Способ получения комплекса биологически активных веществ

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в сельском хозяйстве и фармакологической промышленности. Способ предусматривает культивирование Chlorella vulgaris, отделение биомассы и ее двукратное замораживание, отделение клеточного сока и экстракцию твердой фракции католитом. Полученные экстракт, клеточный сок и жидкую фракцию, полученную при культивировании Chlorella vulgaris объединяют. Способ позволяет получить комплекс биологически активных веществ, содержащих ферменты и антибиотические вещества.

 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в сельском хозяйстве и фармакологической промышленности.

Одноклеточные микроорганизмы, в том числе и такой представитель как Chlorella, можно отнести к наиболее перспективному протеиновому сырью.

Известно использование Chlorella в качестве кормовой добавки в рационе сельскохозяйственных животных [1].

Однако эффективность использование такой добавки низкая. Это обусловлено следующим. Клеточная стенка (оболочка) водоросли выполняет как структурную, так и защитную функцию клеток и, обладая особым составом и строением, препятствует извлечению биологически активных веществ и их усвоению живым организмом.

Сегодня известно немало методов разрушения клеточных стенок одноклеточных микроорганизмов. Наиболее распространенными являются автолиз, плазмолиз, кислотный и щелочной гидролиз, применение гидролитических ферментов, а также механическое разрушение клеток.

Известны и физические способы деградации клеточных стенок. К ним относят воздействие ультразвуковых колебаний, низких и высоких температур, осмотический шок и др.

Применение осмотического шока основано на воздействии гидростатического давления на мембрану клетки, которую нужно предварительно деградировать ферментами. Необходимость применения дорогостоящих ферментных препаратов и недостаточная изученность комбинированного действия ограничивает широкое применение осмотического шока как технологической операции.

С помощью ультразвуковых колебаний с частотами 20 кГц в секунду можно разрушать частично или полностью как одноклеточные, так и многоклеточные организмы. В результате распространения ультразвуковых волн в жидкости происходит быстро чередующееся разрежение и сжатие. Воздействие: на клеточную стенку микроорганизмов основано на кавитационном эффекте. С точки зрения биологической ценности готовой биопродукции этот метод представляет большой интерес. Однако его широкое применение сдерживает невысокая производительность и отсутствие специального оборудования для осуществления технологического процесса.

К механическим способам разрушения клеточных стенок относят растирание, измельчение, гомогенизацию, воздействие высокого давления, раздавливание и др.

По мнению некоторых зарубежных исследований механические способы требуют большого количества энергии и сопровождаются денатурацией протеина [2].

В процессе применения кислот и щелочей для разрушения клеточных стенок одноклеточных микроорганизмов происходит снижение биологической ценности протеинов и смесей аминокислот. В этом случае изменяется исходный состав биомассы и не представляется возможным получить биопродукцию с натуральными свойствами за счет образования новых соединений с антипитательными свойствами [3].

Известен способ получения биологически активных веществ, предусматривающий разрушение клеточных стенок двукратным замораживанием [4].

Недостаток способа заключается в том, что в известном комплексе отсутствуют ферменты и антибиотические вещества.

Технический результат - разработка экологически безопасного способа получения комплекса биологически активных веществ, содержащих ферменты и антибиотические вещества.

Технический результат достигается тем, что в способе получения комплекса биологически активных веществ, предусматривающем разрушение сырья двукратным замораживанием, отделение клеточного сока, добавление к твердой фракции экстрагента, выдерживание и разделение смеси на экстракт и остатки клеточных оболочек, в качестве сырья используют биомассу зеленой водоросли - Chlorella Vulgaris, полученную путем ее культивирования в объеме питательной среды. При достижении плотности 60 млн клеток в 1 мл биомассу водоросли отделяют от жидкой фракции. Первичное замораживание биомассы осуществляют при температуре минус 13 - минус 15°С в течении 40-60 мин. После дефрастации осуществляют повторное замораживание биомассы при температуре минус 4°С в течение 5 часов. После повторной дефрастации отделяют клеточный сок. А к твердой фракции, оставшейся после отделения клеточного сока, добавляют экстрагент, в качестве которого используют католит с рН 6-8, при этом соотношение твердая фракция: католит составляет 1:3. Выдерживание проводят в течение 20 мин. Затем смесь разделяют на экстракт и твердую фракцию - остатки клеточных оболочек.

Полученные экстракт, клеточный сок и жидкую фракцию, полученную при культивировании Chlorella Vulgaris, объединяют.

Применение способа позволяет получить комплекс белков, жиров, углеводов, смеси незаменимых и заменимых аминокислот, витаминов, минеральных элементов, ферментов и антибиотических веществ. Все эти вещества - защитные факторы, тождественные эндогенным веществам живого организма, участвуют в поддержании постоянства его внутренней среды. Использование полученного комплекса биологических активных веществ позволит значительно повысить продуктивность сельскохозяйственных животных и птицы и устойчивость организма к заболеваниям.

Переваримость основных питательных веществ полученного комплекса, полученного при культивировании Chlorella Vulgaris, штамм ИФР № С-111 в сравнении с суспензией Chlorella Vulgaris составляет:

протеин - 96,2-98,8% и 56%

жир - 98,4-99% и 56%

БЭВ - 93% и 84%

соответственно.

Плотность биомассы водоросли - 60 млн клеток при ее культивировании является оптимальной с точки зрения накопления питательных веществ, а также ферментов и антибиотических веществ, выделяемых Chlorella. При плотности биомассы менее 60 млн клеток в 1 мл, т.е. культивирование менее 72 часов, снижается общее содержание биологически активных веществ в комплексе. Плотность более 60 млн клеток в 1 мл может быть обусловлена либо большей продолжительностью культивирования (более 72 часов), либо использованием активаторов в питательной среде при культивировании для ускорения наращивания биомассы.

А большая продолжительность культивирования как и ускорение наращивания биомассы приводит к большему накоплению нуклеиновых кислот в комплексе, которые в силу своей идентичности фармакологическим препаратам нуклеиновой природы требуют дополнительных исследований по разработке схем применения комплекса биологически активных веществ.

Режим замораживания биомассы при температуре выше минус 13°С и менее 40 мин при первичном замораживании и повторное замораживание при температуре выше минус 4°С и менее 5 часов не обеспечивает полного разрушения клеточных оболочек Chlorella, а это снижает переваримость основных питательных веществ комплекса.

Температура первичного замораживания ниже минус 15°С и его длительность более 60 мин, а также температура повторного замораживания ниже минус 4°С и его длительность более 5 часов не влияют на полноту извлечения биологически активных веществ и поэтому такой режим является экономически нецелесообразным.

рН католита 6-8 также является оптимальным, т.к. находится в тех же пределах, что и рН клеточного сока и жидкой фракции, полученной в результате культивирования, которые впоследствии объединяют.

Время экстракции и соотношение компонентов также является оптимальными как с точки зрения максимального извлечения биологически активных веществ из твердой фракции, так и с точки зрения экономической целесообразности.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить биопродукт с натуральными свойствами.

Источники информации

1. Сальникова М.Я. Хлорелла - новый вид корма, 1977.

2. Kinsella J.E., Shetty K.J. Yeast proteins: Recovery, Nutritional and Functional Properties. Nutritional Improvement of Food and Feed Proteins. Plenum Press New York and London, 1978, pp 797-825.

3. Кудряшова А.А. Секреты хорошего здоровья и активного долголетия, 2000, стр.158-166.

4. Патент RU 2003262, А 61 К 35/66, 1993.

Способ получения комплекса биологически активных веществ, предусматривающий разрушение сырья двукратным замораживанием, отделение клеточного сока, добавление к твердой фракции экстрагента, выдерживание и разделение смеси на экстракт и остатки клеточных оболочек, отличающийся тем, что в качестве сырья используют биомассу зеленой водоросли Chlorella vulgaris, полученную путем культивирования в объеме питательной среды до достижения плотности 60 млн клеток в 1 мл и отделенную от жидкой фракции, при этом первичное замораживание биомассы осуществляют при температуре (-13)÷(-15)°С в течение 40-60 мин, повторное замораживание осуществляют при температуре -4°С в течение 5 ч, в качестве экстрагента используют католит с рН 6-8, полученный в диафрагменном электролизере, выдерживание проводят в течение 20 мин при соотношении твердая фракция: католит = 1:3, полученные экстракт, клеточный сок и жидкую фракцию, отделенную при культивировании биомассы, объединяют.