Спосіб отримання колоїдного хітину

Корисна модель відноситься до галузі харчових біотехнологій, а саме до отримання біологічно активних речовин і може бути використана для отримання біологічно активного комплексу аміновуглеводної природи, що має підвищену розчинність, структуроутворюючу, комплексоутворюючу, сорбційну властивості, а також гідролізується ферментами швидше, ніж хітин. Найбільш близьким до заявленого є спосіб виділення хітину з хітинвмісної сировини (річних раків) [Пат. Р.Ф. №2269913, 2004р.], який включає демінералізацію підготовленої сировини, ферментативну депротеїнізацію та очистку лугом. Перед демінералізацією вологи панцеровмісні відходи обезбарвлюють, потім до обезбарвленого висушеного панцера додають воду у співвідношенні 1:8-1:10 і при перемішуванні концентровану соляну кислоту для демінералізації до досягнення її концентрації 2-4% протягом 30-40хв. Демінералізацію проводять протягом 11,5 години при температурі 20-25°С. Ферментативну депротеїнізацію поєднують з кінцевою демінералізацією і проводять кислим фермент-субстратом із шлунків сома. Спільними ознаками прототипу та корисної моделі, що заявляється, є послідовна обробка кислотою та лугом для проведення реакцій демінералізації (видалення мінеральних речовин із хітиновмісної сировини) та депротеїнізації (видалення білкових речовин із хітиновмісної сировини). Проте спосіб за прототипом має ряд недоліків. Використання ферментів для депротеїнування негативно позначається на повноті вилучення білка з сировини навіть при кількаразовому повторенні процесу, що пов'язано з достатньо високою стійкістю білково-амінополісахаридного комплексу, в якому білкова складова знаходиться в недоступній для протеолітичних ферментів формі, це впливає на якість хітину та характеристики його модифікацій, окрім того, ферментні препарати часто мають не тільки депротеїнуючу, а й гідролітичну здатність, що призводить до деструкції біополімеру, також необхідним є контроль не тільки активності ферментів, а і якості середовища – забезпечення стерильності виробництва, окрім того, ферменти є достатньо дорогими реагентами, як правило, потребують кількаразової та багатостадійної обробки, що значною мірою впливає як на ціну препаратів, так і на їх якість. В основу корисної моделі поставлена задача отримання колоїдного хітину, що має підвищену розчинність, структуроутворюючу, комплексоутворюючу, сорбційну властивості, а також гідролізується ферментами швидше, ніж хітин. Поставлена задача вирішена в способі отримання колоїдного хітину, що передбачає демінералізацію та депротеїнізацію тим, що депротеїнування здійснюють розчином лугу з масовою часткою NaOH 8% при співвідношенні 1:7 протягом 0,5 години при температурі 95-100°С, потім відокремлюють лужний гідролізат від твердого залишку, промивають водою до нейтральної реакції, демінералізацію твердого залишку здійснюють водним розчином сірчаної кислоти з масовою часткою H2SО4 12% при співвідношенні 1:10 протягом 0,5-3 годин при температурі 18-25°С, а видалений твердий залишок розчиняють у розчині фосфатної кислоти з масовою часткою Н 3РО4 65% при співвідношенні 1:20 протягом 20 хвилин при температурі 60°С, фільтрують, центрифугують та висушують. Заявлений спосіб здійснюють наступним чином: Приклад 1. Депротеїнування панцирів раків здійснюють розчином луги з масовою часткою NaOH 8% при постійному перемішуванні у співвідношенні тверда фаза (панцири) : розчин лугу 1:7 на протязі 0,5 години при температурі плюс (95-100)°С. Потім лужний гідролізат відокремлюють від твердого залишку, промивають водою до нейтральної реакції промивної води. Твердий залишок після промивання обробляють водним розчином сірчаної кислоти з масовою часткою Н 2SO4 12% для демінералізації. Співвідношення твердої фази (панцирів) і розчину кислоти 1:10. Обробка кислотою відбувається на протязі від 0,5 до 3 годин при кімнатній температурі (від 18 до 25°С) і періодичному перемішуванні. Потім відділяють тверду фазу від розчину фільтруванням, промивають водою до нейтральної реакції. При необхідності хітин додатково очищують від барвних речовин: депігментацію здійснюють етанолом з масовою часткою спирту 95%, відмивку розчинниками. Найбільш раціональним є отримання колоїдного хітину шля хом розчинення твердого залишку панцирів після депротеїнування і демінералізації у розчині фосфатної кислоти з масовою часткою Н 3РO4 у розчині 65%, при співвідношенні твердої і рідкої фази (розчинника) 1:20, час обробки хітину при температурі плюс 60°С 20 хвилин, потім розчин фільтрують для видалення нерозчинних домішок, виливають у воду і отримують осад колоїдного препарату хітину. Додатково проводять нейтралізацію розчину, у ході якого випадає додатково ще 5–7% препарату. Воду видаляють центрифугуванням, після чого препарат висушують. С ушка колоїдного хітину здійснюється в сушарках різних типів, обладнаних регуляторами температури, оскільки вона не повинна перевищувати 60–75°С. Масова частка води у хітині після сушіння не повинна перевищувати 8-10% за масою. Висушений колоїдний хітин при необхідності подрібнюється до розміру часток 0,5-1,0мм. Приклад 2. У прикладі 2 отримання колоїдного хітину здійснюється наступним чином: на першому етапі сировину (панцирі раків) після промивання водою обробляють водним розчином сірчаної кислоти з масовою часткою Н2SO4 8% для демінералізації. Співвідношення твердої фази (панцирів) і розчину кислоти 1:15. Обробка кислотою відбувається на протязі від 0,5 до 2 годин при кімнатній температурі (від 18 до 25°С) і періодичному перемішуванні. Потім проводять депротеїнування розчином луги з масовою часткою NaOH 4% при постійному перемішуванні у співвідношенні висушена до масової частки вологи 6-10% вихідна сировина : розчин лугу 1:5 на протязі однієї години при температурі плюс (95-100)°С. Потім лужний гідролізат відокремлюють від твердого залишку, який п'ять разів промивають водою до нейтральної реакції промивної води. Співвідношення твердої маси та води від 1:20 до 1:30. Тривалість однієї промивки від 1 до 5 хвилин. Потім відділяють тверду фазу від розчину фільтруванням, промивають водою до нейтральної реакції. Твердий залишок після демінералізації і депротеїнування розчиняють у фосфатній кислоті з масовою часткою Н3РO4 65% при співвідношенні твердої і рідкої фази (розчинника) 1:20, час обробки хітину при температурі плюс (18-20)°С 2 години, потім розчин фільтрують для видалення нерозчинних домішок, виливають у воду та отримують осад колоїдного препарату хітину. Додатково проводять нейтралізацію розчину, в ході якого випадає додатково ще 4-8% препарату. Воду видаляють центрифугуванням, після чого препарат висушують. Сушка колоїдного хітину здійснюється в сушарках різних типів, обладнаних регуляторами температури, оскільки вона не повинна перевищувати 60-75°С. Масова частка води у хітині після сушіння не повинна перевищувати 8-10% за масою. Висушений хітин при необхідності подрібнюється до розміру часток 1мм. При необхідності хітин додатково очищують від барвних речовин. Для цього хітин його послідовно обробляють водним розчином перманганату калію з масовою часткою КМnO4 1%. Співвідношення твердої фази і розчину 1:5 при тривалості обробки 0,5 години при температурі зовнішнього середовища (18-25°С) при постійному переміщуванні. Потім здійснюють фільтрацію, обробляють твердий залишок водним розчином етандіової (оксалатної) кислоти з масовою часткою Н 2SO4 2% на протязі 0,5 годин при співвідношенні твердої фази і розчину кислоти 1:5; потім масу промивають водним розчином хлороводневої кислоти з масовою часткою НСl 2% і відмивають водою до нейтральної реакції середовища. Готовий препарат хітину є аморфним порошком білого кольору. Отримання колоїдного хітину можна також здійснювати шляхом розчинення препарату готового хітин у у фосфа тній кислоті з масовою часткою Н 3РO4 у розчині 65%, при співвідношенні твердої і рідкої фази (розчинника) 1:20, час обробки хітину при температурі плюс 95°С на протязі 5 хвилин, потім розчин фільтрують для видалення нерозчинних домішок, виливають у воду і отримують осад колоїдного препарату хітину. Додатково проводять нейтралізацію розчину, у ході якого випадає додатково ще 3-6% препарату. Воду видаляють центрифугуванням, після чого препарат висушують. Сушіння колоїдного хітину здійснюється в сушарках різних типів, обладнаних регуляторами температури, оскільки вона не повинна перевищувати 60-75°С. Масова частка води у хітині після сушіння не повинна перевищувати 8-10% за масою. Висушений хітин при необхідності подрібнюється до розміру часток 0,1-0,5мм. Приклади 1, 2 можливо виконувати, варіюючи показники кожного етапу (депротеїнування, демінералізацію, розчинення з послідуючим осадженням, відокремленням, сушінням осаду) як показано у прикладах, беручі як мінімальні, так і максимальні значення показників. Одержаний даним способом колоїдний хітин як біологічно активний комплекс має наступний хімічний склад (залежно від хімічного складу початкової сировини), представлений в табл.1. Таблиця 1 Біохімічний склад препаратів хітина, в масових частках, % Досліджувані препарати Хітин Колоїдний хітин Полісахариди 98,2 99,1 Показники Загальний азот Зола 6,90 0,5 6,91 0,2 Ступінь деацетилювання 6,4 5,5 Основні показники аміновуглеводних комплексів - колоїдного хітину і хітину представлений в табл.2. Таблиця 2 Основні показники біополімерних препаратів - колоїдного хітині і хітин у Вміст амінополісахариду Загальний азот Ступінь деацетилювання Розчинність рН 2,0-6,0 рН 6,5-7,5 рН 7,5-9,0 Ступінь гідролізуємості ферментами кислотою Прототип 97-98 6,7-6,8 5,8-6,2 Масова частка, % Приклад 1 98-99 6,9 5,5-6,5 Приклад 2 98-99 6,9 5,5-6,5 5-8 0-0,5 2-5 65-75 40-45 15-22 63-72 45-50 12-18 4-8 2-3 Визначаємий показник 20-35 12-24 22-40 10-22 Колоїдний препарат хітину краще розчиняється в воді і розчинах, що мають рН (2-8). Хітин взагалі не розчиняється у воді, колоїдний препарат розчиняється на 40-50%. Результати дослідження водоутримуючої та сорбційної здатності колоїдного препарата хітину і хітину представлені в табл.3. Таблиця 3 Основні показники та сорбційна здатніст хітинвмісних аміновуглеводних біополімерних комплексів Характеристика Значення величини Водоутримуюча здатність Жироутримуюча здатність Емульгуюча здатність Сорбція холевої кислоти Сорбція іонів свинцю Сорбція іонів кадмію Хітин 3,8-4,4мг/г 3,4-3,8мг/г 12-20% 4,8-6,7мг/г 8,0-13,2мг/г 4,4-7,3мг/г Колоїдний хітин 4,8-5,3мг/г 3,8-4,3мг/г 35-55% 10,5-12,5мг/г 16,0-17,5мг/г 9,0-11,5мг/г Одержаний таким чином біологічно активний комплекс відповідає поставленій задачі, а саме має підвищену розчинність, структуроутворюючу, комплексоутворюючу, сорбційну властивості, швидше ніж хітин гідролізується ферментами і іншими гідролітичними агентами.