Способ получения хитозана

(51) 23 1/33 (2006.01) 08 37/08 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ порциями концентрированной соляной кислоты для деминерализации. Продолжительность процесса деминерализации составляет 1-1,5 часа при температуре окружающей среды 20-25 С. Депротеинизацию осуществляют суспензией пепсина при соотношение деминерализованного панциряводыфермент-субстрата 131-122,2-2,5 и температуре 30-40 С в течение 24- 48 часов. Осуществляют щелочную очистку 2-3 раствором щелочи в соотношении 16 в течение 1-1,5 часа при температуре 90-95 С. Полученный хитин загружают при перемешивании в 50-ный растворс температурой 100 С и проводят деацетилирование в течение 30 мин. По окончании деацетилирования выпавший осадок хитозана отделяют, растворяют,добавляя дистиллированную воду, нейтрализуют доне менее 6,5-7,5, промывают и сушат при температуре не выше 60 С. Предлагаемый способ позволяет рационально использовать панцирьсодержащие отходы речных раков.(72) Бейсембаев Семейхан Жумагалиевич Байгазанов Абдрахман Нурмухамбетович Турлыбеков Марат Марупович Кундызбаев Джумакан Какимович(57) Изобретение относится к рыбной промышленности, в частности к способам получения хитозана из панцирьсодержащих отходов речных раков, и может быть использовано в пищевой промышленности, медицине, косметике и охране окружающей среды. Способ предусматривает измельчение хитинсодержащего сырья, проведение экстракции липидной фракции, добавление воды в соотношении 18-110 и в режиме перемешивания отдельными Изобретение относится к рыбной промышленности, в частности к способам получения хитозана из панцирьсодержащих отходов речных раков, и может быть использовано в пищевой промышленности, медицине, косметике и охране окружающей среды. Применение ферментных препаратов для депротеинизации панцирьсодержащего сырья обеспечивает более мягкие условия получения хитозана и позволяет сохранить в наибольшей степени его нативные свойства. Известен способ получения хитозана,защищенный патентом РФ 2073017, МПК С 08 В 37/08, 01 20/30, опубл. 10.02.97. Способ включает измельчение природного хитинсодержащего сырья,декальцинирование соляной кислотой концентрацией 1-5,депротеинизацию гидроксидом натрия концентрацией 1-5,деацетилирование гидроксидом натрия, отделение хитозана от маточного раствора и сушку. Перед декальцинированием водную суспензию измельченного хитинсодержащего сырья обрабатывают гидроксидом натрия до получения концентрации его в суспензии 1-4 при температуре 50-60 С в течение 1-3 ч, проводят две стадии декальцинирования,две стадии депротеинизации и две стадии деацетилирования. Перед первым деацетилированием проводят отбеливание твердой фазы перекисью водорода или гипохлоритом натрия при температуре 40-60 С в течение 30 мин,и дополнительное декальцинирование, промывают и обезвоживают гидроксидом натрия. Второе деацетилирование ведут при температуре 80-90 С в течение 3 ч гидроксидом натрия концентрацией 52. Недостатками способа являются его многостадийность,большая длительность,повышенный расход химических материалов,невысокая молекулярная масса получаемого хитозана. Для отбеливания с целью получения конечного хитозана белого цвета используется перекись водорода, остатки которого трудно удаляются. Наиболее близким техническим решением,взятым за прототип, является способ получения хитозана (Патент РФ 2221811, МПК С 08 В 37/08,опубл. 20.01.2004 г.), включающий измельчение природного хитинсодержащего сырья,экстрагирование в течение 1-3 ч с последующим использованием двухстадийного декальцинирования соляной кислотой и двухстадийной депротеинизации,с промежуточными промывками водой,деацетилирование гидроксидом натрия, отделение хитозана от маточного раствора, промывку и сушку,в котором по изобретению экстрагирование осуществляют жидкой двуокисью углерода, после первой стадии декальцинирования с промывкой проводят первую стадию депротеинизации ферментом в количестве 0,1-0,5 от веса сухого хитинсодержащего порошка присреды 9,0-10,5 в течение 1-4 ч при температуре 50-70 С и 4-72 кратном избытке воды, отделяют и промывают хитинсодержащий порошок, а затем осуществляют вторую стадию декальцинирования и депротеинизации ферментом. Стадии декальцинирования осуществляют соляной кислотой концентрацией 0,8-2,5 при 5-10-кратном объеме соляной кислоты от веса хитинсодержащего порошка при температуре 35-50 С в течение 0,5-2 ч. Добавляют 2-4 объема от веса сухого хитинсодержащего порошка 45-50 гидроксида натрия и проводят деацетилирование гидроксидом натрия при температуре 85-95 С в течение 2-4 ч. Полученный хитозан промывают водой при температуре 60-80 С до 6,5-7,4, отделяют на центрифуге, сушат и измельчают. В качестве фермента для депротеинизации по прототипу используют ферменты растительного происхождения, например, папаин, липаин. Экстрагирование проводится с целью отделения липидной фракции, что обеспечивает получение обесцвеченного хитина. Недостатком прототипа является сложность процесса получения хитозана и использование для депротеинизации дорогостоящих ферментов растительного происхождения, производимых в дальнем рубежье (напр, Франции). Кроме того,полученный хитозан содержит значительное количество примесей минеральных и белковых веществ. Задачей изобретения является создание несложного способа получения хитозана с пониженным содержанием минеральных и белковых веществ за счет использования для депротеинизации хитинсодержащего сырья протеолитических ферментов животного происхождения и проведения щелочной доочистки хитина. Задача решается тем, что в способе производства хитозана из панцирьсодержащего сырья ракообразных,включающем измельчение хитинсодержащего сырья,экстрагирование,декальцинирование, депротеинизацию, промывку водой, деацетилирование, отделение хитозана от маточного раствора, промывку и сушку, все процессы осуществляют однократно,депротеинизацию осуществляют с использованием суспензии пепсина - протеолитического фермента животного происхождения,кроме того,дополнительно проводят процесс щелочной доочистки хитина. Техническим результатом является получение хитозана с пониженным содержанием примесей минеральных и белковых веществ без применения дорогостоящих ферментных препаратов. Суспензию фермента пепсина, получают из слизистой оболочки желудков крупного рогатого скота. Фермент обладает достаточно высокой протеолитической активностью,является эндопептидазой, т.е. расщепляет внутренние пептидные связи в молекулах белков и пептидов. Оптимум 1,5-2,0. Пепсин гидролизует пептидные связи, образованные аминогруппами ароматических аминокислот фенилаланин,триптофан) аминогруппами и карбоксигруппами лейцина, глутаминовой кислоты и т.д. Введение процесса щелочной доочистки хитина позволяет получить хитозан с пониженным содержанием примесей минеральных и белковых веществ. Способ осуществляют следующим образом. Панцирьсодержащие отходы, образующиеся при разделке вареных речных раков, измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 5 мм,промывают водой, подпрессовывают для удаления избытка воды проводят 3-кратную экстракцию липидной фракции этиловым спиртом при температуре 60-70 С. Удаляют остаток спирта,обесцвеченный отжатый панцирь высушивают и к нему добавляют воду в соотношении 18-110 и в режиме перемешивания отдельными порциями концентрированную соляную кислоту для деминерализации, доводя ее концентрацию до 2-4 в течение 30-40 мин. Продолжительность процесса составляет 1-1,5 часа при температуре окружающей среды 20-25 С. Депротеинизацию осуществляют суспензией пепсина при соотношение деминерализованного панциряводыферментсубстрата 131-122,2-2,5 и температуре 3040 С в течение 24- 48 часов. Далее осуществляют щелочную очистку 2-3 раствором щелочи в соотношении 16 в течение 1-1,5 часа при температуре 90-95 С. Полученный хитин загружают при перемешивании в 50-ный растворс температурой 100 С и проводят деацетилирование в течение 30 мин. По окончании деацетилирования выпавший осадок хитозана отделяют фильтрованием или центрифугированием,растворяют,добавляя дистиллированную воду, нейтрализуют доне менее 6,5-7,5, промывают дистиллированной водой до отсутствия следов соли (хлоридов), ацетоном и сушат при температуре не выше 60 С. В качестве сырья могут быть использованы панцирьсодержащие отходы, образующиеся при разделке вареных речных раков сухие,измельченные панцирьсодержащие отходы речных раков мороженые панцирьсодержащие отходы(концентрат панциря головогруди речных раков). Суспензию пепсина получают следующим образом. От сычугов крупного рогатого скота отделяют слизистую оболочку и измельчают ее на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм. Настаивают измельченное сырье в растворе соляной кислоты при 1,8-2,2. Массу перемешивают в течение 3 ч через каждые 15-20 минут, затем оставляют на 2-3 часа. После отделения раствора оставшуюся густую массу подвергают 2- 3 повторным настаиваниям при тех же условиях. Все полученные растворы смешивают и проводят высаливание поваренной вакуумной солью при температуре 10-18 С. Высоленной массе фермента дают отстояться,уплотниться в течение 3-5 часов. Затем ферментную массу отжимают в мешках на центрифуге. Отфугованную массу фермента пепсина применяют для депротеинирования. Ферментная масса представляет собой суспензию, выход которой 7075 и протеолитическая активность 3,2 ед/г. Примеры выполнения способа. Пример 1. Панцирьсодержащие отходы, образующиеся при разделке вареных речных раков, измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 5 мм,промывают водой, подпрессовывают для удаления избытка воды проводят 3- кратную экстракцию липидной фракции этиловым спиртом при температуре 60-70 С. Удаляют остаток спирта,обесцвеченный отжатый панцирь высушивают и к нему добавляют воду в соотношении 110. Поддерживая режим перемешивания, вносят отдельными порциями концентрированную соляную кислоту для деминерализации, доводя концентрацию НС до 2 в течение 30 мин. Процесс осуществляют в течение часа при температуре окружающей среды 20 С, после чего раствор сливают, осадок подпрессовывают, добавляют к влажному деминерализованному панцирю воду и суспензию пепсина в соотношении 131 для депротеинизации. Процесс проводят при температуре 30 С,- 2,0 в течение 48 часов, затем промывают водой до нейтральной среды, остаток подпрессовывают, обрабатывают 2 раствором щелочи в соотношении 16 в течение 1,5 часа при температуре 95 С, затем промывают водой до нейтральной среды. Полученный хитин загружают при перемешивании в 50-ный растворс температурой 100 С и проводят деацетилирование в течение 30 мин. По окончании деацетилирования выпавший осадок хитозана отделяют фильтрованием или центрифугированием,растворяют,добавляя дистиллированную воду, нейтрализуют доне менее 6,5-7,5, промывают дистиллированной водой до отсутствия следов соли (хлоридов), ацетоном и сушат при температуре не выше 60 С. Пример 2. Сухие,измельченные панцирьсодержащие отходы речных раков, экстрагируют липидную фракцию спиртом. Панцирь от спиртового экстракта отделяют фильтрованием или центрифугированием и высушивают. Дальнейшие операции аналогичны примеру 1. Пример 3. Мороженые панцирьсодержащие отходы(концентрат панциря головогруди речных раков) размораживают, экстрагируют липидную фракцию спиртом, затем к высушенному обесцвеченному панцирю добавляют воду в соотношении 18 и при перемешивании вносят отдельными порциями концентрированную соляную кислоту для деминерализации, доводя концентрацию НС до 4 в течение 40 мин. Процесс осуществляют в течение 1,5 часа при температуре окружающей среды 25 С,после чего раствор сливают,осадок подпрессовывают,добавляют к влажному деминерализованному панцирю воду и суспензию пепсина в соотношении 122 для депротеинизации. 3 Процесс проводят при температуре 40 С,- 2,5 в течение 24 часов, промывают водой до нейтральной среды, остаток подпрессовывают, обрабатывают 3 раствором щелочи в соотношении 16 в течение часа при температуре 95 С, затем промывают водой до нейтральной среды. Полученный хитин загружают при перемешивании в 50-ный растворс температурой 100 С и проводят деацетилирование в течение 30 мин. По окончании деацетилирования выпавший осадок хитозана отделяют фильтрованием или центрифугированием,растворяют,добавляя дистиллированную воду, нейтрализуют доне менее 6,5-7,5, промывают дистиллированной водой до отсутствия следов соли (хлоридов), ацетоном и сушат при температуре не выше 60 С. Предлагаемый способ позволяет рационально использовать панцирьсодержащие отходы речных раков. Сравнительный химический состав и свойства хитозана, полученного по примерам 1-3 представлен в таблице. Таблица Способ Массовая доля золы,Степень деацетилирования,Молекулярная масса, кД Выход от сухого панциря,ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения хитозана из панцирьсодержащих отходов речных раков,предусматривающий измельчение сырья,экстракцию липидной фракции, деминерализацию,ферментативную депротеинизацию,деацетилирование, отделение и сушку хитозана,отличающийся тем,что депротеинизацию осуществляют суспензией фермента пепсина, в соотношении деминерализованный панцирьводасуспензия фермента 131-122 при рН 2-2,5, температуре 30-40 С, в течение 24-48 ч, Пример 1 0,10 77,0 330 12,3 после депротеинизации дополнительно проводят щелочную очистку 2-3 раствором щелочи в соотношении 16 при температуре 90-95 С в течение 1-1,5 ч. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию фермента пепсина для ферментативной депротеинизации получают путем размораживания замороженной слизистой оболочки желудков крупного рогатого скота, ее измельчения,настаивания измельченного сырья в растворе соляной кислоты при рН 1,8-2,2, высаливание поваренной вакуумной солью при температуре 1018 С в течение 3-5 часов, центрифугирования.