Способ получения поверхностно-активных веществ

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ, включающий гидролиз белкового сырья, последующее ацилирование белкового.гидролизата хлорангидридами высших жирных кислот и выделение целевого продукта, о тлич ающийся тем,, что, с целью повышения качества продукта, в качестве исходного белкового сырья используют биомассу микроорганизмов и гидролиз ведут в течение 6-t6 ч. (Л а 4 00

„.SUÄÄ 006481

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН уд) С 11 0 1 32 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3337925/23-04 (22) 10.08,81 .(46) 23.03.83. Бюл. М 11 (72) Н.Н. Абрамовская, Г.A. Кураков, A.М. Зубец, Ю.Е. Казанцев, В.И. Шляхов, И.Л. Орлова, Г.Н. Жирнова и A.Ñ. Чеголя (71) Калининский государственный университет, Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических волокои и Всесоюзный научно- исследовательский институт биосинтеза белковых веществ (53) 661.186.07(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 104258, кл. С 07 6 7/00, опублик.

1952.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 455733, кл. С 07 G 7/06, опублик..

1967.

3. Патент Англии 9 1041248, кл. С О? (7/00, опублик. 1967.

4. Фротшер Г. Химия и физическая химия текстильных вспомогательных материалов. М., Гизлегпром, т. 1, 1958, с. 98. (54) (57) СПОСОБ .ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ, включающий гидролнз белкового сырья, последующее ацилирование белкового гидролизата . хлорангидридами высших жирных кислот и выделение целевого продукта, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества продукта, в качестве исходного белкового сырья используют биомассу микроорганизмов и гидролиз ведут в течение 6-16 ч.

1006481

Изобретение относится к способу получения поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения поверхностно-активных веществ типа ацилированных белков, предназначенных для использования в легкой, текстиль- 5 ной, фармацевтической, косметической и других отраслях промышленности.

Известны способы получения поверхностно-активных веществ (IIAB) указанного типа, основанные на различных 10 методах гидролиза исходных белковых продуктов (методом щелочного, кислотного, ферментативного гидролиза ).

В качестве исходного белкового сырья при получении ПАВ используются в основ-15 ном отходы промышленности, перерабаты- вающей животноводческую продукцию,в частности отходы скотобоен, мясокомбинатов, кожевенных заводов (кожа, рога, копыта, кости, хрящи, сухожилия, шерсть, кровь животных)(1 ) - (3).

Недостатками известных способов являются использование дефицитного исходного сырья, его нестандартность и неравномерность поступления на переработку в течение года и в зависимости от сезона.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения ПАВ из белкового гидролизата, ацилированного хлорангидридами высших жирных кислот формулы ,о и 20+1

С Н се где и = 10 13.

ПАВ указанного типа, выпускаемое в промышленном масштабе, имеет торговое название "ламепон". 40

Известный способ включает гидролиз исходного сырья (кожа, рога и прочие отходы животноводства) при кипячении со щелочью с последующим ацнлированием полученного гидролиза- 45 та белковых веществ хлорангидридами высших жирных кислот и выделением из реакционной массы готового продукта. Получаемое при этом ПАВ характеризуется следующими показателями: поверхностное натяжение 1%-ного водного раствора (6.103 Н/м ) 29,4; пенообразование (tIA ) 0; пеноустойчивость (ПУ ) О; краевой угол смачивания для полиамидной пленки 39,3; для полиэфирной пленки 38,5 (4 j. 55

Недостатком известного способа является использование нестандартного, дефицитного, сезонного сырья, что приводит к получению продукта нестабильного качества с низкой поверх- 60 ностной активностью.

Цель изобретения — повышение качества продукта.

Поставленная цель достигается способом получения ПАВ путем гидро- 65 лиза биомассы микроорганизмов в течение 6-16 ч, последующего ацилирования белкового гидролизата хлорангидридами высших жирных кислот.

В качестве исходного сырья в предлагаемом способе использована биомасса микроорганизмов рода Сапdida выращенных на различных питательных средах.

Пример 1, К 100 г биомассы дрожжей рода Candida добавляют

3, 8 л воды и 100 r едкого натра.

Полученную смесь кипятят в колбе

Кьельдаля с обратным холодильником в течение 6 ч. После охлаждения раствора негидролизовавшийся осадок отфильтровывают. Полученный гидролизат нейтрализуют при перемешивании соляной кислотой до рН 4-.5. Выпавший осадок отфильтровывают, сушат в эксикаторе, полученные 30 г белкового продукта растворяют в смеси

120 мл ацетона, 280 мл воды и 32 г едкого натра. К полученному раствору при охлаждении до О С приливают 30 г хлорангидридов синтетических жиРных кислот фракции С„- -С „ и одно о временно добавляют раствор 2 г едкого натра в 80 мл воды, поддерживая рН реакционной смеси около 11. Син» тез ведут при перемешивании в течение 2 ч, затем в реакционную смесь добавляют 400 мл воды и подкисляют ее до. рН 1. Получают 50 г IIAB (87%) со следующими свойствами: поверхностное натяжение 1%-ного водного раство- ра (6 10 Н/м ) 27,3; tIA О, Пу 0;

1краевой угол смачивания для полиамид1ной пленки 38,4 ; для полиэфирной пленки — 37,9.

Пример 2. Смесь из 100 r биомассы дрожжей рода Саndidа, 3,8 л воды и 100 г соляной кислоты гидролизуют в условиях примера 1.

Получают 28 г белкового продукта, который ацилируют в условиях примера 1. Получают 42 г ПАВ со следующими свойствами: поверхностное натяжение 1%-ного водного раствора (6 10 Н/м) 26,5; ПА О, ПУ О; краевой угол смачивания для полиамидной пленки 38,1, для полиэфирной пленки

36,5.

П р и ме р 3. Смесь из 100 г активного ила, 380 r воды и 100 г едкого натра гидролизуют в условиях примера 1. Выделенные 20 г белкового продукта растворяют и ведут ацилирование в условиях примера 1, Получают 25 г IIAB со следующими свойствами: поверхностное натяжение 1%-ного водного раствора (6 .10 H/м ) 28,4;

ПА О; ПУ О, краевой угол смачивания для полиамидной пленки 39,5; для полиэфирной пленки 38, 5.

Пример 4. К 100 r высушенной биомассы дрожжей рода Candida, 1006481 выращенных на питательной среде из этанола, добавляют 3,8 л воды и

100 г едкого натра. Полученную смесь кипятят в колбе Кьельдаля с обратным холодильником в течение 16 ч °

После охлаждения раствор фильтруют от негидролизовавшегося осадка. Полученный гидролизат нейтрализуют при перемешивании соляной кислотой до рН 4-5. Выпавший осадок отфильтровывают и сушат в экскаваторе. Полученные 30 r выделенного белкового продукта растворяют в смеси 120 мл ацетона, 280 мл воды и 32 r едкого натра. К полученному раствору при охлаждении до 0 С приливают 30 г 15 хлорангидрида синтетических жирных кислот фракции С -С и одновремен1о но добавляют раствор 24 г едкого натра в 80 мл воды, поддерживая рН реакционной смеси около 11. Синтез 2О ведут при перемешивании в течение

2 ч, затем в реакционную смесь добавляют 400 мл и подкисляют ее до рН 1. При этом получено 48 r продукта, который нейтрализован щелочью до рН 7 и получен IIAB с выходом

855 со следующими свойствами: поверхностное натяжение 1%-ного вод ного раствора (6 - 10З Н/м) 25,8;

ПА 35; краевой угол смачивания для полиамидной пленки 35,8 для полиэфирной пленки 34,4.

В табл. 1 приведен химический состав биомассы микроорганизмов.

Молекулярная масса белков, входящих в состав биомассы микроорганизмов, составляет 80-100 тыс.

Аминокислотный состав биомассЫ микроорганизмов рода Candida (EBK), выращенных на н-парафинах нефти и активного ила приведен в табл. 2, 4О

В табл. 3 приведены характеристи ки IIAB, полученных предлагаемым и известным способами.

Как видно из табл. 3, поверхностно-активные свойства веществ, получаемых по предлагаемому способу, являются более высокими,. чем поверхностно-активные свойства у ПАВ, полученных известным способом, например поверхностное натяжение

1Ъ-ных водных растворов снижается о .29.,4 (известный )до 26,8-28,4 (М-ацилбелки микроорганизмов).

Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает получение IIAB, более стабильного по качеству.

Стабильность качества IIAB, получаемого предлагаемым способом, обусловливается стабильностью качества исходного белкового продукта, а именно, биомассы микроорганизмов, выращиваемых на питательных средах постоянного состава.

В отличие от исходных белковых продуктов животного происхождения., неоднородных по составу и. непостоянных по свойствам, качество -которых сильно зависит от множества факторов (условия питания и содержания животных, сезонные колебания погоды, конъюнктурные изменения в производстве и потреблении продуктов, живот:новодства, . различные усовершенствования в процессах переработки животного сырья и т.п. j качество исходных белковых продуктов на основе биомассы микроорганизмов, получаемых из стабильного по свойствам по постоянной, неизменяющейся технологии получаемого сырья, характеризуется однородностью состава и постоянством свойств независимо от времени года и колебаний погоды и других факторов.

Стабильность качества IIAB получаемого на основе стабильного по свойствам белкового сырья на основе биомассы микроорганизмов, подтверждается и практически: при получении

ПАВ, исходя из разных партий биомассы микроорганизмов по одной и той же методике, получаются продукты, близкие по свойствам (разброс в свойствах ПАВ, например, по поверхностной активности может составить несколькэ единиц ).

Аналогичным образом, также как на основе БВК, могут быть стандартиэированы ПАВ со стабильными свойствами на основе биомасс микроорганизмов, выращенных на других питательных средах, особенно таких как метанол, этанол, метан и т.п.

Кроме того, полученная по индуст-. риальной технологии из дешевого. сырья биомасса микроорганизмов может иметь более низкую цену, чем другие белковые-продукты растительного или животного пройсхождения.

1006481

Табли ца 1

Биомасса микроорганизмов

Дрожжи рода Candlda выращенные на н-парафинах нефти (БВК }

15-20

50-60

20-25 5

20-25 15-20

30-40

20- 25

Активный ил

Таблица 2 о

Содержание в БВК. Содержание в активном иле

Аминокислота г/100 r белка г/100 г активного ила

12,06

8,31

Ли зин

7,09

4,76

Аргинин

10,16.11,01

Ас пароли нов ая ки с лот а

18,68

16,60

Глутаминовая кислота

4,72

4,55

Гли,цин

7,09

6,66

Ал анин

5, 91

5,25 йэолейцин

5,91

8,49

Лейцин

5,49

4,26

Треони н

Серии

5,51

4,09

3,55

5,72

Вали н

1006481

lA

\О

Р 3

О»

»Ф » 3 3 Ф 30

»Ч M

»-»

CO

< Ч

» 3

ОЪ

»» 3

СО

33l

РЪ

1

1

1

1 .1

СО с3

»3.3 В

С 3 С»3

»33 и о

I Х Ф а ц оо

I. 333 Я н и m

333

63» и о

9 ! 34

Ц Ю эо

ЦЮ

9 3» 3 а!

3 Ю

Ю

333 l33

3» Фо

11 о о

Д 3.» 333 оон ааэ о." m

»33 1 к!о

О О 3»

a3:O9 оннн а93 9

o mern

3Х И М 3 о

3» о а

3 9

9 333

% =1

Х 1 о о

Б о н а 9

О 333

3= O! о и ко охх е хн! nх

Х М 03 ах фо

Ф н»-»

m9eo.

O O m 333 р ахха

С4 333 хи

3" .И »»33 х Е

3"; ое у х

U ео а ъ

> М н

»33 х а Ф

9 3

И 333

Е»33 ф 3

»3I

»33 и х о Ф

Е w х х о х

Оф

m а:

Н 3» х

»33

3 О

9 Ю

Цо

9 l33 а 3

3 Ю

C)

33I »33

»33 Х

o»хю хо

Н 933

m 333

Р а

1 I

И 9

»33 3» о ra, 3:9OO

Ф 333 К О

»00»оа

X Х

5ох5

»33 Ц

1»33 9 jj

Х»33 И

Э а -3R

Ф 9 Ц.

I3I 33 g g z

0 ° Ц 3.»о

X 339 m

3»ICggZ хm3 о

Э х о лй о !аца

3еОхО Оф

Э 333 Х Х а 3» 3»3

3O O IO Z e 0 X

Ц х 333-33 Е Ц

ХoаДО-903

g o x o Z х ца 3.3

I »33313»33Хе5Х хю 3 хи ц3» и х

»33 о

ЕЮ

Цо, ф с-3 а

g Ю

Ю

333 lA о

Е Ф

e O e 03

А»03»ХХ о оцуп

Фц э х э о е î.х 5ц

3,х m g x

ИХ 3Ю

»33 g z

I l33»33 Ц а

zZXX3:u

Е х а о н и

»33

33»

Х

»33

Ц Ю эо

Цо ф»» а I

3» Ю о

333 О 3

1 о х

Х»33 9

»33»33 3ч И Ф х а

»33О аа

Х Х О 333 2 Х оцo,цап

5 у эхо н оха

»о я е

3 9 333 .В»33

m2o — х

oo z- х ил сх

O9X Z

z0Xzuz

Ф о

1.» и

Ф

Я м