RU2802759C1 - Method for obtaining marine biological calcium from shrimp shell waste - Google Patents
Method for obtaining marine biological calcium from shrimp shell waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802759C1 RU2802759C1 RU2022133998A RU2022133998A RU2802759C1 RU 2802759 C1 RU2802759 C1 RU 2802759C1 RU 2022133998 A RU2022133998 A RU 2022133998A RU 2022133998 A RU2022133998 A RU 2022133998A RU 2802759 C1 RU2802759 C1 RU 2802759C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium
- shrimp
- shells
- citrate
- acid
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к пищевой, химико-фармацевтической, биотехнологической промышленности, к лечебно-профилактической практике, а именно к способам получения органической соли кальция из панцирь-содержащего сырья ракообразных. Кальцийсодержащая композиция может найти применение в качестве основы для получения биологически активных добавок к пище (БАД) и функциональных продуктов питания, пищевой или кормовой добавки для позвоночных организмов.The invention relates to the food, chemical-pharmaceutical, biotechnological industry, to therapeutic and prophylactic practice, namely to methods for producing organic calcium salts from shell-containing raw materials of crustaceans. The calcium-containing composition can be used as a basis for obtaining biologically active food additives (BAA) and functional food products, food or feed additives for vertebrate organisms.
Уровень техникиState of the art
Настоящее изобретение направлено на получение морского биологического кальция из панцирей креветок - отходов их переработки, что имеет большое значение для развития прибрежных территорий Арктического региона. Предлагаемый способ позволит повысить коэффициент использования морских ресурсов, создавая технологии устойчивого развития переработки водных продуктов: (1) комплексное использование ресурсов может улучшить морскую среду; (2) обогатить существующие типы морских биологических продуктов кальция и оптимизировать рынок потребления кальция; (3) повысить ценность отходов источника кальция при переработке водных продуктов.The present invention is aimed at obtaining marine biological calcium from shrimp shells - waste from their processing, which is of great importance for the development of coastal areas of the Arctic region. The proposed method will improve the utilization rate of marine resources by creating technologies for the sustainable development of processing aquatic products: (1) the integrated use of resources can improve the marine environment; (2) enrich existing types of marine biological calcium products and optimize the calcium consumption market; (3) enhance the value of waste calcium source in the processing of aquatic products.
Среди элементов, важных для организма человека, кальций занимает 5-е место после четырех главных элементов - углерода, кислорода, водорода и азота [Буслаева, Г.Н. Значение кальция для организма и влияние питания на его метаболизм//Педиатрия. Приложение к журналу Consilium Medicum. 2009. №.3. С. 4-7].Among the elements important for the human body, calcium ranks 5th after the four main elements - carbon, oxygen, hydrogen and nitrogen [Buslaeva, G.N. The importance of calcium for the body and the influence of nutrition on its metabolism // Pediatrics. Supplement to the journal Consilium Medicum. 2009. No.3. P. 4-7].
Кальций является необходимым элементом минерального матрикса костей, выступает регулятором нервной системы, участвует в мышечном сокращении, свертываемости крови, секреции и действии гормонов, контролирует ряд ферментных процессов. Дефицит кальция приводит к обменным нарушениям, в том числе остеопении, остеопорозу, повышает риск переломов. Дефицит кальция также приводит к ускорению развития атеросклероза [Громова, О.А., Торшин, И.Ю., Гоголева, И.В., Гришина, Т.Р., Керимкулова, Н.В. Органические соли кальция: перспективы использования в клинической практике // РМЖ. 2012. №28. С.1407].Calcium is an essential element of the mineral matrix of bones, acts as a regulator of the nervous system, is involved in muscle contraction, blood clotting, secretion and action of hormones, and controls a number of enzymatic processes. Calcium deficiency leads to metabolic disorders, including osteopenia, osteoporosis, and increases the risk of fractures. Calcium deficiency also leads to an acceleration of the development of atherosclerosis [Gromova, O.A., Torshin, I.Yu., Gogoleva, I.V., Grishina, T.R., Kerimkulova, N.V. Organic calcium salts: prospects for use in clinical practice // RMJ. 2012. No. 28. P.1407].
Поскольку обеспечить оптимальное потребление кальция с рационом за счет обычных продуктов питания трудно, существует настоятельная потребность в разработке композиций, направленных на профилактику кальциевой недостаточности и нормализацию кальциевого обмена.Since it is difficult to ensure optimal dietary calcium intake through regular foods, there is an urgent need to develop compositions aimed at preventing calcium deficiency and normalizing calcium metabolism.
Панцири креветок являются отходами рыбной промышленности по переработке ракообразных. В 2010 г. во всем мире было выловлено траулерами в морских водах или выловлено во внутренних водах около 6,1 млн тонн ракообразных [Food and Agricultural Organization of the United Nations (FAO) yearbook: Fishery and aquaculture statistics. 2010, Rome: Fao United Nations]. В период с 2008 по 2013 годы вылов креветок в России составил порядка 9-10 тысяч тонн в год, а затем начал стабильно расти. Промысел по итогам 2019 года превысил 42 тысячи тонн. Основными промысловыми видами креветок в России являются северная (Pandalus borealis Kroyer, 1838) и гребенчатая (Pandalus hypsinotus Brandt, 1851). В Баренцевом море за период с января по сентябрь 2020 года было выловлено 18,7 тыс. тонн креветок [Analytic Research Group (ARG) Российский рынок креветок: комплексный анализ и прогноз. Март, 2021. https://marketing.rbc.ru/articles/12361/ Дата выпуска: 12 марта 2021]. При переработке креветок удаляются голова (головогрудь) и твердый панцирь, которые составляют около 40-66% от ее массы, что вызывает экологические проблемы, поскольку отсутствует контролируемая утилизация. Панцири креветок сжигают, оставляют гнить на суше, сушат на корм домашним птицам или просто сбрасывают обратно в море.Shrimp shells are waste from the fishing industry for processing crustaceans. In 2010, approximately 6.1 million tons of crustaceans were caught by trawlers in sea waters or caught in inland waters worldwide [Food and Agricultural Organization of the United Nations (FAO) yearbook: Fishery and aquaculture statistics. 2010, Rome: FAO United Nations]. In the period from 2008 to 2013, shrimp catch in Russia amounted to about 9-10 thousand tons per year, and then began to grow steadily. Fishing at the end of 2019 exceeded 42 thousand tons. The main commercial species of shrimp in Russia are northern shrimp (Pandalus borealis Kroyer, 1838) and comb shrimp (Pandalus hypsinotus Brandt, 1851). In the Barents Sea from January to September 2020, 18.7 thousand tons of shrimp were caught [Analytic Research Group (ARG) Russian shrimp market: comprehensive analysis and forecast. March, 2021. https://marketing.rbc.ru/articles/12361/ Release date: March 12, 2021]. Processing shrimp removes the head (cephalothorax) and hard shell, which constitute about 40-66% of its weight, causing environmental problems due to the lack of controlled disposal. Shrimp shells are burned, left to rot on land, dried for poultry feed, or simply thrown back into the sea.
Известно, что панцирь-содержащее сырье ракообразных характеризуется высоким содержанием уникальных биологически активных веществ различных классов: белки, хитин, пигменты, кальций. Основными минеральными компонентами в панцирях креветок являются кальций и фосфор, на долю которых приходится около 44,75 и 7,06% общего содержания минералов [Mahmoud, N. S., Ghaly, А. Е., & Arab, F. (2007). Unconventional approach for demineralization of deproteinized crustacean shells for chitin production. Am. J. Biochem. Biotechnol, 3(1), 1-9.]. Химический состав панцирей северных глубоководных креветок не подвержен сезонным колебаниям и является стабильным сырьем для вторичной переработки.It is known that shell-containing raw materials of crustaceans are characterized by a high content of unique biologically active substances of various classes: proteins, chitin, pigments, calcium. The main mineral components in shrimp shells are calcium and phosphorus, which account for about 44.75 and 7.06% of the total mineral content [Mahmoud, N. S., Ghaly, A. E., & Arab, F. (2007). Unconventional approach for demineralization of deproteinized crustacean shells for chitin production. Am. J. Biochem. Biotechnol, 3(1), 1-9.]. The chemical composition of the shells of northern deep-sea shrimp is not subject to seasonal fluctuations and is a stable raw material for recycling.
Таким образом, панцири креветок являются недооцененным природным источником кальция, который может быть подходящим сырьем для производства кальция. Кальций в панцирях креветок естественным образом представлен в виде карбоната кальция, тесно связанного с минерализованной белковой матрицей хитинового комплекса, и обычно удаляется из панциря креветок с отходами во время производства хитина.Thus, shrimp shells are an underappreciated natural source of calcium, which may be a suitable raw material for calcium production. Calcium in shrimp shells is naturally present as calcium carbonate, closely bound to the mineralized protein matrix of the chitin complex, and is usually removed from shrimp shell waste during chitin production.
Препараты, непосредственно содержащие кальций, делятся на органические и неорганические. Данные фармакологии, экспериментальной и клинической медицины указывают на перспективность использования таких органических солей кальция, как лактат, глюконат и цитрат [Громова, О.А. и др. Органические соли кальция: перспективы использования в клинической практике//РМЖ. 2012. №28. С.1407]. Органический кислый кальций, такой как цитрат кальция, L-лактат кальция, глюконат кальция, ацетат кальция, формиат кальция и пропионат кальция, обладают более высокой биодоступностью, растворимостью и скоростью всасывания независимо от содержимого желудка, поскольку они менее чувствительны к рН желудка, чем карбонат кальция. Среди органических солей кальция глюконат и лактат представляют собой менее концентрированные формы кальция, что делает их неэффективными пероральными добавками. Ацетат кальция и пропионат кальция также не нашли широкого применения. Кальций в сочетании с двумя или более органическими кислотами, такими как малат-цитрат кальция, обладает повышенной активностью по сравнению с использованием только моноорганической кислоты кальция [Jarosz, М., & Rychlik, Е. (2019). Calcium and vitamin D intake and colorectal cancer morbidity rates in Poland. Annals of Oncology, 30, iv50.].Preparations directly containing calcium are divided into organic and inorganic. Data from pharmacology, experimental and clinical medicine indicate the promise of using organic calcium salts such as lactate, gluconate and citrate [Gromova, O.A. and others. Organic calcium salts: prospects for use in clinical practice//Breast Cancer. 2012. No. 28. P.1407]. Organic acid calcium, such as calcium citrate, calcium L-lactate, calcium gluconate, calcium acetate, calcium formate and calcium propionate, have higher bioavailability, solubility and absorption rate regardless of gastric contents, since they are less sensitive to gastric pH than carbonate calcium. Among organic calcium salts, gluconate and lactate are less concentrated forms of calcium, making them ineffective oral supplements. Calcium acetate and calcium propionate are also not widely used. Calcium combined with two or more organic acids, such as calcium malate citrate, has increased activity compared to using monoorganic calcium acid alone [Jarosz, M., & Rychlik, E. (2019). Calcium and vitamin D intake and colorectal cancer morbidity rates in Poland. Annals of Oncology, 30, iv50.].
Известен способ приготовления композитного кальциевого порошка из морских источников аминокислот, таких как панцири креветок, панцири крабов, рыбьи кости и т.п., который включает следующие стадии: промывание остатков водных продуктов; измельчение; обессоливание в воде в соотношении 1:5 при нагревании до 80°С в течение 40 мин и обработке ультразвуком; предварительный кислотный гидролиз с добавлением гуаровой камеди; микробная ферментация с добавлением Bacillus licheniformis, Bifidobacterium и Bacillus subtilis в течение 1-2 дней и разложение; ферментативный гидролиз с использованием катепсина и папаина; добавление раствора аминокислот; сушка; ультратонкий помол [CN 108208847 (A), Preparation method of marine source amino acid compound calcium powder, A23L 33/16; A23L 5/00 2018-06-29]. При этом в процессе приготовления по изобретению звено ферментации увеличивается, и поочередно выполняются стадии ферментативного гидролиза и кислотного гидролиза.There is a known method for preparing composite calcium powder from marine sources of amino acids, such as shrimp shells, crab shells, fish bones, etc., which includes the following stages: washing the remaining aquatic products; grinding; desalting in water in a ratio of 1:5 when heated to 80°C for 40 minutes and treated with ultrasound; preliminary acid hydrolysis with the addition of guar gum; microbial fermentation with the addition of Bacillus licheniformis, Bifidobacterium and Bacillus subtilis for 1-2 days and decomposition; enzymatic hydrolysis using cathepsin and papain; adding amino acid solution; drying; ultrafine grinding [CN 108208847 (A), Preparation method of marine source amino acid compound calcium powder, A23L 33/16; A23L 5/00 2018-06-29]. In this case, during the preparation process according to the invention, the fermentation unit is increased, and the stages of enzymatic hydrolysis and acid hydrolysis are performed alternately.
Известен способ получения морского биологического композитного кальциевого порошка из панцирей креветок, панцирей крабов, рыбьих костей и т.п., который включает следующие стадии: (1) промывание остатков водных продуктов; (2) измельчение; (3) микробная ферментация с Aspergillus oryzae и Lactobacillus в течение 3-5 дней; (4) ферментативный гидролиз с добавлением катепсина и папаина и кислотный гидролиз; (5) добавление смеси лимонной, молочной, L-аспарагиновой кислот и глицина; 6) сушка; 7) измельчение. При этом стадии (1)-(3) повторяют несколько раз [CN 107095309 (А), Preparation method of marine biocomposite calcium powder, A23L 17/20; A23L 17/40; A23L 33/16; 2017-08-29]. Длительная микробная ферментация может привести к тому, что кальций в панцирях креветок, крабов и рыбьих костях будет поглощен микроорганизмами в больших количествах, что не способствует дальнейшей экстракции на более поздней стадии. Кроме того, данный процесс очень длительный и включает двойное химическое превращение исходного карбоната кальция в смесь солей, что ведет также к увеличению стадий промывки промежуточных продуктов и увеличению промывных вод, подлежащих обезвреживанию.There is a known method for producing marine biological composite calcium powder from shrimp shells, crab shells, fish bones, etc., which includes the following stages: (1) washing the remaining aquatic products; (2) grinding; (3) microbial fermentation with Aspergillus oryzae and Lactobacillus for 3-5 days; (4) enzymatic hydrolysis with the addition of cathepsin and papain and acid hydrolysis; (5) adding a mixture of citric, lactic, L-aspartic acids and glycine; 6) drying; 7) grinding. In this case, stages (1)-(3) are repeated several times [CN 107095309 (A), Preparation method of marine biocomposite calcium powder, A23L 17/20; A23L 17/40; A23L 33/16; 2017-08-29]. Prolonged microbial fermentation may cause calcium in shrimp, crab and fish bone shells to be absorbed by microorganisms in large quantities, which is not conducive to further extraction at a later stage. In addition, this process is very lengthy and includes a double chemical transformation of the initial calcium carbonate into a mixture of salts, which also leads to an increase in the stages of washing intermediate products and an increase in wash water to be neutralized.
Известен способ получения кормовой добавки для кур-несушек из панциря креветок или краба, включающий следующие этапы: промывание панцирей креветок и крабов водой для удаления примесей, прилипших к поверхности панцирей креветок и крабов, и сушку, а затем измельчение промытых панцирей креветок и крабов в дробилке с получением порошка из панцирей креветок и крабов; приготовление смешанной кислоты из лимонной кислоты и яблочной кислоты; помещение смешанной кислоты в контейнер, а затем добавление порошка панциря креветок и крабов для термостатирования реакции на водяной бане; проведение центрифугирования, экстракции и сушки распылением супернатанта с получением порошка, содержащего малат-цитрат кальция; смешивание полученного порошка с порошком лактобактерий [CN 109907163 (A), Calcium citrate malate-containing laying hen feed additive prepared through shrimp and crab shell decalcification and method thereof, A23K 10/18; A23K 10/26; A23K 20/105; A23K 20/24; A23K 50/75; 2019-06-21]. Недостатком данного изобретения является получение продукта низкого качества, содержащего примеси, и неприменимого для человека.There is a known method for producing a feed additive for laying hens from shrimp or crab shells, which includes the following steps: washing shrimp and crab shells with water to remove impurities adhering to the surface of shrimp and crab shells, and drying and then grinding the washed shrimp and crab shells in a crusher to obtain powder from shrimp and crab shells; preparing mixed acid from citric acid and malic acid; placing the mixed acid in a container and then adding shrimp and crab shell powder to thermostate the reaction in a water bath; performing centrifugation, extraction and spray drying of the supernatant to obtain a powder containing calcium malate citrate; mixing the resulting powder with lactobacilli powder [CN 109907163 (A), Calcium citrate malate-containing laying hen feed additive prepared through shrimp and crab shell decalcification and method thereof, A23K 10/18; A23K 10/26; A23K 20/105; A23K 20/24; A23K 50/75; 2019-06-21]. The disadvantage of this invention is that it produces a product of low quality, containing impurities, and unsuitable for humans.
Известен способ получения кальция из панциря креветок путем последовательного проведения кислотной обработки, первой сушки, измельчения, умягчения, тонкого измельчения и второй сушки, кроме того, вредные вещества, такие как тяжелые металлы, адсорбированные на поверхности панцирей креветок, могут быть удалены, в то время как ингредиенты кальция в панцирях креветок могут быть сохранены в максимальной степени [LU 500088 (B1), The high-affinity shrimp shell calcium powder and its preparation method, A23L 17/40; 2021-10-27]. Для гидролиза используют пищевые кислоты, и уксусная кислота в концентрации 0,1-0,5 масс.% является предпочтительной. По весу соотношение твердой и жидкой фаз панциря креветок к раствору кислоты составляет 1:5-10. Кислотную обработку проводят в ультразвуковых условиях. Мощность ультразвука 0,4-0,6 Вт/см2, время ультразвука 1-1,5 часа. Первый метод сушки предполагает сушку горячим воздухом при температуре 60-80°С до влажности 5-7% масс. Умягчение проводится при кипячении при высокой температуре и высоком давлении. Коллоидный помол проводят 3-5 раз. Вторая сушка использует распылительную сушку. Время сушки должно быть таким, чтобы содержание влаги в полученном кальциевом порошке панциря при температуре входящего воздуха 200-240°С до влажности 2-7 мас.%.There is a known method for obtaining calcium from shrimp shells by sequentially carrying out acid treatment, first drying, grinding, softening, fine grinding and second drying, in addition, harmful substances such as heavy metals adsorbed on the surface of shrimp shells can be removed while how the calcium ingredients in shrimp shells can be preserved to the maximum extent [LU 500088 (B1), The high-affinity shrimp shell calcium powder and its preparation method, A23L 17/40; 2021-10-27]. Food acids are used for hydrolysis, and acetic acid at a concentration of 0.1-0.5 wt.% is preferred. By weight, the ratio of solid and liquid phases of shrimp shell to acid solution is 1:5-10. Acid treatment is carried out under ultrasonic conditions. Ultrasound power 0.4-0.6 W/cm 2 , ultrasound time 1-1.5 hours. The first drying method involves drying with hot air at a temperature of 60-80°C to a humidity of 5-7% by weight. Softening is carried out by boiling at high temperature and high pressure. Colloidal grinding is carried out 3-5 times. The second drying uses spray drying. The drying time should be such that the moisture content in the resulting calcium shell powder at an incoming air temperature of 200-240°C to a humidity of 2-7 wt.%.
Недостатком данного способа является использование уксусной кислоты, соли кальция которой обладают низкой биодоступностью, а также использование двойного коллоидного помола, который может приводить к агрегации мелких частиц и дальнейшему снижению биодоступности и технологичности.The disadvantage of this method is the use of acetic acid, the calcium salts of which have low bioavailability, as well as the use of double colloidal grinding, which can lead to aggregation of small particles and a further decrease in bioavailability and manufacturability.
Известен способ получения цитрата кальция путем добавления к лимонной кислоте в виде 10%-ного раствора карбоната кальция при массовом соотношении лимонная кислота: карбонат кальция 1,5-1,6:1 при температуре от 16-18 до 40-45°С, отделение осадка и сушка при температуре 105-110°С до постоянной массы с получением готового продукта в виде безводного трехзамещенного цитрата кальция [RU 2703719 (С1), С07С 51/41. Способ получения цитрата кальция, опубл. 2019-10-22].There is a known method for producing calcium citrate by adding to citric acid in the form of a 10% solution of calcium carbonate at a mass ratio of citric acid: calcium carbonate 1.5-1.6:1 at a temperature from 16-18 to 40-45°C, separation sediment and drying at a temperature of 105-110°C to constant weight to obtain the finished product in the form of anhydrous tri-calcium citrate [RU 2703719 (C1), C07C 51/41. Method for producing calcium citrate, publ. 2019-10-22].
Известен способ получения гидроортофосфата кальция из панцирей плоского морского ежа Scaphechinus mirabilis и промыслового морского ежа Strongylocentrotus nudus [Патент RU 2611847 (С1).Способ получения кальцийсодержащей композиции из панциря морских ежей, A61K 35/616; 2017-03-01] Данный способ предусматривает деминерализацию сырья стехиометрическим количеством концентрированной фосфорной кислоты с последующим добавлением дистиллированной воды при соотношении кислота - вода 1: (0,1-0,05). После полного разложения карбоната кальция получают гидроортофосфат кальция (CaHPO4⋅2H2O). Полученный гидроортофосфат кальция трехкратно промывают 96%-ным этиловым спиртом до полного обесцвечивания, экстракт отделяют фильтрованием, а целевой продукт высушивают при температуре не выше 50°С. Недостатками данного способа являются: использование концентрированной неорганической кислоты; низкая биодоступность полученной кальцийсодержащей композиции, которая в основном содержит гидроортофосфат кальция (50,0-55,0%) в зависимости от способа получения: в исследованиях in vitro и in vivo установлено, что абсорбция фосфата кальция ниже, чем лактата кальция и других исследуемых солей кальция. Растворимость гидроортофосфата кальция (1,8 г/100 мл) очень мала, что в свою очередь ингибирует усвояемость гидроортофосфата кальция [Weerapol Y. et.al. Impact of gastric pH and dietary fiber on calcium availability of various calcium salts//Silpakorn University Science and Technology Journal 2010. T. 4. №.1. C. 15-23; Matsumoto S. et al. Comparisons of bioavailability of various calcium salts. Utilization incisor dentin in parathyroidectomized rats//Aichi Gakuin Daigaku Shigakkai Shi. 1989. T. 27. №.4.C. 1029-1041].There is a known method for producing calcium hydrogen orthophosphate from the shells of the flat sea urchin Scaphechinus mirabilis and the commercial sea urchin Strongylocentrotus nudus [Patent RU 2611847 (C1). Method of producing a calcium-containing composition from the shell of sea urchins, A61K 35/616; 2017-03-01] This method involves demineralization of raw materials with a stoichiometric amount of concentrated phosphoric acid, followed by the addition of distilled water at an acid-water ratio of 1: (0.1-0.05). After complete decomposition of calcium carbonate, calcium hydrogen orthophosphate (CaHPO4⋅2H2O) is obtained. The resulting calcium hydrogen orthophosphate is washed three times with 96% ethyl alcohol until completely discolored, the extract is separated by filtration, and the target product is dried at a temperature not exceeding 50°C. The disadvantages of this method are: the use of concentrated inorganic acid; low bioavailability of the resulting calcium-containing composition, which mainly contains calcium hydrogen orthophosphate (50.0-55.0%) depending on the method of preparation: in vitro and in vivo studies have found that the absorption of calcium phosphate is lower than calcium lactate and other test salts calcium. The solubility of calcium hydrogen orthophosphate (1.8 g/100 ml) is very low, which in turn inhibits the digestibility of calcium hydrogen orthophosphate [Weerapol Y. et.al. Impact of gastric pH and dietary fiber on calcium availability of various calcium salts//Silpakorn University Science and Technology Journal 2010. V. 4. No. 1. pp. 15-23; Matsumoto S. et al. Comparisons of bioavailability of various calcium salts. Utilization of incisor dentin in parathyroidectomized rats//Aichi Gakuin Daigaku Shigakkai Shi. 1989. T. 27. No. 4.C. 1029-1041].
Наиболее близким к заявленному способу является способ получения малат-цитрата кальция из голов и панцирей луизианского рака Procambarus clarkii. Способ включает стадии приготовления креветочной муки: очистку голов и панцирей P. clarkii, сушку голов и панцирей в течение 25-30 часов при температуре 45-55°С, измельчение и просеивание через сито с размером пор 60 меш для приготовления креветочной муки; проведение кислотного выщелачивания: приготовление смешанной кислоты из раствора лимонной кислоты массовой процентной концентрацией 20-22% и раствора яблочной кислоты массовой процентной концентрацией 28-32% в объемном соотношении 1:(1,5-2), смешивание креветочной муки (г), смешанной кислоты (мл) и дистиллированной воды (мл) в соотношении 1:(3-3,5):(50-55) и выщелачивание; проведение экстракции с помощью ультразвуковой волны и проведение вакуумной сушки с получением порошка малат-цитрата кальция [CN 103404864 (A), Method for preparing calcium citrate malate from heads and shells of procambarus clarkia, A23L 17/40; A23L 33/00; 2013-11-27]. Недостатком заявленного способа является неизвестное содержание малат-цитрата кальция в готовом продукте, что ограничивает его применение в качестве продукта питания для людей.The closest to the claimed method is a method for obtaining calcium malate citrate from the heads and shells of the Louisiana crayfish Procambarus clarkii. The method includes the stages of preparing shrimp meal: cleaning the heads and shells of P. clarkii, drying the heads and shells for 25-30 hours at a temperature of 45-55°C, grinding and sifting through a sieve with a pore size of 60 mesh to prepare shrimp meal; carrying out acid leaching: preparing a mixed acid from a solution of citric acid with a mass percentage concentration of 20-22% and a solution of malic acid with a mass percentage concentration of 28-32% in a volume ratio of 1: (1.5-2), mixing shrimp flour (g), mixed acid (ml) and distilled water (ml) in a ratio of 1: (3-3.5): (50-55) and leaching; carrying out extraction using an ultrasonic wave and performing vacuum drying to obtain calcium malate citrate powder [CN 103404864 (A), Method for preparing calcium citrate malate from heads and shells of procambarus clarkia, A23L 17/40; A23L 33/00; 2013-11-27]. The disadvantage of the claimed method is the unknown content of calcium malate-citrate in the finished product, which limits its use as a food product for humans.
Задача изобретения - разработка способа получения кальция из панцирных отходов переработки креветки.The objective of the invention is to develop a method for obtaining calcium from shell waste from shrimp processing.
Для решения поставленной задачи разработан способ получения малат-цитрата кальция из голов и панцирей промысловых креветок Pandalus borealis или Pandalus hypsinotus. Способ, как и известные, включает последовательные стадии: головы и панцири после предварительной разделки промывают от остатков органического происхождения; сушат; измельчают, деминерализуют растворами кислот; отделяют нерастворившийся осадок; сушат.To solve this problem, a method has been developed for obtaining calcium malate citrate from the heads and shells of commercial shrimp Pandalus borealis or Pandalus hypsinotus. The method, like the known ones, includes successive stages: the heads and shells, after preliminary cutting, are washed to remove organic residues; dried; crushed, demineralized with acid solutions; the undissolved precipitate is separated; dried.
Технической проблемой изобретения является разработка простой, экологичной и экономичной технологии рационального использования отходов переработки креветок.The technical problem of the invention is the development of a simple, environmentally friendly and economical technology for the rational use of shrimp processing waste.
Техническим результатом изобретения является разработка способа получения кальцийсодержащей композиции из панцирей и голов промысловых креветок Pandalus borealis или Pandalus hypsinotus, которые являются отходами переработки рассматриваемых гидробионтов, с использованием пищевых органических кислот, с высоким содержанием основного действующего вещества (кальция). Использование панцирей и голов креветок для выделения малат-цитрата кальция позволяет расширить базу природного сырья для получения ценных соединений.The technical result of the invention is the development of a method for producing a calcium-containing composition from the shells and heads of commercial shrimp Pandalus borealis or Pandalus hypsinotus, which are waste from the processing of the aquatic organisms in question, using food organic acids with a high content of the main active ingredient (calcium). The use of shrimp shells and heads to isolate calcium malate citrate allows us to expand the base of natural raw materials for obtaining valuable compounds.
Технический результат достигается тем, что в качестве сырья используют отходы панцирей и голов промысловых креветок, которые промывают технической или питьевой водой от механических примесей и остатков органического происхождения. После промывки сырье высушивают на воздухе при комнатной температуре (20-25°С) в течение 24-х часов. Высушенные панцири и головы подвергают грубому измельчению, затем измельчают на электрической мельнице до размера менее 80 меш и смешивают с раствором лимонной и яблочной кислот. Концентрацию растворов кислот готовят исходя из их констант диссоциации, чтобы получить молярное соотношение кислоты и кальция 2:1. Экстракцию кальция проводят путем нагревания смеси при 80±5°С в течение 2-х часов с периодическим перемешиванием. После завершения смесь немедленно охлаждают до комнатной температуры перед удалением оставшихся оболочек с помощью сетчатого фильтра. Полученный раствор собирают и доводят рН до 7-7,5 с помощью раствора NaOH для нейтрализации избытка кислоты. Осадок дважды промывают деионизированной водой и сушат до влажности не более 5% в сушильном шкафу. Для получения более высокого содержания кальция в конечном продукте дополнительно осаждают малат-цитрат кальция этиловым спиртом в соотношении 1:(2,5-4) (полученный раствор: этиловый спирт) при комнатной температуре (20-25°С) в течение 24-х часов, отделяют осадок и высушивают до постоянной массы с получением готового продукта.The technical result is achieved by using waste shells and heads of commercial shrimp as raw materials, which are washed with industrial or drinking water to remove mechanical impurities and residues of organic origin. After washing, the raw materials are dried in air at room temperature (20-25°C) for 24 hours. The dried shells and heads are coarsely ground, then ground in an electric mill to less than 80 mesh and mixed with a solution of citric and malic acids. The concentration of acid solutions is prepared based on their dissociation constants to obtain a molar ratio of acid to calcium of 2:1. Calcium extraction is carried out by heating the mixture at 80±5°C for 2 hours with periodic stirring. Once complete, the mixture is immediately cooled to room temperature before removing the remaining shells using a strainer. The resulting solution is collected and the pH is adjusted to 7-7.5 using NaOH solution to neutralize excess acid. The precipitate is washed twice with deionized water and dried to a moisture content of no more than 5% in an oven. To obtain a higher calcium content in the final product, calcium malate-citrate is additionally precipitated with ethyl alcohol in a ratio of 1:(2.5-4) (resulting solution: ethyl alcohol) at room temperature (20-25°C) for 24 hours, the precipitate is separated and dried to a constant mass to obtain the finished product.
Преимущества заявляемого изобретения позволяют рассматривать выделенный малат-цитрат кальция в качестве основы для создания биологически активных добавок к пище, продуктов функционального питания и использования полученной соли в пищевой промышленности.The advantages of the claimed invention make it possible to consider the isolated calcium malate citrate as a basis for the creation of biologically active food additives, functional nutrition products and the use of the resulting salt in the food industry.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1.
1,0 кг панцирей и голов промысловых креветок Pandalus borealis после предварительной разделки и промывки от остатков органического происхождения высушивают при комнатной температуре (20-25°С) в течение 24-х часов; высушенные панцири и головы подвергают грубому измельчению, затем измельчают до порошкообразного состояния до размера менее 80 меш, деминерализуют смесью 10%-ного раствора лимонной кислоты и 10%>раствора яблочной кислоты в объемном соотношении 1:3 при температуре 80°С в течение 2-х ч. После завершения процесса смесь немедленно охлаждают до комнатной температуры перед удалением оставшихся оболочек с помощью сетчатого фильтра. Полученный раствор отфильтровывают от нерастворившегося осадка, нейтрализуют раствором NaOH до рН 7-7,5, Осадок дважды промывают деионизированной водой и сушат до влажности не более 5% в сушильном шкафу. Для получения более высокого содержания кальция в конечном продукте высаливают малат-цитрат кальция этиловым спиртом в соотношении 1:2,5 (полученный раствор: этиловый спирт) при температуре 20-25°С в течение 24-х часов, отделяют осадок и высушивают при температуре 105-110°С до постоянной массы с получением готового продукта. Содержание Са2+ в очищенном образце малат-цитратного кальция, приготовленного по примеру 1, составляет 24,3%. Пример 2.1.0 kg of shells and heads of commercial shrimp Pandalus borealis, after preliminary cutting and washing to remove organic residues, are dried at room temperature (20-25°C) for 24 hours; dried shells and heads are subjected to coarse grinding, then crushed to a powdery state to a size of less than 80 mesh, demineralized with a mixture of 10% citric acid solution and 10% malic acid solution in a volume ratio of 1:3 at a temperature of 80 ° C for 2- x h. After completion of the process, the mixture is immediately cooled to room temperature before removing the remaining shells using a strainer. The resulting solution is filtered from the undissolved precipitate, neutralized with NaOH solution to pH 7-7.5, the precipitate is washed twice with deionized water and dried to a moisture content of no more than 5% in an oven. To obtain a higher calcium content in the final product, calcium malate-citrate is salted out with ethyl alcohol in a ratio of 1:2.5 (the resulting solution: ethyl alcohol) at a temperature of 20-25°C for 24 hours, the precipitate is separated and dried at 105-110°C to constant weight to obtain the finished product. The Ca 2+ content in the purified sample of calcium malate-citrate prepared according to example 1 is 24.3%. Example 2.
1,0 кг панцирей и голов промысловых креветок Pandalus hypsinotus после предварительной разделки и промывки от остатков органического происхождения высушивают при комнатной температуре (20-25°С) в течение 24-х часов; высушенные панцири и головы подвергают грубому измельчению, затем измельчают до порошкообразного состояния до размера менее 80 меш, деминерализуют смесью 10%-ного раствора лимонной кислоты и 10%-ного раствора яблочной кислоты в объемной соотношении 1:3 при температуре 80°С в течение 2-х ч. После завершения смесь немедленно охлаждают до комнатной температуры перед удалением оставшихся оболочек с помощью сетчатого фильтра. Полученный раствор отфильтровывают от нерастворившегося осадка, нейтрализуют раствором NaOH до рН 7-7,5, высаливают малат-цитрат кальция этиловым спиртом в соотношении 1:4 (полученный раствор: этиловый спирт) при температуре 20-25°С в течение 24-х часов, отделяют осадок и высушивают при температуре 105-110°С до постоянной массы с получением готового продукта.1.0 kg of shells and heads of commercial shrimp Pandalus hypsinotus, after preliminary cutting and washing to remove organic residues, are dried at room temperature (20-25°C) for 24 hours; dried shells and heads are subjected to coarse grinding, then crushed to a powdery state to a size of less than 80 mesh, demineralized with a mixture of 10% citric acid solution and 10% malic acid solution in a volume ratio of 1:3 at a temperature of 80 ° C for 2 -x hours. Once complete, the mixture is immediately cooled to room temperature before removing the remaining shells using a strainer. The resulting solution is filtered from undissolved precipitate, neutralized with NaOH solution to pH 7-7.5, calcium malate-citrate is salted out with ethyl alcohol in a ratio of 1:4 (resulting solution: ethyl alcohol) at a temperature of 20-25°C for 24 hours , the precipitate is separated and dried at a temperature of 105-110°C to constant weight to obtain the finished product.
Содержание Са2+ в очищенном образце малат-цитратного кальция, приготовленного по примеру 2, составляет 24,6%.The Ca 2+ content in the purified sample of calcium malate-citrate prepared according to example 2 is 24.6%.
Пример 3. Определение кальция в образцах морского биологического кальция комплексонометрическим титрованием.Example 3. Determination of calcium in samples of marine biological calcium by complexometric titration.
Около 0,4 г (точная навеска) субстанции растворяют при нагревании в 25 мл воды, после охлаждения приливают 75 мл обессоленной воды, добавляют 5-10 капель 1%-ного раствора соляно-кислого гидроксиламина, 2-3 капли 1%-ного раствора сульфида натрия, 20 мл хлоридно-аммиачного буфера и 30-50 мг индикаторной смеси хромогена черного с NaCl (раствор окрашивается в вишнево-красный цвет). Титруют содержимое 0,05 М раствором трилона Б при постоянном перемешивании. Вишнево-красный цвет жидкости вблизи точки эквивалентности приобретает лиловую окраску, после чего титруют медленно. Конец титрования устанавливают по появлению синего цвета с зеленоватым оттенком (сине-голубого).About 0.4 g (exactly weighed) of the substance is dissolved in 25 ml of water when heated, after cooling, add 75 ml of desalted water, add 5-10 drops of a 1% solution of hydroxylamine hydrochloride, 2-3 drops of a 1% solution sodium sulfide, 20 ml of ammonium chloride buffer and 30-50 mg of an indicator mixture of black chromogen with NaCl (the solution turns cherry-red). Titrate the contents with a 0.05 M solution of Trilon B with constant stirring. The cherry-red color of the liquid turns purple near the equivalence point, after which it is titrated slowly. The end of the titration is determined by the appearance of a blue color with a greenish tint (blue-blue).
Содержание Са2+ в образцах морского биологического кальция, приготовленного по заявляемому способу, составляет 21-26%.The Ca 2+ content in samples of marine biological calcium prepared according to the claimed method is 21-26%.
Пример 4. Приготовление функционального продукта питания в виде обогащенного кальцием овсяного молока.Example 4. Preparation of a functional food product in the form of calcium-fortified oat milk.
Овсяное молоко, содержащее 1 г белка, 3,2 г жира, 6,5 г углеводов и 0,024 г кальция в 100 мл, нагревали до 50±1°С перед добавлением калия цитрата (0,67 г/100 мл) для предотвращения индуцированного кальцием коагуляции овсяного белка при нагревании. Смесь смешивали с сахаром (3 г/100 мл), а затем в овсяном молоке растворяли соответствующее количество морского биологического кальция в виде малат-цитрата кальция в концентрации 100 мг Са/100 мл для получения обогащенного овсяного молока с концентрацией кальция около 120 мг Са/100 мл, что аналогично коровьему молоку. Обогащенное овсяное молоко пастеризовали при 75±1°С в течение 30 с в пароварке, разливали горячим в стеклянные бутылки, немедленно охлаждали на ледяной бане и хранили в холодильнике. Контрольную смесь готовили без добавления соли кальция.Oat milk containing 1 g protein, 3.2 g fat, 6.5 g carbohydrates and 0.024 g calcium per 100 ml was heated to 50 ± 1°C before adding potassium citrate (0.67 g/100 ml) to prevent induced calcium coagulates oat protein when heated. The mixture was mixed with sugar (3 g/100 ml), and then the appropriate amount of marine biological calcium in the form of calcium malate-citrate at a concentration of 100 mg Ca/100 ml was dissolved in oat milk to obtain fortified oat milk with a calcium concentration of about 120 mg Ca/ 100 ml, which is similar to cow's milk. The fortified oat milk was pasteurized at 75 ± 1°C for 30 s in a steamer, poured hot into glass bottles, immediately cooled in an ice bath, and stored in a refrigerator. The control mixture was prepared without adding calcium salt.
Органолептическая приемлемость обогащенного и необогащенного овсяного молока была оценена 11-ю неподготовленными экспертами (3 мужчины и 8 женщин в возрасте 19-55 лет). Все образцы готовили накануне дня испытаний и хранили в холодильнике (4-8°С). Девятибалльная гедонистическая шкала использовалась для оценки приемлемости общего вида, цвета, запаха, вкуса, ощущения во рту и общей приемлемости образцов. Шкала варьировалась от 1 до 9, где 1 - «очень не нравится», 5 - «ни нравится, ни не нравится», а 9 - «очень нравится».The organoleptic acceptability of fortified and unfortified oat milk was assessed by 11 untrained experts (3 men and 8 women aged 19-55 years). All samples were prepared the day before testing and stored in the refrigerator (4-8°C). A nine-point hedonic scale was used to rate the acceptability of the overall appearance, color, smell, taste, mouthfeel, and overall acceptability of the samples. The scale ranged from 1 to 9, where 1 was “dislike very much,” 5 was “neither liked nor disliked,” and 9 was “liked very much.”
Пример 5. Приготовление биологически активной добавки к пище в виде таблеток малат-цитратного кальция.Example 5. Preparation of a biologically active food supplement in the form of calcium malate-citrate tablets.
В смеситель загружают измельченный и просеянный порошок морского биологического кальция в виде малат-цитратного кальция, сорбита, изомальта, повидона, аспартама, тщательно перемешивают в течение 1÷2 мин, просеянные порошки аэросила 300 и магния стеарата и снова перемешивают в течение 2÷4 мин. После окончания перемешивания таблеточную массу выгружают из смесителя и передают на стадию таблетирования. Таблетки получают методом прямого прессования.The crushed and sifted powder of marine biological calcium in the form of calcium malate-citrate, sorbitol, isomalt, povidone, aspartame is loaded into the mixer, mixed thoroughly for 1÷2 minutes, sifted powders of Aerosil 300 and magnesium stearate and mixed again for 2÷4 minutes . After mixing is completed, the tablet mass is unloaded from the mixer and transferred to the tableting stage. Tablets are obtained by direct compression.
Четыре таблетки (эквивалентно 1200 мг элементарного кальция), приготовленные согласно изобретению, обеспечивают 92% потребности от суточной нормы кальция [Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации MP 2.3.1.2432- 08].Four tablets (equivalent to 1200 mg of elemental calcium), prepared according to the invention, provide 92% of the requirement of the daily calcium requirement [Norms of physiological needs for energy and nutrients for various groups of the population of the Russian Federation. Methodological recommendations MP 2.3.1.2432-08].
Пример 6. Оценка влияния на рост крыс малат-цитратного кальция при приеме внутрь.Example 6. Assessment of the effect of calcium malate-citrate on growth in rats when administered orally.
Для оценки влияния морского биологического кальция в виде малат-цитратного кальция на рост крыс был проведен эксперимент на 10 аутбредных крысах самцах. Крыс кормили морским биокальцием 3 раза в день, подмешивая порошок в еду. В период наблюдения у подопытных животных не было ни болезней, ни гибели. В начале эксперимента достоверной разницы в массе тела и длине крыс в каждой группе не было. Через 3 недели кормления масса тела крыс в группе, принимавших биокальций, была значительно выше, чем в контрольной группе. Показатели роста крыс в группе, принимавших карбонат кальция, были значительно ниже, чем в группах, принимавших малат-цитратный кальций. Эффект воздействия малат-цитратного кальция на рост и массу крыс показан в таблице 3.To assess the effect of marine biological calcium in the form of calcium malate-citrate on the growth of rats, an experiment was conducted on 10 outbred male rats. The rats were fed marine biocalcium 3 times a day, mixing the powder into their food. During the observation period, there were no illnesses or deaths in the experimental animals. At the beginning of the experiment, there was no significant difference in the body weight and length of the rats in each group. After 3 weeks of feeding, the body weight of rats in the group taking biocalcium was significantly higher than in the control group. The growth rates of rats in the group taking calcium carbonate were significantly lower than in the groups taking calcium malate-citrate. The effect of calcium malate-citrate on the growth and weight of rats is shown in Table 3.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2802759C1 true RU2802759C1 (en) | 2023-09-01 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2402244C2 (en) * | 2008-07-29 | 2010-10-27 | Ольга Алексеевна Прочанкина | Environmentally friendly wasteless method for production of "chitaks" composition of biologically active substances of prawn loricate waste |
CN103404864A (en) * | 2013-08-26 | 2013-11-27 | 湖南农业大学 | Method for preparing calcium citrate malate from heads and shells of procambarus clarkii |
CN108208847A (en) * | 2018-01-17 | 2018-06-29 | 温州科技职业学院 | The preparation method of the compound calcium powder of ocean source amino acid |
CN109907163A (en) * | 2019-04-24 | 2019-06-21 | 福建省微生物研究所 | Feed addictive of layer chicken and method containing calcium citrate malate are prepared using shrimp and crab shells decalcification |
CN107095309B (en) * | 2017-04-27 | 2020-04-03 | 温州科技职业学院 | Preparation method of marine organism composite calcium powder |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2402244C2 (en) * | 2008-07-29 | 2010-10-27 | Ольга Алексеевна Прочанкина | Environmentally friendly wasteless method for production of "chitaks" composition of biologically active substances of prawn loricate waste |
CN103404864A (en) * | 2013-08-26 | 2013-11-27 | 湖南农业大学 | Method for preparing calcium citrate malate from heads and shells of procambarus clarkii |
CN107095309B (en) * | 2017-04-27 | 2020-04-03 | 温州科技职业学院 | Preparation method of marine organism composite calcium powder |
CN108208847A (en) * | 2018-01-17 | 2018-06-29 | 温州科技职业学院 | The preparation method of the compound calcium powder of ocean source amino acid |
CN109907163A (en) * | 2019-04-24 | 2019-06-21 | 福建省微生物研究所 | Feed addictive of layer chicken and method containing calcium citrate malate are prepared using shrimp and crab shells decalcification |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Aditya et al. | Utilization of eggshell waste in calcium-fortified foods and other industrial applications: A review | |
CN102366026B (en) | Method for making pet food attractant | |
US10905147B2 (en) | Process for the preparation of an additive as a food supplement based on seaweeds for birds and animals; as well as the product obtained and its use in the food conversion and in the production of bird and animal meat | |
CN111642648B (en) | High-protein dog snack cat snack and preparation method thereof | |
CN102370140A (en) | Fresh potato noodle and preparation method thereof | |
CN101711568A (en) | Seafood seasoning and preparation method thereof | |
CN108208458A (en) | A kind of Rana nigromaculata tadpole open-mouthed bait and preparation method thereof | |
RU2802759C1 (en) | Method for obtaining marine biological calcium from shrimp shell waste | |
RU2388350C1 (en) | Protein-peptide module for production of functional and specialised food products for persons experiencing intensive physical strain | |
CN111109551A (en) | A method for preparing dietary food from fish | |
CN107278721A (en) | The method for preventing and treating " Red Male " actinidia tree canker | |
US5897881A (en) | Hard tissue intactly dissolved materials and method for producing the same | |
KR102333548B1 (en) | Animal feed composition comprising bass extract and preparation method thereof | |
RU2310344C2 (en) | Method for production of extract for biologically active additive | |
CN106306480A (en) | Additive containing sodium glutamate | |
CN106937731A (en) | Queen bee nit powder extracts and its preparation method and application | |
CN103719709A (en) | Wild lobster noodle and preparation method thereof | |
RU2535729C1 (en) | Method of obtaining of high quality marble pork | |
RU2097982C1 (en) | Fodder additive | |
WO2014185824A1 (en) | Additive made from vegetable material and method for producing same | |
SU1081843A1 (en) | Method of producing protein hydrolysate from sunflower grist | |
CN104509914A (en) | Production method of collagen beverage | |
JPH10113147A (en) | Agent for intensifying physical fitness and recovering from fatigue and food formed by using the same | |
CN102423085A (en) | Fish-soybean milk drink and preparation method thereof | |
RU2673201C1 (en) | Functional food additive for fish products |