Спосіб отримання хітозану з міцеліальної біомаси гриба aspergillus niger

Реферат: Спосіб отримання хітозану з міцеліальної біомаси гриба Aspergillus niger, який включає лужну обробку вихідної біомаси при високих температурах впродовж тривалого часу для отримання хітозан-глюканових комплексів та подальшу екстракцію хітозану ацетатною кислотою зі складу комплексів, а також осадження хітозану розведеним розчином натрію гідроксиду, крім того для досягнення вищого виходу хітозану, а також для істотного зменшення тривалості процесу відділення хітозану від глюканів використовується одноразова екстракція ацетатною кислотою з наступним лужним осадженням хітозану, а також застосовується енергозберігаюче корегування технологічних умов проведення реакції деацетилювання, які дозволяють зменшити час проведення реакції. UA 79581 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ ХІТОЗАНУ З МІЦЕЛІАЛЬНОЇ БІОМАСИ ГРИБА ASPERGILLUS NIGER UA 79581 U UA 79581 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області хімії природних сполук та біотехнології і може використовуватись в медицині, косметології, біоінженерії, а також в хімічній, текстильній, харчовій та паперовій промисловості. Хітозан - це -(1-4)-2-аміно-2-дезокси-D-глікополісахарид, тобто деацетильоване похідне природного полісахариду хітину. Широке використання хітозану пов'язане з його унікальними властивостями - біосумісність, нетоксичність, протизапальні та плівкоутворювальні властивості, хітозан здатний до біодеструкції та регенерації. Сировиною для отримання хітозану є хітин, який в основному добувають з панцирів ракоподібних. Але як сировина може використовуватись хітин з клітинних стінок бактерій, грибів, а також хітинове покриття комах. Відомий спосіб виділення хітозан-глюканових комплексів з біомаси гриба Aspergillus niger відходу біотехнологічного виробництва лимонної кислоти включає обробку вихідного міцелію 30-50 % розчином NaOH впродовж 4-6 годин при температурі 118-130 °C [1]. Недоліком цього способу є неможливість виділення хітозану в чистому вигляді з нерозчинного хітозанглюканового комплексу. Найбільш близьким до запропонованого способу є спосіб отримання хітозану, який включає 3 етапи кислотної екстракції хітозану з хітозан-глюканових комплесів [2]. Для переведення хітину клітинної стінки грибів реакцією деацетилювання в хітозан та одержання хітозанглюканових комплексів, грибну біомасу витримують в 46-50 % розчині лугу в температурному діапазоні від 60° до 90 °C впродовж не менше 10 годин. Недоліком цього способу є велика тривалість процесу та використання великої кількості води для зменшення рН в процесі розведення реакційної суміші після реакції деацетилювання. Також до недоліків можна віднести використання 3-етапної кислотної екстракції, що потребує як збільшення кількості кислоти, так і використання додаткового обладнання. Задачею корисної моделі, що заявляється, є досягнення вищого виходу хітозану, а також істотне зменшення тривалості процесу. В основу корисної моделі поставлена задача розробки нового способу одержання хітозану з відходу біомаси гриба Aspergillus niger шляхом зміни технологічного процесу. Це досягається використанням віджимання хітозан-глюканового залишку на прес-фільтрі від концентрованого розчину лугу після закінчення процесу деацетилювання. Для відділення хітозану від глюканів використовується одноразова екстракція ацетатною кислотою з наступним лужним осадженням хітозану замість триразової, що сприяє зменшенню об'ємів води, яка необхідна для зниження рН. Корисна модель дозволяє скоротити час, витрати та збільшити вихід хітозану. Приклад В круглодонну тригорлу колбу місткістю 1 л вносять 100 мл дистильованої води та поступово додають 162 г кристалічного натрію гідрооксиду до повного розчинення кристалів (маса NaOH залежить від вологості вихідного міцелію i розраховується). В реакційну колбу вносять 200 г біомаси міцелію гриба Aspergillus niger вологістю 88 %. При цьому в реакційній колбі утворюється 37 % розчин NaOH. Реакційну колбу занурюють в гліцеринову баню, вмикають нагрів та перемішування. Підтримуючи сталу температуру 110 °C, проводять реакцію деацетилювання впродовж 7 годин. Після закінчення процесу реакційну суміш поступово охолоджують та відділяють лужний розчин від хітозан-глюканового комплексу на прес-фільтрі. Хітозан-глюкановий комплекс ретельно промивають дистильованою водою в співвідношенні 1:5 та центрифугуванням розділяють на лужний фільтрат та хітозан-глюкановий осад. Осад переносять в плоскодонну колбу місткістю 1 л та поступово додають 2 М розчин ацетатної кислоти, доводячи до встановлення сталого значення рН=3,8. Проводять перемішування одержаної суміші впродовж 30 хвилин. При цьому відбувається екстракція хітозану ацетатною кислотою та утворення розчинної солі хітозан ацетату. Після проведення екстракції осад глюканів відділяють на прес-фільтрі від екстракту, який є ацетатним розчином хітозану. Екстракт переносять в плоскодонну колбу ємкістю 0,5 л та по краплях при перемішуванні додають 2 М розчин NaOH, контролюючи рН. При досягненні рН=7,2-7,4 відбувається осадження хітозану, додавання розчину лугу припиняють та залишають суміш до повного осідання хітозану, який потім відділяють за допомогою центрифуги. Отриманий хітозан промивають дистильованою водою та висушують до сталої маси при 50 °C впродовж 5-7 годин. Вихід становить 12,3 % в перерахунку на сухий вихідний міцелій. Приклади 1-7 були отримані шляхом зміни умов проведення технологічного процесу (табл.). 1 UA 79581 U Таблиця Умови технологічного процесу та вихід продукту Темпера тура, °C Кількість кислотних екстракцій хітозану 46,8 80 18 3 5 14,0 37 40 40 45 45 45 110 110 100 110 100 90 7 7 7 7 7 7 1 1 1 1 1 1 30 30 30 30 30 30 12,3 13,8 13,6 16,2 16,0 14,8 № W(Na ОН), % прикладу Відомий спосіб 1 3 4 5 6 7 5 Вихід Тривалість хітозану в кожної перерахунку екстракції, хв. на сухий міцелій, % Тривалість процесу, години Джерела інформації: 1. Пат. 2923802 ФРГ, МКИ С 08 В 37/08. Chitosan-glucan komplex und Verfahren zu dessen Herstellorg: Пат. 2923802 ФРГ, МКИ С 08 В 37/08/ R.A.A. Muzzarelli (Italy); Заявл. 12.06.79; Опубл. 20.12.79.-14 с. 2. Пат. 4806474 USA, МКИ С 08 В 37/08. Preparation of mycelial chitosan and glucan fractions from microbial biomass: Пат. 4806474 USA, МКИ С 08 В 37/08/ Donald F.Hershberger; Заявл. 10.06.85; Опубл. 21.02.89.-6 с. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб отримання хітозану з міцеліальної біомаси гриба Aspergillus niger, який включає лужну обробку вихідної біомаси при високих температурах впродовж тривалого часу для отримання хітозан-глюканових комплексів та подальшу екстракцію хітозану ацетатною кислотою зі складу комплексів, а також осадження хітозану розведеним розчином натрію гідроксиду, який відрізняється тим, що для досягнення вищого виходу хітозану, а також для істотного зменшення тривалості процесу відділення хітозану від глюканів використовується одноразова екстракція ацетатною кислотою з наступним лужним осадженням хітозану, а також застосовується енергозберігаюче корегування технологічних умов проведення реакції деацетилювання, які дозволяють зменшити час проведення реакції. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2