RU2460771C1 - Способ извлечения биологически активных веществ из биомассы одноклеточной водоросли рода chlorella - Google Patents
Способ извлечения биологически активных веществ из биомассы одноклеточной водоросли рода chlorella Download PDFInfo
- Publication number
- RU2460771C1 RU2460771C1 RU2011128468/10A RU2011128468A RU2460771C1 RU 2460771 C1 RU2460771 C1 RU 2460771C1 RU 2011128468/10 A RU2011128468/10 A RU 2011128468/10A RU 2011128468 A RU2011128468 A RU 2011128468A RU 2460771 C1 RU2460771 C1 RU 2460771C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biomass
- extract
- insoluble
- soluble
- dried
- Prior art date
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 241000195649 Chlorella <Chlorellales> Species 0.000 title claims abstract description 22
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000013543 active substance Substances 0.000 title claims description 17
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 24
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 claims description 28
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 28
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims description 11
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 claims description 9
- 239000004365 Protease Substances 0.000 claims description 9
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229940079919 digestives enzyme preparation Drugs 0.000 claims description 7
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 108010027350 protosubtilin Proteins 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 18
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 13
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 13
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 13
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 13
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 9
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 6
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 5
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 5
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 5
- 102000015636 Oligopeptides Human genes 0.000 description 4
- 108010038807 Oligopeptides Proteins 0.000 description 4
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 4
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 3
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 3
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 2
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000009108 Chlorella vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000007089 Chlorella vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003674 animal food additive Substances 0.000 description 1
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- -1 carbohydrate compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000021466 carotenoid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001747 carotenoids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Изобретение относится к микробиологической промышленности и позволяет извлекать биологически активные вещества из биомассы одноклеточной водоросли рода Chlorella. Способ предусматривает следующее. Высушенную до влажности 10% биомассу одноклеточной водоросли рода Chlorella механически активируют в активаторах планетарного, вибрационного или виброцентробежного типов, обеспечивающих ускорение мелющих тел 60-400 м/с2 при времени пребывания в зоне обработки 0,5-10 мин. Измельченную биомассу одноклеточной водоросли суспендируют в органическом растворителе, в качестве которых используют бензин или этиловый спирт, которые вносят при экстракции из расчета 5-7 литров органического растворителя на 1 кг сухой биомассы, с последующей экстракцией при комнатной температуре в течение 3-5 часов. Полученный экстракт фильтрованием разделяют на растворимую и нерастворимую части и сушат с получением сухого липидно-пигментного комплекса. Высушенную нерастворимую часть экстракта смешивают с ферментными препаратами «Целлюлокс-А» и «Протосубтилин г3х» или их смесей и проводят гидролиз в течение 4-8 часов при рН 4-6, температуре 50-65°С. При этом ферментные препараты добавляют к нерастворимой части экстракта в количестве 0,5-10 мас.%. Разделяют ферментативный гидролизат центрифугированием на растворимую и нерастворимую части с последующей их сушкой с получением сухих продуктов. 2 з.п. ф-лы, 4 пр.
Description
Изобретение относится к микробиологической промышленности и позволяет извлекать биологически активные вещества из биомассы одноклеточной водоросли рода Chlorella. Извлекаемые биологически активные вещества могут применяться в качестве кормовых добавок в сельском хозяйстве, а также в изготовлении косметических средств.
Клеточная стенка водоросли рода Chlorella состоит из целлюлозоподобных углеводов, белков и незначительного количества пигментов-каротиноидов. Устойчивая к химическим воздействиям клеточная стенка является основным препятствием для извлечения из клетки биологически активных веществ.
Обычно для переработки водоросли рода Chlorella используют комплексные методы, включающие кипячение или замораживание биомассы с целью разрушения клеток и ферментативный гидролиз компонентов биомассы, позволяющий перевести биологически активные вещества в водорастворимое состояние.
Известен способ получения комплекса биологически активных веществ из биомассы Chlorella vulgaris (Патент РФ №2256700 С1, опубл. 20.07.2006) [1]. Способ предусматривает культивирование биомассы водоросли, разрушение клеток биомассы и экстракцию биологически активных веществ. Для разрушения клеточных стенок авторы используют двукратное замораживание биомассы при температуре от -4°С до -15°С в течение 6 часов. В качестве экстрагента используют католит, полученный в диафрагменном электролизере. Данное техническое решение имеет ряд недостатков, главный из которых - неэффективность разрушения клеток биомассы методом замораживания. Кроме этого использование дорогого в получении католита отрицательно сказывается на суммарной экономической эффективности процесса получения биологически активных веществ.
Известен также способ извлечения липидов из биомассы (РФ №2388812 С1, опубл. 10.05.2010) [2] для получения альтернативного биодизельного топлива на основе липидов, экстрагированных из биомассы микроводоросли Chlorella. На первой стадии суспензия биомассы Chlorella подвергается обработке в аппарате, создающем вихревое электромагнитное поле с хаотически движущимися ферромагнитными частицами. В результате данной обработки клетки биомассы разрушаются, что облегчает последующую экстракцию липидов при помощи органических растворителей и обработки в импульсно-кавитационном аппарате. В описанном техническом решении можно отметить следующие недостатки. Разрушение клеток путем взаимодействия с хаотически движущимися ферромагнитными частицами неэффективно благодаря большим затратам электроэнергии на создание вихревого электромагнитного поля. Кроме того, клеточные стенки разрушенных клеток сохраняют свою исходную морфологию, что недостаточно способствует последующему процессу экстракции. Также подобные клеточные стенки малоактивны при химическом взаимодействии с ферментами или другими гидролизующими реагентами. Использование таких дорогих, токсичных и горючих органических растворителей, как хлороформ и четыреххлористый углерод, делает предложенный авторами способ неэкологичным и чрезвычайно опасным для здоровья обслуживающего персонала.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ извлечения биологически активных веществ из биомассы микроводоросли рода Chlorella (Патент РФ №2044770 С1, опубл. 27.09.1995) [3]. Способ заключается в многостадийной обработке биомассы Chlorella органическими растворителями и ферментами, проявляющими целлюлазную и протеазную активность.
На первой стадии для экстракции липидно-пигментного комплекса к биомассе микроводоросли Chlorella добавляют органические растворители (этанол или бензин) в соотношении 10 л растворителя на каждый килограмм сухой биомассы. Спустя 9 часов суспензию фильтруют, из растворимой части выпариванием растворителей получают липидно-пигментный комплекс, а нерастворимую часть подвергают дальнейшей обработке. Недостатком данной стадии является длительность проведения экстракции, а также чрезмерно большие объемы используемых растворителей. Данный недостаток обусловлен тем, что клеточные стенки не разрушаются, их структура остается неразупорядоченной и слабопроницаемой для органических растворителей.
На второй стадии нерастворимую в органических растворителях часть суспендируют в 10-кратном количестве воды и разваривают в течение 5-10 минут при температуре 100°С. При этом увеличивается проницаемость и реакционная способность клеточных стенок, что способствует протеканию дальнейшего ферментативного гидролиза. Недостатком данной стадии является использование высокой температуры для увеличения реакционной способности клеточных стенок. Это приводит к удорожанию конечного продукта, а также к термической денатурации большей части биологически активных веществ белковой природы. Кроме того, разваривание увеличивает проницаемость клеточных стенок без разрушения клеток.
На третьей стадии суспензию разваренной биомассы Chlorella подвергают ферментативному гидролизу. Для этого в суспензию вносят ферменты с целлюлазной или протеазной активностью и проводят гидролиз в течение 9-18 часов при температуре 45-50°С. После этого ферменты инактивируют нагреванием до 100-105°С. Центрифугированием при 6000 об/мин отделяют водорастворимую часть от нерастворимой. Водорастворимая фракция содержит углеводы, аминокислоты и нуклеотиды. Нерастворимая фракция содержит белок, низкомолекулярные пептиды и углеводные соединения типа крахмала. Недостатком данной стадии является чрезмерная длительность ферментативного гидролиза, обусловленная недостаточным активирующим действием термического разваривания на клеточные стенки.
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в создании экологически чистого, простого способа извлечения биологически активных веществ из биомассы одноклеточной водоросли рода Chlorella.
Поставленная задача решается благодаря заявляемому способу извлечения биологически активных веществ из биомассы одноклеточной водоросли рода Chlorella, включающему экстракцию липидно-пигментного комплекса органическим растворителем, фильтрование экстракта с последующим выпариванием растворителей из растворимой части и получением сухого липидно-пигментного комплекса, смешивание нерастворимой части экстракта с ферментными препаратами с целлюлазной или протеазной активностью, последующий ферментативный гидролиз, центрифугирование гидролизата и сушку растворимой и нерастворимой частей с получением сухих продуктов, отличающемуся тем, что биомассу одноклеточной водоросли рода Chlorella предварительно обрабатывают в мехактиваторах планетарного, вибрационного или виброцентробежного типа, обеспечивающих ускорение мелющих тел 60-400 м/с2 и время пребывания в зоне обработке 0,5-10 мин, экстракцию проводят при комнатной температуре в течение 3-5 часов с применением бензина или этилового спирта, а ферментативный гидролиз проводят с использованием ферментных препаратов «Целлолюкс-А» и «Протосубтилин г3х» или их смесей в течение 4-8 часов, при рН 4-6, при температуре 50-65°С, при этом ферментные препараты добавляют к нерастворимой части экстракта в количестве 0,5-10 мас.%.
Предпочтительно при экстракции липидно-пигментного комплекса 1 кг сухой биомассы обрабатывают 5-7 литрами бензина или этилового спирта.
Предпочтительно ферментативный гидролиз проводят при концентрации твердой фазы в растворе 10-20 мас.%.
При механической активации биомассы водоросли в указанных условиях происходит механическое разрушение клеток, разупорядочение надмолекулярной структуры клеточных стенок, повышение их проницаемости по отношению к ферментам и повышение их реакционной способности при последующем ферментативном гидролизе.
Механический способ получения активированных клеточных стенок более эффективен, чем разваривание в жидкой фазе при высокой температуре, так как не требует больших количеств воды и поддержания повышенной температуры. Биомасса, активированная механически, представляет собой разрушенные клетки и обладает большей реакционной способностью, чем разваренная при нагревании без разрушения клеток, о чем свидетельствуют меньшие времена, необходимые для осуществления экстракции органическими растворителями липидно-пигментного комплекса и ферментативного гидролиза. Разрушенные клеточные стенки, получаемые после механической активации, представляют собой воздушно сухой порошок от светло- до темно-зеленого цвета, который может непосредственно использоваться для дальнейшей экстракции липидно-пигментного комплекса и проведения ферментативного гидролиза.
После механической активации полупродукт суспендируют в органических растворителях и проводят экстракцию липидно-пигментного комплекса. Экстракт фильтрацией разделяют на растворимую часть, содержащую липидно-пигментный комплекс, и нерастворимую часть, сушат при помощи вакуумного испарителя или распылительной сушки. Выход сухого порошкообразного липидно-пигментного комплекса составляет 12-13 мас.% от исходной биомассы водоросли Chlorella. Нерастворимая часть экстракта используется для проведения дальнейшего ферментативного гидролиза.
Нерастворимую часть, полученную после экстракции органическими растворителями, суспендируют в воде и смешивают с ферментатативным комплексом, проявляющим целлюлазную или протеазную активность, и проводят ферментативный гидролиз. Полупродукт, полученный в результате ферментативного гидролиза, центрифугированием разделяют на растворимую (содержащую растворимые углеводы, аминокислоты, олигопептиды и нуклеотиды), нерастворимую (содержащую белки и углеводные полимеры) части и сушат при помощи вакуумного испарителя или распылительной сушки. Выход гидролизата, полученного сушкой растворимой части, составляет 59-66 мас.%. Выход высушенной нерастворимой части составляет 21-29 мас.%.
Ферментативный гидролиз нерастворимой части, полученной после экстракции органическими растворителями, проводят с применением ферментных препаратов «Целлолюкс-А» и «Протосубтилин г3х» или их смесей, проявляющих целлюлазную и протеазную активность в диапазоне рН 4-6, контролируемом стандартным буферным раствором, состоящим из 3,0-3,2 г уксусной кислоты и 6,7-7,2 г трехводного ацетата натрия на 1,0 литр воды. Ферментные препараты добавляют к биомассе водоросли в количестве 0,5-10 мас.%. Концентрация твердой фазы при ферментативном гидролизе составляет 10-20 мас.%. Температура 50-65°С, продолжительность гидролиза 4-8 часов.
Проведенный патентный поиск не выявил аналогичных способов извлечения биологически активных веществ из биомассы одноклеточной водоросли рода Chlorella, поэтому сделан вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Совокупность существенных признаков заявляемого способа также не выявлена, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого препарата и способа его получения критерию «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется следующими примерами.
Пример 1.
Высушенную до влажности 10 мас.% биомассу одноклеточной водоросли Chlorella механически активируют в проточном активаторе типа ЦЭМ или ВЦМ, обеспечивающем ускорение мелющих тел 60 м/с2 и время пребывания в зоне обработки 0,5 минут.
Полученный полупродукт суспендируют в 5 литрах бензина и проводят экстракцию в течение 5 часов при комнатной температуре. После этого экстракт фильтрованием разделяют на растворимую и нерастворимую части и сушат при помощи вакуумного испарителя или распылительной сушки. Растворимая часть экстракта содержит липидно-пигментный комплекс. После высушивания выход липидно-пигментного комплекса составляет 12 мас.% от взятой сухой биомассы.
Высушенную нерастворимую часть, полученную после экстракции бензином, смешивают с ферментативным комплексом «Целлолюкс-А» (производство ПО «СИББИОФАРМ» г.Бердск), обладающим целлюлазной активностью, равной 2000 ед./г, в количестве 0,5 мас.%. К смеси добавляют буферный раствор (3,0-3,2 г уксусной кислоты и 6,7-7,2 г трехводного ацетата натрия на 1,0 литр воды) с рН 4-6 до концентрации твердой фазы 10 мас.% и проводят ферментативный гидролиз в течение 4 часов при температуре 50°С. После проведения ферментативного гидролиза суспензию разделяют на растворимую и нерастворимую части центрифугированием при 6000 об/мин и сушат при помощи вакуумного испарителя или распылительной сушки. Растворимая часть содержит растворимые углеводы, аминокислоты, олигопептиды, нуклеотиды, и ее выход после сушки составляет 59 мас.% от исходной сухой биомассы. Нерастворимая часть содержит белки, углеводные полимеры, и ее выход после сушки составляет 29 мас.% от исходной сухой биомассы.
При ускорении мелющих тел менее 60 м/с2 не обеспечивается достаточная разупорядоченность супрамолекулярной структуры клеточных стенок биомассы водоросли, что снижает эффективность последующего ферментативного гидролиза. Применение обработки менее 0,5 минут не обеспечивает необходимой степени разрушения клеток водоросли и накопления механической энергии. Понижение температуры ферментативного гидролиза ниже 50°С отрицательно сказывается на скорости протекания гидролиза, а проведение прогрева менее чем за 4 часа не обеспечивает оптимальной степени превращения. Понижение концентрации твердой фазы менее 10 мас.% нецелесообразно из экономических соображений, так как связано с дальнейшей необходимостью удаления лишнего объема воды.
Пример 2.
Высушенную до влажности 10 мас.% биомассу одноклеточной водоросли Chlorella механически активируют в проточном активаторе типа ЦЭМ или ВЦМ, обеспечивающем ускорение мелющих тел 400 м/с2 и время пребывания в зоне обработки 10 минут.
Полученный полупродукт суспендируют в 7 литрах этилового спирта и проводят экстракцию в течение 3 часов при комнатной температуре. После этого экстракт фильтрованием разделяют на растворимую и нерастворимую части и сушат при помощи вакуумного испарителя или распылительной сушки. Растворимая часть экстракта содержит липидно-пигментный комплекс. После высушивания выход липидно-пигментного комплекса составляет 13 мас.% от взятой сухой биомассы.
Высушенную нерастворимую часть, полученную после экстракции этиловым спиртом, смешивают с ферментативным комплексом «Целлолюкс-А» (производство ПО «СИББИОФАРМ» г.Бердск), обладающим целлюлазной активностью, равной 2000 ед./г, в количестве 10 мас.%. К смеси добавляют буферный раствор с рН 4-6 (3,0-3,2 г уксусной кислоты и 6,7-7,2 г трехводного ацетата натрия на 1,0 литр воды) до концентрации твердой фазы 20 мас.% и проводят ферментативный гидролиз в течение 8 часов при температуре 65°С.
После проведения ферментативного гидролиза суспензию разделяют на растворимую и нерастворимую части центрифугированием при 6000 об/мин и сушат при помощи вакуумного испарителя или распылительной сушки. Растворимая часть содержит растворимые углеводы, аминокислоты, олигопептиды, нуклеотиды, и ее выход после сушки составляет 63 мас.% от исходной сухой биомассы. Нерастворимая часть содержит белки, углеводные полимеры, и ее выход после сушки составляет 24 мас.% от исходной сухой биомассы.
Повышение интенсивности механической активации позволяет использовать для экстракции этиловый спирт вместо бензина, снизить продолжительность экстракции и повысить выход липидно-пигментного комплекса.
При ускорении более 400 м/с2 происходит разогрев обрабатываемой биомассы, что может привести к разрушению биологически активных веществ белковой природы. Применение обработки свыше 10 минут также может приводить к механической деструкции целевых компонентов. Повышение температуры ферментативного гидролиза выше 65°С приводит к денатурации ферментативного комплекса. Увеличение времени прогрева свыше 8 часов несущественно сказывается на степень превращения ввиду постепенного уменьшения скорости реакции от времени. Повышение концентрации твердой фазы более 20 мас.% нецелесообразно ввиду высокой вязкости реакционной смеси.
Пример 3.
Осуществляется в условиях примера 2. В качестве ферментативного комплекса используется равновесомая смесь ферментативного комплекса «Целлолюкс-А», обладающего целлюлазной активностью, равной 2000 ед./г, и ферментативного комплекса «Протосубтилин г3х» (производство ПО «СИББИОФАРМ» г.Бердск), обладающего протеазной активностью по отношению к белкам клеточной стенки, равной 11070 ед./г. Оптимальная температура проведения ферментативного гидролиза для данного ферментативного комплекса 60°С. Продолжительность реакции 6 часов.
Составленная таким образом смесь ферментных комплексов имеет 1000 ед./г целлюлазной активности и 5535 ед./г протеазной активности.
После проведения ферментативного гидролиза суспензию разделяют на растворимую и нерастворимую части центрифугированием при 6000 об/мин и сушат при помощи вакуумного испарителя или распылительной сушки. Растворимая часть содержит растворимые углеводы, аминокислоты, олигопептиды, нуклеотиды, и ее выход после сушки составляет 66 мас.% от исходной сухой биомассы. Нерастворимая часть содержит белки, углеводные полимеры, и ее выход после сушки составляет 21 мас.% от исходной сухой биомассы.
Использование смеси ферментативных комплексов, обладающих целлюлазной и протеазной активностью, позволяет увеличить выход водорастворимой части гидролизата, а также увеличить скорость ферментативной реакции гидролиза клеточной стенки за счет комплексного воздействия на ее структурные компоненты.
Пример 4.
Осуществляется в условиях примера 3. В качестве механического активатора используют планетарную мельницу АГО-2, позволяющую получать в лабораторных условиях небольшие партии продукта для научных исследований и отработки технологических стадий.
По сравнению с прототипом заявляемое техническое решение позволяет проще и с большими выходами извлекать биологически активные вещества из биомассы одноклеточной водоросли рода Chlorella. Применение в заявленном способе дополнительной механической обработки биомассы Chlorella в мехактиваторах планетарного, вибрационного или виброцентробежного типа позволяет разрушить клетки водоросли, а также разупорядочить структуру клеточных стенок. Это приводит к увеличению проницаемости клеточных стенок для органических растворителей и ферментов, возрастанию их реакционной способности, позволяет сократить продолжительность операций экстракции и ферментативного гидролиза, затраты органических растворителей. Одновременно с этим увеличивается выход биологически активных веществ. Перечисленные выше достоинства заявленного способа делают его более экологически чистым, простым в исполнении и экономически эффективным, чем способ по прототипу.
Claims (3)
1. Способ извлечения биологически активных веществ из биомассы одноклеточной водоросли рода Chlorella, включающий экстракцию липидно-пигментного комплекса органическим растворителем, фильтрование экстракта с последующим выпариванием растворителей из растворимой части и получением сухого липидно-пигментного комплекса, смешивание нерастворимой части экстракта с ферментными препаратами с целлюлазной и протеазной активностью, последующий ферментативный гидролиз, центрифугирование гидролизата и сушку растворимой и не растворимой частей с получением сухих продуктов, отличающийся тем, что биомассу одноклеточной водоросли рода Chlorella предварительно обрабатывают в мехактиваторах планетарного, вибрационного или виброцентробежного типа, обеспечивающих ускорение мелющих тел 60-400 м/с2 при времени пребывания в зоне обработки 0,5-10 мин, экстракцию проводят при комнатной температуре в течение 3-5 ч с применением бензина или этилового спирта, а ферментативный гидролиз проводят с использованием ферментных препаратов «Целлюлокс - А» и «Протосубтилин г3х» или их смесей в течение 4-8 ч при рН 4-6, при температуре 50-65°С, при этом ферментные препараты добавляют к нерастворимой части экстракта в количестве 0,5-10 мас.%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при экстракции липидно-пигментного комплекса 1 кг сухой биомассы обрабатывают 5-7 л бензина или этилового спирта.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ферментативный гидролиз проводят при концентрации твердой фазы в растворе 10-20 мас.%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011128468/10A RU2460771C1 (ru) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Способ извлечения биологически активных веществ из биомассы одноклеточной водоросли рода chlorella |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011128468/10A RU2460771C1 (ru) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Способ извлечения биологически активных веществ из биомассы одноклеточной водоросли рода chlorella |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2460771C1 true RU2460771C1 (ru) | 2012-09-10 |
Family
ID=46938922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011128468/10A RU2460771C1 (ru) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Способ извлечения биологически активных веществ из биомассы одноклеточной водоросли рода chlorella |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2460771C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2559007C1 (ru) * | 2014-02-12 | 2015-08-10 | Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Способ комплексной переработки и рационального использования плодового сырья |
| RU2625741C1 (ru) * | 2016-07-19 | 2017-07-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Способ лечения и профилактики колибактериоза у цыплят-бройлеров |
| RU2695879C1 (ru) * | 2018-12-01 | 2019-07-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ получения пигментного комплекса из биомассы одноклеточных водорослей рода Chlorella |
| RU2700079C1 (ru) * | 2018-11-08 | 2019-09-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение Биосинтез" | Способ получения ферментолизатов бактерий Methylococcus capsulatus |
| RU2824212C1 (ru) * | 2023-09-26 | 2024-08-06 | Михаил Сергеевич Темнов | Способ получения пептидной фракции из водорастворимых белков микроводорослей, обладающей антибиотическими свойствами |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU207309A1 (ru) * | А. Г. Нещадим, Г. А. Овчинникова , В. П. Ржехин Всесоюзный научно исследовательский институт жиров | Способ извлечения жира | ||
| SU557785A1 (ru) * | 1975-04-09 | 1977-05-15 | Ордена Ленина Институт Элементоорганических Соединений Ан Ссср | Способ переработки биомассы микроорганизмов |
| RU2005485C1 (ru) * | 1991-04-12 | 1994-01-15 | Станислав Григорьевич Батраков | Способ получения средства для лечения заболеваний кожи у животных |
| RU2044770C1 (ru) * | 1992-12-29 | 1995-09-27 | Мещерякова Аделия Леонидовна | Способ извлечения биологически активных веществ из биомассы микроводоросли рода chlorella |
| RU2148637C1 (ru) * | 1997-08-04 | 2000-05-10 | Данилина Лидия Львовна | Способ получения биологически активных веществ |
| RU2166868C1 (ru) * | 2000-07-11 | 2001-05-20 | Институт микробиологии РАН | Способ получения биологически активного средства |
| RU2256700C1 (ru) * | 2004-02-11 | 2005-07-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия | Способ получения комплекса биологически активных веществ |
| RU2388812C1 (ru) * | 2008-09-22 | 2010-05-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (ГНУ ВИИТиН) | Способ извлечения липидов из биомассы |
| RU2430114C2 (ru) * | 2008-12-22 | 2011-09-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Исследовательский Институт "Росбио" | Способ получения углеводов гидролизом полисахаридных комплексов водорослей (варианты) |
-
2011
- 2011-07-08 RU RU2011128468/10A patent/RU2460771C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU207309A1 (ru) * | А. Г. Нещадим, Г. А. Овчинникова , В. П. Ржехин Всесоюзный научно исследовательский институт жиров | Способ извлечения жира | ||
| SU557785A1 (ru) * | 1975-04-09 | 1977-05-15 | Ордена Ленина Институт Элементоорганических Соединений Ан Ссср | Способ переработки биомассы микроорганизмов |
| RU2005485C1 (ru) * | 1991-04-12 | 1994-01-15 | Станислав Григорьевич Батраков | Способ получения средства для лечения заболеваний кожи у животных |
| RU2044770C1 (ru) * | 1992-12-29 | 1995-09-27 | Мещерякова Аделия Леонидовна | Способ извлечения биологически активных веществ из биомассы микроводоросли рода chlorella |
| RU2148637C1 (ru) * | 1997-08-04 | 2000-05-10 | Данилина Лидия Львовна | Способ получения биологически активных веществ |
| RU2166868C1 (ru) * | 2000-07-11 | 2001-05-20 | Институт микробиологии РАН | Способ получения биологически активного средства |
| RU2256700C1 (ru) * | 2004-02-11 | 2005-07-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия | Способ получения комплекса биологически активных веществ |
| RU2388812C1 (ru) * | 2008-09-22 | 2010-05-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (ГНУ ВИИТиН) | Способ извлечения липидов из биомассы |
| RU2430114C2 (ru) * | 2008-12-22 | 2011-09-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Исследовательский Институт "Росбио" | Способ получения углеводов гидролизом полисахаридных комплексов водорослей (варианты) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2559007C1 (ru) * | 2014-02-12 | 2015-08-10 | Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Способ комплексной переработки и рационального использования плодового сырья |
| RU2625741C1 (ru) * | 2016-07-19 | 2017-07-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Способ лечения и профилактики колибактериоза у цыплят-бройлеров |
| RU2700079C1 (ru) * | 2018-11-08 | 2019-09-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение Биосинтез" | Способ получения ферментолизатов бактерий Methylococcus capsulatus |
| RU2695879C1 (ru) * | 2018-12-01 | 2019-07-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ получения пигментного комплекса из биомассы одноклеточных водорослей рода Chlorella |
| RU2824212C1 (ru) * | 2023-09-26 | 2024-08-06 | Михаил Сергеевич Темнов | Способ получения пептидной фракции из водорастворимых белков микроводорослей, обладающей антибиотическими свойствами |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | Preparation, deproteinization and comparison of bioactive polysaccharides | |
| CN109504715A (zh) | 一种制备聚羟基脂肪酸酯（pha）的方法 | |
| Wu et al. | Extraction, functionality, and applications of Chlorella pyrenoidosa protein/peptide | |
| CN101407825A (zh) | 一种水溶性功能红曲粉的生产方法 | |
| CN106661082A (zh) | 用于从微藻生物质提取可溶性蛋白的方法 | |
| RU2460771C1 (ru) | Способ извлечения биологически активных веществ из биомассы одноклеточной водоросли рода chlorella | |
| CN101381337A (zh) | 一种虾青素的提取方法 | |
| Vendruscolo et al. | Apple pomace as a substrate for fungal chitosan production in an airlift bioreactor | |
| CN103493969A (zh) | 一种生产大鲵多肽粉的方法 | |
| Yaghmaei et al. | Production of chitosan by submerged fermentation from Aspergillus niger | |
| KR20170028353A (ko) | 미세조류 바이오매스로부터의 가용성 단백질의 추출 방법 | |
| Li et al. | Unit operations applied to cell disruption of microalgae | |
| CN104031109A (zh) | 一种微生物发酵纯化茶皂素的方法 | |
| Maghsoudi et al. | Comparison of solid substrate and submerged fermentation for chitosan production by Aspergillus niger | |
| CN103276038B (zh) | 一种试剂级蛋白胨的生产方法 | |
| Giraldo et al. | Production, Extraction, and Solubilization of Exopolysaccharides Using Submerged Cultures of Agaricomycetes | |
| Maghsoudi et al. | Influence of different nitrogen sources on amount of chitosan production by Aspergillus niger in solid state fermentation | |
| CN115894734B (zh) | 高效低污染的海参蒸煮液提取海参多糖的方法 | |
| CN101591686B (zh) | 生物催化制备穿心莲内酯酯化衍生物的方法 | |
| RU2695879C1 (ru) | Способ получения пигментного комплекса из биомассы одноклеточных водорослей рода Chlorella | |
| KR101646148B1 (ko) | 양이온성 고분자와 전단 응력을 이용한 미세조류로부터 지질을 추출하는 방법 및 장치 | |
| RU2680691C1 (ru) | Способ получения хитина из личинок черной львинки hermetia illucens | |
| CN121159440A (zh) | 一种基于两步酶解制备类胡萝卜素的方法及其产品和应用 | |
| CN111978428A (zh) | 一种用于抑制人肝癌细胞的大豆秸秆多糖分离纯化方法及应用 | |
| Srivastava et al. | Emerging Technologies for the Recovery of Microbial Bioactive Compounds |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130709 |