RU2678125C1 - Способ получения хитозана - Google Patents
Способ получения хитозана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678125C1 RU2678125C1 RU2017144399A RU2017144399A RU2678125C1 RU 2678125 C1 RU2678125 C1 RU 2678125C1 RU 2017144399 A RU2017144399 A RU 2017144399A RU 2017144399 A RU2017144399 A RU 2017144399A RU 2678125 C1 RU2678125 C1 RU 2678125C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chitosan
- solution
- sodium hydroxide
- temperature
- precipitate
- Prior art date
Links
Images
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
- C08B37/0024—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Glucans; (beta-1,3)-D-Glucans, e.g. paramylon, coriolan, sclerotan, pachyman, callose, scleroglucan, schizophyllan, laminaran, lentinan or curdlan; (beta-1,6)-D-Glucans, e.g. pustulan; (beta-1,4)-D-Glucans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Glucans, e.g. lichenan; Derivatives thereof
- C08B37/0027—2-Acetamido-2-deoxy-beta-glucans; Derivatives thereof
- C08B37/003—Chitin, i.e. 2-acetamido-2-deoxy-(beta-1,4)-D-glucan or N-acetyl-beta-1,4-D-glucosamine; Chitosan, i.e. deacetylated product of chitin or (beta-1,4)-D-glucosamine; Derivatives thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ включает следующие операции. Стадию депротеинизации хитинсодержащего мицелия гриба Aspergillus niger проводят одноразовой обработкой 3-5%-ным раствором едкого натра в течение 60 мин при температуре 60°C, деацетилирование - 8-12%-ным раствором едкого натра в течение 150-180 мин при температуре 55-65°C, затем отделение полученного осадка, высушивание его до влажности 8-12%, измельчение и обработку его 1%-ным раствором соляной или уксусной кислоты при комнатной температуре в течение 45 мин. Полученную массу фильтруют и из жидкой фазы выделяют хитозан при осаждении 25%-ным раствором гидроокиси аммония или 22%-ным раствором едкого натра до достижения pH 10. Изобретение позволяет получить хитозан с высокой сорбционной емкостью по отношению к ионам меди (Cu) и с высоким выходом целевого продукта, а именно имеет максимальную равновесную сорбционную емкость по ионам по (Cu) 380-400 мг/г сорбента, а выход хитозана составляет 21,8-24,2% на сухую массу исходного мицелия. 1 ил., 2 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно к производству пищевой лимонной кислоты, и касается выделения из мицелиальной биомассы гриба Aspergillus niger хитозана - ценного сорбента ионов тяжелых металлов.
В клеточной стенке гриба Aspergillus niger содержится высокомолекулярный сополимер хитина (поли-N-ацетил-1,4-D-глюкозамина) и глюкана (поли-1,D-глюкана). Выделение хитозана заключается в удалении из мицелиальной массы сопутствующих белков, липидов, красителей и минеральных веществ и деацетилировании хитиновых цепей с последующим разделением хитозана и глюкана кислотно-щелочной обработкой. Сорбционные свойства получаемого биополимера - хитозана определяются степенью его деацетилирования и наличием высокоактивных первичных аминогрупп, признаком чего служит растворимость в кислых средах.
Известен способ получения хитозана, описанный в [Donald F. Hershberger. Preparation of mycelial chitosan and glucan fractions from microbial biomass. Pat. US 4806474 A (1989-02-21)], заключающийся в обработке биомассы Aspergillus niger с влажностью 70-80% концентрированным раствором NaOH, LiOH или KOH из расчета 200-500% щелочи на сухую массу мицелия при 60-90°C на протяжении не менее 10 часов, образующийся осадок промывается водой, после чего хитозан дважды экстрагируется раствором уксусной, муравьиной, лимонной или соляной кислоты при pH 3-5, и после объединения экстрактов переводится в осадок путем доведения величины pH до 10. Выход хитозана, получаемого по данному способу, составляет 9,9-10,5% на сухую массу мицелия. Свойства получаемого хитозана как сорбента ионов тяжелых металлов заявителями не определялись.
Недостатками способа являются: значительная продолжительность процесса, что при оптимальном заявленном температурно-концентрационном режиме (75-85°C и 50% NaOH) приводит к существенной деструкции хитозана; низкая величина выхода хитозана (9,9-10,5%), составляющая менее половины в пересчете на содержание хитина в исходном мицелии (более 20% на сухую массу).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения глюкан-хитозанового комплекса, включающий в себя депротеинизацию мицелия хитинсодержащего гриба 2-4-кратной обработкой 8%-ным раствором едкого натра при 60-90°C, после чего реакционную массу обрабатывают раствором кислот: соляной, азотной или ортофосфорной, отмывают от жиров и липидов органическим растворителем, а затем проводят деацетилирование 20-29%-ным раствором едкого натра при 110-125°C в течение 30-120 мин. Сорбционная емкость по ионам меди составляет 180-240 мг/г сухого сорбента, при этом выход на сухую массу заявителями не указывается.
Недостатками известного способа являются: высокая степень деструкции сорбента, обусловленная значительной продолжительностью и высокой температурой процесса, а также невозможность выделения комплекса со значительной долей содержания в нем хитозана в связи с присутствием стадии кислотной обработки с последующей потерей хитозана с удаляемой жидкой фракцией. Это связано с тем, что деацетилированные в наибольшей степени фрагменты комплекса переходят в кислый раствор в результате протонирования незамещенных аминогрупп, наличие которых в сорбенте определяет его селективную сорбционную способность в отношении ионов тяжелых металлов, обусловленную протеканием процесса адсорбции по механизму хелатообразования.
Задачей предлагаемого решения является разработка способа, обеспечивающего получение хитозана из мицелиальной массы Aspergillus niger с высоким выходом и высокой сорбционной емкостью по отношению к ионам меди (Cu2+)
Техническим результатом изобретения является увеличение выхода хитозана и его сорбционной емкости по отношению к ионам меди (Cu2+) за счет сокращения кратности и продолжительности реагентного воздействия едким натром и совмещения процессов депротеинизации, деминерализации и обезжиривания, при этом снижается концентрация едкого натра и температура на стадии деацетилирования; введения стадий высушивания и измельчения промежуточного продукта и экстракции 1%-ным раствором соляной или уксусной кислотой с целью выделения хитозана.
Технический результат достигается тем, что в известном способе получения хитозана, включающем стадию депротеинизации хитинсодержащего мицелия гриба Aspergillus niger разбавленным раствором едкого натра в течение 60 минут при температуре 60°C, фильтрование, промывку водой и деацелирование, согласно изобретению депротеинизацию проводят одноразовой обработкой 3-5%-ным раствором едкого натра, деацетилирование проводят 8-12%-ным раствором едкого натра при 55-65°C в течение 150-180 мин, затем отделяют полученный осадок, высушивают его до влажности 8-12%, измельчают, и обрабатывают 1%-ным раствором соляной или уксусной кислоты при комнатной температуре в течение 45 мин и далее из полученной жидкой фазы выделяют хитозан при осаждении 25%-ным раствором гидроокиси аммония или 22% раствором едкого натра до достижения pH 10.
Предложенный способ отличается от известного новой последовательностью операций и режимами их проведения. Совокупность предлагаемых режимов операций и последовательность их проведения обеспечивает достижение указанного технического результата.
Заявленный способ осуществляется следующим образом. В реактор помещают 230-350 см3 раствора едкого натра (NaOH) с массовой долей 3-5% и нагревают него до 60±1°C. Затем при постоянном перемешивании загружают мицелий Aspergillus niger с влажностью 10-70% из расчета 1 г сухой массы мицелия на 30 см3 раствора едкого натра. Реакционную массу перемешивают в течение 55-65 мин при температуре 60±1°C, после чего осадок отделяют на фильтре и промывают горячей водой с температурой 40-60°C. Промытый осадок переносят в реактор с предварительно нагретым до 60±5°C раствором NaOH с массовой долей 8-12% и проводят при перемешивании деацетилирование при температуре 60±5°C в течение 150-180 мин. По окончании процесса содержимое фильтруют, и промывают осадок дистиллированной водой до достижения pH 7,5-8,0; после чего осадок высушивают до влажности 8-12% при 60±2°C. Полученный осадок измельчают до размеров частиц менее 250 мкм и обрабатывают при перемешивании 1,0-1,5%-ным раствором соляной или уксусной кислот из расчета 250 см3 раствора кислоты на 1 г при комнатной температуре в течение 45 мин. Осадок отделяют на фильтре и промывают водой до pH 6-7. а из полученной жидкой фазы выделяют хитозан при осаждении 25%-ным раствором гидроокиси аммония или 22%-ным раствором гидроокиси натрия при комнатной температуре, доводя pH до 10. Выделившийся осадок отфильтровывают и промывают на фильтре водой комнатной температуры до pH 7,0-7,5, затем сушат при температуре 60±2°C в течение 90-120 мин. Выход продукта на сухую массу исходного мицелия составляет 22-25%. В предложенном методе высокая степень деацетилирования хитозана подтверждается полученными значениями максимальной равновесной сорбционной емкости по отношению к ионам меди (Cu2+) 380-400 мг/г (таблица 1).
Далее изобретение поясняется примерами, иллюстрирующими способ получения хитозана.
Пример 1. В реактор объемом 500 см3 помещают 350 см3 3%-ного раствора NaOH и нагревают до 60±1°C, после чего загружают при постоянном перемешивании 11,1 г мицелия Aspergillus niger с влажностью 10%, реакционную массу выдерживают при перемешивании и указанной температуре в течение 60 минут, затем реакционную массу переносят на тканевый фильтр, осадок отделяют и промывают 500 см3 воды с температурой 60±1°C. Затем осадок переносят обратно в реактор, предварительно заполненный 300 см3 предварительно нагретого до 65±1°C 8%-ного раствора NaOH, процесс деацетилирования ведут при постоянном перемешивании на протяжении 180 минут при температуре 65±1°C. Нерастворимый в щелочи осадок отделяют на фильтре и промывают до достижения pH 8 в промывных водах, после чего осадок высушивают при 60±2°C до влажности 8% и измельчают до размеров частиц менее 250 мкм. Масса полученного осадка - 5,5 г. Полученный осадок помещают в реактор объемом 2000 см3, прибавляют 1500±25 см3 1%-ного раствора соляной кислоты и проводят экстракцию на протяжении 45 минут. Осадок отделяют на фильтре и промывают 200 см3 воды, к фильтрату прибавляют 22%-ный раствор NaOH до достижения величины pH 10, выпавший осадок отделяют, промывают водой до pH 6 и сушат при температуре 60±2°C в течение 120 мин. Масса высушенного осадка 2,42 г. Выход хитозана на сухую массу исходного мицелия 24,2%, максимальная равновесная сорбционная емкость по отношению к ионам меди (Cu2+) 380 мг/г.
Пример 2. В реактор объемом 500 см3 помещают 350 см3 3%-ного раствора NaOH и нагревают до 60±1°C, после чего загружают при постоянном перемешивании 33,3 г мицелия Aspergillus niger с влажностью 70%, реакционную массу выдерживают при перемешивании и указанной температуре в течение 60 минут, затем реакционную массу переносят на тканевый фильтр, осадок отделяют и промывают 600 см3 воды с температурой 40±1°C. Затем осадок переносят обратно в реактор, предварительно заполненный 300 см3 предварительно нагретого до 55±1°C 12%-ного раствора NaOH, процесс деацетилирования ведут при постоянном перемешивании на протяжении 150 минут при температуре 55±1°C. Нерастворимый в щелочи осадок отделяют на фильтре и промывают до достижения pH 8 в промывных водах, после чего осадок высушивают при 60±2°C до влажности 12% и измельчают до размеров частиц менее 250 мкм. Масса полученного осадка - 5,7 г. Полученный осадок помещают в реактор объемом 2000 см, прибавляют 1400±25 см3 1%-ного раствора уксусной кислоты и проводят экстракцию на протяжении 45 минут. Осадок отделяют на фильтре и промывают 100 см3 воды, к фильтрату прибавляют 25%-ный раствор аммиака до достижения величины pH 10, выпавший осадок отделяют, промывают водой до pH 6 и сушат при температуре 60±2°C в течение 120 мин. Масса высушенного осадка 2,39 г. Выход хитозана на сухую массу исходного мицелия 24,0%, максимальная равновесная сорбционная емкость по отношению к ионам меди (Cu2+) 400 мг/г.
Пример 3. В реактор объемом 500 см3 помещают 230 см3 5%-ного раствора NaOH и нагревают до 60±1°C, после чего загружают при постоянном перемешивании 16,0 г мицелия Aspergillus niger с влажностью 55%, реакционную массу выдерживают при перемешивании и указанной температуре в течение 60 минут, затем реакционную массу переносят на тканевый фильтр, осадок отделяют и промывают 500 см3 воды с температурой 60±1°C. Затем осадок переносят обратно в реактор, предварительно заполненный 300 см3 предварительно нагретого до 60±1°C 10%-ного раствора NaOH, процесс деацетилирования ведут при постоянном перемешивании на протяжении 170 минут при температуре 60±1°C. Нерастворимый в щелочи осадок отделяют на фильтре и промывают до достижения pH 8 в промывных водах, после чего осадок высушивают при 60±2°C до влажности 10% и измельчают до размеров частиц менее 250 мкм. Масса полученного осадка - 4,1 г. Полученный осадок помещают в реактор объемом 2000 см3, прибавляют 1000±25 см3 1%-ного раствора соляной кислоты и проводят экстракцию на протяжении 45 минут. Осадок отделяют на фильтре и промывают 200 см3 воды, к фильтрату прибавляют 22%-ный раствор NaOH до достижения величины pH 10, выпавший осадок отделяют, промывают водой до pH 6 и сушат при температуре 60±2°C в течение 90 мин. Масса высушенного осадка 1,57 г. Выход хитозана на сухую массу исходного мицелия 21,8%, максимальная равновесная сорбционная емкость по отношению к ионам меди (Cu2+) 390 мг/г.
В таблице 2 представлены условия проведения технологического процесса получения хитозана по предложенному способу. На фиг. 1 представлена изотерма сорбции хитозана, полученного по предлагаемому способу по отношению к ионам Cu2+.
Представленные данные свидетельствуют о том, что хитозан, полученный по предложенному способу имеет максимальную равновесную сорбционную емкость по ионам (Cu2+) 380-400 мг/г сорбента, что подтверждается изотермой сорбции, представленной на фиг. Выход хитозана составляет 21,8-24,2% на сухую массу исходного мицелия, т.е. в 2 раза больше, чем в прототипе.
Изобретение позволяет получить хитозан с высокой сорбционной емкостью по отношению к ионам меди (Cu2+) и с высоким выходом целевого продукта.
Claims (1)
- Способ получения хитозана, включающий стадию депротеинизации хитинсодержащего мицелия гриба Aspergillus niger разбавленным раствором едкого натра в течение 60 мин при температуре 60°С, фильтрование, промывку водой и деацетилирование, отличающийся тем, что депротеинизацию проводят одноразовой обработкой 3-5%-ным раствором едкого натра, деацетилирование проводят 8-12%-ным раствором едкого натра при 55-65°С в течение 150-180 мин, затем отделяют полученный осадок, высушивают его до влажности 8-12%, измельчают и обрабатывают его 1%-ным раствором соляной или уксусной кислот при комнатной температуре в течение 45 мин, далее массу фильтруют и из полученной жидкой фазы выделяют хитозан при осаждении 25%-ным раствором гидроокиси аммония или 22%-ным раствором едкого натра до достижения рН 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017144399A RU2678125C1 (ru) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Способ получения хитозана |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017144399A RU2678125C1 (ru) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Способ получения хитозана |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2678125C1 true RU2678125C1 (ru) | 2019-01-23 |
Family
ID=65085143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017144399A RU2678125C1 (ru) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Способ получения хитозана |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2678125C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2043995C1 (ru) * | 1992-12-29 | 1995-09-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых ароматизаторов, кислот и красителей | Способ получения глюкан-хитозанового комплекса |
RU2207033C2 (ru) * | 2000-07-04 | 2003-06-27 | Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича | Способ безотходной комплексной переработки хитинсодержащего сырья |
US20100221382A1 (en) * | 2002-02-12 | 2010-09-02 | Kitozyme Sa | Cell wall derivatives, their preparation process, and use thereof |
-
2017
- 2017-12-18 RU RU2017144399A patent/RU2678125C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2043995C1 (ru) * | 1992-12-29 | 1995-09-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых ароматизаторов, кислот и красителей | Способ получения глюкан-хитозанового комплекса |
RU2207033C2 (ru) * | 2000-07-04 | 2003-06-27 | Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича | Способ безотходной комплексной переработки хитинсодержащего сырья |
US20100221382A1 (en) * | 2002-02-12 | 2010-09-02 | Kitozyme Sa | Cell wall derivatives, their preparation process, and use thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Samar et al. | Physicochemical, functional, antioxidant and antibacterial properties of chitosan extracted from shrimp wastes by microwave technique | |
US4806474A (en) | Preparation of mycelial chitosan and glucan fractions from microbial biomass | |
EP1272528B1 (en) | Chitosan and method of preparing chitosan | |
Liao et al. | Extraction of a novel fungal chitin from Hericium erinaceus residue using multistep mild procedures | |
US20040215005A1 (en) | Chitosan preparation | |
CN104448020A (zh) | 一种香菇多糖的提取纯化方法 | |
CN113121719B (zh) | 一种酵母-β-葡聚糖的提取工艺 | |
CN104311695A (zh) | 一种利用冻融法提取燕麦β-葡聚糖的方法 | |
CN1861638A (zh) | 大豆种皮联产制备果胶和重金属离子吸附剂的方法 | |
CN107459590A (zh) | 一种透明质酸季铵盐的制备方法 | |
RU2678125C1 (ru) | Способ получения хитозана | |
Danarto et al. | Optimizing deacetylation process for chitosan production from green mussel (perna viridis) shell | |
CN110922499B (zh) | 一种富硒化绣球菌多糖及其制备方法和应用 | |
JP2022540938A (ja) | コーヒー粕由来のヘミセルロース生成物を調製するための組成物および方法 | |
CN112778436A (zh) | 茯苓中提取β-1,3-D-葡聚糖的方法 | |
EP1397389B1 (en) | A method of isolation of immunostimulating glucan from oyster mushroom | |
JP4468665B2 (ja) | 植物性キトサンの製造法 | |
RU2815687C1 (ru) | Способ получения комплекса полисахаридов из жмыха рапса с соэкстрагированным белком | |
EA016871B1 (ru) | Способ получения пектина из подсолнечника | |
RU2649151C1 (ru) | Способ получения пищевой добавки - пектина из яблок | |
WO2015085429A1 (en) | Method for chitosan production | |
RU2639770C2 (ru) | Способ получения полисахаридного комплекса из семян льна | |
WO2019245398A1 (ru) | Применение реагента - микрогеля полисахарида при производстве растительного масла | |
TWI718844B (zh) | 幾丁聚醣之萃取方法 | |
RU2637646C1 (ru) | Способ получения меланина из лузги подсолнечника |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201219 |