На правах рукописи Петрова Маргарита Сергеевна ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БИОЛОГИЧЕСКИ

На правах рукописи
Петрова Маргарита Сергеевна
ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БИОЛОГИЧЕСКИ
АКТИВНОЙ ДОБАВКИ К ПИЩЕ «ЛЕЦИТИН В ТЮЛЕНЬЕМ ЖИРЕ»
Специальность: 05.18.04 -Технология мясных, молочных, рыбных
продуктов и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
.:з
Москва, 2009
2
Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном
предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного
хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО»)
Научный руководитель:
доктор технических наук, доцент
Боева Нэля Петровна
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, доцент
Харенко Елена Николаевна
кандидат технических наук, доцент
Дубровин Сергей Юлианович
Ведущая организация:
Федеральное государственное унитарное
предприятие Полярный
научно-исследовательский
институт морского рыбного хозяйства и океанографии
им. Н.М. Книповича (ФГУП «ПИНРО»)
Защита состоится 22 апреля 2009г. в 13 ч 00 мин. На заседании
диссертационного совета Д 307.004.03 при ФГУП «Всероссийский научноисследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП
«ВНИРО») по адресу: 107140, г. Москва, ул. Верхняя Красносельская, дом. 17.
Факс: (499) 264-91-87, e-mail: fishingfoivniro.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП
«Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и
океанографии»
Автореферат разослан 20 марта 2009г.
Ученый секретарь диссертационного Совета
доктор технических наук
Новикова М.В.
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В связи с возобновлением зверобойного
промысла и увеличением квот на добычу ластоногих, перед рыбной отраслью
встает задача повышения эффективности использования тюленей за счет
разработіш
и
внедрения
ресурсосберегающих
технологий
переработки
ластоногих, актуальность которой отражена в Концепции развития рыбного
хозяйства РФ на период до 2020г., определяющей основные направления в
сфере эффективного использования водных биологических ресурсов в рыбной
отрасли. Ластоногие
-
одни
из
перспективных
крупномасштабных
и
биологически ценных в пищевом отношении объектов зверобойного промысла.
На настоящий момент экономическая эффективность переработки тюленей
очень низка, так как они используются только для получения шкур и кожи.
Комплексная
ресурсосберегающая
технология
позволит получить большой комплекс пищевых
переработки
ластоногих
и кормовых продуктов из
мясокостного сырья, биологически активных добавок к пище и
лечебно-
профилактических препаратов на основе жиросодержащего сырья ластоногих
(подкожное сало, мозг, внутренности), расширить ассортимент этих продуктов
и снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Проведенными
научно-исследовательскими
работами
по
изучению
состава покровного сала и мозга тюленей установлено, что покровное сало
тюленей содержит до 90% липидов, которые богаты биологически активными
ПНЖК омега-3, а мозг ластоногих содержит до 90 % фосфолйпидов. Получение
концентрата лецитина из мозга тюленей как биологически активного вещества
дает возможность использовать его как сырье для производства БАД к пище на
основе жиров, усиливающих мозговое кровообращение и предотвращающих
заболевания печени и почек.
Сочетание таких биологически активных веществ, как ПНЖК омега-3
тюленьего жира и лецитина из мозга в БАД «Лецитин в тюленьем жире» будет
способствовать
расширению
ее лечебно -
профилактического
спектра
физико-химического
состава
воздействия на организм человека.
Исследованиям
в
области
изучения
жиросодержащего сырья ластоногих и создания различных видов продуктов из
4
него посвящены работы таких ученых, как Харьков И.И., Бодров В.А.,
Магомаев А.А., Ржавская Ф.М., Кизеветтер И.В., Остякова Е.Б., Чертова Е.Н.,
Мукатова М.Д., Боева Н.П., Флис Л.Н., Стронова Л.В., Гамзадзе А.И. и других
ученых.
Исходя из вышеизложенного, разработка ресурсосберегающей
технологии биологически активной добавки к пище «Лецитин в тюленьем
жире» из жира подкожного сала и концентрата лецитина мозга тюленя является
актуальной и
будет способствовать повышению эффективности
использования жиросодержащего сырья ластоногих, рентабельности
зверобойного промысла и снижению антропогенной нагрузки на окружающую
среду.
Цели и задачи работы. Цель работы - обоснование и разработка
ресурсосберегающей технологии биологически активной добавки к пище
«Лецитин в тюленьем жире» из жира покровного сала и концентрата лецитина
мозга тюленей.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
- Изучить пищевую и биологическую ценность, показатели качества и
безопасности покровного сала и мозга тюленей.
- Разработать низкотемпературный способ получения жира из покровного сала
тюленей и обосновать его рациональные технологические параметры.
- Обосновать и разработать технологию концентрата лецитина из мозга
тюленей.
- Обосновать соотношение и условия растворимости компонентов в
композиции БАД «Лецитин в тюленьем жире».
- Изучить пищевую и биологическую ценность, показатели качества,
безопасности пищевого тюленьего жира, полученного низкотемпературным
способом, концентрата лецитина из мозга тюленей, БАД к пище «Лецитин в
тюленьем жире».
- Исследовать изменения показателей качества и состава жира, полученного
низкотемпературным способом и БАД «Лецитин в тюленьем жире» в процессе
хранения с различными антиокислителями и установить срок их хранения.
5
-
Провести
биологическое
испытание
на
гемостимулирующую
и
радиозащитную активность БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире».
-
Провести производственную проверку технологий, разработать техническую
документацию
на
жир
из
покровного
сала
тюленей,
полученный
низкотемпературным способом, концентрат лецитина «Лецитин из морских
млекопитающих» и БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире».
- Рассчитать экономическую эффективность от внедрения разработанной
технологии БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире».
Научная
новизна
работы.
1.
Обоснована
и
разработана
ресурсосберегающая технология БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире» на
основе
тюленьего
жира
гипохолестеринемического,
и
концентрата
лецитина
гепатопротекторного
и
из
мозга
тюленей
общеукрепляющего
действия, удовлетворяющая суточную потребность человека в ПНЖК омега -3
на 30% и в лецитине на 10%.
2. Установлено преимущество низкотемпературного способа выделения
жира из покровного сала тюленей перед традиционным тепловым способом,
позволяющее повысить выход жира на 11% и улучшить его качество; изучена
зависимость выхода и качества жира от условий измельчения и времени
центрифугирования.
3. Обоснована зависимость выхода концентрата лецитина из мозга
тюленей от условий поэтапной экстракции растворителями, что
позволяет
получить концентрат лецитина с выходом 83.6% от массы липидов и массовой
долей лецитина 40%.
4. Установлено соотношение
и условия растворимости концентрата
лецитина в этиловых эфирах жирных кислот тюленьего жира в композиции
БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире».
Практическая значимость работы. Разработана и апробирована на
экспериментальной базе ФГУП «ВНИРО» технология БАД к пище «Лецитин в
тюленьем жире» на основе жира, полученного низкотемпературным способом и
концентрата лецитина из мозга тюленей. Разработан комплект технической
документации на производство БАД к пище «Лецитин
в тюленьем жире»,
6
включающий
технические
условия
ТУ
9281-130-00472124-09
и
технологическую инструкцию ТИ к ТУ.
Разработана ТИ к ГОСТ8714, ГОСТ 9393 по производству жира пищевого
из
покровного
сала
ластоногих
низкотемпературным
способом.
Низкотемпературный способ получения жира из покровного сала тюленей
внедрен и прошел производственную проверку
на береговом предприятии
ООО «Океанбиоэкопродукт» (г. Магадан) и на экспериментальной базе ФГУП
«ВНИРО».
Разработана технология концентрата лецитина из мозга тюленей, новизна
которой подтверждена патентом РФ № 2309757 «Способ получения лецитина».
Разработана техническая документация на производство концентрата лецитина
кчк сырья для БАД к пище, включающая технические условия ТУ 9281-13200472124-09 «Лецитин из морских млекопитающих» и технологическую
инструкцию (ТИ к ТУ). Технология прошла производственную проверку на
экспериментальной базе ФГУП «ВНИРО».
Результаты
исследований
использованы
при
постановке
учебного
процесса инженерам-технологам специальности 260302 «Технология рыбы и
рыбных продуктов» МГУПБ в ходе чтения лекций, выполнения курсовых и
дипломных работ.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Рациональные технологические параметры
низкотемпературного
способа получения жира из покровного сала тюленей.
2. Технология поэтапной экстракции концентрата лецитина из мозга
тюленей.
3. Установленное соотношение и условия растворимости компонентов в
композиции БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире».
4. Обоснованные выбор антиокислителя и сроки хранения жира,
полученного низкотемпературным способом и БАД «Лецитин в тюленьем
жире».
Апробация работы.
Основные результаты исследований обсуждены на научно-практической
конференции
«Повышение
эффективности
использования
водных
7
биологических ресурсов»
Москва,
2006; VI
Международной
научно-
практической конференции «Производство рыбной продукции: проблемы,
новые технологии, качество», Калининград, 2007, 3-ей Международной научнопрактической конференции "Пищевая и морская биотехнология", Калининград,
2008, X Всероссийском конгрессе диетологов и нутрициологов «Питание и
здоровье», 2008, где награждена Сертификатом.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в
том числе 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент РФ (по способу
получения лецитина).
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из
введения, 6 глав, выводов, списка использованной
литературы и 17
приложений. В приложениях приведены акты производственных испытаний,
Патент РФ № 2309757 «Способ получения лецитина», титульные листы
технической документации.
Работа изложена на 166 страницах основного текста, содержит 58 таблиц,
23 рисунка. Список литературы включает 185 наименований, в том числе 28
зарубежных изданий.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель, научная
новизна и практическая значимость работы.
В первой главе «Анализ состояния и перспективы рационального
использования ластоногих (тюленей)» представлено состояние сырьевой
базы ластоногих и их пищевая, биологическая ценность, описаны современные
способы получения жира из жиросодержащего сырья водных биологических
ресурсов, рассмотрены теоретические аспекты применения
и значение
биологически активных добавок к пище, возможность их получения из
жиросодержащего сырья ластоногих.
Во второй
главе
«Объекты
и методы
исследования.
Методы
постановки экспериментов» определены основные задачи работы, приведена
характеристика
исследованных
объектов,
описаны
условия
постановки
экспериментов и методы исследований.
Программно-целевая модель исследований представлена на рис. 1.
Анализ и обобщение литературных данных
Промысловые запасы ластоногих, их
пищевая и биологическая ценность.
Ластоногие как сырье для получения
Б А Д к пище.
БАД к лище и их
роль в
современной
нутрициологии.
Способы
получения жира из
жиросодержащего
сырья ВЕР.
t.
Формирование целей и задач исследования
Изучение размерно-массовой
характеристики, состава и качества
мозга тюленей; исследование
показателей безопасности н
качества, пищевой и биологической
ценности липндов и концентрата
лецитина из мозга тюленей.
Разработка и обоснование
технологии концентрата лецитина
из мозга тюленя; разработка
технической документации.
Подбор соотношений и условия
растворимости компонентов в
композиции БАД к пище
«Лецитин в тюленьем жире».
Исследование изменения
показателей качества, состава в
процессе хранения БАД с
различными антиокислителями
и установление срока хранения.
Исследование качества, показателей безопасности,
пищевой и биологической ценности липидов из
подкожного сала тюленей.
Разработка и
обоснование
ресурсосберегающей
технологии БАД к
лище «Лецитин в
т ю л е н ь е м жире»
Изучение БАД
«Лецитин в
тюленьем жире»
Изучение показателей
качества и
безопасности, пищевой
и биологической
ценности БАД.
Обоснование и разработка
технологических параметров
получения жира из покровного сала
тюленей низкотемпературным
способом.
N
Изучение пищевой н биологической
ценности жира, полученного
низкотемпературным способом;
исследование изменения показателей
качества и состава в процессе хранения
жира с различными антиокислителями,
установление срока хранения;
разработка технологической
инструкции.
Биологическое испытание в
РАМН МРНЦ на
гем ости мул ируюшую и
радиозащитную активность.
Получение БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире» в производственных условиях
Разработка технической документации (ТУ, ТИ>
Расчет экономической эффективности разработанной технологии
Рис.1 Схема программно-целевой модели исследования.
Объектами исследования являлись: покровное сало и жир из покровного
сала промысловых видов тюленей, мозг и концентрат лецитина из мозга
охотоморских тюленей, БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире».
Общий химический состав объектов исследования, показатели
безопасности, перекисное, кислотное, альдегидное числа определяли по
стандартным методикам в соответствии с ГОСТ 31339, ГОСТ 7636, ГОСТ
26927, ГОСТ 30178, ФС 42-2772, МУ 1766, МУ5778, МУ5779, ГОСТ 26933,
9
ГОСТ 26932, ГОСТ 26930, ГОСТ 96927, ГОСТ 10444.15, ГОСТ Р 50474, ГОСТ
Р 50480.
Состав жирных кислот липидов определяли на хроматографе "Shimadzu
GC-9A" на капиллярной колонке с внутренним диаметром 0,25 мм, длиной 25 м
и нанесенной фазой FFAP с предварительным метилированием липидов.
Фракционный
состав
липидов
определяли
методом
тонкослойной
хроматографии на пластинках с тонким слоем силикагеля фирмы MERCK
последовательно в системе растворителей диэтиловый эфир - гексан 1:4 и
диэтиловый эфир - гексан 1:1, а также диэтиловый эфир — гептан 1:3. Вязкость
и скорость сдвига БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире» определяли на
вискозиметре
Брукфильда
DV-II+PRO
с
различными
насадками.
Растворимость концентрата лецитина в этиловых эфирах жирных кислот
оценивали по общепринятой методике (Руководство по методам исследования,
1967).
Математическую
обработку
данных
осуществляли
методами
математической статистики (Бронштейн И.Н., Хамендяев СМ., 1959). При
статистической обработке результатов исследований и построении графических
зависимостей использована программа MathCAD Professional 2000.
В третьей главе «Обоснование и разработка низкотемпературного
способа получения жира из покровного сала тюленя» изучена пищевая и
биологическая ценность, показатели качества, безопасности липидов из
покровного сала тюленей, разработаны технологические параметры получения
жира низкотемпературным
способом, установлен
срок хранения
жира.
Проведенными исследованиями установлено, что химический состав сала
тюленей зависит от их видовых особенностей и времени вылова; сало тюленей
характеризуется
высоким
содержанием
85.6-5-89.0%
липидов
и
незначительным -2.3+3.7% белка и 5.2+5.9% влаги.
Фракционный состав липидов подкожного сала представлен (% от суммы
фракций) триглицеридами до 90.1, фосфолипидами до 2.3, диглицеридами до
1.5, гликолипидами
до
1.4, моноглицеридами до
углеводородами до 0.9 и холестерином - д о 0.5.
1.2, СЖК до 0.8,
10
Состав жирных кислот липидов подкожного сала представлен (% от суммы
кислот): насыщенными жирными
кислотами 5.4+18.4, в том числе
пальмитиновой (16:0) - 7.6+10.7, мононенасыщенными - 48.2+54.2, в том числе
пальмитолеиновой (16:1) - 12.5+25.0,
которая является «показателем
подлинности» тюленьего жира и источником омега 7- главного элемента кожи,
полиненасыщенными (ГШЖК) - 29.5+32.0. Биологическая ценность липидов
покровного сала тюленей определяется наличием в них биологически
активных жирных кислот: ПНЖК омега-3 до 27.0%, в том числе биологически
активных ДГК и ЭПК до 18.3%, витамина F до 8.0% .
По показателям качества, безопасности и по микробиологическим
показателям липиды покровного сала тюленей соответствуют требованиям
СанПиН 2.3.2.1078. п.1.7.8.
С целью разработки рациональных технологических параметров получения
жира из покровного сала тюленя низкотемпературным способом, исследовано
влияние степени измельчения, температуры измельчаемого сырья и времени
центрифугирования на выход и качество жира.
Исследования показали, что уменьшение размеров кусочков сала от 20 до
2 мм обеспечивает увеличение удельной поверхности измельчаемого сырья, что
приводит к увеличению выхода жира-сыротока от 58 до 65% от общего
содержания, причем измельчение сырья в мороженом виде при температуре
минус 10+минус 5°С способствует увеличению выхода жира-сыротока на 10%
(до 75%) по сравнению с выходом жира, полученного при температуре
18+20°С; изучение влияния времени центрифугирования на выход и качество
жира показало, что при увеличении времени центрифугирования от 5 до 25
минут выход жира возрастает на 8%, что составляет 85.8% от его общего
содержания.
Установлено, что низкотемпературный способ получения жира из
покровного сала тюленей имеет следующие рациональные технологические
параметры: измельчение сала с температурой минус 10+минус 5°С до размера
частиц 2+3 мм, центрифугирование при 3000 об/мин в течение 25 минут с
последующим сепарированием позволяет повысить выход жира до 86% от его
общего содержания, что на 11% больше, чем выход жира при тепловом
11
способе.
Сравнительные исследования качества и жирнокислотного состава жира
из подкожного сала тюленя, полученного низкотемпературным и тепловым
способами показали, что жир из покровного сала тюленей, полученный
низкотемпературным способом характеризуется лучшими органолептическими
показателями: прозрачный, светло-желтого цвета, запах свойственный жиру
ластоногих, низкими значениями показателей качества: кислотное число - 0.7
мг КОН/г,
перекисное число- 2.6 ммоль активного кислорода/кг, высокой
биологической ценностью (% от суммы кислот): содержание ПНЖК на 12%, в
том числе ПНЖК омега-3 на 8%, витамин F на 4%, пальмитолеиновой кислоты
на 9% больше, чем в жирнокислотном составе жира, полученного тепловым
способом.
Исследования изменений показателей качества жира с различными
антиокислителями: ИОНОЛ, GRINDOX 1021, GRINDOX 204 (в концентрации
0.03 и 0.1%) и жира без добавления антиокислителя (контроль) в процессе
хранения в течение четырнадцати месяцев при температуре 18°С и 5°С для
определения
срока
хранения,
органолептическим
показателям
показали,
жир
что
без
за
период
хранения
антиокислителей
по
претерпел
значительные изменения (темно-желтый цвет, прогорклый вкус и
запах
окисленного жира), в отличие от жира с антиокислителями. Установлено, что
при добавлении антиокислителей повышается окислительная устойчивость
тюленьего жира по сравнению с контрольным образцом, причем наиболее
эффективным из антиокислителей оказался антиоксидант GRINDOX 204 с
концентрацией 0.1%
от массы жира, позволяющий сохранить качество
тюленьего жира в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078-01.1.7.8 в
течение двенадцати месяцев при температуре 5°С.
Исследование
изменений
жирнокислотного
состава
жира
без
антиокислителя и с антиокислителем GRINDOX 204 (0.1%) в процессе
четырнадцатимесячного хранения при температуре 5°С показали, что состав
жирных кислот жира с антиокислителем GRINDOX 204 (0.1 %) практически не
претерпел изменения, в отличие от контрольного образца, в котором в 1.4 раза
снизилась сумма ПНЖК омега-3, увеличилась на 7% сумма насыщенных и 4%
12
мононенасыщенных
кислот,
что свидетельствует
о
гидролитических
и
окислительных процессах в контрольном образце жира.
По результатам исследований установлен
срок хранения пищевого
тюленьего жира: при температуре 5°С с антиокислителем GRINDOX 204 в
количестве 0.1% к массе жира в течение одного года.
В
четвертой
главе
«Обоснование
и
концентрата лецитина из мозга ластоногих»
разработка
технологии
представлены результаты
исследований по общему химическому составу мозга охотоморских тюленей,
качеству, безопасности, пищевой и биологической ценности липидов мозга и
концентрата лецитина из мозга тюленей, обоснована технология концентрата
лецитина из мозга тюленей. В результате
исследований размерно-массовых
характеристик и общего химического состава мозга ластоногих установлено,
что масса мозга тюленей составляет 0.3% к их массе, химический состав мозга
тюленей содержит: влаги 74.4 -«- 75.6%, белков 12.4- 14.0, липидов 10.6-^-11.1.
Таблица 1
Фракционный состав липидов мозга тюленей, % от суммы фракций
Липидов мозга
Ларги
85.0--87.0
37.0J-39.0
25.0--27.0
15.0--16.0
10.0--12.0
6.0--9.0
1.0--3.0
6.5--8.0
2.0--2.3
1.0--1.5
Фракция
фосфолипиды, в том числе:
лецитин
кефалин
сфингомиелин
фосфатидилсерин
фосфатидные кислоты
прочие
холестерин
триглицериды
эфиры холестерина
Нерпы
83.0-85.0
38.0-40.0
27.0-29.0
13.0-17.0
11.0-13.0
8.0+11.0
1.0+3.0
7.0-8.0
2.0+2.2
1.0+1.3
3.5--3.8
3.0+3.1
углеводороды
Лахтака
84.0+86.0
36.0--39.0
25.0--26.0
18.0--20.0
12.0--14.0
7.0+10.0
1.0--3.0
6.4--7.6
2.0--2.3
1.0--1.3
3.0--3.2
Изучение фракционного состава липидов мозга (табл.1) различных видов
тюленей показало, что в их составе
преобладают фосфолипиды до 87.0%,
основным компонентом которых является лецитин (40%), что позволяет
считать
мозг
тюленей
перспективным
сырьем
для
получения
БАД
гепатопротекторного действия.
Анализ жирнокислотного состава показал, что липиды мозга тюленей
содержат до 31% ПНЖК, в том числе биологически активных ПНЖКш-3 до
17%, значительное количество насыщенных жирных кислот до 41%, из которых
13
в значимых количествах присутствуют (% от суммы кислот): стеариновая (18:0)
до 25 и пальмитиновая (16:0) до 16; до 28% мононенасыщенных кислот, в том
числе селахолевая кислота до 8%, свойственная только тюленям.
По данным показателей качества (КЧ=11.5мгКОН/г, ПЧ=2.7ммоль 02/кг)
и безопасности липидов из мозга тюленей можно заключить, что мозг тюленей
является безопасным сырьем для получения БАД к пище.
Для разработки технологических параметров получения
концентрата
лецитина, были проведены технологические эксперименты
по
подбору
растворителей для извлечения липидов мозга тюленей и концентрата лецитина;
изучена зависимость выхода липидов и концентрата лецитина от условий
экстракции.
Сравнительный
эксперимент
показал,
что
экстракция
мозга
тюленя
изопропиловым спиртом в соотношении 1:10 в течение 30 минут и при 70°С
эффективней, чем экстракция этиловым спиртом при тех же условиях. При
экстракции мозга тюленя изопропиловым спиртом при соотношениях от 1:1 до
1:5; 1:10 и 1:20 и температуре от 20 до 70 °С с интервалом в 10°С в течение 30
минут установлено, что
с повышением температуры экстракции при всех
соотношениях мозг тюленя : растворитель, выход липидов повышается и
наибольшее значение отмечается при температуре 70°С; максимальный выход
липидов до
10.9% наблюдается
при соотношении -
мозг тюленя :
изопропиловый спирт 1:10 и 1:20 (температура 70°С). Для экономичного
использования растворителя целесообразно экстрагировать мозг тюленя при
соотношении мозг тюленя : изопропиловый спирт 1:4 и температуре 70°С с
выходом липидов 10.4% от общего содержания.
Изучение зависимости выхода липидов от времени экстрагирования (рис.2)
показало, что максимальный выход липидов мозга тюленя при соотношении
мозг тюленя : изопропиловый спирт 1:4 и температуре 70°С наблюдается по
истечении 30 минут и составляет 10.4%.
14
12 -
Выход,%
--*
10 -
^
•
^
•
РнсЛ.Завнснмость
выхода липидов из
мозга тюленя при
экстракции
изопропиловым
спиртом от времени
экстрагирования, %.
*
^
т, мин
1П
->П
10
4П
Эксперимент по
выбору
5(1
I —•— Соотношение мозг тюленя-изопропиловый спирт 1:4 1
растворителя для проведения очистки полученных липидов от
нежелательных
примесей (холестерина, эфиров холестерина, ТПД и пр.) и получения
концентрата лецитина показал, что очистка этилацетатом позволяет увеличить
выход концентрата лецитина на 3% и полностью очистить конечный продукт
от примесей.
Исследования по экстрагированию липидов мозга тюленя этилацетатом
при соотношениях от 1:1 до 1:10, 1:20 в течение 30 минут и температурах
10-Н50°С,
показали,
что
наибольший
выход
концентрата
лецитина,
составляющий 84.1 % от суммы липидов был при соотношении липиды мозга
тюленя : этилацетат 1:10 и 1:20, при температуре 60 °С, однако, для
экономичного расхода растворителя эффективнее экстрагировать липиды мозга
при соотношении липиды мозга : этилацетат 1:5 и при температуре 30°С, так
как разница в выходе конечного продукта при соотношениях 1:5 и 1:20
невелика (0.6%).
Выход,%
Рис.3 .Зависимость
выхода концентрата
лецитина при
экстракции
этилацетатом от
времени
экстрагирования, % от
суммы липидов мозга
тюленя.
10
.
20
30
40
Эксперимент по
50
і
I —•"" Соотношение липидов мозга тюленя-этилацстат 1:5 | {
изучению
зависимости выхода концентрата лецитина от времени экстрагирования (рис.3)
показал, что максимальный выход концентрата лецитина при соотношении
15
липиды мозга тюленя : этилацетат 1:5 и температуре 30°С наблюдается по
истечении 20 минут и составляет 83.6% от суммы липидов.
Проведенными исследованиями обоснованы рациональные параметры
технологии поэтапной экстракции концентрата лецитина из мозга тюленя:
измельчение мороженого мозга тюленя (t=MHHyc 1-Ю°С) до размера частиц 1-2
мм в течение 5-Н0 минут, экстракция мозга тюленя изопропиловым спиртом
при соотношении
мозг : изопропиловый спирт
1:4 и температуре 70°С в
течение 30 минут, очистка полученных липидов мозга тюленя этилацетатом в
течение 20 минут при соотношении липиды мозга : этилацетат 1:5 и
температуре 30°С, при этом выход конечного продукта - 83.6% от суммы
льпидов.
Полученный концентрат лецитина под торговым названием «Лецитин из
морских
млекопитающих»
как
сырье
для
получения
БАД
было
охарактеризовано по органолептическим показателям, как вязкое маслянистое
вещество от желтого до темно-желтого цвета, с запахом, свойственным
лецитину, без прогорклостей. В сырье «Лецитин из морских млекопитающих»
присутствует высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот до 35%,
в том числе содержание биологически активных полиненасыщенных жирных
кислот (20:5 иЗ и 22:6 соЗ) до 18% и лецитина до 41%, который является
«показателем подлинности» концентрата лецитина.
В пятой главе «Разработка технологии БАД "Лецитин в тюленьем
жире" из жира покровного сала и концентрата лецитина из мозга
тюленей» обосновано соотношение и условия растворимости компонентов в
композиции БАД, изучена пищевая, биологическая ценность, качество и
безопасность БАД «Лецитин в тюленьем жире», исследовано изменение
показателей
качества
БАД
в
процессе
хранения
с
различными
На основании рекомендуемых Минздравом РФ уровней
потребления
антиокислителями и установлен срок ее хранения.
фосфолипидов, рассчитано соотношение компонентов в БАД под торговым
названием «Лецитин в тюленьем жире», которое составляет концентрат
лецитина : тюлений жир 1:3 и обеспечивает адекватную суточную потребность
в лецитине на 10%.
16
Из-за различий в
структурно-химическом
строении и свойствах
тюленьего жира и концентрата лецитина, смешивание этих двух компонентов
не
привело
к
образованию
однородной
консистенции,
поэтому
было
предложено перевести тюлений жир реакцией переэтерификации со щелочью и
этиловым спиртом (Патент РФ №2209235) в форму эфиров жирных кислот
тюленьего жира, так как они схожи по химическому строению с лецитинами, а
затем концентрат лецитина растворить в эфирах жирных кислот тюленьего
жира в соотношении 1:3.
Полученные эфиры жирных кислот - маслянистая жидкость светложелтого цвета, с запахом, свойственным жиру тюленей; их жирнокислотный
состав характеризуется низким уровнем насыщенных кислот до 15% и высокой
суммой ПНЖК до 36%, в том числе биологически активных ПНЖК омега-3
ЭПКиДГКдо20%.
Для разработки технологических параметров получения БАД к пище
«Лецитин в тюленьем жире», изучена зависимость растворимости компонентов
БАД от температуры и времени перемешивания (рис.4).
Растворимость,%
100
\
90
80
60
50
1.' л
40
20
20
10
V
У
II
/
^ ' _ -. — — . . -L і
^, ^**/*
ІІА
І'
•г
/'
-
1
_.—\
'"*
if/ "•" ^яУ'* -
Рнс.4.3ашісимость
растворимости
концентрата лецитина в
эфнрах жирных кислот
при соотношении 1:3 от
времени н температуры
смешивания: І-20°С; IIJO'C; ІІІ~40°С; ІУ-50°С;
Ѵ-60'С; ѴІ-70°С.
1
IV
.*
/
/'
70
^. ^*
N.
Установлено, что
!
степень
""""*
растворения
концентрата
лецитина
в
этиловых эфирах жирных кислот повышается с увеличением температуры и
і
0
30
времени
перемешивания,
40
при
этом
1
т м,,н
60
'
растворимость
компонентов
БАД
существенно увеличивается после достижения температуры перемешивания
50°С. Проведенный эксперимент показал, что максимальная растворимость
компонентов достигается при интенсивном перемешивании со скоростью 20с"1
в течение 30 минут при температуре 70°С и составляет 95%.
17
С целью изучения структурно-механических свойств полученной БАД к
пище «Лецитин в тюленьем жире», были исследованы ее реологические
характеристики, которые позволили оценить стабильность к разрушению
структуры БАД и определена ее оптимальная вязкость, которая составила
9.8мПас.
Проведенными исследованиями обоснованы соотношение и условия
растворимости компонентов в композиции БАД «Лецитин в тюленьем жире»:
растворение концентрата лецитина в эфирах жирных кислот тюленьего жира
при перемешивании в соотношении 1:3 со скоростью 20с"' в течение 30 минут и
температуре 70°С. БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире» характеризовалась
однородной консистенцией темно-желтого цвета, без комочков с вязкостью
9.8мПас и с соотношением компонентов: концентрат лецитина - 24+26%;
эфиры жирных кислот тюленьего жира - 74+76%.
Изучение жирнокислотного состава БАД «Лецитин в тюленьем жире»
(рис.5.) показало, что он представлен до 23% насыщенными кислотами, до
46% мононенасыщенньши и до 30 % ПНЖК из них свыше 18% биологически
активные омега-3 жирные кислоты и свыше 5% эссенциальные жирные
1
кислоты
і
! (витамин F).
Рнс.5.
Жирнокислотныіі
состав БАД к пище
"Лецитин
в
тюленьем жире".
Отмечено,
что в значимых
а Насыщенные кислоты
• Полиненасыщенные кислоты
• витамин F
• Мононенасыщенные кислоты!
,
в Омега-3 жирные кислоты
_
1 количествах
в
і
._І
БАД
присутствуют кислоты (% от суммы кислот) : олеиновая - свыше 17,
пальмитолеиновая - свыше 16, докозагексаеновая - свыше 11, стеариновая свыше 9, эйкозеновая- свыше 7, пальмитиновая - свыше 9, эйкозапентаеновая
- свыше 7.
18
Фракционный состав полученной БАД представлен (% от суммы
фракций): эфирами жирных кислот - 74.8, лецитином до 12.7 и кефалином до
9.6, что указывает на высокую биологическую ценность БАД.
В
результате
исследований
разработана
технологическая
схема
производства БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире» (рис.6).
ГОЛОВЫ ТЮЛЕНЕЙ
МОРОЖЕНЫЕ
ПОКРОВНОЕ САЛО
ТЮЛЕНЕЙ МОРОЖЕНОЕ
Извлечение мозга
Измельчение мороженого
мозга (t= минус НО °С) до
Измельчение
Жирс ы р ото к
мороженого сала
(t=MHHyc 10+минус5 СС)
до 2+Змм
1-К2мм
Экстракция лішндов, мозг:
изопропиловый спирт 1:4,
t=70°C в течение 30 мин.
4—Изопропиловый
спирт
Центрифугирование в
течение 25 минут при
30О0 об/мин.
Гракса для
производства
кормовой
муки
Центрифугирование
Отгон нзопропнлового спирта
ЛИГГИДЫ МОЗГА
Очистка лнпндов мозга
этилацетатом от принесен,
липиды мозга: этилацетат 1:5,
t=30°C в течение 20 мин.
-Этилацетат
ЭФИРЫ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
ТЮЛЕНЬЕГО ЖИРА
Центрифугирование
Отгон этилацетата
«ЛЕЦИТИН ИЗ
МОРСКИХ
МЛЕКОПИТАЮЩИХ»
Переэтерифнкация
Примеси
Смешивание компонентов
К.Л.;эфиры жирных кислот, 1:3,
t=70"C в течение 30 мин.
Капсѵлиоование
Упаковка, маркировка
БАД «ЛЕЦИТИН В ТЮЛЕНЬЕМ ЖИРЕ»
Рис.6. Технологическая схема получения БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире».
19
Исследования изменений показателей качества для установления срока
хранения БАД «Лецитин в тюленьем жире» показали, что за период
четырнадцатимесячного
антиокислителями
хранения
при
температуре
по органолептическим
показателям
5°С
БАД
с
(цвет, запах,
консистенция, вкус) не претерпела изменений, в отличие от образца БАД без
антиокислителя, у которой появился неприятный вкус и запах прогорклости.
КЧ, мг КОН/г
%&^/
-
'
•
=
"
*
-
^ ~ - nf*~~
"&"""
-
3.2
Рис.7. Данные по
изменению кислотного
числа БАД с различными
антиокислителями в
процессе хранения.
І-БАД (Контроль); ІІ-БАД с
ионолом 0.1%;Ш-БАД с
Grindox 204 0.1%;ІѴ-БАД с
Grindox 1021 0.1%
т, мес.
0
11.0 т
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
0
2
4
ПЧ, моль Oj/кг
Ь '.3
/1
'
/"ю 2
/
/ ^
//
j
i
г-к*!Л - • " "
^
Рис.8. Данные по
изменению перекисного
числа БАД с различными
антиокислителями в
процессе храпения.
5.J
І-БАД (Контроль); И-БАД
--\— .6 с ионолом 0.1%;Ш-БАД с
45
Grindox 204 0.1%;ІѴ-БАД с
Grindox 1021 0.1%
- • • * - • * ,
т, мес.
Отмечено,
1
2
4
6
8
10
12
14
процессе
что
в
хранения
в
течение четырнадцати месяцев в контрольном образце БАД произошло
увеличение кислотного числа (рис.7.) почти в 3 раза (10.2 мг КОН/г),
перекисного числа (рис.8.) почти в 4 раза (10.3 ммоль активного кислорода/кг),
что не соответствует требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.1.7.8.
20
Наименьшее значение кислотного числа (5.5 мг КОН/г) и перекисного
числа (4.6 ммоль активного кислорода/кг) после двенадцати месяцев хранения
наблюдается в БАД с антиокислителем GRINDOX 204 0.1%, что соответствует
требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.1.7.8.
Таблица 2
Фракционный состав БАД «Лецитин в
тюленьем жире» в процессе хранения, % от суммы фракций
Наименование
фракции
Исходный образец
БАД после 1 4-ти
месячного х эанения
Контроль
с
Grindox
204(0,1%)
Установлено,
что
составе
фракций
в
контрольного
образца
суммы
Эфиры жирных
кислот
Концентрат
лецитина,в т.ч.
Лецитин
Кефалин
74.8
69.8
74.6
уменьшились
23.4
19.1
23.2
эфиров жирных кислот
12.7
9.6
9.4
8.6
12.5
9.6
СЖК
Гликолипиды
Холестерин
Прочие
0.6
0.5
0.1
0.4
9.4
0.4
0.1
1.2
1.1
0.5
0.1
0.5
тюленьего жира на 5% и
лецитина на 3%, между
тем,
как сумма СЖК
увеличилась в 16 раз и
составила
10%
от
суммы фракций, в отличие от БАД с антиокислителем GRINDOX 204, состав
которой изменился незначительно.
Таблица 3
Суммарный состав основных жирных кислот БАД «Лецитин в тюленьем жире» в
процессе хранения, % от суммы жирных кислот
Жирные кислоты
Насыщенные кислоты
Мононенасыщенные кислоты
ПНЖК, в.т.ч.
ПНЖКюЗ
Витамин F
Исходный
образец
23.00
45.58
30.33
18.85
5.73
БАД после 14-тн месячного хранения
Контроль
с Grindox 204(0,1%)
27.48
56.14
16.38
J 3.75
2.24
24.35
46.56
28.73
18.00
5.56
Выявлено, что состав жирных кислот (табл.3) в контрольном образце БАД
претерпел изменения: увеличились суммы на 5% насыщенных кислот и на 11%
мононенасыщенных кислот, в то время как сумма ПНЖК уменьшилась почти в
2 раза, из которых на 5% снизилась сумма ПНЖК омега-3, в отличие от БАД с
антиокислителем GRINDOX 204, жирнокислотный состав которой изменился
незначительно.
21
На основании проведенных исследований, установлен
срок хранения
БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире» с антиокислителем GRINDOX 204 в
количестве 0.1% при температуре 5°С в течение одного года.
В
шестой
главе
«Оценка
экономической
эффективности
разработанной технологии» представлены результаты
производственных
проверок технологий жира, полученного низкотемпературным
способом,
концентрата лецитина «Лецитин из морских млекопитающих» и БАД к пище
«Лецитин в тюленьем жире», на основании которых установлено; что различие
в выходе, составе, органолептических и качественных показателях полученных
продуктов на стадии отработки технологических параметров
в научно-
исследовательских работах и в промышленных условиях не превышает 2%, что
свидетельствует
об
удовлетворительной
воспроизводимости
результатов
проведенных научных исследований на практике.
Биологическими
испытаниями
в
РАМН
ГУ
Медицинском
радиологическом научном центре на гемостимулирующую и радиозащитную
активность БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире» установлено, что
пероральное введение у- облученным мышам БАД «Лецитин в тюленьем жире»
на 10% увеличивает массу селезенки экспериментальной группы мышей и в 3
раза увеличивает
содержание
в селезенке
селезеночных
колоний, что
свидетельствует о наличие у исследованной БАД гемостимулирующей и
радиозащитной активности.
Расчет экономической эффективности разработанной технологии БАД к
пище «Лецитин в тюленьем жире» показал, что при внедрении данной
технологии возможно получение прибыли ІЛмлн.руб. при рентабельности
продукции 29.5% и сроке окупаемости 2 года.
Выводы:
1. Обоснована и разработана ресурсосберегающая технология БАД к
пище «Лецитин
в тюленьем
низкотемпературным способом
жире»,
на
основе
жира,
выработанного
из покровного сала тюленей и концентрата
лецитина, полученного поэтапной экстракцией растворителями из мозга
тюленя, позволяющая получить БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире»,
характеризующуюся высокой биологической ценностью: ПНЖК омега 3 свыше
22
18%,
витамин
F
свыше
гипохолестеринемической,
5%,
лецитин
до
гепатопротекторной
13%
и
и
обладающую
гемостимулирующей
активностью.
2. Установлено, что особенностью липидов покровного сала тюленей
является высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот омега-3 до
27% и эссенциальных жирных кислот до 9 %; особенность липидов мозга
тюленей заключается во фракционном составе, который представлен в
основном фосфолипидами (до 85%), содержащими до 40% лецитина.
3. Установлено преимущество низкотемпературного способа выделения
жира из покровного сала тюленя перед традиционным тепловым способом,
позволяющее повысить выход жира на 11% от общего содержания и улучшить
его качество. Обоснованы и разработаны рациональные технологические
параметры низкотемпературного способа получения жира из подкожного сала
тюленя, включающие: измельчение мороженого сала (с температурой минус
10-^минус 5°С) до размера частиц 2-КЗ мм, центрифугирование при 3000 об/мин
в течение 25 минут и сепарирование. Выявлено, что выход и качество жира,
полученного низкотемпературным способом, зависит от условий измельчения и
времени центрифугирования.
4. Обоснованы и разработаны рациональные параметры технологии
концентрата лецитина из мозга тюленя предусматривающие: экстракцию мозга
тюленя изопропиловым спиртом при соотношении
мозг : изопропиловый
спирт 1:4 и температуре 70°С в течение 30 минут и очистку липидов мозга
этилацетатом в течение 20 минут при соотношении липиды мозга : этилацетат
1:5 и температуре 30°С, позволяющие увеличить выход концентрата лецитина
до 83.6% от массы липидов;
5. Научно обосновано соотношение концентрата лецитина (24-^-26%) в
этиловых эфирах жирных кислот (74-^76%) в композиции БАД к пище
«Лецитин в тюленьем жире» при следующих условиях растворимости:
перемешивание концентрата лецитина в эфирах жирных кислот тюленьего
жира со скоростью 20с"1 при
температуре 70°С.
соотношении 1:3 в течение 30 минут и
23
6. Изучены пищевая и биологическая ценность, показатели качества и
безопасности:
жира,
полученного
низкотемпературным
способом,
отличающегося высоким содержанием ПНЖК омега -3 до 18% , концентрата
лецитина «Лецитин из морских млекопитающих», который содержит в своем
составе до 41% лецитина и Б АД «Лецитин в тюленьем жире» к пище, которая
характеризовалась высокой биологической ценностью: ПНЖК омега 3 свыше
18%, витамин F свыше 5%, лецитин до 13%. Вся продукция соответствовала по
показателям безопасности и качества СанПиН 2.3.2.1078.
7. Установлен срок хранения пищевого тюленьего жира и БАД к пище
«Лецитин в тюленьем жире» - двенадцать месяцев
при температуре 5°С с
антиокислителем GRINDOX 204 в количестве 0.1% к массе, что позволяет
сохранить
качество
и
биологическую
активность
жира
и
БАД,
соответствующую требованиям СанПиН 2.3.2.1078.
8. Биологические испытания на гемостимулирующую и радиозащитную
активность БАД
наличии
у БАД
к пище "Лецитин в тюленьем жире" свидетельствуют о
гемостимулирующей
и радиозащитной
активности
и
обосновывают перспективность применения протестированной БАД после
проведения курсов лучевой и химиотерапии для ускорения восстановления
поврежденных кроветворной и иммунной систем.
9. На технологические процессы и готовую продукцию разработана ТД:
на производство жира из покровного сала тюленей - ТИ к ГОСТ 8714-72, ГОСТ
9393-82 по производству жира пищевого из покровного сала ластоногих; на
получение концентрата лецитина «Лецитин из морских млекопитающих» из
мозга тюленей - ТУ 9281-132-00472124-09 и ТИ к ТУ; на получение БАД к
пище «Лецитин в тюленьем жире» - ТУ 9281-130-00472124-09
и ТИ к ТУ;
производственной
полученного
проверкой
технологий
жира,
низкотемпературным способом, концентрата лецитина «Лецитин из морских
млекопитающих» и БАД к пище «Лецитин в тюленьем жире» показана высокая
воспроизводимость результатов исследовательских работ на практике.
10. Расчет экономической эффективности показал, что прибыль от
внедрения разработанной технологии БАД «Лецитин в тюленьем жире»
24
составляет 1.7млн. руб. при сроке окупаемости в 2 года и рентабельности
выпуска продукции-29.5%.
Список работ, опубликованных по теме диссертации:
1. Пат. РФ №2309757 Боева Н.П., Сидоров Н.Н., Белоцерковец В.М.,
Попова М.С. (Петрова М.С.) Способ получения лецитина 10.11.2007
Бюл.№31.
2. Боева Н.П., Сидоров Н.Н., Попова М.С. (Петрова М.С), Макарова A.M.
Низкотемпературный
способ получения жира из покровного сала
ластоногих//Материалы научно-практической конференции «Повышение
эффективности использования водных биологических ресурсов»,М.:
издат. ВНИРО, 2006. - с. 167-170.
3. Боева Н.П., Сидоров Н.Н., Попова М.С. (Петрова М. С.) Изучение
жирнокислотного состава липидов морских млекопитающих// Рыбная
промышленность №3, 2006. - с.28-29.
4. Боева Н.П., Сидоров Н.Н., Попова М.С. (Петрова М.С.) Липиды мозга
ластоногих как сырье для получения лецитина// Рыбная промышленность
№4,2006.-с.19-20.
5. Петрова М.С, Боева Н.П. Рентабельность зверобойного промысла //
Рыбпром № 1, 2008. - с.40 - 41.
6.
Петрова М.С. Технология получения БАД к пище «Лецитин в
тюленьем жире» // Рыбное хозяйство №2, 2008. - с. 103 - 104.
7. Петрова М.С, Боева Н.П. Изучение изменения состава и качества
тюленьего жира в процессе хранения с различными антиокислителями //
Материалы
I
Международной
научно-практической
конференции
«Биотехнологические процессы и продукты переработки биоресурсов
водных и наземных экосистем» Астрахань, Издательство АГТУ, 2008. с.118-121.
8. Петрова М.С, Боева Н.П. Изучение изменения состава и качества БАД
к пище "Лецитин в тюленьем жире" в процессе хранения с различными
антиокислителями//3-я
Международная
научно-практическая
конференция "Пищевая и морская биотехнология", Москва 2008. — с. 113 —
114.
Подп. в печать 17.03.09 Объём 1.5 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №160.
ВНИРО. 107140, Москва, В.Красносельская, 17