Способ получения высокоочищенного агара и агарозы из красной водоросли анфельции тобучинской

 

Изобретение относится к переработке агароносных водорослей и производству гелеобразующих веществ из красных водорослей, которые могут быть использованы в научно-исследовательских целях в биохимии, иммунохимии, молекулярной биологии, микробиологии и для производства стрептомицина, пенициллина, препаратов, включенных в перечень жизненно важных лекарственных средств по Российской Федерации. Способ переработки красной водоросли анфельции тобучинской включает предобработку водоросли в гидроокиси кальция с концентрацией 1-2% в пересчете на окись кальция, при нагревании до 100 - 105^oС и гидромодуле 1:12-15, в течение 60-90 мин с последующим повышением температуры реакционной смеси до 110^oС и выдерживанием при этой температуре в течение 60-90 мин, после чего экстракцию проводят трехкратно, причем первую экстракцию проводят при температуре 115-120^oС в течение 6-6,5 ч при гидромодуле 1:10-12 без добавления окиси кальция с получением агара высокоочищенного. Вторую экстракцию проводят при температуре 115-120^oС в течение 4-4,5 ч и гидромодуле 1:6-6,5 с внесением окиси кальция в количестве 4,0-4,5% к воздушно-сухой водоросли; третью экстракцию проводят при температуре 115-120^oС в течение 2,0-2,5 ч с гидромодулем 1:3-3,5 с добавлением окиси кальция в количестве 2,0-2,5% к массе воздушно-сухой водоросли, экстракты второй и третьей экстракции смешивают и фильтруют, желируют, полученный гель нарезают, промывают настаиванием в пресной воде, затем настаиванием в дистиллированной воде в течение 10-12 ч при гидромодуле 1:2-3. Очистку экстрактов агара и агарозы осуществляют на нутч-фильтре на фильтровальной перегородке, сформированной из слоя фильтровального порошка диатомита, слоем толщиной 0,5-1,0 см и фильтровального картона при температуре 80-85^oС. Способ позволяет сократить общую продолжительность процесса экстрагирования до 13 ч, уменьшить кратность экстракций до 3-х. При этом полученные экстракты не смешиваются: экстракт после первой экстракции направляют на производство высокоочищенного агара; второй и третий экстракты направляют на производство агарозы. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности производству гелеобразующих веществ из красных водорослей, которые могут быть использованы для научно-исследовательских целей в биохимии, иммунохимии, молекулярной биологии, микробиологии и для производства отечественных стрептомицина, пенициллина, препаратов, включенных в перечень жизненно важных лекарственных средств по Российской Федерации. Производство агарозы может быть осуществлено на агаровых предприятиях рыбной отрасли, а также на предприятиях химической и биохимической промышленности.

Агар и агароза - это гелеобразующие полисахаридные препараты, получаемые из некоторых видов красных водорослей, относящихся к родам Gelidium, Gracilaria, Pterocladia и Ahnfeltia. Агароза представляет собой линейный полисахарид, построенный из строго чередующихся 3-связанных остатков β-D-галактопиранозы и 4-связанных остатков 3,6-ангидро-α-L-галактопиранозы. Агар - это сложная смесь линейных галактанов, построенных по типу агарозы и содержащих дополнительные неуглеводные заместители - метоксильные, сульфатные и 1-карбоксиэтилиденовые группы. Упрощенно агар можно рассматривать как смесь нейтральной агарозы и заряженного агаропектина.

Практически все способы получения агарозы основаны на ее выделении из готовых препаратов агара [Детерман Г. Гель-хроматография. - М.: Мир, 1970. - 252 С. ; Гааль Э., Медьеши Г., Верецкеи Л. Электрофорез в разделении биологических макромолекул: Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. - 448 С.; Ригетти П. Изоэлектрическое фокусирование: Теория, методы и применение. Пер. с англ. - М. : Мир, 1986. С.164-166]. Впервые агароза была получена в 1937 году Араки при разделении продуктов ацетилирования агара [Araki С. Agar-agar. III. Acetylation of the agar-like substance of Gelidium amansii (L.) // J. Chem. Soc. Japan. 1937. V. 58. P. 1338-1350]. Методика разделения основана на том, что ацетилированная агароза растворима в хлороформе, а агаропектин нет. Из хлороформа ацетилированную агарозу осаждают петролейным эфиром и разлагают до агарозы 1 М раствором КОН в спирте. До начала 60-х годов это был единственный способ получения агарозы. В 1962 г. для осаждения сульфатированных примесей из раствора агара было предложено использовать цетилпиридинийхлорид (цетавлон) [Hjerten S. Some new methods for preparation of agarose // J. Chromatogr. 1971. V. 16. P. 73-80]. Но этот метод не нашел широкого применения, так как избыток осадителя было трудно удалить из раствора. Позднее было предложено выделять агарозу из агара многократным переосаждением полиэтиленгликолем [Russell В., Mead Т.Н., Polson A. A method of preparing agarose // Biochim. Biophys. Acta. 1964. V. 86. P. 169]. Для выделения агарозы из агара также использовали диметилсульфоксид (ДМСО), в котором растворяется агароза и не растворяется агаропектин [Tagawa Sh. Chemical studies on manufacture of agar-agar // The Journal of the Shimonoski University of Fisheries. 1968. V. 17. 2. Р. 1-52].

Известен способ получения агарозы из микробиологического агара путем его модификации борогидридом натрия в водной гидроокиси натрия. Модифицированная агароза имеет пониженные точки желирования, плавления и большую степень прозрачности [Патент США, 398955, приоритет от 20.09.73. МПК С 08 В 37/12].

Известен способ получения агарозы более высокого качества с помощью хроматографической очистки агара на DEAE-сефадексе [Duckworth М., Yaphe W. The structure of agar. Part I. Fractionation of a complex mixture of polysaccharides // Carbohydr. Res. 1971. V. 16. P. 189-198] или QAE-сефадексе [Гааль Э. , Медьеши Г., Верецкеи Л. Электрофорез в разделении биологических макромолекул: Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. - 448 С.].

Препараты агарозы хорошего качества получаются также после щелочного десульфатирования агара в присутствии NaBH₄ и последующего восстановления его LiAlH₄ в диоксане [Гааль Э., Медьеши Г., Верецкеи Л. Электрофорез в разделении биологических макромолекул: Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. - 448 С.].

В начале 90-х годов агарозу с очень низким электроэндоосмосом (0,04-0,07 m_r) и очень высокой прочностью геля (до 2000 г/см²) было предложено получать фракционированием коммерческих препаратов агарозы в пропиленгликоле или осаждением изопропиловым спиртом из водного раствора [Guiseley K.B., Kirkpatrick F. H., Provonchee R.B., Dumais M.M., Nochumson S. A further fractionation of agarose // Hydrobiologia. 1993. V. 260/261. P. 505-511].

В России основным источником агара являются красные водоросли Ahnfeltia plicata, произрастающая в Белом море, и Ahnfeltia tobuchiensis, произрастающая в дальневосточных морях.

Экспериментальные партии агарозы, полученные путем переработки агара из анфельции, выпускались в Институте химии АН Эстонии [Труус К. Исследование строения и модификации агарозы из красной водоросли Ahnfeltia tobuchiensis: Автореф. дис. ... канд. хим. наук. - М., 1994. - 26 С.]. Однако технические решения, близкие к изобретению, до настоящего времени не описаны.

Известны способы получения микробиологического агара из красной водоросли Ahnfeltia tobuchiensis (Kanno et Matsubara) Mak. (анфельция тобучинская) ["Сборник технологических инструкций по обработке водорослей". Приказ Министерства рыбного хозяйства (Дальрыба) 466, от 19 июня 1985 г., с. 13-18; ГОСТ 17206-96]. Анфельцию замачивают в известковом растворе, содержащем 1-2% окиси кальция к массе воздушно-сухой анфельции при соотношении от 1:12 до 1: 15, продолжительность замочки 24 ч. По окончании замочки раствор сливают, анфельцию промывают. После промывания анфельции проводят семикратное экстрагирование агара при 1,0-1,2 атм. Первое экстрагирование проводят без добавления СаО, на 2,3,4 экстракцию добавляют СаО в пересчете на активную известь в количестве 8-9% к массе кондиционной анфельции, на 5,6,7 экстракцию добавляют горячую воду температурой 85-90^oС. Полный оборот автоклава -29 ч. Слив экстракта производят через каждые 9-10 ч. Экстракт агара из автоклава поступает в отстойник. Температура поступающего экстракта должна быть не ниже 90^oС, продолжительность отстаивания 4 ч. Отстоявшийся экстракт подают на сепаратор, затем раствор агара направляют в реактор для охлаждения. Экстракт охлаждают до 60^oС и подают под давлением 0,8-1,0 атм снизу вверх в желировочный аппарат. Продолжительность желирования экстракта не менее 2 ч. По окончании желирования гель выдавливают из аппарата сжатым воздухом под давлением 1-1,2 атм в приемный бункер, откуда резаный гель гидрожелобом подают в промывочные баки. Промывку геля производят водопроводной водой температурой 18-20^oС при периодическом сбросе окрашенной воды. В первые 8 ч производят не менее 5 сбросов воды в канализацию. Соотношение гель: вода при промывке 1: 2-1: 2,5. Общая продолжительность промывки геля 30-36 часов. По достижении полного обесцвечивания геля процесс промывки заканчивают, промывную воду сливают и гель подают на стекание в течение 2-4 ч. Затем гель агара подают в реакторы плавления для получения раствора агара температурой 85-90^oС. Полученный раствор агара сепарируют и упаривают до концентрации 2-2,5%. Сушку агарового раствора производят на распылительных сушилках при температуре воздуха 160-170^oС. Полученный агар содержит золы от 1,5 до 4,5%. Прочность геля 0,85%-ного раствора микробиологического агара от 250-500 г/см² по Валента.

Наиболее близким техническим решением по достигаемому результату является способ получения агара особой очистки из анфельции тобучинской ["Сборник технологических инструкций по обработке водорослей". Приказ Министерства рыбного хозяйства СССР (Дальрыба) 466, от 19 июня, 1985 г., с. 18-21, ТУ 9284-095-00472012-97] . Анфельцию замачивают в известковом растворе, содержащем 1-2% окиси кальция к массе воздушно-сухой анфельции при соотношении от 1: 12 до 1:15, продолжительность замочки 24 ч. По окончании замочки раствор сливают, анфельцию промывают. После промывания анфельции, проводят семикратное экстрагирование агара при 1,0-1,2 атм. Первое экстрагирование проводят без добавления СаО, на 2,3,4 экстракцию добавляют СаО в пересчете на активную известь в количестве 8-9% к массе кондиционной анфельции, на 5,6,7 экстракцию добавляют горячую воду температурой 85-90^oС. Полный оборот автоклава -29 ч. Слив экстракта производят через каждые 9-10 ч. Экстракт агара из автоклава поступает в отстойник. Температура поступающего экстракта должна быть не ниже 90^oС, продолжительность отстаивания 4 ч. Отстоявшийся экстракт подают на сепаратор, затем раствор агара направляют в реактор для охлаждения. Экстракт охлаждают до 60^oС и подают под давлением 0,8-1,0 атм снизу вверх в желировочный аппарат. Продолжительность желирования экстракта не менее 2 ч. По окончании желирования гель выдавливают из аппарата сжатым воздухом под давлением 1-1,2 атм в приемный бункер, откуда резаный гель гидрожелобом подают в промывочные баки. Промывку геля производят водопроводной водой температурой 18-20^oС при периодическом сбросе окрашенной воды. В первые 8 ч производят не менее 5 сбросов воды в канализацию. Соотношение гель: вода при промывке 1:2-1:2,5. Общая продолжительность промывки геля 30-36 часов. По достижении полного обесцвечивания геля процесс промывки заканчивают, промывную воду сливают и гель подают на стекание в течение 2-4 ч. Затем гель агара подают в реакторы плавления для получения раствора агара температурой 85-90^oС. Расплавленный гель охлаждают до температуры 55-60^oС и проводят осаждение неагаровых примесей. Для осаждения примесей применяют сгущенную суспензию свежеосажденного карбоната кальция в количестве 250-300% в пересчете на окись кальция по отношению к массе сухих веществ, содержащихся в агаровом растворе. Суспензию карбоната кальция вводят в раствор агара при перемешивании. Агаровый раствор, перемешанный с суспензией, отстаивают в реакторе при температуре 50-85^oС в течение 12 ч для отделения неагаровых примесей. Отделение из раствора неагаровых примесей производят путем сепарирования раствора при температуре 50-55^oС и 80^oС. Раствор агара сепарируют дважды и подают на желирование. Желирование агарового раствора проводят в желировочных ваннах до температуры 20-22^oС. По окончании желирования гель обезвоживают прессованием, отпрессованный гель измельчают и сушат. Готовый продукт содержит золы 1%. Прочность геля 0,85%-ного раствора агара особой очистки 500 г/см² по Валента.

Недостатком всех известных способов является невозможность получения агарозы непосредственно из водоросли. Без дополнительной очистки эти препараты не пригодны для проведения электрофореза, иммунологических, вирусологических и биохимических исследований, потребности в высокоочищенном агаре и агарозе удовлетворяются за счет импорта.

Задача, решаемая изобретением, - получение одновременно высокоочищенного агара и агарозы непосредственно из красной водоросли анфельции тобучинской, а не путем переработки агара. При получении агарозы сокращается общая продолжительность процесса экстрагирования до 13 ч, уменьшается кратность экстракций до 3-х; полученные экстракты не смешиваются: экстракт после первой экстракции направляют на производство высокоочищенного агара; второй и третий экстракты направляют на производство агарозы.

Сущность изобретения заключается в следующем: воздушно-сухую водоросль промывают водой, обрабатывают 1-2% раствором окиси кальция при температуре 100-105^oС в течение 60-90 мин и гидромодуле 1:12-1:15, периодически перемешивая. По истечении времени обработки смесь подогревают в том же растворе окиси кальция не выше 110^oС и выдерживают при данной температуре 60-90 мин, периодически перемешивая.

Экспериментально установлено, что при рекомендуемом режиме предварительной обработки анфельции происходит полное набухание талломов, размягчение ткани водоросли, что способствует удалению из водоросли значительной доли балластных веществ (части пигментов, растворимых неорганических солей, углеводных и свободных азотсодержащих веществ).

Снижение температуры щелочного раствора ниже 100^oС при предварительной обработке анфельции не дает положительного эффекта полноты удаления балластных веществ из водоросли. Повышение температуры свыше 110^oС рекомендуемой связано с нежелательным явлением - выходом в раствор некоторой части высокомолекулярных агаровых фракций, что отрицательно сказывается на выходе и молекулярной массе конечного продукта.

Предобработка анфельции в течение 2 ч и более и при гидромодуле 1:12-1: 15 способствует освобождению от отрицательно заряженных низкомолекулярных фракций, отщеплению сульфатной группы в молекуле полисахарида и их выходу в щелочной раствор. В результате снижается содержание золы в агарозе до 0,6%, в том числе сульфатной группы - до 0,3%. При этом прочность геля 0,85%-ного раствора агарозы увеличивается до 900 г.

Продолжительность обработки менее 2 ч и гидромодуль ниже чем 1:12 в процессе предобработки понижают выделение из водоросли неагаровых примесей, способствуют освобождению молекулы агара от отрицательно заряженных низкомолекулярных фракций и сульфатных групп. В результате содержание золы и сульфатной группы в агарозе повышается до 0,8%, 0,6% соответственно. Прочность геля 0,85%-ного раствора агарозы снижается до 600 г.

После промывания водоросли от щелочи проводят трехкратное экстрагирование агара. Первое экстрагирование проводят при температуре 115-120^oС, продолжительности процесса 6,0-6,5 ч и гидромодуле 1:10-1:12. Экстрагирование проводят без добавления окиси кальция. При рекомендуемом режиме предварительной обработки водоросли и последующем экстрагировании экстракт агара содержит около 30% агаровой фракции от массы сухих веществ в экстракте.

Экстракт после первого экстрагирования направляют на производство агара. Полученный экстракт фильтруют через фильтровальный картон, желируют, гель агара нарезают, промывают, прессуют, измельчают и сушат. В результате получают порошок высоочищенного агара.

Второе экстрагирование проводят при температуре 115-120^oС, продолжительности процесса 4,0-4,5 ч, гидромодуле 1:6-1:6,5. Экстрагирование проводят с добавлением окиси кальция в количестве 4,0-4,5% к массе воздушно-сухой водоросли. Экстракт после второго экстрагирования направляют на производство агарозы.

Третье экстрагирование проводят при температуре 115-120^oC, при продолжительности процесса 2,0-2,5 ч, гидромодуле 1:3-1:3,5. Экстрагирование проводят с добавлением окиси кальция в количестве 2,0-2,5% к массе воздушно-сухой водоросли. Экстракт после третьего экстрагирования направляют на производство агарозы.

Снижение температуры экстрагирования ниже 115^oС и гидромодуля ниже 1:3 отрицательно влияет на полноту извлечения агарозы из анфельции, в результате чего имеем низкий выход продукта 4,5%. Повышение температуры экстрагирования выше 120^oС связано с нежелательным явлением - деструкцией полисахарида, в результате чего снижается содержание агарозы 20-30% и прочность геля до 500 г. Увеличение гидромодуля не изменяет выход выделяемого полисахарида.

При втором и третьем экстрагировании экстракты содержат 40-48% агарозной фракции.

Для очистки экстракта агарозы после 2-ой и 3-ей экстракции от мелких хлопьев и тонких взвешенных частиц использовали фильтрование.

Очистка фильтрованием осуществлялась на нутч-фильтре на фильтровальной перегородке, сформированной из слоя фильтровального порошка толщиной 0,5-1,0 см на специальном фильтровальном картоне.

Диатомит перед нанесением на фильтровальный картон был подвергнут фракционированию методом осаждения в воде. Для грубой фильтрации использовался порошок диатомит, осажденный через 15 минут после отмучивания. Для более тонкой фильтрации осаждение длилось 60-90 минут. Процесс очистки агарозных экстрактов осуществляли на вакуумном фильтре с водокольцевым насосом при перепаде давления в 0,15-0,2 атм.

Экстракт агарозы подавался на фильтрацию при температуре экстракта 80-85^oС. Фильтровальная перегородка была предварительно прогрета до температуры экстракта. Снижение температуры экстракта перед фильтрованием нежелательно, т.к. экстракт становится более плотным, что затрудняет процесс фильтрования. Увеличение температуры экстракта выше 85^oС не влияет на скорость его фильтрования.

Фильтрование через слой диатомита позволяет получать экстракты агарозы прозрачностью 70-75% и цветностью 85-90%. Очищенные объединенные экстракты второго и третьего экстрагирования охлаждают до температуры 40-45^oС и направляют на желирование.

Очищенный охлажденный экстракт подают в желировочный аппарат закрытого типа с зарубашечным пространством для подачи холодной воды температурой 8-10^oС. Продолжительность желирования 6-8 ч. Температура внутри геля должна быть не выше 20^oС. По окончании желирования гель направляют на резку. Желированный гель нарезают на пластины с размером сторон 5-6 см ручным прессом.

Очистку геля агарозы после измельчения проводили промыванием в пресной воде с периодическим перемешиванием и настаиванием. Продолжительность промывания 5-6 ч. В процессе промывания происходит ионный и молекулярный обмен между гелем и водой, растворение низкомолекулярных фракций агара, выход пигментов из геля агара, в результате чего полученный гель был прозрачным, уменьшалась его цветность.

После промывания водопроводной водой производили дополнительную промывку геля настаиванием в дистиллированной воде в течение 10-12 ч с целью более полного извлечения из геля остаточных минеральных веществ. В результате такой промывки получали гели с высокой прозрачностью 70-73% и низким содержанием золы - 0,5-0,6% в готовом продукте.

Очищенный гель обезвоживают прессованием под нагрузкой от 0,2 до 0,4 кг/см². Применение способа обезвоживания прессованием является дополнительным способом очистки геля, так как при прессовании происходит отделение минеральных веществ, которые переходят в подпрессовые воды. Продолжительность прессования 3,5-4,0 ч. Отпрессованный гель гранулируют, сушат во взвешенно-вращающемся слое, измельчают, подвергают бактерицидной обработке, упаковывают.

Очистка экстрактов фильтрованием, промыванием гелей, настаиванием в дистиллированной воде и прессованием способствует получению гелей конечного продукта с высокой прозрачностью и цветностью.

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1.

В качестве сырья для получения высокоочищенного агара и агарозы использовали воздушно-сухую анфельцию, отвечающую требованиям ТУ 9284-131-00472012-98. Воздушно-сухая анфельция имела следующие показатели: содержание воды 20,0%, мехпримесей 7%, массовая доля агара 10%, прочность геля с массовой долей сухого агара 0,85%-ного - 400 г.

50 кг воздушно-сухой водоросли анфельции обрабатывают 2% раствором окиси кальция при температуре раствора 100^oС. Продолжительность обработки 60 мин при гидромодуле 1:12. По истечении времени обработки смесь подогревают в том же растворе окиси кальция до температуры 110^oС и выдерживают при данной температуре 60 мин. После обработки щелочной раствор сливается, водоросль промывается пресной водой в течение 2 ч до рН 7.

Первое экстрагирование полисахарида проводят при температуре 120^oС. Продолжительность процесса 6,0 ч, гидромодуль 1:12. Экстракт после первого экстрагирования направляют на производство высокоочищенного агара, для чего экстракт после 1-ой экстракции очищают от мелких хлопьев и тонких взвешенных частиц фильтрованием. Очистка фильтрованием осуществлялась на нутч-фильтре на фильтровальной перегородке, сформированной из слоя фильтровального порошка толщиной 0,5 см на специальном фильтровальном картоне. Диатомит перед нанесением на фильтровальный картон был подвергнут фракционированию методом осаждения в воде. Для грубой фильтрации использовался порошок диатомит, осажденный через 15 минут после отмучивания. Для более тонкой фильтрации осаждение длилось 60 минут. Процесс очистки агаровых экстрактов осуществляли на вакуумном фильтре с водокольцевым насосом при перепаде давления в 0,15-0,2 атм.

Экстракт агара подавался на фильтрацию при температуре экстракта 80-85^oС. Фильтровальная перегородка была предварительно прогрета до температуры экстракта. Снижение температуры экстракта перед фильтрованием нежелательно, т.к. экстракт становится более плотным, что затрудняет процесс фильтрования. Увеличение температуры экстракта выше 85^oС не влияет на скорость его фильтрования.

Очищенный экстракт первого экстрагирования охлаждают до температуры 40-45^oС и направляют на желирование. Продолжительность желирования 5 ч.

Гель агара измельчают нарезанием и проводят его дополнительную очистку промыванием в пресной воде с периодическим перемешиванием и настаиванием. Продолжительность промывания 5 ч.

Очищенный гель прессуют под нагрузкой от 0,3 кг/см². Продолжительность прессования 4,0 ч. Отпрессованный гель гранулируют, сушат во взвешенно-вращающемся слое, измельчают, упаковывают.

Выход высокоочищенного агара 7,1%, что составляет 3,55 кг от воздушно-сухой массы анфельции. Содержание золы 0,7%, сульфогрупп 0,6%. Прочность 0,85%-ного раствора агара 600 г/см² по Валента. Температура плавления 91^oС и застудневания 36,5^oС. Полученный высокоочищенный агар по физико-химическим показателям превосходит агар особой очистки ТУ 9284-095-00472012-97 (таблица).

Второе экстрагирование водоросли проводят при температуре 115^oС, продолжительности процесса 4,5 ч, гидромодуле 1:6. Экстрагирование проводят с добавлением окиси кальция в количестве 4,5% к массе воздушно-сухой водоросли. Экстракт после второго экстрагирования направляют на производство агарозы.

Третье экстрагирование проводят при температуре 120^oС, при продолжительности процесса 2,0 ч, гидромодуле 1:3. Экстрагирование проводят с добавлением окиси кальция в количестве 2,0% к массе воздушно-сухой водоросли. Экстракт после третьего экстрагирования направляют на производство агарозы.

Экстракты после второго и третьего экстрагирования смешивают и фильтруют. Очистка фильтрованием осуществлялась на нутч-фильтре на фильтровальной перегородке, сформированной из слоя диатомита толщиной 0,7 см и фильтровального картона.

Диатомит перед нанесением на фильтровальный картон был подвергнут фракционированию методом осаждения в воде. Для грубой фильтрации использовался порошок диатомит, осажденный через 15 минут после отмучивания. Для более тонкой фильтрации осаждение длилось 90 минут. Процесс очистки агарозных экстрактов осуществляли на вакуумном фильтре с водокольцевым насосом при перепаде давления в 0,15-0,2 атм.

Экстракт агарозы подавался на фильтрацию при температуре экстракта 80-85^oС. Фильтровальная перегородка была предварительно прогрета до температуры экстракта.

Фильтрование через слой диатомита позволяет получать экстракты агарозы прозрачностью 70% и цветностью 85%. Очищенные объединенные экстракты второго и третьего экстрагирования охлаждают до температуры 40-45^oС и направляют на желирование. Продолжительность желирования 5,5 ч.

Гели агарозы измельчали и проводили их дополнительную очистку промыванием в пресной воде с периодическим перемешиванием и настаиванием. Продолжительность промывания 6 ч. После промывания водопроводной водой производили дополнительную промывку геля настаиванием в дистиллированной воде в течение 10-12 ч и гидромодуле 1:2 с целью более полного извлечения из геля остаточных минеральных веществ. В результате такой промывки получали гели с высокой прозрачностью 70-75% и низким содержанием золы - 0,5-0,6% в готовом продукте.

Очищенный гель обезвоживают прессованием под нагрузкой 0,4 кг/см². Продолжительность прессования 3,5 ч. Отпрессованный гель гранулируют, сушат во взвешенно-вращающемся слое, измельчают, подвергают бактерицидной обработке, упаковывают.

Выход агарозы составляет 5,5%, что составляет 2,75 кг от воздушно-сухой массы анфельции. Содержание золы в агарозе 0,7%, сульфогрупп 0,3%. Прочность 0,85%-ных растворов гелей агара 910 г/см² по Валента. Температура плавления 86^oС и застудневания 35^oС. Прозрачность 75 и цветность 95% светопропускания.

Полученные препараты агарозы по своим физико-химическим показателям соответствуют требованиям, предъявляемым к агарозе, используемой в качестве носителя для гель-хроматографии и гель-электрофореза, и являются полноценными заменителями импортных препаратов агарозы типа II-А "Sigma".

Пример 2.

50 кг воздушно-сухой водоросли анфельции обрабатывают 1% раствором окиси кальция при температуре раствора 100^oС в течение 60 мин при гидромодуле 1: 15. По истечении времени обработки смесь подогревают в том же растворе окиси кальция до 110^oС и выдерживают при данной температуре 60 мин. После обработки щелочной раствор сливается, водоросль промывается пресной водой в течение 2 ч до рН 7.

Первое экстрагирование полисахарида проводят при температуре 120^oС. Продолжительность процесса 6,5 ч, гидромодуль 1:11. Экстракт после первого экстрагирования направляют на производство высокоочищенного агара.

Для очистки экстракта агара после 1-ой экстракции от мелких хлопьев и тонких взвешенных частиц использовали фильтрование. Очистка фильтрованием осуществлялась на нутч-фильтре на фильтровальной перегородке, сформированной из слоя фильтровального порошка толщиной 1,0 см и фильтровального картона. Диатомит перед нанесением на фильтровальный картон был подвергнут фракционированию методом осаждения в воде. Для грубой фильтрации использовался порошок диатомит, осажденный через 15 минут после отмучивания. Для более тонкой фильтрации осаждение длилось 60 минут. Процесс очистки агаровых экстрактов осуществляли на вакуумном фильтре с водокольцевым насосом при перепаде давления в 0,15-0,2 атм.

Экстракт агара подавался на фильтрацию при температуре экстракта 85^oС. Фильтровальная перегородка была предварительно прогрета до температуры экстракта. Снижение температуры экстракта перед фильтрованием нежелательно, т.к. экстракт становится более плотным, что затрудняет процесс фильтрования. Увеличение температуры экстракта выше 85^oС не влияет на скорость его фильтрования.

Очищенный экстракт первого экстрагирования охлаждают до температуры 40^oС и направляют на желирование. Продолжительность желирования 6 ч.

Гель высокоочищенного агара измельчали и проводили его дополнительную очистку промыванием в пресной воде с периодическим перемешиванием и настаиванием. Продолжительность промывания 6 ч.

Очищенный гель обезвоживают прессованием под нагрузкой от 0,3 кг/см². Применение способа обезвоживания прессованием является дополнительным способом очистки геля, так как при прессовании происходит отделение минеральных веществ, которые переходят в подпрессовые воды. Продолжительность прессования 4,0 ч. Отпрессованный гель гранулируют, сушат во взвешенно-вращающемся слое, измельчают, упаковывают.

Выход высокоочищенного агара 7,8%, что составляет 3,9 кг от воздушно-сухой массы анфельции. Содержание золы 0,8%, сульфогрупп 0,7%. Прочность 0,85%-ного раствора агара 500 г/см² по Валента. Температура плавления 90,0^oС и застудневания 36,0^oС.

Второе экстрагирование проводят при температуре 120^oС, продолжительности процесса 4,0 ч, гидромодуле 1:6,5. Экстрагирование проводят с добавлением окиси кальция в количестве 4,0% к массе воздушно-сухой водоросли. Экстракт после второго экстрагирования направляют на производство агарозы.

Третье экстрагирование проводят при температуре 115^oС при продолжительности процесса 2,5 ч, гидромодуле 1:3. Экстрагирование проводят с добавлением окиси кальция в количестве 2,5% к массе воздушно-сухой водоросли. Экстракт после третьего экстрагирования направляют на производство агарозы.

Экстракты после второго и третьего экстрагирования смешивают и фильтруют. Очистка фильтрованием осуществлялась на нутч-фильтре на фильтровальной перегородке, сформированной из слоя фильтровального порошка толщиной 1,0 см на специальном фильтровальном картоне. В качестве фильтровального порошка использовали диатомит, материал, обладающий адсорбционными свойствами, позволяющий получить более высокую степень очистки.

Диатомит перед нанесением на фильтровальный картон был подвергнут фракционированию методом осаждения в воде. Для грубой фильтрации использовался порошок диатомит, осажденный через 15 минут после отмучивания. Для более тонкой фильтрации осаждение длилось 90 минут. Процесс очистки агарозных экстрактов осуществляли на вакуумном фильтре с водокольцевым насосом при перепаде давления в 0,15-0,2 атм.

Экстракт агарозы подавался на фильтрацию при температуре экстракта 85^oС. Фильтровальная перегородка была предварительно прогрета до температуры экстракта.

Полученные экстракты агарозы имели прозрачность 73% и цветность 85%. Очищенные объединенные экстракты второго и третьего экстрагирования охлаждают до температуры 45^oС и направляют на желирование. Продолжительность желирования 5,5 ч.

Гели агарозы измельчали и проводили их дополнительную очистку промыванием в пресной воде с периодическим перемешиванием и настаиванием. Продолжительность промывания 6 ч.

После промывания водопроводной водой производили дополнительную промывку геля настаиванием в дистиллированной воде в течение 12 ч и гидромодуле 1:3 с целью более полного извлечения из геля остаточных минеральных веществ. В результате такой промывки получали гели с высокой прозрачностью 75% и низким содержанием золы - 0,5-0,6% в готовом продукте.

Очищенный гель обезвоживают прессованием под нагрузкой от 0,3 до 0,4 кг/см². Продолжительность прессования 3,5 ч. Отпрессованный гель гранулируют, сушат при температуре 60^oС во взвешенно-вращающемся слое, измельчают, подвергают бактерицидной обработке, упаковывают.

Выход агарозы составляет 5,0%. Содержание золы в агарозе 0,6%, сульфогрупп 0,3%. Прочность 0,85%-ных растворов гелей агарозы 700 г/см² по Валента. Температура плавления и застудневания 86^oС и 35^oС соответственно. Прозрачность и цветность 75 и 95%.

Полученные препараты агарозы по своим физико-химическим показателям соответствуют требованиям, предъявляемым к агарозе, используемой в качестве носителя для гель-хроматографии и гель-электрофореза, и являются полноценными заменителями импортных препаратов агарозы типа II-А "Sigma".

Сравнительная характеристика агарозы, полученной по предлагаемой технологии, агара особой очистки и коммерческой агарозы фирмы "Испан-агар" показала, что полученный препарат не уступает им по своим свойствам (см. таблицу).

Формула изобретения

1. Способ переработки красной водоросли анфельции тобучинской, включающий предобработку водоросли в гидроокиси кальция с концентрацией 1-2% в пересчете на окись кальция при нагревании и гидромодуле 1: 12-15, ее промывку водой, экстрагирование полисахарида, отделение экстракта и его очистку, охлаждение и желирование, промывание геля водой, очистку и сушку с получением конечного продукта, отличающийся тем, что водоросль перерабатывают одновременно с получением высокоочищенного агара и агарозы, за счет проведения предобработки водоросли в растворе окиси кальция при 100-105^oС в течение 60-90 мин с последующим повышением температуры реакционной смеси не выше 110^oС и выдерживанием при этой температуре в течение 60-90 мин, после чего экстракцию проводят 3-х кратно, причем после первой экстракции получают агар высокоочищенный, при этом экстракцию проводят при температуре 115-120^oС в течение 6-6,5 ч при гидромодуле 1: 10-12 без добавления окиси кальция, вторую экстракцию проводят при температуре 115-120^oС в течение 4-4,5 ч и гидромодуле 1: 6-6,5 с внесением окиси кальция в количестве 4,0-4,5% к воздушно-сухой водоросли, третью экстракцию проводят при температуре 115-120^oС в течение 2,0-2,5 ч с гидромодулем 1: 3-3,5 с добавлением окиси кальция в количестве 2,0-2,5% к массе воздушно-сухой водоросли, экстракты второй и третьей экстракции смешивают и фильтруют, желируют, полученный гель нарезают, промывают настаиванием в пресной воде, затем настаиванием в дистиллированной воде в течение 10-12 ч при гидромодуле 1: 2-3.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что очистку экстрактов агара и агарозы осуществляют на нутч-фильтре на фильтровальной перегородке, сформированной из слоя фильтровального порошка диатомита, слоем толщиной 0,5-1,0 см и фильтровального картона при температуре 80-85^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1