RU2816758C1 - Stabilizer for food emulsions of oil-in-water type and method for its production - Google Patents
Stabilizer for food emulsions of oil-in-water type and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816758C1 RU2816758C1 RU2022132718A RU2022132718A RU2816758C1 RU 2816758 C1 RU2816758 C1 RU 2816758C1 RU 2022132718 A RU2022132718 A RU 2022132718A RU 2022132718 A RU2022132718 A RU 2022132718A RU 2816758 C1 RU2816758 C1 RU 2816758C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- saccharina
- hydrolysis
- temperature
- stabilizer
- Prior art date
Links
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 59
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 235000013305 food Nutrition 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims abstract description 23
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims abstract description 21
- 241000512259 Ascophyllum nodosum Species 0.000 claims abstract description 20
- SHZGCJCMOBCMKK-DHVFOXMCSA-N L-fucopyranose Chemical group C[C@@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O SHZGCJCMOBCMKK-DHVFOXMCSA-N 0.000 claims abstract description 20
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 13
- 241000015177 Saccharina japonica Species 0.000 claims abstract description 11
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims abstract description 10
- 241000983746 Saccharina latissima Species 0.000 claims abstract description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 10
- 125000000020 sulfo group Chemical group O=S(=O)([*])O[H] 0.000 claims abstract description 10
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims abstract 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 18
- 241000199919 Phaeophyceae Species 0.000 abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 21
- 150000004804 polysaccharides Chemical class 0.000 description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- SHZGCJCMOBCMKK-UHFFFAOYSA-N D-mannomethylose Natural products CC1OC(O)C(O)C(O)C1O SHZGCJCMOBCMKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- PNNNRSAQSRJVSB-SLPGGIOYSA-N Fucose Natural products C[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 13
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 241000195480 Fucus Species 0.000 description 9
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 9
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 9
- 241000195482 Fucaceae Species 0.000 description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- 229920000855 Fucoidan Polymers 0.000 description 7
- 241001466452 Laminariaceae Species 0.000 description 6
- 241001491702 Lessoniaceae Species 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005904 alkaline hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IAJILQKETJEXLJ-QTBDOELSSA-N aldehydo-D-glucuronic acid Chemical group O=C[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)C(O)=O IAJILQKETJEXLJ-QTBDOELSSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 3
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 3
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 3
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 2
- IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N Galacturonsaeure Natural products O=CC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019486 Sunflower oil Nutrition 0.000 description 2
- 241001261506 Undaria pinnatifida Species 0.000 description 2
- 229920001284 acidic polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 150000004805 acidic polysaccharides Chemical class 0.000 description 2
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 229940097043 glucuronic acid Drugs 0.000 description 2
- 235000021388 linseed oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000000944 linseed oil Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000002600 sunflower oil Substances 0.000 description 2
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241000251511 Holothuroidea Species 0.000 description 1
- 241001260858 Sargassum sp. Species 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000004781 alginic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 235000007983 food acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000002778 food additive Substances 0.000 description 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 1
- -1 fucose residues Chemical class 0.000 description 1
- 239000007863 gel particle Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000000416 hydrocolloid Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 108010027350 protosubtilin Proteins 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для получения стабилизатора эмульсий при переработке бурых водорослей, относящихся к семействам фукусовые (Fucaceae), ламинариевые (Laminariaceae) и лессониевые (Lessoniaceae). Заявляемое вещество может использоваться для получения эмульсий в пищевой и медицинской промышленности, а также для направленной доставки лекарственных веществ и пищевых добавок.The invention relates to the field of biotechnology and can be used to obtain an emulsion stabilizer in the processing of brown algae belonging to the fucus (Fucaceae), kelp (Laminariaceae) and Lessoniaceae families. The claimed substance can be used to produce emulsions in the food and medical industries, as well as for targeted delivery of drugs and food additives.
Стабилизаторы эмульсий представляют собой вещества, способные адсорбироваться на границе раздела фаз и формировать тонкие слои на поверхности капель неполярных жидкостей в воде. За счет образования положительного/отрицательного заряда или стерического отталкивания эти слои предотвращают коалесценцию капель эмульсии и расслоение системы с образованием макроскопических фаз несмешивающихся жидкостей. При добавлении стабилизаторов удается значительно увеличить сроки хранения эмульсий (до нескольких месяцев) и повысить их устойчивость к механическим воздействиям. Даже при частичном расслоении такие эмульсии легко возвращаются в исходное состояние при встряхивании. Повышенная устойчивость расширяет спектр практического применения подобных систем, включая направленную доставку лекарственных веществ и пищевых добавок. Появляется возможность создания лечебных продуктов питания на основе пищевых эмульсий с длительными сроками хранения.Emulsion stabilizers are substances that can be adsorbed at the interface and form thin layers on the surface of droplets of non-polar liquids in water. By generating a positive/negative charge or steric repulsion, these layers prevent the emulsion droplets from coalescing and separating the system to form macroscopic phases of immiscible liquids. By adding stabilizers, it is possible to significantly increase the shelf life of emulsions (up to several months) and increase their resistance to mechanical stress. Even with partial separation, such emulsions easily return to their original state when shaken. Increased stability expands the range of practical applications of such systems, including targeted delivery of drugs and nutritional supplements. It becomes possible to create medicinal food products based on food emulsions with long shelf life.
Особой группой веществ, способных стабилизировать эмульсии являются сульфатированные полисахариды, получаемые из бурых водорослей и грибов. Подобные полисахариды помимо основной полимерной цепи на основе фукозы содержат боковые цепи, состоящие из остатков глюкуроновой кислоты, галактозы, ксилозы и других сахаров. Общее содержание фукозы в таких полисахаридах может быть ниже 50%. Состав сахаров в этих соединениях меняется в зависимости от района культивирования и времени сбора природного сырья. Известно, что подобные кислые полисахариды, включающие остатки фукозы, могут быть использованы для стабилизации эмульсий типа масло-в-воде. Так в патенте Южной Кореи KR 20180129123 A описано применение фукоидана, экстрагированного из гриба Undaria pinnatifida sporophyll, в качестве стабилизатора эмульсий на основе растительных масел. В заявке на патент США US 2021/0259290 A1 фукоидан упомянут в числе большого ряда стабилизаторов эмульсий на основе полисахаридов. Из научной литературы известны и другие примеры использования экстрактов, содержащих фукоидан для стабилизации эмульсий (Awatief F. Hifney et al., Industrial optimization of fucoidan extraction from Sargassum sp. and its potential antioxidant and emulsifying activities, Food Hydrocolloids, 2016, Vol. 54, Part A, p. 77 – 88). Недостатком перечисленных способов является экзотическое и малотоннажное сырье, которое используется для получения стабилизаторов эмульсий на основе сульфатированных полисахаридов.A special group of substances that can stabilize emulsions are sulfated polysaccharides obtained from brown algae and fungi. In addition to the main fucose-based polymer chain, such polysaccharides contain side chains consisting of glucuronic acid residues, galactose, xylose and other sugars. The total fucose content of such polysaccharides may be below 50%. The composition of sugars in these compounds varies depending on the area of cultivation and the time of collection of natural raw materials. It is known that such acidic polysaccharides, including fucose residues, can be used to stabilize oil-in-water emulsions. Thus, the South Korean patent KR 20180129123 A describes the use of fucoidan extracted from the mushroom Undaria pinnatifida sporophyll as a stabilizer for emulsions based on vegetable oils. US patent application US 2021/0259290 A1 mentions fucoidan among a large range of polysaccharide-based emulsion stabilizers. Other examples of the use of extracts containing fucoidan to stabilize emulsions are known from the scientific literature (Awatief F. Hifney et al., Industrial optimization of fucoidan extraction from Sargassum sp. and its potential antioxidant and emulsifying activities, Food Hydrocolloids, 2016, Vol. 54, Part A, pp. 77 - 88). The disadvantage of these methods is the exotic and low-tonnage raw materials that are used to obtain emulsion stabilizers based on sulfated polysaccharides.
В то же время неизвестно о применении сульфатированных полисахаридов, получаемых из распространенных в Российской Федерации видов бурых водорослей, для стабилизации эмульсий. Важно, что сырьевая база бурых водорослей Ascophyllum nodosum, Saccharina japonica, Saccharina latissima несоизмеримо больше чем у Undaria pinnatifida sporophyll, что делает разработку способов переработки бурых водорослей экономически оправданной.At the same time, it is unknown about the use of sulfated polysaccharides obtained from brown algae species common in the Russian Federation to stabilize emulsions. It is important that the raw material base of brown algae Ascophyllum nodosum, Saccharina japonica, Saccharina latissima is disproportionately larger than that of Undaria pinnatifida sporophyll, which makes the development of methods for processing brown algae economically justified.
В настоящее время известны несколько способов переработки бурых водорослей с получением кислых полисахаридов без использования органических растворителей.Currently, several methods are known for processing brown algae to produce acidic polysaccharides without the use of organic solvents.
Известен способ по патенту РФ RU 2650808 C1 от 17.04.2018, в котором экстракцию водорослей рода Fucus проводят смесью фруктозы, глюкозы, сахарозы и воды (в молярном соотношении 1 : 1 : 1 : 11) 20 % и воды 80 % с использованием микроволнового излучения мощностью 500 – 600 Вт в течение 10 – 15 мин при температуре 40 – 60 °С, затем к реакционной смеси прибавляют фермент протосубтилин из расчета 1 – 3 г на 100 г экстракта и проводят ферментацию с ультразвуковой обработкой с частотой 42 кГц при температуре 40 °С в течение 30 мин. Недостатком данного способа является многостадийная схема получения экстракта, использование микроволнового излучения и ферментативной обработки, затрудняющих промышленное применение этой технологии.There is a known method according to RF patent RU 2650808 C1 dated 04/17/2018, in which the extraction of algae of the genus Fucus is carried out with a mixture of fructose, glucose, sucrose and water (in a molar ratio of 1:1:1:11) 20% and water 80% using microwave radiation with a power of 500–600 W for 10–15 min at a temperature of 40–60 °C, then the enzyme protosubtilin is added to the reaction mixture at the rate of 1–3 g per 100 g of extract and fermentation is carried out with ultrasonic treatment at a frequency of 42 kHz at a temperature of 40 ° C for 30 min. The disadvantage of this method is the multi-stage scheme for obtaining the extract, the use of microwave radiation and enzymatic treatment, which complicate the industrial application of this technology.
Также известен способ по патенту РФ RU 2662368 C2 от 25.07.2018, в котором экстракция осуществляется раствором хлористого кальция в роторно-пульсационном гомогенизаторе, после чего проводят криодеструкцию сырья при температуре минус 20 °С в течение двух суток. Жидкую фазу затем концентрируют на мембране 30 кДа и упаривают с получение сухого экстракта, содержащего 56 – 58 % фукоидана. Недостатком данного способа является длительность выделения и малая производительность, что также ограничивает его применение в промышленности.There is also a known method according to RF patent RU 2662368 C2 dated July 25, 2018, in which extraction is carried out with a solution of calcium chloride in a rotary pulsation homogenizer, after which cryodestruction of the raw material is carried out at a temperature of minus 20 °C for two days. The liquid phase is then concentrated on a 30 kDa membrane and evaporated to obtain a dry extract containing 56–58% fucoidan. The disadvantage of this method is the duration of isolation and low productivity, which also limits its use in industry.
Общим недостатком перечисленных известных способов является большой расход энергии и невозможность контроля физико-химических параметров сульфатированных полисахаридов, таких как молекулярная масса и состав сахаров.A common disadvantage of the listed known methods is the high energy consumption and the inability to control the physicochemical parameters of sulfated polysaccharides, such as molecular weight and sugar composition.
Наиболее близким к предлагаемому способу получения стабилизатора эмульсий из бурых водорослей является известный по патенту РФ RU 2302429 C1 от 10.07.2007 способ переработки ламинарии, в котором выполняют измельчение водорослей, их обработку химическими реагентами, в частности, 0,5 – 1,0 % раствором пищевой кислоты в течение 4 – 5 ч, извлечение готового продукта путем отделения кислотного экстракта с последующей ультрафильтрацией на мембране с размером пор от 100 до 300 кДа, и сушку готового продукта.The closest to the proposed method for obtaining a stabilizer for emulsions from brown algae is the method of processing kelp, known from the Russian Federation patent RU 2302429 C1 dated July 10, 2007, in which the algae is crushed and treated with chemical reagents, in particular, a 0.5 - 1.0% solution food acid for 4–5 h, recovery of the finished product by separating the acid extract followed by ultrafiltration on a membrane with a pore size of 100 to 300 kDa, and drying the finished product.
Общим недостатком всех известных способов переработки бурых водорослей, включая известный способ по патенту РФ RU 2302429 C1 от 10.07.2007, является то, что все они не предусматривают получение продуктов, обладающих способностью эффективно стабилизировать эмульсии.A common disadvantage of all known methods for processing brown algae, including the known method according to Russian Federation patent RU 2302429 C1 dated July 10, 2007, is that they do not provide for the production of products that have the ability to effectively stabilize emulsions.
Технической задачей настоящего изобретения является разработка стабилизатора эмульсий из сульфатированных полисахаридов, пригодного для практического использования в качестве стабилизатора эмульсий типа масло-в-воде, и способа его получения из бурых водорослей семейства фукусовых (Fucaceae), ламинариевых (Laminariaceae), лессониевых (Lessoniaceae).The technical objective of the present invention is to develop an emulsion stabilizer from sulfated polysaccharides, suitable for practical use as a stabilizer for oil-in-water emulsions, and a method for its production from brown algae of the fucus family (Fucaceae), kelp (Laminariaceae), Lessoniaceae.
Поставленная техническая задача решается тем, что предлагаемый стабилизатор эмульсий представляет собой линейный сульфатированный полимер, состоящий преимущественно из остатков фукозы, 65 – 80 %, и содержанием сульфогрупп в диапазоне 5 – 25 %, а для получения предлагаемого стабилизатора эмульсий выполняют измельчение бурых водорослей, их обработку химическими реагентами, извлечение готового продукта и его сушку, причем обработку химическими реагентами проводят в две стадии, на первой стадии сухие водоросли экстрагируют раствором хлорида кальция или уксусной кислоты с температурой 60 – 80 °С, на второй стадии полученный экстракт подвергают гидролизу, а извлечение готового продукта проводят после нейтрализации раствора до нейтрального рН с помощью диализа на мембране 8 кДа. В качестве водорослей используют бурые водоросли семейства фукусовые (Fucaceae), ламинариевые (Laminariaceae) или лессониевые (Lessoniaceae). Гидролиз выполняют с помощью азотной, соляной или щавелевой кислоты при температуре 85 – 90 °С и рН 1,5 – 2 в течение 30 – 50 мин или с помощью раствора гидроксида натрия или гидроксида калия при температуре 50 – 60 °С и рН 8,5 – 9 в течение 20 – 30 мин.The posed technical problem is solved by the fact that the proposed emulsion stabilizer is a linear sulfated polymer, consisting mainly of fucose residues, 65–80%, and a content of sulfo groups in the range of 5–25%, and to obtain the proposed emulsion stabilizer, brown algae is ground and processed chemical reagents, extracting the finished product and drying it, and the treatment with chemical reagents is carried out in two stages, at the first stage, dry algae is extracted with a solution of calcium chloride or acetic acid at a temperature of 60–80 ° C, at the second stage, the resulting extract is subjected to hydrolysis, and extraction of the finished product product is carried out after neutralization of the solution to neutral pH by dialysis on an 8 kDa membrane. The algae used are brown algae of the fucus (Fucaceae), kelp (Laminariaceae) or lessoniaceae (Lessoniaceae) family. Hydrolysis is carried out using nitric, hydrochloric or oxalic acid at a temperature of 85 - 90 °C and pH 1.5 - 2 for 30 - 50 minutes or using a solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide at a temperature of 50 - 60 °C and pH 8, 5 - 9 for 20 - 30 min.
Суть изобретения заключается в следующем. В результате водной экстракции из водорослей извлекаются водорастворимые сульфатированные полисахариды, в то время как альгиновые кислоты и нерастворимые в воде полисахариды остаются в сырье. В зависимости от вида водорослей, сезона сбора, места произрастания и других факторов получаются различные по составу экстракты, содержащие смесь разветвленных полисахаридов, состоящих из остатков фукозы, глюкуроновой кислоты, галактозы, ксилозы и других сахаров. Экстракты также содержат различные фракции по молекулярному весу от 20 до 500 кДа. При проведении кислотного или щелочного гидролиза происходит отщепление боковых цепей, состоящих из глюкуроновой кислоты и галактозы, а также падение молекулярного веса полимерных цепей. Основным продуктом кислотного гидролиза является линейный сульфатированный полимер, состоящий преимущественно из остатков фукозы (65 – 80%) с молекулярным весом в диапазоне 10 – 25 кДа и содержанием сульфогрупп в диапазоне 5 – 25%. Таким образом, проведение гидролиза позволяет селективно удалить боковые цени, состоящие из минорных сахаров, оставив линейные участки полисахарида, состоящие из остатков фукозы. Полученный продукт по своим характеристикам очень близок к низкомолекулярному фукоидану, который получают из грибов и морских огурцов. Также, как и экстракт по патенту KR 20180129123 A, сульфатированные полисахариды, полученные предлагаемым способом, обладают ярко выраженным свойством стабилизировать эмульсии типа масло-в-воде в концентрациях 0,1 – 0,3 мас. %.The essence of the invention is as follows. As a result of aqueous extraction, water-soluble sulfated polysaccharides are extracted from algae, while alginic acids and water-insoluble polysaccharides remain in the raw material. Depending on the type of algae, collection season, place of growth and other factors, extracts of different composition are obtained, containing a mixture of branched polysaccharides consisting of fucose residues, glucuronic acid, galactose, xylose and other sugars. The extracts also contain different molecular weight fractions ranging from 20 to 500 kDa. When carrying out acid or alkaline hydrolysis, side chains consisting of glucuronic acid and galactose are eliminated, as well as a drop in the molecular weight of the polymer chains. The main product of acid hydrolysis is a linear sulfated polymer consisting predominantly of fucose residues (65–80%) with a molecular weight in the range of 10–25 kDa and a content of sulfonic groups in the range of 5–25%. Thus, hydrolysis makes it possible to selectively remove side chains consisting of minor sugars, leaving linear regions of the polysaccharide consisting of fucose residues. The resulting product is very close in its characteristics to low molecular weight fucoidan, which is obtained from mushrooms and sea cucumbers. Just like the extract according to patent KR 20180129123 A, sulfated polysaccharides obtained by the proposed method have a pronounced property of stabilizing oil-in-water emulsions in concentrations of 0.1–0.3 wt. %.
В качестве исходного сырья для получения сульфатированных полисахаридов с помощью предлагаемого способа могут быть использованы водоросли Ascophyllum nodosum из семейства фукусовых (Fucaceae), а также с меньшей эффективностью Saccharina japonica из семейства ламинариевых (Laminariaceae), Saccharina latissima из семейства лессониевых (Lessoniaceae). Водоросли могут быть использованы как в свежем, так и сухом виде.The algae Ascophyllum nodosum from the Fucus family (Fucaceae), as well as, with less efficiency, Saccharina japonica from the kelp family (Laminariaceae), Saccharina latissima from the Lessoniaceae family can be used as a starting material for the production of sulfated polysaccharides using the proposed method. Seaweed can be used both fresh and dry.
В качестве кислоты для проведения кислого гидролиза могут использоваться сильные органические (щавелевая) или неорганические (азотная, соляная) кислоты.Strong organic (oxalic) or inorganic (nitric, hydrochloric) acids can be used as an acid for acid hydrolysis.
В качестве основания для проведения щелочного гидролиза могут быть использованы гидроксиды щелочных металлов, такие как гидроксид натрия или гидроксид калия.Alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used as a base for carrying out alkaline hydrolysis.
Предлагаемый способ по сравнению с прототипом характеризуется рядом новых существенных признаков:The proposed method, in comparison with the prototype, is characterized by a number of new significant features:
- использование дополнительной стадии кислотного или щелочного гидролиза для получения сульфатированных полисахаридов из бурых водорослей;- use of an additional stage of acid or alkaline hydrolysis to obtain sulfated polysaccharides from brown algae;
- получение однородных по молекулярной массе (10 – 25 кДа) и составу сахаров (65 – 80 % остатков фукозы) сульфатированных полисахаридов из различных бурых водорослей (Ascophyllum nodosum, Saccharina japonica, Saccharina latissima);- obtaining sulfated polysaccharides from various brown algae (Ascophyllum nodosum, Saccharina japonica, Saccharina latissima) that are homogeneous in molecular weight (10–25 kDa) and sugar composition (65–80% fucose residues);
- получение сульфатированных полисахаридов, обладающих способностью стабилизировать эмульсии типа масло-в-воде в концентрации 0,1 – 0,3 мас. %.- production of sulfated polysaccharides with the ability to stabilize oil-in-water emulsions in a concentration of 0.1–0.3 wt. %.
В заявляемом изобретении низкомолекулярные (10 – 25 кДа) сульфатированные полисахариды из бурых водорослей Ascophyllum nodosum, Saccharina japonica, Saccharina latissima проявляют ранее неизвестные для них свойства:In the claimed invention, low molecular weight (10–25 kDa) sulfated polysaccharides from brown algae Ascophyllum nodosum, Saccharina japonica, Saccharina latissima exhibit previously unknown properties:
- способность стабилизировать эмульсии типа масло-в-воде, в то время как коммерчески доступные экстракты бурых водорослей Ascophyllum nodosum, Saccharina japonica, Saccharina latissima не проявляют поверхностной активности;- the ability to stabilize oil-in-water emulsions, while commercially available extracts of brown algae Ascophyllum nodosum, Saccharina japonica, Saccharina latissima do not exhibit surface activity;
- способность растворяться в органических растворителях, в то время как коммерчески доступные образцы фукоидана полностью растворимы только в воде;- ability to dissolve in organic solvents, while commercially available fucoidan samples are completely soluble only in water;
- способность образовывать опалесцирующие коллоидные растворы, содержащие частицы геля диаметром 200 – 600 нм.- the ability to form opalescent colloidal solutions containing gel particles with a diameter of 200–600 nm.
Заявляемый продукт – стабилизатор эмульсий – может быть успешно использован для получения пищевых эмульсий на основе растительных масел и других неполярных веществ. Для получения заявляемого продукта используют водоросли, производимые в промышленных масштабах и легко доступные в пределах Российской Федерации. Таким образом, заявляемый продукт может быть получен в реальных условиях, с использованием известных материалов, устройств и веществ.The claimed product, an emulsion stabilizer, can be successfully used to produce food emulsions based on vegetable oils and other non-polar substances. To obtain the claimed product, algae produced on an industrial scale and easily available within the Russian Federation are used. Thus, the claimed product can be obtained under real conditions, using known materials, devices and substances.
Заявляемый продукт получают и применяют следующим образом.The claimed product is prepared and used as follows.
Высушенные бурые водоросли в количестве 100 г измельчают на ножевой мельнице до образования тонкого порошка. Полученный порошок заливают 1 – 1,5 л 1 % раствора хлорида кальция или 7 % раствором уксусной кислоты и образовавшуюся суспензию нагревают при температуре 60 – 80 °С и перемешивании в течение 2 ч. Осадок отделяют центрифугированием, а к получившемуся раствору добавляют органическую (щавелевую) или минеральную (азотную, соляную) кислоту до рН 1,5 – 2 и нагревают в течение 30 мин при температуре 85 – 90 °С. Раствор нейтрализуют 20 % раствором соды до рН 7 и упаривают до трети первоначального объема. В случае проведения щелочного гидролиза к раствору после центрифугирования добавляют 10 % раствор щелочи (гидроксида натрия или гидроксида калия) до рН 8,5 – 9 и нагревают в течение 20 мин при температуре 50 °С. Раствор нейтрализуют 10 % раствором соляной кислоты до рН 7 и упаривают до трети первоначального объема. Низкомолекулярные примеси отделяют методом диализа через мембрану 8 кДа, после чего раствор упаривают досуха (подвергают сушке). Необходимо отметить, что способность стабилизировать эмульсии не зависит от наличия низкомолекулярных примесей в образцах. Поэтому, для снижения затрат на получение целевого продукта диализ можно не использовать, если не требуется его высокая чистота. В этом случае экстракт после нейтрализации упаривают досуха.Dried brown seaweed in an amount of 100 g is ground in a knife mill to form a fine powder. The resulting powder is poured into 1–1.5 liters of a 1% solution of calcium chloride or a 7% solution of acetic acid and the resulting suspension is heated at a temperature of 60–80°C and stirring for 2 hours. The precipitate is separated by centrifugation, and organic (oxalic acid) is added to the resulting solution ) or mineral (nitric, hydrochloric) acid to pH 1.5–2 and heated for 30 minutes at a temperature of 85–90°C. The solution is neutralized with a 20% soda solution to pH 7 and evaporated to a third of the original volume. In the case of alkaline hydrolysis, a 10% alkali solution (sodium hydroxide or potassium hydroxide) is added to the solution after centrifugation to pH 8.5 - 9 and heated for 20 minutes at a temperature of 50 °C. The solution is neutralized with 10% hydrochloric acid to pH 7 and evaporated to a third of the original volume. Low molecular weight impurities are separated by dialysis through an 8 kDa membrane, after which the solution is evaporated to dryness (dried). It should be noted that the ability to stabilize emulsions does not depend on the presence of low molecular weight impurities in the samples. Therefore, to reduce the cost of obtaining the target product, dialysis can be omitted unless its high purity is required. In this case, the extract after neutralization is evaporated to dryness.
Выход готового продукта составляет от 3 до 12 % в зависимости от выбранного сырья и экстрагента. Образцы представляют собой серый порошок, хорошо растворимый в воде с образованием опалесцирующего раствора и умеренно растворимый в этаноле. Количественное определение содержания фукозы в образцах проводят спектрофотометрическим методом по реакции с цистеином в серной кислоте, а также по соотношению сигналов в спектрах ЯМР 1Н. Полученные образцы содержат 65 – 80% фукозы и 10 – 15% сульфогрупп.The yield of the finished product ranges from 3 to 12% depending on the selected raw materials and extractant. The samples are a gray powder, highly soluble in water to form an opalescent solution and moderately soluble in ethanol. Quantitative determination of the fucose content in the samples is carried out by the spectrophotometric method by reaction with cysteine in sulfuric acid, as well as by the ratio of signals in the 1 H NMR spectra. The resulting samples contain 65–80% fucose and 10–15% sulfo groups.
Образцы сульфатированных полисахаридов используют для получения эмульсий типа масло-в-воде. Для этого готовят 50 мл раствора сухого экстракта в концентрации 0,1 – 0,3 мас. % в дистиллированной воде и к нему добавляют 15 мл масла (растительные масла, гексан, толуол и другие несмешивающиеся с водой органические растворители). Полученную смесь перемешивают с помощью механического диспергатора при частоте вращения ротора 10 000 – 15 000 об/мин в течение 5 мин. Образовавшуюся эмульсию оставляют при комнатной температуре на неделю. Увеличение среднего размера капель эмульсии оценивают с помощью оптического микроскопа, снабженного камерой и линейкой. Эмульсия считается стабильной, если увеличение среднего размера капель не превышает 50 %.Samples of sulfated polysaccharides are used to obtain oil-in-water emulsions. To do this, prepare 50 ml of a solution of dry extract at a concentration of 0.1–0.3 wt. % in distilled water and add 15 ml of oil (vegetable oils, hexane, toluene and other water-immiscible organic solvents). The resulting mixture is mixed using a mechanical disperser at a rotor speed of 10,000 - 15,000 rpm for 5 minutes. The resulting emulsion is left at room temperature for a week. The increase in the average size of emulsion droplets is assessed using an optical microscope equipped with a camera and a ruler. An emulsion is considered stable if the increase in average droplet size does not exceed 50%.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами:The invention is illustrated by the following examples:
Пример № 1. По изобретению Example No. 1 . According to the invention
Высушенные бурые водоросли Ascophyllum nodosum из семейства фукусовых (Fucaceae) в количестве 100 г измельчают на ножевой мельнице до образования тонкого порошка. Полученный порошок заливают 1,5 л 7 % раствором уксусной кислоты и образовавшуюся суспензию нагревают при температуре 80 °С и перемешивании в течение 2 ч. Осадок отделяют центрифугированием, а к получившемуся раствору добавляют щавелевую кислоту до рН 1,5 и нагревают в течение 30 мин при температуре 90 °С. Раствор нейтрализуют 20 % раствором соды до рН 7 и упаривают до трети первоначального объема. Низкомолекулярные примеси отделяют методом диализа через мембрану 8 кДа, после чего раствор упаривают досуха.Dried brown seaweed Ascophyllum nodosum from the fucus family (Fucaceae) in an amount of 100 g is ground in a knife mill to form a fine powder. The resulting powder is poured into 1.5 liters of 7% acetic acid solution and the resulting suspension is heated at a temperature of 80°C and stirring for 2 hours. The precipitate is separated by centrifugation, and oxalic acid is added to the resulting solution to pH 1.5 and heated for 30 minutes at 90°C. The solution is neutralized with a 20% soda solution to pH 7 and evaporated to a third of the original volume. Low molecular weight impurities are separated by dialysis through an 8 kDa membrane, after which the solution is evaporated to dryness.
Выход готового продукта – 8,5 г. Полученный образец содержит: 76% фукозы и 13% сульфогрупп.The yield of the finished product is 8.5 g. The resulting sample contains: 76% fucose and 13% sulfo groups.
Для получения эмульсии готовят 50 мл раствора сухого экстракта в концентрации 0,3 мас. % в дистиллированной воде и к нему добавляют 15 мл подсолнечного масла. Полученную смесь перемешивают с помощью механического диспергатора при частоте вращения ротора 10 000 – 15 000 об/мин в течение 5 мин. Образовавшуюся эмульсию оставляют при комнатной температуре в течение недели. За это время средний размер капель не изменился, что говорит об удовлетворительной устойчивости эмульсии.To obtain an emulsion, prepare 50 ml of a solution of dry extract at a concentration of 0.3 wt. % in distilled water and add 15 ml of sunflower oil to it. The resulting mixture is mixed using a mechanical disperser at a rotor speed of 10,000 - 15,000 rpm for 5 minutes. The resulting emulsion is left at room temperature for a week. During this time, the average droplet size did not change, which indicates satisfactory stability of the emulsion.
Пример № 2. По изобретению Example No. 2 . According to the invention
Высушенные бурые водоросли Saccharina japonica из семейства ламинариевых (Laminariaceae) в количестве 100 г измельчают на ножевой мельнице до образования тонкого порошка. Полученный порошок заливают 1,25 л 1 % раствора хлорида кальция и образовавшуюся суспензию нагревают при температуре 60 °С и перемешивании в течение 2 ч. Осадок отделяют центрифугированием, а к получившемуся раствору добавляют соляную кислоту до рН 1,5 и нагревают в течение 30 мин при температуре 85 °С. Раствор нейтрализуют 20 % раствором соды до рН 7 и упаривают до трети первоначального объема. Низкомолекулярные примеси отделяют методом диализа через мембрану 8 кДа, после чего раствор упаривают досуха.Dried brown seaweed Saccharina japonica from the kelp family (Laminariaceae) in an amount of 100 g is ground in a knife mill to form a fine powder. The resulting powder is poured into 1.25 liters of a 1% calcium chloride solution and the resulting suspension is heated at 60°C and stirring for 2 hours. The precipitate is separated by centrifugation, and hydrochloric acid is added to the resulting solution to pH 1.5 and heated for 30 minutes. at 85°C. The solution is neutralized with a 20% soda solution to pH 7 and evaporated to a third of the original volume. Low molecular weight impurities are separated by dialysis through an 8 kDa membrane, after which the solution is evaporated to dryness.
Выход готового продукта – 3,4 г. Полученный образец содержит: 66 % фукозы и 10,5 % сульфогрупп.The yield of the finished product is 3.4 g. The resulting sample contains: 66% fucose and 10.5% sulfo groups.
Для получения эмульсии готовят 50 мл раствора сухого экстракта в концентрации 0,2 мас. % в дистиллированной воде и к нему добавляют 15 мл льняного масла. Полученную смесь перемешивают с помощью механического диспергатора при частоте вращения ротора 10 000 – 15 000 об/мин в течение 5 мин. Образовавшуюся эмульсию оставляют при комнатной температуре в течение недели. За это время средний размер капель увеличился на 20 %, что говорит об удовлетворительной устойчивости эмульсии.To obtain an emulsion, prepare 50 ml of a solution of dry extract at a concentration of 0.2 wt. % in distilled water and add 15 ml of linseed oil to it. The resulting mixture is mixed using a mechanical disperser at a rotor speed of 10,000–15,000 rpm for 5 minutes. The resulting emulsion is left at room temperature for a week. During this time, the average droplet size increased by 20%, indicating satisfactory emulsion stability.
Пример № 3. По изобретению, без очистки на диализной мембране Example No. 3 . According to the invention, without purification on a dialysis membrane
Высушенные бурые водоросли Ascophyllum nodosum из семейства фукусовых (Fucaceae) в количестве 100 г измельчают на ножевой мельнице до образования тонкого порошка. Полученный порошок заливают 1 л 7 % раствором уксусной кислоты и образовавшуюся суспензию нагревают при температуре 80 °С и перемешивании в течение 2 ч. Осадок отделяют центрифугированием, а к получившемуся раствору добавляют азотную кислоту до рН 2 и нагревают в течение 50 мин при температуре 85 °С. Раствор нейтрализуют 20 % раствором соды до рН 7 и упаривают досуха.Dried brown seaweed Ascophyllum nodosum from the fucus family (Fucaceae) in an amount of 100 g is ground in a knife mill to form a fine powder. The resulting powder is poured into 1 liter of 7% acetic acid solution and the resulting suspension is heated at a temperature of 80°C and stirring for 2 hours. The precipitate is separated by centrifugation, and nitric acid is added to the resulting solution to pH 2 and heated for 50 minutes at a temperature of 85° WITH. The solution is neutralized with a 20% soda solution to pH 7 and evaporated to dryness.
Выход готового продукта без диализа – 25 г, содержание фукозы – 37%. После диализа выход – 9 г, содержание фукозы – 68 %.The yield of the finished product without dialysis is 25 g, fucose content is 37%. After dialysis, the yield is 9 g, the fucose content is 68%.
Полученный образец без дальнейшей очистки используют для получения эмульсий типа масло-в-воде. Для этого готовят 50 мл раствора сухого экстракта в концентрации 0,3 мас. % (в пересчете на 100 % вещество) в дистиллированной воде и к нему добавляют 15 мл толуола. Полученную смесь перемешивают с помощью механического диспергатора при частоте вращения ротора 10 000 – 15 000 об/мин в течение 5 мин. Образовавшуюся эмульсию оставляют при комнатной температуре в течение недели. За это время средний размер капель не изменился, что говорит об удовлетворительной устойчивости эмульсии.The resulting sample is used without further purification to obtain oil-in-water emulsions. To do this, prepare 50 ml of a solution of dry extract at a concentration of 0.3 wt. % (calculated as 100% substance) in distilled water and 15 ml of toluene is added to it. The resulting mixture is mixed using a mechanical disperser at a rotor speed of 10,000 - 15,000 rpm for 5 minutes. The resulting emulsion is left at room temperature for a week. During this time, the average droplet size did not change, which indicates satisfactory stability of the emulsion.
Пример № 4. Контрольный без гидролиза Example No. 4 . Control without hydrolysis
Высушенные бурые водоросли Ascophyllum nodosum из семейства фукусовых (Fucaceae) в количестве 100 г измельчают на ножевой мельнице до образования тонкого порошка. Полученный порошок заливают 1,5 л 7 % раствором уксусной кислоты и образовавшуюся суспензию нагревают при температуре 80 °С и перемешивании в течение 2 ч. Осадок отделяют центрифугированием, а получившийся раствор упаривают до трети первоначального объема. Низкомолекулярные примеси отделяют методом диализа через мембрану 8 кДа, после чего раствор упаривают досуха.Dried brown seaweed Ascophyllum nodosum from the fucus family (Fucaceae) in an amount of 100 g is ground in a knife mill to form a fine powder. The resulting powder is poured into 1.5 liters of 7% acetic acid solution and the resulting suspension is heated at 80°C and stirring for 2 hours. The precipitate is separated by centrifugation, and the resulting solution is evaporated to a third of the original volume. Low molecular weight impurities are separated by dialysis through an 8 kDa membrane, after which the solution is evaporated to dryness.
Выход готового продукта – 12 г. Полученный образец содержит: 52 % фукозы и 18 % сульфогрупп.The yield of the finished product is 12 g. The resulting sample contains: 52% fucose and 18% sulfo groups.
Для проведения пробы на образование эмульсии готовят 50 мл раствора сухого экстракта в концентрации 0,3 мас. % в дистиллированной воде и к нему добавляют 15 мл подсолнечного масла. Полученную смесь перемешивают с помощью механического диспергатора при частоте вращения ротора 10 000 – 15 000 об/мин в течение 5 мин. Образовавшуюся эмульсию оставляют при комнатной температуре. После 3 ч эмульсия расслоилась с образованием верхнего слоя чистого масла, что говорит о неустойчивости эмульсии.To test for emulsion formation, prepare 50 ml of a dry extract solution at a concentration of 0.3 wt. % in distilled water and add 15 ml of sunflower oil to it. The resulting mixture is mixed using a mechanical disperser at a rotor speed of 10,000 - 15,000 rpm for 5 minutes. The resulting emulsion is left at room temperature. After 3 h, the emulsion separated with the formation of a top layer of pure oil, indicating that the emulsion was unstable.
Пример № 5. Контрольный без гидролиза Example No. 5 . Control without hydrolysis
Высушенные бурые водоросли Saccharina japonica из семейства ламинариевых (Laminariaceae) в количестве 100 г измельчают на ножевой мельнице до образования тонкого порошка. Полученный порошок заливают 1,5 л 1 % раствора хлорида кальция и образовавшуюся суспензию нагревают при температуре 80 °С и перемешивании в течение 2 ч. Осадок отделяют центрифугированием, а получившейся раствор упаривают до трети первоначального объема. Низкомолекулярные примеси отделяют методом диализа через мембрану 8 кДа, после чего раствор упаривают досуха.Dried brown seaweed Saccharina japonica from the kelp family (Laminariaceae) in an amount of 100 g is ground in a knife mill to form a fine powder. The resulting powder is poured into 1.5 liters of a 1% calcium chloride solution and the resulting suspension is heated at 80°C and stirring for 2 hours. The precipitate is separated by centrifugation, and the resulting solution is evaporated to a third of the original volume. Low molecular weight impurities are separated by dialysis through an 8 kDa membrane, after which the solution is evaporated to dryness.
Выход готового продукта – 7,5 г. Полученный образец содержит: 43% фукозы и 16% сульфогрупп.The yield of the finished product is 7.5 g. The resulting sample contains: 43% fucose and 16% sulfo groups.
Для проведения пробы на образование эмульсии готовят 50 мл раствора сухого экстракта в концентрации 0,3 мас. % в дистиллированной воде и к нему добавляют 15 мл толуола. Полученную смесь перемешивают с помощью механического диспергатора при частоте вращения ротора 10 000 – 15 000 об/мин в течение 5 мин. Образовавшуюся эмульсию оставляют при комнатной температуре. После 1 часа эмульсия расслоилась с образованием верхнего слоя чистого растворителя, что говорит о неустойчивости эмульсии.To test for emulsion formation, prepare 50 ml of a dry extract solution at a concentration of 0.3 wt. % in distilled water and add 15 ml of toluene to it. The resulting mixture is mixed using a mechanical disperser at a rotor speed of 10,000 - 15,000 rpm for 5 minutes. The resulting emulsion is left at room temperature. After 1 hour, the emulsion separated with the formation of a top layer of pure solvent, which indicates the instability of the emulsion.
Пример № 6. По изобретению Example No. 6 . According to the invention
Высушенные бурые водоросли Ascophyllum nodosum из семейства фукусовых (Fucaceae) в количестве 100 г измельчают на ножевой мельнице до образования тонкого порошка. Полученный порошок заливают 1,5 л 1 % раствора хлорида кальция и образовавшуюся суспензию нагревают при температуре 80 °С и перемешивании в течение 2 ч. Осадок отделяют центрифугированием, а к получившемуся раствору добавляют 10 % раствор гидроксида натрия до рН 8,5 и нагревают в течение 20 мин при температуре 50 °С. При этом наблюдается образование осадка гидроксида кальция. Раствор нейтрализуют 10 % раствором соляной кислоты до рН 7 и упаривают до трети первоначального объема. Низкомолекулярные примеси отделяют методом диализа через мембрану 8 кДа, после чего раствор упаривают досуха.Dried brown seaweed Ascophyllum nodosum from the fucus family (Fucaceae) in an amount of 100 g is ground in a knife mill to form a fine powder. The resulting powder is poured into 1.5 liters of a 1% calcium chloride solution and the resulting suspension is heated at a temperature of 80°C and stirring for 2 hours. The precipitate is separated by centrifugation, and a 10% sodium hydroxide solution is added to the resulting solution to pH 8.5 and heated in for 20 min at 50°C. In this case, the formation of a calcium hydroxide precipitate is observed. The solution is neutralized with 10% hydrochloric acid to pH 7 and evaporated to a third of the original volume. Low molecular weight impurities are separated by dialysis through an 8 kDa membrane, after which the solution is evaporated to dryness.
Выход готового продукта – 5,2 г. Полученный образец содержит: 69% фукозы и 12% сульфогрупп.The yield of the finished product is 5.2 g. The resulting sample contains: 69% fucose and 12% sulfo groups.
Для получения эмульсии готовят 50 мл раствора сухого экстракта в концентрации 0,3 мас. % в дистиллированной воде и к нему добавляют 15 мл льняного масла. Полученную смесь перемешивают с помощью механического диспергатора при частоте вращения ротора 10 000 – 15 000 об/мин в течение 5 мин. Образовавшуюся эмульсию оставляют при комнатной температуре в течение недели. За это время средний размер капель увеличился на 10 %, что говорит об удовлетворительной устойчивости эмульсии.To obtain an emulsion, prepare 50 ml of a solution of dry extract at a concentration of 0.3 wt. % in distilled water and add 15 ml of linseed oil to it. The resulting mixture is mixed using a mechanical disperser at a rotor speed of 10,000–15,000 rpm for 5 minutes. The resulting emulsion is left at room temperature for a week. During this time, the average droplet size increased by 10%, indicating satisfactory emulsion stability.
Пример № 7. По изобретению Example No. 7 . According to the invention
Высушенные бурые водоросли Saccharina latissima из семейства лессониевых (Lessoniaceae) в количестве 100 г измельчают на ножевой мельнице до образования тонкого порошка. Полученный порошок заливают 1,25 л 1 % раствора хлорида кальция и образовавшуюся суспензию нагревают при температуре 75 °С и перемешивании в течение 2 ч. Осадок отделяют центрифугированием, а к получившемуся раствору добавляют 10 % раствор гидроксида калия до рН 9 и нагревают в течение 30 мин при температуре 60 °С. Раствор нейтрализуют 10 % раствором соляной кислоты до рН 7 и упаривают до трети первоначального объема. Низкомолекулярные примеси отделяют методом диализа через мембрану 8 кДа, после чего раствор упаривают досуха.Dried brown seaweed Saccharina latissima from the Lessoniaceae family in an amount of 100 g is ground in a knife mill to form a fine powder. The resulting powder is poured into 1.25 l of a 1% solution of calcium chloride and the resulting suspension is heated at a temperature of 75 °C and stirring for 2 hours. The precipitate is separated by centrifugation, and a 10% solution of potassium hydroxide is added to the resulting solution to pH 9 and heated for 30 min at 60°C. The solution is neutralized with 10% hydrochloric acid to pH 7 and evaporated to a third of the original volume. Low molecular weight impurities are separated by dialysis through an 8 kDa membrane, after which the solution is evaporated to dryness.
Выход готового продукта – 3,6 г. Полученный образец содержит: 65 % фукозы и 13 % сульфогрупп.The yield of the finished product is 3.6 g. The resulting sample contains: 65% fucose and 13% sulfo groups.
Для получения эмульсии готовят 50 мл раствора сухого экстракта в концентрации 0,3 мас. % в дистиллированной воде и к нему добавляют 15 мл толуола. Полученную смесь перемешивают с помощью механического диспергатора при частоте вращения ротора 10 000 – 15 000 об/мин в течение 5 мин. Образовавшуюся эмульсию оставляют при комнатной температуре в течение недели. За это время средний размер капель увеличился на 25 %, что говорит об удовлетворительной устойчивости эмульсии.To obtain an emulsion, prepare 50 ml of a solution of dry extract at a concentration of 0.3 wt. % in distilled water and 15 ml of toluene is added to it. The resulting mixture is mixed using a mechanical disperser at a rotor speed of 10,000 - 15,000 rpm for 5 minutes. The resulting emulsion is left at room temperature for a week. During this time, the average droplet size increased by 25%, indicating satisfactory emulsion stability.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816758C1 true RU2816758C1 (en) | 2024-04-04 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2302429C1 (en) * | 2005-10-24 | 2007-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр" | Method for producing fucoidan from laminaria |
| RU2506089C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (ММБИ КНЦ РАН) | Dry fucus extract, method for preparing it, and base anticoagulant ointment |
| RU2571274C2 (en) * | 2013-09-24 | 2015-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ") | Method for producing fucose and fucose-containing hydrolysate from brown algal biomass |
| RU2573574C2 (en) * | 2009-12-15 | 2016-01-20 | 73100 - Сетента И Трес Мил И Сем, Лда | Methods for producing microbial polymer containing fucosa, polymer and uses thereof |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2302429C1 (en) * | 2005-10-24 | 2007-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр" | Method for producing fucoidan from laminaria |
| RU2573574C2 (en) * | 2009-12-15 | 2016-01-20 | 73100 - Сетента И Трес Мил И Сем, Лда | Methods for producing microbial polymer containing fucosa, polymer and uses thereof |
| RU2506089C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (ММБИ КНЦ РАН) | Dry fucus extract, method for preparing it, and base anticoagulant ointment |
| RU2571274C2 (en) * | 2013-09-24 | 2015-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ") | Method for producing fucose and fucose-containing hydrolysate from brown algal biomass |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SARAH A. FOLEY "An Unfractionated Fucoidan from Ascophyllum nodosum: Extraction, Characterization, and Apoptotic Effects in Vitro", J. Nat. Prod. 2011, 74, 9, 1851-1861, 29.08.2011, https://doi.org/10.1021/np200124m PERIASWAMY SIVAGNANAM SARAVANA et al. "Structural, antioxidant, and emulsifying activities of fucoidan from Saccharina japonica using pressurized liquid extraction", Carbohydrate Polymers, 153(2016), p. 518-525, 07.08.2016, doi: 10.1016/j.carbpol.2016.08.014. PERIASWAMY SIVAGNANAM SARAVANA et al. "Structural, antioxidant, and emulsifying activities of fucoidan from Saccharina japonica using pressurized liquid extraction", Carbohydrate Polymers, 153(2016), p. 518-525, 07.08.2016, doi: 10.1016/j.carbpol.2016.08.014. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Emulsifying and structural properties of polysaccharides extracted from Chinese yam by an enzyme-assisted method | |
| CN109046192B (en) | Plant essential oil chitosan nano microcapsule and preparation method and application thereof | |
| Tuvikene et al. | Extraction and quantification of hybrid carrageenans from the biomass of the red algae Furcellaria lumbricalis and Coccotylus truncatus | |
| CA2418030A1 (en) | Isolation of glucan particles and uses thereof | |
| WO2016009146A1 (en) | Method for extracting soluble proteins from microalgal biomass | |
| US7611716B2 (en) | Method of processing seaweed | |
| Cernadas et al. | Retrieving of high-value biomolecules from edible Himanthalia elongata brown seaweed using hydrothermal processing | |
| CN108272661B (en) | Preparation method of eucommia seed oil microemulsion | |
| CN106103693A (en) | Method for the heat penetration of microalgae biomass | |
| CN112842996A (en) | Carotenoid nanoemulsion using natural raw materials and preparation method thereof | |
| RU2816758C1 (en) | Stabilizer for food emulsions of oil-in-water type and method for its production | |
| CN106008705A (en) | Method for separating and purifying phycocyanin by means of combination of two aqueous phase extraction and ultrasonic waves | |
| Luft et al. | Extraction and characterization of polysaccharide-enriched fractions from Phoma dimorpha mycelial biomass | |
| KR102550559B1 (en) | Cosmetic Composition for Moisturizing Skin Comprising Gracilaria Extract | |
| CN113874090B (en) | Method for the aqueous extraction of biosurfactants from corn steep water | |
| RU2460771C1 (en) | Method of extracting biologically active substances from biomass of unicellular algae of chlorella species | |
| WO2015102021A1 (en) | An integrated process to recover a spectrum of bioproducts from fresh seaweeds | |
| RU2676271C1 (en) | Method of complex processing of brown algae | |
| EP4335858A1 (en) | Method for purifying sophorolipid | |
| CA2963603A1 (en) | Method for concentrating beta-glucans | |
| RU2337571C2 (en) | Method of complex processing sea ware (versions) | |
| Khan et al. | Antioxidant and functional properties of β-glucan extracted from edible mushrooms Agaricus bisporus, Pleurotus ostreatus and Coprinus atramentarius. | |
| RU2613294C1 (en) | Method for producing melanin from sunflower husks | |
| El-Sayed et al. | Assessment of the state-of the-art developments in the extraction of antioxidants from marine algal species | |
| RU2793805C1 (en) | Method for obtaining polysaccharides from meal (processing waste) of brown algae |