Способ одновременного получения лецитина, холестерина, кефалина и биошрота

Способ одновременного получения лецитина, холестерина, кефалина и биошрота

Реферат

Изобретение относится к области биотехнологии и касается получения лецитина, холестерина, кефалина, а также ценной белковой кормовой добавки для животных - биошрота.

В настоящее время лецитин находит широкое применения в производстве медицинских препаратов, косметических изделий и пищевых продуктов. Рядом зарубежных фирм на основе лецитина организовано производство высокоэффективных препаратов («Липостабил», Германия, «Эссенциале», «Эссенциале-форте», Словения и др.) предназначенных для лечения печени. Лецитин как в нашей стране, так и за рубежом находит широкое применение для получения липосомальных форм медицинских и косметических препаратов. В последние десятилетия все шире применяют препараты с высоким содержанием холинлецитина в медицине: в качестве эмульгаторов для получения эмульсии жиров, в качестве медикаментов при заболеваниях органов кровообращения, заболеваниях печени и желчного пузыря, а также в качестве донора холина при заболеваниях центральной нервной системы. В нашей стране лецитин наиболее широко применяется для производства парфюмерных изделий и в пищевой промышленности.

Холестерин в настоящее время используется для получения субстанции витамина D₃, а также в парфюмерной и косметической промышленности.

Витамины группы D - антирахитические витамины, относящиеся к жирорастворимым витаминам. Недостаточная инсоляция или нарушение всасывания витамина D₃ в кишечнике приводит к нарушению фосфорно-кальциевого обмена - рахиту. Рахит встречается во всех странах, но особенно часто там, где отмечается недостаток солнечного света. Дети, рожденные осенью или зимой, болеют рахитом чаще и тяжелее. При недостаточной инсоляции, обусловленной климатическими особенностями (частые туманы, облачность, задымленность атмосферного воздуха) или бытовыми условиями, интенсивность синтеза витамина D₃ снижается. В этом случае необходимо дополнительное введение в рацион питания детей витаминов группы D. В последние годы частота рахита в России среди детей раннего возраста колеблется от 54% до 66%.

Для коммерческого использования интересны только те источники лецитина, которые имеют высокие концентрации фосфолипидов. В животном мире лучшим источником являются яйца, но этот источник очень дорог. Растительные источники более экономичны. Подсолнечное семя, кукуруза, арахис и другие масличные семена - несколько менее важные источники фосфолипидов. Наиболее популярный из всех лецитинов - соевый лецитин.

Известен способ получения лецитина из желтков куриных яиц путем осаждения ацетоном, экстракции этанолом, осаждения хлоридом кадмия, переосаждения этанолом - Патент РФ №2058787.

Данный метод имеет ряд существенных недостатков: высокая стоимость и дефицит сырья (куриных яиц), большие объемы органических растворителей, невозможность использования способа в промышленных условиях, кроме того, предложено на одной из стадий процесса использовать хлороформ - растворитель, обладающий высокой токсичностью и запрещенный для использования в пищевой промышленности.

Известен способ получения соевого лецитина - Патент РФ №1231658, включающий обезжиривание фосфатидного концентрата ацетоном, экстракцию этанолом, очистку на окиси алюминия с последующим выделением целевого продукта.

Данный метод также обладает рядом существенных недостатков, основными среди которых являются: использование в качестве исходного сырья полупродукта переработки сои - фосфолипидного концентрата, значительное количество выращиваемой в настоящее время сои является генетически модифицированной, а безопасность длительного использования в качестве биологически активных добавок компонентов генно-инженерных штаммов растений до сих пор окончательно не подтверждены; использование на одной из стадий процесса колоночной хроматографии является весьма трудоемкой и дорогостоящей стадией, применение которой в промышленных условиях сопряжено со значительными трудностями, в частности с регенерацией и утилизацией адсорбента - оксида алюминия, что делает данный способ, трудно осуществимым в промышленных масштабах.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения ценного цереброзида - нервона, который, как и лецитин, относят к полярным фракциям биолипидного комплекса ткани мозга животных. Данный способ включает стадию экстракции животного сырья - головного мозга свиней. Способ описан в Патенте РФ №94012010. Однако в данном способе рекомендуется получение только одного целевого биологически активного продукта - цереброзида нервона, используется целый ряд высокотоксичных растворителей - метанол, хлороформ, серный эфир, пиридин, что является существенными недостатками, так как повышает себестоимость целевого продукта, делает невозможным использования отходов технологии, трудно осуществим в промышленных условиях.

Задача изобретения заключается в разработке экономически целесообразного технологического процесса для получения гаммы биологически активных соединений: лецитина, холестерина, кефалина и биошрота без использования высокотоксичных растворителей, с возможностью использования заявляемого способа в полупромышленных и промышленных условиях.

Решение поставленной задачи достигается следующим образом:

- использованием сырья со значительным содержанием в своем составе целевых компонентов с минимальной себестоимостью;

- подбором подходящих для процесса экстрагентов;

- ведением специального технологического процесса;

В качестве сырья для производства используют отход мясоперерабатывающей промышленности - мозг сельскохозяйственных животных: крупный рогатый скот, свиньи, или бараны.

В качестве экстрагентов в технологическом процессе используются органические растворители отечественного производства, которые разрешены к использованию в пищевой промышленности как в нашей стране, так и в Европе и США.

В предлагаемой технологии не используются хлорорганические (хлороформ), и другие запрещенные в пищевой промышленности растворители (метанол, пиридин, серный эфир).

Разрабатываемый процесс включает следующие основные стадии: подготовка экстракционного материала, экстракция липидов этиловым спиртом, отделение фракции водорастворимых веществ и фракционирование фосфолипидов с получением нейтральных липидов, кефалина и собственно лецитина. Холестерин получают из нейтральных липидов путем кристаллизации в органическом растворителе.

Благодаря использованию в качестве экстрагента этилового спирта получаемый биошрот не теряет своих питательных свойств. Более того, содержание холестерина в сырье при его переработке снижается практически до нуля, что улучшает питательные свойства биошрота, который может быть использован для пищевых или кормовых целей.

В связи с высоким содержанием белковых веществ возможно использование биошрота в качестве ценного компонента корма для различных животных, а в дальнейшем даже и для производства лечебно-профилактических пищевых продуктов и медицинских препаратов. В составе биошрота, полученного из мозга сельскохозяйственных животных, находится широкий спектр аминокислот, в том числе незаменимых. Аминокислотный и минеральный состав биошрота головного мозга крупного рогатого скота представлен в таблицах 1 и 2.

Табл.1Аминокислотный состав биошрота мозговой ткани сельскохозяйственных животных
lysinehistidinearginineaspartic acidsthreonineserineglutamic acidprolineglycinealaninecystinevalinemethionineisoleucineleucinetyrosinephenylalanine	3.901.883.804.102.362.587.101.382.222.721.052.501.701.864.282.422.70
Табл.2Содержание минеральных компонентов в мозговой ткани сельскохозяйственных животных. (мг/кг)
КNaСаMgFeCuZnMn	4390339034056951108.367.21.7

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Замороженный головной мозг сельскохозяйственных животных ГОСТ 16677-71, размораживают, измельчают и гомогенизируют в этиловом спирте, фильтруют, полученную биомассу экстрагируют этиловым спиртом при температуре 15-75°С в одну или несколько ступеней при соотношении биомасса : экстрагент, равным 1:2-1:100, в течение 25-120 минут на каждой ступени, получают биошрот головного мозга и липиды, липиды перерастворяют в любом менее полярном, чем ацетон органическом растворителе при соотношении 1:1-1:10 соответственно и осаждают фракцию фосфолипидов путем добавления к раствору 2-10 кратного объема ацетона, осадок фосфолипидов собирают на фильтре, фосфолипиды экстрагируют этиловым спиртом при соотношении 1:1-1:50, при температуре 15-75°С, в одну или несколько ступеней, кефалиновую фракцию собирают на фильтре, фильтрат охлаждают до температуры 5-10°С и повторно отфильтровывают, затем этанол отгоняют и получают лецитин; фракцию нейтральных липидов перерастворяют в этаноле при соотношении 1:1-1:50, выдерживают в течение 30-60 минут и получают суспензию холестерина в этаноле, холестерин собирают на фильтре и высушивают.

Изобретение поясняется следующими примерами, которые иллюстрируют, но не ограничивают применение заявленного способа.

Пример 1.

Замороженную ткань головного мозга коровы в количестве 1000 г размораживают при температуре 20-25°С в течение 2 часов и измельчают на мясорубке для получения однородного фарша. Полученную биомассу гомогенизируют с 1000 г этанола. Гомогенат экстрагируют 1000 г этанола (соотношение биомасса : экстрагент 1:2) в течение 120 минут в три ступени при температуре 15°С. В результате получают биошрот головного мозга коровы и липидный экстракт. После высушивания под вакуумом при температуре 60°С в течение 3 часов получают 108,0 г биошрота, состав которого представлен в табл.1 и 2. Липидный экстракт упаривают и получают липиды в количестве 90,0 г, которые упаривают под вакуумом и растворяют в 90,0 г петролейного эфира (соотношение 1:1). В полученный раствор приливают 180,0 г ацетона (2 объема), раствор выдерживают в течение 15 минут при комнатной температуре. Осадок фосфолипидов собирают на фильтре и высушивают, получают 59,0 г фосфолипидов. К осадку фосфолипидов приливают 59 г этанола (соотношение 1:1) и проводят экстракцию при температуре 75°С в одну ступень. Кефалиновую фракцию собирают на фильтре и высушивают, получают 42,0 г кефалина. Фильтрат охлаждают до температуры 5°С и повторно подвергают фильтрованию. Полученный в свою очередь фильтрат упаривают на роторно-пленочном испарителе под вакуумом и получают 17,0 г лецитина. Нейтральные липиды в растворе ацетона и петролейного эфира упаривают и получают 31,0 г нейтральных липидов, которые перерастворяют в 31,0 г этанола (соотношение 1:1), раствор выдерживают в течение 30 минут и фильтруют. С фильтра собирают холестерин, который высушивают в вакуум-сушильном шкафу при температуре 60°С в течение 3 часов и получают 15,0 г холестерина. Раствор нейтральных липидов упаривают и направляют на дальнейшую переработку для получения жирных кислот.

Пример 2.

Замороженную ткань головного мозга барана в количестве 100,0 г размораживают при температуре 30-35°С в течение 3 часов и измельчают на мясорубке для получения однородного фарша. Полученную биомассу гомогенизируют с 1000,0 г этанола. Гомогенат экстрагируют 9000,0 г этанола (соотношение биомасса : экстрагент 1:100) в течение 25 минут при температуре 75°С, в одну ступень. В результате получают биошрот головного мозга барана и липидный экстракт. После высушивания под вакуумом при температуре 80°С в течение 2 часов получают 104,0 г биошрота. Липидный экстракт упаривают и получают липиды в количестве 85,0 г, которые упаривают под вакуумом и растворяют в 850,0 г этилацетата (соотношение 1:10). В полученный раствор приливают 8500,0 г ацетона (10 объемов), раствор выдерживают в течение 10 минут при комнатной температуре. Осадок фосфолипидов собирают на фильтре и высушивают, получают 53,0 г фосфолипидов. К осадку фосфолипидов приливают 2650,0 г этанола (соотношение 1:50) и проводят экстракцию при температуре 15°С в две ступени, используя одинаковое количество растворителя на каждой. Кефалиновую фракцию собирают на фильтре и высушивают, получают 34,0 г кефалина. Фильтрат охлаждают до температуры 10°С и повторно подвергают фильтрованию. Полученный в свою очередь фильтрат упаривают на роторно-пленочном испарителе под вакуумом и получают 19,0 г лецитина. Нейтральные липиды в растворе ацетона и этилацетата упаривают и получают 34,0 г нейтральных липидов, которые перерастворяют в 1700,0 г этанола (соотношение 1:50), раствор выдерживают в течение 60 минут и фильтруют. С фильтра собирают холестерин, который высушивают в вакуум-сушильном шкафу при температуре 80°С в течение 2 часов и получают 11,0 г холестерина. Раствор нейтральных липидов упаривают и направляют на дальнейшую переработку для получения жирных кислот.

Пример 3.

Замороженную ткань головного мозга свиньи в количестве 1000,0 г размораживают при температуре 20°С в течение 2 часов и измельчают на мясорубке, для получения однородного фарша. Полученную биомассу гомогенизируют с 5000,0 г этанола. Гомогенат экстрагируют 5000,0 г этанола (соотношение биомасса : экстрагент 1:10), в течение 90 минут при температуре 55°С в две ступени, причем на каждой ступени используют одинаковое количество экстрагента. В результате получают биошрот головного мозга свиньи и липидный экстракт. После высушивания под вакуумом при температуре 60°С в течение 3 часов получают 111,0 г биошрота. Липидный экстракт упаривают и получают липиды в количестве 79,0 г, которые упаривают под вакуумом и растворяют в 395,0 г рафинированного растительного масла (соотношение 1:5). В полученный раствор приливают 1975,0 г ацетона (5 объемов), раствор выдерживают в течение 15 минут при комнатной температуре. Осадок фосфолипидов собирают на фильтре и высушивают, получают 50,0 г фосфолипидов. К осадку фосфолипидов приливают 200,0 г этанола (соотношение 1:4) и проводят экстракцию при температуре 55°С в три ступени, используя одинаковое количество растворителя на каждой. Кефалиновую фракцию собирают на фильтре и высушивают, получают 38,0 г кефалина. Фильтрат охлаждают до температуры 7°С и повторно подвергают фильтрованию. Полученный в свою очередь фильтрат упаривают на роторно-пленочном испарителе под вакуумом и получают 16,0 г лецитина. Нейтральные липиды в растворе ацетона и растительного масла упаривают для удаления из раствора примесей ацетона. После чего получают 415,8 г нейтральных липидов в растворе растительного масла, которые перерастворяют в 4158,0 г этанола (соотношение 1:10), раствор выдерживают в течение 45 минут и фильтруют. С фильтра собирают холестерин, который высушивают в вакуум-сушильном шкафу при температуре 70°С, в течение 2,5 часов и получают 9,0 г холестерина. Раствор нейтральных липидов, растворенных в рафинированном растительном масле, отделяют от этанола путем отгонки последнего и получают 406,8 г нейтральных липидов в растительном масле (что соответствует 5,0% раствору нейтральных липидов головного мозга в растительном масле), которые используют для приготовления парфюмерных и косметических композиций.

Источники информации

1. Патент РФ №2058787 С1. А 61 К 31/685 // А 61 К 35/54, 1996.

2. Патент РФ №1231658 С. А 61 К 35/78, 1994.

3. Патент РФ №94012010 A1. A 61 K 35/30, 1996.

Способ одновременного получения лецитина, холестерина, кефалина и биошрота, заключающийся в том, что замороженную ткань головного мозга сельскохозяйственных животных размораживают, измельчают и гомогенизируют в этиловом спирте, фильтруют, полученную биомассу экстрагируют этиловым спиртом при температуре 15-75°С в одну или несколько ступеней при соотношении биомасса : экстрагент, равном 1:2-1:100, в течение 25-120 мин на каждой ступени, получают биошрот головного мозга и липиды, липиды перерастворяют в любом менее полярном, чем ацетон, органическом растворителе при соотношении 1:1-1:10 соответственно и осаждают фракцию фосфолипидов путем добавления к раствору 2-10-кратного объема ацетона, осадок фосфолипидов собирают на фильтре, фосфолипиды экстрагируют этиловым спиртом при соотношении 1:1-1:50 при температуре 15-75°С в одну или несколько ступеней, кефалиновую фракцию собирают на фильтре, фильтрат охлаждают до температуры 5-10°С и повторно отфильтровывают, затем этанол отгоняют и получают лецитин; фракцию нейтральных липидов, перерастворяют в этаноле при соотношении 1:1-1:50, выдерживают в течение 30-60 мин и получают суспензию холестерина в этаноле, холестерин собирают на фильтре и высушивают.