WO2012087177A1 - Способ переработки белоксодержащих материалов в смеси природных аминокислот, низкомолекулярных пептидов и олигопептидов - Google Patents

Способ переработки белоксодержащих материалов в смеси природных аминокислот, низкомолекулярных пептидов и олигопептидов Download PDF

Info

Publication number
WO2012087177A1
WO2012087177A1 PCT/RU2010/000779 RU2010000779W WO2012087177A1 WO 2012087177 A1 WO2012087177 A1 WO 2012087177A1 RU 2010000779 W RU2010000779 W RU 2010000779W WO 2012087177 A1 WO2012087177 A1 WO 2012087177A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mixture
protein
amino acids
temperature
water
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000779
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Виктор Станиславович ПОЛЯКОВ
Валерий Васильевич ЕРМИЛОВ
Дмитрий Валерьевич КОЛОТИЛИН
Татьяна Юрьевна ФЕДОРОВА
Original Assignee
Polyakov Viktor Stanislavovich
Ermilov Valeriy Vasilyevich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Polyakov Viktor Stanislavovich, Ermilov Valeriy Vasilyevich filed Critical Polyakov Viktor Stanislavovich
Priority to US13/146,662 priority Critical patent/US20130109835A1/en
Priority to PCT/RU2010/000779 priority patent/WO2012087177A1/ru
Publication of WO2012087177A1 publication Critical patent/WO2012087177A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
    • C07K1/12—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length by hydrolysis, i.e. solvolysis in general
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/30—Working-up of proteins for foodstuffs by hydrolysis
    • A23J3/32—Working-up of proteins for foodstuffs by hydrolysis using chemical agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H1/00—Macromolecular products derived from proteins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H1/00—Macromolecular products derived from proteins
    • C08H1/06—Macromolecular products derived from proteins derived from horn, hoofs, hair, skin or leather

Definitions

  • the invention relates to the field of chemical technology and biotechnology, in particular, to methods for processing protein-containing materials and waste into a mixture of natural amino acids, a mixture of low molecular weight peptides, and a mixture of oligopeptides that can be used in the manufacture of reagents for detoxification and bactericidal treatment of sewage sludge, surface - active substances, wetting agents, foaming agents, cleaning and detergents, chelating agents for combating plant chlorosis and micronutrient fertilizers Ove microelements for feeding crops.
  • the essence of the invention consists in the preparation of mixed compositions of protein hydrolysis products in a concentrated form with a given range of chain length, controlled by concentration and with completely preserved amino and carboxyl groups.
  • a known method of alkaline hydrolysis using sodium hydroxide is carried out at a temperature of 95-115 ° C by treating the protein-containing raw material with an 8% aqueous solution of NaOH at atmospheric pressure for 8 hours (see SU 556776) [1].
  • the disadvantage of this method is to obtain protein hydrolysates of unknown compositions with low and unregulated concentrations and a long duration of the process.
  • thermohydrolysis of leather waste with the addition of shale ash alkaline reagent - waste from burning combustible shales.
  • the main hydrolysis stage lasts 3-5 hours at a temperature of 90 -100 ° C (see RU 2016521) [2].
  • the disadvantages of the closest analogue include primarily low yields of sodium or potassium salts of a mixture of amino acids and sodium or potassium salts of peptides.
  • alkaline hydrolysis of proteins is carried out at high temperatures of 120-180 ° C, the formation of amino acids and peptides is deamination with the release of ammonia and the formation of various carboxylic acids as impurities.
  • the use of hot steam leads to uncontrolled local overheating of the reaction mass with significant deamination and decarboxylation of amino acids and peptides.
  • the above conditions cause the destruction of individual amino acids, for example: cysteine, cystine, serine, threonine (Leninger A. Biochemistry. M: Mir, 1974, 106 p.) [9].
  • a low concentration of alkaline solutions from 4.5 to 20% is used, because An increase in the concentration of alkaline solutions at such high temperatures leads to an increase in the process of deamination of amino acids and peptides.
  • the use of low concentrations of alkaline solutions does not allow to obtain mixed compositions of amino acids or mixed compositions of peptides with high concentrations.
  • the theoretically possible maximum value of the concentrations of the mixture of amino acids at the indicated ratios of the starting reagents is 1.5-1.7 mol / l, provided that the protein content in the protein-containing waste is 100% and all amino groups are 100% preserved. And taking into account deamination and destruction, occurring during local overheating by injected steam and uncontrolled dilution of the reaction mass with condensate, the concentration of mixtures of amino acids is almost much lower.
  • the problem to which the claimed invention is directed is multi-faceted, namely, as the first aspect, the problem of developing an environmentally safe processing of protein from protein-containing wastes into a mixture of natural amino acids, a mixture of low molecular weight peptides, a mixture of peptides with an average chain length and a mixture of oligopeptides with high yields and high selectivity of the process.
  • the second aspect of the problem solved by the claimed invention is the maximum possible preservation of the structures of amino acids and peptides during thermal alkaline hydrolysis of the protein, the ability to obtain narrow groups of compositions with a given range of length of the peptide chain.
  • the third aspect of the problem solved by the claimed invention is the development of a method for controlling the concentration of mixtures of natural amino acids or peptides and the possibility of achieving high concentrations of the resulting compositions.
  • Options for achieving the above technical results is to control the composition of the hydrolysis product when changing the specified process parameters to obtain, using the ratio of the mentioned waste, water, alkali and additives, equal to 1: (0.3-0.9) :( 0.03-0, 07) :( 0.01-0.03), at a process temperature of 100-110 ° C and the processing time of 35-60 minutes of a mixture of alkali metal salts of oligopeptides; with the receipt when using the ratio of the mentioned waste, water, alkali and additives equal to 1.
  • the essence of the proposed technical solution lies in the fact that additives are added to the reaction mixture, consisting of protein-containing waste, water and alkali, to prevent deamination of the resulting products. This ensures the extraction of a larger number of individual amino acids and peptides, increases their yield and selectivity of the process.
  • a simultaneous decrease in the process temperature to 100-110 ° C in comparison with the prototype allows the use of more concentrated solutions of an alkaline agent and the preparation of high concentration amino acid and peptide compositions.
  • An essential distinguishing characteristic and feature of the proposed method for processing protein-containing wastes is that the described process conditions allow to obtain narrow groups of compositions of a mixture of oligopeptides when changing given parameters or mixtures of penta decapeptides, or mixtures of low molecular weight (di-tetra) peptides, or mixtures of amino acids in high yields.
  • raw materials protein-containing materials and leather wastes (raw trimmings, raw mazra, foil, chrome shavings, cinder), fur production, poultry farm waste (down, feather, feather flour), cloth and felted shoe production waste can be used (raw materials) scraps, trim, knop), waste from the food and dairy industries, casein, livestock and poultry production.
  • Sodium hydroxide or potassium hydroxide may be used as the alkaline agent.
  • ammonium salts of organic and mineral acids can be used.
  • Additives can be selected from the group of the following compounds: ammonium acetate, ammonium citrate, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium bicarbonate, monosubstituted ammonium phosphate, disubstituted ammonium phosphate and other ammonium salts.
  • the feedstock is raw meat, tannery wastes.
  • a 450-liter reactor equipped with an anchor stirrer, a reflux condenser and a jacket for heating with dead steam, 70 liters of tap water are charged, stirring is started and 36.3 kg of sodium hydroxide are poured in portions. The temperature of the solution rises to 62 ° C due to the dissolution of the alkali.
  • Pieces of Mezdra in the amount of 80.7 kg are moistened and homogenized with a solution of 810 g of ammonium chloride in 10 l of water and served in a compacted mass in the reactor.
  • the ratio of protein-containing waste, water, alkali and ammonium salt is 1: 1.0: 0.45: 0.01.
  • the hydrolyzate has the following amino acid composition (May.%)
  • the amino group content in the hydrolyzate determined by the Van Slyke method and converted to the concentration of amino acids, based on the average molecular weight of the mixture of amino acids, is 3.51 mol / L.
  • Potentiometric titration of 1 M HC1 showed an amino acid concentration of 3.62 mol / L and a free alkali content of 0.07 mol / L.
  • the yield of the mixture of amino acids, taking into account the protein content in the feedstock, is about 98%.
  • composition of the mixture of sodium salts of natural amino acids is obtained analogously to example 1, except that the hydration and homogenization of the Mezra is carried out with water without the addition of NH CI.
  • the content of amino groups in the hydrolyzate, calculated on the concentration of amino acids is 2.66 mol / L, the content of free alkali is 0.06 mol / L.
  • the yield of the mixture of amino acids taking into account the protein content in the feedstock is 74.3%.
  • the feedstock is chrome shavings and trimmings, waste from leather production.
  • load 50 l of water include stirring and pour in portions of 20.1 kg of sodium hydroxide.
  • the temperature of the solution rises to 54 ° C due to the dissolution of the alkali.
  • 34.3 kg of trimmings and 32.8 kg of chrome chips are moistened and homogenized with a solution of 13.4 kg of ammonium bicarbonate in 55 liters of water and fed to the reactor with a compacted mass.
  • the ratio of protein-containing waste, water, alkali and the ammonium salt is 1: 1.5: 0.3: 0.2. Then turn on the steam and raise the temperature to 100 ° C.
  • Raw materials - raw and trimmings (mold and decayed hides), tannery waste.
  • download 37 l of water include stirring and fill in portions of 26.7 kg of sodium hydroxide.
  • the temperature of the solution rises to 65.8 ° C due to the dissolution of the alkali.
  • Raw material trimmings in the amount of 48.5 kg and fumes in the amount of 43.8 kg are moistened and homogenized with a solution of 930 g of ammonium sulfate in 19 l of water and fed to the reactor with a compacted mass.
  • the ratio of protein-containing waste, water, alkali and ammonium salt is 1: 0.6: 0.29: 0.01. Then turn on the steam and raise the temperature to 106 ° C.
  • Feedstock - trimmings of fur production and waste after skinning To a 15 liter reactor equipped with a frame stirrer, n reflux condenser and a steam jacket, load 2.5 l of water, include stirring and fill in portions of 560 g of sodium hydroxide. The temperature of the solution rises to 42 ° C due to the dissolution of the alkali. These wastes in the amount of 3.5 kg are humidified and homogenized with a solution of 490 g of ammonium acetate in 2 l of water and fed to the reactor with a compacted mass. The ratio of protein-containing waste, water, alkali and ammonium salt is 1: 1.3: 0.16: 0.14. Then turn on the steam and raise the temperature to 102 ° C.
  • the feedstock is scraps, trimmings and knobs, felted waste.
  • 1.2 L of water was charged into the reactor described in Example 5, stirring was started, and 870 g of sodium hydroxide was poured in portions. The temperature of the solution rises to 65 ° C due to the dissolution of the alkali.
  • Waste in the amount of 5.8 kg is humidified and homogenized with a solution of 58 g of ammonium chloride in 1.1 l of water and fed to the reactor with a compacted mass.
  • the ratio of protein-containing waste, water, alkali and ammonium salt is 1: 0.4: 0, 15: 0.01. Then turn on the steam and raise the temperature to 108 ° C.
  • the feedstock is technical casein waste.
  • 3.2 l of water are charged into the reactor described in example 5, stirring is included and 380 g of sodium hydroxide are poured in portions.
  • the temperature of the solution rises to 38 ° C due to the dissolution of the alkali.
  • 4.7 kg technical casein waste is humidified and homogenized with a solution of 320 g of ammonium bicarbonate in 2 l of water and fed to the reactor with a compacted mass.
  • the ratio of protein-containing waste, water, alkali and ammonium salt is 1: 1.1: 0.08: 0.07. Then turn on the steam and raise the temperature to 103 ° C.
  • the feedstock is chicken feather waste. 340 ml of water are charged into the reactor described in Example 5, stirring is included and 245 g of sodium hydroxide are poured in portions. The temperature of the solution rises to 62 ° C due to the dissolution of the alkali. Wastes in the amount of 3.5 kg are humidified and homogenized with a solution of 35 g of disubstituted ammonium phosphate in 760 ml of water and fed into a compacted mass. The ratio of protein-containing waste, water, alkali and ammonium salt is 1: 0.3: 0.07: 0.01. Then turn on the steam and raise the temperature to 110 ° C.
  • the feedstock is chicken feather waste. 200 ml of water are charged into the reactor described in Example 5, stirring is included and 96 g of sodium hydroxide are poured in portions. The temperature of the solution rises to 50 ° C due to the dissolution of alkali. Waste in the amount of 3.2 kg is humidified and homogenized with a solution of 96 g of ammonium bicarbonate in 2.7 l of water and served in a compacted mass in the reactor. The ratio of protein-containing waste, water, alkali and ammonium salt is 1: 0.9: 0.03: 0.03. Then turn on the steam and raise the temperature to 104 ° C.
  • the toxicity of the obtained mixtures of natural amino acids and mixtures of peptides upon enteral administration of LD 50 exceeds 20 mg / kg, which allows them to be classified as low-hazard substances.
  • the presented examples confirm the feasibility of the invention and the claimed advantages of the proposed method for processing protein-containing waste into an environmentally friendly mixture of natural amino acids and a mixture of peptides with a given range of chain length.
  • the industrial applicability of the proposed method is also confirmed by the above examples of the invention.
  • the inventive method for processing protein-containing wastes makes it possible to selectively obtain groups of natural amino acids or peptides with a given chain length used to obtain a certain type of product.
  • the method allows to obtain environmentally friendly amino acid and peptide compositions of high concentration, which is economically feasible.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области химической технологии и биотехнологии, в частности, к способам переработки белоксодержащих материалов и утилизации белоксодержащих отходов для получения смесей природных аминокислот, смесей низкомолекулярных пептидов, и смесей олигопептидов, которые могут быть использованы при производстве реагентов для детоксикации и бактерицидной обработки осадков сточных вод, поверхностно-активных веществ, смачивателей, пенообразователей, чистящих и моющих средств. Заявлен способ переработки белоксодержащих отходов гидролизом водными растворами щелочей отличающийся тем, что в реакционную смесь указанных компонентов вводят добавки в виде аммонийных солей органических и минеральных кислот, а обработку упомянутых отходов в смеси с водой, щёлочью и добавкой, взятых в соотношении, равном 1 :(0,3-1,5):(0,03-0,45):(0,01-0,2), проводят при температуре 100-110°С в течение 20-60 мин.

Description

Способ переработки белоксодержащих материалов в смеси природных аминокислот, низкомолекулярных пептидов и
олигопептидов Изобретение относится к области химической технологии и биотехнологии, в частности, к способам переработки белоксодержащих материалов и отходов в смеси природных аминокислот, смеси низкомолекулярных пептидов, и смеси олигопептидов, которые могут быть использованы при производстве реагентов для детоксикации и бактерицидной обработки осадков сточных вод, поверхностно-активных веществ, смачивателей, пенообразователей, чистящих и моющих средств, хелатирующих составов для борьбы с хлорозом растений и микроудобрений на основе микроэлементов для подкормки сельскохозяйственных культур. Сущность изобретения состоит в получении смесевых композиций продуктов гидролиза белка в концентрированном виде с заданным диапазоном длины цепи, регулируемой концентрацией и с полностью сохранёнными амино- и карбоксильными группами.
Известен способ щелочного гидролиза с использованием гидроокиси натрия. Процесс проводят при температуре 95-115°С обработкой белоксодержащего сырья 8%-ным водным раствором NaOH при атмосферном давлении в течение 8 часов (см. SU 556776)[1].
Недостатком способа является получение белковых гидролизатов неизвестных составов с низкими и нерегулируемыми концентрациями и большой продолжительностью процесса.
Известен способ термогидролиза кожевенных отходов с добавкой сланцевой золы (щелочного реагента - отхода от сжигания горючих сланцев). Основная стадия гидролиза длится 3-5 часов при температуре 90 -100°С (см. RU 2016521) [2].
Недостатком способа является неполнота прохождения гидролиза белка, требующая проведения дополнительной стадии гидролиза в более жёстких условиях и получение гидролизатов неопределённого состава с низкими выходами.
Известны также способы утилизации отходов, содержащих животные белки термическим гидролизом водными растворами щелочей (см. SU 1496847 [3], SU 1794089 [4], RU 2021300 [5]).
Однако данные способы не обеспечивают достаточной глубины гидролиза животных белков, составы продуктов гидролиза варьируются в широком пределе, имеются примеси веществ, образующихся при отщеплении аминогрупп в результате дезаминирования смесей аминокислот и пептидов.
Наиболее близким к предложенному является способ утилизации белоксодержащих отходов, при котором смешивают животные белки, воду и щёлочь в соотношении 1 :(1,8-2,0):(0,09-0,46) и подвергают термической обработке при температуре 120-180°С острым паром. В зависимости от соотношения параметров процесса получают смесь аминокислот или их смесь с низкомолекулярными пептидами, или низкомолекулярные пептиды (см. патент RU 2291164)[6]). По аналогичной схеме те же авторы проводят щелочной гидролиз с использованием острого пара при температуре 160-180°С и соотношением белоксодержащих отходов, воды и щёлочи, равным 1 :(1,8- 2,0):(0,38-0,46), с получением водных растворов натриевых или калиевых солей смеси аминокислот (см. патент RU 2282642)[7] или соотношением тех же компонентов 1 :(1 ,8-2,0):(0, 19-0,37) с получением водных растворов натриевых или калиевых солей смеси аминокислот и натриевых или калиевых солей низкомолекулярных пептидов (см. патент RU 2291165 [8] ).
К недостаткам ближайшего аналога следует отнести в первую очередь низкие выходы натриевых или калиевых солей смеси аминокислот и натриевых или калиевых солей пептидов. При проведении щелочного гидролиза белков при высоких температурах 120-180°С происходит дезаминирование образующихся аминокислот и пептидов с выделением аммиака и образованием в качестве примесей различных карбоновых кислот. Использование острого пара приводит к неконтролируемым местным перегревам реакционной массы со значительным дезаминированием и декарбоксилированием аминокислот и пептидов. Кроме того, приведённые условия вызывают деструкцию отдельных аминокислот, например: цистеина, цистина, серина, треонина (Ленинджер А. Биохимия. М.: Мир, 1974, 106 с.) [9].
В приведённых источниках при указанных соотношениях белок/вода/ щёлочь используется невысокая концентрация щелочных растворов от 4,5 до 20%, т.к. повышение концентрации щелочных растворов при таких высоких температурах приводит к усилению процесса дезаминирования аминокислот и пептидов. Использование невысоких концентраций щелочных растворов не позволяет получать смесевые композиции аминокислот или смесевые композиции пептидов с высокими концентрациями. Теоретически возможное максимальное значение концентраций смеси аминокислот при указанных соотношениях исходных реагентов составляет 1,5-1,7 моль/л при условии 100 %-ного содержания белка в белоксодержащих отходах и 100 %-ного сохранения всех аминогрупп. А с учётом дезаминирования и деструкций, протекающих при местных перегревах вводимым острым паром и неконтролируемого разбавления реакционной массы конденсатом, концентрации смесей аминокислот практически гораздо ниже.
Таким образом, низкие неконтролируемые выходы смесей аминокислот и пептидов, большое количество примесей, образующихся в результате деструкции аминокислотных фрагментов, не позволяют получать высококачественные реагенты для детоксикации и бактерицидной обработки осадков сточных вод, а также другую качественную продукцию на их основе.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является многоаспектной, а именно, в качестве первого аспекта можно выделить проблему разработки способа экологически безопасной переработки белка из белоксодержащих отходов в смеси природных аминокислот, смеси низкомолекулярных пептидов, смеси пептидов со средней длиной цепи и смеси олигопептидов с высокими выходами и высокой селективностью процесса. Вторым аспектом задачи, решаемой заявляемым изобретением, является максимально возможное сохранение структур аминокислот и пептидов в ходе термического щелочного гидролиза белка, возможность получать узкие группы композиций с заданным диапазоном длины пептидной цепи. Третий аспект задачи, решаемой заявляемым изобретением, является разработка способа регулирования концентрации смесей природных аминокислот или пептидов и возможность достижения высоких концентраций образующихся композиций.
Решение указанной многоаспектной задачи достигается тем, что белоксодержащие отходы подвергают щелочному гидролизу при температуре 100-1 10°С в присутствии специальных добавок, вводимых в реакционные смеси и препятствующих деструкции аминогрупп. Использование высококонцентрированных растворов щёлочи в этом случае позволяет получать реакционные массы с высокой концентрацией продуктов гидролиза. Высокая селективность процесса, высокий выход продуктов из-за отсутствия процессов дезаминирования и деструкции позволяют путем варьирования соотношений исходных компонентов получать достаточно узкие диапазоны продуктов гидролиза по длине пептидной цепи. Условия проведения процесса, при которых уничтожается вся патогенная микрофлора в случае использования белоксодержащих отходов, подвергшихся начальным процессам гниения, брожения, образования плесени, позволяют получать экологически безопасную продукцию природного происхождения (смеси аминокислот, пептидов) без примесей продуктов деструкции.
Технические результаты от использования изобретения, обусловленные решением поставленной многоаспектной задачи, заключаются в экологически безопасной переработке белоксодержащих отходов с получением в качестве товарной продукции смесей природных аминокислот или пептидов требуемого состава с высокими выходами и заданной концентрацией.
Указанные технические результаты достигаются тем, что при гидролизе водными растворами щелочей в реакционную смесь с белоксодержащими отходами вводят специальные добавки, а обработку упомянутых отходов в смеси с водой, щёлочью и добавкой, взятых в соотношении, равном 1 :(0,3-1,5):(0,03-0,45):(0,01-0,2) проводят при температуре 100-1 10°С в течение 20-60 мин.
Вариантами достижения указанных выше технических результатов является регулирование состава продукта гидролиза при изменении указанных параметров процесса с получением при использовании соотношения упомянутых отходов, воды, щёлочи и добавки, равным 1 :(0,3-0,9):(0,03-0,07):(0,01-0,03), при температуре процесса 100-110°С и продолжительности обработки 35-60 мин смеси солей щелочных металлов олигопептидов; с получением при использовании соотношения упомянутых отходов, воды, щёлочи и добавки, равным 1.(0,4- 1,1 ):(0,08- 0,15):(0,01-0,07) при температуре 100-1 10°С и продолжительности обработки 30-55 мин смеси солей щелочных металлов пента- декапептидов; с получением при использовании соотношения упомянутых отходов, воды, щёлочи и добавки, равным 1 :(0,6-1 ,3):(0,16- 0,29):(0,01-0,14) при температуре 100-110°С и продолжительности обработки 25-50 мин смеси солей щелочных металлов низкомолекулярных пептидов; с получением при использовании соотношения упомянутых отходов, воды, щёлочи и добавки, равным 1 :(1,0-1,5):(0,30-0,45):(0,01-0,2) при температуре 100-110°С и продолжительности обработки 20-45 мин смеси солей щелочных металлов природных аминокислот.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в реакционную смесь, состоящую из белоксодержащих отходов, воды и щёлочи, в заданных соотношениях вводят добавки, препятствующие дезаминированию образующихся продуктов. Это обеспечивает извлечение большего числа отдельных аминокислот и пептидов, повышает их выход и селективность процесса. Одновременное снижение температуры процесса до 100-110°С по сравнению с прототипом позволяет осуществлять использование более концентрированных растворов щелочного агента и получение аминокислотных и пептидных композиций высокой концентрации. Существенной отличительной характеристикой и особенностью предлагаемого способа переработки белоксодержащих отходов является то, что описанные условия процесса позволяют получать при изменении заданных параметров узкие группы композиций смеси олигопептидов, или смеси пента-декапептидов, или смеси низкомолекулярных (ди-тетра) пептидов, или смеси аминокислот с высокими выходами.
В качестве сырья могут быть использованы белоксодержащие материалы и отходы кожевенного производства (обрезь сырьевая, мездра сырьевая, гольё, хромовая стружка, гарь), мехового производства, отходы птицеводческих хозяйств (пух, перо, перьевая мука), отходы суконного производства и производства валяной обуви (очёсы, обрезь, кноп), отходы пищевой и молочной промышленности, производства казеина, животноводства и птицеводства.
В качестве щелочного агента могут быть использованы гидроокись натрия или гидроокись калия.
В качестве добавок могут быть использованы аммонийные соли органических и минеральных кислот. Добавки могут быть выбраны из группы следующих соединений: ацетат аммония, цитрат аммония, хлорид аммония, сульфат аммония, бикарбонат аммония, однозамещённый фосфат аммония, двузамещённый фосфат аммония и другие соли аммония.
Следующие примеры более подробно поясняют сущность предлагаемого способа переработки белоксодержащих отходов в смеси природных аминокислот и смеси пептидов. Эти характерные примеры получения конкретных композиций согласно заявляемому изобретению ни в коей мере не ограничивают объём его правовой защиты. В этих примерах дана лишь конкретная иллюстрация предлагаемого способа. Пример 1.
Исходное сырьё - мездра сырьевая, отходы кожевенного производства. В реактор объёмом 450 л, снабжённый якорной мешалкой, обратным холодильником и рубашкой для обогрева глухим паром, загружают 70 л водопроводной воды, включают перемешивание и засыпают порциями 36,3 кг гидроокиси натрия. Температура раствора повышается до 62 °С за счёт растворения щёлочи. Куски мездры в количестве 80,7 кг увлажняют и гомогенизируют раствором 810 г хлористого аммония в 10 л воды и уплотнённой массой подают в реактор. Соотношение белоксо держащих отходов, воды, щёлочи и аммонийной соли составляет 1 : 1,0:0,45:0,01. Затем включают подачу пара и поднимают температуру до 105°С. Перемешивание реакционной массы продолжают в течение 20 мин, подачу пара отключают, и аппарат охлаждают до температуры 35-40°С. Реакционную массу извлекают и получают 180 л смеси натриевых солей природных аминокислот. Гидролизат имеет следующий состав аминокислот (мае. %)
Глицин - 12,4
Алании - 9,6
Валин - 2,7
Лейцин - 4,6
Изолейцин - 1,7
Треонин - 1 ,9
Фенилаланин - 1,6
Тирозин - 2,7
Пролин - 8,6
Серии - 3,5
Аспарагиновая кислота - 7,2
Глутаминовая кислота - 10,1 Гистидин 1,8
Лизин
Аргинин - 6,5
Содержание аминогрупп в гидролизате, определённое по методу Ван-Слайка и пересчитанное на концентрацию аминокислот, исходя из средней молекулярной массы смеси аминокислот составляет 3,51 моль/л. Потенциометрическое титрование 1 М НС1 показало концентрацию аминокислот 3,62 моль/л и содержание свободной щёлочи 0,07 моль/л. Выход смеси аминокислот с учётом содержания белка в исходном сырье составляет около 98%.
Пример 2.
Композицию смеси натриевых солей природных аминокислот получают аналогично примеру 1 , за исключением того, что увлажнение и гомогенизацию мездры проводят Юл воды без добавления NH CI. Получают 180л смеси натриевых солей природных аминокислот. Содержание аминогрупп в гидролизате, пересчитанное на концентрацию аминокислот составляет 2,66 моль/л, содержание свободной щёлочи 0,06 моль/л. Выход смеси аминокислот с учётом содержания белка в исходном сырье составляет 74,3%.
Пример 3.
Исходное сырьё - хромовая стружка и обрезь гольевая, отходы кожевенного производства. В реактор, описанный в примере 1 , загружают 50 л воды, включают перемешивание и засыпают порциями 20,1 кг гидроокиси натрия. Температура раствора повышается до 54°С за счёт растворения щёлочи. Гольевую обрезь в количестве 34,3 кг и хромовую стружку в количестве 32,8 кг увлажняют и гомогенизируют раствором 13,4 кг двууглекислого аммония в 55 л воды и уплотнённой массой подают в реактор. Соотношение белоксодержащих отходов, воды, щёлочи и аммонийной соли составляет 1 : 1,5:0,3:0,2. Затем включают подачу пара и поднимают температуру до 100°С. Перемешивание реакционной массы продолжают в течение 45 мин, подачу пара отключают, и аппарат охлаждают до температуры 35-40°С. Реакционную массу извлекают и получают 180 л смеси натриевых солей природных аминокислот. Содержание аминогрупп в гидролизате, пересчитанное на концентрацию аминокислот, составляет 1 ,82 моль/л, содержание свободной щёлочи - 0,03 моль/л.
Пример 4.
Исходное сырьё - обрезь сырьевая и гарь (плесневые и сгнившие шкуры), отходы кожевенного производства. В реактор, описанный в примере 1 , загружают 37 л воды, включают перемешивание и засыпают порциями 26,7 кг гидроокиси натрия. Температура раствора повышается до 65,8°С за счёт растворения щёлочи. Сырьевую обрезь в количестве 48,5 кг и гарь в количестве 43,8 кг увлажняют и гомогенизируют раствором 930 г сульфата аммония в 19 л воды и уплотнённой массой подают в реактор. Соотношение белоксо держащих отходов, воды, щёлочи и аммонийной соли составляет 1 :0,6:0,29:0,01. Затем включают подачу пара и поднимают температуру до 106°С. Перемешивание реакционной массы продолжают в течение 25 мин, подачу пара отключают, и аппарат охлаждают до температуры 35-40°С. Реакционную массу извлекают и получают 160 л смеси натриевых солей низкомолекулярных (ди-тетра) пептидов. Содержание аминогрупп в гидролизате, пересчитанное на концентрацию пептидов составляет 1 ,4 моль/л, содержание свободной щёлочи - 0,09 моль/л.
Пример 5.
Исходное сырьё - обрезь мехового производства и отходы после выделки шкур. В реактор объёмом 15 л, снабжённый рамной мешалкой, n обратным холодильником и паровой рубашкой, загружают 2,5 л воды, включают перемешивание и засыпают порциями 560 г гидроокиси натрия. Температура раствора повышается до 42 °С за счёт растворения щёлочи. Указанные отходы в количестве 3,5 кг увлажняют и гомогенизируют раствором 490 г ацетата аммония в 2 л воды и уплотнённой массой подают в реактор. Соотношение белоксодержащих отходов, воды, щёлочи и аммонийной соли составляет 1 : 1,3:0,16:0,14. Затем включают подачу пара и поднимают температуру до 102°С. Перемешивание реакционной массы продолжают в течение 50 мин, подачу пара отключают, и аппарат охлаждают до температуры 35-40°С. Реакционную массу извлекают и получают 8,3 л смеси натриевых солей низкомолекулярных (ди-тетра) пептидов. Содержание аминогрупп в гидролизате, пересчитанное на концентрацию пептидов составляет 1, 1 моль/л, содержание свободной щёлочи - 0,03 моль/л.
Пример 6.
Исходное сырьё - очёсы, обрезь и кноп, отходы валяльного производства. В реактор, описанный в примере 5, загружают 1,2 л воды, включают перемешивание и засыпают порциями 870 г гидроокиси натрия. Температура раствора повышается до 65°С за счёт растворения щёлочи. Отходы в количестве 5,8 кг увлажняют и гомогенизируют раствором 58 г хлорида аммония в 1,1 л воды и уплотнённой массой подают в реактор. Соотношение белоксодержащих отходов, воды, щёлочи и аммонийной соли составляет 1 :0,4:0, 15:0,01. Затем включают подачу пара и поднимают температуру до 108°С. Перемешивание реакционной массы продолжают в течение 30 мин, подачу пара отключают, и аппарат охлаждают до температуры 35-40°С. Реакционную массу извлекают и получают 8,25 л смеси натриевых солей пента-декапептидов. Содержание аминогрупп в гидролизате, пересчитанное на концентрацию пептидов составляет 0,7 моль/л, содержание свободной щелочи 0,08 моль/л.
Пример 7.
Исходное сырьё - отходы технического казеина. В реактор, описанный в примере 5, загружают 3,2 л воды, включают перемешивание и засыпают порциями 380г гидроокиси натрия. Температура раствора повышается до 38°С за счёт растворения щёлочи. Отходы технического казеина в количестве 4,7 кг увлажняют и гомогенизируют раствором 320 г двууглекислого аммония в 2 л воды и уплотнённой массой подают в реактор. Соотношение белоксодержащих отходов, воды, щёлочи и аммонийной соли составляет 1 : 1,1 :0,08:0,07. Затем включают подачу пара и поднимают температуру до 103°С. Перемешивание реакционной массы продолжают в течение 55 мин, подачу пара отключают, и аппарат охлаждают до температуры 35-40°С. Реакционную массу извлекают и получают 9,9 л смеси натриевых солей пента-декапептидов. Содержание аминогрупп в гидролизате, пересчитанное на концентрацию пептидов составляет 0,95 моль/л, содержание свободной щёлочи - 0,01 моль/л.
Пример 8.
Исходное сырьё - отходы куриных перьев птицеводческого хозяйства. В реактор, описанный в примере 5, загружают 340 мл воды, включают перемешивание и засыпают порциями 245 г гидроокиси натрия. Температура раствора повышается до 62 °С за счёт растворения щёлочи. Отходы в количестве 3,5 кг увлажняют и гомогенизируют раствором 35 г двузамещённого фосфата аммония в 760 мл воды и уплотнённой массой подают в реактор. Соотношение белоксодержащих отходов, воды, щёлочи и аммонийной соли составляет 1 :0,3:0,07:0,01. Затем включают подачу пара и поднимают температуру до 110°С. Перемешивание реакционной массы продолжают в течение 35 мин, подачу пара отключают, и аппарат охлаждают до температуры 35-40°С. Реакционную массу извлекают и получают 4,4 л смеси натриевых солей олигопептидов. Содержание аминогрупп в гидролизате, пересчитанное на концентрацию пептидов составляет 0,51 моль/л, содержание свободной щёлочи - 0,06 моль/л.
Пример 9.
Исходное сырьё - отходы куриных перьев птицеводческого хозяйства. В реактор, описанный в примере 5, загружают 200 мл воды, включают перемешивание и засыпают порциями 96г гидроокиси натрия. Температура раствора повышается до 50°С за счёт растворения щёлочи. Отходы в количестве 3,2 кг увлажняют и гомогенизируют раствором 96 г бикарбоната аммония в 2,7 л воды и уплотнённой массой подают в реактор. Соотношение белоксодержащих отходов, воды, щёлочи и аммонийной соли составляет 1 :0,9:0,03 :0,03. Затем включают подачу пара и поднимают температуру до 104°С. Перемешивание реакционной массы продолжают в течение 60 мин, подачу пара отключают, и аппарат охлаждают до температуры 35-40°С. Реакционную массу извлекают и получают 5,8л смеси натриевых солей олигопептидов. Содержание аминогрупп в гидролизате, пересчитанное на концентрацию пептидов, составляет 0,4 моль/л, содержание свободной щёлочи - 0,01 моль/л.
Токсичность полученных смесей природных аминокислот и смесей пептидов при энтеральном введении LD50 превышает 20 мг/кг, что позволяет отнести их к классу малоопасных веществ.
Таким образом, представленные примеры подтверждают осуществимость изобретения и заявленные преимущества предлагаемого способа переработки белоксодержащих отходов в экологически безопасные смеси природных аминокислот и смеси пептидов с заданным диапазоном длины цепи. Промышленная применимость заявляемого способа также подтверждается изложенными выше примерами осуществления изобретения. Следует особо отметить, что заявляемый способ переработки белоксодержащих отходов позволяет селективно получать группы природных аминокислот или пептидов с заданной длиной цепей, используемых для получения определенного вида продукции. Одновременно способ позволяет получать экологически безопасные аминокислотные и пептидные композиции высокой концентрации, что является экономически целесообразным.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ переработки белоксодержащих отходов гидролизом водными растворами щелочей, отличающийся тем, что в реакционную смесь указанных компонентов вводят добавки в виде аммонийных солей органических и минеральных кислот, а обработку упомянутых отходов в смеси с водой, щелочным агентом и добавкой, взятых в соотношении, равном 1 :(0,3-1,5):(0,03-0,45):(0,01-0,2), проводят при температуре 100- 110°С в течение 20-60 мин.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, в качестве щелочного агента используют гидроокись натрия.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, в качестве щелочного агента используют гидроокись калия.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку белоксодержащих отходов в смеси с водой, щелочным агентом и добавкой, взятых в соотношении, равном 1 :(1 ,0-1,5):(0,30-0,45):(0,01-0,2) проводят при температуре 100-110°С в течение 20-45 мин с выходом в виде смеси солей щелочных металлов природных аминокислот.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку белоксодержащих отходов в смеси с водой, щелочным агентом и добавкой, взятых в соотношении, равном 1 :(0,6-1,3):(0,16-0,29):(0,01- 0,14), проводят при температуре 100-110°С в течение 25-50 мин с получением продукта гидролиза в виде смеси солей щелочных металлов низкомолекулярных пептидов.
6. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что обработку белоксодержащих отходов в смеси с водой, щелочным агентом и добавкой, взятых в соотношении, равном 1 :(0,4-1,1):(0,08-0,15):(0,01- 0,07), проводят при температуре 100-1 10°С в течение 30-55 мин с получением продукта гидролиза в виде смеси солей щелочных металлов пента-декапептидов .
7. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что обработку белоксодержащих отходов в смеси с водой, щелочным агентом и добавкой, взятых в соотношении, равном 1 :(0,3-0,9):(0,03-0,07):(0,01- 0,03), проводят при температуре 100-110°С в течение 35-60 мин с получением продукта гидролиза в виде смеси солей щелочных металлов олигопептидов .
PCT/RU2010/000779 2010-12-23 2010-12-23 Способ переработки белоксодержащих материалов в смеси природных аминокислот, низкомолекулярных пептидов и олигопептидов WO2012087177A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/146,662 US20130109835A1 (en) 2010-12-23 2010-12-23 Method for processing protein-containing materials to obtain mixtures of natural amino acids, low-molecular weight peptides and oligopeptides
PCT/RU2010/000779 WO2012087177A1 (ru) 2010-12-23 2010-12-23 Способ переработки белоксодержащих материалов в смеси природных аминокислот, низкомолекулярных пептидов и олигопептидов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2010/000779 WO2012087177A1 (ru) 2010-12-23 2010-12-23 Способ переработки белоксодержащих материалов в смеси природных аминокислот, низкомолекулярных пептидов и олигопептидов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012087177A1 true WO2012087177A1 (ru) 2012-06-28

Family

ID=46314209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000779 WO2012087177A1 (ru) 2010-12-23 2010-12-23 Способ переработки белоксодержащих материалов в смеси природных аминокислот, низкомолекулярных пептидов и олигопептидов

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20130109835A1 (ru)
WO (1) WO2012087177A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL412822A1 (pl) * 2015-06-23 2017-01-02 23 Rs Coras Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Wysokowęglowa mieszanina, sposób otrzymywania wysokowęglowej mieszaniny i zastosowanie w procesie osadu czynnego

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BY5258C1 (ru) * 1995-12-18 2003-06-30
RU2283351C1 (ru) * 2005-03-15 2006-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт кожевенно-обувной промышленности" (ФГУП ЦНИИКП) Способ получения белкового гидролизата
RU2291164C1 (ru) * 2005-06-08 2007-01-10 Игорь Анатольевич Жирноклеев Способ утилизации отходов, содержащих животные белки, и устройство для его осуществления
RU2375385C1 (ru) * 2008-07-21 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Способ получения белкового гидролизата

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BY5258C1 (ru) * 1995-12-18 2003-06-30
RU2283351C1 (ru) * 2005-03-15 2006-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт кожевенно-обувной промышленности" (ФГУП ЦНИИКП) Способ получения белкового гидролизата
RU2291164C1 (ru) * 2005-06-08 2007-01-10 Игорь Анатольевич Жирноклеев Способ утилизации отходов, содержащих животные белки, и устройство для его осуществления
RU2375385C1 (ru) * 2008-07-21 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Способ получения белкового гидролизата

Also Published As

Publication number Publication date
US20130109835A1 (en) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2853290C (en) Food protein ingredient and methods for producing
JP5475862B2 (ja) 家畜の血液を用いたアミノ酸液状肥料の製造方法およびこれによって製造されるアミノ酸液状肥料
US4100154A (en) Process for recovery and separation of nutritious protein hydrolysate and chromium from chrome leather scrap
NZ196044A (en) Oligopeptides derived from collagen; nutrient compositions
WO2012087177A1 (ru) Способ переработки белоксодержащих материалов в смеси природных аминокислот, низкомолекулярных пептидов и олигопептидов
JP3243644B2 (ja) 動物性蛋白質起泡剤およびその製造方法
EP1909592B1 (en) Process for the production of hydrolyzed-protein based products in composition with manganese
RU2375385C1 (ru) Способ получения белкового гидролизата
WO2016209095A1 (en) Mixture with high carbon contents, method for obtaining mixture with high carbon contents and use of the mixture in an activated sludge process
WO1986000788A1 (en) Separation process with recovery of proteins and fats from substances of animal origin, organic substances or refluent from working organic substances and a plant to carry out the process
US11851722B2 (en) Chromium tanning agents
Dong et al. Research on the suitable parameters for hydrolysis reaction of red meat of striped tuna (Sarda orientalis) by using commercial protamex
RU2133097C1 (ru) Способ получения кормовой добавки "витапептид", кормовая добавка "витапептид"
RU2105495C1 (ru) Способ получения белковой кормовой добавки из отходов шерстяной промышленности
KR102178329B1 (ko) 도축 부산물의 처리 방법
CN104356035B (zh) 一种2-羟基-4-甲硫基-丁酸钙的制备方法
CN107227332A (zh) 一种利用鱼溶浆生产蛋白胨的方法
Gendaszewska et al. A review of collagen extraction methods from the leather wastes
SU971223A1 (ru) Способ получени корма из отходов кожевенного производства
JP2007044580A (ja) 発酵栄養源の可溶化製造方法。
PL244323B1 (pl) Sposób unieszkodliwiania odpadów zwierzęcych wysokiego ryzyka
RU2083129C1 (ru) Способ переработки отработанного сорбента на основе пера птицы
CN111387334A (zh) 一种废旧皮革再利用的方法
EP0192729A1 (en) A procedure for exploration of raw materials containing collagen in order to produce gelatin
CZ306431B6 (cs) Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13146662

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10861084

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10861084

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1