Способ получения белкового гидролизата из кератинсодержащего сырья

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Юр4 А 23 J 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 с

; 1, О

1 с:л:ВдМВ

° у у@ай и (21) 3756446/28-13 (22) 11,07.84 (46) 15. 06. 86. Бюл. К 22 (71) Ростовский-на-Дону государственный научно-исследовательский противочумный институт (72) А.В.Гончаров, В.Н.Милютин, В.А.Копыпов и Н.Л.Пичурина (53) 636.08 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 829084, кл. А 23 3 1/10, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 430153, кл. А 23 J 1/10, 1974. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО

ГИДРОЛИЗАТА ИЗ КЕРАТИНСОДЕРЖАЩЕГО

СЫРЬЯ, предусматривающий проведение операций гидролиза сырья кислотой, обработку гидролиэата активирован, ным древесным углем с последующим.„SU» 1237153 А1 его отделением, нейтрализацию, упаривание гидролизата, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения биологической ценности целевого продукта и тем самым обеспечения воэможности использования его для культивирования микроорганизмов, операции гидролиэа сырья, обработки гидролиэата активированным древесным углем проводят одновременно, при этом для обработки используют активированный уголь марки ОУ-Б (кислый) с последующим отделением древесного угля от гидропизата, а после нейтрализации к гидролизату добавляют 0,25.

0,37. сульфида или сульфита натрия при рН 8,5-9,0 и температуре 90—

100 С для восстановления дисульфидных связей серусодержащих аминокисло.т.

1237153

Иэ о брет ение относится к медици нской микробиологии и может быть использовано при получении питательных сред для выделения и культивирования микроорганизмов. 5

Целью изобретения является новышение биологической ценности целевого продукта и тем самым обеспечение возможности использования его для культивирования микроорганизмов. 10

Сущность способа заключается в следующем, Выбор в качестве сорбента,цревес— ного угля марки ОУ-Б обусловлен свой. ствами активных групп, образующихся 15 на поверхности угля и имеющих оптимум сорбции в кислотной зоне, тогда как угли других типов имеют оптимумы сорбции в нейтральной или щелочной зоне.Этопреимущество позаоляетвес- 2б ти процессыгидролиза и осветления гидролизата одновременно,нри этом происходит удалениетоксических веществи ингибиторов роста микроорганизмов.

Отделение сорбента после гидролиэа проводят в кислой среде до нейтрализации кислоты при рН 0,5-1,5, что является оптимальным для удаления пигментных и токсических веществ, ЗО выделяющихся в процессе гидролиза кератинсодержащего сырья. Это основано на том, что пигментные и токсические вещества меламинов, пигментов рыжих волос и перьев и других, а также продукты их гид- 35 ролиза содержат в своем составе атомы азота, которые протонируются в кислой среде и тем самым придают этим соединениям свойства катионов. Применение сорбента с активными группами кислотного типа,например древесного угля марки ОУ-Б

ГОСТ 4453-48, приводит к образованию нерастворимых солеподобных соединений между частицами сорбента и пигментными токсическими веществами. В процессе удаления сорбента удаляются ацсорбированные на нем пигментные токсические вещества. Повышение рН выше 2,0 приводит к снижению числа прото- ц нированных атомов азота в пигментных и токсических веществах, в результате чего удаление пигментных и токсических веществ из гидролизата невозможно. Применение сорбента с другими 55 типами активных групп, например углей марки ОУ-А, ОУ-С, также не приводит к желаемому эффекту.

Прибавление к гидролиэату сульфида или сульфита натрия в концентрации 0,25-0,37. необходимо для восстановления дисульфидных групп молекул цистина и перевода цистина в цистеин или сульфоцистеин. Это приводит к растворению серусодержащих аминокислот (растворимость цистина 0,01 г на

100 мл; растворимость цистеина 5,6 г на 100 мл), их сохранности и повышению биологической питательной ценнос ти гидролиэата ° Снижение количества вводимого сульфида или сульфита натрия приводит к неполному восстановлению дисульфидных связей серусодержащих аминокислот, что увеличивает потери цистина и цистинсодержащих пептидов, тогда как увеличение концентрации сульфита или сульфида нат— рия приводит в первом случае к выделению сернистого ангидрида при культивировании микроорганизмов, действующих как бактерицидное вещество, а во втором случае к автокаталитической реакции разрушения тиолов с выделением элементарной серы,что делает гидролизат непригодным для культивирования микроорганизмов.

Добавление сульфида или сульфита натрия при рН 8,5-9 0 и температуре о

90-100 С обеспечивает оптимальную скорость восстановления дисульфидных соединений серусодержащих аминокислот, При снижении рН и температуры наблюдается значительное снижение скорости восстановления дисульфидных соединений, в то время как увеличение рН и температуры (pH ) 9,0, темпео, ратура ) 100 С) к существенному повышению скорости восстановления не приводит и экономически не оправдано.

В табл. 1 показано влияние обработки сульфитом или сульфидом натрия на химический состав гидролизата.

Пример 1. 1 кг рого-копытной муки загружают н реактор, куда вносят

20 л всды и 0,5 кг активированного древесного угля марки ОУ-Б, добавляют серную кислоту до конечной коно центрации 5Х и гидролизуют при 132 С в течение 3 ч.

Гидролизат декантируют с осадка, фильтруют и нейтрализуют суспензией

Са(ОН), до рН 3,8-4,0, подщелачива— ют 403-ным раствором NaOH o pH 9,0, вносят 0,25Х сульфита натрия и нагревают до 90 С.

12 371. ъ3

Гидролизат отстаивают в течение

ЗО мин, декантируют и фипьтруют.

Отфильтрованный гидролизат нейтрализуют до рН 7,0 добавлением 18 -ного раствора HCf упаривают и сушат известным способом.

Пример 2. Гидролиэ рого-копытной муки осуществляют как в примере !.

Гидролизат декантируют, фильтруют и нейтрализуют суспензией Са(ОН), до рН 3,8-4,0, а затем подщелачивают

40 -ным раствором NaOH до рН 8,5 и вносят О,ЗХ сульфита натрия, нагревают до 100 С.

Гидролизат отстаивают в течение

30 мин, декантируют и фильтруют.

Гидролизат нейтрализуют, упарива ют.и сушат как в примере 1.

Пример 3. Гидролиз рого-копытной муки как в примере 1.

Гидролизат декантируют, фильтруют и нейтрализуют суспензией Са(ОН), до рН 3,8-4,0, подщелачивают 40Х-ным раствором NaÎH до рН 8,5, добавляют

0,25 сульфида натрия и нагревают до 100 С.

Гидролизат отстаивают 30 мин, декантируют и фильтруют.

Гидролизат нейтрализуют, упаривают и сушат как в примере 1.

Пример 4. Гидролиз рого-копытной муки проводят как в примере 1.

Гидролизат декантируют, фильтруют и нейтрализуют суспенэией Са(ОН} как в примере 1. Нейтрализованный гидролизат подщелачивают 40Х-ным раствором NaOH до рН 9,0, добавляют

0,3 сульфида натрия и нагревают до

90 С.

Гидролизат отстаивают 30 мин, декантируют и фильтруют.

Гидролизат нейтрализуют, упаривают и сушат как в примере 1.

Пример 5. 1 кг перьев загру. жают в реактор, куда вносят 20 л воды и 500 г активированного угля марки ОУ-Б, добавляют серную кислоту до конечной концентрации 10Х и гидролнэуют.при 127 С в течение 2 ч.

Гидролизат декантируют с осадка, фильтруют, нейтрализуют суспензией

Са(ОН), до рН 3,8-4,0, подщелачивают 40Х-ным раствором NaOH до рН 9,0 и вносят 0,25 сульфита натрия и нагревают до 90 С.

Гидролиэат отстаивают в течение

30 мин, декантируют, фильтруют и нейтрализуют до рН 7,0, упаривают и сушат известным способом.

Пример 6. 1 кг волос загружают в реактор, куда добавляют 20 л воды, 600 г активированного древесного угля марки ОУ-Б, серную кислоту до конечной концентрации 5 и о гидролиэуют при 132 С в течение 2 ч.

Гидролиэат декантируют, фильтру1п ют и нейтрализуют суспенэией Са(ОН), до рН 3,8-4,0, подщелачивают 40Х-ным раствором NaOH до рН 8,5, добавляют

0,25 сульфида натрия и нагревают до

90 С.

Гидролизат отстаивают в течение

30 мин, декантируют, фильтруют,нейтрализуют до рН 7,0, упаривают и сушат известным способом.

Пример 7. 1 кг рого-копытной муки загружают в реактор, куда вносят 20 л воды и 0,5 кг сорбентадревесного угля марки ОУ-Б ГОСТ 445348, добавляют серную кислоту до конечной концентрации 2 (рН 1,5},перемешивают и гидролизуют при 132 С в течение 5 ч.

По окончании гидролиза гидролизат охлаждают и без нейтрализации кислоты при рН 1,5, гидролизат отделяют от сорбента фильтрованием.

Профильтрованный бесцветный гидролизат нейтрализуют суспензией Са(ОН) до рН 3,8-4,0, подщелачивают 40 -ным раствором NaOH до рН 8,5-9,0, вводят

0,25-0,3Х сульфида или сульфита натрия и нагревают до 90-100 С.

Гидролиэат отстаивают в течение

30 мин, декантируют с осадка гипса и фильтруют.

Отфильтрованный гидролизат нейтрализуют 18Х-ным раствором НСФ, упаривают и сушат известным способом.

Пример 8. 1 кг рого-копытной муки загружают в реактор, куда вносят 20 л воды и 0,5 кг сорбента— древесного угля марки ОУ-Б ГОСТ 445348, добавляют серную кислоту до конечной концентрации 5Х (рН 1,0), перемешивают и гидролиэуют при 132 С в течение 3 ч.

По окончании гидролиза гидролиэат охлаждают и беэ нейтрализации кислоты при рН 1,0, отделяют от сорбенЫ та фильтрованием.

Профильтрованный бесцветный гидролиэат нейтрализуют, подщелачивают, упаривают и сушат как в примере 7.

Аргинин

Аспарагиновая кислота

Треонин

Серии

Глютаминовая кислота

Пролин

Глицин

Аланин

Цис теин

Валин ,Иетионин

Из олейцин

Лейцин

Тирозин

Фенилаланин

8,01

9,71

5,23

9,43

17,40

7,25

4,45

4,00

11,78

4,98

0,26

2,84

6,48

1,91

1,54

Содержание аминокислот,7.

Аминокислоты

Следы

3,52

1,21

Триптофан

Лизин

Гистидин

Та блица

Химический состав гидролизатов, полученных по предлагаемому способу из рого-копьггной муки

Пример 4

0,37

Na,S рН 9,0

t=90 С

Пример 2

0,37

1 1а, БО, рН 8,5

t=1O0 С

Пример 1

0,25Х

Na, SO, рН 9,0

t0 ==90 С

Пример 3

0,257

Na, S рН 8,5

t=100 С

Показатели

2,4

2,0

2,8

2,0

Влажность, %

Пептиды (биуретовые продукты), 7

48,1

47,5

47,8

5 12371

Пример 9. 1 кг рого-копыл. ной муки загружают в реактор, куда вносят 20 л воды и 0,5 кг сорбента— древесного угля марки ОУ-Б ГОСТ

4453-48, добавляют серную кислоту до конечной концентрации 15Х (рН 1,5), перемешивают и гидролизуют при 132 С в течение 1,2 ч.

По окончании гидролиза гидролизат охлаждают и без нейтрализации кисло- 10 ты при рН 0,5, отделяют от сорбента фильтрованием.

Профильтрованный бесцветный гидролизат нейтрализуют, подщелачивают, упаривают и сушат как в примере 7. 15

Полученный согласно приведенным примерам гидролизат представляет собой сыпучий порошок белого цвета,который легко и полностью растворим в воде и имеет следующий состав, 7. к 20 сухому весу:

Общий азот 11,2

Пептиды (биуретовые продукты 1 55,6

Свободные аминокислоты 14,6 25

Зола 30,1

Степень расщепления 30, 27..

Препарат содержит около 707 азотистых веществ со степенью расщепления

307 и 14,37. свободных аминокислот. Зо

В нем представлены практически все аминокислоты, необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов.

Важно наличие большого количества цистеина, практически отсутствующего в известных кислотных гидролизатах из другого сырья.

Гидролизат может бьггь использован в качестве основы питательных сред для выращивания микроорганизмов.

Данные, представленные в табл. 2, свидетельствуют о высоких ростовых качествах питательных сред, приготовленных из кислотного гидролизата кератинсодержащего сырья; Использование в качестве основного источника питания гидролизата кератинсодержащего сырья позволяет получать питательные среды, по своему качеству не уступающие такой полноценной среде, как агар из перевара мяса по Хоттингеру.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет получить белковый гидролизат, по своим свойствам более пригодный для выращивания микроорганизмов.

1237153

16,6

16,0

16,0

35,2

35,0

35,5

36,0

9,4

9,3

28,0

28,0

28,4

27,8

Следы

Следы

Следы

Следы

Триптофан

3,62

3,62

3,66

3,65

Лизин

Гистидин

1,58

1,52

1,56

8,40

8,40

8,42

10,00

9,92

9,82

5,46

5,52

5,50

Треонин

Серии

9 65

9,68

18,00

9,70

9,62

17,98

17,96

18,02

7,54

7,56

7,54

7,55

Пролин

Глицин

4,52

4,46

4,52

4,48

4,20

4,18 Алании

7,67

7,72

7,71

Цистеин

5,78

5,72

S,73

5,75

Волин

0,46

0,42

Метионин

6,77

6,77

6,75

Изолейцин

2,83

2,84

2,80

2,85

Лейцин

1,86

1,68

1,92

1,65

1,91

1,66

1,88

1,69

Тирозин

Фенилаланин

Свободные аминокислоты,Ж f6 4

Зола, 7

Общий азот, У.

Степень расщепления, Х

Аминокислотный состав, Ж.

Аргинин

Аспарагиновая кислота

Глутаминовая кислота

Продолжение табл I

+1

Vl

4Ч

1 1

N е

Ф л мз

Ф е а о

Я и

С3

v а

v а а о а о а

v а о л N g

8(О СЧ

Ф

П!

Ь

О о о а

0 !

1 !

1 I . 1

a a э

v . v v

ФЧ

40 л

СО

1237153

12 е1

I ееС сп еч +I а ф

Саа

an иЪ

cv < о

41 V h

Фее о

° faa о м о

R A

tl и а A и v а а и D о

A и а и а A и О а еф

1е е4

1 о и и

A в ааа в е4 и

4I

A1Ч1 и