RU2004549C1 - Способ получени пектина - Google Patents

Abstract

Использование: в фармацевтической и пищевой отрасл х промышленности Сущность изобретени : фруктовые выжимки экстрагируют 1%-ным водным раствором оксалата аммони  с одновременным измельчением до размера частиц 1 мм в смесителе. В смесителе создаютс  вихревые потоки . Вращение рабочего вала смесител  800 об/миа Врем  экстракции Юмиа Гидромодуль 1 : 20. Экстракт фильтруют - концентрируют в вакууме . Пектин осаждают этанолом и сушат. Затем его обрабатывают водным раствором аммиака при рН 10.5 и гидромодуле 1 :10 2 ч К реакционной смеси добавл ют сол ную кислоту до рН 2, выдерживают смесь при 18°С 1 ч и выдел ют пектин. 3 ил.

Description

§

Изобретение относитс  к фармацевтиеской и пищевой промышленности и касатс  способа получени  лекарственных редств из растительного сырь .

В литературе описан способ получени  ектина из свекловичного жома,  вл ющеос  отходом консервного производства, утем экстракции сырь  сначала 1,3%-ным аствором хлороводородной кислоты при 5°С в течение 2 ч, затем водой при 70°С в ечение 40 мин, фильтрации, объединени  кстрактов, осаждени  пектинов хлоридом люмини  при рН 6,0-6,5, очистки пектино- алюминиевого коагул та сол нокислым спиртом и раствором аммони  гидроксида, сушки.

Недостатками описанного способа  вл ютс  токсичность растворимых соедине-- ний алюмини , используемых в качестве осодител , токсичность хлороводородной кислоты, длительность и трудоемкость способа получени  , низкий выход целевого продукта и относительно мала  св зывающа  способность.

Дл  оценки св зывающей способности пектинов при их применении о медицинских Цел х используетс  показатель - ком- плексообразующа  способность (КС), котора  выражает число миллиграммов катиона свинца, св занных одним граммом пектина. Определение КС проводитс  путем сжигани  пектината свинца с целью определени  количества св завшегос  металла. Пищевые пектины промышленного производства , примен емые в медицине, содержат много балластных веществ и, как правило, высокоэтерифицированы и загр знены сопутствующими металлами, вследствие чего они обладают относительно низкой КС. Так, свекловичный пектин, полученный по описанному способу обладает КС 191,60мгРЬ2+/г.

Известен способ получени  пектинов из пищевых выжимок путем последовательной экстракции сырь  сначала водным раствором азотной кислоты при 70-80°С в течение 3,0-3,5 мин, затем водой при 45-50°С в течение 2 ч фильтровани , объединени  и концентрировани  экстрактов и осаждением пектинов 96%-ным этанолом в соотношении 1:3 с последующим отделением, очисткой и сушкой пектина. Выход целевого продукта 11 % к массе сухого сырь , Данный способ получени  пектинов наиболее близок к за вл емому.

Недостатками приведенного способа  вл ютс  недостаточно высока  КС пектинов {205,06 мг РЬ2+/г), невысокий выход целевого продукта, использование токсичного экстрагента (азотной кислоты).

В литературе имеютс  свидани  о том, что при приеме внутрь пектины обладают способностью образовывать комплексы с ионами токсичных, о т.ч. и радиоактивных

металлов и выводить их из организма человека . В св зи с этим совершенствование технологии получени  пектинов с высокой св зывающей способностью позволит получить пектины дл  медицинского применени . На основе механизма св зывани  пектины про вл ют гипохолестеринемиче- ское, радионуклидсв зующее и антигипок- сическое действи , т.е. пектины св зывают соответственно холестерин, радионуклиды

5 и свободные радикалы (образующиес  при анаэробном дыхании).

За вл емый способ получени  пектинов позвол ет получить пектины с высокой св зывающей способностью, что

0 подтверждаетс  высокими результатами КС, гипохолестеринемического, радионук- лидсв зывающего и антигипоксического действи .

Цель изобретени  - повышение св зы5 вающей способности пектинов, повышение выхода пектинов, повышение гипохолесте- ринемической, радионуклидсв зывающей, аитигипоксической активностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

0 в способа получени  пектина из фруктовых выжимок, включающем экстракцию сырь , фильтрацию и вакуумное концентрирование экстракта, осаждение пектина из концентрата этанолом, лромыску и сушку

5 выделенного пектина, экстоакцию осуществл ют 1%-ным водным раствором оксалата аммони  с одновременным измельчением выжимок до размера частиц 1 мм в смесителе , обеспечивающем создание вихревых по0 токов, при вращении рабочего вала смесител  9000 об/мин, в течение 10 мин, гидромодуле 1:20, а после сушки пектин обрабатывают водным раствором аммиака при рН 10,5 и гидромодуле 1:10, в течение 2

5 ч с последующим добавлением к реакционной смеси сол ной кислоты до рН 2, выдерживанием смеси при 18°С в течение 1 ч и выделением целевого продукта.

В качестве объекта исследовани  ис0 пользовали выжимки из цитрусовых плодов, которые  вл ютс  экологически наиболее чистыми, по сравнению с другими производственными источниками получени  пектинов (свекловичными,  блочными вы5 жимками). и в соответствии с этим они перспективны в качестве источника получени  медицинского пектина.

В предлагаемом способе вихрева  экстракци  сырь  - выжимок цитрусовых плодов, осуществл етс  в приборе Мельэкстрактор , где одновременно происходит два процесса: измельчение и экстракци  причем благодар  наличию двух пар ножей, расположенных горизонтально и под углом 45° к рабочей оси прибора, измельчение сырь  осуществл етс  в двух плоскост х - горизонтальной и наклонной, в результате чего происходит тонкое измельчение сырь  до 1,0 мм с разрывом клеточных стенок, что способствует дополнительно извлечению пектинов, содержащихс  в стенках клеток и внутриклеточном соке растений, а, следовательно , повышению выхода пектинов. Благодар  интенсивному перемешиванию выжимок с экстрагентом- в смесителе при частоте вращени  рабочего вала смесител  8000 об./мин, вымывание пектинов из растительных клеток интенсифицируетс .

Кроме того, благодар  использованию в качестве экстрагента оксалата аммони , который хелатообразно св зывает катионы металлов, сопутствующих пектинам, обеспечиваетс  частична  деминерализаци  пектинов, а, следовательно, и повышаетс  их св зывающа  способность.

За вл емый способ обеспечивает получение цитрусового пектина с ,77 мг РЬ /г. Выход пектина в предлагаемом способе составл ет 21,15% к массе сухого сырь . Степень этерификации пектина составила 37,29% (нативный цитрусовый пектин имеет степень этерификации 68,57%). Содержание свободных карбоксильных групп 15,64% (нативный цитрусовый пектин характеризуетс  содержанием свободных карбоксильных групп 3,40%).

Как известно, за комплексообразова- ние пектинов ответственны свободные карбоксильные группы, поэтому, чем ниже степень этерификации (соответственно выше содержание свободных карбоксильных групп), тем выше КС пектинов. При деметок- силировании и деминерализации происходит повышение содержани  свободных карбоксильных групп и, следовательно, КС пектинов.

В результате исследований подобраны оптимальные услови  выделени  пектинов,

Способ по сн етс  следующими примерами .

Пример 1.100 г сухих цитрусовых выжимок (кожура, цедра, семена) помещают в Мельэкстрактор, приливают 2 л гор чего 1 %-ного раствора оксалата аммони  (температура раствора 80°С). измельчают и перемешивают в приборе Мельэкстрэктор при скорости вращени  измельчающих, ножей 8000 об./мин в течение 10 мин до частиц сырь  размером 1 мм. Затем экстракт фильтруют через тройной слой марли и ватный

тампон, упаривают вакуумом до 1/3 первоначального объема, обрабатывают 96%-ным этанолом в соотношении экстракт:этанол 1:3. Выпавший осадок пектинов фильтруют 5 под вакуумом, промывают дважды на фильтре 96%-ным этанолом (по 50 мл) и сушат пектины при 60°С в сушильном шкафу. Далее полученные 25 г цитрусового пектина раствор ют в 500 мл воды (5%-ный раствор

0 пектина), добавл ют при перемешивании примерно 250 мл 5%-ного раствора гидро- ксида аммони , рН смеси составил 10,5 (показатель рН определ ли потенциометри- чески). Колбу со смесью закрывают плотной

5 крышкой и выдерживают смесь 2 ч при комнатной температуре. При этом происходило деметоксилирование пектина, раствор приобретал форму .желе, Далее, полученное желе постепенно подкисл ют разбавленным

0 (8,3%-ным) раствором хлороводородной кислоты до рН около 2 и оставл ют смесь на 1 ч при температуре 18°С в термостате. При этом выпадал осадок низкометоксилиро- ванного и деминерализованного цитрусово5 го пектина, который фильтровали через бумажный фильтр, промывали на фильтре 96% этанолом дважды, сушили в сушильном шкафу при 60°С.

Выход низкометоксилированного и де0 минерализованного цитрусового пектина составил 21,15 г или 21,15% к сырью, Содержание свободных карбоксильных групп пектина - 15,64%. Степень этерификации пектина - 37,29%. КС пектина - 922,77 мг

5 РЬ2+/г.

Целевой продукт - низкометоксилиро- ванный и деминерализованный пектин из цитрусовых выжимок, представл ет собой порошок светло-бежевого цвета, без запа0 ха, с кисловатым вкусом, трудно растворим в воде.

Пример 2 (сравнительный). 100 г сухих цитрусовых выжимок помещают в Мельэкстрактор, приливают 1,5л гор чего

5 0,5%-ного раствора оксалата аммони  (температура- раствора 80°С), измельчают и перемешивают в приборе Мельэкстрактор при скорости вращени  измельчающих ножей 6000 об./мин в течение 8 мин до частиц

0 сырь  размером 1 мм. Затем экстракт фильтруют через тройной слой марли и ватный тампон, упаривают под вакуумом до 1/3 первоначального объема, обрабатывают 96%-ным этанолом в соотношении экс5 тракт:этанол 1:3. Выпавший осадок пс-,ти- нов фильтруют под вакуумом, промывают дважды на фильтре 96%-ным этанолом (по 50 мл) и сушат пектины при 60°С в сушильном шкафу. Далее полученные 20 г цитрусового пектина раствор ют в 400 мл воды

5%-ный раствор пектина), добавл ют при оремешивёиип МО мл 3%-ного растпара идроксида аммони , рН смеси составил 9,8 показатель рН определ ли потенциометри- ески). Колбу со смесью закрывают плотной рышкой л выдерживают смесь 1.5 ч при омнатной температуре. При этом происхоило деметоксилирование пектина, раствор приобретал форму желе. Далее полученное еле постепенно подкисл ют разбавленным (8,3%-ным) раствором хлороводородной кислоты до рН около 1 и оставл ют смесь на 0.5 ч при температуре 15°С в термостате . При этом выпадал осадок низкометоксилированного и деминерализованного цитрусового пектина, который фильтровали через бумажный фильтр, промывали на фильтре 96%-ным этанолом дважды, суши-- ли з сушильном шкафу при 60°С.

Выход низкометоксилированного и деминерализованного цитрусового пектина составил 18,12 гили 18,12% ксырыо. Содержание свободных карбоксильных групп пектина 14,97%. Степень этерификации пектина 41,15%, КС пектина - 902,15 мг Pb2Vr.

Пример 3 (сравнительный), 100 г сухих цитрусовых выжимок помещают в Мельэкстрактор, приливают 2,5 л гор чего 1,5%-ного раствора оксалата аммони  (температура раствора 80°С), измельчают и перемешивают а приборе Мельэкстрактор при скорости вращени  измельчающих ножей 10000 об./мин в течение 12 мин до частиц размером 1 мм. Затем экстракт фильтру ют через тройной слой марли и ватный тампон, упаривают под вакуумом до 1/3 первоначального объема, обрабатывают 96%-ным этанолом в соотношении экс- тракт:этанол 1:3. Выпавший осадок пектинов фильтруют под вакуумом, промывают дважды на фильтре 96%-ным этанолом (по 50 мл) и сушат пектины при 60°С в сушильном шкафу, Далее, полученные 24 г цитрусового пектина раствор ют (в 480 мл воды (5%-ный раствор пектина), добавл ют при перемешивании 288 мл 7%-ного раствора гидроксида аммони , рН смеси составил 11 (показатель рН определ ли потенциометри- чески). Колбу со смесью закрывают плотной крышкой и выдерживают смесь 2,5 ч при комнатной температуре. При этом происходило деметоксилировэние пектина, раствор приобретал форму желе. Далее, полученное желе постепенно подкисл ют разбавленным (8,3%-ным) раствором хлороводородной кислоты до рН около 3 и оставл ли смесь на 1,5 ч при температуре 20°С. При этом выпадал осадок низкометоксилированного и деминерализованного цитрусового пектина, который фильтруют бумажный фильтр, промыоают на фильтре 96%-ным этанолом дважды, сушат в сушильном шкафу при 60°С.

Выход низкометоксилированного и деминерализованного цитрусового пектина составил21,10гили21,10% ксырью. Содержание свободных карбоксильных групп пектина 15,58%, Степень этэрификации

пектина 37,66%, КС пектина 922,57 мг РЬ2+/г.

Полученный низкометоксилированный и деминерализованный цитрусовый пектин был исследован на острую токсичность. Изу5 чение острой токсичности проведено по методу Кербера на 36 белых мышах массой 30-40 г при внутр брюшинном введении вещества . Согласно методическим рекомендаци м Фармакологического комитета МЗ

0 СССР, максимально допустимым количеством жидкости дл  енутрибргашинного введени  мышам массой 20-40 г  вл етс  1,0 мм. В этой св зи исследуемое вещество вводилось мышам из расчета 1000 мг/кг в

5 объеме 1,0 мл. После одноразового введени  за состо нием животных наблюдали 14 дней За врем  наблюдений гибели животных не отмечалось, что позвол ет определить дл  пектина мг/кг. Согласно

0 классификации токсических веществ, исследуемые вещества следует отнести к группе нетоксичных веществ.

Гипохолестерикомическое действие пектинов.

5Вли ние различных пектиноз на уровень холестерина в крови изучалось в опытах на 71 белых крысах с гиперлипидемиэй, вызванной внутрибрюшинным введением твина-80 в дозе 200 мг на 100 г массы тела

0 животного. Одновременно с твином-80 опытной группе животных пероралыю вводили а объеме 1 мл водного раствора различные пектины из расчета 200 мг/кг:

1)деминерализованной (с помощью хлорб- 5 водородной кислоты) цитрусовый пектин,

2)низкометоксилированный (с помощью гидроксидэ аммони ) цитрусовый пектин, 3) деминерализованный (с помощью катиони- та КУ-2) цитрусовый пектин, 4) деминерали0 зованный (с помощью хлороводородной кислоты) и низкометоксилированный (с помощью гидроксида аммони ) цитрусовый пектин, 5) нативный цитрусовый пектин. Контрольна  группа животных в аналогич5 ных услови х вместо исследуемых веществ получала 1 мл воды. Через 12 ч указанные группы животных, а также группа интактных крыс забивали декапитацией и в сыворотке крови определ ли содержание холестерина по Ильку. Полученные результаты обрабатывались методом вариационной статистики .

Как видно из табл. 1, исследованные соединени  вызвали различный эффект, Исходный цитрусовый пектин не оказал существенного вли ни  на уровень холестерина у животных с экспериментальной гиперхо- лестеринемией. Наибольший гипохолесте- ринемический эффект наблюдалс  от применени  деминерализованного и низко- метоксилированного цитрусового пектина - на 40,4% (,001). Несколько менее выраженное вли ние отмечалось в опытах с деминерализованным (с помощью хлороводородной кислоты) цитрусовым пектином. Деминерализованный катионитом и, особенно , низкометоксилированный цитрусовые пектины были малоэффективны.

Значительное усиление гипохолесте- ринемического действи  пектинов подтверждаетс  после деминерализации и деметоксилировани  пектинов.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о ведущей роли в про влении гипохолестеринемического действи  пектинов, наличи  в их структуре свободных карбоксильных групп, И в этой св зи использование методов деминерализации и деметоксилировани  пектинов, ведущее к повышению содержани  свободных карбоксильных групп, служит эффективным способом повышени  гипохолестеринемической активности г актинов.

Радионуклидсв зывающа  активность пектинов.

Испытани  радионуклидсв зывающей активности (РНСА) исследуемых образов пектинов производилось по разработанной в Киевском государственном институте усовершенствовани  врачей методике, котора  защищена авторским свидетельством N° 274598. В качестве индикатора использовалс  стронций-85.

Результаты испытаний представлены в табл.2.

Полученные результаты позвол ют заключить , что наиболее выраженный радио- нуклидсв зывающий эффект присущ деминерализованному и низкометоксили- рованному цитрусовому пектину, меньшей активностью обладает деминерализованный цитрусовый пектин, наименьшей - низкометоксилированный цитрусовый пектин. Во всех случа х предварительно (с помощью методов деминерализации, деметоксилировани ) пектины про вл ли более высокую РНСА, чем исходный цитрусовый пектин.

Антигилоксическа  активность Пектины были изучены на модели анти- гипоксической активности, предложи,,мой В.В.Гапура. Опыты проводипись на мышах- 5 самцах массой 24-25 г. Всего в опыте участвовало 36 животных. Проведено 6 серий опытов. Перва  - контрольна  (вводили через рот физраствор в объеме 1 мл). Втора  - стандартна  (через рот вводили препарат

0 сравнени  - пирацетам в дозе 100 мг/кг, который обладает антигипоксическими свойствами. Треть  сери  - опытна , вводили цитрусовый пектин в дозе 100 мг/кг. Четверта  сери  - опытна , вводили деми5 нерализоазнный(с помощью хлороводородной кислоты) цитрусовый пектин в дозе 100 мг/кг. П та  сери  - опытна , вводили низкометоксилированный (с помощью гид- роксида аммони ) цитрусовый пектин в дозе

0 100 мг/кг. Шеста  сери  -опытна , вводили деминерализованный (с помощью хлороводородной кислоты) и низкометоксилированный (с помощью гидроксида аммони ) цитрусовый пектин в дозе 100 мг/кг. Физра5 створ, пирацетам и пектины вводили через зонд в желудок в объеме 1 мл. Все вещества вводили в течение 3 суток. Эксперимент начинали через Ј0 мин после последнего введени . Данные экспериментов обр ба0 тывали статистически, результаты представлены в табл.3.

Таким образом, пектины обладают выраженным антигипоксическим действием, которое достоверно выше контрол  (физра5 створ) и эталонного препарата (пирацетзм). Наиболее выраженным антигипоксическим действием обладает деминерализованный и низкометоксилированный цитрусовый пектин , менее выраженным - деминерализо0 ванный, еще менее выраженным - низкометоксилированный, затем - исходный цитрусовый пектин. Во всех случа х активность цитрусовых пектинов выше активности эталона (пирацетама).

5

Таким образом, проведенные биологические исследовани  показали определ ющую роль свободных карбоксильных групп в молекулах пектинов (особенно

0 после обработки пектинов) в про влении гипохолестеринеммческого, радионукли- досв зывающего и антигипоксического действий , которые, по-видимому, основаны на св зывающих способност х пектинов. Пол5 ученные результаты позвол ют рекомендовать исследованные пектины дл  создани  на их основе новых лечебно-профилактических средств широкого спектра действ..

Применение предложенного способа позволит;

1.Повысить св зывающую способность пектинов благодар  увеличению содержани  свободных карбоксильных групп в молекулах пектинов. Если КС пектина, полученного по способу-прототипу, составл ет 205,06 мг РЬ2+/г, то КС деминерализованного и низкометоксилированного цитрусового пектина, полученного по за вл емому способу , составила 922,77 мг РЬ2+/г, т.е. КС целевого продукта, полученного по за вл емому способу, в 4,5 раза ,вы ше КС продукта , полученного в способе-прототипе.

2.Повысить выход пектинов. Выход пектинов в способе-прототипе составл ет 11 % к сырью, в за вл емом способе - 21,15%. т.е. выход пектинов в за вл емом способе выше на 10,15% выхода пектинов в способе-прототипе .

3.Повысить гипохолестеринемическую, радионуклидосв зывающую и антигипокси- ческую активности пектинов, по сравнению

5

с нативным (необработанным) цитрусовым пектином, деминерализованный и деметок- силированный цитрусовый пектин на 43,2% про вл ет более высокое гипохолестерине- мическое действие, на 10,58% - более высокое радионуклидсв зывающее действие, на 60% - более высокое антигипоксическое действие.

4. Использование пищевых выжимок дл  получени  пектина экономически вы годно с точки зрени  существенного уменьшени  себестоимости пектинов. Поэтому, за вл емый способ получени  из выжимок пектинов, обладающих лечебно-профилактическими свойствами,  вл етс  весьма перспективным.

(56) Карпович Н.С. и др. Пектин. Производство и применение. Киев: Урожай, 1989, 20 с. 33-39.

То же, с. 42-45.

Таблица 1 Вли ние пектинов на уровень холестерина в сыворотке крови белых крыс

Вли ние пектинов на св зывание радионуклидов

Пр

имечание:Пс- показатель сорбции,

Пд - показателч десорбции (в относительных единицах)

Результаты антигипоксического действи  пектинов

Таблица 2

Таблица 3

жимок до размера частиц 1 мм в

Claims (1)

1. Формула изобретени смесителе, обеспечивающем создание вихСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНА йз ревых потоков, при вращении рабочего ва- фруктовых выжимок, включающий экстра- ла смесител  8000 об/мин, в течение 10 кцию сырь , фильтрацию и вакуумное кон-5 мин, при гидромодуле 1 : 20, а после сушки центрирование экстракта, осаждение пектин обрабатывают водным раствором пектина из концентрата этанолом, промыв- аммиака при рН 10,5 и гидромодуле 1 : 10 ку и сушку выделенного пектина, отличаю- в течение 2 ч с последующим добавлением щийс  тем, что экстракцию осуществл ют к реакционной смеси сол ной кислоты до 1 %-ным водным раствором оксалата ам-10 рН 2, выдерживанием смеси при f8 C вте- мони  с одновременным измельчением вы- чение 1 ч и выделением целевого продукта.