Способ получения цистина

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 07 С 323/60. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

6 у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

12.ч, затем сушат.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4777918/13 (22) 03,01.90 (46) 23,05.92. Бюл. N 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт текстильно-галантерейной промышленности (72) Л.И.Стекольников, В.В,Рыльцев, M.Í;ÂèHoãðàäoâà и В.Н.Филатов (53) 577.112.386.2:577,112.2 (088.8) (56) Опубликованная заявка ФРГ

N3437274,,кл, С 07 С 99/02, 1986.

Патент СРР N 91563, кл. А 61 К 35/36, 1987. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИСТИНА (57) Изобретение относится к биотехнологии и касается способа получения цистина путем гидролиза белкового сырья. Цель изобретения — повышение выхода целевого

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к способу получения аминокислоты цистина, которую используют в составе различных косметических препаратов, в качестве промежуточного продукта для синтеза лекарственных веществ, применяемых, например, при старческих, миопатических, лучевых и конту зионных катарактах. при лечении острых и хронических отравлений соединениями мышьяка, ртути, хрома, висмута и других металлов, относящихся к тиоловым ядам, и при лечении острых лучевых поражений, а также для синтеза антиоксидантов, красителей и других соединений, Известен способ получения цистина из кислотного гидролизата щетины свиней, согласно которому гидролизат, полученный,,5U, 1735273 А1 продукта, Проводят гидролиз шерстного сырья (отходов мехового производства, парикмахерских и др.) сначала водой при жидкостном коэффициенте 1:(2-3) и температуре 90-100 С в течение 1-2 ч, а затем после охлаждения до 37-45ОС вЂ” ферментативный гидролиз ферментным препаратоморазой при рН 7,5-8,5 и температуре 3745 С в течение 6-8 ч, Концентрация оразы составляет 0,1-0,2 (от массы сырья. Действие фермента прекращают термообработкой. Гидролизат охлаждают до 20-22 С. пропускают через колонку с активированным углем, предварительно обработанным раствором трихлоруксусной кислоты, и доводят рН до 5,5-6.0. Осадок цистина отделяют, растворяют его в воде при рН

4,0-4,5, кристаллизуют при 2-4 С в течение после кипячения сырья в разбавленном растворе НС!. обесцвечивают активированным углем и пропускают через колонку со слабоосновной смолой. фракцию элюата, имеющую рН 5.0, упаривают, охлаждают, осадок растворяют в воде, устанавливают рН 6-8 и получают цистин.

Недостаток способа заключается в его технической сложности, а также в невысоком выходе цистина — около 3.57 or массы исходного сырья, Наиболее близким к предлагаемому является способ получения цистина. предусматривающий обработку шерстных отходов тремя объемами 50 -ной HzSO4 при 100 С в течение 4 ч с последующим охлаждением гидролизата, разбавлением до 10 объемов водой, фильтрацией, нейтрализацией филь1735273 трата слабоосновным анионитом, упариванием, подкислением концентрата до рН 4,0, отделением осадка фильтрацией, выдерживанием фильтрата при 2-5 С в течение

1-3 сут, отделением и очисткой образующегося осадка цистина, Недостатки этого способа заключаются в его длительности (около 5 сут) и низком выходе цистина (около 5 от массы исходного сырья).

Цель изобретения — повышение выхода цистина.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения цистина, включающем гидролиз шерстных отходов, охлаждение гидролизата, его фильтрацию, выделение, очистку и сушку цистина, гидролиз проводят водой при жидкостном коэффициенте

1:2-3. температуре 90-100 С в течение 1-2 ч, а затем после охлаждения до 37-45 С вЂ” ферментным препаратом оразой при рН 7,5-8,5, температуре 37-45 С и концентрации оразы

0,1-0,2 мас. в течение 6-8 ч с последующей термообработкой идролизата и охлаждением до 20-22 С, после фильтрации гидролизат пропускают через колонку с активированным углем, предварительно обработанным раствором трихлоруксусной кислоты, доводят рН до 5,5-6,0, отделяют осадок цистина, растворяют его в воде при рН 4,0-4,5 и кристаллизуют при 2-4 С в течение 12 ч, При этом выход цистина составляет 8-10 от массы исходного сырья.

Используемые в предложенном способе технологические приемы являются логически обоснованными.

Конкретными видами используемого шерстного сырья могут являться щетина свиней, волос крупного или мелкого рогатого скота или других видов животных, перерабатывэемых на предприятиях мясной промышленности, Обьектом изобретения являются отходы шерстного сырья, не поступающие на выработку кормовой муки или другой технической продукции. Такими отходами являются отходы скорняжного производства. волосы, собираемые в парикмахерских и т,п.

Из данных литературы известно, что в случае гидролиза белков с высоким содержанием дисульфидных связей, в том числе белков из группы кератина, используется прием тэк называемого "смешанного гидролиза", т,е. последовательная обработка белков водой, кислотой и щелочью, водой, кислотой и ферментом. водой, щелочью и ферментом. Последний вариант использован в предлагаемом способе. При этом кипячение с водой в течение 1-2 ч не предусматривает достижения полного гид20

35

40. трихлоруксусной кислоты, что позволяет

50 грязнению его примесями других аминокислот.

Пример 1. 1 кг шерстных отходов от скорняжного производства заливают 2 л воды (жидкостной коэффициент 1:2), нагрева55 ют при 90 С и постоянном перемешивании .

1 ч, смесь охлаждают до 37 С, подщелачивают до рН 7,5 1н. раствором NaOH, добавляют 1 г (0,1 мас. ) ферментного препарата ораэы и проводят гидролиэ при 37 С в тече-. ние 6 ч, температуру повышают до 100 С.

15 ролиза; а используется лишь для предварительного "расшатывания" белковой глобулы и частичного гидролиза наиболее лабильных связей. При этом дисульфидные связи в молекулах отдельных аминокислот, в том числе цистина, не расщепляются. Биохимически подготовленная таким образом молекула белков подвергается последовательному воздействию фермента для -дальнейшего расщепления пептидных связей.

Выбранный фермент ораза продуцируется культурой гриба Aspergi8us orlzae и является стандартным, выпускаемым промышленностью препаратом, который содержит амилазу, мальтаэу, протеазы и липазы.

Уменьшение концентрации оразы при ферментэтивном гидролиэе до 0.08 мас. приводит к значительному снижению выхода целевого продукта (до 4,4 ), а увеличение концентрации оразы (более 0,2 мас. ) не .приводит к дополнительному увеличению выхода цистинэ, что свидетельствует об экономической нецелесообразности такого увеличения концентрации фермента

Для получения цистина по предложенному способу применяют метод восходящей хроматографии на.бумаге в системе бутиловый спирт — уксусная кислота — вода (4:1:5),. при использовании в качестве "свидетеля" ., синтетического цистина, а также цветные,. реакции с фосфорно-вольфрамовой кислотой, иодистой ртутью и иодистой платиной, специфичные для цистина, Для выделения цистина из смеси аминокислот и пептидов. содержащихся в гидролиэате, проводят последовательную очистку гидролизата путем фильтрации его через колонку с активированным углем, предварительно обработанным раствором удалить крупные фрагменты белковых молекул, после чего добиваются образования осадка при рН 5,5-6,0, растворяют его в воде при рН 4,0-4,5 и кристаллизуют при 2 — 4 С, Исключение из представленной схемы технологического процесса какой-либо стадии или отклонение от оптимальных параметров осуществления этих стадий приводит к снижению выхода целевого продукта или эа1735273

20 дения до 37-45 С - ферментным препаратом оразой при рН 7,5-8 5, температуре 37-45 С и концентрации ораэы 0,1-0,2 мас. в

35 течение 6-8 ч с последующей термообработкой гидролиэата и охлаждением до 20-.22 С. после фильтрации гидролиэат пропускают через колонку с активированным углем, предварительно обработанным раствором

40 трихлоруксусной кислоты, доводят рН до

5,5-6,0, отделяют осадок цистина, растворяютего в воде при рН 4,0-4;5и кристаллизуют при 2-4 С в течение 12 ч.

Составитель Л. Стекольников

Редактор А. Коэориэ Техред М Моргентал Корректор М. Максимишинец

Заказ 1788 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 101 через 10 мин охлаждают до 20ОС; фильтруют, фильтрат пропускают через колонку (60х1,5 см) с активированным углем, который предварительно обрабатывают бн. раствором трихлоруксусной кислоты (на

100 г угля 10 мл кислоты), со скоростью

10 мл/мин, затем в растворе устанавливают рН 5,5 добавлением 1 í. NaOH, осадок отделяют, растворяют в воде при рН 4,0 и раствор выдерживают при 2 С 10 ч, кристаллы отфильтровывают и сушат на воздухе. Получают 80 г порошка (выход 8 мас.$). соответствующего по хроматографической характеристике (величине Rf) очищенному цистину и не содержащего примесей других аминокислот.

Пример 2. 1 кг шерстных отходов от скорняжного производства заливают 2.5 л воды (жидкостный коэффициент 1:2,5), нагревают при 95 С и постоянном перемешивании 1,5 ч, смесь охлаждают до 40 С, подщелачивают до рН 8.0 1н. раствором

NaOH, добавляют 1,5 г (0,15 мас. $) ферментного препарата оразы и проводят гидролиэ при 40 С в течение 7 ч, температуру повышают до 100 С, через 10 мин охлаждают до

21 С, фильтруют, фильтрат пропускают через колонку (60х1,5 см) с активированным углем, который предварительно обрабатывают 6 н, раствором трихлоруксусной кислоты (на 100 r угля 12 мл кислоты), со скоростью 10 мл/мин, затем в растворе устанавливают рН 5,75 добавлением 1 н.

NaOH, осадок отделяют, растворяют в воде при рН 4,25 и раствор выдерживают при 3 С

11 ч, кристаллы отфильтровывают и сушат на воздухе. Получают 90 r (выход 9 мас,$) порошка, соответствующего по хроматографической характеристике (величине Rf) очищенному цистину и не содержащего примесей других аминокислот.

Пример 3, 1 кг шерстных отходов от скорняжного производства заливают 3 л воды (жидкостный коэффициент 1:3), нагревают при 100 С и постоянном перемешивании

2 ч, смесь охлаждают до 45 С, подщелачивают до рН 8,5 1н. раствором NaOH, добавляют 2 г (0,2 мас. jL) ферментного препарата оразы и проводят гидролиз при 45ОС в течение 8 ч, температуру повышают до 100 С, через 10 мин охлаждают до 22 С, фильтруют, фильтрат пропускают через колонку (60х1,5 см) с активированным углем, который предварительно обрабатывают бн. раствором трихлоруксусной кислоты (100 г угля на 15 мл кислоты), со скоростью 10 мл/мин, затем в растворе устанавливают рН 6,0 добавлением 1 н. NaOH. осадок отделяют, растворяют в воде при рН 4,5 и раствор выдерживают при 4 С 12 ч, кристаллы отфильтровывают и сушат на воздухе. Получают 100 г порошка (выход 10 мас.$), соответствующего по хроматографической характеристике (величине Rf) очищенному цистину и не содержащего примесей других аминокислот.

Формула изобретения

25 Способ получения цистина, включающий гидролиэ шерстных отходов, охлаждение гидролизата, его фильтрацию, выделение, очистку и сушку цистина, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения

30 выхода, гидролиэ проводят водой при жидкостном коэффициенте 1: 2-3, температуре . 90-100ОС в течение 1-2 ч, а затем после охлаж