Застосування водного розчину хітозану як консерванта для збереження продуктів харчування тваринного походження

Застосування нейтрального 0,07-1,5% водного розчину хітозану як консерванта для збереження продуктів харчування тваринного походження. (19) (21) u200607685 (22) 10.07.2006 (24) 15.01.2007 (46) 15.01.2007, Бюл. № 1, 2007 р. (72) Кавиршин Олександр Павлович 3 20184 4 вакумування поверхню туш покривають зволожез багатьма металами-іонами. ним гігроскопічним матеріалом. Недоліком відомого способу є його функціонаНедоліком відомого способу є складна і висольна обмеженість, що не дозволяє використовувакозатратна технологія підготовки продукту до збети його для збереження інших харчових продуктів, реження. наприклад, свіжої і замороженої риби, тому що Відомий «Спосіб охолодження і заморожуванвідомий спосіб заснований на взаємодії СООНня продуктів» [Авт. св. СРСР №163508, МПК5 групп низькометоксильованого пектину з іонами А23В4/06, бюл. №10, 1991р., ДСК], що передбачає металу самого м'яса з утворенням міцної плівки. вплив на них іонізованим холодоагентом, причому Хітозан є продуктом дезацетилювання хітину іонізацію холодоагента виконують впливом на ньодругого (після целюлози) по поширеності в природі го електричним зарядом, періодично змінюючи полісахарида. В даний час спостерігається «вибузнак останнього, при цьому тривалість імпульсів ховий» характер інтересу до цього продукту, через складає 15...60сек. перспективність використання біоспільних і біоНедоліком відомого способу є необхідність поруйнованих матеріалів на основі хітозану в медистійного контролю технологічних режимів обробки цині, текстильній і поліграфічній промисловості, як при їхній безупинній зміні. сорбенти. [Відомий «Спосіб Ващенко стерилізації об'єкОдним з важливих у практичному відношенні тів» Патент Російської Федерації №2045150, МПК6 компонентів морських рослин і тварин є полісахаА01F25/00, бюл. №28, 1995р.], що включає розміриди - високомолекулярні з'єднання, побудовані з щення об'єктів у камері, створення в ній тиску гаелементарних ланок моносахаридів, з'єднаних між зом у межах 2-50кГс/см 2, витримування при цьому собою глікозидними (ацетальними) зв'язками. Цей тиску 5-30хв, зниження тиску до атмосферного клас біополимерів відноситься до числа найбільш протягом 1-10с і витримування об'єктів протягом 3розповсюджених у природі органічних сполук. З 10хв. полісахаридів, зокрема, складаються клітинні стінНедоліками відомого способу є низька техноки морських водоростей (вміст полісахаридів нерілогічність і висока вартість устаткування, обумовдко складає до 80% сухої ваги цих рослин). Можлені необхідністю створення тиску в замкнутому ливість утворення такими водорослевими обсязі, а також великі тимчасові витрати на провеполісахаридами, як альгінова кислота (основний дення способу. компонент клітинної стінки бурих водоростей) і Відомий спосіб збереження морської риби, що агар (суміш полісахаридів, виділювана з червоних передбачає заморожування риби до -30°С, витриводоростей), грузлих концентрованих розчинів і мку при цій температурі протягом 48 годин, підвигелів (студнів) є причиною їхнього широкого застощення температури збереження до -18°С і витрисування в харчовій і текстильній промисловості, мку продукту протягом ще 48 годин. [«Путассу до медицині і біотехнології. нашого столу». Журн. «Техніка і наука», №5, В даний час світове виробництво хітин у і його 1987р.]. похідних складає близько 3000т у рік. У той же час Недоліком відомого способу є тривалий час великі запаси хітиновмісної сировини роблять підготовки продукту до збереження. принципово можливим суттєве збільшення обсягів [Відомий «Склад для покриття м'яса і м'я сних виробництва цих полімерів. Підвищена увага до продуктів» Авт. св. СРСР №1614167, МПК5 питань раціонального використання природних А23В4/10, бюл. №46, 1990р., ДСК], що містить моресурсів, рішенню екологічних проблем, у тому ногліцериди, ацетильовани моногліцериди, консечислі шляхом розширення використання біодеграрвант на основі сорбиновой кислоти і воду, при дуємих (що р уйнуються наявними в навколишньоцьому додатково містить суміш калієвих і натрієму середовищі мікроорганізмами) полімерів, до вих солей пальмітинової і стеаринової кислот, а яких відноситься хітин, а також широкі можливості моногліцериди й ацетильовани моногліцериди використання хімічних перетворень хітину для узяті у визначеному співвідношенні. одержання різноманітних по будівлі і властивосНедоліком відомого складу є його вузька фунтям матеріалів роблять цей полімер одним із сакціональність, у зв'язку з чим можливо його ефекмих цікавих і перспективних видів сировини для тивне використання тільки для запобігання усушки різних областей застосування. м'яса і м'ясопродуктів. Для розчинів хітозану, як і інших полімерів, ха[Відомий «Спосіб збереження м'яса і м'ясорактерна суттєва залежність в'язкості від концентпродуктів» Авт. св. СРСР №1695865, МПК5 рації (при збільшенні концентрації розчину хітозаА23В4/10, бюл. №45, 1991р.], що передбачає нану в 1-2%-ном розчині оцтової кислоти з 2 до 4% несення плівкоутворювального складу і холодильв'язкість розчину збільшується приблизно в 30 ну обробку, причому як плівкоутворювальний разів). Поява в кожній елементарній ланці макросклад використовують 1% водний розчин низькомолекули вільної аміногрупи додає хітозану власметоксильованного пектину. тивості поліелектроліту, одним із яких є характерПектин - природний високополимер, що предний для розчинів поліелектролітів ефект ставляє собою ланцюг залишків галактуронової поліелектролітного набрякання - аномального підвищення в'язкості розведених розчинів (з конценткислоти, з'єднаних між собою а=1®4 - глікозиднирацією нижче 1г/л) при зменшенні концентрації ми зв'язками, карбоксильні групи яких частково етерифіційовані метанолом. При цьому низькомеполімеру. Як уже вказувалося, хітин і хитозан по своїй токсильований пектин чи пектинова кислота місбудівлі близькі до целюлози - одного з основних тить велику кількість вільних карбоксильних гр уп, волокноутворюючи х природних полімерів. Прироза допомогою яких відбувається хелатобудування 5 20184 6 дно тому, що, як і целюлоза, ці полімери і їхні поДуже перспективне використання хітозану в хідні володіють волокно- і плівкоутворювальними паперовій промисловості: завдяки більшій міцності властивостями. Завдяки біосполученості з тканипри водних обробках іонних зв'язків, що утворятьнами людини, низької токсичності, здатності підсися при нанесенні хітозану на целюлозне волокно лювати регенеративні процеси при загоєнні ран, при формуванні паперу, у порівнянні з існуючими в біодеградуємості такі матеріали становлять особзвичайному папері водневими зв'язками помітно ливий інтерес для медицини. зростає міцність паперового листа, особливо в При лікуванні гнійних і опікових ран широке замокрому стані. При цьому одночасно поліпшуютьстосування придбали ферменти, ефективність ся й інші важливі властивості (опір продавлюванвикористання яких може бути підвищена за рахуню, зламу, стабільність зображення). нок їхнього включення в структур у волокон і губок. Останнім часом усе більша увага приділяється Такі полімери, як хітин, хітозан, карбоксиметилхідослідженням процесів утворення, вивченню влатин, завдяки широкому набору функціональних стивостей і можливостей практичного застосувангруп забезпечують можливість утворення між поня особливого класу продуктів хімічних перетволімером-носієм і ферментом зв'язків різної міцносрень полімерів - інтерполімерних комплексів. Ці ті, що створює передумови для регулювання актиз'єднання, що утворюються при взаємодії макровності і стабільності ферменту, швидкості його молекул протилежно заряджених поліелектролітів, дифузії в ран. характеризуються високою гідрофільністю, що У медицині для лікування і профілактики дозволяє використовувати їх як ефективні флокутромбозів використовується природний антикоагулянти, структуроутворювачі, а у вигляді плівок як лянт крові - гепарин, який по хімічній будівлі є змінапівпроникні мембрани і покриття, у тому числі в шаним полісахаридом. Найбільш близький його медицині. структурний аналог - сульфат хітозану також воЧерез деякі хвороби і травми виділення сльолодіє антикоагулянтною активністю, що зростає зи утруднене, і око залишається без природного при збільшенні ступеня сульфатування. Можлизмащення й омивача. Так виникає синдром "сухого вість реалізації синергічного ефекту (посилення ока", коли слизувата оболонка пересихає і дратуактивності гепарину при введенні домішок сульфається. Подібний ефект виникає, якщо на довгий ту хітозану) робить це з'єднання перспективним термін ізолювати слизувату оболонку ока від сльодля створення лікарських препаратів антикоагулязи, наприклад, контактною лінзою. Для зняття синнтної й антисклеротичної дії. дрому "сухого ока" застосовують, в основному, Ще одна можливість використання хітину, хітоімпортні препарати, що імітують натуральну сльозану і їхніх по хідних (карбоксиметилхітину, карбокзу, "Murine plus" і "Tears naturale". Але вони вигосиметилхітозану, сукцінілхітозану) - створення товлені на основі синтетичних полімерів. біодеградуємих носіїв фармацевтичних препаратів Найбільш точно моделює властивості природ(антібіотиків, антівірусних, протиопухолеви х і анної сльози хітозан, полімер природного походжентиалергенних препаратів) у вигляді плівок (мемня, що одержують з панцирів крабів. Він не тільки бран). Застосування таких плівок створює умови прекрасно розтікається, але і має протизапальну для виділення лікарських засобів, забезпечуючи активність, антивірусну й антибактеріальну дію. На ефект пролонгування їхньої дії. основі цього полімеру створений новий препарат Утворення комплексів полімерними лігандами "Штучна сльоза". з різними металами знаходить усе більш широке Він являє собою прозору безбарвну рідину, що застосування в аналітичній хімії, хроматографії, нагадує природну сльозу. Але головне, що відрізбіотехнологічних процесах. Полімерні комплексоняє його від закордонних побратимів, це здатність утворювачі, у тому числі хі тин, хітозан і їхні похідні, хітозану розкладатися під дією лізоциму сльози з наприклад карбоксиметилові ефіри, можуть розутворенням речовин, що прискорюють загоєння глядатися як реальна альтернатива традиційним поверхневих ушкоджень ока. Препарат успішно методам очищення стічних вод промислових підвипробуваний у клініці Інституту очних хвороб ім. приємств від з'єднань металів, використовуваних Краснова. для нанесення захисних покриттів (нікель, хром, Вільні первинні аміногрупи хітозану додають цинк), а також від таких металів, як ртуть і кадмій, йому полікатіонні, хелатуючі й інші властивості, а здатних акумулюватися живими організмами. Натакож здатність розчинятися в розведених кислоявність електронодонорних аміно- і гідроксильних тах. У медицині, сільському господарстві, харчовій груп, широкі можливості введення різних іоногених і косметичній промисловості хітозан часто викоригруп кислотного й основного характеру роблять стовується у вигляді його солей з деякими органіпохідні хітину і хітозану дуже перспективними для чними кислотами. Водорозчинні карбоксиметилові використання в хроматографії при поділі й очиефіри полісахаридов мають здатність до волокнощенні біологічно активних з'єднань (нуклеїнових і плівкоутворювання, до іонного обміну і комплеккислот і продуктів їхнього гідролізу, стероїдів, амісоутворювання. Вони виявляють високу фізіологінокислот). чну активність і не токсичні. У фотографічних процесах, зв'язаних зі швидУсі вищенаведені приклади свідчать про шиким проявом зображення, використовують такі рокі можливості хітозану, у т.ч. і про можливість важливі характеристики хітозану, як його плівкоутвикористання хітозану для обробки харчових проворювальні властивості, поводження в системах, дуктів перед збереженням. що містять желатин і комплекси срібла, що забезОднак дотепер невідоме використання хітозапечує відсутність поперечної (у шарах плівки) дину як консерванта для збереження продуктів харфузії барвника, оптичні характеристики полімеру. чування тваринного походження, зокрема, свіжої і 7 20184 8 замороженої риби. поверхні продукту, що зберігається, як з його маси, Задачею дійсної корисної моделі є розширентак і в його масу. ня функціональних можливостей хітозану за рахуБезпосередньої хімічної взаємодії хітозану з нок використання його як консерванта для збереоброблюваним і продуктом, що потім зберігається, ження продуктів харчування тваринного не відбувається, тобто хітозан інертний до пропоходження з досягненням технічного результату дукту. збільшення терміну збереження при спрощенні Хітозан, як природний біополімер, володіє до технології підготовки продукту до збереження. того ж відомими антибактерицидними властивосПоставлена задача виконується шляхом затями. стосування нейтрального 0,07-1,5% водного розЗа рахунок нейтралізації мікрофлори на оброчину хі тозану як консерванта для збереження проблюваній поверхні і призупинення окисних процедуктів харчування тваринного походження, сів на поверхні продукту значно збільшуються тезокрема, свіжої і замороженої риби. рміни збереження і збільшуються терміни Сутність корисної моделі полягає в тому, що схоронності харчової цінності продукту. продукти перед збереженням обробляють 0,07Проведений заявником аналіз рівня техніки, 1,5% нейтральним водним розчином хітозану що включає пошук по патентних і науковошляхом зрошення чи занурення оброблюваного технічних джерелах інформації, з виявленням продукту, наприклад, риби розсипом чи блоків заджерел, що містять інформацію про аналоги технімороженої риби, потім продукт подають на дозачного рішення, що заявляється, дозволяє устаноморозку (блоки замороженої риби) чи на укладанвити, що заявником не виявлені аналоги, що хараня і наступну заморозку (свіжа риба). ктеризуються всією сукупністю ознак, ідентичною Технічний результат, що досягається, полягає всім суттєвим ознакам технічного рішення, зазнав збільшенні терміну збереження при спрощенні ченим у формулі корисної моделі, що заявляється. технології підготовки продукту до збереження. Тому можна стверджувати, що корисна моМіж суттєвими ознаками технічного рішення, дель, що заявляється, відповідає умові охоронозщо заявляється, і досягаемим з їхньою допомогою датності за критерієм «новизна». технічним результатом існує наступний причинноКрім того, корисна модель промислове застонаслідковий зв'язок. совна, тому що те хнічне рішення, що заявляється, Дійсно, у технічному рішенні, що заявляється, дозволяє використовувати його як консервант при застосування 0,07-1,5% нейтрального водного збереженні продуктів харчування тваринного порозчину хітозану як консерванта дозволяє збільходження, зокрема, свіжої і замороженої риби. шити терміни збереження в 1,5-2 рази в порівнянні Можливість здійснення корисної моделі, що з традиційними способами підготовки продуктів заявляється, підтверджується описом, що нижче харчування тваринного походження до збереженприводиться, його практичної реалізації. ня, а також значно спростити технологію підготовСутність те хнічного рішення, що заявляється, ки цих продуктів до збереження, тому що процес полягає в наступному. нанесення консерванта полягає в зрошенні чи заДля реалізації корисної моделі можливе виконуренні оброблюваного продукту, зокрема риби ристання будь-якого устаткування для обробки розсипом чи блоків замороженої риби в 0,07-1,5% харчових продуктів. нейтральний водний розчин хітозану, потім проОкремо розчиняють хітозан у воді до потрібної дукт подають на дозаморозку (блоки замороженої концентрації в залежності від оброблюваного прориби) чи на укладання і наступну заморозку (свіжа дукту. риба). Наприклад, перед тривалим збереженням Розчин хітозану повинний бути нейтральним, шляхом заморозки продукту в брикети, цей прощоб не відбувалися процеси окислювання на подукт обробляють розчином хітозану. верхні продукту - окислювання жирів, білків, ліпідів Обробку продукту хітозаном проводять шляі т.д. хом зрошення чи занурення продукту в розчин. Концентрація розчину хітозану у воді обрана в Після обробки продукту розчином хітозану, на межах 0,07-1,5% тому, що оброблювані продукти поверхні оброблюваного продукту утвориться хітомають різні фізико-хімічні показники. занова плівка - антибактерицидна біополімерна Наприклад, хек обробляють у 0,1-0,3% розчині плівка товщиною 0,1-1мкм, що захищає продукт хітозану у воді; ставриду - у 0,8-1% розчині хітозавід улучення на його поверхню різного роду мікрону у воді - у даному випадку різний вміст хітозану організмів бактеріального і грибкового походобумовлено різним вмістом жирів і різним ступеження. нем окислюваності продукту в процесі збеУ той же час доступ кисню не припиняється, реження. тобто продукт «дихає». Після обробки продукту розчином хітозану на Розчин хітозану у воді з концентрацією 0,07поверхні оброблюваного продукту утвориться хіто1,5% утворить на поверхні продукту біополимерну занова плівка, що захищає продукт від улучення плівку товщиною близько 7мкм, однак навіть при на його поверхню різного роду мікроорганізмів наявності хітозановой плівки товщиною близько бактеріального і грибкового походження. 1мкм на продукті, що зберігається, у ньому не відУ той же час доступ кисню не припиняється, буваються процеси сублімації вологи на його чи тобто продукт «дихає». поверхні маси, а також і з поверхні продукту, що При наявності хітозанової плівки товщиною зберігається, і з його маси. 1мкм на продукті, що зберігається, не відбуваютьБезпосередньої хімічної взаємодії хітозану з ся процеси сублімації вологи як на поверхні, так і з оброблюваним і продуктом, що потім зберігається, 9 20184 10 не відбувається, тобто хітозан інертний до прокового, тваринного походження. дукту. Після обробки продукту розчином хітозану теХітозан, як природний біополімер, володіє до рмін збереження цього продукту збільшується того ж відомими антибактерицидними властивосприблизно в 1,5-2 рази. тями. За рахунок нейтралізації мікрофлори на оброРозчин хітозану повинний бути нейтральним, блюваній поверхні і призупинення окисних процещоб не відбувалися процеси окислювання на посів на поверхні продукту значно збільшуються теверхні продукту - окислювання жирів, білків, ліпідів рміни збереження і збільшуються терміни і т.д., крім того, розчин хітозану повинний бути схоронності харчової цінності продукту. нейтральним, щоб оброблювана поверхня продукКонкретні цифри по термінах залежать від ту не олужувалась. Цим досягається схоронність якості продукту, хімічного складу і фізичних власякості оброблюваного продукту. тивостей продукту. Концентрація розчину хітозану у воді обрана в Таким чином, застосування технічного рішенмежах 0,07-1,5% тому, що оброблювані продукти ня, яке заявляється, дозволяє збільшити терміни мають різні фізико-хімічні показники. збереження продукту і спростити технологію підгоНаприклад, хек обробляють у 0,1-0,3% розчині товки продукту до збереження за рахунок викорисхітозану у воді; ставриду - у 0,8-1% розчині хітозатання водного розчину хітозану як консерванта. ну у воді - у даному випадку різний вміст хітозану З огляду на усе вищевикладене, можна зробиобумовлено різним вмістом жирів і різним ступети висновок, що задача, поставлена в дійсній конем окислюваності продукту в процесі зберисній моделі - розширення функціональних можреження. ливостей хітозану для збереження продуктів При цьому товщина плівки хітозану, що утвохарчування тваринного походження - виконується риться в процесі обробки, складає: для хека - 0,1з досягненням технічного результату - збільшення 0,2мкм, а для ставриди - 0,8-1мкм. терміну збереження при спрощенні технології підКорисна модель, що заявляється, може бути готовки продукту до збереження. використана для обробки будь-яких продуктів біл Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601