Способ комплексной переработки бурых водорослей с получением йодсодержащих и полисахаридных продуктов

Патент 2233104

Авторы

Классы МПК

Реферат

Изобретение относится к пищевой промышленности и касается способа комплексной переработки бурых водорослей с получением целевых продуктов, обладающих биологическими свойствами. Предложен способ комплексной переработки бурых водорослей. Способ предусматривает измельчение бурых водорослей, экстракцию их водно-спиртовым раствором. При этом экстракцию измельченного сырья проводят 65-75% раствором этанола при температуре 50-60С в течение 1,5-2,5 ч. Далее водно-спиртовой экстракт освобождают от спирта, полученную водно-липидную эмульсию охлаждают до температуры 5-10С, разделяют ее отстаиванием на водную и липидную фракции и получают из них биологически активные вещества. Причем из водной фракции получают йодсодержащий минерально-маннитный комплекс, а из липидной фракции - йодсодержащий липидный комплекс. Водорослевый остаток (I) экстрагируют 1,0% раствором соляной кислоты в течение 6-10 ч при комнатной температуре. Затем подогревают массу до температуры 45-55С в течение 4-6 ч. Полученный кислотный экстракт последовательно нейтрализуют карбонатом калия или натрия до рН 7, а затем упаривают под вакуумом при температуре 50-55С до 1/4-5 от первоначального объема экстракта. Далее двукратно осаждают концентрат фукоидана трехкратным объемом этанола. Водорослевый остаток (II) экстрагируют при рН 8-9 в течение 10-15 ч при комнатной температуре с последующим подогревом массы до температуры 80-85С в течение 1-2 ч. Осуществляют фильтрацию экстракта до содержания примесей не более 1 г/л, получают в качестве биологически активного вещества альгилозу кальция и/или альгилозу натрия. При этом альгилозу кальция получают путем добавления к фильтрату 10% раствора хлористого кальция в расчете 2,0 - 2,5% к массе сухих веществ, а альгилозу натрия - путем добавления к альгиновой кислоте карбоната натрия из расчета 27-30% к массе сухих веществ. При этом альгиновую кислоту из фильтрата выделяют 10% раствором соляной кислоты. Изобретение позволяет получить одновременно несколько добавок, содержащих биологически активные вещества, максимально извлечь йодсодержащие соединения за счет применения мягких режимов обработки сырья. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для комплексной переработки бурых водорослей с получением йодсодержащих и полисахаридных пищевых добавок, которые могут быть использованы в качестве источника йода, биогенных элементов, дефицитных аминокислот, полиненасыщенных, жирных кислот и полисахаридов, обладающих высокой фармакологической активностью

Ламинариевые водоросли являются природным источником биогенных элементов, в том числе йода, в виде минеральных солей и органических соединений. Содержание йода в бурых водорослях в среднем составляет 0,1-0,2%. Основная часть йодсодержащих веществ является водорастворимой и легко извлекается из водоросли. В процессе переработки водорослей основное количество йода теряется вместе с биогенными элементами, фукоиданом, свободными аминокислотами, маннитом. Предлагаемый нами способ переработки позволяет сохранить все биологически активные вещества и получить их в виде йодсодержащих и полисахаридных пищевых добавок.

В состав йодсодержащих добавок входят микроэлементы: медь, молибден, селен и др.; аминокислоты - в первую очередь, тирозин, фенилаланин, метионин и непредельные жирные кислоты и только при наличии всего комплекса этих веществ возможны синтез гормонов щитовидной железы и усвоение йода в организме человека

Полисахариды бурых водорослей (альгинат и фукоидан) обладают ценными физико-химическими свойствами и высокой фармакологической активностью, в частности противоопухолевой, противовоспалительной, сорбционной и др.

Данные полисахариды применяются в пищевой промышленности, например, альгинат натрия, как в качестве загустителя, стабилизатора, так и в качестве пищевых добавок, обладающих лечебно-профилактическими свойствами.

Известен способ комплексной переработки бурых водорослей с получением маннита, минерального, липидного концентрата и экстракта ламинарии (SU, а.с. №1381925, МКИ С 07 С 31/26 "Способ получения маннита из водорослей ламинарии"). Способ включает измельчение бурых водорослей, экстракцию их 86% раствором спирта в течение 1 ч при температуре 80С, отгонку спирта от экстракта, отстаивание водного экстракта, разделение минерального и липидного концентрата ламинарии.

Недостатком данного способа является получение минерального и липидного концентрата с небольшим содержанием йода в результате применения высокой температуры при экстрагировании исходного сырья.

Известен способ комплексной переработки сухих водорослей (RU, Патент №2142812, МКП⁶ А 61 К 35/80 “Способ комплексной переработки сухого сырья водорослей”). В качестве сухого сырья используют слоевища беломорской ламинарии. Экстрагируют сухие измельченные водоросли одновременно маслом или жиром и водно-спиртовой смесью при соотношении компонентов: сухие водоросли 1; масло или жир 3-40; спирт этиловый 1,5-15; вода 1-30. Экстракт отделяют от шрота, отделяют масляную или жировую фазу, выделяют маннит и минеральный концентрат из водно-спиртовой фазы, а альгинат - из жома.

Недостатком данного способа является:

- неполное извлечение биологически активных веществ водоросли - фукоидана;

- высокая температура экстрагирования, при которой происходят потери соединений йода водорослей, а также снижение качества альгинатов;

- операция тепловой щелочной экстракции карбонатом натрия после спиртовой обработки в течение 0,5-1,5 ч недостаточна для набухания водоросли и максимального извлечения альгиновой кислоты в экстракт, в результате чего - небольшой выход альгината натрия.

Известен способ (RU, патент №2005485, МПК С1, А 61 К 35/80. Бюл. №1 “Способ получения средства для лечения заболеваний кожи у животных”). Воздушно-сухие измельченные водоросли рода Laminaria двукратно экстрагируют 96%-ным этанолом при температуре 65-75С, экстракты объединяют и выдерживают при температуре окружающего воздуха не менее 16 ч, выпавший осадок маннита отфильтровывают и перекристаллизовывают из водного этанола, фильтрат упаривают досуха, остаток экстрагируют 96% этанолом, полученный экстракт упаривают досуха с получением биологически активного продукта липидной природы (“Альголипин”).

Недостатком данного способа является:

- получение только двух продуктов (маннит, “Альголипин”);

- отходами производства являются ценные биологически активные вещества - минеральные вещества, фукоидан, альгинатсодержащие продукты.

Известен способ получения липидного концентрата из бурых водорослей (RU, заявка №93002017, МПК А 61 К 35/80 “Способ получения липидного концентрата из водорослей”), согласно которому высушенное на воздухе сырье и измельченное двукратно экстрагируют 86-89%-ным раствором этанола при 65 - 75С, из экстракта извлекают маннит и липиды, которые затем очищают от водорастворимых примесей.

Недостатком данного способа является:

- нерациональное использование сырья, при котором получают только два продукта из водорослей (маннит и липиды), при этом теряется большое количество биогенных макро- и микроэлементов;

- жом водоросли, содержащий альгинаты и фукоидан, не используется.

Известен способ комплексного получения водорастворимых полисахаридов из бурых водорослей - ламинаранов и фукоиданов (RU, патент №2135518, МПК С 08 В 37/00 “Способ получения водорастворимых полисахаридов из бурых водорослей"). Способ предусматривает обработку свежих, или свежезамороженных, или сухих водорослей растворителями с целью удаления низкомолекулярных веществ, экстракцию полисахаридов 0,1 N соляной кислотой при комнатной температуре и водой при 50-60С. Разделение ламинаранов и фукоиданов и последующее их фракционирование осуществляют с помощью гидрофобной хроматографии. Недостатком данного способа является то, что:

- получают только три продукта - спиртово-водный экстракт, ламинаран и фукоидан;

- спиртово-водный экстракт не разделяют на фракции;

- отходами производства являются ценные биологически активные вещества - альгинатсодержащие продукты.

Наиболее близким по техническому решению является способ комплексной переработки смеси беломорских бурых водорослей (L.saccharina и L.digitata) (RU, патент №2028153 С1, МПК⁶ А 61 К 35/80. Бюл. №4 “Способ получения биологически активных веществ из ламинарии”) с целью получения маннита и полисахаридов (водорастворимого полисахаридного комплекса, ламинарана, фукоидана и альгината натрия) путем экстрагирования измельченного сушеного сырья 90-96%-ным этанолом в соотношении сырье:этанол 1:6 при температуре кипения экстрагента в течение 3 ч, упаривания профильтрованного спиртового экстракта, кристаллизации маннита, его очистке перекристаллизацией.

Затем водоросли экстрагируют двукратно водой в соотношении 1:10 при температуре 80С в течение 30 мин, водные экстракты объединяют, фильтруют, упаривают под вакуумом, из охлажденного экстракта 96% этанолом в соотношении экстракт:этанол 1:2 осаждают водорастворимый полисахаридный комплекс, отфильтровывают, трехкратно очищают 96% этанолом, сушат. Оставшийся после осаждения водорастворимого полисахаридного комплекса спиртовой маточный раствор упаривают до 1/10 первоначального объема, после чего сгущенный экстракт обрабатывают 80% этанолом в соотношении экстракт:этанол 1:3. Полученный осадок (ламинаран и фукоидан) центрифугируют, разделяют обработкой 0,4% раствором соляной кислоты при соотношении осадок:раствор соляной кислоты 1:5 при комнатной температуре в течение 2,0 ч; затем к полученному раствору добавляют 0,5 М раствор цетавлона для переведения кислых полисахаридов в осадок. Осадок отделяют, а надосадочную жидкость обрабатывают 80% этанолом (для высаждения ламинарана) в соотношении надосадочная жидкость:этанол 1:3. Полученный ламинаран фильтруют, очищают 96% этанолом, сушат. Осадок, образованный после добавления цетавлона, растворяют в 0,4% растворе соляной кислоты в соотношении осадок:раствор соляной кислоты 1:10 и обрабатывают 70% этанолом в соотношении раствор:этанол 1:3, выпадает осадок фукоидана, который фильтруют, очищают, сушат. После этого жом водорослей экстрагируют 1,5% раствором карбоната натрия в соотношении 1:20 при температуре 50С в течение 1 ч, водно-щелочной экстракт фильтруют, фильтрат обрабатывают концентрированной серной кислотой, выпавший при этом осадок отделяют, обрабатывают 1,5% раствором карбоната натрия и получают альгинат натрия осаждением 96% этанолом в соотношении раствор:этанол 1:5. Альгинат натрия фильтруют, сушат.

Недостатком данного способа являются:

- небольшой выход альгината натрия;

- применение спиртовой экстракции при температуре кипения экстрагента для извлечения маннита из бурых водорослей, что приводит к потере йодсодержащих соединений и деструкции полисахаридных цепей;

- трудоемкость и энергоемкость процесса, связанные с необходимостью упаривания большого количества раствора этанола;

- отходами производства являются ценные биологически активные вещества бурых водорослей - липидная фракция, большое количество минеральных веществ.

Задачей данного технического решения является комплексная переработка бурых водорослей с одновременным получением нескольких пищевых добавок, содержащих биологически активные вещества, максимальное извлечение йодсодержащих соединений за счет применения мягких режимов обработки сырья, расширение ассортимента продукции.

Поставленная задача решается путем измельчения сырья, экстракции его водно-спиртовым раствором, отделения водно-спиртового экстракта от водорослевого остатка (I) фильтрованием и получения из него биологически активных веществ; экстракции водорослевого остатка (I), отделения экстракта от водорослевого остатка (II) фильтрованием, получение из него полисахарида; экстракции водорослевого остатка (II) раствором карбоната натрия, отделения фильтрата от водорослевого остатка, обработанного карбонатом натрия фильтрованием, выделение из фильтрата альгиновой кислоты, обработку ее солью с получением биологически активного вещества, при этом экстракцию измельченного сырья проводят 65-75% раствором этанола при температуре 50-60С в течение 1,5-2,5 ч, водно-спиртовой экстракт освобождают от спирта, полученную водно-липидную эмульсию охлаждают до температуры 5-10С, разделяют ее отстаиванием на водную и липидную фракции и получают из них биологически активные вещества, причем из водной фракции получают йодсодержащий минерально-маннитный комплекс, а из липидной фракции - йодсодержащий липидный комплекс; водорослевый остаток (I) экстрагируют 1,0% раствором соляной кислоты в течение 6-10 ч при комнатной температуре с последующим подогревом массы до температуры 45-55С в течение 4-6 ч, а затем кислотный экстракт последовательно нейтрализуют карбонатом калия или натрия до рН 7 и упаривают под вакуумом при температуре 50-55С до 1/4-5 от первоначального объема экстракта, двукратно осаждают концентрат фукоидана трехкратным объемом этанола; водорослевый остаток (II) экстрагируют при рН 8-9 в течение 10-15 ч при комнатной температуре с последующим подогревом массы до температуры 80-85С в течение 1-2 ч и настаивании ее в течение 3-4 ч, фильтрацию экстракта ведут до содержания примесей не более 1 г/л, в качестве биологически активного вещества получают альгилозу кальция и/или альгилозу натрия, при этом альгилозу кальция получают путем добавления к фильтрату хлористого кальция в расчете 2,0-2,5% к массе сухих веществ, а альгилозу натрия - путем добавления к альгиновой кислоте карбоната натрия из расчета 27-30% к массе сухих веществ, при этом альгиновую кислоту выделяют 10% раствором соляной кислоты, а хлористый кальций используют в виде 10% раствора.

Предлагаемое техническое решение соответствует критериям “новизна”, “изобретательский уровень” и “промышленное применение”.

Предлагаемый способ комплексной переработки водорослей позволяет одновременно получить несколько пищевых добавок, содержащих биологически активные вещества: два йодсодержащих продукта - йодсодержащий минерально-маннитный и йодсодержащий липидный комплексы - с содержанием йода, превышающим его содержание в исходном сырье в 3,2-4,5 и 1,6-2,0 раза, соответственно, альгилозу натрия и альгилозу кальция, а также концентрат фукоидана. Полученные пищевые добавки обладают широким спектром фармакологических свойств.

Сущность способа заключается в следующем: предварительно измельченные, до размеров частиц 0,3-0,5 см, сухие водоросли экстрагируют 65-75%-ным раствором этилового спирта при соотношении сырье:экстрагент 1:5-10, температурой 50-60С в течение 1,5-2,5 ч при периодическом перемешивании. По окончании процесса экстракции обработанные водоросли отделяют от экстракта фильтрованием и направляют на получение полисахаридов, а экстракт - на отгонку спирта.

После удаления спирта из водно-спиртового экстракта получают водно-липидную смесь, которую охлаждают до температуры 5-10С, а затем отстаивают для разделения на липидную и водную фракции.

Водную фракцию, называемую в дальнейшем “йодсодержащим минерально-маннитным комплексом”, сливают, концентрируют при температуре не более 60С (с вакуумом или без) до массовой доли воды не более 60% и упаривают или направляют на сушку при температуре не выше 60С до массовой доли воды в продукте не более 15% и упаковывают.

Оставшуюся липидную фракцию, называемую в дальнейшем “Йодсодержащий липидный комплекс”, сливают и упаковывают.

Йодсодержащий минеральный комплекс представляет собой гранулы или порошок от темно- до светло-коричневого цвета с характерным запахом водорослей. Из органических веществ основная часть приходится на маннит (28,3-38,7%), аминокислоты (6,7-8,8%). Содержание минеральных веществ достигает 40-50%, йода - 0,7-1,03% (в пересчете на сухое вещество).

Йодсодержащий липидный комплекс представляет собой густую маслянистую массу зеленовато-бурого цвета с характерным запахом водорослей.

В “липидном комплексе” основная часть приходится на органические вещества: белок (4,2-5,0%) и липиды (80,9-88,0%); минеральных веществ (6,2-10,8%), содержание йода (0,32-0,43%).

Водорослевый остаток (I) обрабатывают 1%-ным раствором соляной кислоты, ЖК 1:10 в течение 6-10 ч при комнатной температуре, а затем подогревают массу до температуры 45-55С в течение 4-6 ч с периодическим перемешиванием. Кислотный экстракт отделяют от водорослевого остатка (II), обработанного соляной кислотой фильтрованием с последующим центрифугированием. Кислотный экстракт сначала нейтрализуют карбонатом натрия (или калия) до рН 7, а затем упаривают под вакуумом при температуре не выше 50-55С до 1/4-5 от первоначального объема экстракта. Из полученного после упаривания раствора осаждают концентрат фукоидана путем двукратной обработки его 96% этанолом в соотношении раствор:спирт 1:3 и сушат.

Концентрат фукоидана представляет собой порошок от светло-кремового до нежно-желтого цвета без запаха, растворим в воде, в кислотах, не растворим в этаноле.

Концентрат фукоидана содержит: 33,4-40,1% фукоидана; 31,1-34,7% минеральных веществ; 18,3-22,7% сульфатных групп; 0,9-1,1% альгиновой кислоты.

Выход концентрата фукоидана составляет 10,6-12,3%.

Водорослевый остаток (II) после кислотной обработки используют для получения альгилозы натрия или альгилозы кальция. Водорослевый остаток (II) промывают пресной водой комнатной температуры и обрабатывают раствором карбоната натрия при ЖК 1:40-50 сначала при комнатной температуре при рН 8-9 в течение 10-15 ч, а затем при перемешивании и поддержании температуры 80-85С в течение 1-2 ч и настаивании в течение 3-4 ч. Полученный экстракт фильтруют в два этапа: на ротационном фильтре с ситом №6-8 и далее на ротационном фильтре с ситом №65-70. В результате получают фильтрат с содержанием примесей не более 1 г/л, который охлаждают до температуры 10-20С.

Из полученного фильтрата получают два целевых продукта.

Фильтрат делят пополам и из них получают альгинатсодержащие продукты, которым присвоены названия “Альгилоза натрия”, “Альгилоза кальция”.

“Альгилозу натрия” получают следующим образом.

Из фильтрата выделяют альгиновую кислоту, добавляя 10%-ный раствор соляной кислоты до рН 1-2 (при периодическом перемешивании), которую отделяют от раствора фильтрованием. Гель альгиновой кислоты промывают горячей водой температурой 60-70С до рН 3-4.

Промытый гель альгиновой кислоты смешивают с карбонатом натрия из расчета 27-30% к массе сухих веществ геля и получают целевой продукт. Смесь выдерживают при комнатной температуре и периодическом перемешивании до окончания реакции между гелем альгиновой кислоты и карбонатом натрия до рН 6,5-7,0.

Целевой продукт двукратно осаждают 96% этанолом и сушат при температуре не выше 50-55С.

“Альгилоза натрия” представляет собой порошок светло-кремового цвета, растворимый в воде, нерастворимый в кислоте и спирте. Выход составляет 26,6-29,8%. Альгилоза натрия содержит: минеральных веществ 22,7-25,7%; альгиновой кислоты 73,4-76,1%; клетчатки 0,5-0,8% (на сухое вещество), вязкость 0,2% водного раствора альгилозы натрия 7,5-8,610^-3 Пас.

“Альгилозу кальция” получают следующим образом.

В охлажденный фильтрат добавляют 10% раствор хлористого кальция (при периодическом перемешивании) и выдерживают его в течение 15-20 мин. Полученный целевой продукт отделяют от раствора фильтрованием, а затем обезвоживают и сушат при температуре не выше 50-55С.

“Альгилоза кальция” представляет собой порошок от белого до темно-кремового цвета с сероватым оттенком, нерастворимый в воде, нерастворимый в кислоте и спирте. Выход составляет 22,6-25,3%. “Альгилоза кальция” содержит: минеральных веществ 18,0-19,5%; альгиновой кислоты 76,1-78,9%; клетчатки 0,6-0,9%; массовая доля кальция 9,6-10,5% (на сухое вещество).

При обработке сырья 65-75% раствором этилового спирта в интервале температур 50-60С в течение 1,5-2,5 ч происходит максимальное извлечение минеральных и органических соединений йода из водоросли в экстракт.

При концентрации спирта менее 65%, времени менее 1,5 ч и температуре менее 50С происходит неполное извлечение минеральных и органических соединений йода из водоросли. При концентрации спирта более 75%, времени более 2,5 ч и температуре более 60С происходит разрушение минеральных и органических соединений йода и его потери, а также снижаются выход и качественные характеристики получаемых из водорослевого остатка альгинатов.

При обработке водорослевого остатка (I) 1% раствором соляной кислоты при комнатной температуре в течение 6-10 ч с последующим подогревом до 45-55С в течении 4-6 ч с периодическим перемешиванием происходит максимальное извлечение концентрата фукоидана, кроме того, происходят деминерализация альгиновой кислоты и максимальное извлечение ее в процессе обработки раствором карбоната натрия.

При использовании раствора соляной кислоты с концентрацией более 1% происходит загрязнение концентрата фукоидана продуктами нейтрализации.

При снижении концентрации соляной кислоты менее 1% и времени менее 6 ч и с последующим подогревом до 45С в течение 4 ч происходят извлечение низкомолекулярной фракции альгиновой кислоты и уменьшение выхода концентрата фукоидана.

При продолжительности обработки более 10 ч с последующим подогревом до 55С в течении 6 ч существенных изменений в сторону увеличения выхода и повышения качества полисахарида не наблюдается.

По окончании кислотной обработки водоросли отмывают пресной водой и проводят экстракцию альгината натрия из водорослевого остатка.

Основными факторами, влияющими на процесс экстрагирования целевых продуктов - “Альгилозы натрия” и “Альгилозы кальция”, - являются температура экстрагента, продолжительность экстрагирования, гидромодуль, рН среды и степень очистки экстракта от примесей.

В качестве экстрагента использовали раствор карбоната натрия, обеспечивающий рН экстрагирования выше 7.

Экстрагирование проводят при рН 8-9, комнатной температуре в течение 10-15 ч, ЖК 1:40-50, с последующим подогревом до 80-85С в течение 1-2 ч с перемешиванием и дальнейшем настаивании в течение 3-4 ч. При рекомендуемом режиме происходят максимальное извлечение целевых продуктов и снижение энергозатрат вследствие сокращения времени нагревания экстракционной смеси в 2-3 раза.

Снижение рН экстрагента менее 8 не обеспечивает полного замещения ионов водорода альгиновой кислоты на ионы натрия в молекуле и максимальный выход полисахарида в раствор. Увеличение рН экстрагента свыше 9 приводит к повышению зольности продуктов.

В результате экстракции при комнатной температуре менее 10 ч не происходит полное набухание и размягчение тканей водорослей, а при экстракции более 15 ч процессы набухания и размягчения тканей водорослей прекращаются.

При нагревании смеси менее 1 ч происходит неполное разрушение клеточных стенок и снижается выход альгиновой кислоты в раствор, а при нагревании смеси более 2 ч происходит увеличение энергозатрат.

Обработка водорослевого остатка при рН более 8 и температуре 80-85°С приводит к глубокой деструкции водорослевой клетчатки и выделению полисахарида в экстракт, снижение температурной обработки уменьшает степень его извлечения.

Увеличение температуры экстрагирования выше 85С неприемлемо, так как начинается деструкция альгината натрия, приводящая к уменьшению его выхода (менее 18%) и качества.

Экстракт фильтруют до содержания примесей в фильтрате не более 1 г/л, что позволяет получить продукт, обогащенный клетчаткой.

Осаждение альгиновой кислоты проводят 10% раствором соляной кислоты до рН 1-2. Данные значения рН обеспечивают полное осаждение альгиновой кислоты.

С целью уплотнения геля альгиновой кислоты и удаления избытка соляной кислоты его промывают горячей водой при температуре 60-70С до рН 3-4.

Промытый гель альгиновой кислоты смешивают с карбонатом натрия из расчета 27-30% к массе сухих веществ геля.

При концентрации карбоната натрия менее 27% происходит неполный перевод альгиновой кислоты в альгилозу натрия, а при концентрации более 30% увеличивается зольность продукта.

Для протекания реакции и образования альгилозы натрия смесь выдерживают при комнатной температуре с периодическим перемешиванием до рН 6,5-7,0.

Полученный гель альгилозы натрия двукратно обезвоживают 96% этанолом и направляют на сушку при температуре 50-60С, при этом сокращаются энергозатраты на сушку.

Высушенную альгилозу натрия измельчают и упаковывают.

Для получения альгилозы кальция в полученный фильтрат с содержанием примесей в нем не более 1 г/л добавляют 10% раствор хлористого кальция в расчете 2,0-2,5% к массе сухих веществ.

При содержании хлористого кальция менее 2,0% происходит неполный перевод альгината натрия в альгилозу кальция, а при содержании более 2,5% увеличивается зольность продукта.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

1,0 кг сушеных слоевищ ламинарии японской (Laminaria japonica) измельчают на кусочки размером 0,3-0,5 см, заливают 7,5 л 70% раствора этанола, смесь нагревают до температуры 55С в течение 2 ч. После экстракции смесь фильтруют сначала через капроновое сито, затем на центрифуге ЦЛП-3-3,5.

Из полученного спиртового экстракта отгоняют спирт. После отгонки спирта полученную водно-липидную смесь отстаивают и разделяют на две фракции - водорастворимую и липидную, - причем смесь предварительно охлаждают до температуры 5С.

После отстаивания липидная фракция уплотняется в темно-зеленый маслянистый сгусток, который всплывает на поверхность. Водная фракция остается в нижней части делительного сосуда.

Липидную фракцию, называемую в дальнейшем “Йодсодержащим липидным комплексом”, сливают в емкость и упаковывают.

Йодсодержащий липидный комплекс представляет собой мазеобразное вещество зеленовато-бурого цвета с характерным запахом водорослей.

Водную фракцию, называемую в дальнейшем “Йодсодержащим минерально-маннитным комплексом”, сливают в емкость и направляют на фильтрование.

Фильтрацию раствора йодсодержащего минерально-маннитного комплекса проводят в два этапа: на ротационном фильтре и далее на центрифуге. Раствор после фильтрации упаривают при температуре 55С (с вакуумом или без) в испарителе до массовой доли воды не более 60% и направляют на сушку при температуре 55С до массовой доли воды 15%.

Йодсодержащий минерально-маннитный комплекс представляет собой гранулы или порошок от темно- до светло-коричневого цвета, с характерным запахом водорослей.

В результате было получено 0,502 кг йодсодержащего минерально-маннитного комплекса и 0,012 кг йодсодержащего липидного комплекса, что составило 50,2% и 1,2% соответственно. Содержание йода в минерально-маннитном комплексе 1,03%, минеральных веществ 49,9%, маннита 30,2%, аминокислот 8,8%.

Содержание йода в липидном комплексе составило 0,43%, минеральных веществ 6,2%, белка 5,0%, липидов 88,0%.

Водорослевый остаток (I) после отделения спиртового экстракта помещают в емкость, заливают 10 л 1,0% раствора соляной кислоты и выдерживают в течение 8 ч при комнатной температуре и перемешивании, а затем при температуре 50С в течение 5 ч. Экстракт отделяют от остатка водорослей (II) путем последовательной фильтрации через капроновое сито и на центрифуге. Полученный экстракт нейтрализуют карбонатом натрия до рН 7, упаривают под вакуумом при температуре 52С до 1/4 от первоначального объема, дважды обрабатывают трехкратным объемом этанола, центрифугированием отделяют концентрат фукоидана и сушат его в сушильном шкафу при температуре 55С.

Концентрат фукоидана содержит 40,1% фукоидана, 31,1% минеральных веществ, 22,7% сульфатных групп, 1% альгиновой кислоты. Выход концентрата фукоидана составил 12,3%.

Остаток водоросли (II), после обработки соляной кислотой, промывают пресной водой комнатной температуры и экстрагируют 45 л 0,5% раствора карбоната натрия 12 ч при рН 8,5 и комнатной температуре, затем смесь подогревают до 82С в течение 1,5 ч при периодическом перемешивании и настаивают в течение 3,5 ч без нагревания. Экстракт отделяют от водорослевой массы в два этапа: на ротационном фильтре с ситом №6-8 и далее на ротационном фильтре с ситом №65-70 до содержания примеси в фильтрате до 1 г/л и охлаждают до температуры 20С.

Из полученного фильтрата получают два целевых продукта.

Фильтрат делят пополам и из одной части получают “Альгилозу натрия”, а из другой части “Альгилозу кальция”.

“Альгилозу натрия” получают следующим образом.

Из полученного фильтрата осаждают альгиновую кислоту 10% раствором соляной кислоты до рН 1,5. Смесь выдерживают в течение 20 мин. Осадок отделяют на центрифуге, отмывают горячей водой до рН 3-4.

Промытый гель альгиновой кислоты с примесью перемешивают с карбонатом натрия из расчета 28% к массе сухих веществ.

Полученный целевой продукт - “Альгилоза натрия” - двукратно обезвоживают 96% этанолом и сушат при температуре 55С.

Выход “Альгилозы натрия” составил 29,8%. Содержание в полученной альгилозе натрия минеральных веществ 22,7%, альгиновой кислоты 76,1%, клетчатки 0,7%, вязкость 0,2% водного раствора альгината натрия 8,610^-3 Пас.

“Альгилозу кальция” получают следующим образом.

В охлажденный фильтрат с содержанием примесей не более 1 г/л добавляют 10% раствор хлористого кальция в количестве 2,3% на сухое вещество фильтрата.

Полученный целевой продукт - “Альгилоза кальция” - отделяют от раствора центрифугированием и сушат при температуре 55С.

Выход альгилозы кальция составил 25,3%. Содержание в полученной альгилозе кальция минеральных веществ 18,0%, альгиновой кислоты 78,9%, клетчатки 0,7%.

Пример 2.

Пример 2 аналогичен примеру 1, однако обработку измельченного сырья проводят 65% раствором этанола при температуре 50С в течение 1,5 ч.

В результате было получено 0,40 кг йодсодержащего минерального комплекса и 0,006 кг йодсодержащего липидного комплекса, что составило 40,0 и 0,6% соответственно.

Содержание йода в “минеральном комплексе” составило 0,719%, минеральных веществ 45,4%, маннита 28,3%, аминокислот 7,8%.

Содержание йода в “липидном комплексе” составило 0,32%, минеральных веществ 10,8%, белка 4,8%, липидов 80,9%.

Остаток водорослей (I) экстрагировали раствором соляной кислоты в течение 6 ч при комнатной температуре и 4 ч при температуре 45С, а экстракт упаривали под вакуумом при температуре 50С до 1/5 от первоначального объема.

Выход концентрата фукоидана составил 10,6%. Концентрат фукоидана содержит 33,4% фукоидана, 34,7% минеральных веществ, 20,2% сульфатных групп, 1,1% альгиновой кислоты.

Остаток водоросли (II), после обработки соляной кислотой, промывают пресной водой комнатной температуры и экстрагируют 40 л 0,5% раствором карбоната натрия 10 ч при рН 8 и комнатной температуре, затем смесь подогревают до 80С в течение 1,0 ч при периодическом перемешивании и настаивают в течение 3,0 ч без нагревания. Экстракт фильтруют в два этапа: на ротационном фильтре с ситом №6-8 и далее на ротационном фильтре с ситом №65-70 до содержания примеси в фильтрате до 1 г/л и охлаждают до температуры 20С.

Из полученного фильтрата получают “Альгилозу натрия” следующим образом.

Сначала из полученного фильтрата осаждают альгиновую кислоту 10% раствором соляной кислоты до рН 1,5. Смесь выдерживают в течение 20 мин. Осадок отделяют на центрифуге, отмывают горячей водой до рН 3-4.

Промытый гель альгиновой кислоты с примесью перемешивают с карбонатом натрия из расчета 27% к массе сухих веществ.

Выход “Альгилозы натрия” составил 26,6%. Содержание в полученном альгинате натрия минеральных веществ 24,2%, альгиновой кислоты 75,0%, вязкость 0,2% водного раствора альгината натрия 7,510^-3 Пас.

Пример 3.

Пример 3 аналогичен примеру 1, однако обработку измельченного сырья проводят 75% раствором этанола при температуре 60С в течение 2,5 ч.

В результате было получено 0,498 кг “Йодсодержащего минерального комплекса” и 0,0118 г “Йодсодержащего липидного комплекса”, что составило 49,8% и 1,18% соответственно.

Содержание йода в “минеральном комплексе” составило 0,9%, минеральных веществ 40,2%, маннита 38,7%, аминокислот 6,7%.

Содержание йода в “липидном комплексе” составило 0,36%, минеральных веществ 7,0%, белка 4,2%, липидов 87,0%.

Остаток водорослей (I) после спиртовой обработки экстрагировали в течение 10 ч при комнатной температуре и 6 ч при температуре 55С, а экстракт после нейтрализации упаривали под вакуумом при температуре 55С до 1/4 от первоначального объема.

Выход концентрата фукоидана составил 11,5%. Концентрат фукоидана содержит 36,8% фукоидана, 33,6% минеральных веществ, 18,3% сульфатных групп, 0,9% альгиновой кислоты.

Остаток водорослей (II) после выделения концентрата фукоидана экстрагируют раствором карбоната натрия при комнатной температуре в течение 15 ч при рН 9, а затем при перемешивании и поддержании температуры 85С в течение 2 ч и последующем настаивании в течение 4 ч без нагревания.

Экстракт фильтруют в два этапа: на ротационном фильтре с ситом №6-8 и далее на ротационном фильтре с ситом №65-70 до содержания примеси в фильтрате до 1 г/л и охлаждают до температуры 20С.

В охлажденный фильтрат с содержанием примесей не более 1 г/л добавляют 10% раствор хлористого кальция в количестве 2,5% на сухое вещество фильтрата.

Выход "Альгилозы кальция" составил 25,0%. Содержание в полученной альгилозе кальция минеральных веществ 19,5%, альгиновой кислоты 76,1%, клетчатки 0,9%.

Формула изобретения

1. Способ комплексной переработки бурых водорослей, включающий измельчение сырья, экстракцию его водно-спиртовым раствором, отделение водно-спиртового экстракта от водорослевого остатка (I) фильтрованием и получение из него биологически активных веществ, экстракцию водорослевого остатка (I), отделение экстракта от водорослевого остатка (II) фильтрованием, получение из него полисахарида