автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Научное обоснование использования панцирьсодержащих отходов от разделки ракообразных для сверхкритической углекислотной экстракции липидно-каротиноидных комплексов

На правах рукописи

ВИНОКУР МИХАИЛ ЛЕОНИДОВИЧ

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАНЦИРЬСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ОТ РАЗДЕЛКИ РАКООБРАЗНЫХ ДЛЯ СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ УГЛЕКИСЛОТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ЛИПИДНО-КАРОТИНОИДНЫХ КОМПЛЕКСОВ

05.18.04 Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 ЛЕК 2012

Калининград - 2012

005056284

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «КГТУ»)

Официальные оппоненты:

Фатыхов Юрий Адгамович - доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет», заведующий кафедрой пищевых и холодильных машин

Рубцова Татьяна Евгеньевна, кандидат технических наук, ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии», ведущий научный сотрудник лаборатории аналитического и нормативного обеспечения качества и безопасности

Ведущая организация ОАО «Научно-исследовательский и проект-но-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота (ОАО «Гипрорыбфлот»)»

Защита состоится 14.12.2012 г. в 1700 ч. на заседании диссертационного совета Д 307.007.01, на базе ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет», по адресу: 236022, г. Калининград, Советский проспект, 1, конференцзал (ауд. 255).

Факс: 8(4012)91-68-46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет».

Автореферат разослан /_3 11 -2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук,

Научный руководитель

доктор технических наук, старший научный сотрудник, Андреев Михаил Павлович

профессор

Великанов Николай Леонидович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из направлений эффективного использования водных биологических ресурсов (ВБР), определяемых в Концепции развития рыбного хозяйства Российской Федерации на период до 2020 г., является обеспечение глубокой и комплексной переработки сырья на базе научно обоснованных ресурсосберегающих технологий переработки ВБР, в том числе беспозвоночных. В мировом промысле нерыбных объектов ракообразные составляют около трети от общего вылова беспозвоночных. Доминирующее положение среди ракообразных занимают креветки, при переработке которых на пищевую продукцию образуется значительное (от 40 до 60 %) количество панцирьсодержащих отходов (ПСО).

Липиды ракообразных по сравнению с другими ВБР обладают почти на порядок большей эффективностью в лечении и предотвращении ишемической болезни, атеросклероза и пр. [Bunea et al., 2004; Ferramosca et al., 2012]. Рядом отечественных и зарубежных исследователей обнаружены в ракообразных биологически активные вещества — БАВ (в том числе липиды и каротиноиды), проявляющие широкий спектр биологической активности [Бахолдина, Кривич, 1981; Вендт и др., 1981; Касаи-кина, Лобанова, 1981; Ржавская, Макарова, 1989; Cantrell et al., 2003; Chew, Park, 2004; Konishi et al., 2006; McNulty et al., 2008]. Известны технологии, обеспечивающие экстракцию липидно-каротиноидных комплексов (ЛКК) из ПСО ракообразных растительными маслами и органическими растворителями (Быков и др., 2001; Chen et al., 1982; Armenta-Lopez et al., 1983; Chen et al., 1983; Armenta-Lopez et al., 2002; Sachindra et al., 2005; Holanda et al., 2006; Sachindra et al., 2006]. Однако эти способы обладают рядом недостатков, препятствующих их широкому промышленному освоению.

Более экономичным и экологически безопасным способом выделения как липидов, так и каротиноидов из сырья растительного и животного происхождения является экстракция с использованием сверхкритического углекислого газа в качестве растворителя (СК-С02 - экстракция)

[Уагт^исЫ й а!., 1986; Тете1Н е1 а1., 1995; ВогсЫепвеп, МоИегир, 1997; ОипГогё ег а1., 1998].

Вместе с тем данные относительно СК-С02 - экстракции ЛКК из ракообразных носят отрывочный характер и недостаточны для обоснования технологического процесса выделения этого продукта из ПСО ракообразных.

Таким образом, аюуально проведение дальнейших работ по проблеме использования ПСО ракообразных в качестве сырья для получения ЛКК способом сверхкригаческой углекислотной экстракции (СК-С02 - экстракции). Это позволит не только расширить сырьевую базу Б АД на их основе, но и разработать более эргономичную и экологичную технологию по сравнению с традиционными. Исследования по изучаемой теме проводились в рамках федеральной целевой программы «Научное обеспечение новых технологий глубокой переработки водных биологических ресурсов» (Госконтракт № 504/09 «Разработка инновационной технологии сверхкритической углекислотной экстракции биологически активных веществ из панцирьсодержащих отходов, в т.ч., антарктического криля»).

Цель исследования. Целью исследования явилось повышение эффективности использования панцирьсодержащих отходов ракообразных путем научно обоснованной разработки технологии их подготовки и сверхкритической углекислотной экстракции липидно-каротиноидных комплексов с высокими показателями качества и биологической активности.

Задачи исследования:

- исследовать фракционный и жирнокислотный состав липидов ПСО северной розовой креветки и определить степень их гидролитической и окислительной порчи в целях оценки ПСО как сырья для производства ЛКК;

- научно обосновать выбор способа обезвоживания ПСО креветки с целью обеспечения высоких показателей качества извлекаемых ЛКК и астак-сантина и изучить влияние степени измельчения ПСО креветки на выход ЛКК и астаксантина при СК-С02 - экстракции;

- исследовать особенности СК-С02 - экстракции ЛКК из ПСО креветки в зависимости от термодинамических параметров и присутствия этилового спирта;

- разработать технические условия и технологическую инструкцию на процесс получения ЛКК из ПСО креветки способом СК-С02 - экстракции;

- дать оценку пищевой ценности ЛКК, извлеченных СК-С02 - экстракцией из ПСО креветки, и разработать рекомендации по их использованию;

-произвести расчет экономической эффективности от внедрения разработанной технологии.

Научная новизна работы. Впервые научно обосновано использование панцирьсодержащих отходов ракообразных для получения липидно-ка-ротиноидных комплексов с высокими показателями качества и пищевой ценности по технологии сверхкритической углекислотной экстракции, включающей предварительное обезвоживание сырья при низких параметрах вакуума и температуры.

При значениях равновесной влажности сухих ПСО выход ЛКК из продукта, полученного при вакуумной сушке, в зависимости от продолжительности экстракции в 1,5-2,0 раза превышал количество экстракта, полученного из ПСО, подвергнутых конвекционной сушке.

Определена рациональная степень предварительного измельчения ПСО креветки, обеспечивающая наибольший выход астаксантина при размере частиц 0,3 - 0,5 мм, в то время как выход ЛКК практически не зависит от размера частиц сухих отходов в пределах 0,3 - 4,0 мм.

Установлено влияние термодинамических параметров СК-С02 и содержания в нем этилового спирта (в дозировках от 5 до 20 %) на эффективность извлечения ЛКК, а также определена минимальная концентрация данного сорастворителя позволяющая значительно увеличить выход и повысить пищевую ценность получаемого экстракта БАВ.

Установлена наибольшая степень извлечения (до 85 - 90 %) ЛКК и астаксантина на этапе, соответствующем линейной зависимости их выхода от продолжительности процесса. Определено влияние расхода растворителя на кинетику СК-С02 - экстракции ЛКК и астаксантина из ПСО креветки.

Практическая значимость работы и реализация результатов. По результатам проведенных исследований разработаны и утверждены Технические условия ТУ 9281-220-00472093-2012 «Экстракт липидно-каро-тиноидного комплекса креветки» и Технологическая инструкция ТИ 9281220-00472093-2012 «Изготовление экстракта лшщцно-каротиноидного комплекса креветки».

Показана возможность комплексной переработки ПСО ракообразных с использованием СК-С02 - экстракции, позволяющая наряду с получением ЛКК приготавливать из оставшегося обезжиренного продукта пищевую белково-минерально-хитиновую добавку в одном технологическом процессе. Рассчитана себестоимость продукции, изготовленной в соответствии с разработанной технологией. Изготовлена экспериментальная партия продукции в ООО «ГОРО-Инжениринг» в г. Ростов на Дону.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Научно обоснованная разработка технологии подготовки панцирьсо-держащих отходов и сверхкритической углекислотой экстракции из них ли-пидно-каротиновдных комплексов.

2. Преимущества использования способа сушки ПСО креветки под низким вакуумом по сравнению с конвекционным и их измельчения до размера 0,3 - 0,5 мм, обеспечивающего наибольший выход СК-СО2 - экстрагируемого астаксантина.

3. Термодинамические параметры СК-С02 - экстракции и рациональная концентрация этанола в качестве сорастворителя, способствующие значительному увеличению выхода липидно-каротиноидных комплексов (ЛКК), а также содержания в них омега-3 жирных кислот и астаксантина.

4. Рекомендации по использованию СК-С02 - экстракции для получения ЛКК и хитин-белково-минеральных добавок пищевого назначения в одном технологическом процессе переработки ПСО ракообразных.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на УШ-ой Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании - 2010» (Калининград, 2010); УП-ом международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2011); 1Х-ой Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании - 2011» (Калининград, 2011); П-ой Международной научно-практической конференции молодых ученых «Современные проблемы и перспективы рыбохозяйственного комплекса» (Москва, 2011); УШ-ой Международной научно-практической конференции «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество» (Калининград, 2011).

Полученный по разработанной технологии экстракт липидно-каро-тиноидного комплекса был отмечен дипломом победителя смотра-конкурса «Современный рыбный продукт» на П-ой Международной рыбохо-зяйственной выставке ШТЕИРКН (Москва, 2010).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 - в изданиях по перечню ВАК Минобр-науки России, и подана заявка на получение патента «Способ получения липидно-каротиноидных комплексов» регистрационный № 2012118961.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, включающих обзор литературы, методическую часть (объекты, материалы и методики постановки экспериментов, методы исследования), экспериментальную часть, расчет экономической эффективности внедрения новой технологии, выводов и списка литературы. Работа изложена на 163 страницах, содержит 30 таблиц, 24 рисунка и 5 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель исследования и намечены пути ее достижения, сформулированы научная новизна, основные положения, выносимые на защиту, показана практическая значимость работы.

В первой главе «Анализ научных и практических разработок по использованию панцирьсодержащих отходов ракообразных и других видов биологического сырья для получения липидно-каротиноидных компонентов (обзор литературы)» приведены сведения о панцирьсодержащих отходах ракообразных как сырьевом ресурсе для получения липидно-каротиноидных компонентов при их комплексной переработке, а также изложены современные представления о способах извлечения липидно-каротиноидных компонентов из сырья животного и растительного происхождения, обладающих значительной биологической активностью.

Во второй главе «Объекты и материалы. Методы постановки экспериментов и проведения исследования» приведены сведения о характеристиках используемых в эксперименте ПСО, а также методах их технологической обработки и физико-химических анализов

Объектом исследования являлась северная креветка Pandalus borealis. Материалом служили ПСО (панцирь и головогрудь) от разделки варено-мороженой креветки.

Сушку ПСО проводили инфракрасным излучением при низком вакууме (в гипобарометрической среде) на опытно-промышленной установке ТА-1 (давление 1,33 х 10"3 - 2,66 х 10'3 МПа и температура 12-22°С) и на специальной конвекционной установке в потоке воздуха, подогретого до температуры 70°С.

Сверхкритическую углекислотную экстракцию липидно-каротино-идных комплексов из ПСО креветки проводили на установке УСВЭ-33 фирмы ООО «ГОРО-Инжениринг» при давлениях 14-40 МПа и критической температуре 31°С и выше.

Влажность сухих и сырых ПСО определяли по ГОСТ 7636-85. Ли-пиды из них экстрагировали по методу Фолча (Folch et al., 1957), кислотное число липидов устанавливали по ГОСТ Р 52110, перекисное число -по ГОСТ 5693. Анализ жирно-кислотного состава липидов проводили методом газожидкостной хроматографии на приборе «Variav 3400». Содержание астаксантина определяли по оптической плотности на спектрофотометре СФ-46 при длине волны 472 нм с использованием гексана в качестве растворителя. Фракционный состав липидов устанавливали методом тонкослойной хроматографии.

При статистической обработке результатов исследований и построении графических зависимостей использована стандартная программа StatSoft 5.5.

Третья глава «Обоснование технологических параметров подготовки панцирьсодержащих отходов от разделки ракообразных и сверхкритической углекислотной экстракции липидно-каротиноидных комплексов» посвящена оценке гидролитической и окислительной порчи липидов ПСО креветки, исследованию влияния на выход и состав ЛКК способа предварительного обезвоживания, а также степени измельчения сырья, термодинамических параметров давления и температуры сверхкритического углекислого газа в качестве растворителя, продол.жи-тельности СК-С02-экстракции, количества используемого полярного со-растворителя - этилового спирта.

Установлено, что для различных партий ПСО креветки значения кислотного числа составляли 1,2 - 1,8 мг КОН на 1 г липидов, перекис-ного числа - 1,5 - 2,6 ммоль акт. О на 1 кг липидов, тиобарбитурового числа - 0,9 - 1,9 мг малонового альдегида на 1 кг липидов (таблица 1).

Анализ результатов определения тиобарбитурового и перекисного чисел липидов ПСО указывает на незначительный уровень происходящих в них окислительных процессов. Это свидетельствует о возможности получения качественного экстракта липидов из ПСО креветки с достаточно продолжительным сроком хранения.

При этом возможно исключение дополнительных операций рафинации и дезодорирования, уменьшающие выход продукта и удорожающие процесс. Полученные данные кислотных чисел также подтвердили низкое содержание свободных жирных кислот, характерное для начальной стадии протекания процесса липолиза жиров ракообразных [БаеШег, 1976].

Таблица 1 - Характеристика степени гидролитической и окислительной порчи липидов, выделенных из ПСО креветки

Номер Продолжитель- Перекисное Кислотное Тиобарби-

образца ность хранения число, ммоль число, мг КОН туровое число, мг

креветки до анализа, при акт. О на 1 кг на 1 глипидов МА на 1 кг

-18°С, мес. липидов липидов

1 5 1,50 ±0,03 1,23 ±0,07 0,92 ± 0,07

2 4 1,83 ±0,05 1,62 ±0,05 1,05 ± 0,06

3 6 2,62 ± 0,08 1,85 ± 0,06 1,90 ± 0,07

4 6 2,43 ± 0,04 1,54 ±0,05 1,15 ±0,07

5 4 1,70 ±0,05 1,35 ± 0,07 1,04 ±0,05

С целью научного обоснования выбора рационального способа и продолжительности предварительного обезвоживания сырья проведено сравнение качества липидов ПСО, полученных способами сушки при низком вакууме (давление 1,ЗЗх10"3 - 2,66х10"3 МПа и температура 12-22°С), и конвекционным способом по установленному №атпиу (2007) рациональному режиму при Т = 70°С (таблица 2).

Таблица 2 - Характеристика гидролитической и окислительной порчи липидов, выделенных из ПСО, высушенных различными способами

Показатель Свежее сырье Сухие ПСО

Высушенные конвекционным способом Высушенные под вакуумом

Перекисное число, ммоль акт. 02 на 1 кг липидов 2,43 ± 0,04 3,42 ±0,03 2,54 ± 0,05

Кислотное число, мг КОН на 1 г липидов 1,54 ±0,06 0,98 ± 0,07 1,53 ±0,07

Тиобарбитуровое число, мг малонового альдегида на 1 кг липидов 1,15 ±0,05 1,72 ±0,07 1,28 ±0,07

Сравнительный анализ показателей качества сухих ПСО, полученных в разных условиях, подтвердил, что качество липидов сырья и ПСО креветки после вакуумной сушки практически не отличается, что, в значительной степени, обусловлено низкими параметрами температуры (12 - 22°С) и давления сушки (концентрация кислорода в камере вакуумного сушильного аппарата в 40 - 70 раз ниже содержания кислорода в атмосферном воздухе. После конвективной сушки значения перекисного и тио-барбитурового чисел липидов ПСО увеличиваются в 2,0 и 1,5 раза, соответственно, по сравнению с сырьем. Наличие окислительной деструкции липидов в таких образцах обусловлено как температурным фактором, так и интенсивным воздействием кислорода воздуха.

При исследовании влияния способа предварительной сушки ПСО до равновесной влажности (10 - 12 %) на выход ЛКК, установлено, что их количество при продолжительности экстракции 4-5 минут было наибольшим (при экстракции давление 30 МПа и температура 31°С) (рисунок 1).

О ТЕ

О

И К

и

§ 1,5

И

\4

I

и

о И

РЗ

0,5 --

0

й

i

J

Конвекционная сушка Вакуумная сушка

30 ВО 90 120 150 Продолжительность экстракции, мин Рисунок 1 - Влияние способа предварительного обезвоживания на эффективность СК-С02 - экстракции ЛКК

При этом из образцов вакуумной сушки извлекалось в 1,5 - 2,0 раза больше экстракта, чем из сырья после конвекционной сушки. По мнению некоторых авторов это связано с понижением проницаемости клеточных мембран из-за частичной окислительной полимеризации их структурных липидов [Yamaguchi et al., 1986; Rodriguez et al., 2008].

Выход ЛКК из фракций сухих ПСО с различной степенью измельчения (0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0 мм) не отличается, в то время как выход астаксантина зависит от размера частиц сухих ПСО (рисунки 2 и 3) Выход акстаксантина из образцов сухих ПСО, состоящих из частиц размеров менее 1 мм, резко увеличивается, что, вероятно, обусловлено разрушением структуры глаза креветки, содержащего большое количество указанного пигмента. Заметное увеличение выхода астаксантина наблюдается с повышением степени измельчения до 0,3-0,5 мм. Дальнейшее измельчение не приводит к улучшению указанного эффекта. Данные, представленные на рисунках 4 и 5, показывают, что во всем интервале давлений, соответствующих высоким значениям коэффициентов сепарации липидов с низкой молекулярной массой, в том числе свободных жирных кислот и продуктов их окисления [Lucas et al., 2002], наблюдается значительный рост выхода ЛКК с увеличением значения давления, а общее количество перекисей, экстрагируемых при 20 и 22 МПа, находится практически на одном уровне. С учетом этого увеличение давления свыше

11

20 МПа с целью снижения перекисного числа липидов сухих ПСО является нецелесообразным.

к 2

яГ г

О и

С

х к

X

ч о

X

со

П < 0,3 мм а < 2,0 мм

60 120 Время экстракции, мин

Степень измельчения: ы<0,5мм а < 1,0 мм в <1,5 мм □ <2,5 мм 12 < 3,0 мм 8 <4,0 мм

Рисунок 2 - Выход астаксантина на разных этапах экстракции чистым СК-СОг в зависимости от размеров частиц

Ш < 0,3 мм И < 2,0 мм

Время экстракции, мин Степень измельчения:

В < 0,5 мм ¡В <1,0 мм Н <1,5 мм □ < 2,5 мм И < 3,0 мм Н < 4.0 мм

Рисунок 3 - Влияние размера частиц на выход астаксантина при экстракции смесью СК-С02 с этанолом (10 % к массе смеси).

HI

Н1

14 16 18 20 22 Давление СК-С02, МПа

I I

В.

и О

с о

я ~

§ S

А

6 5 4 3 2 1 0

ИИ

ММ1

14 16 18 20 22 Давление СК-С02, МПа

Рисунок 4 - Выход ЛКК из ПСО при температуре 50°С

Рисунок 5 - Выход перекисей из ПСО при температуре 50°С

Проведен эксперимент по экстракции ЛКК в соответствии с выбранной матрицей значений варьируемых факторов, соответствующей рототабельному униформ-плану (таблица 3).

Таблица 3 - Результаты регрессионного анализа по установлению зависимости выхода целевых продуктов от давления и температуры

Выход целевого продукта Содержание этилового спирта в СК-С02, % Уравнение, характеризующее зависимость выхода целевого компонента от давления и температуры Коэффициент детермин ации

ЛКК (в г на 1 кг сухих ПСО) 0 Y = 2,1996 - 0,150\Т + 0,2157Р + 0,0015Т2 - 0, ООМР2 0,89

5 У = 2,5461 - 0,1855Г + 0,2882Р+ 0,0019Г2 - 0,0046?2 0,94

10 У = 4,0019 - 0,24947" + 0,3264Р + 0,0026Г2 - 0,0052р2 0,92

15 У = 3,3206 - 0,2317740,3445Р + 0,0024Г2 - 0,0055?2 0,95

Астак-сантин (в мг на 1 кг сухих ПСО) 0 У = -84,9573 -1,43747" + 4,1378.Р + 0,0160Г2 - 0,0596 0,87

5 7 = -128,4540 - 2,3360Г+5,8500Р+0,02607"2 - 0,0840Р2 0,88

10 Y = -135,2612-1,8591Г+7,2280Р+0,02137"2-0,Ю50?2 0,89

15 У=-161,3730- 2,97707 +7,2650/40,03207"2 -0,1080/>2 0,83

Проведена экстракция ЛКК из сухих ПСО с преобладающим размером частиц 0,3-0,5 мм с использованием СК-С02 и смесей СК-С02 с этиловым спиртом (в различных концентрациях) в интервале давлений 20 - 40 МПа и температур 40 - 60°С. Удельный расход растворителя соответствовал 10 кг СО2/ ч на 1кг сухих ПСО. Продолжительность экстракции составляла 2,5 часа, по истечении которой извлечение ЛКК почти полностью прекращалось. Графически обсуждаемые зависимости

Рисунок 6 - Зависимость выхода ЛКК от температуры и давления СК-С02

Высокие значения коэффициентов детерминации свидетельствуют о том, что все уравнения обеспечивают хорошее приближение к экспериментальным данным как по астаксантину так и ЛКК. Знаки при соответствующих коэффициентах во всех полученных математических моделях не зависят от содержания этилового спирта в СК-С02. Это указывает на отсутствие влияния давления и температуры на процесс экстракции ЛКК при различных концентрациях сорастворителя.

Максимальный выход астаксантина (17,6 мг на 1 г сухих ПСО) при использовании чистого С02 может быть получен при параметрах давления 35,3 МПа и температуры 47,5°С. При температуре 40°С и давлении 20 МПа удается извлечь 29,8 % астаксантина и 84,9 % ЛКК от их максимально экстрагируемого количества.

14

Рисунок 7 - Зависимость выхода астаксантина от температуры и давления СК-С02

Это, в свою очередь, дает возможность повысить концентрацию астаксантина при поэтапном проведении процесса, включающем предварительную экстракцию преимущественно ЛКК при невысоких значениях давления и температуры.

Зависимости выхода астаксантина от концентрации этилового спирта при фиксированных значениях температуры и давления в целом схожие.

Из анализа данных таблицы 4 следует, что суммарное содержание эйкозапентаеновой и докозогексаеновой кислот (ЭПК и ДГК) возрастало с величением концентрации этилового спирта. Вероятно, это обусловлено повышением растворимости фракции фосфолипидов, содержащих значительное количество указанных кислот, за счет применения полярного сорастворителя. Использование спирта с СК-С02 в качестве сораст-ворителя позволяет значительно увеличить выход ЛКК по сравнению с чистым СК-С02 лишь при его добавлении в количестве до 10 %.

При концентрациях спирта выше 10 % не происходит существенного повышения выхода ЛКК, а также суммарного содержания в нем эйкозапентаеновой и докозогексаеновой кислот.

15

.

Таблица 4 - Зависимость выхода целевых продуктов от концентрации этилового спирта в СК-С02 (Р = 30 МПа и Т = 50°С)

Содержание этанола в СК-С02 в % Выход ЛКК (в г на 100 г сухих ПСО) Выход астаксантина (в мкг на 1 г сухих ПСО) Содержание астаксантина (в мкг на 1 г экстракта) Суммарное содержание ЭПК и ДГК, в%

0 1,98 ±0,03 17,50 ±0,04 883,8 11,2

5 2,62 ± 0,08 23,45 ± 0,05 895,0 15,9

10 3,15 ±0,06 28,30 ± 0,05 901,5 20,4

15 3,26 ± 0,06 30,10 ±0,06 923,4 21,2

Таким образом, сверхкритическую углекислотную экстракцию можно рекомендовать как способ, позволяющий регулировать состав экстрактов ЛКК, получаемого из ПСО, в т.ч. повышать концентрацию в нем астаксантина и омега-3 кислот.

Оценка влияния расхода растворителя на кинетику экстракции ЛКК по режиму, определяемому значениями давления и температуры 30 МПа и 50°С, показала, что расход растворителя составлял: 5, 10,15,20 кг С02 /ч на 1 кг сухих ПСО. Экстракцию при каждом отдельном режиме производили до практически полного прекращения извлечения целевых компонентов.

Полученные результаты показали, что при расходе растворителя 5 и 10 кг С02/ч на 1 кг сухих ПСО в течение первых 75 минут наблюдается линейный характер зависимости выхода ЛКК от длительности экстракции. В ходе дальнейшей экстракции наблюдается снижение скорости процесса. При расходе растворителя 15 кг С02 /ч на 1кг сухих ПСО и 20 кг С02/ч на 1кг сухих ПСО, линейная зависимость возможна лишь в первые 30 минут. На основе полученной закономерности в дальнейшем проводили эксперименты при расходе растворителя 5 и 10 кг С02/ч на 1кг сухих ПСО. Результаты аппроксимировались в соответствии с уравнением 1.

У = к1 (1)

У - выход целевого компонента; к - линейный коэффициент; г -продолжительность экстракции.

В таблице 5 представлены значения линейного коэффициента к, а также коэффициентов детерминации Я уравнения (1), полученных в результате аппроксимации данных за различное время от начала процесса экстракции.

Таблица 5 - Результаты регрессионного анализа кинетики экстракции ЛКК из

сухих ПСО

Доля Длительность Расход Коэффициент к, Коэффициент

этилового экстракции, мин. растворителя, мкг/мин детермина-

спирта, % кг С02 / ч на 1 ции, II

кг сухих ПСО

0 60 5 0,014 0,98

10 0,027 0,98

75 5 0,014 0,98

10 0,024 0,95

90 5 0,014 0,98

10 0,017 0,91

10 60 5 0,018 0,98

10 0,036 0,98

75 5 0,018 0,98

10 0,036 0,98

90 5 0,017 0,98

10 0,035 0,95

10 0,230 0,98

0 60 5 0,120 0,98

10 0,230 0,98

75 5 0,120 0,98

10 0,210 0,95

90 5 0,120 0,98

10 0,190 0,91

10 60 5 0,190 0,98

10 0,380 0,98

75 5 0,190 0,98

10 0,380 0,98

90 5 0,190 0,98

10 0,360 0,95

Для чистого СК-СОг после 75 минут, а для смеси СК-С02 с этанолом после 90 минут экстракции происходит уменьшение коэффициентов детерминации. Это свидетельствует об усилении влияния внутренней диффузии на выход ЛКК. Факт ослабления внешней диффузии также следует из уменьшения с течением времени соотношения между значениями коэффициента к для расхода растворителя 10 и 5 кг С02/ч на 1кг сухих ПСО.

Характер кинетики экстракции астаксантина аналогичен установленному для ЛКК. Это свидетельствует о невозможности использования фактора времени для проведения селективного фракционирования в целях увеличения концентрации БАВ.

Из анализа данных таблицы 6 следует, что более 90 % как ЛКК, так и астаксантина извлекается в течение первых 75 и 90 минут экстракции при использовании чистого СК-С02 и его смеси с этанолом, соответственно.

Таблица 6 - Степень извлечения ЛКК и астаксантина при различной продолжительности их экстракции и расходе растворителя 10 кг С02/ ч на 1 кг сухих ПСО

Концентрация Длительность Степень извле- Степень извлечения

сорастворителя, экстракции, чения астаксан- ЛКК, в % к коли-

% мин тина, в % к коли- честву, извлекаемо-

честву, извлекаемо- му в течение 2,5 ч

му в течение 2,5 ч

0 60 80,2 81,8

75 91,1 90,9

90 92,5 93,2

10 60 72,8 73,9

75 84,5 83,6

90 92,7 90,5

Глава четыре «Разработка технологической схемы приготовления экстракта ЛКК и ее применение при комплексной переработке ПСО креветки» включает описание технологических операций разрабатываемой технологии и перспективные направления комплексной переработки ПСО ракообразных с использованием СК-С02 экстракции.

С учетом результатов экспериментальных исследований разработана технология получения ЛКК из предварительно обезвоженного сырья.

Обезвоживание ПСО ракообразных рекомендовано производить способом вакуумной сушки при давлении 5-20 мм. рт. ст. Последующее измельчение высушенных ПСО должно обеспечивать получение частиц не более 0,3-0,5 мм. Экстракцию ЛКК предлагается осуществлять в два этапа. На первом этапе для извлечения ЛКК с низким содержанием омега-3 кислот и астаксантина процесс осуществляется при давлении 20 МПа чистым СК-С02. На втором этапе используется смесь СК-С02 с этиловым спиртом эту операцию проводят при давлении 30 МПа и температуре 50°С. В этих условиях экстрагируется ЛКК с высоким содержанием основных омега-3 кислот, фосфолипидов и астаксантина. (табл. 7). Полученный ЛКК может быть использован для получения Б АД с близким к крилевому жиру содержанием основных групп биологически активных веществ.

Таблица 7 - Сравнительная характеристика показателей пищевой ценности ЛКК

Показатели пищевой ценности Нормативный уровень показателей для крилевого жира* ЖК

Содержание астаксантина (в мкг на 1 г экстракта) Содержание омега-3 кислот, в г на 100 г экстракта Содержание фосфолипидов, в г на 100 г экстракта > 110 >30,0 >40,0 90,1 32,7 38,7

* Реестр БАД № 77.99.11.3 .У. 1200.3.10)

Из расчета экономической эффективности от внедрения технологии липидно-каротиноидного комплекса креветки следует, что даже при довольно низкой норме доходности проект будет полностью окупаться на втором году реализации.

ВЫВОДЫ

1. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования панцирьсодержащих отходов ракообразных, содержащих биологически активные компоненты (фосфолипиды, каротиноиды, полиненасыщенные жирные кислоты и др.) и отличающихся низкой степенью происходящих в них гидролитических и окислительных процессов, для про-

изводства экстрактов липидно-каротиноидных комплексов по разработанной технологии подготовки данного вида сырья и сверхкритической углекислот-ной экстракции целевого продукта с высокими показателями качества и биологической активности.

2. Установлено, что способ сушки при низком вакууме (давление 1,ЗЗх10"3 - 2,66х10'3 МПа и температура продукта 12-22°С) является более предпочтительным по сравнению с конвективной сушкой при температуре 50 - 70°С с точки зрения сохранения качества липидов и повышения эффективности сверхкритической углекислотой экстракции. Выход экстракта липи-дно-каротиноидных комплексов из сухих панцирьсодержащих отходов, полученных при вакуумной сушке, в зависимости от продолжительности экстракции в 1,5 - 2,0 раза превышает количество экстракта, получаемого из сырья, подвергнутого конвекционной сушке.

3. В целях обеспечения максимальной эффективности последующей сверхкритической углекислотной экстракции астаксантина величина при предварительном измельчении сухих панцирьсодержащих отходов не должна превышать 0,3 - 0,5 мм, в то время как выход липидно-каротиноидных комплексов не зависит от размера частиц сухих панцирьсодержащих отходов в пределах 0,3 - 4,0 мм.

4. Установлено, что с целью снижения перекисного числа липидов сухих панцирьсодержащих отходов следует проводить сверхкритическую углекислотную экстракцию при давлениях 20 - 22 МПа, однако при этом температура не оказывает влияния на процесс селективного извлечения перекисей из панцирьсодержащих отходов креветки.

5. С использованием методов математического моделирования эксперимента установлена возможность повышения концентрации астаксантина и омега-3 жирных кислот в получаемом экстракте за счет варьирования таких факторов как температура, давление и содержание полярного сорастворителя (этилового спирта).

6. Использование этилового спирта в сверхкритической углекислотной экстракции в качестве сорастворителя в количестве до 10 % по сравнению с экстракцией без добавления этилового спирта значительно увеличивает выход липидно-каротиноидного комплекса и суммарное содержание в целевом продукте эйкозапентаеновой и докозогексаеновой кислот.

7. Установлено, что более 80 % липидно-каротиноидных комплексов и акстаксантина извлекается в период экстракции, определяемый линейной зависимостью выхода извлекаемых компонентов от продолжительности процесса.

8. Разработаны и утверждены технические условия и технологическая инструкция на процесс получения экстракта липидно-каротиноидного комплекса из панцирьсодержащих отходов варено-мороженой креветки способом сверхкритической углекислотной экстракции.

9. Оценка экономической эффективности от внедрения технологии получения экстракта липидно-каротиноидного комплекса показала, что при комплексной переработке панцирьсодержащих отходов инвестиционный проект его производства будет полностью окупаться на втором году реализации.

10. Показано, что в состав белково-минерально-хитинового комплекса, остающегося после сверхкритической углекислотной экстракции липид-но-каротиноидных комплексов, входят два вида функциональных ингредиентов: пищевые волокна (хитин и неусваиваемый белок - хитин-белковый комплекс) и минеральные вещества, количество которых при внесении в фаршевые системы, близко по физиологическому действию к нерастворимым пищевым волокнам, вследствие чего белково-минерально-хитиновый комплекс можно рассматривать, как перспективное сырье для создания пищевых функциональных формованных продуктов широко потребления.

Основное содержание диссертации опубликовано следующих работах:

Публикации в изданиях из перечня ВАК Минобрнауки России:

1 Винокур М. Л., Андреев М.П. Зависимость выхода и состава ли-пидно-каротиноидного комплекса из отходов ракообразных от параметров углекислотной экстракции // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. — № 10.-С. 22-24.

2 Винокур М. Л., Андреев М.П. Исследование кинетики сверхкритической углекислотной экстракции липидно-каротиноидных комплексов из панцирьсодержащих отходов ракообразных // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2012. - № 2. - С. 37-39.

Работы, опубликованные в других изданиях:

3 Винокур М. JI. Обоснование способа обезвоживания панцирьсо-держащих отходов ракообразных при подготовке сырья в технологии сверхкритической углекислотной экстракции липидно-каротиноидных комплексов // Известия КГТУ. - 2012. № 25. - С. 75-78.

4 Андреев М.П., Винокур M.JI. Использование сверхкритической углекислотной экстракции для повышения концентрации каротиноидов в экстракте липидно-каротиноидных комплексов из панцирьсодержащих отходов ракообразных // Труды IX международной конференции, «Инновации в науке и образовании-2011», Калининград, 18-20 октября, 2011 г. - Калининград, 2011. - С. 243 - 245.

5 Андреев М.П., Винокур М.Л. Исследование процесса селективного удаления перекисей из отходов креветки с использованием сверхкритической С02 - экстракции // Материалы VII московского международного конгресса, «Биотехнология: состояние и перспективы развития», Москва, - 21 - 25 марта, 2011 г. - М., 2011. - С. 244 - 245.

6 Винокур МЛ. Использование сверхкритической С02 - экстракции для получения биологически активных веществ липоидной природы из панцирьсодержащих отходов креветки // Материалы конференции, «Пищевая и морская биотехнология», Светлогорск, - 1 - 2 июля, 2011 г. -М., 2011.-С. 18-19.

7 Винокур МЛ. Исследование влияния способов предварительной обработки панцирьсодержащих отходов ракообразных на эффективность сверхкритической углекислотной экстракции липидно-каротиноидных комплексов // Материалы УШ международной научно-практической конференции «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество», Светлогорск, - 6 - 9 сентября, 2011 г. - Калининград, 2011. - С. 176 -179.

8 Винокур М.Л. Изучение влияния предварительного высушивания панцирьсодержащих отходов ракообразных на эффективность сверхкритической углекислотной экстракции липидно-каротиноидного комплекса // Материалы II научно-практической конференции молодых ученых «Современные проблемы и перспективы рыбохозяйственного комплекса», Москва, - 17 - 18 ноября, 2011 г. - М., 2011. - С. 187 - 190.

Заказ 337 Подписано в печать 06.11.2012 г. Формат 60x84 1/16 Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Бесплатно

АтлантНИРО, 236022, Калининград, ул. Дм. Донского, 5

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ НАУЧНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПАНЦИРЬСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ РАКООБРАЗНЫХ И ДРУГИХ ВИДОВ БИОЛОГИЧЕСКОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИПИДНО-КАРОТИНОИДНЫХ КОМПЛЕКСОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1 Панцирьсодержащие отходы ракообразных как сырьевой ресурс для получения липидно-каротиноидных компонентов при их комплексной переработке.

1.1.1 Структура панцирьсодержащего вторичного сырья ракообразных.

1.1.2 Массовый и химический состав креветок.

1.1.3 Характеристика панцирьсодержащих отходов от разделки крабов.

1.1.4 Характеристика панцирьсодержащих отходов обработки антарктического криля.

1.1.5 Распределение и формы связи липидов и каротиноидов в ракообразных.

1.1.6 Биологические эффекты, проявляемые липиднокаротиноидными комплексами ракообразных.

1.2 Современные представления о способах извлечения липидно-каротиноидных комплексов из сырья животного и растительного происхождения.

1.2.1 Экстракция липидно-каротиноидных комплексов панцирьсодержащих отходов ракообразных органическими растворителями и маслами. 1 . ' | 1 1.

1.2.2 Физико-химические основы до- и сверхкритической углекислотной экстракции.

1.2.3 Извлечение липидно-каротиноидных комплексов из сырья животного и растительного происхождения сверхкритической углекислотной экстракцией.

1.2.4 Использование сверхкритических растворителей в пищевой промышленности.

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МАТЕРИАЛЫ. МЕТОДЫ ПОСТАНОВКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Общая методологическая схема исследований.

2.2 Объекты и материалы. Методы постановки экспериментов и проведения исследования.

2.2.1 Объекты и материалы.

2.2.2 Методы постановки экспериментов и проведения исследования.

2.3 Математическая обработка результатов исследований.

2.4 Моделирование и определение оптимальных параметров модельных технологических операций процесса углекислотной экстракции липидно-каротиноидных компонентов панцирьсодержащих отходов от разделки ракообразных.:.

ГЛАВА 3 ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОДГОТОВКИ

ПАНЦИРЬ С О ДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ РАКООБРАЗНЫХ И СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ УГЛЕКИСЛОТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ЛИПИДНО-КАРОТИНОИДНЫХ

КОМПЛЕКСОВ.

3.1 Характеристика панцирьсодержащих отходов северной креветки, используемых в качестве сырья для получения сверхкритических углекислотных экстрактов.

3.2Исследование влияния способов обезвоживания панцирьсодержащих отходов креветки на качественные характеристики липидов и выход липидно-каротиноидных комплексов.

3.3 Влияние размера частиц панцирьсодержащих отходов на выход целевых продуктов.

3.4 Математическое моделирование процесса измельчения сухих панцирьсодержащих отходов.

3.5 Исследование процесса извлечения липидно-каротиноидных комплексов и перекисей из отходов креветки с использованием сверхкритической углекислотной экстракции.

3.6 Математическое моделирование зависимости выхода и состава липидно-каротиноидных комплексов из панцирьсодержащих отходов от параметров сверхкритической углекислотной экстракции.

3.7 Влияние расхода растворителя на кинетику экстракции липидно-каротиноидных комплексов.

3.8 Оценка безопасности экстрактов липидно-каротиноидных комплексов из панцирьсодержащих отходов креветки.

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭКСТРАКТА ЛИПИДНО -КАРОТИНОИДНЫХ КОМПЛЕКСОВ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ПАНЦИРЬСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ КРЕВЕТКИ.

4.1 Обоснование технологической схемы получения липидно-каротиноидных комплексов из панцирьсодержащих отходов креветки.

4.2 Предложения по использованию сверхкритической углекислотной экстракционной технологии в комплексной переработке панцирьсодержащих отходов.

4.3 Расчет экономической эффективности от внедрения технологии

V 1 >' I I 1 л, ( I' I

7/7 и ^Л,;

Л 1« 1 I, ' < 1 (I получения липидно-каротиноидного комплексов из панцирьсодержащих отходов способом сверкритической углекис лотной экстракции.

ВЫВОДЫ.

Актуальность работы. Одним из направлений эффективного использования водных биологических ресурсов (ВБР), определяемых в Концепции развития рыбного хозяйства Российской Федерации на период до 2020г., является обеспечение глубокой и комплексной переработки сырья на базе научно обоснованных ресурсосберегающих технологий переработки ВБР, в том числе беспозвоночных.

В мировом промысле нерыбных объектов ракообразные составляют около трети от общего вылова беспозвоночных. Доминирующее положение среди ракообразных занимают креветки, при переработке которых на пищевую продукцию образуется значительное (от 40 до 60 %) количество панцирьсодержащих отходов.

Исследования, проведенные в последние три десятилетия, показали, что ПСО ракообразных являются перспективным сырьем для приготовления таких новых материалов биогенного происхождения как хитин, хитозан и их производных. Однако при этом, зачастую, не проводятся исследования состава, свойств и способов предварительного выделения из панцирьсодержащих отходов ракообразных липидно-каротиноидных комплексов (ЛКК), исключив их деградацию в процессе выделения хитина и его производных.

Вместе с тем, рядом отечественных и зарубежных исследователей в ракообразных были обнаружены биологически активные вещества - БАВ (в том числе липиды и каротиноиды), проявляющие широкий спектр биологической активности [Бахолдина, Кривич, 1981; Вендт и др., 1981; Касаикина, Лобанова, 1981; Ржавская, Макарова, 1989; Cantrell et al., 2003; Chew, Park, 2004; Konishi et al., 2006; McNulty et al., 2008]. Известно, что липиды ракообразных по сравнению с другими ВБР обладают большей эффективностью в лечении и предотвращении ишемической болезни, атеросклероза и пр. [Bunea et al., 2004; Ferramosca et al., 2011]. Исследования

3 каротиноидов позволили выявить наличие у них антиоксидантных свойств К

Young et al., 2004; Stahl, Sies, 2005; Wolf et al., 2009]. Установлена иммуномоделирующая и противоопухолевая активность астаксантина ракообразных [Nishino et al., 1992; Hix et al., 2004; Hughes et al., 2004; Ishikawa et al., 2008].

Известны работы, посвященные научному обоснованию способов выделения ЛКК из ПСО ракообразных, основанных на экстракции растительными маслами и органическими растворителями и направленные на поиск оптимальных видов масел, органических растворителей и условий экстракции (температура, продолжительность, расход растворителя) [Быков и др., 2001; Chen et al., 1982; Armenta-Lopez et al., 2002]. Однако, эти способы обладают рядом недостатков, препятствующих их широкому промышленному освоению.

Так при использовании растительных масел наблюдается низкая концентрация в получаемых масляных экстрактах эйкозапентаеновой и докозогексаеновой кислот и астаксантина, а также наличие в ПСО ракообразных остатков масла, что усложняет их дальнейшую переработку на хитин и белковую продукцию [Chen et al., 1982; Sachindra et al., 2006].

JIKK, извлеченные органическими растворителями, характеризуются значительной изомеризацией природных конфигураций каротиноидов даже в области умеренных температур [Yuang, Chen, 1999]. Данной технологии свойственны низкая экологичность и эргономичность [Charest et al., 2001], высокая себестоимость экстрактов из сырья с низким содержанием ЛКК [патент № 2181976, 2002].

Более экономичным и экологически безопасным способом выделения как липидов, так и каротиноидов из сырья растительного и животного происхождения является экстракция с использованием сверхкритического углекислого газа в качестве растворителя (СК-С02) [Dunford et al., 1994; Temelli et al., 1995; Yamaguchi et al., 1986; Borch-Jensen, Mollerup, 1998].

Однако, в настоящее время исследования по СК-С02 - экстракции в значительной степени относятся к компонентам из сушеного сырья я растительного происхождения. В области СК-С02 - экстракции JUCK из ракообразных исследования носят отрывочный характер и недостаточны для определения технологического регламента выделения продукта, и в особенности, подготовки ПСО для обеспечения наиболее полного извлечения JIKK [Yamaguchi et al., 1986; Felix-Valenzuela et. al., 2001; Lopez et. al., 2004; Charest et. al., 2008].

Таким образом, актуально проведение дальнейших работ по проблеме использования ПСО ракообразных в качестве сырья для получения JIKK способом сверхкритической углекислотной экстракции (СК-С02 - экстракции). Это позволит не только расширить сырьевую базу биологически активных добавок (БАД) на их основе, но и разработать более экономичную и экологически безопасную технологию по сравнению с традиционными. Исследования по изучаемой теме проводились в рамках федеральной целевой программы «Научное обеспечение новых технологий глубокой переработки водных биологических ресурсов» (Госконтракт № 5-04/09 «Разработка инновационной технологии сверхкритической углекислотной экстракции биологически активных веществ из панцирьсодержащих отходов, в т.ч., антарктического криля»).

Цель исследования: Целью исследования явилось повышение эффективности использования панцирьсодержащих отходов ракообразных путем научно обоснованной разработки технологии их подготовки и сверхкритической углекислотной экстракции липидно-каротиноидных комплексов с высокими показателями качества и биологической активности.

Задачи исследования:

- исследовать фракционный и жирнокислотный состав липидов ПСО северной розовой креветки и определить степень их гидролитической и окислительной порчи в целях оценки ПСО как сырья для производства JIKK;

- научно обосновать выбор способа обезвоживания ПСО креветки с целью обеспечения высоких показателей качества извлекаемых JTKK и астаксантина и i4 ui ц /|ЯРН i { v ч <

4 Ц 1

Vi

4M у м

II I il! < I ! 11 1 |1 Н/

1 f

14, 4 t и >, i'ili \ ?' t i» изучить влияние степени измельчения ПСО креветки на выход ЛКК и астаксантина при СК-С02 - экстракции;

- исследовать особенности СК-СОг-экстракции ЛКК из ПСО креветки в зависимости от термодинамических параметров и присутствия этилового спирта;

- разработать технические условия и технологическую инструкцию на процесс получения ЛКК из ПСО креветки способом СК-СО2 - экстракции;

- дать оценку пищевой ценности ЛКК, извлеченных СК-С02 - экстракцией из ПСО креветки, и разработать рекомендации по их использованию;

- произвести расчет экономической эффективности от внедрения разработанной технологии.

Научная новизна работы. Впервые научно обосновано использование панцирьсодержащих отходов ракообразных для получения липидно-каротиноидных комплексов с высокими показателями качества и биологической ценности по технологии сверхкритической углекислотной экстракции, включающей предварительное обезвоживание сырья при низких параметрах вакуума и температуры.

При значениях равновесной влажности сухих ПСО выход ЛКК из продукта, полученного при вакуумной сушке, в зависимости от продолжительности экстракции в 1,5 -2,0 раза превышал количество экстракта, полученного из ПСО, подвергнутых конвекционной сушке.

Определена рациональная степень предварительного измельчения ПСО креветки, обеспечивающая наибольший выход астаксантина при размере частиц 0,3 - 0,5 мм, в то время как выход ЛКК практически не зависим от размера частиц сухих отходов в пределах 0,3 - 4,0 мм.

Установлено влияние термодинамических параметров СК-СО2 и содержания в нем этилового спирта (в дозировках от 5 до 20 %) на эффективность извлечения ЛКК, а также определена минимальная концентрация данного сорастворителя, позволяющая значительно увеличить выход и повысить пищевую ценность получаемого экстракта.

10

Установлена наибольшая степень извлечения (до 85 - 90%) ЛКК и астаксантина на этапе, соответствующем линейной зависимости их выхода от продолжительности процесса. Определено влияние расхода растворителя на кинетику СК-СО2 - экстракции ЛКК и астаксантина из ПСО креветки.

Практическая значимость работы и реализация результатов. По результатам проведенных исследований разработаны и утверждены Технические условия ТУ 9281-220-00472093-2012 «Экстракт липидно-каротиноидного комплекса креветки» и Технологическая инструкция ТИ 9281-220-00472093-2012 «Изготовление экстракта липидно-каротиноидного комплекса креветки».

Показана возможность комплексной переработки ПСО ракообразных с использованием СК-СО2 - экстракции, позволяющая наряду с получением ЛКК приготавливать из оставшегося обезжиренного продукта пищевую белково-минерально-хитиновую добавку в одном технологическом процессе.

Рассчитана себестоимость продукции, изгЪтовленной в соответствии с разработанной технологией. Изготовлена экспериментальная партия ; продукции в ООО "ГОРО-Инжениринг" в г. Ростов на Дону.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Научно обоснованная разработка технологии подготовки панцирьсодержащих отходов и сверхкритической углекислотной экстракции из них липидно-каротиноидных комплексов.

2. Преимущества использования способа сушки ПСО креветки под вакуумом по сравнению с конвекционным и их измельчения до размера 0,3 -0,5 мм, обеспечивающие наибольший выход СК-С02-экстрагируемого астаксантина.

3. Термодинамические параметры СК-С02-экстракции и рациональная концентрация этанола в качестве сорастворителя, способствующие значительному увеличению выхода липидно-каротиноидных комплексов, а

I также содержания омега-3 жирных кислот и астаксантина. л I I

4. Рекомендации по использованию СК-СОг - экстракции для получения ЛКК и хитин-белково-минеральных добавок пищевого назначения в одном технологическом процессе переработки ПСО ракообразных.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на УШ-ой Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании - 2010» (Калининград, 2010); УН-ом международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2011); 1Х-ой Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании - 2011»° (Калининград, 2011); П-ой Международной научно-практической конференции молодых ученых «Современные проблемы и перспективы рыбохозяйственного комплекса» (Москва, 2011); УШ-ой Международной научно-практической конференции «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество» (Калининград, 2011).

Полученный по разработанной технологии экстракт липидно-каротиноидного комплекса был отмечен дипломом победителя смотра' конкурса «Современный рыбный продукт» на II международной рыбохозяйственной выставке ШТЕШ^БН (Москва, 2010) (приложение А).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК, и подана » заявка на получение патента «Способ получения липидно-каротиноидных комплексов» регистрационный №.2012118961.

Благодарности. Автор диссертации выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору технических наук, заслуженному работнику рыбного хозяйства РФ Михаилу Павловичу Андрееву за огромную помощь при выполнении работы, внимательное и чуткое отношение.

Искренняя признательность и благодарность выражается сотрудникам I лаборатории химико-технологических исследований АтлантНИРО: заведующему лабораторией Шульжику В.Д., зав. сектором химии рыбного Ч сырья к.т.н Перовой Л.И., технику-технологу Захлевной М.А; сотрудникам ИЦ и OK: зав. центром Шендерюку В.В., зам. руководителя ИЦ и ОС Бахолдиной Л. П., инженеру ИЦ и ОС Забиякиной С.А.

Благодарность выражается сотрудникам НПО «ОКБ «Факел» Тимкину Л.П., Качмарскому В.В. и Мажарову А.В и ООО "ГОРО-Инжениринг" A.B. Звереву и Кирдяевой О.П. за предоставление технологического оборудования, помощь в проведении экспериментов при исследовании режимов сушки ПСО ракообразных в условиях низкого вакуума и по проведению СК-СОг - экстракции ПСО ракообразных.

Огромное спасибо коллективу кафедры «Технология продуктов питания» Калининградского государственного технического университета:, в т.ч. зав. кафедрой, к.т.н., доценту Титовой Инне Марковне за ценные замечания и советы по проектам диссертации и автореферата.

выводы

1. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования панцирьсодержащих отходов ' ракообразных, содержащих биологически активные компоненты (фосфолипиды, каротиноиды, полиненасыщенные жирные кислоты и др.) и отличающихся низкой степенью происходящих в них гидролитических и окислительных процессов, для производства экстрактов липидно-каротиноидных комплексов по разработанной технологии подготовки данного вида сырья и сверхкритической углекислотной экстракции целевого продукта с высокими показателями качества и биологической активности.

2. Установлено, что способ сушки при низком вакууме (давление 10.20 мм. рт. ст. и температура продукта 12. 22 °С) является более предпочтительным по сравнению с конвективной сушкой при температуре 50 -70 °С с точки зрения сохранения качества липидов и повышения эффективности сверхкритической углекислотной экстракции. Выход экстракта липидно-каротиноидных комплексов из сухих панцирьсодержащих отходов, полученных при вакуумной сушке, в зависимости от продолжительности экстракции в 1,5 - 2 раза превышает количество экстракта, получаемого из сырья, подвергнутого конвекционной сушке.

3. В целях обеспечения максимальной эффективности последующей сверхкритической углекислотной экстракции' астаксантина, величина при предварительном измельчении сухих панцирьсодержащих отходов не должна превышать 0,3 - 0,5 мм, в то время как выход липидно-каротиноидных комплексов не зависит от размера частиц сухих панцирьсодержащих отходов в пределах 0,3 - 4,0 мм.

4. Установлено, что с целью снижения перекисного числа липидов сухих панцирьсодержащих отходов следует проводить сверхкритическую углекислотную экстракцию при давлениях 20 - 22 МПа, однако при этом температура не оказывает влияния на процесс селективного извлечения перекисей изсухих панцирсодержащих отходов.

5. С использованием методов математического моделирования эксперимента установлена возможность повышения концентрации астаксантина и омега-3 жирных кислот в получаемом экстракте за счет варьирования таких факторов как температура, давление и содержание полярного сорастворителя (этилового спирта).

6. Использование этилового спирта в сверхкритической углекислотной экстракции в качестве сорастворителя в количестве до 10 % по сравнению с экстракцией без добавления этилового спирта значительно увеличивает выход липидно-каротиноидных комплексов и суммарное содержание в целевом продукте эйкозапентаеновой и докозогексаеновой кислот.

7. Установлено, что более 80 % липидно-каротиноидных и акстаксантина извлекается в период экстракции, определяемый линейной зависимостью выхода извлекаемых компонентов от продолжительности процесса.

8. Разработаны и утверждены технические условия и технологическая инструкция на процесс получения экстракта липидно-каротиноидного комплекса из панцирьсодержащих отходов вареномороженой креветки способом сверхкритической углекислотной экстракции.

9. Оценка экономической эффективности от внедрения технологии получения экстракта липидно-каротиноидного комплекса показала, что при комплексной переработке панцирьсодержащих отходов инвестиционный проект производства экстракта липидно-каротиноидного комплекса будет полностью окупаться на втором году реализаций.

10. Показано, что в состав белково-минерально-хитинового комплекса, остающегося после сверхкритической углекислотной экстракции липидно-каротиноидных комплексов, входит один вид функциональных ингредиентов: пищевые волокна (хитин и неусваиваемый белок - хитин-белковый комплекс) и минеральные вещества, , количество которых, при внесении в фаршевые системы близко по физиологическому действию к нерастворимым пищевым волокнам, вследствие чего БМХК можно рассматривать, как перспективное сырье для создания пищевых функциональных формованных продуктов широко потребления.

1. Антарктический криль: Справочник / под редакцией В.М. Быковой. -М.: Изд-во ВНИРО, 2001. 201 с.

2. Бакулина О. Н. Каратиноиды: извлекаем пользу // Пищевые ингредиенты: сырье и добавки. 2009. - № 1. - С. 44 - 46.

3. Бахолдина Л. П., Кривич B.C. Каротиноиды криля //Исследования технологических характеристик и процессов обработки антарктического криля: сб. науч.ст. / АтлантНИИ рыб.хоз-ва и океанографии. Калининград, 1981.- С. 29-34.122u t v1.> 'гt v '> > i i j ,! ,t

4. Выделение каротиноидных кристаллов: пат. 2181976 Российская Федерация: МПК С07С403/24 / Сибейн М.,Вольф Й.Х., Схап А. (Нидерланды); патентообладатель ДСМ АЙ ПИ Ассетс Б.В. № 2002122981/04; заявл. 29.01.2001; опубл. 29.01.2001.

5. ГОСТ 7636 Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Технические требования

6. ГОСТ 7631 Рыба, морские * млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Правила приемки, органолептичесхие методы оценки качества, методы отбора проб для лабораторных испытаний

7. ГОСТ Р 52110 Масла растительные. Методы определения кислотного числа.

8. ГОСТ 5693 Масла растительные. Методы измерения перекисного числа.

9. Жузе Т. Роль сжатых газов как растворителей. М.: Недра, 1981. —165 с.

10. Евстигнеева, Р. П. Лейкотриены природные биологически активные метаболиты полиненасыщенных кислот / Р. П. Евстигнеева, Г. И. Мягкова // Успехи химии. - 1986. - Т. LV, Вып. 5. - С. 843-878.

11. Единые нормы отходов, потерь и выхода готовой продукции и расхода сырья при производстве пищевой продукции из морских гидробионтов. М.: ВНИРО, 1999.-70 с

12. Казанцев Т. Деликатес повседневного спроса // Рыбная сфера. — 2011.-№ 1,С. 18-22.

13. Касаикина О.Т., Лобанова Т.В. Содержание каротиноидов и природных антиоксидантов в липидах криля // Технология переработки криля: сб. науч. тр./ВНИРО М., 1981.- С. 31-38

14. Кафидов В.М. Оценка инвестиций Калининград.: КГТУ, 2008.177 с.

15. Кейтс M. Техника липидологии. Выделение, анализ и идентификация липидов: пер. с англ. Вавера В.А. М., 1975. - 322 с

16. Купина Н.М. Использование отходов от разделки крабов // Рыбное хозяйство. 1998. - № 4. - С. 56 - 57.

17. Жузе Т. Роль сжатых газов как растворителей. М.: Недра, 1981.165 с.

18. Лагунов JI.JI. Технология продуктов из беспозвоночных М.: Пищевая промышленность, 1967. - 127 с.

19. Лебская Т.К. Двинин Ю.Ф. Константинова Л.Л. Химический состав и свойства гидробионтов прибрежной зоны Баренцева и Белого морей. -Мурманск: ПИНРО, 1998. 185 с.

20. Немцев С. В. Комплексная технология хитина и хитозана из панциря ракообразных. М.: ВНИРО, 2006. - 134 с

21. Передня A.A. Продукты переработки панциря крабов в составе комбикормов для некоторых объектов аквакультуры: автореф. дис. канд. биол. наук: 05.18.04 Технология, мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств/ КГТУ. - М., 2002. - 23 с.

22. Прайс В. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия. -М.: Мир, 1976. -351с.

23. Попова И.О., А.Р. Водяник растворяющей способности сверхкритического углекислого газа // Рынок БАД. 2003. - № 3, С. 30 - 33.

24. Ржавская Ф.М., Сакаева Е.А., Дубровская Т.А. Характеристика состава липидов криля // Рыбное хозяйство.-1979, №10. С. 53-54.

25. Рогов И.А., Токарев Э.С., Ковалев Ю.И., Клочкова Е.А. Использование сырья с высоким содержанием пищевых волокон в технологии диетических мясных продуктов, М.: АгроНИИТЭИММП, 1988 г.-44 с.

26. Прайс В. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия. -М.: Мир, 1976.-351с.

27. Сарафанова Л.А., Кострова И.Е. Применение пищевых добавок. Технические рекомендации. Санкт-Петербург: ГИОРД, 1997.-46с.

28. Скрябин К.Г., Вихорева Г.А., Варламов В.П. Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение. М.: Наука, 2002.- 362 с.

29. Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании и оптимизации технологических процессов. Свердловск: УПИ, 1975. 140 с.

30. Теоретические основы переработки вторичного сырья Дальневосточного бассейна / Т.М. Сафронова, В.М. Дацун, С.И.

31. Шнейдерман, И.Ф. Крахмнлец // Известия ВУЗов. "Пищевая технология". -1990.-№5. -С. 44-46.

32. Трухин Н.В. Производство технической продукции из отходов от обработки промысловых ракообразных // Инф. пакет / Сер. Обработка рыбы и морепродуктов. Совершенствование технологии обработки ракообразных. -М.: ВНИЭРХ, 1992.- Вып. 3(2).- С. 25 37.

33. ТУ 9266-058-00472093 Изделие кулинарное филе формованное рыборастительное «Курса»

34. Alkio М., Gonzalez С. Purification of polyunsaturated fatty acid esters from Tuna oil with supercritical fluid chromatogrphy // Journal of the American Oil Chemists' Society (JAOCS). 2000. - Vol.77. - P. 315-321.

35. Antitumor activity of astaxanthin and its mode of action / H. Jyonouchi, S.Sun, K.Iijima, et al. // Nutr. Cancer. 2000. - Vol. 36. - P. 59 - 65.

36. Astaxanthin extraction from crawfish shells by supercritical C02 with ethanol as cosolvent/ D.J.Charest, M.O.Balaban, M.R.Marshall, et al. // Journal of Aquatic Food Product Technology 2001. - Vol 3. - P. 81 - 96.

37. Antineoplastic effect of halocynthiaxanthin, a metabolite of fucoxanthin/ H.Nishino, M.Tsushima, T.Matsuno, et al. // Anticancer Drugs. 1992. - Vol. 3. P. 493-497.

38. Anon. Supercritical fluids promise quick extraction of food volatiles // Food Dev.-1981.-Vol. 15, №8. -P. 34-35.

39. Armenta-Lopes R., Guerrero Z. L., Huerta S. Astaxantin extraction from shrimp waste by lactic fermentation and enzymatic hydrolysis of the carotenoprotein complex // J. Food Sci. 2002 - Vol. 3. - P. 1002 - 1006.

40. Bak L. S., Andersen A. B., Andersen E. M. Bertelsen G. Effect of modified atmosphere packaging on oxidative changes in frozen cold water shrimp (Pandalus borealis) // Food Chemistry. -1999 Vol. 64. - P. 169 - 175.

41. Bamberger T. J., Erickson C. L., Cooney S. K. Kumar Measurement and model prediction of solubilities of pure fatty acids,-pure triglycerides and mixtures of triglycerides in supercritical carbon dioxide // J. Chem. Eng. Data. 1998. -Vol.33.-P. 327-333.

42. Baysal T., Ersus S., Starmans D.A. Supercritical C02 extraction of p-carotene and lycopene from tomato paste waste // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2000. - Vol. 48. - P. 5507 -5511.

43. Bernardi G. New comprehensive biochemistry. Biochemistry of lipids, lipoproteins and membranes // Amsterdam: Elsevier, 1996. Vol. 31. - P. 141— 152.

44. Behavior of Antarctic Krill, Euphausia- superba/ W. M. Hamner, P. P.Hamner, S. W. Strand, et al. // Chemoreception, Feeding, Schooling and Molting. 1983. - Vol. 220, P. 433 - 435.

45. Bendich A., Olson J. Biological actiones of carotenoids / A.Bendich // FASEBJ.-1989.-Vol. 3,№ 18.-P. 1927- 1932.

46. Bertram J.S., Vine A.L. Cancer prevention by retinoids and carotenoids: independent action on a common target / // Biochem. Biophys. Acta. 2005. -Vol. 1740.- P. 170- 178.

47. Bertram J. S., Bortkiewicz H. Dietary carotenoids inhibit neoplastic transformation and modulate gene expression in mouse and human cells // Am. J. Clin. Nutr.-1995.-Vol. 62, № 6. P. 1327- 1336.

48. Bertram J. S. Caroteniods and gene regulation // Nutr. Rev 1999. - Vol. 57, № 16. -P.182- 191.

49. Bianchi L., Tateo F., Pizzala R. Carotenoids reduce the chromosomal damage induced by bleomycin in human cultured lymphocytes // Anticancer Res. -1993. Vol. 7. - P. 1007- 1010.

50. Borch-Jensen C. Mollerup J., Phase equilibria of fish oil in sub- and supercritical carbon dioxide // Fluid Phase Equilibria 1997. - Vol. 136. - P. 179 -211.

51. Brunetti L., Daghetta A., Fedeli E Deacidification of Olive Oils by Supercritical Carbon Dioxide // J. Am. Oil Chem. Soc. 1989. - Vol. 66. - P. 209 -211.

52. Brunner G. Gas Extraction. An Introduction to Fundamentals of Supercritical Fluids and the Application to Separation Processes // New York.: Darmstadt Steinkopff Darmstadt Springer, 1994. 256 p.

53. Brunner G., Peter S. On the Solubility of Glycerides and Fatty Acids in Compressed Gases in the Presence of an Entrainer // Separation Science and Technology- 1982.-Vol. 17, № l.-P. 199-214.

54. Bunea R., Farrah K. E., Deutsch L. Evaluation of the effects of Neptune Krill Oil on the clinical course of hyperlipidemia Farrah // Altern Med Rev. -2004. Vol. 9. - P. 420 - 428.

55. Cancer prevention by natural carotenoids / H. Nishino, H. Tokuda, M. Murakoshi, et al. // Biofactors. 2000. Vol. 13. - P. 89 - 94.

56. Catchpole O.J., Grey J.B., Noermark K.A. Solubility off fish oil components in supercritical C02 and C02-ethanol mixtures // J. Chem. Eng. Data 1998. - Vol. 43. - P. 1091-1095

57. Chessman D.F., Lee W.L., Zagalsky P. F. Caroteno-proteins in invertebrates // Biol. Rev. Cam. Phil. Soc. 1967. - Vol. 42. - P. 131-160

58. Chen H.M., Meyer S.P. Extraction of astaxanthine pigment from crayfish waste using soy oil process // J. Food Science. 1982. - Vol. 47. - P. 892 - 896.

59. Chen H.M., Meyer S.P. Ensilage treatment of crawfish waste for improvement of astaxanthin pigment extraction // J. Food Science. 1983. - Vol. 48. - P. 1516- 1520.

60. Chew B. P., Park J.S. Carotenoid action on the immune response // J. Nutr. 2004. - Vol. 134.-P. 257-261.

61. Chew B.P., Park J.S., Wong M.W., et al. Comparison of the anticancer activities of dietary beta-carotene, canthaxanthin and astaxanthin in mice in vivo II // Anticancer Res. 1999. - Vol. 19, №3 - P. 1849 - 1853.

62. Chrastil J. Solubility of solids and liquids in supercritical gases // Journal ofPhysical Chemistry- 1982.-Vol. 86.-P. 3016-3021.

63. Condensed astaxanthin of pigmented oil from crawfish carapace and its feeding experiment / T. Inoue, K.L. Simpson, Y. Tanaka, et al. // Bull Jpn. Soc. Sci. Fish. 1988. - Vol .54. - P. 103 - 106.

64. Components and nutritional quality of shrimp processing by-products / M. S. He, J. S. Kim, et al. // Food Chemistry. 2003. - Vol. 82, P. 235 - 242.

65. Correlation of the solubility of low-volatile organic compounds in near and supercritical fluids. Part I: applications to adamante and p -carotene / T. Kraska, K.O. Leonhard, D. Tuma, et al. // J. Supercrit. Fluids 2002. - Vol. 23. -P. 209-218.

66. Correlation of Solubilities of Fatty Acids and Higher Alcohols in Supercritical Carbon Dioxide with Cosolvent using Virial Equation of State / Y. Iwai, M.Yamamoto, Y.Hata, et al. // J. Chem. Eng. Jpn. 1996. - Vol. 29. P. 728 -731.

67. Cygnarowicz M.L., Maxwell R.J., Seider W.D. Equilibrium solubilities of 3-carotene in supercritical carbon dioxide / // Fluid Phase Equilib 1982. - Vol.59. — P. 57-61.

68. Del Valle J., Aguilera J.M. An improved equation for predicting the solubility of vegetable oils in supercritical carbon dioxide // Industrial & Engineering Chemistry Research 1982. - Vol. 27. - P. 1551 - 1553.

69. Determination of optimum conditions for supercritical fluid extraction of carotenoids from carrot (Daucus carota L.) tissue // M. M. Barth, C. Zhou, K.Kute, et al. // Agric. Food Chem. 1995. - Vol. 43. - P. 2876 - 2878

70. Determination of lycopene in food by on-line SFE coupled to HPLC using a single monolithic Column for trapping and separation // J. Pol, T. Hyotylainen, O. Ranta-Aho, et al. // J. Chromatogr. A 2004. - Vol. 1052. - P. 25-31.

71. Dohrn R., Brunner G. High pressure fluid phase equilibria: Experimental methods and systems investigated (1988 -1993) // Fluid Phase Equilibria 1995. -Vol. 106.-P. 213-282.

72. Dunford N.T., Goto M., Temelli F. Modelling of oil extraction with supercritical CO2 from Atlantic mackerel (Scomber sombrus) at different moisture contents // The Journal of Supercritical Fluids. 1998. - Vol. 13. - P. 303 - 309.

73. Effects of astaxanthin supplementation on lipid peroxidation / J.Karppi, T.H.Rissanen, K. Nyyssonen, et al. // Int. J. Vitam. Nutr. Res. 2007. - Vol. 77, №1. - P. 3-11

74. Eicosapentaenoic acid and prevention of thrombosis and atherosclerosis / J. Dyerberg et al. // Lancet. 1978. - Vol. 2, № 8081. - P. 117-119.

75. Enrichment of EPA and DHA from sardine by supercritical fluid extraction without organic modifier / M. Letisse, A. Rozieres, M. Hiol, et al. // The Journal of Supercritical Fluids 2006. - Vol. 38. - P. 27 - 36.

76. Espinosa S., Diaz S., Brignole E.A. Thermodynamic modeling and process optimization of supercritical fluid fractionation of fish oil fatty acid ethyl esters/ // Industrial & Engineering Chemistry Research 2002. - Vol. 41. - P. 1516-1527.

77. Extraction of fish oil by fractionation through supercritical carbon dioxide / R. Davarnejad, K.M. Kassim, A. Zainal, et al. // Journal of Chemical & Engineering- 2008. Vol. 53. - P. 2128 - 2132.

78. Extraction of lycopene from tomato skin with supercritical carbon dioxide: effect of operating conditions and solubility analysis / U. Topal, M.Sasaki, Goto, et al. // J. Agric. Food Chem. 2006. - Vol. 54. - P. 5604 - 5610.

79. Fattori M., Bulley N.R., Meisen A. Carbon dioxide extraction of canola seed: oil solubility and effect of seed treatment // J. Am. Oil Chem. Soc. 1988. -Vol. 6. - P. 968 - 974.

80. Farooqui A., Horrocks L., Farooqui A. T. Glycerophospholipids in brain: their metabolism, incorporation into membranes, functions, and involvements in neurological disorders // Chem. Phys. Lipids. 2000. - Vol. 106, № 1. - P. 1-29.

81. Favati F., King J.W., Mazzanti M. Supercritical carbon dioxide extraction of evening primrose oil // J. Am. Oil Chem. Soc. 1991. - Vol. 68. - P. 422-427.

82. Ferramosca A., Conte L., Zara V. Krill oil supplemented diet reduces the activities of the mitochondrial tricarboxylate carrier and of the cytosolic lipogenic enzymes in rats // Journal of Animal Physiology and Animal. — 2012. -Vol. 96. P. 295 - 306.

83. Folch J., Lees M., Sloane-Stanely G. H. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues // J. Biol. Chem. -1957. Vol. 226. - P. 497 - 507.

84. Fractionation of fish oil with supercritical carbon dioxide / A.P.A. Correa, C.A. Peixoto, L.A.G. Goncalves, et al. // Journal of Food Engineering. -2008. Vol. 88. - P. 381 - 438.

85. Fuente, J. Solubility of carotenoid pigments (lycopene and astaxanthin) in supercritical carbon dioxide / J.Fuente, B. Oyarzun, N.Quezada, et al. // Fluid Phase Equilibria. 2006. - Vol. 247. - P. 90 - 95.

86. Fujimoto К., Shishikura A., Kaneda H.,'Arai K., Saito S., (1987) Пат. Японии №8713042 A2.

87. Geana D., Steiner R. Calculation of Phase Equilibrium in Supercritical Extraction of C54 Triglyceride (Rapeseed Oil) // The Journal of Supercritical Fluids- 1995.-Vol. 8.- P. 107-118

88. Girand-Guille, M.M. Chitin-protein molecular organization in arthropod / M.M. Girand-Guille, Y.Bouligand. // Chitin in Nature and Technology Ed. by Muzzarelli R.A.A., C.Jenniaux, Gooday G.W.: Plenum Press, New York and London, 1986.- pp.2935-2942.

89. Gironi F., Maschietti M. Separation of fish oil ethyl esters by means of supercritical carbon dioxide: thermodynamic analysis and process modeling // Chemical Engineering Science 2006. - Vol. 61. - P. 5114 - 5126.

90. Gies J. Packaging, storage and delivery of ingredients // Food Technol.- 1993.-Vol. 47, № 18-P. 54-63.

91. Goto M., Sato M., Hirose T. Extraction of Peppermint Oil by Supercritical Carbon Dioxide // J. Chem. Eng. Jpn. 1993. - Vol. 26. - P. 401 -407.

92. Gruszecki W. I., Krinsky N., Mayne S.Carotenoid orientation: role in membrane stabilization / In Carotenoids in health and disease 2004. - Vol. 26. -P. 151-163.

93. Guerin M., Huntley M.E., Olaizola M. Haematococcus astaxanthin: applications for human health and nutrition // Trends Biotechnol. 2003. - Vol. 21, № 5.-P. 210-216.

94. Guillou, A., Khalil M., Adambounoub L. Effects of silage preservation on astaxanthin forms and fatty acid profiles of processed shrimp (Pandalus borealis) waste // Aquaculture. 1995. - Vol. 130, P. 351 - 360.

95. Hamazaki Т., Hirai A., Terano T. Effects of orally administered ethyl ester of eicosapentaenoic acid (EPA; C20:5, omega-3) on PGi2-like substance production by rat aorta // Prostaglandins 1982. - Vol. 23. - P. 557 - 567.

96. Hansen B., Harvey A.H., Coelho J.A.P. Solubility of capsaicin and carotene in supercritical carbon dioxide and in halocarbons // J. Chem. Eng. Data -2001.-Vol. 46, №5. -P. 1054- 1058.

97. Hardardottir I., Kinsella J.E. Extraction of lipid and cholesterol from fish muscle with supercritical fluids // Journal of Food Science. 1988. - Vol. 40. -P. 1656-1661.

98. Hennekens C., Buring J.E., Manson J.E. Lack of effect of long-term supplementation with beta carotene on the incidence of malignant neoplasms and cardiovascular disease // N. Engl. J. Med. 1996. - Vol. 334. - P. 1145 - 1149.

99. Hix L. M., Lockwood S.F., Bertram J.S. Bioactive caratenoids: potent antioxidants and regulators of gene expression // Bioactive Redox. Report. 2004. -Vol. 9. №4.-P. 181-191.

100. Hughes, D. Carotenoids and immune responses / In Carotenoids in health and disease. D. Hughes, N. Krinsky , S. Mayne, et al. // 2004 - Vol. 44. -P. 503-517.

101. Ishikawa C., Tafuku S., Kadekaru Anti-adult T. T-cell leukemia effects of brown algae fucoxanthin and its deacetylated product, fucoxanthinol // Int. J. Cancer- 2008.-Vol. 123.-P. 2702-2712.

102. Jachmanian I., Margenat L., Torres A.I. Selectivity of supercritical C02 in the fractionation of Hake liver oil ethyl esters // Journal of the American Oil Chemists' Society (JAOCS) 2007. - Vol. 84. - P. 597 - 601.

103. Jyonouchi H., Zhang L., Gross M. Immunomodulating actions of carotenoids: enhancement of in vivo and in vitro antibody production to Independent antigens Jyonouchi // Nutr. Cancer. 1994. - Vol. 21. - P. 47 - 58.

104. Kaufmann W., Biernoth G., Frede E. Fractionation of butter fat by extraction with supercritical C02 // Milchwissenchaft. 1982. - Vol. 37, №2. - P. 92-96.

105. Kinsella E., Hardardottir I. Extraction of lipid and cholesterol from fish muscle with supercritical fluids // Journal of Food Science. 1998. - Vol. 53. - P. 1656-1660.

106. Krzeczkowski, R. Fatty acids in raw and processed Alaska pink shrimp // Journal of the American Oil Chemists' Society. 1970. - Vol. 47. - P. 451 -452.

107. Kassama L., Shi J., Mittal G.S. Optimization of supercritical fluid extraction of lycopene from tomato skin with central composite rotatable design model // Separation and Purification Technology.2008. Vol. 60. - P. 278 -284.

108. Lawson L.D., Hughes B.G. Human absorption of fish oil fatty acids as triacylglyerols, free fatty acids or ethyl esters // Biochemical and Biophysical Research Communication 1988. - Vol. 152. - P. 328 - 335.

109. Lemon D W: An improved TBA test for rancidity. New Series Circular, Halifax, Nova Scotia. 1975.

110. Lim G., Lee S.Y., Lee E.K. Separation of astaxanthin from red Phaffia rhodozyma by supercritical carbon dioxide extraction // Biochem. Eng. J. 2002. -Vol. 11.- P. 181-187.

111. Liong K., Foster R.N., S. Simon Solubility of Fatty Acid Esters in Supercritical Carbon Dioxide // Ind. Eng. Chem. Res. 1986. - Vol. 31. - P. 400 -404.

112. Liow S. R., Simpson K.L. Lipid stability in the drying of Artemia by several methods // Aquacultural engineering. 1989. - Vol. 8. - P. 293 - 305.

113. Lucas A., Rinkon J., Gracia I. Influence of operating variables on yield and quality parameters of olive husk oil extracted with supercritical carbon dioxide // J. Am. Oil Chem. Soc. 2002. - Vol. 79. - P. 237 - 243.

114. Lycopene and (3-Carotene Extraction from Tomato Processing Using Supercritical CO2/ E. Sabio, M. Lozano, V. Montero de Espinosa, et al. // Waste Ind. Eng. Chem. Res. 2003. - Vol. 42. - P. 6641 - 6646.

115. Lymphatic absorption of shellfish sterols and their effects on cholesterol absorption / G.V. Vahouny, W. E. Connor, T. Roy, et al. // American Journal Clinical Nutrition 1981. - Vol. 34. - P. 507 - 513:

116. Extraction of astaxanthin from Haematococcus pluvialis using supercritical CO2 and ethanol as entrainer Industrial / S. Machmudah, A.Shotipruk, M.Goto, et al. // Engineering Chemistry Research 2006. - Vol. 45. - P. 3652 -3657.

117. Mathematical Modeling of Sunflower Seed Extraction by Supercritical C02 / M. Perrut, J.Y. Clavier, M. Poletto, et al. // Ind. Eng. Chem. Res. 1997. -Vol. 36.-P. 430-435.

118. McNulty H., Jacob R.F., Mason R.P. Biological activity of carotenoids related to distinct membrane physicochemical interactions // Am. J. Cardiol. -2008.-Vol. 101, № l.-P. 20-29.

119. Microencapsulation by spray drying of multiple emulsions containing carotenoids / M.E. Rodriguez-Huezo, R. Pedroza-Islas, L.A. Prado-Barragan, et al. // J. Food Sci. 2004. - Vol. 69, №. 1. - P. 351 - 359.

120. Mishra V.K., Temelli F., Ooraikul B. Modeling binary phase behavior of supercritical carbon dioxide and fattyacid esters // The Journal of Supercritical Fluids 1993. - Vol. 6, № 1. - P. 51 - 57.

121. Modelling of supercritical carbon dioxide extraction of canola oilseed in fixed beds / A.K. Lee, N.R. Bulley, M. Fattori, et-al. // J. Am. Oil Chem. Soc. -1986.-Vol. 63.-P. 921 -925.

122. Modification of butter oil by extraction with supercritical carbon dioxide / A. Shishikura, K.Fujimoto, T. Kaneda, et al. // Agric. Biol. Chem. -1986. - Vol. 50 - P. 1209 - 1215.

123. Monnier L., El-Boustani S., Colette C. Enteral absorption in man of eicosapentaenoic acid in different chemical forms // Lipids 1987. - Vol. 22. - P. 711-714

124. Nutritional Value and Use of Shrimp Head Waste as Fish Meal / A. Nargis, K. N. Ahmed, G. M. Ahmed, M. A. Hossain, et al. // Bangladesh J. Sci. Ind. Res.- 2006. -Vol. 41, № l.-P. 63-66.

125. Nilsson, W. B. Solubility of Simple and Mixed Triacylglycerols in Supercritical C02 / W. B. Nilsson, J. K. Hudson// J! Am. Oil Chem. Soc. 1993. -Vol. 70.-P. 749-754.

126. Nutritional value and use of shrimp head waste as fish meal / A. Nargis, K.N.Ahmed, G.M.Ahmed, et al. // Bangladesh Journal of Scientific and Industrial Research 2006. - Vol. 41, № 1. - P. 63 - 66.

127. Optimization of acidic extraction of astaxanthin from Phaffia rhodozyma / Ni H., Chen Q., He G., et al. // J. Zhejiang Univ. Sci. B. 208. -Vol. 9.1.1-P. 51-59.

128. Ohgami K., Shiratori J.K., Kotake S. Effects of astaxanthin on lipopolysaccharide-induced inflammation in vitro and in vivo // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2003. - Vol. 44, № 16. - P. 2694 - 2701.

129. Ollanketo M., Hartonen K., Riekkola M.Supercritical carbon dioxide extraction of lycopene in tomato skins, // European Food Research and Technology- 2001. Vol. 212, № 5. - P. 561 - 565.

130. Ooi C., Bhaskar A., Yener M. S.Continuous Supercritical Carbon Dioxide Processing of Palm Oil // J. Am. Oil Chem. Soc. 1996.- Vol. 233, №1. J 73.-P. 233-242-j i

131. Pamungcas B. F., Zuraida I., Sutono D. Chemical Composition and Nutritional Value of Shrimp Waste // Natural Life. 2011. - Vol. 6, №. 1. - P. 27 -33

132. Processing rice bran by SFE / M.E. Ramsay, J.T. Hsu, R.A. Novak, et al. //Food Technol. 1991. - Vol. 30. - P. 98 - 104.

133. Proximate composition and extraction of carotenoids and lipids from Brazilian redspot ted shrimp waste (Farfantepenaeus paulensis) / A.P. Sanchez-Camargo, M.A.M. Meireles, B.L.F. Lopes, et al. // Journal of Food Engineering. -2011.-Vol. 102, P. 87-93.

134. Response surface methodology to supercritical carbon dioxide extraction of astaxanthin from Haematococcus pluvialis / P. Thana, S. Machmudah, M. Goto, et al. // Bioresource Technology 2007. - Vol. 99, № 8. -P. 3110-3115.

135. Riha V., Brunner G. Phase equilibrium of fish oil ethyl esters with supercritical carbon dioxide // The Journal of Supercritical Fluids 1999. - Vol. 15.-P. 33-50.

136. Sachindra N.M., Mahendrakar N.S. Process optimization for extraction of carotenoids from shrimp waste with vegetable oils // Bioresource Technol. -2005. Vol. 96. - P. 1195 - 1200.

137. Sachindra N. M., Bhaskar N., Mahendrakar N. Carotenoids in different body components of Indian shrimps // J. Sci. Food Agri. 2005. - Vol. 85. - P. 167-172.

138. Sachindra N.M., Mahendrakar N.S. Recovery of carotenoids from shrimp waste with organic solvents // Waste management. 2006. - Vol. 26 P. 1092-1098.

139. Saether O., Ellingsen T. E., Mohr V. Lipolysis post mortem in North Atlantic krill // Comp. Biochem. Physio 83B. 1986. - Vol. 26 P. 51 - 55

140. Sakaki K Solubility of (3-carotene in dense carbondioxide from 308 to 323K and from 9.6 to 30 MPa // J. Chem. Eng. Data. 1992. - Vol. 37 P. 249 -251.

141. Selective extraction of astaxanthin from crustaceans by use of supercritical carbon dioxide/ M. Lopez, L. Arce, J. Garrido, et al. // Talanta -2004. Vol. 64. - P. 726 - 731.

142. Shahidi F., Synowieckit J. Isolation and Characterization of Nutrients and Value-Added Products from Snow Crab (Chinoecetes opilio) and Shrimp (Pandalus borealis) Processing Discards // J. A. Food Chem. - 1991. - Vol. 39 -P. 1527- 1532.

143. Simpson B. K., Haard N.F. The use of proteolytic enzymes to extract carotenoproteins from shrimp waste // Journal of Applied Biochemistry - 1985. -Vol.7 - P. 212-222.

144. Singlet oxygen quenching by dietary carotenoids in a model membrane environment / Cantrell A., McGarvey D.J., Truscott T.G., et al. // Arch. Biochem. Biophys. 2003. - Vol. 412, № 1. - P. 47 - 54.

145. Solubility of P -carotene in supercritical carbon dioxide and ethane / R.L. Mendes, B.P. Nobre, J.P. Coelho, et al. // J Supercrit.Fluids. 1999. - Vol. 16, № l.-P. 99-108.

146. Solubility of astaxanthin in Supercritical carbon dioxide / H.S. Youn, M.K.Roch, A.Weber, et al. // Korean Journal of Chemical Engineering. 1996. -Vol. 24.-P. 831 -834.

147. Solubilities of Fatty Acids, Fatty Acid Esters, Triglycerides, and Fats and Oils in Supercritical Carbon Dioxide / Z. R Yu, B. Singh, S. S. H. Rizvi, et al. // Journal of Supercritical Fluids - 1994. - Vol. 7. - P. 51 - 59.

148. Solubilities of myristic acid, palmitic acid, and cetyl alcohol in supercritical carbon dioxide at 35 °C. / Y. Iwai, T. Fukuda, Y. Koga, et al. // Journal of Chemical Engineering Data. 1991. - Vol. 36. - P. 430 - 432.

149. Sovova, H. Rate of the vegetable oil extraction with supercritical C02 // I. Modelling of extraction curves. 1994. - Vol. 3. - P. 409 - 414.

150. Sovova H., Kucera J., Jez J. Rate of the Vegetable Oil Extraction with Supercritical C02 // Chem. Eng. Sci. 1994. - Vol. 49. - P. 415 - 420.

151. Sovova H., Stateva R.P., Galushko A.A. Solubility of (3-carotene in supercritical CO2 and the effect of entrainers // J. Supercrit. Fluids. 2001. - Vol. 21.-P. 195-205

152. Spanos G., Chen H., Schwartz SJ. Supercritical C02 extraction of (3-carotene from sweet potatoes // Journal of Food Science. 1994. - Vol. 58, №. 4. -P. 817-820

153. Spinelly J., Stout F. V., Nillson B. W., Fish oil is purified by extraction with supercritical carbon dioxide. U.S. patent 4692280, 5 /1986.

154. Staby A., Forskov T., Mollerup J. Phase equilibria of fish oil fatty acid ethyl esters and sub- and supercritical C02 // Fluid Phase Equilibria. 1994. - Vol. 87, №.2.-P. 309-340

155. Stahl E., Quirin K., Blagrove J. Extraction of seed oils with supercritical carbon dioxide: effect on residual proteins // Agric. Food Chem 1984. - Vol. 32. - P. 930 - 940.

156. Supercritical C02/ethanol extraction of astaxanthin from blue crab (Callinectes sapidus) shell waste/ L. Felix-Valenzuela, I. Higuera-Ciapara, F. Goycoolea-Valencia, et al. // Journal of Food Process Engineering Talanta -2001.-Vol. 24.-P. 101-112.

157. Supercritical Carbon Dioxide Extraction of Caraway Essential Oil / H. Sovova, R. Komers, J. Kucera, et al. // Chem. Eng. Sci. 1994. - Vol. 49. - P. 2499-2505

158. Supercritical carbon dioxide extraction of astaxanthin and other carotenoids from the microalga Haematococcus pluvialis // F. Marcelo, R. Passos, L.Beirao, A. Palavra, et al. // European Food Research Technology 2006. -Vol. 223.-P. 787-790.

159. Supercritical fluid extraction of fish oil with carbon dioxide / N. Iman-ishi, R. Fukuzato, S. Furuta, et al. // R&D Kobe Engineering Reports 1989. -Vol. 39-P. 29-22.

160. Supercritical fluid extraction of vegetable seeds / N.R. Bulley, M. Fattori, A. Meisen, et al. // J. Am. Oil Chem. Soc. 1984. - Vol. 61. - P. 1362 -1365.

161. Supercritical extraction of unsaturated products/ M.J. Cocero, S. Gonzales, S. Perez, et al. // J. Supercrit. Fluids 2000. -'Vol. 19. - P. 39 - 45.

162. Supercritical Carbon Dioxide Extraction of Oils from Antarctic Krill / K. Yamaguchi, M Murakami, H. Nakano et al. // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1986. - Vol. 34, № 5. - P. 904 - 907.

163. Supercritical C02 extraction of carotenoids and other lipids from Chlorella vulgaris/ R.L. Mendes, H.L. Fernandes, J.P. Coelho, et al. // Food Chemistry 1995. - Vol. 53. - P. 99 - 103.

164. Supercritical C02 extraction of carotenoids from pitanga fruits (Eugenia uniflora L.) / G.L. Filho, V.V. De Rosso, M.A.A. Meireles, et al. // Journal of Supercritical Fluids 2008. - Vol. 46. - P. 33 - 39/

165. Supercritical carbon dioxide fractionation of fish oil fatty acid ethyl esters/ G. Perretti, A. Motori, E. Bravi, et al. // The Journal of Supercritical Fluids 2007. - Vol. 40. - P. 349 - 353.

166. Supercritical C02 extraction of lycopene and ß-carotene from ripe tomatoes/ E. Cadoni, M. R. D. Giorgi, E. Medda, et al. // 2000. - Vol. 44. - P. 27-32

167. Supercritical carbon dioxide extraction efficiency for carotenes from carrots by RSM / P. J. Vega, M. O. Balaban, S. F. O'Keefe, et al. // J. Food Sci.-1996.-Vol. 61.-P. 757-765

168. Tanaka Y., Ohkubo T. Extraction of lipids from Salmon Roe with supercritical carbon dioxide // Journal of Oleo Science 2003. - Vol. 52. - P. 295 -301.

169. Tanaka Y., Sakaki I., Ohkubo T. Extraction of phospholipids from salmon roe with supercritical carbon dioxide and an entrainer // Journal of Oleo Science 2004. - Vol. 53. - P. 417 - 424.

170. The effect of moisture and particle size on the extractability of oils from seeds with supercritical CO2. / Snyder, J.M., Friedrich, J.P., Christianson, et al. // -J. Am. Oil Chem. Soc . 1984. - Vol. 61 - P. 1851 - 1856.

171. Temelli F., LeBlanc E., Fu L. Supercritical C02 extraction of oil from Atlantic Mackerel (Scomberscombrus) and protein functionality // Journal of Food Science. 1995. - Vol. 60, № 4. p. 703 - 706.

172. Tilly K.D., Chaplin R.P., Foster N.R. Supercritical Fluid extraction of the tryglycerides present in vegetable oils // Separ. Science and Technol. 1994. -Vol. 6.-P. 357-367.

173. Tolasa S., Cakli S., Ostermeyer U. Determination of astaxanthin and canthaxanthin in salmonid // Eur Food Res Technol. 2005. - Vol. 221. - P. 787 -791.

174. Ultrastructure of the hepatopancreas of the pacific white shrimp, Penaus vannamei (Crustacea: Decapoda) / T. Caceci, K.F. Neck, D.H. Lewis, et al. // J.Mar.biol.Ass.U.K 1998. - Vol. 68. - P. 323 - 337.

175. Vahouny G. V., Connor W. E., Roy T. Lymphatic absorption of shellfish sterols and theireffects on cholesterol absorption // Am J Clin Nutr. -1981.-Vol. 34.-P. 507-513.

176. Vapor-liquid equilibria for binary mixtures of carbon dioxide and fatty acid methyl esters. / H. Inomata, T.Kondo, S.Hirohama, et al. // Fluid Phase Equilibria. 1998. - Vol. 46. - P. 41 - 52.

177. Vogt G. Morphology and physiology of digestive epithelia in Decapod crustaceans II European journal of applied physiology. 1996. - Vol. 431. - P. 239 - 240.

178. Yuan J., Feng C. Isomerization of trans-astaxanthin to cis-isomers in organic solvents .// Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1999. - Vol. 47. -P. 3656-3660.