способ получения таурина

Формула изобретения

Способ получения таурина, включающий измельчение исходного биологического сырья, его растворение и выделение таурина из полученного раствора, отличающийся тем, что в качестве биологического сырья используют кератинсодержащие отходы мясоперерабатывающей промышленности, причем их обработку проводят 4-5%-ным раствором гидроксида натрия, полученный раствор последовательно обрабатывают протосубтилином, гомогенизированной биомассой поджелудочной железы свиньи или крупного рогатого скота и гомогенизированной биомассой печени крупного рогатого скота, а выделение таурина из гидролизата проводят путем его сорбции на анионите АВ-17-2 с последующим осаждением продукта 10-кратным гидромодулем этилового спирта и очисткой переосаждением из спиртового раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к получению аминокислоты таурина (2-аминоэтансульфоновой кислоты), которая находит применение в медицине для лечения аритмии, эпилепсии, сахарного диабета, гипертонической болезни, для ускорения секреции желчи.

Известен способ получения таурина, основанный на обессоливании водной суспензии измельченных органов морских животных электрофорезом, с последующей экстракцией в водной среде, очисткой экстракта на ионообменных смолах, охлаждением элюата, осаждением таурина, водорастворимым органическим растворителем и сушкой. Выход таурина 7.5-12.5 мг/г сырья [1].

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому эффекту является способ получения таурина из петушиных гребней. Последние предварительно обезжиривают 2 объемами ацетона, перемешивая в течение 2 ч. Экстракцию таурина проводят при рН 1.5-2.0 раствором соляной кислоты, температуре 98-100°С в течение 14-16 часов. Очистку экстракта осуществляют путем сорбции таурина на активированном угле. Десорбцию таурина проводят водой, подкисленной до рН 3.5-4.0. Целевой продукт осаждают из полученного раствора добавлением не менее 4-х объемов этилового спирта. Осадок таурина отделяют фильтрованием и сушат. Выход целевого продукта составляет 20-22 мг/г сырья [2].

Недостатком этого способа является то, что для получения целевого продукта используют дефицитное пищевое сырье - петушиные гребни, а также невысокий выход продукта - не более 22 мг/г сырья.

Задачей изобретения является замена пищевого сырья непищевым и повышение выхода таурина.

Поставленная задача решается тем, что в качестве сырья для получения таурина используется кератинсодержащее сырье (рога, копыта, перья и шерсть сельскохозяйственных животных), являющееся отходом предприятий мясоперерабатывающей промышленности. Предварительно измельченное кератинсодержащее сырье обрабатывают 4-5%-ным раствором гидроксида натрия в течение 1 часа при температуре 90°С, раствор кератинов последовательно обрабатывают протосубтилином, гомогенизированной биомассой поджелудочной железы свиньи или крупного рогатого скота (КРС) и гомогенизированной биомассой печени КРС. Выделение таурина из гидролизата проводят путем его сорбции на анионите АВ-17-2 ч с последующим осаждением продукта 10-ти кратным гидромодулем этилового спирта и очисткой переосаждением из спиртового раствора. Выход целевого продукта с содержанием основного вещества 93% (в пересчете на СВ 98%) составляет 57- 83 мг/г сырья.

Пример 1.

100 г предварительно измельченного кератинсодержащего сырья (смесь рогов и копыт), содержащего 85% кератина и 11% цистеина обрабатывают 900 мл 5%-ного раствора гидроксида натрия в течение 1 ч при температуре 90°С. Раствор охлаждают и осветляют фильтрованием через бумажный фильтр. Получают 950 мл фильтрата, содержащего 55 г/л высокомолекулярных белковых веществ и 30 г/л низкомолекулярных. Полученный раствор нейтрализуют 6 н соляной кислотой до рН 7.2-7.6, нагревают до температуры 50-55°С и вносят 1.1 г технического фермента протосубтилина ГЗх (соотношение фермент: субстрат составляет 1:0.02), проводят гидролиз белковых веществ в течение 2 ч и вносят еще 1.1 г протосубтилина ГЗх и процесс гидролиза продолжают еще 2 ч. После этого в полученный гидролизат порциями по 85 г (17 г сухих веществ - СВ) вносят гомогенизированную биомассу поджелудочной железы свиньи или КРС (соотношение фермент по СВ: субстрат 1:5) через каждые 2 ч. Процесс гидролиза ведут в течение 2 ч при температуре 55°С. Общее количество загрузок поджелудочной железы - 6. К полученному гидролизату добавляют гомогенизированную биомассу печени в количестве 5.5 г (1.1 г по СВ) (соотношение фермент по СВ: субстрат 1:8.5). Проводят трансформацию цистеина в таурин в течение 2 ч при температуре 40°С. Полученный гидролизат содержит 10 г/л таурина и 1 г/л цистеина. Его осветляют фильтрованием и проводят сорбцию таурина на анионите АВ-17-2 в статических условиях. Для этого к 950 мл гидролизата добавляют 190 г анионита АВ-17-2 в С Г форме. Сорбцию таурина проводят при перемешивании в течение 1 ч. Сливают 950 мл несорбированной фракции, содержащей 0.8 цистеина и 0.5 г таурина. Анионит дважды промывают одним объемом дистиллированной воды. Для проведения десорбции анионит заливают 63 мл 12%-ного раствора хлорида натрия, перемешивают при температуре 40°С в течение 20 мин, декантируют 63 мл элюата, содержащего 31.4 г/л таурина. Анионит 5 раз промывают порциями дистиллированной воды объемом по 63 мл. Промывные воды объединяют с элюатом. Общий объем раствора таурина составляет 378 мл. К нему добавляют 3780 мл 96%-ного этилового спирта. Суспензию выдерживают при температуре 4-6°С в течение 4 ч и спирт декантируют. Осадок кристаллов технического таурина массой 27.2 г растворяют в 68 мл дистиллированной воды, добавляют 680 мл 96%-ного этилового спирта и проводят переосаждение таурина в тех же условиях, что и его осаждение. Получают 6.1 г препарата, содержащего 93% таурина (или 98% в расчете на СВ). Таким образом, выход таурина составляет 57 мг/г сырья.

Пример 2.

100 г предварительно измельченного кератинсодержащего сырья (смесь рогов и копыт), содержащего 85% кератина и 11% цистеина, обрабатывают 900 мл 5%-ного раствора гидроксида натрия в течение 1 ч при температуре 90°С. Раствор охлаждают и осветляют фильтрованием через бумажный фильтр. Получают 950 мл фильтрата, содержащего 55 г/л высокомолекулярных белковых веществ и 30 г/л низкомолекулярных. Полученный раствор нейтрализуют 6 н соляной кислотой до рН 7.2-7.6, нагревают до температуры 50-55°С и вносят 1.1 г технического фермента протосубтилина ГЗх (соотношение фермент: субстрат составляет 1:0.02), проводят гидролиз белковых веществ в течение 2 ч и вносят еще 1.1 г протосубтилина ГЗх и процесс гидролиза продолжают еще 2 ч. После этого в полученный гидролизат порциями по 85 г (17 г сухих веществ - СВ) вносят гомогенизированную биомассу поджелудочной железы свиньи или КРС (соотношение биомасса поджелудочной железы (СВ): субстрат 1:5) через каждые 2 ч. Процесс гидролиза ведут в течение 2 ч при температуре 55°С. Общее количество загрузок поджелудочной железы - 6. К полученному гидролизату добавляют гомогенизированную биомассу печени в количестве 6.0 г (1.2 г по СВ) (соотношение биомасса печени (СВ):субстрат 1:8.5). Проводят трансформацию цистеина в таурин в течение 2 ч при температуре 40°С. Полученный гидролизат содержит 10 г/л таурина и 1 г/л цистеина. Его осветляют фильтрованием и проводят сорбцию таурина на анионите АВ-17-2 в статических условиях. Для этого к 950 мл гидролизата добавляют 190 г анионита АВ-17-2 в Сl^- форме. Сорбцию таурина проводят при перемешивании в течение 1 ч. Сливают 950 мл несорбированной фракции, содержащей 0.8 цистеина и 0.5 г таурина. Анионит дважды промывают одним объемом дистиллированной воды. Для проведения десорбции анионит заливают 63 мл 12%-ного раствора хлорида натрия, перемешивают при температуре 40°С в течение 20 мин, декантируют 63 мл элюата, содержащего 31.4 г/л таурина. Анионит 5 раз промывают порциями дистиллированной воды объемом по 63 мл. Промывные воды объединяют с элюатом. Общий объем раствора таурина составляет 378 мл. К нему добавляют 3780 мл 96%-ного этилового спирта. Суспензию выдерживают при температуре 4-6°С в течение 4 ч и спирт декантируют. Осадок кристаллов технического таурина массой 27.2 г растворяют в 68 мл дистиллированной воды, добавляют 680 мл 96%-ного этилового спирта и проводят переосаждение таурина в тех же условиях, что и его осаждение. Получают 6.1 г препарата, содержащего 93% таурина (или 98% в расчете на СВ). Таким образом, выход таурина составляет 57 мг/г сырья.

Пример 3. 100 г предварительно измельченного кератинсодержащего сырья (пера птицы), содержащего 80% кератина и 16% цистеина растворяют в 900 мл 5%-ного раствора гидроксида натрия при температуре 90°С. Дальнейшую обработку проводят как в Примере 2. Получают 8.90 г препарата, содержащего 93% таурина (или 98% в расчете на СВ). Таким образом, выход таурина составляет 83 мг/г сырья.

Таким образом, замена пищевого сырья (петушиных гребней) на непищевое (кератинсодержащие отходы предприятий мясоперерабатывающей промышленности) позволяет в 2.5-4 раз увеличить выход таурина по сравнению с прототипом. Замена пищевого сырья непищевым позволяет снизить себестоимость конечного продукта в 2.5-3 раза по сравнению с прототипом.

Кроме того, использование кератинсодержащего сырья позволяет решить экологическую проблему - утилизацию отходов предприятий мясоперерабатывающей промышленности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Заявка Японии № 59-73561, кл. С 07 С 143/14, 1984 г.

2. Л.И.Стекольников, В.В.Рыльцев, Т.Е.Игнатюк, М.Н.Виноградова. Способ получения таурина., А.с. СССР № 1657491, кл. С 07 С 309/14//А 61 К 31/185, опубл. 23.06.91. Бюл. № 23.