Способ получения микрокапсулированных каротиноидов микроводорослей chlorella vulgaris



Способ получения микрокапсулированных каротиноидов микроводорослей chlorella vulgaris
Способ получения микрокапсулированных каротиноидов микроводорослей chlorella vulgaris
Способ получения микрокапсулированных каротиноидов микроводорослей chlorella vulgaris

Владельцы патента RU 2779099:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НОВЫЕ ПИЩЕВЫЕ БИОТЕХНОЛОГИИ" (ООО "НОВЫЕ ПИЩЕВЫЕ БИОТЕХНОЛОГИИ") (RU)

Изобретение относится к области химической технологии получения инкапсулированных биологически активных веществ по типу "ядро-оболочка" и позволяет получать сферические микрочастицы с инкапсулированными каротиноидными пигментами размером не более 100 мкм, которые можно использовать в пищевой или фармацевтической промышленности в качестве биологически активной или функциональной добавки, которая устойчива к низкой кислотности среды желудочно-кишечного тракта человека и животных. В качестве материала ядра используют масляный раствор каротиноидов, выделенных из биомассы микроводорослей Chlorella vulgaris, а в качестве материала оболочки - альгинат натрия. Соотношение материалов ядра и оболочки варьируется от 1:4 до 1:6 по объему соответственно. Материалы оболочки и ядра одновременно подают на коаксиально расположенные капилляры диаметром 0,20-0,25 мм и 1,0-1,2 мм соответственно, через которые материалы оболочки и ядра распыляют в раствор 10% хлорида кальция и 1% полипропиленгликоля, на поверхности которого формируются микрокапсулы с оболочкой из альгината кальция. Полученные микрокапсулы отделяют от раствора хлорида кальция, промывают дистиллированной водой и высушивают при температуре 25±2°С. Изобретение обеспечивает получение микрокапсул по типу "ядро-оболочка" размером 10-20 мкм. 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области химической технологии получения инкапсулированных биологически активных веществ по типу «ядро-оболочка» и позволяет получать сферические микрочастицы с инкапсулированными каротиноидными пигментами.

К каротиноидам относятся более 500 органических соединений. Наличие разветвленной сопряженной структуры изопреновых фрагментов обусловливает липофильную природу каротиноидов. Выраженной физиологической активностью обладают каротиноиды, содержащие фрагменты циклогенсановых радикалов, которые, чаще всего, встречаются в двух изомерных формах - α и β [1-2]. В составе растений каротиноидные пигменты выполняют антиоксидантную, фотопротекторную, а также структурообразующую функции [3], а для животных организмов играют роль детоксицирующих и иммуноукрепляющих веществ, онкопротекторов, кардиопротекторов и протекторов других дегенеративных нарушений [4-5]. В пищевой и фармецевтической промышленности каротины используются в качестве натуральных пищевых красителей (желтого, оранжевого, красного).

Каротиноиды преимущественно получают синтетическим и биосинтетическим путем. При производстве пигментов путем органического синтеза возможно получить вещества с высокой степенью чистоты, однако данный способ является трудоемким и дорогостоящим. При производстве Биосинтетические пигменты получают в виде комплекса метаболитов, который в дальнейшем разделяют с помощью хроматографии [6]. К недостаткам биосинтетического способа получения каротиноидов стоит отнести длительное время накопления метаболита микроорганизмами-продуцентами.

Каротиноиды характеризуются высокой температурой плавления, однако окисляются кислородом воздуха, а также не устойчивы в кислых средах [7].

Из всего многообразия микроводорослей Chlorella относится к наиболее ценным, благодаря высокому содержанию липидоподобных соединений, в том числе, каротиноидов и других пластидных пигментов. В их числе фикоцианин, сифоноксантин, астаксантин, лороксантин, зеиноксантин, неоксантин, а также такие алленовые и ацетиленовые каротиноиды, как диатоксантин и диадиноксантин, и другие [8-10], которые могут быть использованы в пищевой промышленности в качестве биологически активной добавки.

Заявляемый способ получения инкапсулированных каротиноидов, отличающийся тем, что материала ядра используют масляный раствор каротиноидов, выделенных из микроводорослей Chlorella vulgaris, в качестве материала оболочки - альгинат натрия, а процесс получения микрокапсул осуществляют методом коаксиального электроформования [11].

Аналог 1

Известен способ получения микрокапсулированных вкусоароматических веществ (Патент на изобретение RU 2 305 473 C1 «Способ микрокапсулирования вкусоароматических веществ и вкусоароматический продукт, полученный этим способом», опубл. 10.09.2007). Техническое решение этого изобретения предполагает производства микрокапсулируемых форм из капсулирующего компонента, которым является сухое обезжиренное молоко. Сухое молоко эмульгируют в воде при 20-40°C, с дальнейшим термостатированием при 45-75°C. Затем вкусоароматический компонент вводят в смесь с помощью дозирующего насоса, со скоростью подачи в 5-40 мл/мин. Полученную эмульсию сушат посредствам распылительной сушки, со скоростью подачи компонента 90-100 мл/мин. Полученный продукт представляет собой порошок с размером частиц в 20-70 мкм. К недостаткам данного метода стоит отнести низкую устойчивость материала носителя в кислых средах. Известно, что многие биологически активные вещества при попадании в кислую среду желудка (рН 1,3) подвергаются деградации после разрушения компонента-носителя.

Аналог 2

Известен также способ получения микрокапсул с жирорастворимой полимерной оболочкой (Патент на изобретение RU 2537397 C2 «Способ получения частиц инкапсулированного жирорастворимой полимерной оболочкой ароматизатора, обладающих супрамолекулярными свойствами» опубл. 10.01.2015). В качестве материала ядра в данном изобретении используется ароматизирующие вещество, а в качестве материала оболочки - жирорастворимый полимер. Ароматизатор растворяют в бутаноле в соотношении 100 мг/мл, затем диспергируют в раствор альгината натрия в ацетоне, далее приливают бутанол в качестве осадителя, после чего полученную смесь фильтруют и сушат при комнатной температуре. Данный способ не предполагает использования специализированного оборудования для формования микрокапсул, что является основным недостатком изобретения. Другими недостатками является отсутствие операции по удаления из дисперсии органических растворителей и отсутствие возможности использовать в качестве инкапсулята липофильные вещества, поскольку материал оболочки представляет собой жирорастворимый полимер.

Прототип

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является метод получения капсулированных каротиноидов, описанная в патенте CN 103005458 «Dunaliella salina teodoresce beta-carotene microcapsule and preparation method thereof» опубл. 03.04.2013. Способ приготовления капсул заключается в получении эмульсии каротиноидов в водном растворе альгината натрия с помощью эмульгирующего агента твин-80 и последующем пропусканием эмульсии через иглу сечением 0,5-0,6 мм. Капли эмульсии вносят в водный раствор хлорида кальция, который уплотняет внешнюю оболочку «капли» за счет образования геля, «фиксируя» капли эмульсии. Таким образом, образующиеся частицы представляют собой внешнюю оболочку из альгината кальция, во внутреннем объеме которого заключена эмульсия каротиноидов в альгинате натрия. Недостатком данного метода является размер капсул, который составляет 0,5-0,6 мм, что не позволяет считать их микро-размерными частицами. Кроме того, данный способ приготовления не позволяет рассчитать содержание инкапсулированных каротиноидов во внутреннем объеме частиц, что ограничивает возможность их использования в качестве пищевой добавки.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение микрокапсул по типу «ядро-оболочка», размер которых составляет 10-20 мкм, при этом в качестве материала «ядра» используют масляный раствор каротиноидов, выделенных из биомассы микроводорослей Chlorella vulgaris, а в качестве материала «оболочки» - альгинат натрия. Соотношение материалов «ядра» и «оболочки» варьируется от 1:4 до 1:6 по объему соответственно. Материалы «оболочки» и «ядра» одновременно подают на коаксиально расположенные капилляры диаметром 0,20-0,25 мм и 1,0-1,2 мм соответственно, через которые материалы «оболочки» и «ядра» под действием электростатических сил распыляют в раствор 10% хлорида кальция и 1% полипропиленгликоля, на поверхности которого формируются микрокапсулы с оболочкой из альгината кальция, полученные микрокапсулы отделяют от раствора хлорида кальция, промывают дистиллированной водой и высушивают при температуре (25±2)°С.

В две цилиндрические емкости загружается масляный раствор каротиноидов и 1,5%-ный раствор альгината натрия (C5H7O4COONa)n. Масляный раствор каротиноидов под давлением подают через капилляр меньшего диаметра, а 1,5%-ный раствор альгината натрия - через капилляр большего диаметра. При этом капилляры расположены коаксиально: капилляр меньшего диаметра располагается внутри капилляра большего диаметра, что позволяет формовать микрочастицы типа «ядро-оболочка» [11]. Соотношение материалов «ядра» и «оболочки» варьируется от 1:4 до 1:6 (по объему) соответственно. При соотношении жидких объемов материала «ядра» и «оболочки» менее 1:4 не приводит к образованию микрокапсул требуемого размера, а при соотношении объемов материала «ядра» и «оболочки» более 1:6 частицы не образуются (таблица 1).

Таблица 1. Влияния соотношения жидких объемов материала «ядра» и «оболочки» на размер полученных микрокапсул и долю частиц размером более 100 мкм

Соотношение жидких объемов материала «ядра» и «оболочки» Размер микрокапсул, мкм Доля частиц размером от 10-20 мкм, %
1:3,5 Не образуются Не образуются
1:4 5-30 15±5
1:4,5 15-45 15±5
1:5 45-100 25±5
1:5,5 45-100 40±5
1:6 45-100 80±5
1:7 не образуются 0

На фигуре 1 приведена диаграмма распределения получаемых микрочастиц по размеру. Доля частиц заявляемого размера составляет около 90%.

Из внутреннего и внешнего капилляров жидкости распыляют в раствор отвердителя, содержащий 10% хлорида кальция (CaCl2) и 1% полипропиленгликоля, что позволяет сформировать на поверхности оболочки микрокапсул прочный гелевый каркас из альгината кальция, устойчивый в водных средах. При этом пропиленгликоль выполняет роль эмульгатора и стабилизатора поверхности образующегося гелевого слоя, препятствуя слипанию образующихся микрокапсул. На фигуре 2 представлена микроскопическая картина микрочастиц, полученных с использованием в качестве отвердителя смеси растворов хлорида кальция и пропиленгликоля (а - увеличение 1000×) и только раствора хлорида кальция (б - Увеличение 400×). Применение раствора хлорида кальция с концентрацией менее 10% не позволяет получить слой альгината кальция нужной прочности, в то время как при использовании растворов хлорида кальция с концентрацией выше 10% увеличивается длительность промывания полученных микрокапсул до нейтральных значений рН.

Схема получения инкапсулированных каротиноидов по типу «ядро-оболочка» заявляемым способом приведена на фигуре 3.

Полученные капсулы после седиментации отделяют от раствора хлорида кальция, промывают дистиллированной водой для удаления остатков раствора отвердителя, а затем высушивают при температуре (25±2)°С, например, в термостате.

В таблице 2 представлены характеристики получаемых микрокапсул.

Таблица 2. Характеристики микрокапсул с инкапсулированными каротиноидами

Показатель Значение
Размер, мкм 10 - 20
Устойчив в средах с pH 1,3 - 7,0
Стабилен в интервале температур, °С 4 - 45
Масса материала «ядра», нг 21 - 43
Толщина оболочки, мкм 2 - 4
Доля оболочка от общего размера частицы, % 10 - 17

Список литературы

Бриттон, Г. Биохимия природных пигментов / Г. Бритон. - М.: Мир, 1986. - 442 с.

Дейнека, В.И. Каротиноиды: строение, биологические функции и перспективы применения / В.И. Дейнека, А.А. Шапошников, Л.А. Дейнека, Т.С. Гусева, С.М. Вострикова, Е.А. Шенцева, Л.Р. Закирова //Актуальные проблемы медицины. - 2008. - Т. 6. - №. 6 (46). - 7 с.

Ладыгин В.Г. Пути биосинтеза, локализация, метаболизм и функции каротиноидов в хлоропластах различных видов водорослей // Федеральное государственное бюджетное учреждение науки, Институт фундаментальных проблем биологии, Российской академии наук, Вопросы современной альгологии. - 2015. - 87 с.

Шашкина, М.Я. Каротиноиды как основа для создания лечебно-профилактических средств / М.Я. Шашкина, П.Н. Шашкин, А.В. Сергеев // Российский биотерапевтический журнал. - 2009. - №4. - Т. 8. - С. 91-98.

Дымова, О.В. Фотосинтетические пигменты: функционирование, экология, биологическая активность / О.В. Дымова, Т.К. Головко // Известия уфимского научного центра РАН. - 2018. - № 3. - С. 5-16.

Шнайдман, Л.О. Производство витаминов / Л.О. Шнайдман //М.: Пищевая промышленность. - 1973. - 443 с.

Лебедев, И.С. Физиология растений / И.С. Лебедев. М.: Агропромиздат, 1988 г. - 3-е изд. - 544 с.

Andressa Bacalau Diprat, Roberta Cruz Silveira Thys, Eliseu Rodrigues, Rosane Rech, Chlorella sorokiniana: A new alternative source of carotenoids and proteins for gluten-free bread, LWT, Volume 134, 2020, 109974.

Guedes, A.C.; Amaro, H.M.; Malcata, F.X. Microalgae as sources of carotenoids. Mar. Drugs. 2011.- 9.- 625-644.

Галицкая А.А. Эколого-биохимическая адаптация WOLFFIA ARRHIZA (L.) к абиотическим и биотическим факторам среды: автореф. дис. … канд. био. наук. - Саратов, 2012. - 20 с.

Филатов, Ю.Н. Электроформование волокнистых материалов (ЭФВ-процесс) / Ю.Н. Филатов. - М.: ГНЦ РФ НИФХИ им. Л.Я. Карпова. - 1997. - 231 с.

Способ получения микрокапсулированных каротиноидов по типу "ядро-оболочка", где в качестве материала ядра используют масляный раствор каротиноидов, выделенных из биомассы микроводорослей Chlorella vulgaris, а в качестве материала оболочки — альгинат натрия, соотношение материалов ядра и оболочки варьируется от 1:4 до 1:6 по объему соответственно, материалы оболочки и ядра одновременно подают на коаксиально расположенные капилляры, диаметром 0,20-0,25 мм и 1,0-1,2 мм соответственно, через которые материалы оболочки и ядра распыляют в раствор 10% хлорида кальция и 1% полипропиленгликоля, на поверхности которого формируются микрокапсулы с оболочкой из альгината кальция, полученные микрокапсулы отделяют от раствора хлорида кальция, промывают дистиллированной водой и высушивают при температуре 25±2°С.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к пищевой промышленности. Способ получения режущегося пищевого продукта в виде желеобразного блока из растительных белков включает этапы: подготовка композиции, состоящей из или содержащей водный раствор концентрата растительного белка с растительными белками, причем количество раствора концентрата растительного белка выбирают так, чтобы весовая доля белка в композиции составляла от 12 вес.% до 28 вес.%, композицию нагревают и охлаждают в резервуаре высокого давления, проведение нагрева и охлаждения при действующем на композицию противодавлении, которое лежит выше атмосферного давления, в резервуаре (2) высокого давления таким образом, чтобы предотвратить кипение композиции, причем весовую процентную долю растительных белков в растворе концентрата растительного белка выбирают из диапазона значений от 12 до 35 вес.%, при этом раствор концентрата растительного белка имеет рН в диапазоне от 4,0 до 7,5 и содержит NaCl в количестве от 0 до 1,0 моль/л, композиция в резервуаре (2) высокого давления в результате нагрева композиции до максимальной температуры по меньшей мере части композиции по меньшей мере до 100°C и выше температуры начала эндотермического пика композиции, и последующего охлаждения композиции до температуры охлаждения, составляющей менее 100°C и лежащей ниже температуры начала пика композиции, агрегирует, причем крахмал и/или гидроколлоиды не добавляют, и максимальную температуру, до которой нагревают композицию, выбирают из температурного диапазона от максимальной температуры пика композиции до температуры конца пика композиции плюс 20%, и среднюю скорость нагрева по меньшей мере от достижения температуры начала пика композиции выбирают из диапазона значений от 4 К/мин до 15 К/мин.

Изобретение относится к вкусовому продукту и к применению вкусового продукта для приготовления пищевого продукта. Вкусовой продукт содержит лист гибкого жароустойчивого материала и расположенную на одной поверхности листа композицию из трех слоев, которая содержит: a) животный жир в количестве от 15 до 30 мас.% композиции; b) вкусоароматические добавки, расположенные на животном жире; c) масляное покрытие вкусоароматических добавок, причем количество масла составляет от 9 до 20 мас.% композиции.

Изобретение относится к пищевой промышленности и кормопроизводству, в частности к способу приготовления пастообразного продукта на основе зернового сырья. Для получения продукта исходное зерновое сырье предварительно замачивают в водном растворе витаминных и (или) минеральных веществ до 50%-ного их водонасыщения.

Изобретение относится к картофелеперерабатывающей и кондитерской промышленности. Способ получения глазированного картофеля фри, включающий следующие последовательно осуществляемые технологические этапы: предварительную подготовку картофеля: сухое удаление загрязнений, калибровку и мойку клубней картофеля, отделение камней, инспекцию клубней картофеля, доочистку и инспекцию клубней картофеля, резку клубней картофеля, отделение мелочи и удаление свободного крахмала, удаление излишков воды с резаного картофеля, а также обжарку резаного картофеля, подготовку добавок, охлаждение, инспекцию, дражировку, упаковку, маркировку, транспортирование и хранение, отличающийся тем, что полученный картофель фри покрывают с одной стороны или со всех сторон несладкой глазурью, используя сыры твердых сортов, с внесением в глазурь в количестве 1-5% добавок в виде порошка чая: черного и/или зеленого, и/или красного, или желтого, и/или кофе, и/или асафетиды, и/или бадьяна, и/или ванили, и/или гвоздики, и/или имбиря, и/или калгана, и/или кардамона, и/или корицы, и/или куркумы, и/или лаврового листа, и/или мускатного цвета, и/или мускатного ореха, и/или перца черного, и/или перца белого, и/или перца кубебы, и/или перца длинного, и/или перца африканского, и/или перца стручкового, и/или перца кайенского, и/или перца птичьего, и/или перца мавританского, и/или перца гвинейского, и/или перца ямайского, и/или перца японского, и/или малагетту, и/или розмарина, и/или шафрана, и/или лука репчатого, и/или лука многоярусного, и/или лука-шалота, и/или лука-порея, и/или лука-батуна, и/или шнитт-лука, и/или мангира, и/или алтайского лука, и/или пскемского лука, и/или чеснока, и/или черемшы, и/или колбы, и/или чесночника, и/или чесночного гриба, и/или петрушки, и/или пастернака, и/или сельдерея, и/или фенхеля, и/или хрена, и/или ажгона, и/или аира, и/или аниса, и/или базилика, и/или горчицы черной, и/или горчицы сарептской, и/или горчицы белой, и/или гравилата, и/или донника синего, и/или душицы, и/или дягиля, и/или иссопа, и/или калуфера, и/или кервеля, и/или кервеля испанского, и/или кмина, и/или колюрии, и/или кориандра, и/или водяного кресса, и/или кресса горького, и/или кресса лугового, и/или кресса садового, и/или капуцин-кресса, и/или лаванды, и/или любистока, и/или майорана, и/или мелиссы, и/или мелиссы турецкой, и/или плодов можжевельника, и/или мяты перечной, и/или мяты кудрявой, и/или мяты пряной, и/или мяты яблочной, и/или полыни обыкновенной, и/или полыни римской, и/или полыни метельчатой, и/или полыни лимонной, и/или полыни альпийской, и/или руты, и/или тимьяна, и/или тмина, и/или укропа огородного, фенугрека, и/или чабера, и/или чабера зимнего, и/или чабреца, и/или чернушки посевной, и/или шалфея лекарственного, и/или эстрагона, и/или цедры: померанцевой и/или лимонной, и/или апельсиновой, и/или мандариновой, и/или грейпфрутовой.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен способ производства кондитерского изделия, предусматривающий приготовление сбивной массы, путем смешивания компонентов с получением массы вязкостью 5,78-8,26 Па⋅с, массовой доли влаги 10-25%, содержанием редуцирующих веществ 10-35%, рН 3,0-5,0, температурой 40-70°С, пределом текучести 4,28-7,14 Па, соэкструзию сбивной массы в коллагеновую оболочку толщиной от 20 до 50 мкм, при этом сбивная масса в коллагеновую оболочку подается дозированно в объеме от 2,8 см3 до 7,1 см3, скручивание коллагеновой оболочки сразу после соэкструзии, формирование соединенных между собой изделий, выдерживание не менее 1,5 ч и нарезание поштучно с получением готового кондитерского изделия размером «на один укус», при этом используют следующее соотношение исходных компонентов при смешивании сбивной массы, мас.%: вода 20,5-32,48; патока 23,59-32,84; желатин 6,23-12; регулятор кислотности 0,24-1,0; влагоудерживающий агент 2,46-5,7; сахар остальное.
Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к общественному питанию, и может быть использовано при приготовлении наггетсов из батата с содержанием функциональных ингредиентов, используемых в профилактических целях. Для приготовления наггетсов батат промывают, очищают от кожуры и нарезают на брусочки, посолят в Адыгейской соли и оставляют на 10 мин.

Изобретение относится к области пищевой промышленности. Предложен способ изготовления экструдированного пищевого продукта, содержащий этапы, на которых: смешивают молотый жмых из семян подсолнечника с мукой зерновой культуры, представляющей собой пшеничную муку, рисовую муку, кукурузную муку или любое их сочетание, и по меньшей мере одной пищевой добавкой, представляющей собой соль, сахар, пряность, краситель, ароматизатор или любое их сочетание, для получения смеси; и экструдируют полученную смесь в экструдере при поддержании температуры 105-170°С с получением готового к употреблению экструдата с хрустящей текстурой в виде чипсов, снэков или сухих завтраков, при этом исходные компоненты имеют следующее соотношение: молотый жмых - 10-35 мас.%, мука - 60-85 мас.% и пищевая добавка(и) - около 5 мас.%.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен способ производства кондитерского изделия, предусматривающий получение сбивной массы и желейной массы, соэкструзию сбивной массы с желейной массой в коллагеновую оболочку толщиной от 20 до 50 мкм, при этом сбивная масса и желейная масса в коллагеновую оболочку подаются в соотношении по массе (20-80):(80-20) дозированно, а скручивание коллагеновой оболочки проводят сразу после соэкструзии, формирование соединенных между собой изделий в виде гирлянды, ее выдерживание не менее 1,5 ч и нарезание поштучно с получением готового кондитерского изделия размером «на один укус», при этом для получения сбивной массы исходные компоненты смешивают в заданном соотношении, полученная сбивная масса имеет вязкость 5,78-8,26 Па⋅с, массовую долю влаги 10-25%, содержание редуцирующих веществ 10-35%, рН 3,0-5,0, температуру 40-70°С, предел текучести 4,28-7,14 Па, и для получения желейной массы исходные компоненты смешивают в заданном соотношении, полученная желейная масса имеет вязкость 0,22-0,30 Па⋅с, предел текучести 0,14-0,20 Па, содержание редуцирующих веществ 15-35%, температуру 50-70°С, рН 2,5-4,5.

Группа изобретений относится к пищевой промышленности, в частности к устройству, предназначенному для покрытия продукта вкусоароматической добавкой. Устройство содержит приемник для вкусоароматизации, выполненный с возможностью приема порции продукта и дозы вкусоароматической добавки.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к композициям биоразлагаемых, гидрофобных пленок, содержащих ихтиожелатин и хитозан, и может использоваться для изготовления упаковочной пленки для защитного покрытия или упаковки замороженных полуфабрикатов, сыпучих продуктов в сфере общественного питания и торговли.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2021-12-29 2022-09-01T13:06:24
Наверх