Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИКОПИНА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИКОПИНА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИКОПИНА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к технологии получения природных соединений, используемых в качестве пищевой добавки, для профилактики различных хронических заболеваний, а также в косметической промышленности. Способ получения ликопина предусматривает термическую обработку исходного сырья при 100-125°С в присутствии агентов, повышающих рН до 7,2-7,5, и растительного масла для обезвоживания, разрушения и перевода высвобождаемого ликопина в масляную фазу с изомеризацией его значительной доли в сis-конформацию. Ликопин экстрагируют в составе подсолнечного масла горячим водяным паром. Масляный экстракт подвергают омылению в смеси гидроксида калия с этиловым спиртом. Ликопин очищают промыванием водой и спиртом. В качестве сырья используют бросовую выжимку зрелых томатов, остающуюся после получения томатной пасты или сока. Способ позволяет существенно упростить и удешевить получение концентрата природного ликопина, в котором доля cis-изомеров составляет около 60%. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2172608
Класс(ы) патента: A23L1/212, A61K35/78
Номер заявки: 2000125003/13
Дата подачи заявки: 04.10.2000
Дата публикации: 27.08.2001
Заявитель(и): Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН; Открытое акционерное общество Научно-производственной фирмы "Перфторан"
Автор(ы): Газиев А.И.
Патентообладатель(и): Газиев Ажуб Ибрагимович
Описание изобретения: Изобретение относится к технологии получения природных соединений, используемых в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности. В частности, изобретение касается способа получения препарата ликопина из томатного сырья.
Известно, что ликопин является мощным антиоксидантом, способным усиливать защитные функции организма. Он способствует торможению дегенеративных процессов в тканях, снижает риск инициации и развития онкологических, сердечно-сосудистых и других патологий. Поэтому ликопин рассматривается как перспективное средство профилактики и лечения различных хронических заболеваний, связанных со старением организма (см. J. Natl. Cancer Inst., 1999, vol. 91, p. 317-331; Am. J. Clin. Nutr., 2000, vol. 71, supl., p. 1691S-1695S).
Во многих странах запатентованы технологии получения ликопина из природных источников (например, патент Японии N JP-147929, опубл. 13.06.1995; патенты США N 5858700, опубл. 12.01.99; N 5965183, опубл. 12.10.99).
Источниками для получения природного ликопина могут быть растительное, грибковое и микробиологическое сырье.
Наиболее доступным и богатым источником для получения природного ликопина являются зрелые томаты (Lycopersicon esculentum). Однако имеющиеся способы получения ликопина из томатов не лишены серьезных недостатков из-за сложности технологического процесса и высокой себестоимости конечного продукта. Некоторые способы ориентированы на использование в технологическом процессе растворителей, химических веществ, которые вредны для организма или могут содержать вредные примеси. Другие способы содержат многостадийные процедуры очистки ликопина и потому находят применение в получении высокоочищенных препаратов лишь в ограниченном количестве для научно-исследовательских целей.
Между тем имеется значительный спрос на природный ликопин, поэтому существует потребность дальнейшего развития и усовершенствования технологии получения более дешевого природного ликопина для удовлетворения спроса на этот продукт.
Как правило, при получении ликопина из томатного сырья используют различные методы обезвоживания и измельчения исходного сырья, экстрагирования ликопина из него органическими растворителями и очистки конечного препарата. Проведение этих операций требует бескислородной среды, ограничения прямого освещения и нагревания обрабатываемого сырья до температур не выше 60-70oС, чтобы не допустить химической модификации и геометрической изомеризации (переход всех trans-изомерoв в cis-изомеры) молекул ликопина. Поскольку ликопин находится в матриксе растительной клетки в виде trans-изомеров, то все известные способы ориентированы на получение препаратов ликопина с преобладанием в них молекул именно такой конформации.
Вместе с тем согласно недавним исследованиям изомеризация получаемого препарата ликопина является более предпочтительной, так как в отличие от trans-изомеров его cis- изомеры усваиваются лучше, а его благотворное действие проявляется более отчетливо (Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 2000, vol. 40, p. 1-42). Так, установлено, что ликопин из томатов или томатного сока, полученный традиционным способом, в котором преобладают trans-изомеры, усваивается в незначительных количествах, а его доля, обнаруживаемая в крови и тканях, представлена только cis-изомерами (Free Radic. Res., 2000, vol. 32, p. 93-102; Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 2000, vol. 40, p. 1-42).
Таким образом, результаты новейших исследований указывают на то, что в препаратах природного ликопина, предназначаемых для использования в фармацевтической, пищевой и косметической промышленности, должны преобладать cis-изомеры.
Известен способ получения ликопина из томатного сырья, взятый нами в качестве прототипа (см. патент США N 5858700, 12.01.99). Это наиболее удачная технология получения ликопина в промышленном масштабе и наиболее близкая к заявляемому по составу приемов и операций. Согласно данному способу ликопин получают из томатного сырья, в том числе из свежих томатов, томатной пасты и кожуры. Способ заключается в том, что предварительно замороженное томатное сырье подвергают вакуумной лиофильной сушке и измельчению в шаровой мельнице. Затем проводят экстрагирование ликопина из обезвоженного и измельченного сырья n-гексаном с последующим переводом препарата в фазу растительного масла (получение масляного экстракта) в бескислородной среде. Высвобождение ликопина из масляного экстракта проводят путем омыления масел щелочью в реакционной смеси с 1,2-пропандиолом (пропиленгликоль) при 65oC в течение 2 ч. Завершается процесс очисткой ликопина от продуктов омыления и побочных примесей. Это достигается промыванием препарата водой и с последующим осаждением его в виде кристаллов. Кристаллы ликопина собирают центрифугированием или на специальном подогреваемом фильтре.
Однако этот способ так же, как и все известные, направлен на получение ликопина с преобладанием в нем молекул в виде trans-изомеров. Кроме того, использование технологии вакуумной лиофильной сушки, шаровой мельницы и дорогостоящих реагентов существенно удорожает препарат.
Задачей изобретения является создание упрощенного и более экономичного способа получения препарата ликопина, обогащенного его cis-изомерами.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения ликопина, включающем обезвоживание и разрушение томатного сырья, экстрагирование ликопина в фазе масла в бескислородной среде и его дальнейшую очистку омылением экстракта щелочью, согласно изобретению обезвоживание и разрушение исходного сырья осуществляют нагреванием при температуре выше 100oC, при этом повышают температуру сырья от 100 до 125oC по мере удаления влаги из него в присутствии растительного масла и агента, повышающего pH сырья до 7,2-7,5, и получают масляный экстракт, обрабатывая сырье горячим водяным паром в атмосфере СО2 или азота, подвергают масляный экстракт омылению щелочью (например, гидроксидом калия) в смеси с этиловым спиртом, после чего промывают выпавшие кристаллы ликопина последовательно водой и этиловым спиртом. В предпочтительном варианте для повышения pH исходного сырья используют пищевую соду (NaHCO3). В качестве исходного сырья используют томатную выжимку. Термическую обработку томатной выжимки проводят при температуре 100-115oC с целью ее обезвоживания в присутствии бикарбоната натрия и карбоната кальция, после чего к выжимке добавляют очищенное растительное масло в количестве 5% от массы выжимки и продолжают нагревание при 115-125oC до перехода ликопина в фазу масла. Экстрагирование масляной фазы с помощью горячего пара производят в атмосфере СО2. Сбор водно-масляной смеси производят в делительные воронки.
Обезвоживание и измельчение томатной выжимки нагреванием при 100-125oC и значениях pH от 7,2 до 7,5 в течение 2-3 ч и последующее экстрагирование ликопина в масляной фазе горячим водяным паром приводит к изомеризации (переходу trans-изомеров в cis-изомеры) значительной части молекул ликопина, содержащихся в исходном сырье. Термическая обработка ликопина для его изомеризации в составе биологического материала в присутствии растительного масла при повышенных значениях pH позволяет избежать окислительной модификации ликопина, поскольку процедуры сопровождаются вытеснением свободного кислорода углекислым газом (СО2). Сырая томатная выжимка имеет кислую среду, повышение значения pH среды до указанных значений способствует более интенсивному разрушению матрикса растительных клеток в выжимке при 100-125oC. Добавление агентов, повышающих pH и разлагающихся при указанных температурах с высвобождением СО2, способствует вытеснению свободного кислорода из томатной выжимки. Постепенное повышение температуры томатной выжимки до 125oC в присутствии растительного масла для перевода ликопина в фазу масла позволяет отказаться от использования дорогих реактивов и извлекать из обезвоженной и разрушенной выжимки масляный экстракт ликопина водяным паром без использования органических растворителей. Для освобождения ликопина от масла и его очистки в предпочтительном варианте способа масляный экстракт подвергают омылению в реакционной смеси гидроксида калия с этиловым спиртом, что позволяет отказаться от использования дорогостоящих реагентов.
Таким образом, предлагаемый способ получения концентрата ликопина, обогащенного его cis-изомерами, отличается от прототипа по следующим признакам. Во-первых, обезвоживание и разрушение сырья достигаются путем его термической обработки при 100-125oC и pH 7,2-7,5, что существенно упрощает процесс, и позволяет отказаться от сложного оборудования. Во-вторых, экстрагирование ликопина в масляной фазе горячим водяным паром позволяет отказаться от дорогостоящих органических растворителей. В-третьих, использование указанных условий термической обработки сырья и экстрагирования из него ликопина позволяет на порядок увеличить содержание cis-изомеров в конечном продукте. В-четвертых, в реакционной смеси омыления масла использован дешевый этиловый спирт, и на всех этапах способа исключается использование реагентов, которые могут содержать вредные примеси. И, наконец, в данном способе для получения ликопина предлагается использовать бросовую выжимку зрелых томатов, остающуюся после получения томатной пасты или сока.
Пример осуществления способа.
В емкость с тефлоновым покрытием вносили 4,0 кг кашеобразной выжимки томатов 40-50%-ной влажности, содержащей 675 мг ликопина на 1 кг сырья, 0,25 кг сухого порошка карбоната кальция (CaCO3) и 0,25 кг бикарбоната натрия (NaHCO3). Смесь нагревали в течение 2 ч при 100-115oC, интенсивно перемешивая до удаления значительной части влаги и до превращения выжимки в плотную массу. Далее в выжимку добавляли 200 мл очищенного подсолнечного масла, и нагревание продолжали в течение 1 ч с повышением температуры до 125oC, одновременно вводили струю углекислого газа, постоянно перемешивая выжимку до превращения ее в рассыпчатую пульпу темно-красно-коричневого цвета и до полного поглощения масла.
Термическую обработку выжимки до и после добавления масла проводили, избегая ее прямого длительного освещения. Далее деструктурированную массу томатной выжимки раскладывали на решетки парового экстрактора, предварительно постелив на них хлопчатобумажные салфетки, и включали парообразователь. Направляли горячий пар на маслянистую пульпу выжимки в течение 30 мин и экстрагировали обогащенное ликопином масло. При экстрагировании горячим паром в парообразователь вводили слабую струю СО2. Сбор конденсируемой водно-масляной смеси производили в делительные воронки. Смесь отстаивали до полного разделения фаз масла и воды в течение 1 ч. Масляный экстракт собирали и пропускали через колонку безводного карбоната калия (К2СО3), объем которой соответствует 0,5 объемам экстракта. Очищенный на колонке прозрачный красно-рубинового цвета масляный экстракт подвергали омылению для получения свободного от масла препарата ликопина.
Для этого к 180 мл масляного экстракта в стеклянной посуде добавляли 270 мл 7%-ного раствора гидроксида калия (КОН) в этиловом спирте и нагревали смесь в течение 60 мин при 65oC. К смеси повторно добавляли 180 мл спиртового раствора КОН и продолжали нагревание в течение 60 мин. Далее температуру смеси снижали до 35-40oC, и добавляли к ней 2,5 л теплой дистиллированной воды, осторожно перемешивали. Смесь отстаивали 5-7 ч в холодильнике, и отделившиеся темно-коричневые кристаллы ликопина собирали декантацией. Кристаллы промывали три раза теплой дистиллированной водой и холодным (2-4oC) этиловым спиртом последовательно, удаляя жидкость декантацией. Остаток спирта удаляли отгонкой на водяной бане. Содержание ликопина в образцах контролировали стандартным спектрометрическим методом.
Полученный препарат ликопина имеет спектр в растворе n-гексана с максимумами поглощения при 506, 474 и 446 нм. Содержание ликопина в полученном препарате составляет около 94%, а соотношение его trans- и cis-изомеров, определяемое жидкостной хроматографией высокого разрешения (см. Pure and Applied Chemistry, vol. 63, p. 71-80, 1991) составляет 40:60 (см. таблицу). Препарат содержит также до 4-5% липидов и около 1% других каротиноидов с преобладанием бета-каротина.
Таким образом, предлагаемый нами способ позволяет получать препарат природного ликопина, обогащенного по сравнению с аналогами более чем в 10 раз его cis-изомерами (см. таблицу), существенно упростить и удешевить технологический процесс. Способ исключает применение дорогостоящего технологического оборудования, химических реагентов, которые могут содержать вредные для организма примеси. Способ предусматривает использование в качестве сырья для получения ликопинового концентрата сырой бросовой выжимки зрелых томатов, остающейся после получения из них томатной пасты или сока. Данный способ может быть реализован для производства ликопиновых препаратов в промышленных масштабах.
Формула изобретения: 1. Способ получения ликопина, включающий обезвоживание и разрушение томатного сырья, экстрагирование ликопина в фазе масла в бескислородной среде и его дальнейшую очистку омылением экстракта щелочью, отличающийся тем, что осуществляют первичное обезвоживание исходного сырья нагреванием до 115oC в присутствии агента, повышающего значение рН, разрушение сырья и его окончательное обезвоживание производят дальнейшим нагреванием до 125oC в присутствии растительного масла, выделяют масляный экстракт ликопина с помощью горячего пара в присутствии СО2 или азота, подвергают масляный экстракт омылению щелочью в смеси с этиловым спиртом, после чего промывают кристаллы ликопина водой и этиловым спиртом последовательно.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поддерживают значение рН исходного сырья в пределах 7,2 - 7,5.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в предпочтительном варианте в качестве агента, повышающего рН исходного сырья, используют бикарбонат натрия.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют томатную выжимку.