Спосіб одержання білкових фракцій із зеленої маси рослин

Спосіб одержання білкових фракцій із зеленої маси рослин, що містить здрібнювання зеленої маси, її пресування з одержанням прес-залишку і клітинного соку, коагуляцію останнього, охоло 36165 медичній, біохімічній промисловостях, а також у технічній мікробіології і за рахунок цього досягається більш повне й ефективне використання рослинної сировини. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання білкових фракцій із зеленої маси рослин, що містить здрібнювання зеленої маси, її пресування з одержанням прес-залишку і клітинного соку, коагуляцію останнього, охолодження, поділ коагулята на осад хлоропластової фракції і сік, відповідно до винаходу сік пропускають через камеру знесолення електродіалізатора при щільностях струму від 9 до 11 мА/см 2 до досягнення рН соку 5,55-5,65 з одержанням осаду органомінерального комплексу на кат-іонообмінній мембрані, осаду збагаченого протеіназами білкової фракції на аніонообмінній мембрані, сік що містить харчовий білок, розділяють на осад харчового білка і частково депротеінізований сік, що потім пропускають через анодну камеру електродіалізатора, отриманий коагулят розділяють центрифугуванням на білкову фракцію, збагачену поліфенолоксідазами і депротеінізований сік. ОМК містить велику кількість низькомолекулярних органічних речовин (вуглеводів, фенолів, флавонів і ізофлавонів), його мінеральний склад є збалансованим для харчування мікроорганізмів. Використання ОМК у складі живильних середовищ для вирощування мікроорганізмів підвищує ви хід їхньої біомаси на 50-100%. Фракція А цитоплазматичних білків містить понад 80% білку і є збалансованою по амінокислотному складу. Цей продукт може бути використаний для введення в штучні або комбіновані харчові продукти, а також для перентерального харчування. Фракція В збагачена рослинними протеіназами. Її питома протеіназна активність у 8-10 разів вище, чим у сумарному продукті, одержуваному по способу-прототипу. Отже, цей продукт може бути використаний для одержання препаратів рослинних протеіназ із наступним їхнім застосуванням у медицині і біохімічній промисловості. Фракція С збагачена рослинними поліфенолоксідазами. Її питома поліфенолоксідазна активність у 6-7 разів вище, чим у сумарному продукті, одержуваному по способу-прототипу. Фракцію С можна використовувати для одержання препаратів поліфенолоксідаз застосовуваних у те хнічній і дослідної біохімії. Спосіб пояснюється конкретними прикладами. Приклад 1. 1000 кг свіжоскошеної зеленої маси люцерни (вологість 80%) подрібнюють до розміру часток 2050 мм і пресують на пресі будь-якої конструкції, що забезпечує питомий тиск 0,08-0,1 МПа. У результаті утворюється 480 кг клітинного соку і 520 кг прес-залишку (вологість 70%). Прес-залишок підлягає сушці для одержання трав'яного борошна або на безпосереднє згодовування сільськогосподарським тваринам. рН клітинного соку додаванням 0,1 N розчину NaOH при перемішуванні доводиться до значення 7-7,5, після чого сік підлягає коагуляції. Коагуляція соку провадиться змішуванням його з перегрітим паром (температура 140°С, тиск 0,04 МПа) у паро вому ежекторі. При цьому температура соку на виході ежектора складає 50-60°С. Коагуляція соку може проводитися в електромембранному коагуляторі шляхом пропускання змінного електричного струму (щільність струму на мембранах 0,33-0,40 А/см 2) через сік, що проходить у міжмембранному просторі коагулятора. Температура соку на виході коагулятора - 45-50°С. При цьому відбувається коагуляція органелл соку - хлоропластів, що містять мембранні (інтегральні і поверхневі білки), а також суму перерахованих вище біологічно активних речовин. Використання електромембранного способу коагуляції дозволяє знизити температуру нагріву соку, що сприяє зберіганню біологічно активних речовин. Отриманий коагулят соку пропускається через теплообмінник, де він охолоджується до температури 30°С. При цьому відбувається укрупнення часток коагуляту з утворенням крупнодисперсної суспензії. Дисперсна фаза являє собою конгломерати хлоропластів, що зкоагулювали. Отримана суспензія центрифугується (2200 g) для відділення осаду хлоропластової фракції й одержання соку. У результаті центрифугування отримують 50 кг пастообразної хлоропластової фракції (вологість ~ 65%). Сушка хлоропластової фракції відбувається в розпилюючій сушарці (температура теплоносія 180°С, швидкість потоку теплоносія 5-8 м/с). Після сушки одержують 17,5 кг сухої порошкоподібної хлоропластової фракції. Отриманий після відділення хлоропластової фракції сік у кількості 500 кг (вага збільшилася за рахунок конденсації пару) пропускається через камеру знесолення електродіалізатора при щільності струму на мембранах 9 мА/см 2 до досягнення рН соку 5,65. При цьому в обсязі соку коагулюють білки фракції А. На аніонообмінній мембрані утвориться осад ОМК. Сік, що містить зкоагульовану фракцію А піддають центрифугуванні при 2200 g. При цьому одержують осад фракції А. Частково депротеінізований сік (надосадову рідину) пропускають через анодну камеру електродіалізатора. При цьому в обсязі частково депротеінізованого соку коагулюють і переходять в осад білки фракції С. Осад фракції В і ОМК знімають з мембран після закінчення процесу. Фракцію А и ОМК сушать на розчинюючій сушарці (температура теплоносія 180°С, швидкість потоку теплоносія 5-8 м/с). Осад фракцій В і С сушать ліофільно при температурі - 40°С и тиску 1-2 Па. Кількості одержуваних продуктів приведені в таблиці 1. Енерговитрати на електродіалізне опрацювання соку і якісні показники одержуваних продуктів залежать від використовуваної щільності струму і кінцевого значення рН соку. Найбільше залежним є вміст білку у фракції А. Відносний вйіст білка в цій фракції, як функція рН соку, і енерговитрат на проведення процесу приведені в таблицях 7 і 8 відповідно. Як видно з цих таблиць, енерговитрати на проведення процесу при даній щільності струму близькі до мінімуму, а вміст білка у фракції А незначно відрізняється від максимального значення. Приклад 2. 2 36165 Здійснюється аналогічно прикладу 1, тільки електродіалізне опрацювання соку роблять при щільності струму на мембранах 11 мА/см 2 до досягнення рН соку 5,55. Кількості одержуваних продуктів приведені в табл. 2. Як видно з табл. 7 і 8 енерговитрати на проведення процесу при даній щільності струму близькі до мінімуму, а вміст білків у фракції А незначно відрізняється від максимального значення. Приклад 3. Здійснюється аналогічно прикладу 1, тільки електродіалізне опрацювання соку роблять при щільності струму на мембранах 8 мА/см 2 до досягнення рН соку 5,6. Кількості одержуваних продуктів приведені в таблиці 3. Зменшення щільності струму на мембранах нижче заявленої межі (9мА/см 2) призводить до збільшення тривалості процесу, унаслідок чого відбувається збільшення енерговитрат на його проведення (табл. 8). Приклад 4. Здійснюється аналогічно прикладу 1, тільки електродіалізне опрацювання соку роблять при щільності струму на мембранах 12 мА/см 2 до досягнення рН соку 5,6. Кількості одержуваних продуктів приведені в табл. 4. При збільшенні щільності струму на мембранах вище межі, що заявляється (11 мА/см 2), час досягнення необхідного рН соку зменшується незначно. Внаслідок цього відбувається невиправдане збільшення енерговитрат на проведення електродіалізного опрацювання соку. Приклад 5. Здійснюється аналогічно прикладу 1, тільки електродіалізне опрацювання соку роблять при щільності струму на мембранах 10 мА/см 2 до досягнення рН соку 5,50. Кількості одержуваних продуктів приведені в табл. 5. Зниження рН соку в результаті його електродіалізного опрацювання нижче межі, (рН 5,55), призводить до збільшення виходу фракції А. Однак при цьому істотно знижується чистота одержуваного продукту за рахунок соосадження при даних значеннях рН речовин небілкової природи. Внаслідок цього якість даного продукту знижується. Приклад 6. Здійснюється аналогічно прикладу 1, тільки електродіалізне опрацювання соку роблять при щільності струму на мембранах 10 мА/см 2 до досягнення рН соку 5,7. Кількості одержуваних продуктів приведені в табл. 6. При кінцевому значенні рН соку, що досягається в результаті його електродіалізного опрацювання, що перевищує межу, що заявляється (рН 5,65) спостерігається зниження виходу фракції А і значне зниження вмісту в ній білку. Таким чином, при щільностях струму електродіалізного опрацювання соку, що відрізняється від 9-11 мА/см 2 відбувається невиправдане збільшення енерговитрат на проведення процесу. Отже, електродіалізне опрацювання соку варто проводити при щільностях струму на мембранах в інтервалі 9-11 мА/см 2. При значенні рН соку, що досягається в результаті електродіалізного опрацювання нижче значення 5,55 одиниць рН знижується якість одержуваної фракції А. Збільшення кінцевого значення рН соку понад 5,65 призводить до зниження його якості внаслідок забруднення продукту речовинами небілкової природи. Отже, електродіалізне опрацювання соку доцільно проводити до досягнення рН, що лежить в інтервалі 5,55-5,65 одиниць рН. Кількості одержуваних продуктів приведені в табл. 7, 8. Таблиця 1 Показник Кількість продукту природної вологості, кг Кількість сухого продукту, кг Фракція А Фракція В Фракція С ОМК 11,31 0,49 0,45 20,0 4,98 0,22 0,20 5,0 Таблиця 2 Показник Кількість продукту природної вологості, кг Кількість сухого продукту, кг Фракція А Фракція В Фракція С ОМК 11,40 0,56 0,49 20,8 5,02 0,25 0,22 5,2 Таблиця 3 Показник Кількість продукту природної вологості, кг Кількість сухого продукту, кг Фракція А Фракція В Фракція С ОМК 11,33 0,51 0,49 20,0 4,99 0,23 0,22 5,0 3 36165 Таблиця 4 Показник Кількість продукту природної вологості, кг Кількість сухого продукту, кг Фракція А Фракція В Фракція С ОМК 11,33 0,51 0,49 20,0 4,99 0,23 0,22 5,0 Таблиця 5 Показник Кількість продукту природної вологості, кг Кількість сухого продукту, кг Фракція А Фракція В Фракція С ОМК 16,22 0,73 0,69 22,0 7,14 0,33 0,31 5,5 Таблиця 6 Показник Кількість продукту природної вологості, кг Кількість сухого продукту, кг Фракція А Фракція В Фракція С ОМК 5,54 0,25 0,25 12,0 2,44 0,11 0,11 3.0 Таблиця 7 Значення рН соку Відносний вміст білка С6(рН)/С6(5,6) 5,50 5,55 5,60 5,65 5,70 0,93 0,99 1,00 0,96 0,75 Таблиця 8 і, мА/см 2 E(i)/E(10,0) 7,0 1,11 8,0 1,05 9,0 1,02 10,0 1,00 11,0 1,03 12,0 1,06 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4 13,0 1,12