Биосорбент и способ его изготовления

 

Назначение: изобретение относится к области технологий сорбционных процессов и может быть использовано при утилизации дрожжей-сахаромицетов. Сущность изобретения: биосорбент состоит из дезинтегрированных оболочек дрожжей-сахаромицетов. Для его изготавления проводят дезинтеграцию их до создания на поверхности потенциала от минус 16 до минус 60 мВ, нагревают до 85-95^oС со скоростью 15-25 град/ час или облучают лазерным пучком мощностью 25-50 мВт в течение 1-2, ч, или подвергают экстракции углекислотой при давлении. 2с.и 3 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к технологии сорбционных процессов и может быть использовано при утилизации отходов дрожжей сахаромицетов для изготовления кормовых добавок, противоаллергических препаратов, радиофагов, а также сорбентов токсичных соединений, в частности пестицидов фосфор- и хлорорганической природы, и ионов тяжелых металлов, в том числе и в организме человека и животных.

Известен биосорбент на основе продуктов поликонденсации мочевины и фенолформальдегида [1] Однако данный биосорбент пригоден только для сорбции ионов тяжелых металлов в водных технических растворах, сложен в производстве и не может быть рекомендован для использования людьми или животными.

Наиболее близким, по мнению заявителя, к настоящему изобретению является сорбент и способ его изготовления, используемый для обработки напитков [2] Сорбент представляет собой продукт переработки дрожжевых осадков после производства шампанских и столовых вин. Осадки дрожжей просушивают, промывают щелочью или кислотой с последующей многократной промывкой водой, пропускают через продукт электрический ток 15-30 мА в течение 1-3 c, вводят композицию пектпротеолитических и целлюлолитических ферментов в соотношении 2 4:1, выдерживают смесь в течение 6-8 часов, центрифугируют или фильтруют c последующей лиофильной сушкой при 30-35^oС в течение 3-4 часов, а затем нагревают до 30 35^oС. Полученный таким образом сорбент используют для осветления соков и виноматериалов. Этот сорбент обладает узким диапазоном действия (только очистка от ядохимикатов в производстве соков и вин), сложен в производстве и, следовательно, дорогостоящ.

Настоящее изобретение представляет собой биосорбент на основе ингибированных винных дрожжей сахаромицетов. Для изготовления биосорбента суспензию дрожжей- сахаромицетов обрабатывают до полного дезинтегрирования отрицательного поверхностного потенциала клеток в пределах от минус 16 до минус 60 мВ путем различных физико-химических воздействий, при этом физико-химическое воздействие осуществляют путем нагрева суспензии дрожжей-сахаромицетов, или лазерным облучением, или углекислотной экстракцией. В частности, для осуществления способа суспензию дрожжей нагревают до температуры 85-95 ^oС со скоростью 10-20^oв час. Лазерное облучение проводят в инфракрасной области слектра. При использовании экстракции углекислотой обработку дрожжей ведут при давлении 6-8 мПа.

Полученный таким образом биосорбент представляет собой твердую фазу суспензии оболочек и внутреннего содержимого мертвых дрожжей-сахаромицетов. Продукт содержит не менее 55 полисахаридов, не менее 14 белков, не менее 12 липидов, остальное нуклеиновые кислоты, моносахара, ионы калия и кальция, а также витамины В₁ 2,8 мг/г, B₂ 8,0 мг/г, B₃ - 0,6 мг/г, B₆ 3,4 мг/г и РР 106 мг/г. Он обладает электрофоретической подвижностью, отрицательным электрокинетическим потенциалом от 10 до 60 мВ, развитой удельной эФфективной поверхностью 125-150 м₂/г, наличием поверхностно-активных центров гидро- и карбоксильной природы. Биосорбент с такими характеристиками обладает высокой сорбирующей способностью для ионов тяжелых металлов и токсичных соединений, в том числе и пестицидов различного состава, кроме того, это прекрасный антиаллергент и радиофаг.

Биосорбент может быть получен по следующим технологиям.

1. Суспензию дрожжей-сахаромицетов (винных, спиртовых, дивных) нагревают со скоростью 15-25^oС в час в течение 4-5 часов до температуры 85-95^oС. Для нагрева можно использовать острый пар, электроподогрев и т.п. Затем дрожжи отфильтровывают или отделяют жидкую фракцию центрифугированием. Биосорбент готов к использованию.

2. Суспензию дрожжей-сахаромицетов облучают лазером в инфракрасной области спектра при длине волны 0,61-10,6 мкм в течение 1-2 часов до полного ингибирования клеток. Используют лазер газовый гелий-неоновый мощностью 25-50мВт c преобразователем или без него. Затем дрожжи отделяют от жидкой фракции и используют в виде биосорбента.

3. Суспензию дрожжей обрабатывают углекислотой под давлением 6-8 МПа в изобарических установках. По истечении 0,25-0,5й давление сбрасывают, образовавшуюся жидкую фракцию отделяют, а биосорбент используют.

Эффективность биосорбента охарактеризована следующими примерами.

Сокоматериал, содержащий остаточные количества пестицидов (фозалон, 1,2 мг/л) и катионы металлов (медь 8,4 мг/л, кадмий 0,6 мг/л, свинец 0,4 мг/л) обработали биосорбентом в количестве 1 об. приготовленным с помощью лазера и C₂ экстракции. Для оценки сорбционной способности в сок дополнительно (искусственно) ввели изотоп в количестве 1,2 мг/дм^{3 137}Сs ). Полученные ладные сведены в табл.1.

Биосорбент может быть использован в качестве кормовой добавки к питанию цыплят-бройлеров. Эффект кормовой добавки (табл.2) проверяли по увеличению веса (усредненные данные по 50 особям). Биосорбент готовили термической обработкой.

Согласно данным табл.2 оптимальной является дозировка 2-10 При добавлении в пищу людей в количестве 10-15 г за 20-30 мин до еды 3 раза в день после 7-10 дней приема улучшается работа желудочно-кишечного тракта (контроль субъективный, а также по данным биохимических исследований крови и мочи), стимулируется имунная система (уменьшилось число заболеваний в контрольной группе при эпидемии гриппа по сравнению с общим уровнем). Как побочное явление можно отметить полное снятие похмельного синдрома.

Таким образом, биосорбент перспективен для использования в различных областях жизни общества.

Формула изобретения

1. Биосорбент на основе винных дрожжей, отличающийся тем, что он содержит дезинтегрированные оболочки клеток дрожжей-сахарамицетов, имеющих отрицательный поверхностный потенциал 16-60 мВ.

2. Способ изготовления биосорбента, включающий дезинтегрирование суспензии дрожжей и выделение твердой фазы суспензии, отличающийся тем, что дезинтегрирование проводят до создания на твердой фазе суспензии дрожжей-сахаромицетов отрицательного поверхностного потенциала 16-60 мВ.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что суспензию дрожжей сахаромицетов нагревают до 85-95^oC со скоростью 15-25°/ч.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что суспензию дрожжей-сахаромицетов обрабатывают лазерным излучением в ИК-диапазоне мощностью 25-60 мВт в течение 1-2 ч.

5. Способ no п. 2, отличающийся тем, что суспензию дрожжей-сахаромицетов экстрагируют углекислотой при давлении 6-8 МПа в течение 0,25-0,6 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1