Способ получения водорастворимых олигосахаридов

 

Изобретение относится к получению низкомолекулярных олигосахаридов из хитина. Сущность изобретения: способ включает обработку хитина раствором серной кислоты при нагревании и выделение целевого продукта, при этом хитин в реакционную смесь вносят частями, добавляя каждую последующую часть после разжижения предыдущей, при массовом соотношении хитина и серной кислоты 1: 1-1,5. Для выделения целевого продукта используют ацетон в количестве не более 7,5 мл на 1 г хитина. В результате количество серной кислоты и ацетона снижается примерно в два раза. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к получению низкомолекулярных олигосахаридов из хитина, которые могут быть использованы самостоятельно или в качестве промежуточных продуктов, отдельно или в смеси с неорганическими или органическими соединениями разного строения. Хитиновые олигосахариды находят применение в качестве биологически активных веществ в медицине, косметике, пищевой промышленности, животноводстве и растениеводстве.

Известен способ получения водорастворимых олигосахаридов (патент РФ N 2057761, МПК C 08 B 37/08, 1996), по которому используют серную кислоту 55-75%-ной концентрации в количестве 2,7-10 мл на 1 г хитина, реакционную смесь обрабатывают водой в количестве 20-25 мл на 1 г хитина и нейтрализуют кальцийсодержащими соединениями.

Недостатком этого способа является большой расход кислоты и трудности нейтрализации (образование объемного осадка, появление устойчивой пены и др. ).

Прототипом предлагаемого способа является способ получения водорастворимых олигосахаридов по авторскому свидетельству СССР N 1571047, МПК C 08 B 38/08, 1990. Согласно прототипу в качестве концентрированной кислоты используют 65%-ную серную кислоту в количестве 2,7 - 10 мл на 1 г хитина, обработку проводят при 40 - 50^oС в течение 20 - 120 мин, после чего к реакционной смеси добавляют ацетон в количестве 5 - 7 объемов на 1 объем кислоты, осадок отделяют, растворяют в воде, центрифугируют, раствор нейтрализуют и высушивают. Недостатком этого способа является большой расход реактивов.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения олигосахаридов, включающем обработку хитина раствором серной кислоты при нагревании и выделение целевого продукта, хитин в реакционную смесь вносят частями, добавляя каждую последующую часть после разжижения предыдущей, при весовом соотношении хитина и серной кислоты 1:1-1,5. Для выделения целевого продукта используют ацетон в количестве 7,5 мл на 1 г хитина.

В результате количество расходуемой серной кислоты и ацетона снижается примерно в два раза по сравнению с прототипом.

Для осуществления заявленного способа хитин вводят в реакцию частями. Первую часть хитина смешивают с 55 - 75%-ной серной кислотой, нагревают и после разжижения реактивной смеси вносят вторую часть хитина, перемешивают и продолжают инкубирование в тех же условиях до окончания реакции.

Изобретение иллюстрируют примеры.

Пример 1.

1 г хитина панциря крабов смешивают с 3 мл 65%-ной серной кислоты, перемешивают первые 15 мин при 40^oC до получения полужидкого раствора, к которому добавляют еще 1 г хитина, смесь перемешивают при 40^oC еще 1 час 45 мин, после чего вносят 15 мл ацетона (5 объемов по отношению к 1 объему кислоты), перемешивают, супернатант удаляют, а к осадку добавляют 40 мл воды ( 20 мл по отношению к 1 г хитина), после перемешивания смесь центрифугируют, супернатант нейтрализуют добавлением CаCO₃. В супернатанте измеряют концентрацию растворимых в воде олигосахаридов хитина с использованием специфической реакции Элсона-Моргана на глюкозамин и получают концентрацию аминосахаров 1,3%.

Из полученных данных расход основных реактивов в расчете на 1 г водорастворимых олигосахаридов, измеренных как аминосахара, составил: H₂SO₄ - 5,8 г; ацетон - 29 мл; хитин - 3,8 г.

Пример 2.

К 1,5 г хитина панциря креветок прибавляют 4,5 мл 65%-ной серной кислоты, перемешивают первые 15 мин при 40^oC до получения жидкого раствора, к которому добавляют еще 1,5 г хитина, смесь перемешивают при 40^oC еще в течение 1 часа 45 мин, после чего вносят 22,5 мл ацетона (5 объемов по отношению к 1 объему кислоты), перемешивают, супернатант удаляют, а к осадку добавляют 70 мл воды (23 мл по отношению к 1 г хитина), после перемешивания смесь центрифугируют, осадок (коллоидный хитин) высушивают и получают 1,53 г нерастворимого материала, а супернатант нейтрализуют добавлением CaCO₃. В супернатанте измеряют концентрацию растворимых в воде олигосахаридов хитина с использованием специфической реакции Элсона - Моргана на глюкозамин и получают концентрацию аминосахаров 1,2%.

Из полученных данных расход основных реактивов в расчете на 1 г водорастворимых олигосахаридов, измеренных как аминосахара, составил: H₂SO₄ - 5,2 г; ацетон - 31 мл; хитин - 3,5 г.

Пример 3.

1,0 г хитина панциря крабов смешивают с 3,0 мл 65%-ной серной кислоты, перемешивают первые 10 мин при 45^oC до получения жидкого раствора, к которому добавляют еще 1,0 г хитина, смесь перемешивают при 45^oC еще в течение 1 часа, после чего вносят 70 мл воды, центрифугируют, осадок (коллоидный хитин) высушивают и получают 0,95 г нерастворимого материала, а супернатант нейтрализуют добавлением 3,18 г CaCO₃. В супернатанте измеряют концентрацию растворимых в воде олигосахаридов хитина с использованием специфической реакции Элсона-Моргана на глюкозамин и получают концентрацию аминосахаров 1,0%.

Из полученных данных расход основных реактивов в расчете на 1 г водорастворимых олигосахаридов, измеренных как аминосахара, составил: H₂SO₄ - 4,3 г; CaCO₃ - 4,5 г; хитин - 2,9 г.

Для сравнения приводим пример выполнения способа по прототипу.

Пример 4 (по способу прототипа).

2,1 г хитина панциря крабов смешивают с 6,3 мл 65% -ной кислоты, инкубируют при 40^oC в течение 90 мин, добавляют 34,0 мл ацетона (5,4 объемов по отношению к 1 объему кислоты), перемешивают, супернатант удаляют, а осадку добавляют 50 мл воды ( 24 мл по отношению к 1 г хитина), перемешивают, центрифугируют, осадок (коллоидный хитин) высушивают и получают 1 г нерастворимого материала, а супернатант нейтрализуют добавлением CaCO₃, фильтруют, раствор лиофилизируют, получают 1,35 г материала, содержащего 55% водорастворимых олигосахаридов хитина, измеренных специфическим методом Элсона - Моргана.

Из полученных данных расход основных реактивов в расчете на 1 г водорастворимых олигосахаридов, измеренных как аминосахара, составил: H₂SO₄ - 8,5 г; ацетон - 46 мл; хитин - 2,83 г.

Предлагаемый способ обеспечивает значительное снижение расхода реактивов, достигаемое благодаря внесению хитина в реакционную смесь частями в разное время по мере его растворения и разжижения реакционной смеси. Минимальное количество серной кислоты и ацетона, расходуемое по способу-прототипу в расчете на 1 г исходного хитина, составляет 2,7 мл (для 65%-ного раствора H₂SO₄ это составляет 2,7 г) серной кислоты и 14 мл ацетона. По предлагаемому способу оно равно соответственно 1,5 г кислоты и 7,5 мл ацетона. При расчете на готовый продукт, которым является смесь водорастворимых олигосахаридов хитина, оно может составить экономию кислоты и ацетона на 39 и 33% соответственно.

Формула изобретения

1. Способ получения водорастворимых олигосахаридов, включающий обработку хитина раствором серной кислоты при нагревании и выделение целевого продукта, отличающийся тем, что хитин в реакционную смесь вносят частями, добавляя каждую последующую часть после разжижения предыдущей, при массовом соотношении хитина и серной кислоты 1 : (1 - 1,5).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для выделения целевого продукта используют ацетон в количестве не более 7,5 мл на 1 г хитина.