорослевую смесь дважды промывают от пигмента холодной водой, после чего заливают водой, нагревают смесь до 60-70°C и экстрагируют каррагинан при этой температуре в течение 150-180 мин, гидромодуль 1:10. Снижение температуры экстрагирования не дает положительного эффекта на полноту извлечения каррагинана из смеси, в результате чего имеем низкий выход продукта. Повышение же температуры связано с нежелательным явлением - выходом в раствор каррагинана низкомолекулярных агаровых фракций, что отрицательно сказывается на качестве каррагинана. Экстрагирование при продолжительности 4 ч и гидромодуле 1:10 способствовало максимальному выходу каррагинана. Изменение продолжительности и гидромодуля в процессе экстрагирования в сторону уменьшения или увеличения не меняло количества выделяемого каррагинана из смеси. Экстракт после отделения от разварившейся смеси водорослей очищают центрифугированием или фильтрованием через слой вспомогательного фильтрующего вещества на пресс-фильтрах. Очищенный экстракт используют для получения каррагината. Для этого в очищенный экстракт вводят гидрооксид калия в количестве 2-3% к содержанию сухих веществ в экстракте при температуре 20-70°C или хлорида калия при температуре экстракта 60-70°C в количестве 0,6-1,0% к содержанию сухих веществ в экстракте, выдерживают 120 мин для завершения структурирования геля. Патент РФ 2109461, A23L 1/0532.
Наиболее близким аналогом к заявленному является способ переработки красных водорослей, сущность которого заключается в том, что водоросль деминерализуют в подогретой до 30-40°C воде в течение 60-120 мин. После слива воды водоросль дважды промывают от пигмента холодной водой, после чего заливают водой, нагревают смесь до 90-95°C и экстрагируют каррагинан при этой температуре в течение 150-180 мин. Экстракт после отделения от разварившейся водоросли очищают фильтрованием через слой вспомогательного фильтрующего вещества. Очищенный экстракт используют для получения каррагинана или для получения солей каррагинана. Каррагинан получают сушкой очищенного экстракта. Каррагинан обладает свойствами студнеобразователя.
Каррагинан калия получают путем введения в очищенный экстракт гидрооксида калия в количестве 60-70% к весу воздушно-сухой водоросли при температуре 20-70°C или хлорида калия при температуре экстракта 60-70°C в количестве 20-25% к весу воздушно-сухой водоросли, выдерживают 120 мин для завершения структурирования геля, полученный гель прессуют до содержания сухих веществ 13-14% и досушивают в потоке горячего воздуха при температуре не выше 70°C. Патент РФ 2113131, A23L 1/0532.
Известные способы достигают определенных результатов, однако полученные продукты не имеют эффективного кондиционирующего действия.
Технической задачей заявленного изобретения является увеличение выхода в экстракт фикобиллиновых пигментов и низкомолекулярного каррагинана с молекулярной массой не более 100 кДа, обладающего наиболее эффективным кондиционирующим действием, а также получение высокомолекулярного каррагинана для пищевых продуктов.
Поставленная задача решается в способе переработки красных водорослей, включающем подготовку сырья, выделение пигментов в дистиллированной воде, экстракцию каррагинана, очистку экстракта, обезвоживание и сушку, при этом в качестве сырья используют свежедобытые водоросли рода Kappaphycus, которые в процессе подготовки промывают, измельчают до размера 1,5-2,0 мм и замораживают при температуре минус 20°C, выделение пигментов проводят в две стадии в дистиллированной воде при соотношении вода: водоросли 1:5 в течение 3 ч, по окончании раствор декантируют, а осадок направляют на вторую стадию выделения пигмента при тех же условиях, полученные растворы смешивают и центрифугируют при 9000 об/мин в течение 30 мин, а экстракцию каррагинана проводят из водорослевого остатка, полученного после выделения пигмента, дистиллированной водой при соотношении вода: водорослевый остаток 3:1-7:1 соответственно, при температуре 80-95°C в течение 1-4 ч с последующим введением 20% раствора хлорида калия, причем перед сушкой гель каррагинана замораживают при температуре минус 18-22°C в течение 24 ч.
Красные водоросли - традиционное сырье для получения сульфатированных полисахаридов (агар, каррагинан). Эти водоросли также содержат специфические пигменты: красный фикоэритрин (R-ФЭ), синий фикоцианин (ФЦ) и аллофикоцианин (АФЦ), относящиеся к группе фикобилипротеинов и растворяющиеся в воде. Эти пигменты представляют интерес, так как их широко применяют как природные красители в пищевых и косметических продуктах, а также в качестве фармакологических препаратов, используемых в диагностике и лечении ряда заболеваний. Пигменты фикоэритрин, фикоцианин и аллофикоцианин редко встречаются в природе. Достаточно высокое их содержание обнаружено в водорослях трех семейств - Rhodophyceae, Cyanophyceae и Cryptophyceae. В настоящее время огромное количество красных водорослей родов Kappaphycus перерабатывают на каррагинаны разных типов, и при этом значительное количество пигментов безвозвратно теряется на стадии предварительной обработки водорослей. В предлагаемом способе решается задача именно выделить максимально возможное количество фикобиллиновых пигментов за счет заявленных приемов (двухстадийная экстракция) и режимов (замораживание, соотношение дистиллированной воды и сырья и время проведения экстракции).
Экстракция каррагинана из водорослевого остатка в заявленных режимах проведения процесса обеспечивает получение высокомоллекулярного каррагинана для пищевых продуктов.
Исследование реологических свойств каррагинанов, полученных из водорослевого остатка до и после экстрагирования пигментов, не показало различий в прочности гелей, а химический состав показал увеличение содержания белка в каррагинанах (от 35 до 98%), полученных после экстрагирования пигмента по сравнению с образцами без экстрагирования пигментов.
Способ осуществляется следующим образом.
Для осуществления способа переработки используют свежие образцы, например, 4 каррагинофитов, представленные 4 видами (Kappaphycus alvarezii, Kappaphycus striatum). Вид K. striatum представлен двумя разновидностями sacol green и sacol brown, отличающимися внешне окраской талломов. Водоросли заготовлены 05 марта 2010 г. в Cam Ranh, Вьетнаме. Все образцы культивировались в течение 60 дней.
Свежие водоросли родов Kappaphycus тщательно промывают пресной водой. Затем измельчают на электрическом измельчителе до кусочков размером 1,5-2,0 мм. Измельченные водоросли замораживают при температуре минус 20°C с целью хранения и частичного разрушения клеточной структуры. Экстрагирование пигмента проводят в дистиллированной воде при соотношении вода: замороженные водоросли - 1:5 в течение 3 часов в защищенном от прямых солнечных лучей месте при температуре 10°C. Окрашенный раствор декантируют, а остаток еще раз экстрагируют при тех же условиях. Полученные экстракты сливают и центрифугируют при 9000 об/мин в течение 30 мин. Оптическую плотность измеряют на спектрофоториметре CARY 100 Bio.
Экстрагирование каррагинана из остатка водорослей рода Kappaphycus проводят дистиллированной водой при соотношении вода: водорослевый остаток 3:1-7:1 соответственно, при температуре 80-95°C в течение 1-4 ч с последующим введением 20% раствора хлорида калия, причем перед сушкой гель каррагинана замораживают при температуре минус 18-22°C в течение 24 ч. Размороженный гель высушивали в сублимационной сушилке VirTis, Gardiner, N.Y. 12525 в течение трех суток.
Пример 1. Для осуществления способа переработки используют свежие образцы Kappaphycus alvarezii.
Свежие водоросли родов Kappaphycus тщательно промывают пресной водой. Затем измельчают на электрическом измельчителе до кусочков размером 1,5 мм. Измельченные водоросли замораживают при температуре минус 20°C. Экстрагирование пигмента проводят в дистиллированной воде при соотношении вода: замороженные водоросли - 1:5 в течение 3 часов в защищенном от прямых солнечных лучей месте при температуре 10°C. Окрашенный раствор декантируют, а остаток еще раз экстрагируют при тех же условиях. Полученные экстракты сливают и центрифугируют при 9000 об/мин в течение 30 мин.
Экстрагирование каррагинана из водорослевого остатка проводят дистиллированной водой при соотношении вода: водорослевый остаток 3:1 соответственно, при температуре 80°C в течение 1,5 ч с последующим введением 20% раствора хлорида калия. Затем гель замораживают при температуре минус 22°C в течение 24 ч. Размороженный гель высушивали в сублимационной сушилке VirTis, Gardiner, N.Y. 12525 в течение трех суток.
Пример 2. Для осуществления способа переработки используют свежие образцы Kappaphycus striatumi.
Свежие водоросли родов Kappaphycus тщательно промывают пресной водой. Затем измельчают на электрическом измельчителе до кусочков размером 2 мм. Измельченные водоросли замораживают при температуре минус 20°C. Экстрагирование пигмента проводят в дистиллированной воде при соотношении вода: замороженные водоросли - 1:5 в течение 3 часов в защищенном от прямых солнечных лучей месте при температуре 10°C. Окрашенный раствор декантируют, а остаток еще раз экстрагируют при тех же условиях. Полученные экстракты сливают и центрифугируют при 9000 об/мин в течение 30 мин.
Экстрагирование каррагинана из водорослевого остатка проводят дистиллированной водой при соотношении вода: водорослевый остаток 7:1 соответственно, при температуре 95°C в течение 4 ч с последующим введением 20% раствора хлорида калия. Затем гель замораживают при температуре минус 22°C в течение 24 ч. Размороженный гель высушивали в сублимационной сушилке VirTis, Gardiner, N.Y. 12525 в течение трех суток.