RU2780347C1 - Application of a flow-through filtering centrifuge for the extraction of lactoferrin from dairy raw materials - Google Patents

Application of a flow-through filtering centrifuge for the extraction of lactoferrin from dairy raw materials Download PDF

Info

Publication number
RU2780347C1
RU2780347C1 RU2021139221A RU2021139221A RU2780347C1 RU 2780347 C1 RU2780347 C1 RU 2780347C1 RU 2021139221 A RU2021139221 A RU 2021139221A RU 2021139221 A RU2021139221 A RU 2021139221A RU 2780347 C1 RU2780347 C1 RU 2780347C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lactoferrin
milk
proteins
protein
extraction
Prior art date
Application number
RU2021139221A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Васильевич Ашин
Галина Владимировна Шехватова
Елена Рубеновна Садчикова
Игорь Львович Гольдман
Original Assignee
Виктор Васильевич Ашин
Галина Владимировна Шехватова
Елена Рубеновна Садчикова
Игорь Львович Гольдман
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Васильевич Ашин, Галина Владимировна Шехватова, Елена Рубеновна Садчикова, Игорь Львович Гольдман filed Critical Виктор Васильевич Ашин
Application granted granted Critical
Publication of RU2780347C1 publication Critical patent/RU2780347C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: dairy industry.
SUBSTANCE: invention relates to the dairy industry, and can also be used in the biotechnological, pharmaceutical industry. The use of a flow-through filtering centrifuge for the extraction of lactoferrin from dairy raw materials is proposed.
EFFECT: invention makes it possible to provide a lactoferrin yield of 82.5-83% and the possibility of pumping large volumes of protein solutions per unit of time.
1 cl, 1 dwg, 3 ex

Description

Область техники.The field of technology.

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано в пищевой, молочной и фармацевтической промышленностях.The invention relates to the field of biotechnology and can be used in the food, dairy and pharmaceutical industries.

Извлечение лактоферрина из молочного сырья, отличающийся тем, что сорбент помещают в фильтрующую центрифугу, с последующим проточным центрифугированием, что приводит к сорбции белка на сорбенте.Extraction of lactoferrin from raw milk, characterized in that the sorbent is placed in a filter centrifuge, followed by flow centrifugation, which leads to protein sorption on the sorbent.

Предшествующий уровень техники.prior art.

Извлечение белков из их растворов является обычной процедурой, применяемой в производстве, при этом сам процесс извлечения белков может быть осуществлен или в объеме, путем перемешивания сорбента с извлекаемым белком, так называемый Batch-вариант, но этот метод трудоемкий, требующий много времени и ручного труда и плохо поддается автоматизации. Наиболее часто используемым является способ извлечения через хроматографическую колонку (как например RU №2322505).The extraction of proteins from their solutions is a common procedure used in production, while the process of protein extraction itself can be carried out either in volume, by mixing the sorbent with the extracted protein, the so-called Batch option, but this method is laborious, time-consuming and manual labor and difficult to automate. The most commonly used is the method of extraction through a chromatographic column (such as RU No. 2322505).

Описан (RU №2608499) способ получения препарата белка из образца смеси, содержащей белок. Способ включает в себя стадии проведения аффинной хроматографии с псевдодвижущимся слоем. Недостатком способа является трудоемкость процесса, высокая стоимость используемого сорбента. Отличается используемым принципом хроматографии.Described (RU No. 2608499) is a method for obtaining a protein preparation from a sample of a mixture containing protein. The method includes the steps of performing pseudo-moving bed affinity chromatography. The disadvantage of this method is the complexity of the process, the high cost of the sorbent used. It differs in the principle of chromatography used.

Известно изобретение (RU №2325171), в котором гликопротеин выделяют из сыворотки крови человека. Используют двухстадийную аффинную хроматографию, с последующим диализом и лиофилизацией белка интереса. Недостатком метода является трудоемкость процесса. Отличается использованием другого типа хроматографии.An invention is known (RU No. 2325171), in which the glycoprotein is isolated from human blood serum. Two step affinity chromatography is used, followed by dialysis and lyophilization of the protein of interest. The disadvantage of this method is the complexity of the process. Differs in the use of a different type of chromatography.

Наиболее показательным и часто используемым гетерогенным раствором природной смеси белков является молочное сырье. Именно поэтому выделение белков из молока, сыворотки, молозива и др. представляет особый интерес.The most indicative and frequently used heterogeneous solution of a natural mixture of proteins is raw milk. That is why the isolation of proteins from milk, whey, colostrum, etc. is of particular interest.

Так, например, известен способ (RU №2295251, 2432773) выделения белковых веществ из молочного сырья, который включает введение в молочную смесь реагента на основе хитозана и отделение осадка белковых веществ. В качестве реагента используют продукт взаимодействия хитозана с карбоксиметилцеллюлозой. Отличается использованием аффинной хроматографии.For example, there is a method (RU No. 2295251, 2432773) for isolating proteins from raw milk, which includes introducing a chitosan-based reagent into the milk mixture and separating the sediment of protein substances. The product of the interaction of chitosan with carboxymethylcellulose is used as a reagent. Distinguished by the use of affinity chromatography.

Описан способ (RU №2659240) получения функционального продукта питания для реабилитации онкологических больных включает получение биологически активных пептидов из белков молока, а также консорциума пробиотических бактерий, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека, с последующим смешиванием компонентов функционального продукта питания. При этом процесс получения биологически активных пептидов из белков молока осуществляют согласно схеме, включающей: внесение фосфатов, растворение казеина, доведение рН до 7,5, пастеризация, охлаждение до температуры 37±2°С, внесение энзиматической системы, включающей трипсин, химотрипсин и термолизин. Далее осуществляют последовательные стадии выделения и очистки биологически активных пептидов путем ультрафильтрации, препаративного электрофореза и обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии. Затем для достижения необходимой консистенции биологически активных пептидов их сгущают на вакуум-выпарной установке. Недостатком способа является трудоемкость выполнения большого количества процедур. Отличается тем, что на выходе получают смесь пептидов белков молока, а не отдельные чистые белки.A method (RU No. 2659240) for obtaining a functional food product for the rehabilitation of cancer patients is described, which includes obtaining biologically active peptides from milk proteins, as well as a consortium of probiotic bacteria isolated from the human gastrointestinal tract, followed by mixing the components of a functional food product. At the same time, the process of obtaining biologically active peptides from milk proteins is carried out according to the scheme, including: the introduction of phosphates, the dissolution of casein, bringing the pH to 7.5, pasteurization, cooling to a temperature of 37 ± 2 ° C, the introduction of an enzymatic system, including trypsin, chymotrypsin and thermolysin . Next, successive stages of isolation and purification of biologically active peptides are carried out by ultrafiltration, preparative electrophoresis and reversed phase high performance liquid chromatography. Then, to achieve the required consistency of biologically active peptides, they are thickened in a vacuum evaporator. The disadvantage of this method is the complexity of performing a large number of procedures. It differs in that the output is a mixture of peptides of milk proteins, and not individual pure proteins.

Известен способ (RU №2204262) получения биологически активного белкового концентрата, где молочное сырье сначала концентрируют в 10-12 раз посредством обратного осмоса через мембрану с размером пор 1000-5000 Д при давлении 0,4-0,7 МПа и температуре 4-10°С, затем производят очистку белкового раствора от лактозы и минеральных веществ добавлением калий-фосфатного буфера с рН 6,7-7,0, посредством диафильтрации, полученный белковый концентрат стерилизуют, подвергая его микрофильтрации через мембрану. Отличается тем, что на выходе получают смесь белков молока, а не отдельные чистые белки и не используют центрифугирование.There is a known method (RU No. 2204262) for obtaining a biologically active protein concentrate, where the milk raw material is first concentrated 10-12 times by reverse osmosis through a membrane with a pore size of 1000-5000 D at a pressure of 0.4-0.7 MPa and a temperature of 4-10 °C, then the protein solution is purified from lactose and minerals by adding potassium phosphate buffer with a pH of 6.7-7.0, by means of diafiltration, the resulting protein concentrate is sterilized by subjecting it to microfiltration through a membrane. It differs in that the output is a mixture of milk proteins, and not separate pure proteins and does not use centrifugation.

Известен способ (RU №2400106) получения биологически активных веществ, которые могут использоваться в качестве биологически активных добавок (БАД). Способ включает в себя очистку молочного сырья, сепарирование, осаждение казеина, двухступенчатую ультрафильтрацию, хроматографическое разделение белков, диализ, микрофильтрацию, смешивание выделенных монофракций в соотношении, аналогичном их содержанию в свежевыдоенном коровьем молоке, лиофильную сушку. При этом на первой ступени ультрафильтрации осуществляют выделение из сыворотки иммуноглобулиновой фракции через мембраны 100 кДа. Повторной ультрафильтрации через мембраны 30 кДа подвергают пермеат. Полученный при этом концентрат белков подвергают ионообменной хроматографии, иллюируя градиентом NaCl от 0,35 до 1 М с получением лактоферриновой и лактопероксидазной фракций. Отличается использованием традиционной хроматографической системы и получением смеси белков из молочного сырья.A known method (RU No. 2400106) for obtaining biologically active substances that can be used as biologically active additives (BAA). The method includes purification of milk raw materials, separation, casein precipitation, two-stage ultrafiltration, chromatographic separation of proteins, dialysis, microfiltration, mixing of isolated monofractions in a ratio similar to their content in freshly milked cow's milk, freeze drying. At the same time, at the first stage of ultrafiltration, the immunoglobulin fraction is isolated from the serum through 100 kDa membranes. The permeate is subjected to repeated ultrafiltration through 30 kDa membranes. The protein concentrate thus obtained is subjected to ion exchange chromatography, illustrating with a NaCl gradient from 0.35 to 1 M, to obtain lactoferrin and lactoperoxidase fractions. It differs by using a traditional chromatographic system and obtaining a mixture of proteins from raw milk.

Известен способ (RU №2407397) выделения белков из молока. В молоко вводят коагулянт - оксихлорид алюминия (ОХА) и флокулянт - высокоанионный полиакриламид (ПАА), модифицированный путем воздействия микроволнового излучения. Отличается отсутствием хроматографии в процессе выделения белков.A known method (RU No. 2407397) for the isolation of proteins from milk. A coagulant - aluminum oxychloride (OXA) and a flocculant - high anionic polyacrylamide (PAA), modified by exposure to microwave radiation, are introduced into milk. It is distinguished by the absence of chromatography in the process of protein isolation.

Известен способ (RU №2522491) выделения и очистки 3'-сиалиллактозы, 6'-сиалиллактозы, анионных олигосахаридов и/или белков из сыворотки. Способ включаетA known method (RU No. 2522491) isolation and purification of 3'-sialyllactose, 6'-sialyllactose, anionic oligosaccharides and/or proteins from whey. The method includes

контактирование сыворотки с, по меньшей мере, одной группой ионообменных смол, которая включает первую катионообменную смолу, первую анионообменную смолу, вторую катионообменную смолу и вторую анионообменную смолу, для деминерализации сыворотки; контактирование данной деминерализованной сыворотки с двумя дополнительными или последними ионообменными смолами, включающими сильнокислотную катионообменную смолу с последующей слабоосновной анионообменной смолой. Отличается использованием двух типов смол (катионообменной и анаионообменной) и отсутствием центрифугирования.contacting the whey with at least one group of ion exchange resins, which includes a first cation exchange resin, a first anion exchange resin, a second cation exchange resin, and a second anion exchange resin, to demineralize the whey; contacting this demineralized whey with two additional or final ion exchange resins, comprising a strong acid cation exchange resin followed by a weak base anion exchange resin. Differs in the use of two types of resins (cation-exchange and anion-exchange) and the absence of centrifugation.

Известен способ (RU №2348167) выделения белков из молочной сыворотки, включающий коагуляцию белков одним из известных способов и разделение образовавшейся суспензии в сепараторе с центробежной непрерывной выгрузкой осадка. При этом разделение суспензии «хлопья белков - сыворотка» осуществляется в две стадии: сначала гидроциклонированием, затем сепарированием. Отличается отсутствием хроматографии и выделением белков в смеси.A known method (RU No. 2348167) for the isolation of proteins from whey, including coagulation of proteins by one of the known methods and separation of the resulting suspension in a separator with centrifugal continuous discharge of the sediment. In this case, the separation of the suspension "protein flakes - whey" is carried out in two stages: first by hydrocyclone, then by separation. It is distinguished by the absence of chromatography and the isolation of proteins in the mixture.

Известен способ (RU №2712886) обработки сладкой молочной сыворотки, включающий: удаление катионов из сыворотки, обработку указанного материала в реакторе с псевдоожиженным слоем, выделение белкового материала. Отличается отсутствием хроматографии и выделением белков в смеси.A known method (RU No. 2712886) processing sweet whey, including: removal of cations from whey, processing of the specified material in a fluidized bed reactor, isolation of protein material. It is distinguished by the absence of chromatography and the isolation of proteins in the mixture.

Известен способ (RU №2275967) для извлечения остаточного белка из молочной сыворотки с целенаправленным регулированием аминокислотного состава пенного продукта. Используется электрофлотатор, который содержит камеру флотации с вертикальными стенками, наклонное перекрытие, систему для диспергирования газа и сборник пены. Дополнительно содержит вторую камеру флотации, в качестве системы для диспергирования газа используются электродные блоки, состоящие из графитового анода, покрывающего днище каждой камеры флотации, и катода из нержавеющей сетки. Отличается отсутствием хроматографии и выделением белков в смеси.A known method (RU No. 2275967) for extracting residual protein from whey with targeted regulation of the amino acid composition of the foam product. An electric flotation cell is used, which includes a vertical-walled flotation chamber, a sloping roof, a gas dispersion system, and a froth collector. It additionally contains a second flotation chamber; as a gas dispersion system, electrode blocks are used, consisting of a graphite anode covering the bottom of each flotation chamber, and a stainless mesh cathode. It is distinguished by the absence of chromatography and the isolation of proteins in the mixture.

Известен способ (RU №2727504) двухстадийного мембранного получения гипоаллергенного продукта на основе лактоферрина. В качестве сырья используют молозиво, которое разводят водой до плотности молока, после чего полученную смесь при температуре до 30°С подвергают обезжириванию на сепараторе, в дальнейшем осаждают казеиновую фракцию с помощью сычужного фермента, после чего полученную сыворотку направляют на бактофугирование с последующей мембранной фильтрацией, в результате лактоферрин и иммуноглобулины останутся в ретентате между двумя мембранами, проводят сушку ретентата либо розлив. Отличается отсутствием хроматографии и выделением белка в смеси с иммуноглобулином.A known method (RU No. 2727504) two-stage membrane production of a hypoallergenic product based on lactoferrin. As a raw material, colostrum is used, which is diluted with water to the density of milk, after which the resulting mixture is subjected to degreasing on a separator at a temperature of up to 30 ° C, then the casein fraction is precipitated using rennet, after which the resulting whey is sent for bactofugation followed by membrane filtration, as a result, lactoferrin and immunoglobulins will remain in the retentate between the two membranes, the retentate is dried or filled. It is distinguished by the absence of chromatography and the isolation of protein mixed with immunoglobulin.

Известен способ (RU №2736645) получения белковой композиции из молозива, который включает обезжиривание молозива, осаждение казеиновой фракции удалением из нее микрофлоры посредством первой микрофильтрации и получением пермеата П1, который подвергают второй микрофильтрации с получением пермеата П2, обогащенного лактоферрином, и ретентата Р2, обогащенного иммуноглобулинами. Ретентат Р2 далее подвергают диафильтрации с использованием мембраны, обеспечивающей разделение ретентата Р2 на пермеат П3, содержащий лактозу и минеральные соли, и ретентат Р3, содержащий иммуноглобулины, при этом все этапы способа проводят при температуре, ниже температуры денатурации лактоферрина и иммуноглобулинов; ретентат Р3 подвергают ультрафиолетовой обработке, при этом ретентат в процессе обработки перемешивают; полученные ретентат Р3 и пермеат П2 смешивают с получением белковой композиции. Отличается использованием традиционной фильтрации и получением белковой смеси.A method is known (RU No. 2736645) for obtaining a protein composition from colostrum, which includes defatting colostrum, sedimenting the casein fraction by removing microflora from it through the first microfiltration and obtaining P1 permeate, which is subjected to a second microfiltration to obtain P2 permeate enriched with lactoferrin, and P2 retentate enriched immunoglobulins. Retentate P2 is further subjected to diafiltration using a membrane that separates retentate P2 into permeate P3 containing lactose and mineral salts, and retentate P3 containing immunoglobulins, while all steps of the method are carried out at a temperature below the denaturation temperature of lactoferrin and immunoglobulins; the retentate P3 is subjected to ultraviolet treatment, while the retentate is stirred during the treatment; the obtained retentate P3 and permeate P2 are mixed to obtain a protein composition. Differs in the use of traditional filtration and obtaining a protein mixture.

Известен способ получения лактоферрина (RU №2717340), где проводят очистку белка из сухого лактоферрин-содержащего препарата фильтрованием от нерастворенной взвеси, внесением на колонку с катионообменным сорбентом, удалением липополисахарида, связанного с лактоферрином, элюированием лактоферрина, обессоливанием, микрофильтрацией и лиофильным высушивание. Способ позволяет получить лактоферрин чистотой 99%, не содержащий ЛПС. Отличается тем, что белок выделяют из препарата, а не из исходного молока или молочной сыворотки и используют традиционную ионообменную хроматографию.There is a known method for producing lactoferrin (RU No. 2717340), where the protein is purified from a dry lactoferrin-containing preparation by filtration from undissolved suspension, application to a column with a cation-exchange sorbent, removal of lipopolysaccharide associated with lactoferrin, elution of lactoferrin, desalting, microfiltration and freeze-drying. The method allows to obtain lactoferrin with a purity of 99%, not containing LPS. It differs in that the protein is isolated from the preparation, and not from the original milk or whey, and traditional ion-exchange chromatography is used.

Известен способ (RU №2579661) производства лактоферрина, фракции, содержащей лактоферрин. В качестве сырья используют молоко. Экстрагируют указанное сырье на катионнообменной смоле. Далее проводят элюирование фракции, содержащей лактоферрин. Фракция содержит лактоферрин с чистотой более чем 95% и, по существу, не содержит липополисахариды, эндотоксины и ангиогенин. Отличается тем, что использованы традиционные методы хроматографии.A known method (RU No. 2579661) for the production of lactoferrin, a fraction containing lactoferrin. Milk is used as raw material. The specified raw material is extracted on a cation exchange resin. Next, elution of the fraction containing lactoferrin is carried out. The fraction contains lactoferrin with a purity of more than 95% and is essentially free of lipopolysaccharides, endotoxins and angiogenin. It differs in that traditional methods of chromatography are used.

Известен усовершенствованный способ (RU №2683228) очистки лактоферрина молока, при котором фильтруют молоко через фильтр с НОММ от 30 кДа до 50 кДа для разделения его на фракцию ультраконцентрата, содержащую лактоферрин, и фракцию фильтрата, содержащую факторы роста и/или РНКазы с молекулярной массой менее чем 30 кДа. Во время фильтрации через фильтр с НОММ от 30 кДа до 50 кДа молоко подвергают обработке солью. Отличается тем, что использованы традиционные методы хроматографии.An improved method (RU No. 2683228) of milk lactoferrin purification is known, in which milk is filtered through a filter with HOMM from 30 kDa to 50 kDa to separate it into an ultraconcentrate fraction containing lactoferrin and a filtrate fraction containing growth factors and/or RNases with a molecular weight less than 30 kDa. During filtration through a filter with a HOMM of 30 kDa to 50 kDa, the milk is treated with salt. It differs in that traditional methods of chromatography are used.

Известен способ (RU №2390253) получения лактоферрина из молочного сырья, который включает в себя двухстадийную хроматографию лактоферрина из молочного сырья на колонке с сорбентом карбоксиметилцеллюлозой, ультрафильтрацию, обессоливание и лиофилизацию раствора лактоферрина. Способ отличается тем, что использованы традиционные методы хроматографии.A known method (RU No. 2390253) for obtaining lactoferrin from milk raw materials, which includes a two-stage chromatography of lactoferrin from milk raw materials on a column with a carboxymethylcellulose sorbent, ultrafiltration, desalting and lyophilization of a solution of lactoferrin. The method differs in that traditional methods of chromatography are used.

Известна технология (RU №2554742) опытного выделения лактоферрина человека, свободного от липополисахаридов, включающий ионообменную хроматографию молока на сильном катионообменнике, элюирование лактоферрина в градиенте натрия хлористого, обессоливание, удаление связанных с лактоферрином липополисахоридов, лиофильное высушивание. Способ отличается тем, что использованы традиционные методы хроматографии.Known technology (RU No. 2554742) experimental isolation of human lactoferrin, free from lipopolysaccharides, including ion-exchange chromatography of milk on a strong cation exchanger, elution of lactoferrin in a gradient of sodium chloride, desalting, removal of lipopolysaccharides associated with lactoferrin, freeze-drying. The method differs in that traditional methods of chromatography are used.

Известен способ выделения и очистки лактоферрина (RU №2634859) из молочного сырья, включающий одностадийную хроматографию лактоферрина из молочного сырья в колонке с сорбентом, уравновешенным натрий-фосфатным буфером, элюирование лактопероксидазы натрий-фосфатным буфером, элюирование лактоферрина в градиенте натрия хлористого, обессоливание и лиофильное высушивание. Способ отличается тем, что использованы традиционные методы хроматографии.A known method for the isolation and purification of lactoferrin (RU No. 2634859) from milk raw materials, including one-stage chromatography of lactoferrin from milk raw materials in a column with a sorbent balanced with sodium phosphate buffer, elution of lactoperoxidase with sodium phosphate buffer, elution of lactoferrin in a gradient of sodium chloride, desalting and lyophilic drying. The method differs in that traditional methods of chromatography are used.

Таким образом, технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, из уровня техники не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как «новизна».Thus, technical solutions coinciding with the set of essential features of the claimed invention have not been identified from the prior art, which allows us to conclude that the claimed invention complies with such a patentability condition as “novelty”.

Термины и определенияTerms and Definitions

• Под термином «молочное сырье» подразумевается любое сырье, выбранное из группы: цельное молоко, полуобезжиренное молоко, обезжиренное молоко, пахта, молозиво, молоко с пониженным и низким содержанием жира, не содержащее жира молоко, молочная сыворотка (молочная плазма), в том числе после удаления казеина, концентрат молочных белков. Температура молочного сырья не должна превышать 60 градусов по Цельсию.• The term "dairy raw material" means any raw material selected from the group: whole milk, semi-skimmed milk, skimmed milk, buttermilk, colostrum, reduced and low fat milk, fat-free milk, whey (milk plasma), including including after removal of casein, milk protein concentrate. The temperature of raw milk should not exceed 60 degrees Celsius.

• Под термином «сорбент» подразумевается ионообменный сорбент на основе гидрофильного макропористого полимера.• The term “sorbent” means an ion-exchange sorbent based on a hydrophilic macroporous polymer.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1. Электрофорез целевого белка: 1 - стандарты (слева указаны положения стандартных белков с известной молекулярной массой в кДа), 1-5 - образцы лактоферрина, полученные традиционной хроматографией; 6 - коммерческий образец лактоферрина (Tatura, Australia); 7-10 - образцы лактоферрина, полученные на фильтрующей центрифуге.Fig. 1. Electrophoresis of the target protein: 1 - standards (on the left are the positions of standard proteins with a known molecular weight in kDa), 1-5 - lactoferrin samples obtained by traditional chromatography; 6 - commercial sample of lactoferrin (Tatura, Australia); 7-10 - samples of lactoferrin obtained on a filter centrifuge.

Основание для осуществления изобретения.Basis for the implementation of the invention.

Известные способы выделения белков из гетерогенных жидкостей сложны и чаще включает одну-две стадии анионообменной или аффинной хроматографии, при этом выход очищенного белка получается низким.Known methods for isolating proteins from heterogeneous liquids are complex and often include one or two steps of anion exchange or affinity chromatography, while the yield of purified protein is low.

Прототипом данного изобретения может служить обычный хроматографический метод, применяемый в промышленной биотехнологии для извлечения белков из растворов с использованием хроматографических колонок, заполненных соответствующими сорбентами, через которые пропускают растворы белков для сорбции целевых белков. При этом соотношение длины к диаметру колонок обеспечивают их оптимальную работу при подобранной скорости прохождения через них растворов белков, которая принудительно задается работой насосов. Фильтрующая центрифуга может быть аналогом хроматографического процесса с геометрическими параметрами колонки, соответствующими значительной площади и небольшим слоем сорбента.The prototype of this invention can serve as a conventional chromatographic method used in industrial biotechnology to extract proteins from solutions using chromatographic columns filled with appropriate sorbents, through which protein solutions are passed to adsorb target proteins. At the same time, the ratio of the length to the diameter of the columns ensures their optimal operation at the selected rate of passage of protein solutions through them, which is forcibly set by the operation of the pumps. The filtering centrifuge can be analogous to the chromatographic process with the geometric parameters of the column corresponding to a large area and a small layer of sorbent.

Описание изобретенияDescription of the invention

Предлагается использовать для целей сорбции белков из растворов фильтрующие центрифуги, что дает преимущество в скоростях извлечения даже минорных белков из растворов в связи с их большой фильтрующей поверхностью. Процесс можно масштабировать и автоматизировать, поэтому он удобен.It is proposed to use filter centrifuges for the purposes of sorption of proteins from solutions, which gives an advantage in the speed of extraction of even minor proteins from solutions due to their large filtering surface. The process can be scaled and automated, so it is convenient.

Так, если использовать центрифугу диаметром 1000 мм, с объемом барабана 175 л, площадь фильтрующей поверхности будет равна 7000 см 2, по расчетам, поэтому, используя 35 л соответствующего сорбента, мы получим слой сорбента 5 см, через который можно прокачивать жидкость с большой скоростью. Т.е., это аналогично прохождению через колонку с геометрическими параметрами, площадь поверхности: высота слоя сорбента, равными 7000 см 2: 5 см.So, if you use a centrifuge with a diameter of 1000 mm, with a drum volume of 175 l, the area of the filtering surface will be 7000 cm . That is, it is similar to passing through a column with geometric parameters, surface area: height of the sorbent layer, equal to 7000 cm 2: 5 cm.

Это особенно критично при работе с разбавленными растворами минорных белков, где требуется пропускание через сорбент большого количества жидкости.This is especially critical when working with dilute solutions of minor proteins, where a large amount of liquid must be passed through the sorbent.

Преимуществом предлагаемого способа является то, что сорбент в процессе работы распределяется по поверхности барабана, образуя значительную площадь для сорбции белков, поэтому можно прокачать в единицу времени большие объемы растворов белков.The advantage of the proposed method is that the sorbent is distributed over the surface of the drum during operation, forming a significant area for protein sorption; therefore, large volumes of protein solutions can be pumped per unit time.

При этом необходимо подобрать соответствующий по свойствам сорбент, включающий сорбционные свойства, размер гранул, механическую прочность. А также соответствующую по своим характеристикам центрифугу, где рассчитывается площадь поверхности барабана, объем внесенного сорбента и скорость прохождения жидкости.In this case, it is necessary to select a sorbent with the appropriate properties, including sorption properties, granule size, and mechanical strength. As well as a centrifuge corresponding in its characteristics, where the surface area of the drum, the volume of the introduced sorbent and the rate of passage of the liquid are calculated.

Примером таких растворов может служить молоко или молочная сыворотка, в больших количествах получаемая на молочном производстве. В этом случае важны большие скорости, поскольку после извлечения целевых белков, молочное сырье далее идет на переработку и не подлежит длительному хранению.An example of such solutions is milk or whey, obtained in large quantities in dairy production. In this case, high speeds are important, since after the extraction of the target proteins, the raw milk is further processed and is not subject to long-term storage.

Однако по предлагаемому способу надо подбирать сорбент с соответствующим размером гранул, а также с функциональными группами, например, сильные катионо- или анионообменники, чтобы минорные белки успевали сорбироваться, а также подбирать скорость прохождения жидкости, что, впрочем, необходимо для любого процесса хроматографии.However, according to the proposed method, it is necessary to select a sorbent with an appropriate granule size, as well as with functional groups, for example, strong cation or anion exchangers, so that minor proteins have time to be sorbed, as well as select the liquid flow rate, which, however, is necessary for any chromatography process.

Изобретение может быть использовано в биотехнологической, фармацевтической, пищевой, молочной промышленности.The invention can be used in the biotechnological, pharmaceutical, food and dairy industries.

Технический результат заключается в том, что предложен усовершенствованный способ извлечения белков из растворов. Он удобен в практическом использовании, экономически целесообразен и масштабируем. Технический эффект составляют сведения, касающиеся выхода лактоферрина, составляющего 82,5-83% (примеры 1, 2) и возможность прокачивания в единицу времени больших объемов растворов белков.The technical result consists in the fact that an improved method for extracting proteins from solutions is proposed. It is convenient in practical use, cost-effective and scalable. The technical effect is information concerning the yield of lactoferrin, which is 82.5-83% (examples 1, 2) and the possibility of pumping large volumes of protein solutions per unit time.

Заявляемые признаки, предопределяющие получение вышеуказанного технического результата, явно не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как «изобретательский уровень».The claimed features that predetermine the receipt of the above technical result do not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the claimed invention complies with such a patentability condition as "inventive step".

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примерах конкретных исследований, которыми заявляемое изобретение проиллюстрировано, но не исчерпано.The condition of patentability "industrial applicability" is confirmed by examples of specific studies, by which the claimed invention is illustrated, but not exhausted.

Примеры осуществления изобретенияEXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION

Пример 1. Извлечение лактоферрина из молочной сыворотки.Example 1 Extraction of lactoferrin from whey.

В фильтрующую центрифугу диаметром 1000 мм помещают 35 л SP-Sepharose Big Beads, предварительно суспендированной в воде, в процессе фильтрования такой суспензии сорбент распределяется по поверхности фильтрующего материала при изменении скорости вращения 200-2000 оборотов в минуту. Затем подают молочную сыворотку, 14000 л. Далее снова промывают двумя объемами деионизованной воды. Затем промывают 0,3М раствором хлорида натрия для освобождения от лактопероксид азы и примеси минорных белков. Элюирование лактоферрина проводят либо непосредственно в центрифуге при подаче 1М раствора хлорида натрия на скорости 50-200 оборотов в минуту. Также возможно выгрузить сорбент в хроматографическую колонку и промыть последовательно 0,ЗМ и 1М раствором хлорида натрия. В результате при концентрации лактоферрина в исходном сырье 30 мг/л, выход составил 350 г, т.е. 83%.35 liters of SP-Sepharose Big Beads, preliminarily suspended in water, are placed in a filtering centrifuge with a diameter of 1000 mm; in the process of filtering such a suspension, the sorbent is distributed over the surface of the filter material while changing the rotation speed of 200-2000 rpm. Then whey is served, 14000 l. Then again washed with two volumes of deionized water. Then washed with 0.3M sodium chloride solution to remove lactoperoxidase and impurities of minor proteins. The elution of lactoferrin is carried out either directly in a centrifuge when a 1M sodium chloride solution is supplied at a speed of 50-200 rpm. It is also possible to unload the sorbent into the chromatographic column and wash successively with 0.3M and 1M sodium chloride solution. As a result, at a lactoferrin concentration in the feedstock of 30 mg/l, the yield was 350 g, i.e. 83%.

Пример 2. Извлечение лактоферрина из молока.Example 2. Extraction of lactoferrin from milk.

В фильтрующую центрифугу диаметром 500 мм помещают 10 л SP-Sepharose Big Beads, затем подают предварительно обезжиренное молоко в количестве 10000 л для извлечения лактоферрина с последующей промывкой деионизованной водой, раствором хлорида натрия и элюцией лактоферрина, как в примере 1. При концентрации лактоферрина в исходном сырье 20 мг/л, выход составил 165 г, т.е. 82,5%.10 L of SP-Sepharose Big Beads are placed in a 500 mm filter centrifuge, then 10,000 L of pre-skimmed milk is fed to extract lactoferrin, followed by washing with deionized water, sodium chloride solution and elution of lactoferrin, as in example 1. At the concentration of lactoferrin in the initial raw material 20 mg/l, the yield was 165 g, i.e. 82.5%.

Пример 3. Контроль хроматографического выделения целевого белкаExample 3 Control of Chromatographic Isolation of Target Protein

Экспериментальная работа выполнена при использовании УНУ «Трансгенбанк». Для проверки образцов лактоферрина, полученных из молочной сыворотки при традиционной хроматографии и при использовании фильтрующей центрифуги, разделяли гель-электрофорезом в денатурирующих условиях, после чего получали изображение с помощью гель-документационной системы, что свидетельствует о сходных параметрах полученного высокоочищенного целевого белка (Фиг. 1).The experimental work was carried out using the UNU "Transgenbank". To check the samples of lactoferrin obtained from whey using traditional chromatography and using a filter centrifuge, they were separated by gel electrophoresis under denaturing conditions, after which an image was obtained using a gel documentation system, which indicates similar parameters of the obtained highly purified target protein (Fig. 1 ).

Claims (1)

Применение проточной фильтрующей центрифуги для извлечения лактоферрина из молочного сырья.The use of a flow-through filter centrifuge for the extraction of lactoferrin from raw milk.
RU2021139221A 2021-12-28 Application of a flow-through filtering centrifuge for the extraction of lactoferrin from dairy raw materials RU2780347C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2780347C1 true RU2780347C1 (en) 2022-09-21

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2109748C1 (en) * 1996-12-27 1998-04-27 Московский государственный университет прикладной биотехнологии Method of angiogenine isolation
RU2204596C2 (en) * 1996-05-10 2003-05-20 ИНТЕРМАГ ГмбХ Method of beverage stabilization
RU2325171C1 (en) * 2007-01-09 2008-05-27 Михаил Борисович Раев Method of trophoblastic beta-1-glycoprotein release and purification
RU2390253C1 (en) * 2008-12-25 2010-05-27 Государственное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности" (ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии) Method of lactoferrin obtaining from dairy raw materials
RU2634859C1 (en) * 2016-10-03 2017-11-07 Общество с ограниченной ответственностью "Молочный Кит" Method for lactoferrin isolation and purification from dairy raw materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2204596C2 (en) * 1996-05-10 2003-05-20 ИНТЕРМАГ ГмбХ Method of beverage stabilization
RU2109748C1 (en) * 1996-12-27 1998-04-27 Московский государственный университет прикладной биотехнологии Method of angiogenine isolation
RU2325171C1 (en) * 2007-01-09 2008-05-27 Михаил Борисович Раев Method of trophoblastic beta-1-glycoprotein release and purification
RU2390253C1 (en) * 2008-12-25 2010-05-27 Государственное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности" (ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии) Method of lactoferrin obtaining from dairy raw materials
RU2634859C1 (en) * 2016-10-03 2017-11-07 Общество с ограниченной ответственностью "Молочный Кит" Method for lactoferrin isolation and purification from dairy raw materials

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CONAN J. et al. Capture of lactoferrin and lactoperoxidase frow raw whole milk by cation exchange chromatography, Separation and Purification Technology, 2006, Vol.48, pp.143-149. *
МИШИНА А.В. Разработка технологии биойогурта, обогащенного лактоферрином, автореф. дисс. канд.техн.наук, Москва, 2010, С.12-16. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1480524B1 (en) A process of isolating lactoferrin
FI91032B (en) Method for recovering pure fractions of lactoperoxidase and lactoferrin from milk serum
Aguero et al. Membrane processes for whey proteins separation and purification. A review
EP2681231B1 (en) Method for isolating osteopontin using concentrated feeds
US20220295809A1 (en) Methods and compositions for protein concentration
US20030026845A1 (en) Process for preparing protein isolate from milk, whey, colostrum, and the like
RU2634859C1 (en) Method for lactoferrin isolation and purification from dairy raw materials
RU2780347C1 (en) Application of a flow-through filtering centrifuge for the extraction of lactoferrin from dairy raw materials
EP1717311B1 (en) Process for producing lactoperoxidase
US7214319B2 (en) Method of separating protein from animal milk
Aslam et al. Recent Developments in Purifi cation Techniques for Whey Valorization
RU2416243C2 (en) Method of extracting low molecular peptides
JP5261732B2 (en) Method for producing oligosaccharide containing sialic acid
EP0595993A1 (en) Isolation of charged particles from fluids
WO2024056840A1 (en) Isolation of osteopontin and glycomacropeptide from whey
CN105732794B (en) Method for circularly separating β -lactoglobulin in large scale
JPH061800A (en) Production of kappa-casein glucomacropeptide
RU2211577C2 (en) Method for extracting of protein from lactoserum
CN116836257A (en) Osteopontin purification method
Bazinet et al. 12 Emerging Membrane Technologies and Applications for Added-Value Dairy Ingredients