способ сушки биологических материалов

Формула изобретения

СПОСОБ СУШКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ путем его смешения с обезвоживателем, отличающийся тем, что в качестве обезвоживателя используют безводную лактозу, при этом соотношение обезвоживаемого материала к лактозе составляет 1 2 4, а последующее дополнительное досушивание смеси ведут при разрежении 400 600 мм рт.ст. и температуре не выше 25^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к высушиванию биологически активных материалов, и может быть использовано в медицине и ветеринарии для получения сухих иммунобиологических и лекарственных препаратов, в пищевой промышленности и сельском хозяйстве.

Известен способ обезвоживания биологически активных материалов растительного происхождения [1] Согласно этому способу биологический материал перед замораживанием перемешивают до гомогенного состояния с гидрокарбонатом натрия, затем полученную смесь замораживают и подвергают сублимации. На стадии сублимации гидрокарбонат натрия разлагается с выделением углекислого газа, образуется пористая структура, которая ускоряет удаление влаги.

Недостатком указанного способа наличие стадий замораживания и досушивания при температуре не ниже 35^оС, что ведет за собой фазовые переходы высушиваемой среды, приводящие к инактивации микроорганизмов.

Известны способы обезвоживания влажных материалов (пищевых продуктов, фармпрепаратов, косметических средств, и их полуфабрикатов), где в качестве осушителя используют безводную альдогексозу с применением глюкозы, галактозы и маннозы [2] Влажный продукт смешивают с обезвоженным углеводом, который при этом превращается в кристаллогидрат, обладающий свойством сухих препаратов.

Недостатком указанного способа является то, что выбранные обезвоживатели связывают всего лишь 5-8% свободной влаги и тем самым ограничивают его возможности и большинство обезвоживателей, в том числе и глюкоза, теряют кристаллогидратную воду при температуре 83-118^оС.

Недостаток способа большое количество стадий. Вирус вакцины КЧС подвергается экстремальным воздействиям: замораживанию, оттаиванию, повторному замораживанию с последующим подогревом (при досушивании материала). Такие воздействия приводят к частичной инактивации вируса и в то же время могут вызывать изменения его качества.

Все вышеизложенные недостатки относятся к способам получения сухих вакцин и некоторых других биологических материалов, в которых присутствует многостадийная сублимационная сушка на конечном этапе высушивания. В качестве прототипа выбран сублимационный способ высушивания биологических материалов.

Цель изобретения разработка способа высушивания биологически активных материалов, позволяющего сократить время высушивания, снизить инактивацию микроорганизмов и упростить технологию.

Сущность изобретения заключается в том, что влажный биологический материал смешивают с безводной лактозой в соотношениях 1:(2, 3, 4 и более). Указанные соотношения компонентов выбирают в зависимости от требуемой специфической активности биологического материала. Содержание лактозы при указанных соотношениях не влияет на инактивацию микроорганизмов при высушивании и последующем хранении сухих препаратов.

Новым в предложенном способе является использование обезвоживателя-посредника биологического материала безводной лактозы, исключение стадий замораживания и сублимации, и введение стадии досушивания.

Досушивание частично обезвоженного материала осуществляют путем вакуумного испарения влаги при разрежении, исключающем самозамораживание оставшейся влаги, и температуре высушиваемой среды не выше 25^оС при продолжительности процесса в зависимости от среды высушивания в течение 30-180 мин. Во время досушивания материала молекулы лактозы или их скопление играют роль посредника перераспределения влаги из среды высушивания в окружающее пространство, что ускоряет процесс сушки биологического материала. В качестве обезвоживателя-посредника выбрана лактоза, в состав которой входят Д-глюкоза и Д⁺-галактоза. Это тип дисахарида с монокарбонильной связью, содержащий в своей молекуле свободную карбонильную группу, которая при определенных условиях может взаимодействовать с аминами белков, образуя углеводно-белковые комплексы, обладающие повышенной устойчивостью к воздействию внешних факторов. Наряду с этим безводная лактоза, взаимодействуя с водой, связывает при этом 5% свободной влаги в виде моногидрата. Энергия связи лактозы с водой в моногидрате настолько высока, что удаление воды из кристаллогидрата осуществляется при температуре не менее 135^оС.

Используемые в приведенных ниже примерах микроорганизмы (вирусы, риккетсии и бактерии) выращивают по известным методам в соответствующей системе хозяина или среды. Например, в случае вирусов осповакцины и риккетсий Провачека это хорион-аллантоисная оболочка (ХАО) и желточный мешок инфицированных развивающихся куриных эмбрионов (РКЭ), соответственно. Далее, например при выращивании вирусов или риккетсий в плодике, на ХАО или в желточном мешке) проводят измельчение субстрата на размельчителе тканей типа РТ-1, позволяющем получать суспензии с преимущественным размером твердых частиц до 25 мкм, для обеспечения равномерности распределения биологического субстрата на обезвоживателе.

П р и м е р 1. Смешение и частичное обезвоживание. В случае приготовления, например, сухого препарата вируса осповакцины, отвешивают 400 г безводной лактозы (в данном случае мы приводит соотношение четыре массовых части безводной лактозы и одну объемную часть вируссодержащей суспензии, однако это не исключает использования для получения сухого препарата предлагаемым методом и соотношений, как указано выше) и 100 мл вируссодержащей суспензии. Лактозу помещают в лопастной смеситель. При вращении лопастей со скоростью 30-35 об/мин в смеситель через дозатор с течение 30 с подают вируссодержащую суспензию. Время смешения лактозы с суспензией должно составлять не менее 5 мин. Процесс смешения осуществляется при температуре 4-25^оС. При этом происходит частичное обезвоживание влажного биологического материала.

Досушивание. Частично обезвоженный препарат (за счет смешения с лактозой) слоем толщиной 10-12 мм расфасовывают в кюветы (кассеты) лабораторной сушильной установки. Кюветы с препаратом размещают в сушильной камере без ее предварительного охлаждения и подогрева, но при захоложенном конденсаторе-вымораживателе. После подачи кювет в сушильную камеру ее закрывают, включают вакуумный насос и обогрев сушильной камеры. Величина остаточного давления в сушильной камере для конкретного препарата установлена экспериментально (400-600 мм рт.ст.) и поддерживается с учетом исключения самозамораживания оставшейся в досушиваемом препарате свободной влаги за счет вакуума. Температура в зоне досушивания не выше 25^оС время досушивания 30-180 мин, остаточное давление, определены для конкретного препарата экспериментально.

П р и м е р 2. При приготовлении сухого препарата риккетсий Провачека в качестве риккетсийсодержащего материала используют суспензию желточных мешков РКЭ, инфицированных риккетсиями Провачека, приготовленную как изложено в первом случае. Из полученной суспензии готовят техническую жидкость. Для этого суспензию смешивают со стабилизаторами (глюкоза 10% пептон 5% и глутаминовая кислота 0,15%); Частичное обезвоживание и досушивание осуществляют как и в примере 1, за исключением того, что процесс сушки длится 2,5-3,0 ч.

П р и м е р 3. Для приготовления сухого препарата лактобактерина на основе Lb plantarum используют концентрат биомассы, полученной на питательной среде с гидролизатом молока и солодовыми экстрактом, с добавлением 1.5% желатина. Перед смешением концентрата биомассы с лактозой в него вносят 15% сахарозы на готовую смесь. Смешение концентрата биомассы со стабилизатором осуществляют в лопастных смесителях в течение пяти минут при температуре смеси 4-25^оС. Частичное обезвоживание концентрата биомассы и досушивание осуществляют, как в примере 1, за исключением того, что досушивание продолжается 100-120 мин.

Результаты исследований по получению сухих биологических материалов вируса осповакцины, риккетсий Провачека и Lb plantarum приведены в табл. 1-4.

Приведенные в табл. 1 данные свидетельствуют о том, что устойчивость вируса осповакцины зависит от способа приготовления. Предлагаемый способ сушки имеет заметные преимущества перед контрольным, так как при использовании его в процессе приготовления отсутствует инактивация вируса осповакцины, в то время как в контрольном инактивация вируса составила 0,8 lg ОЕ г^-1. Значительная инактивация наблюдается и при хранении препаратов, особенно в условиях положительных температур, полученных контрольным способом. Хранение препаратов, приготовленных предлагаемым способом, не приводит к большим потерям вируса осповакцины.

Результаты исследований, приведенные в табл. 2, показывают, что время высушивания биологического материала до требуемой остаточной влажности препарата зависит как от способа высушивания, так и от биологической субстанции. Так, время высушивания биологического материала сублимационным способом в зависимости от биологической субстанции колеблется от 18 до 72 ч, а предлагаемым от 30 мин до 3 ч (180 мин). Время высушивания биологического материала до требуемой остаточной влажности (2-4%) предлагаемым способом сокращается по сравнению с контрольным от 8 до 36 раз в зависимости от высушиваемой биологической субстанции.

Приведенные в табл. 3 и 4 данные свидетельствуют о том, что риккетсии Провачека и Lb plantarum практически не подвергаются инактивации при высушивании предлагаемым способом. Отмечается незначительная инактивация риккетсии Провачека и Lb plantarum (в пределах ошибки титрования) при хранении сухих препаратов.

Предлагаемый способ позволяет получать практически без инактивации сухие биологические материалы вирусной, риккетсиозной и бактериальной природы и при этом сократить процесс сушки по сравнению с сублимационным способом в 8-36 раз в зависимости от состава среды высушивания. Хранение таких материалов в условиях различных температур не приводит к значительному снижению биологической активности микроорганизмов.

Внедрение предлагаемого способа в медицине и ветеринарии для получения сухих иммунобиологических и лекарственных препаратов улучшит их качество и существенно повысит производительность существующего оборудования. Предлагаемый способ также может быть использован в пищевой промышленности и сельском хозяйстве.