способ получения пектина из морских трав.

Формула изобретения

Способ получения пектина из морских трав, включающий измельчение сухой морской травы из семейства Zosterae, приготовление суспензии, ее обработку для разрушения растительных клеток и выделение пектинов, отличающийся тем, что разрушение растительных клеток ведут обработкой суспензии ультразвуком при постоянной температуре и разделяют на фракции хроматографией на сефарозе или импрегнированном силикагеле.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в фармации и медицинской промышленности, а также в пищевой промышленности.

Известен способ обработки растительного сырья, включающий разрушение растительных клеток ультразвуком и перевода полученных органических полимеров в водный или спиртовой раствор, с последующим их разделением на фракции (см. Молчанов Г.И. Ультразвук в фармации. -М., 1980, 176 с.).

Этот известный способ не позволяет выделить биологически активные пектины из растительного сырья, так как применяется ультразвук в диапазоне частот и с интенсивностью, приводящей к возникновению теплового эффекта, который разрушает биологически активные вещества, содержащиеся в растительном сырье.

Известен способ получения пектинов из морских трав, включающий измельчение сухой морской травы, приготовление из нее суспензии и разрушение растительных клеток раствором кислоты при высокой температуре с последующим выделение пектинов методом переосаждения щелочами (см. Р.Г.Оводова. Химическое исследование зостерина - пектина морских трав. - Автореферат дисс. канд. хим. наук. Владивосток, АН СССР - ДВНЦ., 1971 г., 19 с.).

Он выбирается в качестве прототипа, так как направлен на решение той же задачи, что и заявляемое изобретение.

Однако и этот известный способ обладает существенными недостатками, а именно, он не позволяет разделить различные фракции пектинов и выделить из них биологически активные фракции пектинов. Кроме того, при реализации такого известного способа получения пектинов образуется большое количество экологически опасных отходов - кислот и кислотных дериватов целлюлозы.

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения пектина из морской травы по безотходной и экологически чистой технологии с выделением пектинов, обладающих биологической активностью, в том числе, в отношении иммунной системы.

Поставленная задача решена так, что в известном способе получения пектинов из морских трав, включающем измельчение сухой морской травы, приготовление из нее суспензии и разрушение растительных клеток с получением состава, который разделяют на фракции с последующим выделением пектинов, согласно настоящему изобретению, разрушение растительных клеток ведут ультразвуком и одновременно поддерживают постоянную температуру суспензии, затем часть ее разделяют на фракции с помощью аналитической хроматографии, каждую фракцию подвергают биотестированию и по результатам упомянутых анализа и биотестирования выбирают по крайней мере одну фракцию пектинов, и нарабатывают ее из всей массы суспензии путем препаративной хроматографии.

Проведенный заявителем и авторами анализ научно-технической и патентной информации показал, что на дату подачи заявки в мировой практике неизвестно предлагаемая совокупность существенных признаков, характеризующая способ получения пектинов из морских трав. Однако отдельные признаки в сочетании с другой совокупностью существенных признаков известны. Например, известно из аналога разрушения растительных клеток с помощью ультразвука с одновременным нагревом суспензии. В результате происходит разрушение биологически активных веществ при наличии перегрева суспензии.

В нашем случае, разрушение растительных клеток ведут с помощью ультразвука и одновременно поддерживают постоянную температуру суспензии, что исключает разрушение биологически активных веществ, так как они не перегреваются.

Известно в медицине и в биохимии разделение на фракции части суспензии с помощью хроматографического анализа, после которого, обычно выбирали соответствующую фракцию и потом ее выделяли из всей массы суспензии, в том числе и с помощью предварительной хроматографии. В этом известном случает получаемая фракция суспензии не содержит биологически активные пектины.

Кроме того, нельзя выделить пектины с заданными свойствами биологически активных веществ, так как каждую фракцию пектинов никто не тестировал на биологическую активность. В нашем случае, после хроматографического анализа каждую фракцию подвергают биотестированию и по результатам анализа и биотестирования выделяют по крайней мере одну фракцию биологически активного пектина и потом его нарабатывают с помощью препаративной хроматографии из всей массы суспензии.

Таким образом, заявляемый способ позволяет получить максимальное количество биологически активных пектинов из морской травы, так как обработка травы происходит без разрушения биологически активных ее веществ, осуществляется точное их разделение по фракциям и определение у каждой из них биологической активности, а потом производится наработка массы биологически активного пектина, заранее выбранного по результатам анализа и биотестирования, что в известных способах не удается получить. Кроме того, в нашем случае, заявляемый способ является экологически чистым, т.к. не используются химически агрессивные вещества (кислоты, щелочи), а из-за точного определения биологической активности каждой фракции, содержащейся в исходном сырье, найдено конкретное применение любой фракции, например, в фармакологии, пищевой промышленности, т.е. получена безотходная технология.

Следовательно, заявляемый способ является новым и соответствует также критерию "изобретательский уровень".

Сущность настоящего изобретения и практическая осуществимость поясняется конкретным примером его осуществления.

В качестве растительного сырья использовали морскую траву Zostera marina, произрастающую в Белом море (Чупинская губа). При исходной влажности 15% траву высушивали до 2% влажности при помощи традиционного оборудования для инфракрасной сушки растительного сырья. Сухую траву измельчали механическим способом на традиционном мельничном оборудовании до пылевидного состояния (размер частиц от 0,1 до 1,0 мм) и приготовили суспензии в водно-этаноловом растворе (концентрация этанола 3-5%).

Полученную суспензию обрабатывали ультразвуком на специализированной установке при частоте в интервале 15-20 Кгц и удельной мощности 400-600 Вт/см² при постоянном перемешивании суспензии, при этом поддерживали температуру измельченной суспензии в пределах 38-40^oC, в результате чего происходило разрушение растительных клеток и выход в раствор биологически активных веществ, в том числе пектинов.

Затем производили осаждение не перешедших в раствор органических веществ методом центрифугирования в течение 30-40 мин при 80-100 g и отделяли раствор, содержащий растворенные вещества. Выход растворимых веществ составил 12-15% (по массе сухого остатка) от исходного количества сырья.

Часть раствора подвергали хроматографическому анализу на оборудовании с использованием градиентной системы элюирования и двумя детекторами (рефрактометрическим с диодной линейкой) и колонками с сорбентами различных типов (сефароза, импрегнированный селикагель), что позволило выделить три фракции пектинов (фракции A, B, C) с молекулярной массой от 15 000 до 20 000 Да.

Каждую из этих фракций подвергали биологическому тестированию, используя метод, позволяющий определить наличие биологической активности тестируемого вещества в отношении клеток иммунной системы. Этот метод впервые применялся для оценки биологической активности пептидов, но является общеизвестным (Wybran J. et al., Ann. N.Y. Acad. Sci., 1975, vol. 259, pp. 300-306.)

Метод заключается в том, что лимфоциты периферической крови выделяют на градиенте плотности и в исследуемую культуру клеток добавляют исследуемый препарат в заранее определенной концентрации. Затем в цитометре подсчитывают количество T-лимфоцитов, образующих так называемые "розетки" с эритроцитами барана (E-POK клетки) и сравнивают полученный результат с аналогичными в контроле (без добавления препарата). Статическое превышение числа E-POK (в пределах 10-15) свидетельствует о наличии биологической активности.

Результаты биотестирований фракций пектинов A, B, C представлены в таблице.

По результатам биотестирования выбрали наиболее активную фракцию пектинов (фракцию B), которую нарабатывали из всей массы раствора путем препаративной хроматографии, используя высокопроизводительное оборудование, оснащенное системой регенерации элюента (CEDI Preparative LC System), что позволило получить достаточное количества вещества (8-10% от массы всего сухого остатка растворенных веществ) для последующих исследований, с целью создания высокоэффективных иммуностимулирующих лекарственных средств.

Фракции A и C, а также не перешедшие в раствор органические вещества, после соответствующей обработки и контроля качества, использовали для получения пищевых добавок.

Таким образом заявляемый способ получения пектинов из морских трав является безотходной и экологически чистой технологией и позволяет получать биологически активные пектины, перспективные для создания новых лекарственных средств и сырье для создания высокоэффективных пищевых добавок.