способ получения фукоидана из ламинарии

Формула изобретения

1. Способ получения фукоидана из ламинарии, включающий измельчение сырья, обработку раствором кислоты, отделение кислотного экстракта и получение из него конечного продукта, отличающийся тем, что обработку ламинарии проводят 0,5-1,0%-ным раствором пищевой кислоты в течение 4-5 ч, а конечный продукт получают путем ультрафильтрации кислотного экстракта на мембране с размером пор от 100 до 300 кДа, а затем сушат.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку конечного продукта проводят либо лиофильной, либо распылительной, либо вакуумной сушкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к процессу переработки бурых водорослей и касается получения биологически активного полисахарида, в частности фукоидана для использования его в профилактической медицине, микробиологии, химико-фармацевтической, косметологической, пищевой промышленности и т.п.

Кислый полисахарид-фукоидан представляет собой водорастворимое высокомолекулярное соединение, содержащее множество боковых цепей. Он обладает различными биологическими активностями, включая антикоагуляционное, онкопрофилактическое, антивирусное, гиполипидемическое.

Известны способы получения из бурых водорослей кислого полисахарида - фукоидана:

- патент РФ №2247574 от 26.12.2002, МПК А61К 35/80 "Средство, обладающее антикоагулянтным и иммунотропным действием", включающий обработку бурой водоросли Fucus evanescens этанолом, затем ее сушку и измельчение, обработку водой сначала при комнатной температуре, а затем при температуре 50-60°С. Концентрация экстракта, отделение осадка, получение натриевой соли фукоидана путем высаживания ее эталоном, промывание водой и сушку также этанолом;

- патент РФ №2135518 от 17.06.1998 "Способ получения водорастворимых полисахаридов бурых водорослей". Способ предусматривает обработку свежих или замороженных, или сухих водорослей растворителями (этанол, ацетон, хлороформ), последовательную экстракцию полисахаридов 0.1 N соляной кислоты при комнатной температуре и водой 50-60°С. Получение фукоидана осуществляют с помощью гидрофобной хроматографии;

- патент РФ №2028153 от 09.02.1995 "Способ получения биологически активных веществ из ламинарии". Способ предусматривает обработку свежих, замороженных или сухих бурых водорослей спиртовым раствором с последующим осаждением из спиртового раствора комплекса ламинарана с фукоиданом. Для отделения фукоидана осадок обрабатывают 0.4% раствором соляной кислоты при комнатной температуре и водой при температуре 50-60°С в течение 2 часов; затем к полученному раствору добавляют 0.5 М раствора цетавлона для переведения кислых полисахаридов в осадок. Полученный осадок растворяют в 0.4% растворе соляной кислоты, а затем обрабатывают раствором этанола с получением фукоидана;

- патент РФ №2240816 от 28.07.03, при этом бурые водоросли обрабатывают этанолом, обработанную водоросль экстрагируют раствором соляной кислоты, экстракт концентрируют до 1/5 первоначального объема на ультрафильтрационной установке с мембраной, имеющей поры от 5 до 100 кДа, нейтрализуют до рН 6.0 раствором гидроксида натрия и упаривают на роторном испарителе до 1 л. Полученный концентрат нейтрализуют, а затем этанолом осаждают фукоидан и высушивают;

- патент РФ №2233104, 09.12.02 "Способ комплексной переработки бурых водорослей с получением йодсодержащих и полисахаридных продуктов", при этом бурые водоросли экстрагируют водно-спиртовым раствором, твердый остаток обрабатывают 1% раствором соляной кислоты в течение 6-10 часов при комнатной температуре. Полученную массу подогревают до температуры 45-55°С в течение 4-6 ч. Полученный кислотный экстракт сначала нейтрализуют до рН 7, упаривают под вакуумом при температуре 50-55°С, а затем фукоидан выделяют путем осаждения его этанолом и сушат.

Недостатками данных способов является то, что сырье сначала обрабатывают спиртосодержащим растворителем, а для получения кислого полисахарида-фукоидана используют либо дорогостоящие химические вещества (спирт, либо цетавлон), либо дорогостоящее оборудование, а именно гидрофобную хроматографию, роторные испарители. Сушку осуществляют также в основном спиртом.

Наиболее близким по технической сущности способом получения кислых полисахаридов является способ по патенту №2041656 от 23.10 1991, МПК 6 A23L 1/337 "Способ получения пищевого полуфабриката из ламинариевых водорослей", включающий измельчение бурых водорослей, обработку их пищевой кислотой при рН 1-3 в течение 2-3 часов при комнатной температуре, с получением гелеобразного продукта, в состав которого входит и кислый полисахарид - фукоидан.

Недостатком данного способа является получение только комплексного кислого полисахарида, в состав которого входят как низкомолекулярные продукты, так и высокомолекулярные полисахариды, в частности фукоидан.

Задачей данного изобретения является получение чистого кислого полисахарида - фукоидана с сохранением его нативных свойств, а также увеличение чистоты конечного продукта.

Поставленная задача решается путем измельчение сырья, обработки бурых водорослей раствором кислоты с рН 1-3, отделения кислотного экстракта и получения из него конечного продукта, согласно изобретению обработку бурых водорослей проводят 0,5-1% раствором кислоты в течение 4-5 часов при комнатной температуре, конечный продукт получают путем одноразовой ультрафильтрации на мембране от 100 до 300 кДа, а затем сушат. Причем сушку осуществляют с помощью лиофильной сушки, либо распылительной, или вакуумной.

Предлагаемое техническое решение соответствует критериям "новизна", "изобретательский уровень" и "промышленное применение".

Сущность способа заключается в следующем.

Водоросль сырец (или сухую, после предварительного замачивания в воде при 80°С в течение 2-3 часов) измельчают на фарш-волчке и проводят кислотную обработку 0,5-1.0% раствором пищевой кислоты (рН 1-3) в течение 4-5 часов при комнатной температуре. Кислотный экстракт отделяют от твердой фракции фильтрованием через сито и тканевый фильтр и направляют на ультрафильтрацию с мембраной от 100 до 300 кДа, полученный конечный продукт сушат.

Новым в заявляемом техническом решении является то, что исходное сырье - бурые водоросли обрабатывают 0,5-1.0% раствором кислоты в течение 4-5 часов при комнатной температуре, а конечный продукт получают путем одноразовой ультрафильтрации на мембране от 100 до 300 кДа кислотного экстракта с последующей сушкой.

Обработка сырья 0,5-1.0% раствором кислоты с рН 1-3 в течение 4-5 часов при комнатной температуре позволяет максимально сохранить нативные свойства конечного.

Применение одноразовой ультрафильтрации на мембране от 100 до 300 кДа позволяет получить без дополнительных затрат высокомолекулярный кислый полисахарид - фукоидан с молекулярной массой от 100000 до 300000 дальтон, полностью избавиться от низкомолекулярных полисахаридов, снижающих нативную активность препарата и вызывающих побочные явления, в частности аллергию и получить полисахарид, обладающий высокой биологической активностью, а именно противовоспалительной, антиоксидантной и антикоагуляционной, антивирусной. Выход конечного продукта составляет 6.0-8.0% от сухого сырья.

Сушку конечного продукта осуществляют без применения спирта, что значительно сокращает время сушки и трудозатраты.

Заявляемый способ характеризуется простотой и технологичностью, т.к. включает в основном экстракцию и ультрафильтрацию. С помощью последнего приема получают нативный фукоидан с чистотой 92-96%.

Количественное определение фукоидана проводили спектрофотометрическим методом по реакции взаимодействия фукоидана с тиогликолевой кислотой в среде серной кислоты и анализом образца фукоидана методом ЯМР на ядрах С¹³ и Н¹ .

Полученный фукоидан представляет собой порошок белого цвета хорошо растворимый в воде и хорошо усваиваемый в желудочно-кишечном тракте. Это происходит за счет того, что молекулярная масса фукоидана составляет 100000-300000 дальтон. Молекулярный вес и количество сульфатных групп обеспечивает его растворение в воде и кислых растворах, что обуславливает возможность терапевтического применения фукоидана, полученного по заявляемой технологии.

Острую токсичность препарата исследовали на неинбредных мышах путем добавления его в корм и введение под кожу. Полученный фукоидан нетоксичен при его приеме в дозах до 500 мг/кг.

Пример конкретного выполнения

Пример 1.

10 кг сырой ламинарии измельчают на фарш-волчке и помещают в кислый раствор (12 л воды и 1 л 80% уксусной кислоты при рН 3 на 5 часов при комнатной температуре). Полученную смесь фильтруют через сито и тканевый фильтр. Полученный кислый экстракт пропускают через ультрафильтрационную установку с мембраной, имеющей поры 200 кДа. В процессе ультрафильтрации получают фукоидан с молекулярной массой 200000 дальтон, который сушат с помощью лиофильной сушки. Полученный конечный продукт - фукоидан представляет собой порошок белого цвета, хорошо растворимый в воде.

Выход его составляет	70 г.
Чистота продукта	94%.

Пример 2.

10 кг замороженной сырой ламинарии размораживают, измельчают на фарш-волчке и помещают в 1% раствор соляной кислоты на 4 часа при комнатной температуре. Полученную смесь фильтруют через сито и тканевый фильтр, затем кислый экстракт пропускают через ультрафильтрационную установку с мембраной, имеющей поры 100 кДа. В процессе ультрафильтрации получают фукоидан с молекулярной массой 100000 дальтон, который затем сушат с помощью распылительной сушки.

Продукт представляет собой порошок белого цвета, хорошо растворимый в воде.

Выход его составляет	60 г.
Чистота продукта	- 96%.

Пример 3

1.3 кг сухой ламинарии замачивают в 15 л воды при 80°С в течение 2-3 часов, измельчают на фарш-волчке и помещают в 0.8% раствор соляной кислоты на 5 часов при комнатной температуре. Затем полученную смесь фильтруют через сито и тканевый фильтр, отделяют кислый экстракт и пропускают его через ультрафильтрационную установку с мембраной, имеющей поры 300 кДа. После ультрафильтрации получают фукоидан с молекулярной массой 300000 дальтон, который затем сушат с помощью барабанной сушки.

Продукт представляет собой порошок белого цвета, хорошо растворимый в воде.

Выход его составляет	80 г.
Чистота продукта	92%.

В настоящее время на опытной базе ФГУП "ТИНРО-Центра" получена опытная партия фукоидана в количестве 150 г.