Особенности получения пищевого альгината натрия из фукусовых водорослей (Канд. техн. наук Подкорытова А.В., канд. техн. наук Врищ Э.А. и Аминина Н.М., ТИНРО) (УДК 668.393.58.002)

Бурые водоросли Белого и дальневосточных морей - ценное сырье для производства пищевого альгината натрия. Промышленное значение имеют не только ламинариевые, но и фукусовые водоросли, которые по сравнению с ламинариевыми труднее перерабатывать, так как они содержат значительное количество пигментов и фенольных соединений, окрашивающих продукт в темный цвет, а также трудноразрушающийся при химической и тепловой обработке таллом, что затрудняет выход полисахарида. Поэтому технология производства осветленного альгината натрия, обладающего достаточно высокой вязкостью и пригодного для использования в пищевой промышленности, требует своей специфики.

Опыт зарубежных (Harada, 1964; Okazaki, 1971; Duville, 1974) и советских (Кизеветтер и др., 1967; Шмелькова, 1973; Подкорытова, 1985) исследователей показывает, что для интенсификации технологического процесса с целью увеличения выхода альгината и улучшения его качества следует проводить тщательную предварительную обработку водорослей, способствующую разрушению таллома и выведению балластных и красящих веществ.

По технологической схеме, действующей на Архангельском опытном водорослевом комбинате (АОВК), предварительная обработка фукусового сырья включает только промывание водорослей в холодной воде в течение 30 мин, что не позволяет извлечь балластные и красящие вещества, а следовательно, получить продукт хорошего качества.

В последние годы разработан способ (Баранов и др., 1983) получения из фукусовых водорослей пищевого альгината натрия светло-коричневого цвета. Выход альгината при этом составляет 8-9% в расчете на сухую массу водорослей. Однако разработанный способ до сих пор не внедрен в промышленность.

Опыты по оптимизации процесса предварительной обработки ламинарии японской показали, что правильный выбор режима их кислотной обработки способствует увеличению выхода высокомолекулярной фракции альгиновой кислоты и значительному улучшению цвета альгината (ТИ 276-85).

Учитывая накопленный опыт, мы попытались разработать технологию получения альгината натрия из фукусовых водорослей, обеспечивающую достаточно высокий выход осветленного продукта с высокими вязкостными свойствами.

Для исследований использовали фукусовые водоросли Белого моря - Fucus serratus, Fucus vesiculosus, Ascophyllum nodosum, а также дальневосточных морей - Fucus evanescens, собранные в сентябре 1986 г. и представленные нам в высушенном виде альгологами СевПИНРО и ТИНРО.

Химический состав водорослей и альгинатов определяли стандартными методами (ГОСТ 26185-84; Головин, 1984).

Содержание кальция и натрия в водорослях и альгинатах находили методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Для характеристики вязкостных свойств альгинатов и расчета их молекулярной массы использовали вискозиметрический метод (Воюцкий, 1976).

Химический состав фукусовых водорослей изучен достаточно хорошо: имеются данные по содержанию многих классов органических соединений и минеральных веществ. Результаты наших исследований показали, что представленные виды содержат достаточное количество альгиновой кислоты, причем аскофилум нодозум отличается наибольшим ее содержанием.

Все исследованные виды фукусовых содержат от 9,6 до 25% фукоидана - сульфатированного полисахарида, состоящего из остатков α-фукозы, связанных в положении β-1,4; β-1,3 и β-1,2, и обладающего слабыми вязкостными свойствами. Без предварительной обработки водорослей фукоидан включается в альгинатный раствор, что значительно ухудшает цвет и вязкостные свойства альгината (табл. 1). Отсутствие в технологической схеме, применяемой на АОВК, кислотной обработки водорослей приводит к извлечению низкомолекулярных фракций альгиновой кислоты, загрязненных минеральными веществами. Поэтому конечный продукт содержит до 27-28% золы, в том числе до 2% катионов кальция.

Таблица 1

^*(Альгинат натрия получен по технологической инструкции, действующей на Архангельском комбинате.)

С целью выделения высокомолекулярной фракции альгиновой кислоты, свободной от фукоидана (Nishide, Taukoyma, 1982), провели эксперименты по оптимизации кислотной обработки ламинарии японской (Подкорытова, 1985, 1986).

Выбор концентрации раствора кислоты для предварительной обработки водорослей зависит от содержания двух- и поливалентных катионов в их тканях (Муklestad, 1968). Фукусовые водоросли содержат в 15-18 раз больше катионов кальция, чем натрия, а ткани слоевищ ламинарии - в 1-5 раз. В связи с этим талломы фукусовых обладают значительно большей жесткостью, альгиновые кислоты связаны в прочные, трудно разрушаемые комплексы с металлами, а это требует более жестких условий предварительной обработки по сравнению с ламинариевыми.

Для выбора оптимального режима кислотной обработки была проведена серия экспериментов на фукусовых водорослях Белого моря (F. serratus) по следующей схеме: замачивание водорослей в 1%-ном растворе формалина в течение 18 ч, гидромодуль (ГМ) Г. 15; обработка их 1-3-5%-ным раствором соляной кислоты при 30 и 50 °С в течение 60 мин. Затем выделение альгината проводили согласно инструкции при ГМ экстракции 1:30.

Анализ результатов эксперимента (табл. 2) показал, что выход альгината натрия из фукусовых водорослей можно увеличить повышением концентрации раствора соляной кислоты до 3-5% и его температуры до 50 °С. При этом выход альгината возрастает от 6,9 до 13,5%. Цвет сухого продукта изменяется от светло-коричневого до светло-кремового.

Таблица 2

Наибольший выход высокомолекулярной фракции альгиновой кислоты наблюдается после обработки водорослей 3%-ным раствором соляной кислоты при 30 °С в течение 60 мин. Цвет альгината светло-кремовый. Такое сочетание показателей выхода, цвета продукта, его вязкостных характеристик позволяет считать перечисленные условия кислотной обработки оптимальными. Так как некоторая часть альгинатов водорослей (до 0,7%) является водорастворимой, целесообразно для увеличения выхода альгината сухие водоросли замачивать в растворе хлористого кальция.

Результаты химического анализа и физических свойств полученных альгинатов (см. табл. 2) показывают, что такой способ предварительной обработки водорослей обеспечивает достаточно высокий выход продукта светло-кремового цвета, обладающего высокими вязкостными свойствами.