способ получения серицина и фиброина

Формула изобретения

Способ получения серицина и фиброина шелка из оболочки коконов тутового шелкопряда путем гидролиза, нейтрализации, фильтрации, отличающийся тем, что гидролиз проводят при температуре 103-105°С в течение 2,5-3,0 ч водным раствором 2,6-2,8% гидроокиси калия, взятых в массовом соотношении к гидролизуемому сырью, равном 6:1, соответственно, полученный гидролизат после нейтрализации фильтруют, подвергают микрофильтрации через мембранный фильтр с размером пор 0,10 мкм для получения серицина с сахароснижающим эффектом и молекулярной массой 5000-6000, а осадок на фильтре промывают разбавленной HCl и дистиллированной водой для получения фиброина кардиотропного действия с молекулярной массой 140000-150000.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства биологически активных пищевых добавок (БАД) из коконов тутового шелкопряда.

Известно, что в качестве БАД используют белки и их различные гидролизаты.

Известен способ получения фиброина с молекулярной массой 170000-200000, обладающего кардиотропной активностью.

В этом способе гидролизом отходов переработки коконов тутового шелкопряда 3-4% раствором смеси NaOH и КОН, взятых в соотношении 1:1 при температуре 90-95°С в течение 4-4,5 ч, нейтрализацией уксусной кислотой до 6-7 можно получить один продукт - фиброин, а серицин промывается при получении шелковой нити [1].

Другим близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения суммы пептидов из оболочки коконов тутового шелкопряда путем гидролиза раствором 1,8-2,2% NaOH при 100°С в течение 6-10 ч раствором 1,8-2,2% NaOH в соотношении к гидролизному сырью 7-8:1 соответственно, в этом прототипе условия гидролиза и более низкая основность NaOH позволяет получить один продукт - серицин, а остаток взятого исходного сырья остается негидролизованной [2].

Таким образом, как видно из вышеприведенных данных в первом [1] и втором [2] аналогах получен один целевой продукт, а в заявляемом способе при подборе гидролизующего агента и условий гидролиза одновременно получены два целевых продукта - фиброин и серицин.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения серицина и фиброина, в процессе которого одновременно получаются два целевых продукта: серицин с молекулярной массой 5000-6000 и фиброин с молекулярной массой 140000-150000, обладающих биологической активностью (сахароснижающим эффектом, кардиотропным действием).

Поставленная задача решается путем гидролиза коконов тутового шелкопряда при 103-105°С в течение 2,5-3 ч водным раствором 2,6-2,8% гидроокиси калия, взятых в массовом соотношении к гидролизуемому сырью, равном 6:1, фильтрат используют для получения серицина, а осадок - для получения фиброина.

Приводим примеры осуществления предлагаемого способа, в котором используют коконы тутового шелкопряда, очищенные от куколок.

Пример 1.

В котел-экстрактор загружают 60 л воды и растворяем 1,68 кг 2,8% гидроокиси калия, далее температуру котла поднимаем до 103°С и частями погружаем 10 кг очищенных коконов, и поддерживаем температуру реакционной смеси в течение 3 ч при 103-105°С при постоянном перемешивании.

После истечения 3 ч (растворения коконов) реакционную смесь охлаждаем и нейтрализуем пищевой кислотой (лимонной или уксусной) до нейтральной среды. Нейтрализованный раствор переносим на фильтр, фильтрат сгущаем под вакуумом до концентрации сухих веществ, равном 10%, проводим микрофильтрацию через мембранный фильтр с размером пор 0,10 мкм при температуре 30°С для удаления солей и сушим на распылительной сушилке при температуре входа 170-180°С и на выходе 80-85°С.

Выход целевого продукта - суммы пептидов с молекулярной массой 5000-6000 составляет 32% от массы взятого сырья.

Осадок на фильтре для удаления от солей промываем 6 л 0,5%-ного раствора соляной кислоты и последовательно 10 л нагретой до 40°С дистиллированной воды до нейтральной среды.

Промытый осадок сушим в сушильном шкафу при температуре 100-105°С. Выход сухого фиброина с молекулярной массой 140000-150000 составляет 63% от взятого исходного сырья.

Пример 2.

10 кг очищенных коконов тутового шелкопряда гидролизуют соответственно примеру 1. В отличие от примера 1 расход гидроокиси калия составлял 1,32 кг (2,2%). Время гидролиза увеличилось до 4 часов. При этом выход серицина составляет 34%, а фиброина 60% от исходного сырья.

Пример 3.

10 кг очищенных коконов тутового шелкопряда гидролизуют соответственно примеру 1. В отличие от примера 1 расход гидроокиси калия составлял 2,1 кг (3,5%). Время гидролиза уменьшилось до 2,5 ч. При этом выход серицина составлял 49%, а фиброина 41%.

Пример 4.

10 кг очищенных коконов тутового шелкопряда гидролизуют соответсвенно примеру 1. В отличие от примера расход гидроокиси калия составлял 1,32 кг (2,6%). Время гидролиза было равно 3,5 ч. При этом серицина 30%, а фиброина 44,5% от исходного сырья.

Пример 5.

10 кг очищенных коконов тутового шелкопряда гидролизуют 50 л 1,8%-го раствора гидроокиси калия. После 4,5 часов гидролиза остаются негидролизованные нити коконов. При этом гидролиз идет неравномерно, и при дальнейшей обработке выход серицина составлял 31% и фиброина - (41%) (уменьшается).

Пример 6.

10 кг очищенных коконов тутового шелкопряда гидролизуют, как в примере 2, но вместо калия гидроокиси используют натрий гидроокись.

В результате гидролиз идет не полностью, остаются негидролизованные нити. Выход серицина - (26%), а фиброина - 39%, естественно уменьшается.

Пример 7.

10 кг очищенных коконов тутового шелкопряда гидролизуют соответственно примеру 1. В отличие от примера 1 температура гидролиза равна 100-102°С. При этом выход серицина составляет 22%, а фиброина 58% от исходного сырья.

Пример 8.

10 кг очищенных коконов тутового шелкопряда гидролизуют соответственно примеру 1. В отличие от примера 1 температура гидролиза равна 106-107°С. При этом выход серицина составляет 30%, а фиброина - 60%, выделяется NH₃ и частично идет расщепление пептидов.

Таким образом, предлагаемый гидролизующий агент - КОН, основность которого больше, чем NaOH, и оптимальные условия гидролиза дают неожиданный экономический эффект, который заключается в получении в одном процессе двух целевых продуктов серицина (молекулярной массой 5000-6000) и фиброина (молекулярной массой 140000-150000) с определенной молекулярной массой и биологической активностью.

Биологическая активность фиброина, полученного по заявленному способу, очевидна, так как аминокислотный составы фиброина по IAP 03297 и фиброина, полученного по предлагаемому способу, близки, но содержание незаменимых аминокислот значительно выше (табл.1), таких как глютамин, изолейцин, лейцин, фенилаланин, лизин.

Таблица 1
Аминокислоты, входящие в состав Куватина
№	Аминокислота	Содержание, % на навеску по IAP 03297	Содержание, % на навеску по заявляемому способу
1	Asp (Аспарагин)	1,1	1,1
2	Thr (Треонин)	0,8	0,8
3	Ser (Серии)	0,8	0,8
4	Glu (Глютамин)	1,2	1,8
5	Pro (Пролин)	0,5	0,5
6	Gly (Глицин)	1,8	1,8
7	Ala (Алании)	3,6	3,6
8	Val (Валин)	1,2	1,2
9	Met (Метионин)	1,1	1,1
10	Yle (Изолейцин)	0,8	1,2
11	Leu (Лейцин)	1,1	1,7
12	Туг (Тирозин)	1,1	1,1
13	Phe (Фенилаланин)	1,4	1,6
14	His (Гистидин)	1,5	1,5
15	Lys (Лизин)	2,1	2,7
16	Are (Аргинин)	3,1	3,1

Как видно из анализа данных табл.1, содержание незаменимых аминокислот, не синтезируемых в организме, увеличилось, так глютамина на 0,6%, изолейцина на 0,4%, лейцина на 0,6%, фенилаланина на 0,2% и лизина на 0,6%, что свидетельствует, очевидно, о повышении биологической активности заявляемого фиброина.

Для подтверждения вышесказанного, проведено сравнительное изучение кардиотропного действия заявляемого фиброина с фиброином IAP 03297 (табл.2).

Таблица 2
Сравнительная кардиотропная активность заявляемого фиброина и фиброином IAP 03297
Объект исследования	Увеличение гликогена, %	Увеличение пировиноградной кислоты, %	Уменьшение молочной кислоты	Увеличение ОВП МК/ПВК
Фиброин по IAP 03297, 25 мг/кг	29,5	24,5	23,6	14,4 мВ
Заявляемый фиброин, 25 мг/кг	33,4	26,3	21,2	16,1 мВ

Анализ данных, приведенных в табл.2, показывает, что применение предлагаемого в заявке фиброина способствует умеренному усилению сократительных функций миокарда, увеличению диастолы и сопровождается понижением возбудимости сердца. При этом в сердечной мышце наблюдается повышение содержания гликогена, пировиноградной кислоты, окислительно-восстановительного потенциала систем и молочная - пировиноградная кислоты (ОВП МК/ПВК) и увеличение дефицита избыточного лактата в миокарде, что свидетельствует о преобладании аэробного пути образования энергии, необходимой для снабжения сократительного акта. Таким образом эффект фиброина, полученного по заявляемому способу, является более выраженным, чем действие фиброина по IAP 03297.

Для определения гипогликемической активности заявляемого серицина и серицина по IAP 02894 было изучено их влияние на содержание сахара в крови у крыс и на содержание сахара в крови у крыс с аллоксановой гипергликемией.

В первом случае однократное введение серицина в дозе 1,0 мг/100 г приводило к понижению сахара в крови на 13,6% по IAP 02894, и напротив, однократное введение заявляемого серицина понижало сахар на 16,4%.

Более четкое гипогликемическое действие серицина по IAP 02894 и заявляемого серицина удалось выявить на животных с различными гипергликемиями. После внутрижелудочного введения глюкозы крысам с алиментарной гипергликемией в крови контрольных крыс через 30 мин сахар повышался на 59,2%, у животных же, которым за 2 ч 30 мин до этого вводили препараты в дозе 1,0 мг/100 г, сахар в крови повышался: у животных с введенным серицином по IAP 02894 на 28,8%, у животных с введенным заявляемым серицином на 18,8%, что свидетельствует о выраженном сахаропонижающем действии заявляемого серицина.

Влияние заявляемого препарата проявилось и у крыс с аллоксановой гипергликемией (в опыт животных брали через 7 дней после введения аллоксана, сахар в крови последних был в пределах 250-270 мг %). У этой группы крыс через 1 час после введения исследуемого препарата в дозе 1,0/100 г, сахар в крови понижался соответственно на 22,7 и 28,8%, а через 3 часа на 54,1 и 70,3%.

Таким образом, заявленный серицин по сравнению с серицином по IAP 02894 в опытах на крысах оказывает более высокое гипогликемическое действие, которое наиболее выражено у животных с экспериментальными гипергликемическими состояниями. Все это делает основание использовать заявленный серицин в качестве биологически активной добавки в комплексном лечении сахарного диабета.

Источники информации

1. Расмий ахборотнома, 2007 № 3, IAP 03297.

2. Расмий ахборотнома, 2005 № 6, IAP 02894.