CZ299903B6 - Zpusob izolace polysacharidového komplexu bunecných sten z plísnových mycelií chemickou hydrolýzou - Google Patents
Zpusob izolace polysacharidového komplexu bunecných sten z plísnových mycelií chemickou hydrolýzou Download PDFInfo
- Publication number
- CZ299903B6 CZ299903B6 CZ20060036A CZ200636A CZ299903B6 CZ 299903 B6 CZ299903 B6 CZ 299903B6 CZ 20060036 A CZ20060036 A CZ 20060036A CZ 200636 A CZ200636 A CZ 200636A CZ 299903 B6 CZ299903 B6 CZ 299903B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- chitin
- chitosan
- weight
- complex
- glucan complex
- Prior art date
Links
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000007073 chemical hydrolysis Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 title claims abstract description 9
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 title claims abstract description 7
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 title abstract description 14
- 238000002955 isolation Methods 0.000 title abstract description 6
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 claims abstract description 27
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000006196 deacetylation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000003381 deacetylation reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 6
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 11
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 9
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 229920002498 Beta-glucan Polymers 0.000 description 6
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 6
- 238000005904 alkaline hydrolysis reaction Methods 0.000 description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- FYGDTMLNYKFZSV-WFYNLLPOSA-N (2s,3r,4s,5s,6r)-2-[(2r,4r,5r,6s)-4,5-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)-6-[(2r,3s,4r,5r,6s)-4,5,6-trihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)oxane-3,4,5-triol Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1OC1[C@@H](CO)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O FYGDTMLNYKFZSV-WFYNLLPOSA-N 0.000 description 4
- 241000228245 Aspergillus niger Species 0.000 description 4
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 4
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 3
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 3
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 3
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 239000006052 feed supplement Substances 0.000 description 3
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 241000238424 Crustacea Species 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 230000008821 health effect Effects 0.000 description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 2
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 2
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 235000015170 shellfish Nutrition 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYGDTMLNYKFZSV-URKRLVJHSA-N (2s,3r,4s,5s,6r)-2-[(2r,4r,5r,6s)-4,5-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)-6-[(2r,4r,5r,6s)-4,5,6-trihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)oxane-3,4,5-triol Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1OC1[C@@H](CO)O[C@@H](OC2[C@H](O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O FYGDTMLNYKFZSV-URKRLVJHSA-N 0.000 description 1
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- MSWZFWKMSRAUBD-IVMDWMLBSA-N 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose Chemical compound N[C@H]1C(O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O MSWZFWKMSRAUBD-IVMDWMLBSA-N 0.000 description 1
- 208000035404 Autolysis Diseases 0.000 description 1
- 101710130006 Beta-glucanase Proteins 0.000 description 1
- 206010057248 Cell death Diseases 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 1
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 1
- 241000427250 Moehringia Species 0.000 description 1
- 241001480490 Mucoraceae Species 0.000 description 1
- OVRNDRQMDRJTHS-UHFFFAOYSA-N N-acelyl-D-glucosamine Natural products CC(=O)NC1C(O)OC(CO)C(O)C1O OVRNDRQMDRJTHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003047 N-acetyl group Chemical group 0.000 description 1
- OVRNDRQMDRJTHS-FMDGEEDCSA-N N-acetyl-beta-D-glucosamine Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O OVRNDRQMDRJTHS-FMDGEEDCSA-N 0.000 description 1
- 241000985513 Penicillium oxalicum Species 0.000 description 1
- 241000228168 Penicillium sp. Species 0.000 description 1
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 1
- 235000001603 Pleurotus ostreatus Nutrition 0.000 description 1
- 240000001462 Pleurotus ostreatus Species 0.000 description 1
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 1
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000012773 agricultural material Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000002009 allergenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002790 anti-mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000840 anti-viral effect Effects 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- MSWZFWKMSRAUBD-UHFFFAOYSA-N beta-D-galactosamine Natural products NC1C(O)OC(CO)C(O)C1O MSWZFWKMSRAUBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011138 biotechnological process Methods 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 235000012206 bottled water Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000002778 food additive Substances 0.000 description 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 229960002442 glucosamine Drugs 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003262 industrial enzyme Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 230000037356 lipid metabolism Effects 0.000 description 1
- 230000004576 lipid-binding Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 1
- 229950006780 n-acetylglucosamine Drugs 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000017448 oviposition Effects 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 230000001766 physiological effect Effects 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000007065 protein hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 230000028043 self proteolysis Effects 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Rešení se týká zpusobu izolace polysacharidového komplexu bunecných sten, dále chitin - glukanovéhokomplexu, chitosanu, jejich derivátu a degradacních produktu z plísnových mycelií, neupravených nebo autolyzovaných, chemickou hydrolýzou. Suspenze mycelia o sušine 1 až 20 % hmotn. se podrobí hydrolýze v roztoku anorganické kyseliny o koncentraci 1až 25 % hmotn. pri teplote 20 až 140 .degree.C podobu 0,5 až 48 hodin, kdy se oddelí ve forme nerozpustného podílu požadovaný produkt obsahující chitin - glukanový komplex a/nebo jeho degradacní štepy. Prípadne se následne suspenze získaného chitin- glukanového komplexu o sušine 1 až 20 % hmotn. podrobí reakci v roztoku alkalického hydroxidu o koncentraci 2 až 25 % hmotn. pri teplote 60 až 140 .degree.C po dobu 0,5 až 168 hodin, pri které dochází k cástecné deacetylaci prítomného chitinu za vzniku smesi chitin - glukanového komplexu (75 až 99,9 % hmotn.) a chitosanu (0,1 až 25 % hmotn.). V takto získaném produktu prítomný chitosan je od chitin - glukanového komplexu oddelen jako druhý produkt kyselou extrakcí s následnou ultrafiltrací civysrážením po alkalizaci roztoku.
Description
Způsob izolace polysacharidového komplexu buněčných stěn z plísňových mycelií chemickou hydrolýzou
Oblast techniky
Vynález se týká způsobů izolace polysacharidového komplexu plísňových buněčných stěn, dále chítin-glukanového komplexu, chitosanu, jejich derivátu a degradačních produktů z průmyslových odpadních plísňových mycelií chemickou hydrolýzou.
Dosavadní stav tec hniky
Při průmyslové výrobě kyseliny citrónové a jiných organických kyselin, antibiotik, enzymů, potravinářských barviv a některých dalších látek biotechnologickým procesem vznikají velká množství odpadního plísňového myeelia, které obvykle představuje pro výrobce obtížný odpad. Přestože je tato odpadní biomasa zdrojem mnoha cenných sloučenin, je obvykle spalována bez jakéhokoliv užitku, zaorávána do zemědělské půdy nebo dokonce ukládána na skládkách, kde se stává nezanedbatelnou ekologickou zátěží.
Buněčná stěna většiny průmyslově využívaných plísňových kmenů, pocházejících ze tříd Zygomyeetes. Basidíomyeetes, Aseomycetes nebo Deuteromycetes, je tvořena sítí polysaeharidů, bílkovin a lipidů, / odborné literatury je dobře známo, že převládajícími stavebními složkami jsou chitin a (I-»3. 1->6)-β D-glukany. Chitin je přítomen ve formě mikrovláken zakotvených
?.5 v matrici tvořenou β D-glukany. Oba polysaeharidy jsou pravděpodobně spojeny kovalentní vazbou (Nwe N„ and Stcvens W. F. (2002) Biotechnology Lctters 24, 1461 - 64). Některé z plísňových kmenů mohou vedle chitinu obsahovat v buněčných stěnách laké chitosan.
Chitin. systematickým názvem poly-N-acetyl (l->4)^-D-glukosamin, je po celulóze druhým nejrozšířenějším biopolymerem na zeměkouli. Je přítomen v mnoha živých formách, včetně hmyzu, hub a schránek korýšů. Částečnou nebo úplnou deacetylací chitinu vzniká chitosan. Stupeň deaeetylaee komerčních chitosanů se obvykle pohybuje v rozsahu 70 až 95 %.
Komerční chitosan se vyrábí deacetylací chitinu získaného izolačním postupem ze schránek korýšovitýeh organismů, které jsou získávány jako odpadní materiál při jejich zpracování,
Polykationický charakter, velká tendence vytvářet chelatační komplexy, vysoká vazebná kapacita pro vodu a lipidy a výborná biokompatibilita činí tento materiál velmi atraktivním pro mnohá průmyslová odvětví. Mezi hlavní oblasti průmyslového využití chitosanu patří zpracování odpad4o nich vod, zemědělské materiály, potravinové a knnivářské doplňky, biomedicínské a farmaceutické materiály, chromatografieká a imobilizaění média, kosmetika a textilní a papírenský průmysl. Fyzikálně-ehemické vlastnosti chitinu a chitosanu mohou být cíleně modifikovány žádoucími směry přípravou jejich různých chemických derivátů.
β-D-glukany jsou přírodní polysaeharidy složené z rozvětveného řetězce jednotek glukózy, které jsou spojeny jiným typem vazby, než mnohem známější polysaeharidy celulóza nebo škrob. V přírodě se β-D-glukany vyskytují zejména v obilovinách, kvasnicích a houbách. Jednotlivé β D-glukany se podle původu liší svou velikostí a biologickou aktivitou. Tyto polysaeharidy patří mezi účinné nespecifické imunostimulátory, látky modulující imunitní systém člověka a antioxi5f) danty. Používají sc jako běžná součást potravních doplňků. Nejčastěji se izolují z pekařského droždí nebo hlívy ústříčné. Jejich pozitivní účinky jsou důkladně zdokumentovány v odborné literatuře.
Způsob přípravy chitosan-glukanového komplexu z průmyslového myeelia několika různých plísňových rodů, včetně Penicillium sp.. popsal R. Muzzarelli v patentu publikovaném v r. 1981 (Muzzarelli R.: Chitosan-glucan complcx. method for its production and end uses, patent Π 110435! a souvisej ící patenty BL 876990, DE 2923802, FR 2432040, GB 2026516, NE 7904674. JP 55009691 a US 4282351). Chitosan-glukanový komplex je podle tohoto postupu získáván varem myeelia určitých rodů plísní v koncentrovaném roztoku silných alkálií (30 až 50 % hmotn./objem) po dobu 4 až 6 h při teplotách vyšších než teplota varu těchto roztoků při atmosferickém tlaku. Podstatná část chitinu. obsaženého ve stěnách plísňové biomasy, je za těchto podmínek dcacctvlována na cíiííusan.
Patenty RU 2043995 a US 6333399 popisují způsob přípravy chitosan-glukanového komplexu io opakovaným opracováním myeelia alkalickým roztokem a roztokem anorganické kyseliny pří zvýšených teplotách, zahrnující nakonec alkalickou deaeetylaci přítomného chitinu v 10 až 30% roztoku sodného či draselného hydroxidu s následnou neutralizací a promytím pevného podílu nerozpustného v alkalickém roztoku.
i> Patentová přihláška WO 03068824 nárokuje přípravu derivátů buněčných stěn plísňové či kvasničné biomasy a tyto produkty, chitin—glukanový komplex a ehitosan připravené popsaným postupem. Způsob sestává z přípravy chitinu nebo chitin-glukanového kopolymeru se zvýšeným obsahem chitinu a následné deaeetylace chitinu na ehitosan v následujících krocích:
- opracování biomasy alkalickým roztokem,
- vytvoření suspenze frakce biomasy nerozpustné v alkalickém prostředí v roztoku kyseliny,
- opracování této suspenze enzymy s β-glukanázovou aktivitou s cílem úplného nebo částečného odstranění β-glukanové frakce z chitin -glu káno vého kopolymeru,
- alkalická deaeetylace získané chitinové nebo chitin-glukanové frakce při zvýšené teplotě koin2? binovaná s kyselou extrakcí nebo kombinovaná alkalická a enzymová deaeetylace s pomocí deacetylačních enzymů v kyselém prostředí,
- vy srážení ehitosanu z kyselého roztoku.
Enzymový způsob izolace a oddělení ehitosanu z plísňového myeelia po výrobě kyseliny citrono3u vé s použitím proteázy produkované bakteriálním kmenem Baeillus subtilis při předčišťování polysacharidovcho komplexu buněčných stěn a deacetylačních enzymů pro deaeetylaci chitinu přítomného v tomto komplexu na ehitosan s jeho následnou izolací popisuje patent CN 1629197.
Kromě dříve zmíněných patentů existují také patenty a patentové přihlášky nárokuj ící způsob výroby ehitosanu z plísňové biomasy různých rodu (CN 1317497, JP 5184378, JP 5199892, W09004608, WO01687I4, W003086281, US 4806474, US 4195175. EP 1471148,
EP 1067197A2. US 4806474, US 2005245482) všechny založené na kombinaci alkalické hydrolýzy myeelia v koncentrovaném alkalickém roztoku spojené s deaeetylaci přítomného chitinu, za atmosférického či zvýšeného tlaku, a kyselé extrakce vzniklého ehitosanu s použitím různých w chemických činidel a za různých podmínek.
Patent US 5232842 nárokuje postup izolace ehitosanu z plísňové biomasy např. také s použitím 2 až 5% vodného roztoku hydroxidu sodného při teplotě 100 až 125 °C s následnou kyselou extrakcí, avšak vztahuje se pouze na plísňovou biomasu čeledi Mucoraceae.
Patent CN 1548461 popisuje způsob výroby ehitosanu z chitinu a příslušné výrobní zařízení s použitím opakovaného kombinovaného působení koncentrovaného roztoku hydroxidu sodného a mikrovlnného záhřevu.
Patent US 4806474 popisuje způsob výroby chitosanovč a glukanové frakce z mikrobiální biomasy, laké zahrnující působení koncentrovaného hydroxidu za horka a kyselou extrakci.
CZ 299903 Ró
Patent US 2005236328 popisuje způsob výroby chitosan-glukanového kopolymeru s poměrem glukosaminu a glukózy v rozsahu 1:5 až 5.1 z piísňové biomasy opět obvyklým způsobem kombinujícím alkalickou hydrolýzu koncentrovanými hydroxidovými roztoky a kyselou extrakci.
Komerční využití chitosanu je doposud limitováno jeho relativně vysokou cenou, vzhledem k vysoké ceně výrobního zařízení, vysokým výrobním nákladům, zapříčiněným zejména velkou spotřebou alkalického hydroxidu, velké energetické náročnosti a výkyvům v dostupnosti a kvalitě tradiční suroviny, odpadu po zpracování korýšů. Také způsob výroby chitosan-glukanového komplexu z piísňové biomasy, který je popsán ve výše zmíněných patentech 1T 1 104351. io RU 2043995 a US 6333399, je dosti materiálově a energeticky nákladný. Další nevýhodou je produkce velkého množství znečištěného roztoku odpadního alkalického hydroxidu, který představuje významnou ekologickou zátěž.
Způsoby popsané v patentech WO 03068824 a CN 1629197 sice umožňují použitím deacetylaě15 nich enzymů úsporu použitého alkalického činidla a energie, nevýhodou je však nízká účinnost těchto enzymů, vzhledem ke špatné prostorové přístupnosti chitinového řetězce, a jejich velmi vysoká cena. Z těchto důvodů se v současné době nejeví průmyslové využití těchto enzymů pro deacelylaci chitinu na chítosan reálně.
U ehitin-glukanovčho komplexu izolovaného z jiného průmyslového plísňového kmene Aspergillus niger byly zjištěny také antimutagenni, antimikrobiální a antivirální účinky (Kogan G„ Rauko P., and Machová E. (2003) Carbohydr. Res. 338 (9), 931-5; Kogan G„ et al. Advances in Chitin Science. Vol. II/Eds. Domard A.. Roberts G. A. E., and Varům K. M./, Jaques André Publisher. Lyon 1998).
Tradiční způsoby extrakce ehitin-glukanovčho komplexu či chitosanu alkalickou hydrolýzou jsou značně materiálově i energeticky náročné a neekologické. Postupy založené na použití deaccty lačních enzymů jsou nedostatečně účinné a také příliš nákladné.
to
Pod stata vynálezu
Uvedené nedostatky odstraňuje způsob izolace polysacharidovčho komplexu buněčných stěn plísňových mycelií. dále chitin -glukanového komplexu, chitosanu, jejich derivátů a degradačních produktů z. průmyslových plísňových mycelií, neupravených nebo autolyzovaných, chemickou hydrolýzou, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že se suspenze mycelia o sušině 1 až 20 % hmotn. podrobí hvdrolýze v roztoku anorganické kyseliny o koncentraci I až 25 % hmotn. při teplotě 20 až 140 °C po dobu 0,5 až 48 hodin, kdy se oddělí ve formě nerozpustného podílu produkt obsahující chitin-glukanový komplex a/nebo jeho degradační štěpy. Případně se násled49 ně suspenze získaného chitin glukanového komplexu o sušině 1 až 20 % hmotn, podrobí reakci v roztoku alkalického hydroxidu o koncentraci 2 až 25 % hmotn. při teplotě 60 až 140 °C po dobu 0.5 až 168 hodin, při které dochází k částečné deaeetylaci přítomného chitinu za vzniku směsi chitin glukanového komplexu (75 až 99,9 % hmotn.) a chitosanu (0,1 až 25 % hmotn.).
Dále je způsob podle vynálezu vyznačen tím, že v získaném produktu přítomný chítosan může být od chitin—glukanového komplexu oddělen jako druhý produkt kyselou extrakcí s následnou ultrafiltrací či vysrážením po alkalizaci roztoku. V tomto případě budou získány dva různé konečné produkty, ehitosan a chitin-glukanový komplex.
Vynález si klade za cíl dát k dispozici způsob výroby polysaeharidového komplexu buněčných stěn obsahujícího chitin-glukanový komplex (75 až 100 % hmotn.)a ehitosan (Ό až 25 % hmotn.) s různým stupněm deacetylace (60 až. 97%) a jejich chemických derivátů a degradačních produktů z průmyslových plísňových mycelií pocházejících ze tříd mikroorganizmů Zygomycetes, Basidiomyeetes, Aseoinycetes nebo Deuterornyeetes,
Podstata způsobu podle vynálezu dále spočívá v chemické hydrolýze mycelia. při které jsou odstraněny bílkoviny, lipidy, nukleové kyseliny a póly sacharidy jiné nez chitin-glukanový komplex po jejich degradaci a převedení do roztoku. Požadované produkty jsou získány jako nerozpustné podíly.
Konečným produktem muže býl chitin-glukanový komplex nebo směs chitin-glukanovčho komplexu a chiícsanu. Chitosan muže býí případně z teto směsi izolován jako další produkt. Výtěžky chítosanu jsou sice relativně nižší než u jiných způsobů, tato nevýhoda je však eliminována využitím zbývajícího chitin-glukanového komplexu, obsahujícího chitin nezreagovaný za podmíio nek uvedeného způsobu jako dalšího produktu.
Od dříve publikovaných a patentovaných postupů se tento způsob podle vynálezu liší tím, že hydrolýza mycelia probíhá nejprve v kyselém prostředí v relativně ředěných roztocích anorganických kyselin a pro dcacetylaci chitinu obsaženého ve výše specifikovaných průmyslových plísňo15 vých myceliích není používán koncentrovaný hydroxidový roztok. Při použili ředěných roztoků probíhala hydrolýza bílkovin, lipidů a nukleových kyselin účinněji v kyselém prostředí, než v alkalickém. Jako produkt není navíc využíván pouze chitosan, ale takc chitin-glukanový komplex. Způsob podle vynálezu popisuje levnější a ekologicky šetrnější způsob výroby polysacharidového komplexu buněčných stěn obsahujícího chitin-glukanový komplex a chitosan v různých po ni ě re c h v zá v i s I ost i n a pod m ί n kác h p ro ved e η í.
Výhoda způsobu podle vynálezu je v provedení chemické hydrolýzy mycelia v relativně ředěných roztocích anorganických kyselin a eventuálně alkalických hydroxidů. Při použití kombinované kyselé a alkalické hydrolýzy je možné navíc s výhodou alkalické a kyselé odpadní vody vzájemně neutralizovat a významně tak snižovat náklady na jejich další zpracování a čištění.
Mycelíum může být surové nebo předupravené autolýzou či hydrolýzou s použitím průmyslových enzymů třídy hydroláz. Obsah chítosanu, jeho molekulová hmotnost a stupeň jeho deacetylaee jsou ovlivňovány zvolenými podmínkami výrobního postupu. Mezi výše zmíněné degrajo daění produkty a chemické deriváty patří různé chitooligosacharidy, D-ghikosamin a N-acetylD-glukosamin nebo jejich soli. Pokud je v konečném produktu vyžadována přítomnost chitosanu, je nutné zařadit do výrobního postupu alkalickou hydrolýzu. která je nezbytná pro deacctylaci chitinu na chitosan. Deacetvlační reakce se obvykle provádí koncentrovanými roztoky alkalického hydroxidu. Pokud tento způsob probíhá za zvýšeného tlaku, je možno docílit významného výtěžku plísňovcho chítosanu a vysokého stupně deacetylace již při koncentracích alkalického hydroxidu v roztoku 2 až 25 % (hmotn./objem). jak je patrno z příkladu provedení. S výhodou lze použít hydroxid draselný, protože odpadní roztok po hydrolýze lze po neutralizaci jiným kyselým odpadním materiálem použít pro výrobu granulovaného hnojivá s využitím odpadního plísňového mycel ia jako nosiče.
Nerozpustné podíly získané po chemické hydrolýze jsou po důkladném promytí vodou vhodným způsobem odděleny, např. dckantaeí či odstředěním, a usušeny jako požadované produkty. Pokud byla hydrolýza provedena i v alkalickém prostředí, může být nerozpustný podíl před promytím a usušením použit pro kyselou extrakci chítosanu s jeho následným oddělením ultrafiltrací či vysrážením a usušením.
IJltrafíltracc umožňuje čištění chítosanu odstraněním anorganických nečistot a frakeionaci ehitosanu podle požadované molekulové hmotnosti.
Získaný chitin-glukanový komplex, samotný nebo ve směsi s chitosanem, či samotný chitosan. mohou být tabletovány či jinak finálně upraveny a použity jako potravinový doplněk - speciální vláknina se specifickými biologickými aktivitami.
Způsob podle vynálezu umožňuje využití stabilně dostupného zdroje biomasy stálého složení bez přítomnosti jakýchkoliv kontaminujících látek a bez sezónních výkyvů. Riziko přítomnosti bílko-4.
vin a jiných alergizujících složek a anorganických látek v případe využití produktu jako potravinového doplňku č: jako přísady potravin je v tomio případě podstatné sníženo ve srovnání s komerčními chitosany, vyrobenými z odpadů po zpracování korýšů. Navíc jsou výrobní náklady produktu podstatně nižší než u těchto komerčních chitosanú. díky významné úspoře chcmiká5 lií. zejména alkalického hydroxidu, a nižší energetické náročnosti. Způsob podle vynálezu také eliminuje množství alkalických a kyselých odpadů a je tedy ekologičtější než dosud používané způsoby. Fyziologické účinkv chiíin-giukanovýeh komplexů pro jejich orální aplikaci jsou přitom v minimálně některých případech srovnatelné s účinky kvalitních komerčních chitosanú, které se připravují jinak a nákladněji.
Podle doposud nepublikovaných výsledků původců tohoto vynálezu mají orálně aplikované chitin-glukanové komplexy izolované z průmyslových mycelií Aspergillus niger nebo Penicillium oxalicum také pozitivní vliv na metabolismus krevních lipidu a redukci tělesné hmotnosti, srovnatelný s komerčními chitosany, a na zvýšení snůšky a kvality vajec u nosných slepic. Tyto i? komplexy můžou být tudíž použity jako speciální potravinové či krmivářské doplňky s pozitivními zdravotními účinky.
Následující příklad provedení způsob podle vynálezu pouze dokládá, aniž by ho jakkoliv omezoval.
Příklad provedení
Příklad l
Příprava deacetylované frakce buněčných stěn Aspergillus niger kombinovanou kyselou a alkalickou hydrolýzou so K 5 kg odstředěného mycelia Aspergillus niger (sušina 13% hmotn.) bylo přidáno 20 litrů
M roztoku kyseliny chlorovodíkové v pitné vodě a suspenze byla udržována při teplotě 100 °C po dobu 3 h. Po vychladnutí byl pevný podíl hydrolyzovaného mycelia promyt pitnou vodou, odstředěn a usušen lyofilizací. Bylo získáno 0,34 kg suchého práškovitého materiálu světle béžové barvy obsahujícího předčištčný chitin-glukanový komplex. Tento materiál byl suspendován ve 3,7 litrech 3 M roztoku KOH a získaná suspenze byla v parním autoklávu udržována při teplotě 120 °C po dobu 2 h.
Po vychladnutí byl pevný podíl hydrolyzovaného mycelia opakovaně promyt pitnou vodou až do neutrální hodnoty pH a následně odstředěn a usušen lyofilizací. Bylo získáno 0,21 kg suchého materiálu obsahujícího 18% hmotn. chitosanú s průměrným stupněm dcacetylacc vyšším než % (stanoveno spektrofotometricky a 1II-NMR spektrometrií).
Výše popsaný způsob umožňuje vzájemnou neutralizaci kyselých a alkalických odpadních vod a významně tak snižuje náklady na jejich další zpracování a čištění.
Prů mys lová využitelnost
Polysacharidový komplex buněčných stěn obsahující chitin-glukanový komplex a případně také 5o chitosan v množství až 25 % hmotn. je vhodný jako potravinový či krmný doplněk pro snižování hladiny celkového cholesterolu, LD-cholesterolu a triacylg]vcerolů a pro snižování celkové tělesné hmotnosti a s dalšími pozitivními zdravotními účinky. Kromě využití jako potravinový či krmný doplněk je chitin-glukanový komplex vhodný i např. jako surovina pro výrobu biomateriálů pro medicínské využití či biodegradovatelných plastů.
- 6 CZ 299903 B6
Plísňový chitosan je možno využít pro přípravu různých filmů, membrán, imobilizačních a ehromatografických medií, potravinový cli doplňků, jedlých obaiů potravin, biomateriátu pro medicínské využití, jako jsou kompozitní pěnové struktury s kolagenem, nosiče pro léky a jiné biologicky aktivní látky, nanovláken apod.
Claims (2)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob izolace polysacharidového komplexu, dále chitin-glukanového komplexu, chitosanu a jejich degradačníeh produktů zplísňových mycelií. neupravených nebo autolyzovaných. chemickou hydrolýzou, vyznačující se tím, že se suspenze myeelia o sušině 1 až15 20 % hmotn. podrobí hydrolýze v roztoku anorganické kyseliny o koncentraci 1 až 25 % hmotn.při teplotě 20 až. 140 °C po dobu 0,5 až 48 hodin, kdy se oddělí vc formě nerozpustného podílu požadovaný produkt obsahující chitin-glukanový komplex a/nebo jeho degradační štěpy, případně se suspenze získaného chitin-glukanového komplexu o sušině 1 až 20 % hmotn. podrobí reakci v roztoku alkalického hydroxidu o koncentraci 2 až 25 % hmotn. při teplotě 60 až 140 °C po20 dobu 0,5 až 168 hodin, při které dochází k částečné deacetylaei přítomného chitinu za vzniku směsi chitin-glukanového komplexu (75 až 99,9 % hmotn.) a chitosanu (0.1 až 25 % hmotn.).
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v získaném produktu přítomný chitosan je od chitin-glukanového komplexu oddělen jako druhý produkt kyselou extrakcí s nás25 lednou ultrafiltrací ěi vysrážením po alkalizaci roztoku.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20060036A CZ299903B6 (cs) | 2006-01-17 | 2006-01-17 | Zpusob izolace polysacharidového komplexu bunecných sten z plísnových mycelií chemickou hydrolýzou |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20060036A CZ299903B6 (cs) | 2006-01-17 | 2006-01-17 | Zpusob izolace polysacharidového komplexu bunecných sten z plísnových mycelií chemickou hydrolýzou |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ299903B6 true CZ299903B6 (cs) | 2008-12-29 |
Family
ID=40148708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20060036A CZ299903B6 (cs) | 2006-01-17 | 2006-01-17 | Zpusob izolace polysacharidového komplexu bunecných sten z plísnových mycelií chemickou hydrolýzou |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ299903B6 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305050B6 (cs) * | 2009-07-22 | 2015-04-15 | Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta | Způsob výroby surového β-glukanu z plodnic houby hlívy ústřičné (Pleurotus ostreatus) nebo ze substrátu pro pěstování hlívy ústřičné |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4282351A (en) * | 1978-06-14 | 1981-08-04 | Anic, S.P.A. | Chitosan-glucan complex, method for its production and end uses |
| US6333399B1 (en) * | 1995-02-13 | 2001-12-25 | Alexander Teslenko | Process for producing chitosan-glucan complexes, compounds producible therefrom and their use |
| WO2003068824A1 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-21 | Kitozyme S.A. | Cell wall derivatives from biomass and preparation thereof |
-
2006
- 2006-01-17 CZ CZ20060036A patent/CZ299903B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4282351A (en) * | 1978-06-14 | 1981-08-04 | Anic, S.P.A. | Chitosan-glucan complex, method for its production and end uses |
| US6333399B1 (en) * | 1995-02-13 | 2001-12-25 | Alexander Teslenko | Process for producing chitosan-glucan complexes, compounds producible therefrom and their use |
| WO2003068824A1 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-21 | Kitozyme S.A. | Cell wall derivatives from biomass and preparation thereof |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305050B6 (cs) * | 2009-07-22 | 2015-04-15 | Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta | Způsob výroby surového β-glukanu z plodnic houby hlívy ústřičné (Pleurotus ostreatus) nebo ze substrátu pro pěstování hlívy ústřičné |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pellis et al. | Chitosan: sources, processing and modification techniques | |
| Jeon et al. | Continuous production of chitooligosaccharides using a dual reactor system | |
| Synowiecki et al. | Mycelia of Mucor rouxii as a source of chitin and chitosan | |
| Freimund et al. | A new non-degrading isolation process for 1, 3-β-D-glucan of high purity from baker's yeast Saccharomyces cerevisiae | |
| Abdel-Gawad et al. | Technology optimization of chitosan production from Aspergillus niger biomass and its functional activities | |
| Araújo et al. | Chitinous polymers: extraction from fungal sources, characterization and processing towards value‐added applications | |
| Dhillon et al. | Green synthesis approach: extraction of chitosan from fungus mycelia | |
| EP2370475B1 (en) | Production of a saccharide composition comprising glucans and mannans by alkaline and acid hydrolysis of yeast cells | |
| US7923437B2 (en) | Water soluble β-glucan, glucosamine, and N-acetylglucosamine compositions and methods for making the same | |
| Akakuru et al. | The chemistry of chitin and chitosan justifying their nanomedical utilities | |
| Akila | Fermentative production of fungal chitosan, a versatile biopolymer (perspectives and its applications) | |
| Simpson et al. | Bioprocessing of chitin and chitosan | |
| JP2014522240A (ja) | 酸性媒質中での酵素加水分解を用いた単一工程でのキチン抽出 | |
| Brück et al. | Chitin and chitosan from marine organisms | |
| EP2007898A1 (en) | Glucosamine and n-acetylglucosamine compositions and methods of making the same from fungal biomass | |
| KR101618903B1 (ko) | 효모 피치아 파스토리스의 발효에 의해 키틴, 그의 유도체, 및 루코오스, 만노오스 및/또는 갈락토오스를 함유하는 폴리머를 공동 생산하는 방법 | |
| Vidanarachchi et al. | 38 Chitin, Chitosan, and Their Oligosaccharides in Food Industry | |
| Yaghmaei et al. | Production of chitosan by submerged fermentation from Aspergillus niger | |
| Sabu et al. | Influence of isolation conditions on the physicochemical and biological properties of chitosan and chitosan oligosaccharides from marine crustacean shell wastes | |
| Ibram et al. | Comparison of extraction methods of chitin and chitosan from different sources | |
| Perelygin et al. | Chitin and Its Derivative Chitosan: Distribution in Nature, Applications, and Technology Research (A Review) | |
| CZ299903B6 (cs) | Zpusob izolace polysacharidového komplexu bunecných sten z plísnových mycelií chemickou hydrolýzou | |
| Dutta | Isolation, purification, and nanotechnological applications of chitosan | |
| Nisha et al. | Chitin and its derivatives: structure, production, and their applications | |
| KR101113729B1 (ko) | 항생제 내성균에 대한 항균 효과를 갖는 중분자량의 키토산의 제조 방법 및 이러한 키토산의 용도 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20120117 |