Анотація до роботи:

Гураль Л.С. Технологія отримання біологічно активних речовин із ракоподібних. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 03.00.20 – біотехнологія. – Одеська національна академія харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Одеса, 2008.

Дисертація спрямована на розробку маловідходної технології переробки панцировмісної сировини з отриманням біологічно активних і харчових добавок, яка дозволяє максимально реалізувати потенціал сировини як джерела біологічно активних речовин. Значна увага в роботі приділяється всебічній характеристиці хітин-протеїнових комплексів, отриманню і характеристиці продуктів ферментативної деструкції хітину, вилученню і біомодифікації панцирного білка, екстракції комплексу антиоксидантів.

Доведено доцільність використання хітин-протеїнових комплексів як ефективних ентеросорбентів, особливо холевої кислоти, та антиоксидантів. З метою отримання хітоолігосахаридів хітин необхідно активувати розчином гідроксиду натрію і далі гідролізувати панкреатином. Екстракцію панцирного білка доцільно проводити в м’яких умовах, а подальшу його біомодифікацію з метою поліпшення функціонально-технологічних властивостей необхідно проводити панкреатином. Екстракція етанолом хітин-протеїнового комплексу дозволяє отримати антиоксидантну біологічно активну речовину – фенол-каротиноїдний комплекс.

Розроблена технологія переробки панцировмісної сировини економічно обґрунтована і включає такі основні етапи: демінералізацію сировини, екстракцію антиоксидантів, вилучення білка та його біомодифікацію, вичерпне депротеїнування з отриманням хітину, активування хітину та його подальший ферментативний гідроліз; її реальність підтверджено результатами промислової апробації на біотехнологічному підприємстві; розроблено нормативну документацію на хітин-протеїновий комплекс.

1. Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено технологію переробки панцировмісної сировини з отриманням хітин-протеїнових комплексів (ентеросорбенти), хітоолігосахаридів, біоантиоксидантів та модифікованого білка.

2. Домінуючими компонентами панцировмісної сировини є хітин (19,8...29,7 %), білок (21,8...40,2%) та мінеральні сполуки (18,7...47,9%); їм супутня незначна кількість каротиноїдів та фенольних речовин.

3. Доцільне отримання на основі панцировмісної сировини хітин-протеїнових комплексів, склад та ступінь проявлення функціонально-фізіологічних властивостей яких визначають можливість їх віднесення до категорії ентеросорбентів та використання як альтернативи хітину (сорбція холевої кислоти – 17,6...21,9 мг/г, фенолу – 4,7...6,1 ммоль/г, аніліну – 6,5...12,3 ммоль /г).

4. Отримані з регіональної панцировмісної сировини хітин, хітиновмісні продукти та хітозан – нанокристалічні структури (ступінь кристалічності – від 0,82 до 16,60 %, розміри кристалітів – 3,0...6,3 нм). Високу міцність їх надмолекулярної структури обумовлено участю більшості ОН і NH₂-груп макромолекул у водневих зв’язках.

5. Фракціонуванням хітин-протеїнового комплексу можна отримати комплекс антиоксидантів, білковий ізолят, хітоолігомери та низькомолекулярний хітин (ентеросорбент).

6. Отримання хітоолігомерів зі ступенем полімеризації 2...18 можливе шляхом ферментної деструкції хітину, вилученого з хітин-протеїнового комплексу після екстракції антиоксидантів і білка, й активованого 18-відсотковим NaOH (вихід 15...18 %; співвідношення панкреатин : субстрат 1 : 30, гідромодуль 25, рН 6,0, температура процесу 38±1С).

7. Отримання високоактивних антиоксидантів, які містять фенольні та каротиноїдні складові в співвідношенні 1 : 23, реалізується за рахунок їх екстракції з хітин-протеїнового комплексу етанолом та подальшого концентрування до 10-відсоткового вмісту сухих речовин у розчині.

8. Білок доцільно вилучати із хітин-протеїнового комплексу 0,8-відсотковим розчином NaOH з масовою часткою лецитину 0,2 %, гідромодуль 4 протягом 6 годин при температурі 18...20 С після попереднього видалення антиоксидантів. Його можна використовувати для добалансування харчових раціонів лейцином, ізолейцином, треоніном і валіном.

9. Підвищення функціонально-технологічних властивостей білка досягається його модифікацією шляхом обмеженої ферментативної деструкції панкреатином (співвідношення фермент : субстрат 1 : 70, температура 37±1 С, рН 7,2); при формуванні структурованих харчових продуктів доцільне використання модифікованого білка як емульгатора.

10. Розроблена технологія переробки панцировмісної сировини економічно обґрунтована і включає такі основні етапи: демінералізацію сировини, екстракцію антиоксидантів, вилучення білка та його біомодифікацію, вичерпне депротеїнування з отриманням хітину, активування хітину та його подальший ферментативний гідроліз; її реальність підтверджено результатами промислової апробації на науково-виробничому підприємстві «Аріадна», м. Одеса; розроблено нормативну документацію на хітин-протеїновий комплекс.

11. Отримана продукція (хітин-протеїнові комплекси, продукти деструкції хітину, модифікований білок, комплекс антиоксидантів) відповідає необхідним санітарно-гігієнічним показникам і може зберігатися 6...12 місяців без зниження показників якості.

12. Хітин-протеїновий комплекс є ефективною біологічно активною добавкою, яка характеризується гіпохолестеринемічним, гіполіпідемічним і антиоксидантним ефектами, доведеними результатами медико-біологічних досліджень.

13. Доцільне отримання продуктів спеціального призначення з включенням хітин-протеїнового комплексу.

Публікації автора:

1. Функциональные свойства модифицированных образцов хитина / Н.К. Черно, С.А. Озолина, Л.С. Шум, Е.А. Антипина // Наук. пр. ОДАХТ. – Вип. 23. – Одеса, 2002. – С.12-16.

2. Черно Н.К. Антиоксидантна активність хітиновмісних біологічно активних добавок / Н.К. Черно, С.О. Озоліна, Л.С. Шум // Наук. пр. ОНАХТ. – Вип. 25. – Одеса, 2003. – С. 127-129.

3. Порівняльна характеристика хітинів із різних сировинних джерел / Н.К. Черно, С.О. Озоліна, С.П. Решта, Л.С. Шум // Наук. пр. ОНАХТ. – Вип. 26.– Одеса, 2003. – С. 130-134.

4. Обмежений ферментативний гідроліз як засіб модифікації білка із панцеровмісної сировини / Н.К. Черно, С.О. Озоліна, Л.С. Шум, Л.А. Тітомір // Наук. пр. ОНАХТ. – Вип. 27. – Одеса, 2004. – С. 125-128.

5. Получение и характеристика модифицированных хитинсодержащих препаратов / Н.К. Черно, С.А. Озолина, Е.И Данилова, Л.С. Шум, А.И. Ахмедова // Обладнання та технології харчових виробництв: Темат. зб. наук. пр. ДонДУЕТ. – Вип.13, т.1 – Донецьк, 2005. – С. 182-188.

6. Дослідження хітину, його модифікованих форм і хітиновмісних субстанцій методом рентгеноструктурного аналізу / Н.К. Черно, С.О. Озоліна, Л.С. Шум, В.М. Баумер // Наук. пр. ОНАХТ. – Вип. 29, Т.1. – Одеса, 2006. – С. 36-40.

7. Черно Н.К. Порівняльна характеристика хітин-протеїнових комплексів ракоподібних / Н.К. Черно, С.О. Озоліна, Л.С. Шум // Прогресивна техніка та технології харчових виробництв, ресторанного господарства і торгівлі: Зб. наук. пр. технологічного спрямування ХДУХТ. – Харків, 2007. – С. 207-212.

8. Застосування математичних методів для визначення раціональних режимів екстракції білка із панцировмісної сировини / Н.К. Черно, С.О. Озоліна, Л.С. Шум, Г.М. Станкевич // Обладнання та технології харчових виробництв: Темат. зб. наук. пр. – Вип. 17, т.2. – Донецьк: ДонНУЕТ, 2007. – С. 117–124.

9. Комплексная переработка хитинсодержащего сырья с получением биологически активных добавок / Н.К. Черно, С.О. Озолина, Л.С. Шум, Е.А. Антипина, Т.З. Терлецкая // Наук. пр. ОНАХТ. – Вип. 31, т.1 – Одеса, 2007. – С. 15-19.

10. Пат. 21454. Україна, МПK А23L 1/03. Біотехнологічний спосіб отримання харчових добавок із панцеровмісної сировини / Н.К. Черно, С.О. Озоліна, Л.С. Шум – № u 2006 10443; заявл. 02.10.2006; опубл.15.03.2007, Бюл. № 3.

11. Рішення про видачу деклараційного патенту на корисну модель № u 2007 09841, Україна, МКП A23L 1/30, A23L 1/325, A23L 1/333. Спосіб отримання хітин-протеїнового комплексу / Н.К. Черно, С.О. Озоліна, Л.С. Гураль. – Заявл. 03.09.2007.

12. Фізико-хімічні характеристики модифікованих хітинів і хітиновмісних препаратів / Н.К. Черно, С.О. Озоліна, О.І. Данилова, Л.С. Шум, А.І.Ахмедова // Наук. вісник ПУСКУ. Сер. «Технічні науки». – 2005. – № 3(16). – С. 58-60.

13. Черно Н.К. Хитин-протеиновый комплекс – альтернатива известным хитинсодержащим препаратам / Н.К. Черно, С.А. Озолина, Л.С. Шум // Food science, engineering and technologies ‘2007: Sientific works The International Scientific Conference, Vol. LIV, Issue 2 – Plovdiv, 2007. – P.119-124.

14. Шум Л.С. Характеристика хітину і хітин-протеїнового комплексу з панцирів ракоподібних водоймищ України // Сучасні методи створення нових технологій та обладнання в харчовій промисловості: Мат. міжн. наук. конф. молодих учених, аспірантів і студентів. – К.: НУХТ. – 2002. – С. 75-76.

15. Черно Н.К. Физико-химические свойства ионогенных полисахаридов гидробионтов / Н.К. Черно, С.А. Озолина, Л.С. Шум // Техника и технология пищевых производств: Мат. ІІІ-Междун. науч.-техн. конф. – Могилев: МГТИ. – 2002. – С. 262.

16. Черно Н.К. Побічні продукти переробки ракоподібних як сировина для отримання біологічно активних речовин / Н.К. Черно, С.О. Озоліна, Л.С. Шум / Управлінські та технологічні аспекти розвитку підприємств харчування та торгівлі: Тези доп. міжн. наук.-практ. конф., присвяченої 65-річчю з дня народження доктора техн. наук, проф., члена-кореспондента ВАСГНІЛ Беляєва М.І. – Харків: ХДУХТ. – 2003. – С. 56-58.

    Шум Л.С. Характеристика модифікованих форм хітину // Тези доп. V Укр. конф. молодих вчених з високомол. сполук. – К.: НАН України. – 2003. – С.113.

    Черно Н.К. Ферментативная обработка как способ улучшения функциональных свойств белка из панцирей ракообразных / Н.К. Черно, С.А. Озолина, Л.С. Шум // Пища, экология, качество: Тр. IV междун. науч.-практ. конф. – Новосибирск. – 2004. – С. 284-286.

    Черно Н.К. Антиоксидантна активність компонентів панцерів ракоподібних / Н.К.Черно, С.О.Озоліна, Л.С.Шум // Проблеми техніки і технології харчових виробництв: Мат. міжвузівської наук.-практ. конф. – Полтава: РВВ ПУСКУ. – 2004. – С. 231-234.

    Получение и характеристика модифицированных хитинсодержащих препаратов / Н.К. Черно, С.А. Озолина., Е.И Данилова, Л.С. Шум, А.И. Ахмедова // Актуальні проблеми харчування: технологія та обладнання, організація і економіка: Тези доп. міжн. наук.-техн. конф. – Донецьк: ДонДУЕТ. – 2005. – С. 42-44.

    Шум Л.С. Характеристика хитина из различных сырьевых источников / Л.С. Шум, Н.К. Черно, С.А. Озолина // Техника и технология пищевых производств: Тез. докл. V междун. науч. конф. студентов и аспирантов. – Могилев: МГУП. – 2006. – С. 168.

    Хітин-протеїновий комплекс як сорбент екотоксикантів ароматичної природи / Н.К. Черно, С.О. Озоліна, Л.С. Шум, Г.С. Карацуба // Харчові технології –2006: Тези доп. II міжн. наук.-практ. конф. – Одеса: ОНАХТ. – 2006. – С.46.

    Шум Л.С. Перспективи використання хітин-протеїнового комплексу в БАД комплексної дії / Зб. наук. пр. молодих учених, аспірантів та студентів. – Одеса: ОНАХТ. – 2007. – С. 123-125.

    Шум Л.С. Дещо про можливості використання хітин-протеїнових комплексів із панцеровмісної сировини / Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: Мат. 73-ї наук. конф. молодих учених, аспірантів і студентів. – К.: НУХТ. – 2007. – С.88.

    Шум Л.С. Дослідження азотовмісних полісахаридів панцеровмісної сировини фізичними методами // Сучасні проблеми хімії: Зб. тез доп. Восьмої всеукр. конф. студентів та аспірантів. – К.: КНУ ім. Т. Шевченка. – 2007. – С. 226.

    Черно Н.К.Ферментативний гідроліз як спосіб покращання функціональних властивостей білка із панцировмісної сировини / Н.К. Черно; С.О. Озоліна; Л.С. Шум // Науковий потенціал України 2007: Мат. другої всеукр. наук.-практ. інтернет-конф. Ч.1. – К.: ІНП та КІЕГП. – 2007. – С. 2-3.

    Shum L. Obtaining of protein supplements from crustacean shell waste by the limited enzyme hydrolysis implementation // Modern problems of microbiology and biotechnology: Book of abstracts of The young scientists’ and students’ International scientific conference. – Odessa: MONU. – 2007. – Р. 144.

    Особистий внесок:

    1. Аналіз даних літератури, проведення експериментальних досліджень щодо всебічної характеристики хітиновмісних продуктів (аналіз хімічного складу сировини і вилучених хітиновмісних продуктів, вивчення структури поверхні, надмолекулярної структури і функціонально-фізіологічних властивостей), обробка та узагальнення отриманих результатів, підготовка до друку (поз. 1, 3, 5, 7, 9, 12–17, 21–24).

    2. Вивчення антиоксидантної активності хітиновмісних продуктів і екстрактивних речовин, обробка отриманих результатів, підготовка матеріалів до друку (поз. 2, 19).

    3. Опрацювання літературних джерел з рентгеноструктурних досліджень хітину і хітозану, підготовка матеріалів до друку (поз. 6, 25).

    4. Проведення досліджень щодо впливу хітин-протеїнових комплексів, хітину і хітозану на процеси дифузії глюкози через напівпроникаючу мембрану (поз. 5, 20).

    5. Проведення досліджень щодо вилучення і підбору умов біомодифікації панцирного білка, обробка та узагальнення отриманих результатів, підготовка матеріалів до друку (поз. 4, 8, 10, 18, 26, 27).

    6. Проведення експериментальних досліджень, узагальнення отриманих результатів, проведення патентного пошуку та оформлення заявок на винахід (поз. 10, 11).