СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТА, СОДЕРЖАЩЕГО ФУКОКСАНТИН, ИЗ ЧЕРНОМОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ РОДА CYSTOSEIRA
METHOD FOR PRODUCING A FUCOXANTHIN-CONTAINING PRODUCT FROM BLACK SEA ALGAE OF THE CYSTOSEIRA GENUS

Изобретение относится к области пищевой и фармацевтической промышленности и позволяет получить продукт, содержащий фукоксантин, из бурых водорослей Cystoseira.
Фукоксантин и неоксантин являются основными каротиноидами, присутствующими в хлоропластах бурых водорослей и высших растений соответственно. В темно-зеленых овощах, таких, например, как шпинат, в наибольшем количестве содержатся β-каротин, лютеин, виолаксантин и неоксантин. Но самым распространенным среди каротинодов является фукоксантин, количество которого составляет более 10% общего количества всех каротиноидов природного происхождения.
Фукоксантин - коричневый пигмент бурых, золотистых и диатомовых водорослей (а также диктиохофитовых и гаптофитовых водорослей) группы каротиноидов, не имеющих активности провитамина А. Этот пигмент относится к ксантофиллам, уникальная структура которого включает необычную алленовую связь, 5,6-моноэпоксид и гидроксильные группы. Содержание фукоксантина подробно исследовано у наиболее распространенных в прибрежных водах Японии бурых водорослей и черноморской Cystoseira barbata. Этот пигмент связан с некоторыми белками и вместе с хлорофиллом а образует Фк-Chl а-белковые комплексы в тилакоидах, где он улавливает свет и осуществляет перенос энергии (Caron L., et al. J. Mol. Evol. 1996, 43(3), 270-280). Фукоксантин обладает выраженной фармакологической активностью, в частности проявляет антиоксидантное, цитостатическое, гипотензивное и антидиабетическое действие (Mikami К. et al. Int. J. Mol. Sci. 2013, 14(7), 13763-13781). В последние годы появилось много работ, указывающих на активность фукоксантина при профилактике раковых заболеваний [Hosokawa М. et al. Bio-functions of marine carotenoids. Foods Sci. Biotechnol. 2009. V. 18. P. 1-11]. Фукоксантин также используют в качестве терапевтического агента для лечения и профилактики злокачественных образований, связанных с вирусами [US 200801525, 17.01.2008]. Перспективность применения этого соединения в составе медицинских препаратов подтверждается наличием большого числа публикаций, так как в отличие от синтетических аналогов данное соединение обладает пониженной токсичностью (Peng et al., 2011). Фукоксантин, экстрагированный из бурой водоросли Undaria pinnatiflda, проявил активность в профилактике и лечении рака печени. Также пигмент проявляет активность в борьбе с ожирением и обладает противовоспалительным действием [Maeda Н., et al. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005, 332, 392-397; CA 2609454 (Al), 30.11.2006]. Прием фукоксантина в количестве 0,6 ммоль или 5 г водоросли в день оказывает профилактическое действие против раковых заболеваний и позволяет бороться с ожирением.
Источником фукоксантина в Черном море являются массовые виды бурых водорослей рода Cystoseira. Высокая общая биомасса этих водорослей делает этот вид перспективным объектом для промышленного использования. В настоящее время разработано большое количество технологий переработки бурых водорослей с получением разных типов лечебно-профилактических добавок и биологически активных веществ.
Известен способ получения фукоксантина, включающий экстракцию фукоксантина из бурой водоросли метанолом и дихлорметаном, с последующей очисткой фукоксантина высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ) [Jung S.T. et al. KR 20040047486 (A) 05.06.2004]. Очищенный фукоксантин в дихлорметане подвергают действию озона или сухого льда, а затем колоночной хроматографии на силикагеле и обращеннофазной ВЭЖХ для получения метаболитов фукоксантина.
Однако способ выделения фукоксантина требует применения ВЭЖХ и в производстве неприменим.
Известен способ получения фукоксантина, включающий обработку водорослей горячей водой для разрушения хлорофилла, экстракцию из обработанного сырья органическим растворителем жирорастворимого масла и выделение фукоксантина из масла колоночной хроматографией на силикагеле [WO 2007049786 (А1), 03.05.2007].
Однако способ не позволяет получить наряду с фукоксантином хлорофиллы и глицерогликолипиды.
В качестве прототипа выбран способ получения профилактического продукта из черноморских водорослей рода Cystoseira [RU 2658705 С2, 22.06.2018], который включает спиртовую экстракцию свежесобранных водорослей, а также водорослей после штормовых выбросов 96% этиловым спиртом в течение 4-5 часов в соотношении 1:3 при температуре 35-40°С. Далее полученный экстракт заливают дистиллированной водой в соотношении 3:2, затем через 24 часа выпавший осадок отфильтровывают и растворяют в этиловом спирте в соотношении 1:1. Недостаток известного способа заключается в том, что процесс получения продукта достаточно длительный и громоздкий, а также не позволяет наиболее полно экстрагировать фукоксантин.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования технологии выделения фукоксантина из черноморских бурых водорослей-макрофитов рода Cystoseira.
Техническим результатом заявленного способа является повышение концентрации фукоксантина в конечном продукте, уменьшение времени на его получение вследствие того, что заявляемый способ интенсифицирует процесс экстрагирования.
Технический результат достигается тем, что сырьем для получения продукта, содержащего фукоксантин, являются свежесобранные водоросли или замороженные водоросли, которые экстрагируются этиловым спиртом в течение 15-20 минут в соотношении 1:3 при температуре 20-30°С под давлением 300-600 МПа в установке высокого давления с получением экстракта. Экстракт заливается дистиллированной водой в соотношении 3:2, а через 24 часа выпавший осадок отфильтровывается и растворяется в этиловом спирте в соотношении 1:1. У свежесобранной или замороженной водоросли сырьем служит весь таллом. Применение в качестве сырья свежесобранных или замороженных водорослей отвечает всем поставленным задачам.
При использовании в качестве сырья свежесобранных или замороженных ветвей цистозиры водоросли экстрагируются этиловым спиртом в соотношении 1:3 при температуре 20-30°С под давлением 300-600 МПа в установке высокого давления, через 15-20 минут полученный экстракт сливается. Далее по заявленной методике: к экстракту добавляется дистиллированная вода в соотношении 3:2, а через 24 часа выпавший осадок отфильтровывается и растворяется в этиловом спирте в соотношении 1:1.
После растворения отфильтрованного осадка в этиловом спирте 1:1 по массе получается препарат с содержанием фукоксантина до 9%. Продукт представляет собой жидкость темно-красного цвета с характерным запахом водоросли цистозиры и готов к употреблению.
Новым в предлагаемом способе является то, что в заявляемой технологии используется обработка высоким давлением, что позволяет значительно уменьшить время экстрагирования и получить повышенную концентрацию фукоксантина в готовом продукте. Значения количественных параметров заявляемого способа, режимы и условия экстрагирования экспериментально установлены авторами в оптимальных границах достижения технического результата.
1
13
В качестве стандарта использовался фукоксантин, полученный после перекристаллизации в системе хлористый метилен/гексан. По данным ВЭЖХ, он состоит на 94% из транс-изомера и на 6% из цис-изомера, полученный нами фукоксантин был охарактеризован методами ядерного магнитного резонанса (Н, С) и спектроскопии в УФ- и видимой области.
Пример 1
0,1 кг свежесобранной цистозиры (Cystoseira sp.) промывали 2 раза дистиллированной водой для освобождения от песка, солей и эпифитов, при соотношении по массе 1:2. Продукт экстрагировали этиловым спиртом в соотношении 1:3 при температуре 20-30°С под давлением 300-600 МПа в установке высокого давления, через 15-20 минут полученный экстракт сливали. К полученному экстракту (≈0,26 л) добавляли 0,26 л дистиллированной воды, через 24 часа выпавший осадок отфильтровывали и растворяли в этиловом спирте 1:1 по массе, в зависимости от объема последнего получали продукт с различными концентрациями фукоксантина, от 7 до 9%. В настоящем примере содержание фукоксантина в конечном продукте (≈10 мл) составило 70-90 мг на 100 г сырой массы водоросли.
Пример 2
0,1 кг замороженной цистозиры, промытой 2 раза дистиллированной водой для освобождения от песка, солей и эпифитов, при соотношении по массе 1:2 экстрагировали этиловым спиртом в соотношении 1:3 при температуре 20-30°С под давлением 300-600 МПа в установке высокого давления, через 15-20 минут полученный экстракт сливали. К полученному экстракту (≈0,26 л) добавляли 0,26 л дистиллированной воды, через 24 часа выпавший осадок отфильтровывали и растворяли в этиловом спирте 1:1 по массе, в зависимости от объема последнего получали продукт с различными концентрациями фукоксантина, от 7 до 9%. В настоящем примере содержание фукоксантина в конечном продукте (≈10 мл) составило 70-90 мг на 100 г сырой массы водоросли.