Способ получения лихенина из лишайника

 

Изобретение относится к микробиологии. Способ получения лихенина включает стадии очистки лишайника от механических примесей, измельчение его до размера частиц 10 - 15 мм, набухание и нейтрализацию лишайниковых кислот раствором Na₂CO₃. Затем проводят промывку растительной массы водой до нейтральной реакции и измельчение ее размера частиц 3 - 5 мм. После этого лихенин экстрагируют, фильтруют, очищают и сушат распылением или сублимацией. Способ позволяет ускорить процесс получения лихенина с одновременным улучшением прочности образуемых лихенином студней. 1 з.п.ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к способам получения полисахаридов, а именно к способам получения лихенина из лишайника, и может быть использовано в практике научно-исследовательских микробиологических лабораторий и в микробиологическом производстве.

Известен способ получения лихенина из лишайника путем обработки последнего 1-2% растворами поташа в течение 12 ч, промывки питьевой и экстрагирования горячей водой. Экстракты очищали и сушили до получения конечного продукта (Маркович А.В., Кинзерская К.Н. Лихенин - заменитель агара// Бюллетень по обмену опытом работы институтов эпидемиологии и микробиологии - М. , 1943. - N 5. С. 246-252).

Общим с заявляемым способом является использование горячей воды в качестве экстракта полисахарида лишайника.

К недостаткам данного способа следует отнести низкие прочностные свойства образуемых лихенином студней за счет его плохой растворимости в горячей воде.

Известен способ получения лихенина из лишайника путем предварительной обработки его растворами соды и щелока из древесной золы и экстрагирования варкой (Курсаков А. Л., Дьячков Н.Н. Лишайники и их практическое использование. - М. -Л., 1945).

Общим с заявляемым способом является обработка лишайника растворами соды с последующей варкой в питьевой воде.

К недостатком данного способа следует отнести длительность процесса получения лихенина за счет его сушки в естественных условиях в течение 2-3 суток.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения лихенина из лишайника путем неоднократной отмывки его раствором пищевой соды (Свиридов А. А. Лихенин как заменитель агара// Сборник работ научно-исследовательского института эпидемиологии и гигиены Вооруженных сил Союза ССР. -М., 1947. -С. 468 - 479). Очищенный от механических примесей лишайник заливают питьевой водой и оставляют при комнатной температуре на 24 ч. Затем воду сливают и заливают 0,25%-ным раствором пищевой соды при гидромодуле 1:20. Смесь выдерживают в течение часа при комнатной температуре. По истечении этого времени раствор сливают и заливают вновь приготовленным раствором. Эту операцию повторяют трижды. Затем лишайник отмывают проточной питьевой водой в течение 8 ч до нейтральной реакции промывных вод. В отмытый лишайник добавляют питьевую воду при гидромодуле 1:15 и в течение 30 мин вываривают лихенин. Экстракт, профильтрованный через ватно-марлевый фильтр, сливают слоем толщиной 1,0 - 1,5 см в металлические противни и вымораживают. Вымороженный студень отмывают в проточной питьевой воде в течение 2-8 ч и сушат на металлических решетках при комнатной температуре в течение 2-3 сут. Выход лихенина составляет 25-26% от воздушно-сухого лишайника.

Общим с заявляемым способом является получение лихенина из лишайника путем экстрагирования растительного материала горячей воды.

К недостаткам данного способа следует отнести его продолжительность, а также низкую прочность образуемых лихенином студней.

Задачей изобретения является ускорение процесса получения лихенина с одновременным улучшением прочностных свойств образуемых лихенином студней.

Поставленная задача достигается тем, что перед экстрагированием лишайник предварительно измельчают до размера частиц 10-15 мм, нейтрализуют лишайниковые кислоты раствором Na₂CO₃, после чего растительную массу промывают питьевой водой до нейтральной реакции и измельчают до размера частиц 3-5 мм.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. Сухой лишайник, предварительно очищенный от механических примесей, измельчают до размера частиц 10-15 мм. Измельченную лишайниковую массу заливают 40-кратным по отношению к массе сырья объемом питьевой воды и оставляют при комнатной температуре на 24 ч. Затем воду сливают и заливают 20-кратным по отношению к массе сырья объемом 0,25%-ного раствора Na₂CO₃. Смесь выдерживают в течение часа при комнатной температуре. По истечении этого времени раствор сливают и заливают вновь приготовленным раствором, объем которого равен объему слитой жидкости. Эту операцию повторяют трижды. Затем лишайник отмывают проточной питьевой водой до нейтральной реакции промывных вод. Если реакция отлична от нейтральной, процедуру отмывки проточной питьевой водой продолжают. Отмытый лишайник измельчают до размера частиц 3-5 мм. В измельченную лишайниковую массу добавляют 15-кратный по отношению к массе сырья объем дистиллированной воды, доводят смесь до кипения и на медленном огне кипятят в течение 1 ч. Отвар выстаивают 30-60 мин и фильтруют в горячем виде через ватно-марлевый фильтр. В полученный этим способом отвар добавляют 5% угля активного осветляющего древесного порошкообразного и доводят до кипения. Смесь кипятят 10-15 мин и затем оставляют горячей на 2-3 ч для осаждения, после чего фильтруют сифоном в горячем виде через ватно-марлевый фильтр. Осадок не используют. Полученный данным способом раствор лихенина обезвоживают различными способами, которые не оказывают существенного влияния на качество конечного продукта.

1. Способ сублимационного высушивания. Отвар лихенина разливают по кюветам слоем 0,8 - 1,0 см и выдерживают в сублимационной установке камерного типа в течение 35 ч по следующему режиму: температура замораживания минус 35^oC, греющих плит от минус 35^oC до 25^oC (температуре греющих плит повышается постепенно, начиная с 5 ч сушки), температура конденсатора не выше 50^oC, величина вакуума - не более 200 мкм рт. ст.

2. Способ распылительного высушивания. Отвар лихенина, предварительно нагретый до 80-90^oC, сушат воздухом начальной температурой 200-250^oC и конечной 90-100^oC. Воздух нагревают в газовом калорифере. Распыление раствора производит пневматическая форсунка при давлении 1-3 кгс·см², параллельном токе воздуха и частиц раствора.

Основное свойство лихенина - это способность образовывать студни, поэтому качество лихенина характеризуется физико-химическими свойствами образуемых им студней.

В табл. 1 представлена сравнительная оценка качества студней лихенина по прочности и другим физико-химическим свойствам.

По результатам, представленным в табл. 1, видно, что при меньшей (в 2 раза) концентрации основного вещества полисахарида студни лихенина, полученного по заявленному способу, менее окрашены (светопропускание в 1,7 раза выше, чем у прототипа), а их прочность, температура плавления и застудневания не ухудшились.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в табл. 2.

Изобретение позволяет получать лихенин по физико-химическим свойствам и характеристике образуемых им студней, пригодный для использования в качестве уплотняющей основы бактериологических питательных сред.

Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующими примерами.

Пример 1. Сухой лишайник в количестве 2 кг после удаления механических включений измельчают на фрезерной мельнице до размера частиц 10-15 мм. Измельченную лишайниковую массу помещают в емкость из нержавеющей стали, заливают 80 л питьевой воды и оставляют при комнатной температуре на 24 ч для набухания. Затем лишайник вынимают из емкости и помещают в другую, где его трижды заливают 40 л 0,25%-ного раствора Na₂CO₃ и настаивают по 1 ч, каждый раз сливая раствор. Затем лишайник промывают проточной питьевой водой до pH 6,5 - 7,0. После нейтрализации лишайник измельчают на мясорубке с диаметром отверстий ножа 5 мм. Измельченную лишайниковую массу помещают в металлическую емкость с 80 л горячей дистиллированной воды, смесь доводят до кипения и кипятят в течение 1 ч, периодически перемешивая во избежание образования накипи. Отвар выдерживают в течение 30-60 мин до температуры 60-70^oC и фильтруют через ватно-марлевый фильтр. Фильтрат помещают в емкость, доводят до кипения и добавляют 400 г угля активного осветляющего древесного порошкообразного, смесь кипятят 10-15 мин и затем оставляют горячей на 2-3 ч для осаждения, после чего сливают сифоном в горячем виде через ватно-марлевый фильтр. Осадок не используют. Полученный отвар лихенина сливают в 10 или 20 л бутыли по 7 или 17 л и помещают в холодильную камеру с температурой 4-6^oC, выдерживают в течение 4-6 ч до образования осадка, надосадочную жидкость декантируют сифоном. К осадку добавляют равное по объему количество дистиллированной воды и перемешивают. После расслоения смеси надосадочную жидкость декантируют. К осадку добавляют 0,15% Na₂HPO₄ и 0,5 мл на 1 л смеси насыщенного раствора хлористого магния. Смесь переносят в автоклав и прогревают текучим паром в течение 1 ч, затем смесь оставляют там же на 30-60 мин (для отстаивания), после чего фильтруют через ватно-марлевый фильтр.

Фильтрат обезвоживают способом сублимационного или распылительного высушивания.

Сухой лихенин представляет собой порошок белого цвета, хорошо набухает в холодной воде, растворяется в горячей и имеет характеристику, указанную в табл. 3.

По результатам, представленным в табл. 3, видно, что содержание золы (минеральные вещества), белка, азотистых соединений в лихенине, полученном по заявляемому способу, меньше. Данный факт указывает на качественность полученного препарата, т.к. присутствие этих веществ в лихенине является нежелательным и отрицательно влияет на его желирующие свойства. Различие по показателю содержания влаги препаратов объясняется существованием различий в методах высушивания и не влияет на качество полученных из лихенина студней. По остальным показателям достоверных различий не наблюдается.

Пример 2. Использование лихенина в качестве загустителя питательных сред.

Лихенин в концентрации 5% образует эластичные, гладкие, прочные студни, которые по своим физико-химическим свойствам не отличаются от 1,5% агаровых студней, используемых в микробиологической практике (табл. 4).

По результатам, представленным в табл. 4, видно, что основные показатели качества студня - прочность, падение прочности, цвет, температура плавления - в агар-агаре и лихенине имеют адекватные значения.

Формула изобретения

1. Способ получения лихенина из лишайника, включающий набухание лишайника, очищенного от механических примесей, нейтрализацию лишайниковых кислот раствором Na₂CO₃, промывку растворительной массы водой до нейтральной реакции, экстракцию лихенина, фильтрование раствора лихенина, его очистку и сушку, отличающийся тем, что перед набуханием лишайник измельчают до размера частиц 10 - 15 мм, а перед экстракцией - до размера частиц 3 - 5 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку растворов лихенина осуществляют распылением или сублимацией.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4