Способ получения ламинарина

 

Изобретение относится к химии углеводов, а именно к способам получения ламинаринов - представителей группы 1-3; 1-6- β - D-глюканов, которые являются эффективными иммуностимуляторами животных и растений. Цель изобретения - упрощение способа получения ламинарина, а также удаление пигментов - достигается применением хроматографии нейтральных и подщелоченных экстрактов водорослей на гидрофобном носителе - полихроме-1. В результате применения полихрома сокращается число стадий получения ламинарина, затраты реактивов, получают более высокоочищенные препараты ламинарина, стало возможным выделение ламинарина из экстрактов водорослей с небольшим содержанием ламинарина. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 ил.

Изобретение относится к химии углеводов, а именно к способам получения природных веществ ламинаринов, которые являются резервными полисахаридами бурых водорослей. Целью изобретения является упрощение способа и повышение степени чистоты продукта, а также удаление пигментов. На чертеже приведен график, поясняющий способ. Способ получения ламинарина заключается в том, что высушенную и измельченную водоросль экстрагируют сначала 0,4%-ной соляной кислотой при комнатной температуре, затем водой при 50-60^oC. Полученные экстракты наносят раздельно на колонку с полихромом-1. При необходимости (для отделения пигментов) экстракты перед нанесением подщелачивают до рН 10-11. Колонки отмывают водой до отрицательной реакции на сахар (фенол-сернокислотный метод), и элюцию ламинарина ведут ступенчатым или линейным градиентом возрастания концентрации этилового спирта в воде (до 25%). Фракции, содержащие ламинарин, объединяют и сушат лиофильно. В предлагаемом способе получения ламинарина разделение как низко-, так и высокомолекулярных веществ экстрактов водорослей происходит за счет их различной гидрофобности: заряженные соединения (альгиновая кислота, фукоидан и т. п.), не сорбируются полихромом-1, ламинарины сорбируются, но будучи слабо гидрофобными соединениями, элюируются растворами с низким содержанием этанола (до 20%). Как оказалось, белки, часть пигментов, липиды обладают более высоким индексом гидрофобности и элюируются 40-96% этанола. Таким образом, появляется возможность получения препарата индивидуального ламинарина в концентрированном виде, позволяющим применить лиофильную сушку сразу после хроматографирования. П р и м е р 1. 500 г измельченной сухой водоросли Laminaria cichorioides заливают 5 л 0,4%-ной соляной кислоты с формальдегидом (1 мл/л) и выдерживают 3 ч при комнатной температуре (холодная экстракция). Водоросль отжимают, заливают 3 л воды и греют при 50-60^oC в течение 3 ч (горячая экстракция). Водоросль отжимают и выбрасывают, а полученные экстракты раздельно наносят на колонки с полихромом-1 (9 · 70 см; объем 4,5 л; 2,5 кг полихрома-1). Водой (10 л) вымывают кислые полисахариды и соли (выход кислых полисахаридов и ламинарина регистрируют фенол-сернокислотным методом). Ламинарин элюируют 15% -ным водным этанолом. Свободный объем колонки 2,2 л, ламинарин выходит в следующих 2,2 л. Фракция белков, липидов и пигментов желто-коричневого цвета задерживаются на колонке и элюируются при регенерации колонки, которую проводят пропусканием 5 л 96% -ного спирта и 7 л воды. Параметры колонки (емкость и свободный объем) не изменились после 100-кратного ее использования. Фракцию, содержащую ламинарин, сушат лиофильно, либо осаждают добавлением 4-х объемов 96% этанола, вызывая коагуляцию осадка добавлением концентрированного раствора хлористого натрия. Выход ламинарина составляет 11 г (2,2% ) из экстракта, полученного при 25 ^o C, и 14 г (2,8%) из экстракта, полученного при 60^oC, т.е. суммарный выход составляет 5% от сухого веса водоросли. Известно, что содержание ламинарина может значительно колебаться в пределах одного вида год от года и в зависимости от сезона сбора. Так для Laminaria cichorioides в благоприятные годы содержание ламинарина достигает 10% тогда как обычно это содержание не превышает 4-5% Отмечены случаи, когда содержание ламинарина в водорослях этого вида было еще меньше. Поэтому для сравнения двух способов получения ламинарина по известному способу и по описываемому способу используют одну партию водорослей (данные приведены в табл.1). Как видно из табл.1, препарат ламинарина, полученный на полихроме и лиофильно высушенный, не содержит практически минеральных примесей (данные по золе) и сульфат-ионы (т.е. фукоидан отсутствует полностью). П р и м е р 2. 100 г измельченной сухой водоросли Fucus evanescens обрабатывают 1 л 0,4%-ной соляной кислотоы в присутствии формальдегида (1 мл/л) при комнатной температуре в течение 4 ч. Водоросль отжимают, заливают 0,5 л воды и греют при 50-60^oC в течение 3 ч. Полученные экстракты раздельно наносят на колонки с полихромом-1 (3 · 50 см; объем 0,35 л; 0,2 кг полихрома-1). Водой (1 л) вымывают кислые полисахариды, соли и пигменты красно-бурого цвета. Ламинарин элюируют 25%-ным водным этанолом. Свободный объем колонки 200 мл. Ламинарин выходит в следующих 200 мл. Эту фракцию сушат лиофильно. Выход ламинарина 0,65 г (0,65%) их экстракта, полученного при комнатной температуре, и 0,35 г (0,35%) из экстракта, полученного при 60^oC. Содержание ламинарина в водоросли около 1% от сухого веса. Выход ламинарина, выделенного по известному способу, составил 0,6% от сухого веса водоросли. Ламинарины, полученные обоими методами, имеют интенсивную красно-бурую окраску. Параметры колонки (емкость и свободный объем) не изменяются после 200-кратного ее использования. П р и м е р 3. 100 г измельченной сухой водоросли Fucus evanescens заливают 1 л 0,4%-ной соляной кислоты, содержащей формальдегид (1 мг/л), и выдерживают при комнатной температуре в течение 4 ч, затем водоросль отжимают, заливают 0,5 л воды и греют при 50-60^oC в течение 3 ч. Экстракты раздельно наносят на колонки с полихромом-1 (3 х 50 см; объем 0,35 л; 0,2 кг полихрома-1). Для отделения красно-бурых пигментов экстракты предварительно подщелачивают концентрированным NaOH до рН 10- 11. Водой (1 л) отмывают соли, пигменты и несорбирующиеся кислые полисахариды. Затем проводят элюцию ламинарина линейным градиентом этилового спирта в воде (0-25% по 1,5 л воды и 25% этанола), динамика которой показана на чертеже. Фракции, содержащие ламинарин (регистрация фенол-сернокислотным методом), объединяют и сушат лиофильно. Выход ламинарина 0,6 г из экстракта (0,6%), полученного при комнатной температуре, 0,25 г (0,25%) из экстракта, полученного при 60^oC. Выход ламинарина 0,9% Ламинарин получают в виде порошка белого цвета. Емкость полихрома-1 для ламинарина из Laminaria cichorioides и Fucus evanescens составляет 1 г ламинарина на 150-200 г полихрома. Характеристики образцов ламинарина, полученных по известному и предлагаемому способам приведены в табл.1-4. Технико-экономическая эффективность от применения предлагаемого способа получения ламинаринов из морских водорослей заключается в упрощении процесса за счет сокращения трудоемких операций (высаждение кислых полисахаридов цетавлоном, высаждение ламинарина этанолом), получении более чистых препаратов (см. табл.1), значительной экономии реактивов (исключение операций с цетавлоном, расход этанола сокращается приблизительно в 3-4 раза (см. табл. 2), значительном сокращении требуемого для выделения ламинарина времени (приблизительно в 3 раза (см. табл.3), возможности получения ламинарина из очень разбавленных растворов исследованы раствором до 0,05% по ламинарину, возможности проведения одновременно с очисткой ламинарина и его концентрирования (в 5 раз, например, примеры 2 и 3, табл.1).

Формула изобретения

1. Способ получения ламинарина, включающий экстракцию сухих измельченных водорослей 0,4%-ной соляной кислотой, последующую экстракцию водой при 50 - 60^oС, выделение целевого продукта из экстрактов и сушку, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и повышения степени чистоты продукта, выделение осуществляют хроматографией на полихроме-1 с элюцией ступенчатым или линейным градиентом водного этанола до 25% 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью удаления пигментов, экстракты подщелачивают до рН 10 11.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3