Способ получения пуринсодержащих продуктов

 

Использование: биотехнология. Сущность изобретения: способ получения пуринсодержащих продуктов, заключающийся в том, что концентрирование нативного раствора проводят до коэффициента кинематической вязкости концентрата 2 - 10 сСт с дальнейшей кристаллизацией его при температуре от минус 20°С до плюс 20°С, pH 4,5 - 6,0 и отделением кристаллов первого пуринсодержащего продукта от маточного раствора обезвоживанием маточного раствора при 60 - 180°С до получения второго пуринсодержащего продукта. 4 табл.

Изобретение относится к производству биологически активных веществ, получаемых путем микробиологического синтеза, и может быть использовано для производства пуринсодержащих продуктов (инозина, гуанозина, гипоксантина). Указанные продукты могут быть использованы для получения рибоксина, аденозина и производных на их основе, а также в качестве ростстимулирующей кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птицы.

Известны способы получения пуринсодержащих продуктов и нуклеозидов методами микробиологического синтеза с последующим выделением и химической очисткой.

В способе получения пуринсодержащих продуктов (авт. св. N 675651), взятом за прототип, пуринсодержащие продукты получают обработкой культуральной жидкости сульфатом алюминия с доведением рН до 5,2-5,5, отделением надосадочной жидкости (нативного раствора), извлечением пуринов с помощью углеродсодержащих сорбентов, концентрированием путем упаривания спиртово-аммиачного элюата и кристаллизации продукта при охлаждении с получением сырца, который затем растворяют и очищают с получением рибоксина с помощью сульфоткатионитов.

Недостатками указанного и других известных способов являются: невысокий выход целевых продуктов из-за многоступенчатой очистки; наличие неутилизируемых отходов в виде обедненных пуринсодержащих растворов и отходов в виде кислотно-щелочных стоков, образующихся за счет растворов, используемых при регенерации ионообменных смол.

Цель изобретения - повышение выхода целевых продуктов.

Для этого в способе получения пуринсодержащих продуктов путем ферментации штаммов - продуцентов, отделения биомассы и концентрирования, концентрирование нативного раствора проводят до коэффициента кинематической вязкости концентрата 2-10 cst с дальнейшей кристаллизацией его при температуре от минус 20^оС до плюс 20^оС, рН 4,5-6,0 и отделением кристаллов первого пуринсодержащего продукта от маточного раствора с последующим обезвоживанием маточного раствора при 60-180^оС до получения второго пуринсодержащего продукта.

Удалось установить, что концентрирование нативного раствора и последующая кристаллизация в выбранных условиях позволяют получить первый пуринсодержащий продукт с содержанием пуринов 60-90%. Такого рода простой и эффективный процесс обуславливается тем, что кристаллизация пуринов и сопутствующих примесей существенным образом зависит, с одной стороны, от вязкости получаемого концентрата, с другой стороны, от температуры и значения рН при кристаллизации. В зависимости от относительного содержания пуринов и примесей в исходном нативном растворе выбрана оптимальная степень концентрирования, которая лимитируется предельными значениями коэффициента кинематической вязкости, а также температурой и значением рН кристаллизации. Обоснования оптимальных условий концентрирования и кристаллизации приведены в табл. 1-4. При высоком содержании пуринов и низком содержании примесей степень концентрирования может быть высокой и температура кристаллизации 0-20^оС, в противном случае (обратное соотношение целевого продукта и примесей) степень концентрирования ниже, температура кристаллизации - 20-0^оС.

Таким образом, за счет селективной кристаллизации целевого продукта удается получить при простой процедуре выделения и очистки с хорошим выходом (не менее 60%) первый пуринсодержащий продукт, который может быть известными способами очищен до получения инозина (рибоксина), гуанозина, гипоксантина или трансформирован с получением аденозина, рибозы и других продуктов на его основе.

Оставшийся от кристаллизации первого продукта маточный раствор, содержащий пуриновые соединения, обезвоживается при 60-180^оС с получением второго пуринсодержащего продукта, в котором содержание пуринов составляет 5-15% . Указанный продукт может быть использован в качестве кормовой добавки. Таким образом, выход целевых продуктов повышается до 90%, (в прототипе до 60%), исключаются отходы производства и стоки солевых растворов.

П р и м е р 1. 12 л культуральной жидкости, содержащей 14,7 г/л рибоксина, 1,5 г/л гуанозина и 0,8 г/л гипоксантина нагревали до 55^оС при перемешивании и выдерживали при этой температуре в течение 2 ч. Биомассу отделяли сепарированием. Биомасса объемом 1,2л содержала 15,8 г/л рибоксина, 1,7 г/л гуанозина и 1,0 г/л гипоксантина. Получили 10,8 л нативного раствора рибоксина с содержанием рибоксина 14,5 г/л, гуанозина 1,5 г/л и гипоксантина 0,9 г/л. Hативный раствор упаривали на роторной вакуум-выпарной установке при 70^оС. Получили 2,1 л упаренного нативного раствора с содержанием рибоксина 72 г/л, гуанозина 7,8 г/л, гипоксантина 5,0 г/л. Кинематическая вязкость упаренного нативного раствора при 20^оС - 7,5 сСт. Значение водородного показателя рН 5,2. Упаренный нативный раствор медленно (в течение 6 ч) охлаждали при перемешивании до температуры минус 4^оС и выдерживали при этой температуре 8 ч. Выпавшие кристаллы первого пуринсодержащего продукта отделяли фильтрацией. Первый пуринсодержащий продукт промывали на фильтре 200 мл обессоленной воды с температурой 2^оС. Промывку присоединяли к маточнику после отделения первого пуринсодержащего продукта. Получали 410 г пасты первого пуринсодержащего продукта с влажностью 60% и содержанием пуринов, г. рибоксина 121, гуанозина 14,8, гипоксантина 9,3. Пасту высушивали в вакуум-сушильном шкафу при 60^оС в течение 3 ч. Получали 160 г первого пуринсодержащего продукта с влажностью 1,5%, суммарным содержанием пуринов 142 г (85,5%) в том числе: Рибоксин 118 г (71,1%) Гуанозин 14,7 г (8,8%) Гипоксантин 9,3 г (5,6%) Маточный раствор с промывкой объемом 1,9 л с содержанием пуринов, г/л: рибоксин 16, гуанозин 0,8 и гипоксантин 0,6, обезвоживали на распылительной сушилке при температуре теплоносителя на входе в сушильную камеру t_вх = 170^оС и на выходе из сушильной камеры t_вых. = 80^оС. Получили 292 г сухого второго пуринсодержащего продукта с влажностью 6% и суммарным содержанием пуринов 28,1 г (10,2%), в том числе: Рибоксин 25,2 г (9,2%) Гуанозин 1,2 г (0,444%) Гипоксантин 1,1 г (0,40%) Выход первого пуринсодержащего продукта по сумме пуринов от содержания в культуральной жидкости 70%. Выход второго пуринсодержащего продукта по сумме пуринов от содержания в культуральной жидкости 13,8%.

При увеличении коэффициента кинематической вязкости упаренного нативного раствора более 10 сСт резко возрастает время кристаллизации первого пуринсодержащего продукта и снижается выход.

При увеличении температуры кристаллизации более 20^оС резко увеличиваются потери продукта с маточным раствором.

При понижении температуры кристаллизации ниже минус 20^оС происходит замерзание упаренного нативного раствора.

При уменьшении значения водородного показателя рН ниже 4,5 или при увеличении выше 6,0 происходит резкое снижение выхода за счет потерь с маточным раствором.

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит: частично решить экологическую проблему за счет исключения отходов производства рибоксина и солевых стоков; получить ценные пуринсодержащие продукты на базе отходов производства; повысить выход целевых продуктов; упростить технологию с уменьшением материалоемкости, сырьевых, энерго- и трудозатрат, связанных с исключением ионообменных стадий обессоливания и концентрирования нативных растворов.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПУРИНСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ путем ферментации штамма-продуцента, отделения биомассы, концентрирования нативного раствора и кристаллизации, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, концентрирование нативного раствора проводят до коэффициента кинематической вязкости концентрата 2 - 10 сст с дальнейшей кристаллизацией его при температуре от -20 до +20^oС, pH 4,5 - 6,0 и отделением кристаллов первого пуринсодержащего продукта от маточного раствора с последующим обезвоживанием маточного раствора при 60 - 180^oС до получения второго пуринсодержащего продукта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2