RU2381276C2 - Agarose and method of its production - Google Patents
Agarose and method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2381276C2 RU2381276C2 RU2006146982/13A RU2006146982A RU2381276C2 RU 2381276 C2 RU2381276 C2 RU 2381276C2 RU 2006146982/13 A RU2006146982/13 A RU 2006146982/13A RU 2006146982 A RU2006146982 A RU 2006146982A RU 2381276 C2 RU2381276 C2 RU 2381276C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- agarose
- algae
- extract
- gel
- Prior art date
Links
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 17
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims abstract description 84
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 57
- 241000873911 Gracilaria dura Species 0.000 claims abstract description 35
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 24
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 241000206581 Gracilaria Species 0.000 claims abstract description 17
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010257 thawing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 6
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 claims description 33
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 16
- 241001474374 Blennius Species 0.000 claims description 14
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003643 water by type Substances 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 abstract 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 abstract 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 72
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 67
- 235000010419 agar Nutrition 0.000 description 63
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 59
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 30
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 14
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 12
- 241000206672 Gelidium Species 0.000 description 11
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 6
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 4
- 241001137890 Gelidiella acerosa Species 0.000 description 4
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 4
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 241000894007 species Species 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 241001137889 Gelidiella Species 0.000 description 3
- 241000206572 Rhodophyta Species 0.000 description 3
- 230000000721 bacterilogical effect Effects 0.000 description 3
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 3
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 241001180358 Gracilaria eucheumoides Species 0.000 description 2
- 241001428219 Gracilariaceae Species 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005904 alkaline hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000005282 brightening Methods 0.000 description 2
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 2
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 2
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 239000000416 hydrocolloid Substances 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 238000013386 optimize process Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 description 1
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 description 1
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241001428244 Gelidium pusillum Species 0.000 description 1
- 241001428186 Gracilaria cornea Species 0.000 description 1
- 241000703912 Gracilaria edulis Species 0.000 description 1
- 241000206587 Gracilaria gracilis Species 0.000 description 1
- 241001428221 Gracilariales Species 0.000 description 1
- 241000703939 Gracilariopsis longissima Species 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001137893 Pterocladia Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000000679 carrageenan Substances 0.000 description 1
- 229920001525 carrageenan Polymers 0.000 description 1
- 229940113118 carrageenan Drugs 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229960001927 cetylpyridinium chloride Drugs 0.000 description 1
- YMKDRGPMQRFJGP-UHFFFAOYSA-M cetylpyridinium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+]1=CC=CC=C1 YMKDRGPMQRFJGP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
- C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
- C08B37/0036—Galactans; Derivatives thereof
- C08B37/0039—Agar; Agarose, i.e. D-galactose, 3,6-anhydro-D-galactose, methylated, sulfated, e.g. from the red algae Gelidium and Gracilaria; Agaropectin; Derivatives thereof, e.g. Sepharose, i.e. crosslinked agarose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/04—Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Edible Seaweed (AREA)
- Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Предложен простой, прямой и экономичный способ получения агарозы с высокой прочностью геля и низкой температурой гелеобразования из природной или культивированной Gracilaria spp., более конкретно из Gracilaria dura.A simple, direct and economical method for producing agarose with high gel strength and low gelation temperature from natural or cultured Gracilaria spp., More specifically from Gracilaria dura, is proposed.
Предшествующий уровень техникиState of the art
На сайте www.sporework.com указано, что агар прежде всего находит применение в пищевой, медико-фармацевтической и косметической промышленностях. Агар применяется также и в других промышленных областях, таких как производство упаковочного пенопласта, в частности биоразрушаемого упаковочного пенопласта. В этом сайте, кроме того, описываются наиболее важные свойства высококачественного бактериологического агара. Утверждается, что такой агар должен иметь температуру гелеобразования 34-35°С, чтобы свести к минимуму возможное разложение теплочувствительных антибиотиков, добавляемых к культуральной среде после стерилизации. Далее утверждается, что более холодный агар легче обрабатывать, а образование конденсата в чашке Петри не является проблемой. Другим важным свойством высококачественного бактериологического агара является то, что он должен обладать минимальной прочностью геля 800 г/см2 в стандартных условиях измерения.On the site www.sporework.com it is indicated that agar is primarily used in the food, medical, pharmaceutical and cosmetic industries. Agar is also used in other industrial fields, such as the production of packaging foam, in particular biodegradable packaging foam. This site also describes the most important properties of high-quality bacteriological agar. It is argued that such agar should have a gelation temperature of 34-35 ° C in order to minimize the possible degradation of heat-sensitive antibiotics added to the culture medium after sterilization. It is further argued that colder agar is easier to process, and condensation in the Petri dish is not a problem. Another important property of high-quality bacteriological agar is that it must have a minimum gel strength of 800 g / cm 2 under standard measurement conditions.
В каталоге Fluka 2003-2004 приводится техническое описание ряда агаровых продуктов.The Fluka 2003-2004 catalog provides a technical description of a number of agar products.
В каталоге Sigma 2003-2004 указано, что агароза представляет собой очищенный линейный галактановый гидроколлоид, выделенный из агара или содержащих агар морских водорослей. Описываются продукты агарозы с пределами прочности геля от 650 до 1200 г/см2 (1%-ный раствор) с температурой гелеобразования 36-42°С. Одним из недостатков таких продуктов является их высокая стоимость, которая вероятно обусловлена применением стадий тщательной очистки.The Sigma 2003-2004 catalog states that agarose is a purified linear galactan hydrocolloid isolated from agar or seaweed agar-containing. Agarose products with gel strengths of 650 to 1200 g / cm 2 (1% solution) with a gelation temperature of 36-42 ° C are described. One of the disadvantages of such products is their high cost, which is likely due to the use of thorough cleaning stages.
На www.sporeworks.com утверждается, что из морских водорослей Gelidium можно получить агар и агарозу наиболее высокого качества.At www.sporeworks.com it is claimed that the highest quality agar and agarose can be obtained from Gelidium seaweed.
В статье, посвященной получению бактериологического агара из Gelidium, сообщается, что продукты, выделенные из этих морских водорослей, характеризуются высокой прочностью геля (R.Armisen, J. Appl. Phycology, 1955, 7: 231-243 J. Cosson et al. в Progress in Phycological Research, F.E.Round and D.J.Chapman, Eds., Biopress Ltd. 1995. Vol.11; pp.269-324).An article on the production of bacteriological agar from Gelidium reports that products isolated from these algae are characterized by high gel strength (R. Armisen, J. Appl. Phycology, 1955, 7: 231-243 J. Cosson et al. Progress in Phycological Research, FERound and DJChapman, Eds., Biopress Ltd. 1995. Vol. 11; pp. 269-324).
В статье Andres Lemus et al. (Food Hydrocolloids, 1991, 5:469-479) сообщалось, что агар из разных видов Gelidiurn имеет температуру гелеобразования от 34.0 до 37.5°С и прочность геля от 687 до 1470 г/см2 и получается способом, который включает предварительную щелочную обработку морских водорослей с последующим доведением рН (предположительно с помощью кислоты) до 6-6.5 перед экстракцией и очисткой экстрагированного агара с помощью двух циклов замораживания-оттаивания.In an article by Andres Lemus et al. (Food Hydrocolloids, 1991, 5: 469-479), it was reported that agar from different types of Gelidiurn has a gelation temperature of 34.0 to 37.5 ° C and a gel strength of 687 to 1470 g / cm 2 and is obtained by a method that involves pre-alkaline treatment of marine algae, followed by adjusting the pH (presumably with an acid) to 6–6.5 before extraction and purification of the extracted agar using two freeze-thaw cycles.
В статье "Process for producing agar-agar from fn algae extration juce" авторов Lebbar et al. (US 4780534; 1988), описан способ получения агар-агара из экстрактов водорослей (Gelidium, Gracilaria и Pterocladia spp.), включающий: (а) введение экстракционного сока в контакт с катионной ионообменной смолой в Na+-форме, затем (b) введение сока в контакт с анионообменной смолой, кондиционированной с образованием Cl и/или 
В статье M.Y.Roleda et al. (Botanica Marina 1997, 40: 63-69) сообщается, что агары из Gelidiella acerosa с температурами гелеобразования от 38 до 47°С и прочностью геля от 493 до 200 г/см2 соответственно, были получены способом, включающим предварительную обработку уксусной кислотой перед экстракцией.In the article MYRoleda et al. (Botanica Marina 1997, 40: 63-69), it is reported that agar from Gelidiella acerosa with gel temperatures from 38 to 47 ° C and gel strengths from 493 to 200 g / cm 2, respectively, were obtained by a method involving pretreatment with acetic acid before by extraction.
В статье О.Р.Mairh et al. (Botanica Marina 1978, 21:169-174) сообщается, что агар из культивированной Gelidium pusillum в Арабском море у западного берега Индии обладает прочностью геля 210 г/см2, что считается недостаточным в контексте настоящего изобретения. При этом какая-либо информация в отношении температуры гелеобразования отсутствует.In an article by O. P. Mairh et al. (Botanica Marina 1978, 21: 169-174) it is reported that agar from cultured Gelidium pusillum in the Arabian Sea off the west coast of India has a gel strength of 210 g / cm 2 , which is considered insufficient in the context of the present invention. However, no information regarding gelation temperature is available.
В работе Krishnamurthy et al. (Proceedings, symposium on marine algae of Indian Ocean Region (Труды Симпозиума по морским водорослям региона Индийского океана) Central Salt & Marine Chemicals Research Institute, Bhavnagar, 1979, p.41) утверждается, что для Gelidiella acerosa получена максимальная прочность геля 325 г/см2, в то время как соответствующая температура гелеобразования составляла 38-52°С.In the work of Krishnamurthy et al. (Proceedings, symposium on marine algae of Indian Ocean Region, Central Salt & Marine Chemicals Research Institute, Bhavnagar, 1979, p. 41) states that Gelidiella acerosa obtained a maximum gel strength of 325 g / cm 2 , while the corresponding gelation temperature was 38-52 ° C.
В статье K.S.Pillai (J.Phycol., 13 (Suppl.), 1977, p. 54) сделана попытка оптимизировать условия процесса с целью максимизации качества агара и сообщается, что при использовании Gelidiella acerosa, выход доходил до 48%, но с максимальной прочностью геля 300 г/см2, в то время как соответствующие числа для Gracilaria (виды не указаны) составляли 45-50% и 125 г/см2.KSPillai (J.Phycol., 13 (Suppl.), 1977, p. 54) attempted to optimize process conditions to maximize agar quality and reported that when using Gelidiella acerosa, the yield reached 48%, but with maximum strength gel 300 g / cm 2 , while the corresponding numbers for Gracilaria (species not indicated) were 45-50% and 125 g / cm 2 .
В статье Patel et al. (J. Phycol. 13 (Suppl), 1977, p. 52) получен выход 24.3% и прочность геля 790 г/см2 для Gelidiella acerosa, произрастающей в прибрежной зоне Индии.In an article by Patel et al. (J. Phycol. 13 (Suppl), 1977, p. 52) yielded a yield of 24.3% and a gel strength of 790 g / cm 2 for Gelidiella acerosa growing in the coastal zone of India.
Таким образом, наилучший сообщенный для Gelidium результат включает температуру гелеобразования 37.5°С и прочность геля 1470 г/см2 для 1.5% геля, в то время как наилучшая сообщенная прочность геля в случае разновидностей Gelidiella составляла 790 г/см2. Если требуются продукты такие, как агароза с еще более высокими характеристиками, то в этом случае агар нуждается в дополнительной очистке. Было бы желательно, если бы такие продукты могли быть получены из водорослевых источников без тщательной очистки.Thus, the best reported result for Gelidium includes a gelation temperature of 37.5 ° C and a gel strength of 1470 g / cm 2 for 1.5% gel, while the best reported gel strength in the case of Gelidiella varieties was 790 g / cm 2 . If products such as agarose with even higher characteristics are required, then agar needs additional purification. It would be desirable if such products could be obtained from algal sources without thorough purification.
В работе "Purification of agar" (Очистка агара) авторов Kiyoshi Arai et al. (JP 7017, 130, January 13, 1970; Chemical Abstr. 74, 32889r, 1971) сообщается, что для выделения высокочистой агарозы неочищенный агар экстрагировали диметилформамидом. 10 г агара, смешанного с 500 мл ДМФ при перемешивании, погружали на 10 ч в горячую воду, центрифугировали, выливали надосадочную жидкость в 2 л ацетона, осадки помещали на стеклянный фильтр, промывали 500 мл ацетона, растворяли в горячей воде и отфильтровывали, получая порошок агарозы.In Purification of agar by Kiyoshi Arai et al. (JP 7017, 130, January 13, 1970; Chemical Abstr. 74, 32889r, 1971) reported that to isolate high purity agarose, the crude agar was extracted with dimethylformamide. 10 g of agar mixed with 500 ml of DMF with stirring was immersed in hot water for 10 hours, centrifuged, the supernatant was poured into 2 L of acetone, the precipitates were placed on a glass filter, washed with 500 ml of acetone, dissolved in hot water and filtered to obtain a powder agarose.
В работе "Isolation of partially purified agarose with a quaternary base" (Выделение частично очищенной агарозы с помощью четвертичного основания) авторов Craigie и Leigh (в Handbook of Phycological Methods, издатели J. A. Hellebust и J. S. Craigie, Cambridge University Press, Cambridge, 1978; р.126) описан способ, согласно которому 250 мг неочищенного агара растворяли в 100 мл кипящей дистиллированной воды. После этого добавляли 25 мг λ-карагенана и затем при 80-100°С добавляли к раствору 10 мл 2%-ного Cetavlon (цетилпиридинийхлорида). Горячий экстракт фильтровали на Целите и затем фильтровали под давлением через мембрану (0.8 µм), после чего продукт подвергали замораживанию-оттаиванию, получая частично очищенную агарозу.In "Isolation of partially purified agarose with a quaternary base" (Craigie and Leigh (in Handbook of Phycological Methods, publishers JA Hellebust and JS Craigie, Cambridge University Press, Cambridge, 1978; p. .126) a method is described whereby 250 mg of crude agar is dissolved in 100 ml of boiling distilled water. After that, 25 mg of λ-carrageenan was added and then, at 80-100 ° C, 10 ml of 2% Cetavlon (cetylpyridinium chloride) was added to the solution. The hot extract was filtered on Celite and then filtered under pressure through a membrane (0.8 μm), after which the product was subjected to freezing and thawing, obtaining partially purified agarose.
В работе "Agarose purification method using glycol" (Способ очистки агарозы с помощью гликоля) автора R.В.Provonchee (US 4990611, February 1991) очищенную агарозу выделяли из агара или грязной агарозы путем растворения агара или агарозы в низшем алкиленгликоле при повышенной температуре с последующим охлаждением содержащего агар или агарозу гликолевого раствора с целью индуцирования осаждения очищенного агарозного продукта и выделения очищенного агарозного продукта.In "Agarose purification method using glycol" by R. B. Provonchee (US 4990611, February 1991), purified agarose was isolated from agar or dirty agarose by dissolving agar or agarose in lower alkylene glycol at elevated temperature with subsequent cooling of the glycol solution containing agar or agarose to induce precipitation of the purified agarose product and isolation of the purified agarose product.
В патенте США № 4983268 (Kirkpatrick et al.) описывается получение очищенной агарозы, пригодной для быстрого электрофореза и характеризующейся содержанием сульфата менее 0.2 вес.% и прочностью геля не менее 1200 г/см2 (1%). Агарозы очищают растворением агарозы или модифицированного щелочью агара в водной среде, забуфериренной до рН от 0 до 8.0 и содержащей не более 2.0 нМ соли в виде хлорида, и осаждением агарозы путем введения ее в контакт с низшим алканолом.US Pat. No. 4,983,268 (Kirkpatrick et al.) Describes the preparation of purified agarose suitable for rapid electrophoresis and characterized by a sulfate content of less than 0.2 wt.% And a gel strength of at least 1200 g / cm 2 (1%). Agaroses are purified by dissolving agarose or alkali-modified agar in an aqueous medium buffered to pH 0 to 8.0 and containing no more than 2.0 nM salt in the form of chloride, and precipitating the agarose by contacting it with lower alkanol.
В работе Alfred Poison (Chemical Abstract 65: p 5865a; 1965) описано фракционирование смеси агарозы и агаропектина при получении агарозы. Названную смесь обрабатывали водным раствором полиэтиленгликоля с молекулярным весом 300, в результате чего был получен обогащенный агарозой осадок. В этом способе растворяли в 2 л воды 80 г lonagar No.2. К горячему (80°С) раствору добавляли 2 л 40%-ного (по объему) полиэтиленгликоля с молекулярным весом 6000 и образовавшийся осадок отделяли фильтрацией через нейлоновое полотно 110 меш. После этого осадок промывали в течение 2-3 мин при 40°С, суспендировали в воде при 15°С, перемешивали в течение ночи в 5 л воды, собирали на нейлоновом сите, промывали ацетоном и сушили теплым воздухом.Alfred Poison (Chemical Abstract 65: p 5865a; 1965) describes the fractionation of a mixture of agarose and agaropectin to produce agarose. The named mixture was treated with an aqueous solution of polyethylene glycol with a molecular weight of 300, as a result of which an agarose-rich precipitate was obtained. In this method, 80 g of lonagar No.2 was dissolved in 2 L of water. To a hot (80 ° C) solution, 2 L of 40% (by volume) polyethylene glycol with a molecular weight of 6000 was added and the precipitate formed was filtered off through a 110 mesh nylon web. After this, the precipitate was washed for 2-3 min at 40 ° C, suspended in water at 15 ° C, stirred overnight in 5 L of water, collected on a nylon sieve, washed with acetone and dried with warm air.
В публикации R.Armisen (J. Appl. Phycol. 1995, 7: 231-243) сообщалось, что первым в мире источником агара с середины семнадцатого столетия был Gelidium из Японии, но в начале двадцатого столетия спрос на фикоколлоид превысил поставку названных водорослей, что привело к необходимости изыскивать альтернативные водорослевые источники. Было также заявлено, что разработка производственного процесса, включающего щелочной гидролиз сульфатов, позволила получить высококачественный пищевой агар из Gracilaria.A publication by R. Armisen (J. Appl. Phycol. 1995, 7: 231-243) reported that the world's first source of agar from the mid-seventeenth century was Gelidium from Japan, but at the beginning of the twentieth century the demand for phycocolloid exceeded the supply of these algae. which led to the need to find alternative algal sources. It was also stated that the development of a production process involving alkaline hydrolysis of sulfates allowed us to obtain high-quality food agar from Gracilaria.
В статье A.Q.Hurtado-Ponce et al. (Botanica Marina 1988, 31: 171-174) сообщалось об агарах с плохими гелевыми характеристиками, специфически различающимися температурой гелеобразования и прочностями геля (низкой и высокими и наоборот) для разных видов Graciilaria, как это следует ниже: (i) агар из Gracilaria spp. (детали о видах не сообщаются) с температурой гелеобразования 41.3°С и прочностью геля 470 г/см2; (ii) агар из Gracilaria edulis с температурой гелеобразования 55°С и прочностью геля 140 г/см2; (iii) агар из Gracilaria verrucosa с температурой гелеобразования 53°С и прочностью геля 270 г/см2; (iv) агар из Gracilaria eucheumoides с температурой гелеобразования 34°С и прочностью геля 130 г/см2.In an article by AQHurtado-Ponce et al. (Botanica Marina 1988, 31: 171-174), agar with poor gel characteristics, specifically differing gel temperatures and gel strengths (low and high and vice versa) for different types of Graciilaria, was reported, as follows: (i) agar from Gracilaria spp . (details about the species are not reported) with a gelation temperature of 41.3 ° C and a gel strength of 470 g / cm 2 ; (ii) agar from Gracilaria edulis with a gelation temperature of 55 ° C and a gel strength of 140 g / cm 2 ; (iii) agar from Gracilaria verrucosa with a gelation temperature of 53 ° C and a gel strength of 270 g / cm 2 ; (iv) agar from Gracilaria eucheumoides with a gel temperature of 34 ° C and a gel strength of 130 g / cm 2 .
В статье J. Rebello et al. (J Appl. Phycol. 1997, 8: 517-521) сообщается об агаре Gracilaria gracilis с высокой температурой гелеобразования (59°С) и низкой прочностью геля (350 г/см2).In the article by J. Rebello et al. (J Appl. Phycol. 1997, 8: 517-521) reported agar Gracilaria gracilis with a high gelation temperature (59 ° C) and low gel strength (350 g / cm 2 ).
На интернет-сайте (www.rheofature.com) и в статье Y.Freile-Pelegrin et al. (J. Appl. Phycol. 1997, 9: 533-539), в которых сообщается, что при предварительной обработке Gracilariia с целью экстракции агара оптимальная концентрация щелочи является видоспецифичной. Авторы последней статьи, кроме того, сообщают, что щелочь нейтрализуется при замачивании предварительно обработанных морских водорослей в 0.025%-ной H3PO4 в случае легкой щелочной предварительной обработки и в 0.025%-ной H2PO4 в случае предварительной обработки 3%- и 5%-ным NaOH. Было обнаружено, что такая предварительная обработка в случае Gracilaria cornea из Юкатана, Мексика, обеспечивает прочность геля агара в пределах от 974 до 1758 г/см2. Однако, при увеличении прочности геля температура гелеобразования также повышается и агар с прочностью геля 1758 г/см2 обладает температурой гелеобразования 42-43°С, в то время как для многих применений требуются низкая температура гелеобразования и высокая прочность геля.On the website (www.rheofature.com) and in the article by Y. Freile-Pelegrin et al. (J. Appl. Phycol. 1997, 9: 533-539), which report that upon pretreatment of Gracilariia to extract agar, the optimum alkali concentration is species-specific. The authors of the last article, in addition, report that the alkali is neutralized by soaking pre-treated seaweed in 0.025% H 3 PO 4 in the case of light alkaline pre-treatment and in 0.025% H 2 PO 4 in the case of 3% pre-treatment and 5% NaOH. It was found that such pre-treatment in the case of Gracilaria cornea from Yucatan, Mexico, provides agar gel strength ranging from 974 to 1758 g / cm 2 . However, with increasing gel strength, the gelation temperature also increases and agar with a gel strength of 1758 g / cm 2 has a gelation temperature of 42-43 ° C, while many applications require a low gelation temperature and high gel strength.
В статье R.D.Villanueva et al. (Botanica Marina Vol.40, 1997, pp. 369-372), в которой сообщается об оптимизированной экстракции агара из Gracilaria eucheumoides Harvey. В этом способе водоросли подвергали предварительной обработке NaOH и затем промывали 0.5%-ной уксусной кислотой. При оптимизированных условиях процесса максимальная достигнутая прочность геля была 423±43 г/см2. О соответствующей температуре гелеобразования при этом не сообщается.In an article by RDVillanueva et al. (Botanica Marina Vol. 40, 1997, pp. 369-372), which reports on optimized agar extraction from Gracilaria eucheumoides Harvey. In this method, the algae was pretreated with NaOH and then washed with 0.5% acetic acid. Under optimized process conditions, the maximum gel strength achieved was 423 ± 43 g / cm 2 . The corresponding gelation temperature is not reported.
Ма. R.J.Luhan также провел исследование подобное описанному выше {Botanica Marina, 35, 1992, pp.169-172) для Gracilaria heteroclada, собранной в lloilo, Центральные Филиппины, и при этом было обнаружено, что прочность геля лежит в пределах 510-794 г/см2 для водорослей, собранных в начале сухого сезона, и 43-101 г/см2 для материала, собранного во время влажного сезона. О температуре гелеобразования при том не сообщается.Ma RJLuhan also conducted a study similar to the one described above (Botanica Marina, 35, 1992, pp. 169-172) for Gracilaria heteroclada collected in lloilo, Central Philippines, and it was found that the gel strength lies in the range of 510-794 g / cm 2 for algae collected at the beginning of the dry season, and 43-101 g / cm 2 for material collected during the wet season. The gelation temperature is not reported.
Е.Marinho-Soriano сообщает об экстракции полисахаридов агара из разных видов Gracilaria (Rhodophyta, Gracilariaceae), в том числе из Gracilaria dura (Journal of Biotechnology, 89: 81-84, 2001), с использованием экстракции водой при 110°С в течение 1 часа без предварительной обработки водорослей. Сообщается о прочности геля агара, равной 319±49 г/см2.E. Marinho-Soriano reports the extraction of agar polysaccharides from different species of Gracilaria (Rhodophyta, Gracilariaceae), including from Gracilaria dura (Journal of Biotechnology, 89: 81-84, 2001), using water extraction at 110 ° C for 1 hour without pre-treatment of algae. An agar gel strength of 319 ± 49 g / cm 2 has been reported.
Е.Murano et al. (Hydrobiologia 204/205: 567-571, 1990) сообщают о существовании в Адреатическом море Gracilaria dura.E. Murano et al. (Hydrobiologia 204/205: 567-571, 1990) report the existence of Gracilaria dura in the Adriatic Sea.
Е.Murano et al. (Carbohydrate Polymers 1992, 18: 171-178) сообщают о том, что агар был проэкстрагирован из Gracilaria dura, произрастающей в северной части Адриатического моря, как с предварительной щелочной обработкой, так и без нее. После предварительной щелочной обработки и перед экстракцией проводилась нейтрализация с помощью HCI. Сообщается, что прочность геля нативного и обработанного щелочью агара составляют 160 и 390 г/см2.E. Murano et al. (Carbohydrate Polymers 1992, 18: 171-178) report that agar was extracted from Gracilaria dura, native to the northern Adriatic Sea, with or without alkaline pretreatment. After preliminary alkaline treatment and before extraction, neutralization was performed using HCI. It is reported that the strength of the gel of native and alkali-treated agar is 160 and 390 g / cm 2 .
Е.Murano, С.Brandolin, F.Zanetti, S.Paoletti and R, Rizzo (Hydrobiologia 204/205: 567-571, 1990) дают характеристику агаровой фракции, экстрагированной из Gracilaria dura (Gracilariales, Rhodophyta), встречающейся в северной части Адриатического моря в виде экспериментально культивируемых водорослей в комбинированных многокультурных системах с использованием горячей воды (90°С) и 4 0.5 М NaOH (90°С, 3 часа) с последующей ферментной обработкой амилазой. Кроме того, факта, что сообщаемые результаты не предлагают ничего необычного с точки зрения качества агара, предлагаемый способ обработки более сложен по сравнению с традиционным способом экстракции агара.E. Murano, C. Brandolin, F. Zanetti, S. Poletti and R, Rizzo (Hydrobiologia 204/205: 567-571, 1990) characterize the agar fraction extracted from Gracilaria dura (Gracilariales, Rhodophyta) found in the northern part Adriatic Sea in the form of experimentally cultivated algae in combined multicultural systems using hot water (90 ° C) and 4 0.5 M NaOH (90 ° C, 3 hours) followed by enzymatic treatment with amylase. In addition to the fact that the reported results do not offer anything unusual in terms of agar quality, the proposed processing method is more complex than the traditional method of agar extraction.
Е.Marinho-Soriano (Journal о/ Biotechnology 89: 81-84, 2001), который сообщает о том, что Gracilaria dura встречается в Средиземном море в лагуне Тау (43°24′N; 03°32′Е).E. Marinho-Soriano (Journal of / Biotechnology 89: 81-84, 2001), which reports that Gracilaria dura is found in the Mediterranean Sea in the Tau lagoon (43 ° 24′N; 03 ° 32′E).
R.M.Oza and S.H.Zaidi (A revised checklist of Indian marine algae (Пересмотренная карта проверки индийских морских водорослей), Национальный морской информационный центр по водорослям и химическому составу моря. Отдел освоения океана, Правительство Индии; Научно-исследовательский институт по солям и химическому составу моря, Bhavnagar, Gujarat, India, 2001; p. 25) сообщают о том, что Gracilaria dura (С.Agardh) J. Agardh (Rhodophyta, Gracilariaceae) естественным образом встречаются у западного побережья Индии.RMOza and SHZaidi (A revised checklist of Indian marine algae), National Marine Algae and Chemical Composition Information Center. Ocean Development Department, Government of India; Marine Salt and Chemical Research Institute , Bhavnagar, Gujarat, India, 2001; p. 25) report that Gracilaria dura (C. Agardh) J. Agardh (Rhodophyta, Gracilariaceae) naturally occur off the west coast of India.
А.K.Siddhanta, et al. (Seaweed Research and Utilisation 19 (1&2); 95-99, 1997), которые сообщают о получении агара из природного сырья Gracilaria dura, собранного на западном побережье Индии. Сухие водоросли обрабатывали 1 н. серной кислотой с последующей нейтрализацией 1.5%-ной щелочью. Этим способом был получен агар с прочностью геля 260 г/см2.A.K. Siddhanta, et al. (Seaweed Research and Utilisation 19 (1 &2); 95-99, 1997), which report the production of agar from natural raw materials Gracilaria dura collected on the west coast of India. Dry algae was treated with 1 N. sulfuric acid, followed by neutralization with 1.5% alkali. In this way, agar with a gel strength of 260 g / cm 2 was obtained.
Из приведенных выше сведений становится очевидным, что отсутствуют сообщения о получении агара из видов Gracilaria, обладающего одновременно высокой прочностью геля (>1500 г/см2 для 1% геля) и низкой температурой гелеобразования (35-36°С).From the above information, it becomes apparent that there are no reports on the production of agar from Gracilaria species, which has both high gel strength (> 1500 g / cm 2 for 1% gel) and low gelation temperature (35-36 ° C).
Из приведенных выше сведений также следует, что во всех случаях водоросли Gracilaria либо непосредственно экстрагировались водой, либо подвергались предварительной обработке с целью осуществления щелочного гидролиза с последующей нейтрализацией избытка щелочи кислотами (HCl, H2SO4, СН3СООН и ортофосфорной кислотой) перед экстракцией агара.It also follows from the above information that in all cases, Gracilaria algae was either directly extracted with water or subjected to pretreatment in order to perform alkaline hydrolysis, followed by neutralization of the excess alkali with acids (HCl, H 2 SO 4 , CH 3 COOH and phosphoric acid) before extraction agar.
В статье Н.Н.Selby и R.L.Whistler (Industrial gums - Polysaccharides and their Derivatives (Промышленные камеди - полисахариды и их производные), издатели R.L.Whistler и J.N.BeMiller, 3rd Edition, Academic Press Inc., New York, 1993, pp. 87-103) сообщается о том, что для получения агаровой композиции с желаемыми характеристиками могут быть смешаны несколько типов водорослей. Однако упоминания о составах на основе Gracilaria dura там отсутствуют.In an article by N.N. Selby and RLWhistler (Industrial gums - Polysaccharides and their Derivatives), publishers RLWhistler and JNBeMiller, 3rd Edition, Academic Press Inc., New York, 1993, pp. 87-103) it is reported that several types of algae can be mixed to obtain an agar composition with the desired characteristics. However, there are no references to compositions based on Gracilaria dura.
Из предшествующего уровня техники становится очевидным, что качество агара, полученного из Gracilaria dura, произрастающей в различных регионах мира, является низким, а также отсутствуют сообщения о полученных из этих водорослей продуктах типа агарозы, которые бы обладали высокой прочностью геля и низкой температурой гелеобразования.From the prior art it becomes apparent that the quality of agar obtained from Gracilaria dura, which grows in various regions of the world, is low, and there are no reports of products obtained from these algae such as agarose, which would have high gel strength and low gelation temperature.
Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Основной целью изобретения является получение агарозы из Gracilaria dura, произрастающей в водах Индийского океана.The main objective of the invention is to obtain agarose from Gracilaria dura, which grows in the waters of the Indian Ocean.
Другой целью является получение агарозы, обладающей очень высокой прочностью геля (>1900 г/см2; 1% гель при 20°С), низкой температурой гелеобразования (примерно 35°С), малым (0.25) сульфатным остатком и низкой зольностью (<1%) при малых затратах.Another goal is to obtain agarose with a very high gel strength (> 1900 g / cm 2 ; 1% gel at 20 ° C), low gelation temperature (about 35 ° C), low (0.25) sulfate residue and low ash content (<1 %) at low cost.
Еще одной целью является получение агарозы путем предварительной обработки водорослей при оптимальной концентрации щелочи.Another goal is to obtain agarose by pre-treatment of algae at the optimal concentration of alkali.
Еще одной целью изобретения является удаление остаточной щелочи (после предварительной обработки) с помощью промывки только водой вместо традиционного способа нейтрализации кислотой.Another objective of the invention is the removal of residual alkali (after pre-treatment) by washing with water only instead of the traditional method of neutralizing acid.
Еще одной целью является продемонстрировать, что указанный выше способ удаления избытка щелочи приводит к получению продукта со значительно повышенной прочностью геля.Another goal is to demonstrate that the above method of removing excess alkali leads to a product with significantly increased gel strength.
Еще одной целью является получение высушенной распылением агарозы с целью более легкого растворения продукта.Another objective is to obtain spray dried agarose in order to more easily dissolve the product.
Еще одной целью является подтверждение того, что в агарозе, полученной из высушенных водорослей Gracilaria dura, которая хранилась в пластиковых мешках при температуре окружающей среды более одного года, не происходит значительного разрушения.Another goal is to confirm that in agarose obtained from dried seaweed Gracilaria dura, which was stored in plastic bags at an ambient temperature of more than one year, there is no significant destruction.
Еще одной целью настоящего изобретения является подтверждение того, что эти морские водоросли пригодны для культивирования даже в местах, удаленных от их природного происхождения.Another objective of the present invention is to confirm that these algae are suitable for cultivation even in places remote from their natural origin.
Еще одной целью настоящего изобретения является подтверждение того, что качество агарозы, получаемой из природной и культивированной Gracilaria dura, одинаково.Another objective of the present invention is to confirm that the quality of agarose obtained from natural and cultured Gracilaria dura is the same.
Еще одной целью является подтверждение того, что производство агарозы из Gracilaria dura в достаточном количестве выполнимо, несмотря на то, что ее природные запасы ограничены.Another goal is to confirm that the production of agarose from Gracilaria dura in sufficient quantities is feasible, despite the fact that its natural reserves are limited.
Настоящее изобретение относится к простому, прямому и экономичному способу получения агарозы с высокой прочностью геля и низкой температурой гелеобразования из природной или культивированной Gracilaria spp, более конкретно Gracilaria dura, который (способ) включает стадии предварительной обработки сухой водоросли щелочью, промывки предварительно обработанной водоросли до рН промывной воды в пределах от 7 до 8, добавления воды, автоклавирования до получения экстракта, обработки экстракта древесным углем и целитом до получения горячего экстракта, вакуумной фильтрации экстракта через слой целита, замораживания фильтрата с образованием массы и оттаивания этой массы, повторного растворения массы в воде при нагревании в автоклаве, повторения цикла замораживание-оттаивание, легкого сдавливания продукта для удаления оттаянной жидкости и последующим отжимом с целью по возможности полного выдавливания остатка жидкости, в результате чего получается агароза, и к агарозе, получаемой этим способом.The present invention relates to a simple, direct and economical method for producing agarose with high gel strength and low gelation temperature from natural or cultured Gracilaria spp, more specifically Gracilaria dura, which (method) includes the steps of pre-treating dry algae with alkali, washing the pre-treated algae to pH washing water in the range from 7 to 8, adding water, autoclaving to obtain an extract, treating the extract with charcoal and celite to obtain a hot extract, wa smart filtering the extract through a celite layer, freezing the filtrate to form a mass and thawing this mass, re-dissolving the mass in water when heated in an autoclave, repeating the freeze-thaw cycle, gently squeezing the product to remove the thawed liquid and then squeezing it to completely squeeze out the residue fluid, resulting in agarose, and to agarose obtained in this way.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Соответственным образом, настоящее изобретение относится к простому, прямому и экономичному способу получения агарозы с высокой прочностью геля и низкой температурой гелеобразования из природной или культивированной Gracilaria spp, более конкретно Gracilaria dura, который включает стадии предварительной обработки сухих водорослей щелочью, промывки предварительно обработанных водорослей до рН промывной воды в пределах от 7 до 8, добавления воды, автоклавирования до получения экстракта, обработки экстракта древесным углем и целитом до получения горячего экстракта, вакуумной фильтрации экстракта через слой целита, замораживания фильтрата с образованием массы и оттаивания этой массы, повторного растворения массы в воде при нагревании в автоклаве, повторения цикла замораживание-оттаивание, легкого сдавливания продукта для удаления оттаянной жидкости и последующим отжимом с целью по возможности полного выдавливания остатка жидкости, в результате чего получается агароза.Accordingly, the present invention relates to a simple, direct and economical method for producing agarose with high gel strength and low gelation temperature from natural or cultured Gracilaria spp, more particularly Gracilaria dura, which includes the steps of pre-treating dry algae with alkali, washing the pre-treated algae to pH washing water in the range from 7 to 8, adding water, autoclaving to obtain an extract, treating the extract with charcoal and celite to obtain mountains cellulose extract, vacuum filtering the extract through a celite layer, freezing the filtrate to form a mass and thawing this mass, re-dissolving the mass in water when heated in an autoclave, repeating the freeze-thaw cycle, gently squeezing the product to remove the thawed liquid and then squeezing it to the extent possible completely squeezing out the remainder of the liquid, resulting in agarose.
В одном из воплощений настоящее изобретение относится к агарозе, имеющей следующие характеристики:In one embodiment, the present invention relates to agarose having the following characteristics:
i. прочность 1% геля при примерно 20°С приблизительно ≥1900 г/см2,i. strength of 1% gel at approximately 20 ° C approximately ≥1900 g / cm 2
ii. температура гелеобразования 35-35,5°С,ii. gelation temperature 35-35.5 ° C,
iii. содержание сульфатов ≤0,25% иiii. sulfate content ≤0.25% and
iv. зольность ≤0,9%.iv. Ash content ≤0.9%.
В еще одном воплощении настоящего изобретения агарозу получают из Gracilaria spp, более конкретно из Gracilaria dura.In yet another embodiment of the present invention, agarose is derived from Gracilaria spp, more specifically from Gracilaria dura.
В еще одном воплощении настоящего изобретения агарозный гель имеет температуру гелеобразования в пределах от 98 до 100°С.In yet another embodiment of the present invention, the agarose gel has a gelation temperature in the range of 98 to 100 ° C.
В еще одном воплощении настоящего изобретения простой, прямой и экономичный способ получения агарозы с высокой прочностью геля и низкой температурой гелеобразования из природной или культивированной Gracilaria spp., более конкретно из Gracilaria dura, включает стадии:In yet another embodiment of the present invention, a simple, direct and economical method for producing agarose with high gel strength and low gelation temperature from natural or cultured Gracilaria spp., More particularly from Gracilaria dura, comprises the steps of:
- получение сухих морских водорослей Gracilaria spp,- obtaining dry seaweed Gracilaria spp,
- предварительная обработка сухих водорослей 35 частями (об./вес.) примерно 1-15%-ной щелочи при 25-95°С в течение 0,5-5,0 ч,- pre-treatment of dry algae with 35 parts (vol./weight.) of about 1-15% alkali at 25-95 ° C for 0.5-5.0 hours,
- промывка предварительно обработанных водорослей водой для удаления избытка щелочи до рН промывной воды в пределах от 7 до 8,- washing the pre-treated algae with water to remove excess alkali to a pH of washing water in the range from 7 to 8,
- добавление примерно 35 частей (об./вес.) на примерно 1 часть исходных водорослей и автоклавирование при примерно 115-125°С в течение времени от 1,5 до 2,0 ч, в результате чего получают экстракт,- adding about 35 parts (vol./weight.) to about 1 part of the original algae and autoclaving at about 115-125 ° C for a time of from 1.5 to 2.0 hours, resulting in an extract,
- обработка экстракта примерно 0,05-0,07% древесного угля или примерно 10-15% целита при температуре от 85 до 95°С, в результате чего получают горячий экстракт,- processing the extract of about 0.05-0.07% charcoal or about 10-15% celite at a temperature of from 85 to 95 ° C, resulting in a hot extract,
- вакуумная фильтрация горячего экстракта через слой целита,- vacuum filtration of the hot extract through a layer of celite,
- замораживание фильтрата с образованием массы при примерно -20°С в течение 12-15 ч и оттаивание массы,- freezing the filtrate with the formation of mass at about -20 ° C for 12-15 hours and thawing the mass,
- повторное растворение массы в примерно 25 частях воды при нагревании в автоклаве,- re-dissolving the mass in about 25 parts of water when heated in an autoclave,
- повторение при необходимости цикла замораживание-оттаивание,- repeating, if necessary, a freeze-thaw cycle,
- легкое сдавливание продукта стадии (i) для удаления оттаянной жидкости и последующий отжим для по возможности полного выдавливания остатка жидкости, в результате чего получают агарозу, и- lightly squeezing the product of stage (i) to remove the thawed liquid and subsequent extraction to possibly squeeze out the remaining liquid, resulting in agarose, and
- возможное растворение твердого материала и сушка распылением, в результате чего получают тонкий порошок.- possible dissolution of the solid material and spray drying, resulting in a fine powder.
В еще одном воплощении настоящего изобретения щелочью является гидроксид натрия.In another embodiment of the present invention, the alkali is sodium hydroxide.
В еще одном воплощении настоящего изобретения концентрация щелочи равна примерно 10%.In yet another embodiment of the present invention, the alkali concentration is about 10%.
В еще одном воплощении настоящего изобретения время автоклавирования на стадии (d) составляет преимущественно примерно 1,5 ч.In yet another embodiment of the present invention, the autoclaving time in step (d) is preferably about 1.5 hours.
В еще одном воплощении настоящего изобретения выход агарозы находится в пределах от 20 до 23% от веса сухих водорослей.In another embodiment of the present invention, the yield of agarose is in the range from 20 to 23% by weight of dry algae.
В еще одном воплощении настоящего изобретения предварительная обработка водорослей проводится при температуре преимущественно около 85°С.In another embodiment of the present invention, the pre-treatment of algae is carried out at a temperature of preferably about 85 ° C.
В еще одном воплощении настоящего изобретения предварительная обработка водорослей проводится преимущественно в течение 2,0 ч.In another embodiment of the present invention, pre-treatment of algae is carried out mainly within 2.0 hours
В еще одном воплощении настоящего изобретения автоклавирование проводится преимущественно при температуре около 120°С.In another embodiment of the present invention, autoclaving is carried out mainly at a temperature of about 120 ° C.
В еще одном воплощении настоящего изобретения концентрация древесного угля составляет примерно 0,06%.In yet another embodiment of the present invention, the concentration of charcoal is about 0.06%.
В еще одном воплощении настоящего изобретения концентрация целита составляет примерно 12,5%.In yet another embodiment of the present invention, the concentration of celite is about 12.5%.
В то время как предшествующий уровень техники утверждает, что высококачественные агар и агароза получаются в основном из морских водорослей Gelidium Gelidiella, а агар, экстрагированный из Gracilaria dura, обладает прочностью геля лишь в пределах от 160 до 390 г/см2 (1,5%), настоящее изобретение описывает получение агарозы из Gracilaria dura, встречающейся местами в Арабском море у западного побережья Индии, и из тех же водорослей, успешно культивируемых с целью увеличения биомассы для практического использования, в случае чего свежие водоросли собирают, сушат на месте, повторно замачивают в лаборатории при комнатной температуре, обрабатывают водным NaOH, промывают водой для удаления избытка щелочи, вымачивают в избытке воды, вываривают под давлением, после чего гомогенизируют горячий экстракт, затем кипятят в присутствии осветляющих добавок, фильтруют через слой целита, фильтрат подвергают циклу замораживания-оттаивания, полученный твердый материал повторно растворяют, повторяют цикл замораживания-оттаивания для дополнительного уменьшения примесей, после чего материал сушат и размалывают или, предпочтительно, повторно растворяют в воде и сушат распылением.While the prior art claims that high-quality agar and agarose are obtained mainly from the seaweed Gelidium Gelidiella, and the agar extracted from Gracilaria dura has a gel strength of only 160 to 390 g / cm 2 (1.5% ), the present invention describes the production of agarose from Gracilaria dura, found locally in the Arabian Sea off the west coast of India, and from the same algae successfully cultivated to increase biomass for practical use, in which case fresh algae is collected, dried for a month e, re-soaked in the laboratory at room temperature, treated with aqueous NaOH, washed with water to remove excess alkali, soaked in excess water, boiled under pressure, then the hot extract is homogenized, then boiled in the presence of brightening additives, filtered through a layer of celite, the filtrate is subjected the freeze-thaw cycle, the resulting solid material is redissolved, the freeze-thaw cycle is repeated to further reduce impurities, after which the material is dried and ground or, pre preferably re-dissolved in water and spray dried.
В одном из воплощений настоящего изобретения водоросли собирают на побережье Веравал на западе Индии, 20°54′N, 70°22′E.In one embodiment of the present invention, algae are harvested on the Veraval coast in western India, 20 ° 54′N, 70 ° 22′E.
В другом воплощении настоящего изобретения предварительную обработку щелочью проводят в течение 1-2 ч при 80-85°С с использованием в качестве щелочи гидроксида натрия.In another embodiment of the present invention, alkali pretreatment is carried out for 1-2 hours at 80-85 ° C using sodium hydroxide as alkali.
В еще одном воплощении настоящего изобретения концентрация щелочи для предварительной обработки находится в пределах от 0 до 15% (вес./об.) и предпочтительно равна 10%.In another embodiment of the present invention, the concentration of alkali for pre-treatment is in the range from 0 to 15% (wt./vol.) And preferably equal to 10%.
В еще одном воплощении настоящего изобретения объем используемой щелочи составляет 300 мл на каждые 10 г водорослей.In another embodiment of the present invention, the amount of alkali used is 300 ml for every 10 g of algae.
В еще одном воплощении настоящего изобретения избыток щелочи после предварительной обработки удаляют промывкой водорослей водой, избегая тем самым применения какой-либо кислоты, и при этом в конечной промывной воде обеспечивается рН в пределах от 7 до 8.In another embodiment of the present invention, the excess alkali after pretreatment is removed by washing the algae with water, thereby avoiding the use of any acid, and in the final wash water, a pH in the range of 7 to 8 is provided.
В еще одном воплощении настоящего изобретения влажные водоросли после предварительной обработки помещают в воду в автоклаве, где количество воды составляет 300 мл на каждые 10 г сухих водорослей.In another embodiment of the present invention, wet algae after pre-treatment is placed in an autoclave in water, where the amount of water is 300 ml for every 10 g of dry algae.
В еще одном воплощении настоящего изобретения предварительно обработанные водоросли вываривают в воде в течение 1,5-2,0 ч при 120°С.In another embodiment of the present invention, the pre-treated algae is boiled in water for 1.5-2.0 hours at 120 ° C.
В еще одном воплощении настоящего изобретения горячий экстракт выгружают при 70-80°С, после чего добавляют древесный уголь и целит и кипятят при атмосферном давлении.In another embodiment of the present invention, the hot extract is discharged at 70-80 ° C, after which charcoal and celite are added and boiled at atmospheric pressure.
В еще одном воплощении настоящего изобретения кипящий экстракт фильтруют под вакуумом через слой целита.In yet another embodiment of the present invention, the boiling extract is filtered under vacuum through a celite pad.
В еще одном воплощении настоящего изобретения прозрачный горячий экстракт выливают на плоские стальные противни и оставляют охлаждаться до комнатной температуры, в результате чего образуется гель.In yet another embodiment of the present invention, the clear hot extract is poured onto flat steel baking sheets and allowed to cool to room temperature, resulting in a gel.
В еще одном воплощении настоящего изобретения гель нарезают ножом с равными интервалами вдоль осей х и у и после этого охлаждают в течение 2-5 ч до -20°С, в результате чего масса замораживается, и выдерживают ее при низкой температуре в течение 12-15 ч.In another embodiment of the present invention, the gel is cut with a knife at equal intervals along the x and y axes and then cooled for 2-5 hours to -20 ° C, as a result of which the mass is frozen and kept at low temperature for 12-15 hours
В еще одном воплощении настоящего изобретения операцию замораживания-оттаивания при необходимости повторяют.In yet another embodiment of the present invention, the freeze-thaw operation is repeated as necessary.
В еще одном воплощении настоящего изобретения агароза, полученная при оптимальных условиях экстракции, обладает прочностью геля более 1900 г/см2 при концентрации 1% и температуре 20°С.In another embodiment of the present invention, agarose obtained under optimal extraction conditions, has a gel strength of more than 1900 g / cm 2 at a concentration of 1% and a temperature of 20 ° C.
В еще одном воплощении настоящего изобретения гель, полученный из агарозы, полученной при оптимальных условиях экстракции, имеет температуру плавления 98-100°С, в то время как золь имеет температуру гелеобразования 35,0-35,5°С.In another embodiment of the present invention, the gel obtained from agarose obtained under optimal extraction conditions has a melting point of 98-100 ° C, while the sol has a gelation temperature of 35.0-35.5 ° C.
В еще одном воплощении настоящего изобретения агароза, полученная при оптимальных условиях экстракции, характеризуется содержанием сульфата 0,25% и зольностью 0,9%.In yet another embodiment of the present invention, agarose obtained under optimal extraction conditions is characterized by a sulfate content of 0.25% and an ash content of 0.9%.
В еще одном воплощении настоящего изобретения горячий золь агарозы высушивают распылением с целью легкого растворения при нагревании.In yet another embodiment of the present invention, the hot agarose sol is spray dried to easily dissolve when heated.
В еще одном воплощении настоящего изобретения Gracilaria dura оказалась пригодной для культивирования полиэтиленовом мешке или на плоту в заливе Маннар у юго-восточного побережья Индии с суточным приростом до 5% на плоту на острове Крусадаи (9°16′N, 79°19′E).In yet another embodiment of the present invention, Gracilaria dura was suitable for cultivation in a plastic bag or raft in Mannar Bay off the southeast coast of India with a daily increase of up to 5% on a raft on Krusadai Island (9 ° 16′N, 79 ° 19′E) .
В еще одном воплощении настоящего изобретения природные или культивированные водоросли позволили получить агарозу близкого качества, что делает изобретение практически реализуемым с учетом большого количества биомассы, которое может быть наработано путем культивирования.In another embodiment of the present invention, natural or cultured algae made it possible to obtain agarose of similar quality, which makes the invention practicable given the large amount of biomass that can be obtained by cultivation.
В еще одном воплощении настоящего изобретения качество агарозы, экстрагированной из сухих водорослей, хранившейся в пластиковых мешках в течение времени до 1 года, оказалось близким к качеству агарозы, полученной из свежевысушенных водорослей.In yet another embodiment of the present invention, the quality of agarose extracted from dry algae stored in plastic bags for up to 1 year turned out to be close to the quality of agarose obtained from freshly dried algae.
Таким образом, настоящее изобретение описывает получение агарозы с высокой прочностью геля и низкой температурой гелеобразования из природной или культивированной Gracilaria dura с помощью способа, включающего: (i) отвешивание сухих водорослей, (ii) предварительную обработку сухих водорослей 35 частями(об./вес.) 10%-го гидроксида натрия в течение 2 ч при 85°С, (iii) тщательную промывку водорослей водой с целью удаления избытка щелочи до рН промывной воды 7-8, (iv) добавление 35 частей (об./вес.) воды на 1 часть исходных водорослей и автоклавирование в течение 1,5 ч при 120°С, (v) обработку экстракта 0,06% древесного угля и 12,5% целита (содержания относятся к сухому весу взятых водорослей) при температуре 85-90°С, (vi) вакуумную фильтрацию горячего экстракта через слой целита, (vii) замораживание фильтрата при -20°С в течение 15 ч с последующим оттаиванием массы, (viii) повторное растворение массы в 25 частях воды при нагревании в автоклаве, (ix) повторение при необходимости цикла замораживание-оттаивание, (х) легкое сдавливание для удаления оттаянной жидкости с последующим отжимом для по возможности полного выдавливания остатка жидкости, (xi) повторное растворение твердого материала и сушку распылением, в результате чего получают тонкий порошок.Thus, the present invention describes the production of agarose with high gel strength and low gelation temperature from natural or cultured Gracilaria dura using a method comprising: (i) weighing dry algae, (ii) pretreating dry algae with 35 parts (vol./weight. ) 10% sodium hydroxide for 2 hours at 85 ° C, (iii) thoroughly washing the algae with water in order to remove excess alkali to a wash water pH of 7-8, (iv) adding 35 parts (v / w) of water for 1 part of the original algae and autoclaving for 1.5 h at 120 ° C, (v) treatment of the extract with 0.06% charcoal and 12.5% celite (contents refer to the dry weight of the taken algae) at a temperature of 85-90 ° C, (vi) vacuum filtration of the hot extract through a layer of celite , (vii) freezing the filtrate at -20 ° C for 15 hours followed by thawing of the mass, (viii) re-dissolving the mass in 25 parts of water by heating in an autoclave, (ix) repeating, if necessary, a freezing-thawing cycle, (x) easy squeezing to remove the thawed liquid, followed by extraction to squeeze out as completely as possible The fluid residue, (xi) re-dissolving the solid material and spray drying, thereby obtaining fine powder.
Прочность геля измерялась на гель-тестере типа Nikkansui в 1,5% агаровом геле при 20°С. Термогравиметрический анализ проводился на TGA-машине Star-Toledo (Швейцария). Определение молекулярного веса производилось измерением характеристической вязкости на вискозиметре Оствальда (см. С.Rochas and M.Lahaye. Carbohydrate Polymers 1989, 10:289). Температуры гелеобразования и плавления определялись по методу, описанному Craige et al. (Handbook of Physiological methods, 1978 (изд. Hellebust, J.A. и Craigie J.S. Cambridge University press), pp.127). Зольность измерялась сжиганием твердого материала при 800°С в течение 6 ч. Содержание сульфатов определялось обработкой золы концентрированной азотной кислотой, упариванием досуха, растворением остатка в воде, фильтрацией и проведением анализа на серу методом ICP-OES (индуктивная плазма - оптическая эмиссионная спектроскопия).The gel strength was measured on a Nikkansui type gel tester in a 1.5% agar gel at 20 ° C. Thermogravimetric analysis was carried out on a Star-Toledo TGA machine (Switzerland). Molecular weight was determined by measuring the intrinsic viscosity on an Ostwald viscometer (see C. Rochas and M. Lahaye. Carbohydrate Polymers 1989, 10: 289). Gelation and melting temperatures were determined according to the method described by Craige et al. (Handbook of Physiological methods, 1978 (ed. Hellebust, J.A. and Craigie J.S. Cambridge University press), pp. 127). The ash content was measured by burning solid material at 800 ° С for 6 h. The sulfate content was determined by treating the ash with concentrated nitric acid, evaporating to dryness, dissolving the residue in water, filtering and performing sulfur analysis using ICP-OES (inductive plasma - optical emission spectroscopy).
Основной аспект изобретения состоит в отходе от традиционного представления о том, что Gelidium и Gelidiella являются единственными, встречающимися на побережье Индии водорослями, из которых возможно производство высококачественного агара.The main aspect of the invention is a departure from the traditional notion that Gelidium and Gelidiella are the only algae found on the Indian coast that can produce high-quality agar.
Другой аспект изобретения состоит в возвращении к водорослям Gracilaria dura, от которых вначале отказались из-за их малой полезности как по причине заурядного качества получаемого агара, так и по причине ограниченности биомасссы в природе.Another aspect of the invention is a return to the algae Gracilaria dura, which was initially abandoned because of their low utility, both because of the mediocre quality of the resulting agar and because of the limited biomass in nature.
Еще один аспект изобретения состоит в установлении оптимальной концентрации NaOH для предварительной обработки водорослей.Another aspect of the invention is to establish the optimal concentration of NaOH for pre-treatment of algae.
Еще один аспект изобретения состоит в отказе от традиционной операции нейтрализации избытка щелочи (после предварительной обработки) кислотой, замененной промывками водой только для удаления этого избытка щелочи, благодаря чему предотвращается катализируемое кислотой разложение полисахарида, которое может происходить из-за высоких локальных концентраций кислоты.Another aspect of the invention is the abandonment of the traditional operation of neutralizing excess alkali (after pretreatment) with an acid replaced by washing with water only to remove this excess alkali, thereby preventing acid-catalyzed decomposition of the polysaccharide, which can occur due to high local concentrations of acid.
Еще один аспект изобретения состоит в том, что малые запасы водорослей в природе не стали обескураживающим фактором и было предпринято культивирование их в подходящих для этого местах.Another aspect of the invention is that the small reserves of algae in nature did not become a discouraging factor and cultivation was undertaken in suitable places.
Еще один аспект изобретения состоит в выборе культивирования на плотах в качестве перспективного способа культивирования, который на подходящих прибрежных участках может давать ежесуточный прирост более 5%.Another aspect of the invention is the selection of raft cultivation as a promising cultivation method, which in suitable coastal areas can produce a daily gain of more than 5%.
Еще один аспект изобретения состоит в возвращении к водорослям, от которых первоначально отказались из-за их малой пригодности.Another aspect of the invention is a return to algae, which was initially abandoned due to their low suitability.
Еще один аспект изобретения состоит в том, что малая биомасса водорослей в природе не стала обескураживающим фактором и было предпринято их культивирование в подходящих условиях в местах, сильно отличающихся от места ее происхождения в природе.Another aspect of the invention is that the small biomass of algae in nature did not become a discouraging factor and cultivation was undertaken under suitable conditions in places very different from its place of origin in nature.
Еще один аспект изобретения состоит в культивировании водорослей путем нарезки живых водорослей на плоту, расположенном в открытом спокойном море, что позволяет получать высокий ежесуточный прирост.Another aspect of the invention is the cultivation of algae by cutting live algae on a raft located in the open calm sea, which allows to obtain a high daily gain.
Еще один аспект изобретения состоит в установлении того, что в предшествующем уровне техники для разных водорослевых субстратов могут потребоваться разные количества щелочи на стадии предварительной обработки, и в последующей оптимизации концентрации щелочи.Another aspect of the invention is to establish that in the prior art different amounts of alkali may be required for different algal substrates in the pretreatment step, and in the subsequent optimization of the alkali concentration.
Еще один аспект изобретения состоит в установлении того, что проводимое в предшествующем уровне техники удаление щелочи, а именно нейтрализация избытка щелочи кислотой, может создать трудности в отношении мгновенного нарастания высокой локальной концентрации кислоты в системе, что может оказаться разрушительным для устойчивости линейной молекулы галактана.Another aspect of the invention is to establish that the alkali removal carried out in the prior art, namely the neutralization of an excess of alkali with an acid, can create difficulties with respect to the instantaneous increase in a high local concentration of acid in the system, which may be detrimental to the stability of a linear galactan molecule.
Еще один аспект изобретения состоит в получении высушенного распылением продукта для легкого растворения при нагревании.Another aspect of the invention is to provide a spray dried product for easy dissolution by heating.
Еще один аспект изобретения состоит в систематическом исследовании, приведшем к установлению того, что водоросли после высушивания на солнце обладают адекватным сроком пригодности для продолжительного хранения, которое необходимо, так как активность культивирования не может сохраняться на протяжении всего года.Another aspect of the invention is a systematic study, leading to the conclusion that algae, after drying in the sun, have an adequate shelf life for long-term storage, which is necessary since cultivation activity cannot be maintained throughout the year.
Еще один аспект изобретения состоит в получении агара и анарозы без использования растворителей.Another aspect of the invention is the production of agar and anarose without the use of solvents.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
Приведенные ниже примеры даются в качестве иллюстрации и, следовательно, не должны восприниматься как ограничение объема настоящего изобретения. Примеры 1 и 2 относятся к предшествующему уровню техники, а примеры 3-8 иллюстрируют описанное в заявке изобретение.The following examples are given by way of illustration and, therefore, should not be construed as limiting the scope of the present invention. Examples 1 and 2 are related to the prior art, and examples 3-8 illustrate the invention described in the application.
ПРИМЕР 1EXAMPLE 1
Gracilaria dura из Веравала, Индия (20°54′N, 70°22′E) была собрана в апреле 2003 года и высушена на солнце. 15 г водорослей вымачивают в водопроводной воде в течение 1 часа при комнатной температуре (30-35°С), после чего воду удаляют. Затем влажные водоросли помещают в дистиллированную воду (водоросли/вода 1:35, вес./об.) и автоклавируют в течение 1,5 часа при 120°С. Экстракт гомогенизируют и кипятят с осветляющими агентами (древесный уголь и целит) с последующей фильтрацией через слой целита под пониженным давлением. Фильтрат замораживают при -20°С на 15 час и затем оттаивают. Содержимое помещают в сукно и отжимают воду в максимально возможной степени. Остаток высушивают на воздухе при комнатной температуре (30-35°С) и затем сушат в течение 2 ч в печи при 50°С. В результате было получено 4,42 г агара (выход 32,5% в расчете на абсолютно сухие водоросли) с прочностью геля (1,5% гель, 20°С) 265 г/см2, температурой гелеобразования 32°С, зольностью 8,04% и содержанием сульфата 3,26%.Gracilaria dura from Veraval, India (20 ° 54′N, 70 ° 22′E) was collected in April 2003 and dried in the sun. 15 g of algae are soaked in tap water for 1 hour at room temperature (30-35 ° C), after which the water is removed. Then the wet algae is placed in distilled water (algae / water 1:35, w / v) and autoclaved for 1.5 hours at 120 ° C. The extract is homogenized and boiled with brightening agents (charcoal and celite), followed by filtration through a layer of celite under reduced pressure. The filtrate was frozen at -20 ° C for 15 hours and then thawed. The contents are placed in cloth and squeezed water as much as possible. The residue was dried in air at room temperature (30-35 ° C) and then dried for 2 hours in an oven at 50 ° C. As a result, 4.42 g of agar was obtained (yield 32.5% calculated on absolutely dry algae) with a gel strength (1.5% gel, 20 ° C) of 265 g / cm 2 , a gelation temperature of 32 ° C, an ash content of 8 , 04% and a sulfate content of 3.26%.
ПРИМЕР 2EXAMPLE 2
Gracilaria dura примера 1 вначале вымачивают в воде, воду удаляют и влажные водоросли обрабатывают в течение 2 ч 5%-ным NaOH при 80-85°С с последующей промывкой водорослей водой для удаления избытка щелочи. Остаточную щелочь нейтрализуют в одном случае 0,5%-ной уксусной кислотой и в другом случае 0,025%-ной H2SO4. Водоросли после этого подвергают автоклавированию и затем обрабатывают как описано в примере 1. Полученные результаты приведены в таблице 1.The gracilaria dura of Example 1 is first soaked in water, the water removed and the wet algae treated for 2 hours with 5% NaOH at 80-85 ° C, followed by washing the algae with water to remove excess alkali. Residual alkali is neutralized in one case with 0.5% acetic acid and in another case with 0.025% H 2 SO 4 . The algae are then autoclaved and then processed as described in example 1. The results obtained are shown in table 1.
ПРИМЕР 3EXAMPLE 3
20 г сухой Gracilaria dura обрабатывают, как в примере 2, за исключением того, что водоросли после щелочной обработки подвергают только промывке водой для удаления щелочи без использования кислоты. Как следует из приведенной ниже таблицы 2, результатом модифицирования является значительное увеличение прочности геля.20 g of dry Gracilaria dura is treated as in Example 2, except that the algae after alkaline treatment are only washed with water to remove alkali without using acid. As follows from the following table 2, the result of the modification is a significant increase in the strength of the gel.
ПРИМЕР 4EXAMPLE 4
Gracilaria dura обрабатывают разными количествами щелочи, повторяя способ примера 3. Результаты исследования представлены в таблице 3. Из таблицы следует, что 10% является оптимальной концентрацией щелочи, которая обеспечивает максимальную прочность геля, и в то же время избегается применение концентраций за пределами необходимой концентрации.Gracilaria dura is treated with different amounts of alkali, repeating the method of example 3. The results of the study are presented in table 3. From the table it follows that 10% is the optimal concentration of alkali, which provides maximum gel strength, and at the same time, the use of concentrations outside the required concentration is avoided.
ПРИМЕР 5EXAMPLE 5
Продукт примера 4 сравнивался с продуктом, полученным с использованием обработки Gracilaria dura 10%-ной щелочью, как в примере 4, но где остаточная щелочь была нейтрализована 0,5%-ной АсОН, как в одном из случаев примера 2. Из таблицы 4 следует, что уменьшение прочности геля, сопровождающее нейтрализацию АсОН, приводит к одновременному снижению молекулярного веса линейного галактана. Это убедительно свидетельствует о том, что уменьшение прочности геля обусловлено катализируемым кислотой гидролитическим разложением полисахарида.The product of example 4 was compared with the product obtained using the treatment of Gracilaria dura with 10% alkali, as in example 4, but where the residual alkali was neutralized with 0.5% AcOH, as in one of the cases of example 2. From table 4 follows that a decrease in the gel strength accompanying the neutralization of AcOH leads to a simultaneous decrease in the molecular weight of linear galactan. This convincingly indicates that the decrease in gel strength is due to acid-catalyzed hydrolytic decomposition of the polysaccharide.
ПРИМЕР 6EXAMPLE 6
Gracilaria dura, собранная в различное время на побережье Веравал в Гуджарате, была обработана, как в примере 3, с использованием 5%-ной щелочи. Данные представлены в таблице 5. Из таблицы следует, что сезонные изменения свойств водорослей незначительны.Gracilaria dura, collected at various times on the Veraval coast in Gujarat, was processed as in Example 3 using 5% alkali. The data are presented in table 5. From the table it follows that seasonal changes in the properties of algae are insignificant.
ПРИМЕР 7EXAMPLE 7
Gracilaria dura примера 1 была собрана в январе 2004 года и транспортирована в свежем виде в залив Маннар, Тамил Наду (9°17′N, 78°8′E). Результаты культивирования в трех разных местах (Thonihurai, Ervadi, Krusadai Island) показаны в таблице 6. Суточный прирост рассчитывался с помощью следующей формулыGracilaria dura of Example 1 was collected in January 2004 and transported fresh to Mannar Bay, Tamil Nadu (9 ° 17′N, 78 ° 8′E). The results of cultivation in three different places (Thonihurai, Ervadi, Krusadai Island) are shown in table 6. Daily gain was calculated using the following formula
r=(Wt/W0)1/t×100,r = (W t / W 0 ) 1 / t × 100,
где r обозначает суточный прирост в %, Wt обозначает вес во влажном состоянии на день t, W0 обозначает исходный вес во влажном состоянии. Из таблицы 6 следует, что культивирование выполнимо с суточным приростом до 4,34%.where r is the daily gain in%, W t is the wet weight on day t, W 0 is the initial wet weight. From table 6 it follows that the cultivation is feasible with a daily increase of up to 4.34%.
ПРИМЕР 8EXAMPLE 8
5 кг свежей Gracilaria dura, культивированной на острове Krusadai Island, как описано в примере 7, высушивают до веса 795 г.15 г сухих водорослей обрабатывают, как описано в примере 4, используя для предварительной обработки 10%-ный NaOH и получая 2,84 г (выход 20%) продукта, характеризующегося прочностью геля 5 kg of fresh Gracilaria dura cultivated on the island of Krusadai Island, as described in example 7, dried to a weight of 795 g. 15 g of dried algae are processed as described in example 4, using 10% NaOH for pretreatment and getting 2.84 g (yield 20%) of the product, characterized by the strength of the gel
1920 г/см2 (1% гель, 20°С), температурой гелеобразования 35°С и зольностью 0,9%. Из сравнения этих результатов с соответствующими данными в примере 4 следует, что выход и качество агарозы из культивированного материала такие же, как и те, которые получают для природных водорослей (см. пример 4).1920 g / cm 2 (1% gel, 20 ° C), a gelation temperature of 35 ° C and an ash content of 0.9%. From a comparison of these results with the corresponding data in example 4, it follows that the yield and quality of agarose from cultured material are the same as those obtained for natural algae (see example 4).
Преимущества настоящего изобретенияAdvantages of the Present Invention
Главным преимуществом настоящего изобретения является то, что агароза с желаемыми техническими характеристиками может быть получена из произрастающей в индийских водах Gracilaria dura.The main advantage of the present invention is that agarose with the desired technical characteristics can be obtained from Gracilaria dura growing in Indian waters.
Другим преимуществом является то, что выход агарозы достигает 20-30% в расчете на сухой вес водорослей.Another advantage is that the yield of agarose reaches 20-30% based on the dry weight of the algae.
Еще одним преимуществом является то, что сухие водоросли обладают адекватным сроком хранения в пластиковых мешках в условиях окружающей среды.Another advantage is that dry algae have an adequate shelf life in plastic bags under environmental conditions.
Еще одним преимуществом является то, что получение агарозы является простым в выполнении.Another advantage is that the preparation of agarose is easy to perform.
Еще одним преимуществом является то, что водоросли можно культивировать в водах Индийского океана.Another advantage is that algae can be cultivated in the waters of the Indian Ocean.
Claims (6)
a. получение сухих морских водорослей Gracilaria spp, предпочтительно Gracilaria dura, из природных источников или путем культивирования в полиэтиленовых мешках или на плотах, при котором прирост составляет от 2,1 до 4,34% в день,
b. обработка сухих водорослей 30 частями (об./мас.) 1-15%-ной щелочи при температуре от 25 до 95°С в течение от 0,5 до 5,0 ч,
c. тщательное промывание обработанных морских водорослей водой для удаления избытка щелочи до предпочтительно рН промывных вод от 7 до 8,
d. добавление приблизительно 30 частей (об./мас.) воды на каждую часть исходных морских водорослей и автоклавирование при температуре от 115 до 125°С в течение от 1,5 до 2,0 ч, с последующим гомогенизированием для получения экстракта,
e. обработка экстракта 0,05-0,07% активированного угля и 10-15% целита при температуре от 85 до 95°С для получения горячего экстракта,
f. вакуумное фильтрование горячего экстракта через слой целита,
g. замораживание фильтрата с образованием массы при температуре от -15 до -20°С в течение 12-15 ч и оттаивание массы,
h. сжатие продукта, полученного на стадии (g), для удаления оттаявшей жидкости и последующий отжим для максимально возможного выдавливания остаточной оттаявшей жидкости для получения агарозы,
i. растворение агарозы, полученной на стадии (h) в 25 частях деминерализованной воды путем нагревания в автоклаве,
j. повторение цикла замораживание-оттаивание, указанного на стадии (g),
k. сжатие продукта, полученного на стадии (j), для удаления оттаявшей жидкости и последующий отжим для максимально возможного выдавливания остаточной оттаявшей жидкости для получения агарозы, и
l. растворение твердого материала в воде и сушка распылением для получения тонкодисперсного порошка.1. A method of producing agarose from Gracilaria species, comprising the steps of:
a. obtaining dry seaweed Gracilaria spp, preferably Gracilaria dura, from natural sources or by cultivation in plastic bags or rafts, in which the growth is from 2.1 to 4.34% per day,
b. processing of dry algae in 30 parts (vol./wt.) 1-15% alkali at a temperature of from 25 to 95 ° C for from 0.5 to 5.0 hours,
c. thoroughly washing the treated algae with water to remove excess alkali to preferably a pH of washings of 7 to 8,
d. adding about 30 parts (vol./wt.) water to each part of the starting algae and autoclaving at a temperature of 115 to 125 ° C for 1.5 to 2.0 hours, followed by homogenization to obtain an extract,
e. processing of the extract 0.05-0.07% activated carbon and 10-15% celite at a temperature of 85 to 95 ° C to obtain a hot extract,
f. vacuum filtration of the hot extract through a layer of celite,
g. freezing the filtrate to form a mass at a temperature of from -15 to -20 ° C for 12-15 hours and thawing the mass,
h. compressing the product obtained in stage (g) to remove the thawed liquid and subsequent extraction to squeeze out the remaining thawed liquid as much as possible to obtain agarose,
i. dissolving the agarose obtained in step (h) in 25 parts of demineralized water by heating in an autoclave,
j. repeating the freeze-thaw cycle indicated in step (g),
k. compressing the product obtained in stage (j) to remove the thawed liquid and subsequent extraction to squeeze out the residual thawed liquid as much as possible to obtain agarose, and
l. dissolving the solid material in water and spray drying to obtain a fine powder.
i. прочность 1% геля при примерно 20°С приблизительно ≥1900 г/см2,
ii. температура гелеобразования 35-35,5°С,
iii. содержание сульфатов ≤0,25% и
iv. зольность ≤0,9%. 6. Agarose obtained by the method according to any one of claims 1 to 5, characterized by the following properties:
i. strength of 1% gel at approximately 20 ° C approximately ≥1900 g / cm 2
ii. gelation temperature 35-35.5 ° C,
iii. sulfate content ≤0.25% and
iv. Ash content ≤0.9%.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/IB2004/001792 WO2005118830A1 (en) | 2004-06-03 | 2004-06-03 | A cost-effective process for preparing agarose from gracilaria spp. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006146982A RU2006146982A (en) | 2008-07-20 |
| RU2381276C2 true RU2381276C2 (en) | 2010-02-10 |
Family
ID=34957898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006146982/13A RU2381276C2 (en) | 2004-06-03 | 2004-06-03 | Agarose and method of its production |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008501816A (en) |
| CN (1) | CN1993474A (en) |
| AU (1) | AU2004320343A1 (en) |
| CA (1) | CA2569495A1 (en) |
| GB (1) | GB2429209A (en) |
| RU (1) | RU2381276C2 (en) |
| WO (1) | WO2005118830A1 (en) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101138414B (en) * | 2007-10-22 | 2011-11-30 | 天津科技大学 | Method for extracting phycoerythrin and gelose synchronously from gum-contained varek such as gardon asparagus |
| WO2010109289A1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | Council Of Scientific & Industrial Research | Process for the preparation of agarose polymer from seaweed extractive |
| CN101891835B (en) * | 2010-07-26 | 2012-08-22 | 华侨大学 | Method for separating and preparing agarose from agar by using polyethylene glycol precipitation method |
| CN102775524A (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-14 | 高金华 | Method for directly producing agarose from alga |
| CN102775815B (en) * | 2012-08-06 | 2014-03-26 | 青岛德慧海洋生物科技有限公司 | Preparation method of gel additives with controllable slow release |
| CN102964469B (en) * | 2012-10-08 | 2014-12-10 | 福建省绿麒食品胶体有限公司 | Ultrasound-assisted preparation method of high strength Gracilaria agar |
| KR101875115B1 (en) * | 2017-06-30 | 2018-07-10 | 농업회사법인 주식회사 오션푸드코리아 | Manufacturing method for hydrogel foam using agarose form seaweed |
| CN109054053B (en) * | 2018-06-28 | 2020-12-25 | 福建天源兴达生物科技有限公司 | Processing technology of agar with high gel strength |
| US20220007701A1 (en) * | 2018-11-16 | 2022-01-13 | Sea6 Energy Private Limited | Plant based gelling fibre, method and application thereof |
| CN109503729A (en) * | 2018-12-12 | 2019-03-22 | 湖南医药学院 | A method of extracting polysaccharide |
| CN112175110B (en) * | 2020-09-18 | 2022-10-04 | 福建省绿麒食品胶体有限公司 | Preparation method of agar glue solution |
| JP7333980B2 (en) * | 2021-03-31 | 2023-08-28 | 伊那食品工業株式会社 | Low strength highly viscous agar |
| JP7350271B1 (en) | 2022-08-10 | 2023-09-26 | 伊那食品工業株式会社 | Agar-containing foods and quality improvers |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4885761A (en) * | 1972-02-14 | 1973-11-13 |
-
2004
- 2004-06-03 RU RU2006146982/13A patent/RU2381276C2/en not_active IP Right Cessation
- 2004-06-03 CN CNA200480043673XA patent/CN1993474A/en active Pending
- 2004-06-03 WO PCT/IB2004/001792 patent/WO2005118830A1/en not_active Application Discontinuation
- 2004-06-03 CA CA002569495A patent/CA2569495A1/en not_active Abandoned
- 2004-06-03 JP JP2007514150A patent/JP2008501816A/en not_active Withdrawn
- 2004-06-03 GB GB0624561A patent/GB2429209A/en not_active Withdrawn
- 2004-06-03 AU AU2004320343A patent/AU2004320343A1/en not_active Abandoned
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MARINHO-SORIANO Е. Agar polysaccharides from Gracilaria species (Rhodophyta, Gracilariaceae). J. Biotechnol., 2001 Jul 26; 89 (1): 81-4. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2569495A1 (en) | 2005-12-15 |
| GB2429209A (en) | 2007-02-21 |
| JP2008501816A (en) | 2008-01-24 |
| RU2006146982A (en) | 2008-07-20 |
| GB0624561D0 (en) | 2007-01-17 |
| WO2005118830A1 (en) | 2005-12-15 |
| CN1993474A (en) | 2007-07-04 |
| AU2004320343A1 (en) | 2005-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2381276C2 (en) | Agarose and method of its production | |
| US6310188B1 (en) | Method for producing chitin or chitosan | |
| EP1483299B1 (en) | Cell wall derivatives from biomass and preparation thereof | |
| Kim et al. | Visible light induced dextran-methacrylate hydrogel formation using (−)-riboflavin vitamin B2 as a photoinitiator and L-arginine as a co-initiator | |
| CN106496430B (en) | Antimicrobial macromolecule with biocompatibility | |
| CA2510020A1 (en) | Chemically modified polyaminosaccharide by a hydrocarbyl sultone compound | |
| WO2023006108A1 (en) | Sodium hyaluronate having full molecular weight distribution, preparation method therefor, and use thereof | |
| Abdel-Fattah et al. | Influence of the protocol of fibroin extraction on the antibiotic activities of the constructed composites | |
| CA2440863A1 (en) | New biopolymers obtained by solid state irradiation in an unsaturated gaseous atmosphere | |
| Tarman et al. | Carrageenan and its enzymatic extraction | |
| Omer et al. | Preparation of Isatin/chitosan schiff base as novel antibacterial biomaterials | |
| EP1609493A1 (en) | Use of three-dimensional prostheses containing hyaluronic acid derivatives | |
| US20050267296A1 (en) | Cost-effective process for preparing agarose from gracilaria spp. | |
| EP1109837A1 (en) | Method for producing ultra-pure alginates | |
| CA2467510C (en) | Process for the production of alginate having a high mannuronic acid-content | |
| CN114712553B (en) | Preparation method of wound dressing based on shaddock ped pectin-oxidized chitosan composite hydrogel | |
| Pulungan et al. | The effects of sodium hydroxide concentrations on synthesis of carboxymethyl cellulose from bacterial cellulosa | |
| CN107417801B (en) | Injectable hydrogel and preparation method and application thereof | |
| Hambali et al. | Effect of Extraction Time and Na2CO3 Concentration on The Characteristics of Alginate Extracted from Sargassum sp. | |
| JPS59164301A (en) | Production of galactomannan capable of forming aqueous solution of excellent clarity | |
| DE2833902A1 (en) | ISOCYANO DERIVATIVES OF POLYMERS AND THE PROCESS FOR THEIR PRODUCTION | |
| SSGGGGGGGGSGGGGGGGGGGGS | cio, Patent Application Publication (io) Pub. No.: US 2005/0267296 A1 | |
| Mohamed et al. | Extraction and characterization of sodium alginates extracted from Sargassum muticum and Turbinaria conoides | |
| CN112267165A (en) | Preparation method of sun-proof clothes material | |
| Rasyida et al. | Preliminary study of alginates extracted from brown algae (Sargassum sp.) available in Madura Island as composite based hydrogel materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100604 |