pharmjournalРазработка и регистрация лекарственных средствDrug development & registration2305-20662658-5049LLC «CPHA»10.33380/2305-2066-2026-15-2-2302pharmjournal-2361Research ArticleФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯPHARMACEUTICAL TECHNOLOGYРазработка эффективных технологий выделения органического кальция из отходов переработки арктических креветокDevelopment of effective technologies for extraction of organic calcium from arctic shrimp processing wastehttps://orcid.org/0000-0003-4351-0695ШиковА. Н.ShikovA. N.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022

alexander.shikov@pharminnotech.comhttps://orcid.org/0009-0002-4058-7259АхунуУ. К. Ф.AhounouU. K. F.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022

ahunu.uriel@spcpu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0979-2281КалетаА. А.KaletaA. A.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022

https://orcid.org/0000-0002-2573-6036ГенераловаЮ. Э.GeneralovaYu. E.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022

https://orcid.org/0000-0002-2942-1015ТернинкоИ. И.TerninkoI. I.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022

https://orcid.org/0000-0002-0013-4784СмеховаИ. Е.SmekhovaI. E.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022

https://orcid.org/0000-0003-1061-0665ПожарицкаяО. Н.PozharitskayaO. N.

183038, г. Мурманск, ул. Владимирская, д. 17

17, Vladimirskaya str., Murmansk, 183038

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России)Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University (SPCPU)Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Мурманский морской биологический институт Российской академии наук (ММБИ РАН)Murmansk Marine Biological Institute of the Russian Academy of Sciences (MMBI RAS)20261106202615292102Copyright © Шиков А.Н., Ахуну У.К., Калета А.А., Генералова Ю.Э., Тернинко И.И., Смехова И.Е., Пожарицкая О.Н., 20262026Шиков А.Н., Ахуну У.К., Калета А.А., Генералова Ю.Э., Тернинко И.И., Смехова И.Е., Пожарицкая О.Н.Shikov A.N., Ahounou U.K., Kaleta A.A., Generalova Y.E., Terninko I.I., Smekhova I.E., Pozharitskaya O.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pharmjournal.ru/jour/article/view/2361Введение

Введение. Кальций является ключевым макроэлементом, обеспечивающим минеральную плотность костей, функционирование мышечной и сердечно-сосудистой систем, а также участвует в ферментативных и нейротрансмиттерных процессах. Дефицит кальция широко распространен и ассоциирован с развитием остеопороза и других метаболических нарушений. Прием лекарственных препаратов кальция позволяет компенсировать его недостаток в организме пациентов и способствовать профилактике и терапии заболеваний. В контексте устойчивого развития возрастает интерес к разработке технологии выделения органических солей кальция из морских биоресурсов для получения лекарственных препаратов.

Цель

Цель. Разработать и сравнить технологии выделения органических солей кальция из отходов производства арктических креветок Pandalus borealis и оценить состав и чистоту полученных продуктов.

Материалы и методы

Материалы и методы. В качестве сырья использовали панцири варено-мороженых креветок Pandalus borealis, являющиеся отходом пищевого производства. Сравнили две технологии экстракции кальция: (1) прямую деминерализацию органическими кислотами (лимонной, яблочной, молочной) и (2) с предварительным обезжириванием сырья этанолом. Количественное определение кальция (Са) и других элементов проводили методом оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП). Для оценки безопасности рассчитывали коэффициент опасности (HQ).

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Установлено, что максимальный выход кальция достигается с использованием лимонной кислоты (153,0 ± 10,3 мг Са/г). Яблочная и молочная кислоты показали меньшую эффективность. Предварительное обезжиривание сырья снижало выход Са в среднем на 2,2 %, однако липидная фракция представляет интерес как источник каротиноидов и других природных липидов. Токсичные элементы (Pb, Cd, Ni, Cr, As) либо не детектировались, либо их концентрация была ниже предела количественного определения. Содержание сопутствующих элементов (Mg, Zn, Fe, Cu и Mn) было ниже токсичного уровня (расчетный HQ < 1). Употребление выделенных продуктов Са позволит обеспечить обогащение пищевого рациона некоторыми микроэлементами.

Заключение

Заключение. Панцири арктических креветок являются ценным источником органического кальция для получения экологически безопасных и физиологически сбалансированных солей – цитрата, малата и лактата кальция. Полученные соли кальция не загрязнены токсичными элементами и могут использоваться в фармацевтической и пищевой промышленности.

Introduction

Introduction. Calcium is a key macroelement that ensures bone mineral density, muscle and cardiovascular function, and is involved in enzymatic and neurotransmitter processes. Calcium deficiency is widespread and associated with the development of osteoporosis and other metabolic disorders. The administration of medicinal preparations with calcium compensates its deficiency in patients and contribute to disease prevention and treatment. In the context of sustainable development, there is growing interest in new technologies for isolating organic calcium salts from marine bioresources for medicinal use.

Aim

Aim. To develop and compare technologies for extraction of organic calcium from the shells of Arctic shrimp Pandalus borealis (a waste of food industry), and to evaluate the composition and purity of the obtained products.

Materials and methods

Materials and methods. The shells of cooked-frozen Arctic shrimps Pandalus borealis were processed by two calcium extraction technologies: (1) direct demineralization with organic acids (citric, malic and lactic) and (2) preliminary defatting of the raw material with ethanol followed by demineralization. Quantitative analysis of calcium (Ca) and other elements was performed by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES). A hazard quotient (HQ) was calculated for safety assessments.

Results and discussion

Results and discussion. It was found that the maximum calcium yield was achieved after demineralization with citric acid (153.0 ± 10.3 mg Ca/g). Malic and lactic acids showed less efficiency. Preliminary defatting reduced the Ca yield by an average of 2.2 %; however, the lipid fraction is of interest as a source of carotenoids and other natural lipids. Toxic elements (Pb, Cd, Ni, Cr, As) were either not detected or their concentrations were below the limit of quantification. The content of associated elements (Mg, Zn, Fe, Cu, and Mn) was below the toxic level (calculated HQ < 1). Consumption of isolated Ca products will provide enrichment of the dietary intake with certain microelements.

Conclusion

Conclusion. The shells of Arctic shrimps are a valuable source of organic calcium for the environmentally friendly production of physiologically balanced calcium salts – calcium citrate, malate, and lactate. The resulting calcium salts are not polluted with toxic elements and can be used in the pharmaceutical and food industries.

кальцийорганические соли кальцияарктические креветкиPandalus borealisдеминерализацияэлементный анализАЭС-ИСПcalciumorganic calcium saltsarctic shrimpPandalus borealisdemineralizationelements analysisICP-OESReferencesShlisky J., Mandlik R., Askari S., Abrams S., Belizan J. M., Bourassa M. W., Cormick G., Driller-Colangelo A., Gomes F., Khadilkar A., Owino V., Pettifor J. M., Rana Z. H., Roth D. E., Weaver C. Calcium deficiency worldwide: prevalence of inadequate intakes and associated health outcomes. Annals of the New York Academy of Sciences. 2022;1512(1):10–28. DOI: 10.1111/nyas.14758.Shlisky J., Mandlik R., Askari S., Abrams S., Belizan J. M., Bourassa M. W., Cormick G., Driller-Colangelo A., Gomes F., Khadilkar A., Owino V., Pettifor J. M., Rana Z. H., Roth D. E., Weaver C. Calcium deficiency worldwide: prevalence of inadequate intakes and associated health outcomes. Annals of the New York Academy of Sciences. 2022;1512(1):10–28. DOI: 10.1111/nyas.14758.Barbosa-Nuñez J. A., Espinosa-Andrews H., Haro-González J. N., Herrera-Rodríguez S. E., García-Márquez E. Improving Calcium Bioavailability: Strategies, Challenges, and Future Perspectives. Food Bioscience. 2025;68:106718. DOI: 10.1016/j.fbio.2025.106718.Barbosa-Nuñez J. A., Espinosa-Andrews H., Haro-González J. N., Herrera-Rodríguez S. E., García-Márquez E. Improving Calcium Bioavailability: Strategies, Challenges, and Future Perspectives. Food Bioscience. 2025;68:106718. DOI: 10.1016/j.fbio.2025.106718.Munns C. F., Shaw N., Kiely M., Specker B. L., Thacher T. D., Ozono K., Michigami T., Tiosano D., Mughal M. Z., Mäkitie O., Ramos-Abad L., Ward L., DiMeglio L. A., Atapattu N., Cassinelli H., Braegger C., Pettifor J. M., Seth A., Idris H. W., Bhatia V., Fu J., Goldberg G., Sävendahl L., Khadgawat R., Pludowski P., Maddock J., Hyppönen E., Oduwole A., Frew E., Aguiar M., Tulchinsky T., Butler G., Högler W. Global Consensus Recommendations on Prevention and Management of Nutritional Rickets. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 2016;101(2):394–415. DOI: 10.1210/jc.2015-2175.Munns C. F., Shaw N., Kiely M., Specker B. L., Thacher T. D., Ozono K., Michigami T., Tiosano D., Mughal M. Z., Mäkitie O., Ramos-Abad L., Ward L., DiMeglio L. A., Atapattu N., Cassinelli H., Braegger C., Pettifor J. M., Seth A., Idris H. W., Bhatia V., Fu J., Goldberg G., Sävendahl L., Khadgawat R., Pludowski P., Maddock J., Hyppönen E., Oduwole A., Frew E., Aguiar M., Tulchinsky T., Butler G., Högler W. Global Consensus Recommendations on Prevention and Management of Nutritional Rickets. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 2016;101(2):394–415. DOI: 10.1210/jc.2015-2175.Громова О. А., Торшин И. Ю., Гоголева И. В., Гришина Т. Р., Керимкулова Н. В. Органические соли кальция: перспективы использования в клинической практике. РМЖ. Клиническая фармакология. 2012;20(28):1407–1411.Gromova O. A., Torshin I. Yu., Gogoleva I. V., Grishina T. R., Kerimkulova N. V. Organic calcium salts: prospects for use in clinical practice. Russian Medical Journal. 2012;20(28):1407–1411. (In Russ.)Saronga H. P., Dwarkanath P., Cui H., Muhihi A., Kurpad A. V., Sri Poornima V., Sando M. M., Poornima R., Yelverton C., Masanja H. M., Sudfeld C. R., Pembe A. B., Fawzi W. W., Menzies N. A. Low-dose calcium supplementation during pregnancy in low and middle-income countries: A cost-effectiveness analysis. PLOS Global Public Health. 2025;5(9):e0004002. DOI: 10.1371/journal.pgph.0004002.Saronga H. P., Dwarkanath P., Cui H., Muhihi A., Kurpad A. V., Sri Poornima V., Sando M. M., Poornima R., Yelverton C., Masanja H. M., Sudfeld C. R., Pembe A. B., Fawzi W. W., Menzies N. A. Low-dose calcium supplementation during pregnancy in low and middle-income countries: A cost-effectiveness analysis. PLOS Global Public Health. 2025;5(9):e0004002. DOI: 10.1371/journal.pgph.0004002.Reid I. R. Calcium Supplementation – Efficacy and Safety. Current Osteoporosis Reports. 2025;23:8. DOI: 10.1007/s11914-025-00904-7.Reid I. R. Calcium Supplementation – Efficacy and Safety. Current Osteoporosis Reports. 2025;23:8. DOI: 10.1007/s11914-025-00904-7.Straub D. A. Calcium supplementation in clinical practice: a review of forms, doses, and indications. Nutrition in Clinical Practice. 2007;22(3):286–296. DOI: 10.1177/0115426507022003286.Straub D. A. Calcium supplementation in clinical practice: a review of forms, doses, and indications. Nutrition in Clinical Practice. 2007;22(3):286–296. DOI: 10.1177/0115426507022003286.Shkembi B., Huppertz T. Calcium Absorption from Food Products: Food Matrix Effects. Nutrients. 2022;14(1):180. DOI: 10.3390/nu14010180.Shkembi B., Huppertz T. Calcium Absorption from Food Products: Food Matrix Effects. Nutrients. 2022;14(1):180. DOI: 10.3390/nu14010180.Lorieau L., Le Roux L., Gaucheron F., Ligneul A., Hazart E., Dupont D., Floury J. Bioaccessibility of four calcium sources in different whey-based dairy matrices assessed by in vitro digestion. Food Chemistry. 2018;245:454–462. DOI: 10.1016/j.foodchem.2017.10.108.Lorieau L., Le Roux L., Gaucheron F., Ligneul A., Hazart E., Dupont D., Floury J. Bioaccessibility of four calcium sources in different whey-based dairy matrices assessed by in vitro digestion. Food Chemistry. 2018;245:454–462. DOI: 10.1016/j.foodchem.2017.10.108.Kressel G., Wolters M., Hahn A. Bioavailability and Solubility of Different Calcium-Salts as a Basis for Calcium Enrichment of Beverages. Food and Nutrition Sciences. 2010;1(2):53–58. DOI: 10.4236/fns.2010.12009.Kressel G., Wolters M., Hahn A. Bioavailability and Solubility of Different Calcium-Salts as a Basis for Calcium Enrichment of Beverages. Food and Nutrition Sciences. 2010;1(2):53–58. DOI: 10.4236/fns.2010.12009.Pahune R. P., Jaiswal V. J., Tekade O. V., Kale V. V., Umekar M. J. Sustainable Sources and Extraction Methods of Calcium for Expanding Dietary Supplement Sector. Journal of Chemical Health Risks. 2024;14(3):461–473.Pahune R. P., Jaiswal V. J., Tekade O. V., Kale V. V., Umekar M. J. Sustainable Sources and Extraction Methods of Calcium for Expanding Dietary Supplement Sector. Journal of Chemical Health Risks. 2024;14(3):461–473.Xu Y., Ye J., Zhou D., Su L. Research progress on applications of calcium derived from marine organisms. Scientific Reports. 2020;10:18425 DOI: 10.1038/s41598-020-75575-8.Xu Y., Ye J., Zhou D., Su L. Research progress on applications of calcium derived from marine organisms. Scientific Reports. 2020;10:18425 DOI: 10.1038/s41598-020-75575-8.Mititelu M., Moroșan E., Nicoară A. C., Secăreanu A. A., Musuc A. M., Atkinson I., Pandele Cusu J., Nițulescu G. M., Ozon E. A., Sarbu I., Balaci T. D. Development of Immediate Release Tablets Containing Calcium Lactate Synthetized from Black Sea Mussel Shells. Marine Drugs. 2022;20(1):45. DOI: 10.3390/md20010045.Mititelu M., Moroșan E., Nicoară A. C., Secăreanu A. A., Musuc A. M., Atkinson I., Pandele Cusu J., Nițulescu G. M., Ozon E. A., Sarbu I., Balaci T. D. Development of Immediate Release Tablets Containing Calcium Lactate Synthetized from Black Sea Mussel Shells. Marine Drugs. 2022;20(1):45. DOI: 10.3390/md20010045.Облучинская Е. Д., Пожарицкая О. Н., Шиков А. Н. Способ получения морского биологического кальция из панцирных отходов креветки. РФ на изобретение № 2802759. 01.09.2023. Доступно по: https://patents.google.com/patent/RU2802759C1/ru Ссылка активна на 26.02.2026.Obluchinskaya E. D., Pozharitskaya O. N., Shikov A. N. Method for obtaining marine biological calcium from shrimp shell waste. Patent RUS. № 2802759. 01.09.2023. Available at: https://patents.google.com/patent/RU2802759C1/ru Accessed: 26.02.2026. (In Russ.)Pérez W. A., Marín J. A., López J. N., Burgos M. A., Rios L. A. Development of a Pilot-ecofriendly Process for Chitosan Production from Waste Shrimp Shells. Environmental Processes. 2022;9:55. DOI: 10.1007/s40710-022-00605-8.Pérez W. A., Marín J. A., López J. N., Burgos M. A., Rios L. A. Development of a Pilot-ecofriendly Process for Chitosan Production from Waste Shrimp Shells. Environmental Processes. 2022;9:55. DOI: 10.1007/s40710-022-00605-8.Mahmoud N. S., Ghaly A. E., Arab F. Unconventional approach for demineralization of deproteinized crustacean shells for chitin production. American Journal of Biochemistry and Biotechnology. 2007;3(1):1–9. DOI: 10.3844/ajbbsp.2007.1.9.Mahmoud N. S., Ghaly A. E., Arab F. Unconventional approach for demineralization of deproteinized crustacean shells for chitin production. American Journal of Biochemistry and Biotechnology. 2007;3(1):1–9. DOI: 10.3844/ajbbsp.2007.1.9.Wang H., Sun J. and Wang J. Study on utilization of lactic acid for the decalcifying of the shrimp head and shell. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. 2014;6(8):130–134.Wang H., Sun J. and Wang J. Study on utilization of lactic acid for the decalcifying of the shrimp head and shell. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. 2014;6(8):130–134.Obluchinskaya E. D., Pozharitskaya O. N., Gorshenina E. V., Daurtseva A. V., Flisyuk E. V., Generalova Y. E., Terninko I. I., Shikov A. N. Ascophyllum nodosum (Linnaeus) Le Jolis from Arctic: Its biochemical composition, antiradical potential, and human health risk. Marine Drugs. 2024;22(1):48. DOI: 10.3390/md22010048.Obluchinskaya E. D., Pozharitskaya O. N., Gorshenina E. V., Daurtseva A. V., Flisyuk E. V., Generalova Y. E., Terninko I. I., Shikov A. N. Ascophyllum nodosum (Linnaeus) Le Jolis from Arctic: Its biochemical composition, antiradical potential, and human health risk. Marine Drugs. 2024;22(1):48. DOI: 10.3390/md22010048.Рахманин Ю. А., Синицына О. О., Новиков С. М., Авалиани С. Л., Шашина Т. А., Кислицин В. А., Додина Н. С., Сковронская С. А., Иванова С. В., Зайцева Н. В., Устинова О. Ю., Шур П. З., Землянова М. А., Лебедева-Несевря Н. А., Голева О. И., Барг А. О. Руководство по комплексной профилактике экологически обусловленных заболеваний на основе оценки риска. М.; 2017. 68 с.Rakhmanin Yu. A., Sinitsyna O. O., Novikov S. M., Avaliani S. L., Shashina T. A., Kislitsin V. A., Dodina N. S., Skovronskaya S. A., Ivanova S. V., Zaitseva N. V., Ustinova O. Yu., Shur P. Z., Zemlyanova M. A., Lebedeva-Nesevrya N. A., Goleva O. I., Barg A. O. Guidelines for the comprehensive prevention of environmentally induced diseases based on risk assessment. Moscow; 2017. 68 p. (In Russ.)Zhang S., Liu C., Su M., Zhou D., Tao Z., Wu S., Xiao L., Li Y. Development of citric acid-based biomaterials for biomedical applications. Journal of Materials Chemistry B. 2024;12(45):11611–11635. DOI: 10.1039/D4TB01666A.Zhang S., Liu C., Su M., Zhou D., Tao Z., Wu S., Xiao L., Li Y. Development of citric acid-based biomaterials for biomedical applications. Journal of Materials Chemistry B. 2024;12(45):11611–11635. DOI: 10.1039/D4TB01666A.Ma W., Lv Y,. Cao X., Wang M., Fan Y., Shan Y. Ultrasound-assisted preparation of calcium malate and its absorption. PLOS ONE. 2021;16(7):e0254583. DOI: 10.1371/journal.pone.0254583.Ma W., Lv Y,. Cao X., Wang M., Fan Y., Shan Y. Ultrasound-assisted preparation of calcium malate and its absorption. PLOS ONE. 2021;16(7):e0254583. DOI: 10.1371/journal.pone.0254583.Pohling J., Dave D., Liu Y., Murphy W., Trenholm S. Two-step demineralization of shrimp (Pandalus borealis) shells using citric acid: an environmentally friendly, safe and cost-effective alternative to the traditional approach. Green Chemistry. 2022;24(3):1141–1151. DOI: 10.1039/D1GC03140F.Pohling J., Dave D., Liu Y., Murphy W., Trenholm S. Two-step demineralization of shrimp (Pandalus borealis) shells using citric acid: an environmentally friendly, safe and cost-effective alternative to the traditional approach. Green Chemistry. 2022;24(3):1141–1151. DOI: 10.1039/D1GC03140F.Chen D., Cao X., Tian X., Peng Q., Zhang J., Zhang J., Yuan Y., Wang N. Highly Enriched Metal Elements in Marine Biological Shells as New Resources for the Sustainable Extraction of Metals. Sustainability. 2025;17(6):2683. DOI: 10.3390/su17062683.Chen D., Cao X., Tian X., Peng Q., Zhang J., Zhang J., Yuan Y., Wang N. Highly Enriched Metal Elements in Marine Biological Shells as New Resources for the Sustainable Extraction of Metals. Sustainability. 2025;17(6):2683. DOI: 10.3390/su17062683.Al-Sultan S. I., El-Bahr S. M., Darwish W. S., Meligy A. M. A., El Sebaei M., Mohamed M. H. A., Megahed A., Elzawahry R. R. Potential toxic elements in edible shrimp and other edible parts: A health risk assessment. Open Veterinary Journal. 2025;15(2):1024–1031. DOI: 10.5455/OVJ.2025.v15.i2.50.Al-Sultan S. I., El-Bahr S. M., Darwish W. S., Meligy A. M. A., El Sebaei M., Mohamed M. H. A., Megahed A., Elzawahry R. R. Potential toxic elements in edible shrimp and other edible parts: A health risk assessment. Open Veterinary Journal. 2025;15(2):1024–1031. DOI: 10.5455/OVJ.2025.v15.i2.50.Topal M., Arslan Topal E. I., Öbek E. Potential Human Health Risks from Heavy Metals in Crayfish Shells Used as Food and Organic Fertilizer. In: Kumar N., editor. Heavy Metal Toxicity. Human Health Impact and Mitigation Strategies. Cham: Springer; 2024. P. 293–309. DOI: 10.1007/978-3-031-56642-4_10.Topal M., Arslan Topal E. I., Öbek E. Potential Human Health Risks from Heavy Metals in Crayfish Shells Used as Food and Organic Fertilizer. In: Kumar N., editor. Heavy Metal Toxicity. Human Health Impact and Mitigation Strategies. Cham: Springer; 2024. P. 293–309. DOI: 10.1007/978-3-031-56642-4_10.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.