способ получения стеринов

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕРИНОВ путем гидролиза и экстракции пекарских дрожжей спиртовой щелочью с выделением эргостерина и отделением маточника с последующей кристаллизацией из него стеринов и возвратом спирта в процесс, отличающийся тем, что маточник перед кристаллизацией нейтрализуют соляной кислотой до рН 6,0 - 7,5, после чего стерин выделяют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству стеринов из дрожжей, в частности эргостерина и сопутствующих стеринов из пекарских дрожжей.

Известны способы получения стеринов из различных микроорганизмов, в частности эргостерина и его производных из дрожжей, представляющих отходы производств лимонной кислоты, пенициллина, сульфитных щелоков, пивоварения, хлебопечения (1-4). Способы получения стеринов основаны на гидролизе биолипидной фракции различных дрожжей и экстрагировании из нее органическим растворителем (например петролейным эфиром, бензолом и др.) свободного эргостерина и отдельно или одновременно с ним производных эргостерина (эфиры) и другие стерины, присутствующие в биомассе, дрожжах, например, убихинон-9.

Выход стеринов и, в частности эргостерина, зависит от содержания его в исходном сырье дрожжах, что определяет выбор технологии промышленного получения стеринов, а также наиболее дешевый источник сырья.

Известен промышленный способ получения стеринов из пекарских дрожжей или мицелия пенициллина, а именно эргостерина (провитамина Д) путем кислотного гидролиза дрожжей и экстракции эргостерина сырца этиловым спиртом с последующей двойной перекристаллизацией сырца спирто-бензольным раствором для выделения чистого эргостерина, из которого затем получают витамин Д₂ (5).

Способ предусматривает комплексную переработку сырья с получением эргостерина и белкового остатка как кормового продукта.

Однако кислотный гидролиз разрушает белки, но не липидную фракцию, которая экстрагируется вместе с эргостерином и далее частично осаждается вместе с ним, снижая качество эргостерина-сырца. Кроме того, в настоящее время по условиям охраны труда из-за токсичности бензола в производстве с ним не работают. При этом маточник в процессе кристаллизации эргостерина с первой стадии присоединяется к эргостерину сырцу, а со второй кристаллизации выводится из процесса. Однако процесс перекристаллизации не может быть непрерывным, т.к. маточник со временем все более обогащается другими стеринами, омыленными липидами солями жирных и аминокислот и другими примесями. Поэтому маточник необходимо выводить из процесса после 1-ой кристаллизации эргостерина.

Наиболее близким к описываемому изобретению является способ получения стеринов из пекарских дрожжей путем гидролиза и экстракции спиртовой щелочью с выделением эргостерина и отделением маточника с последующей кристаллизацией из него осадка смеси стеринов и возвратом спирта в процесс (6).

Способ предусматривает отделение маточника со смесью стеринов, содержащего гидролизаты белков, нуклеиновых кислот, едкое кали и другие примеси, на первой стадии очистки эргостерина сырца при кристаллизации эргостерина из спиртового раствора. При этом отделенный от эргостерина маточник идет на кристаллизацию из него стеринов с целью отгонки спирта на регенерацию и возврата в процесс.

Однако выпавшие при кристаллизации в осадок стерины и примеси в настоящее время представляют собой отход производства и идут на выброс, что снижает общий выход стеринов, присутствующих в исходных дрожжах, и в частности эргостерина. При этом вместе с эргостерином в осадке остаются сопутствующие ему полезные стерины, такие как ланостерин, зимостерин и другие, представляющие собой самостоятельный интерес как смесь стеринов в качестве самостоятельного продукта.

Способ не позволяет очистить осадок стеринов от примесей и выделить стерины в свободном состоянии, вследствие чего они идут в отход.

Задачей изобретения является создание способа получения стеринов, обеспечивающего увеличение выхода стеринов из пекарских дрожжей, в частности эргостерина в составе суммы стеринов как самостоятельного готового продукта, т. е. способа, обеспечивающего получение в одном технологическом процессе одновременно со свободным эргостерином дополнительно полезного продукта смеси стеринов.

Изобретение направлено на решение задачи, обеспечивающей достижение упомянутого технического результата, а также обеспечивающего получение положительного эффекта, заключающегося в комплексном и рациональном использовании исходного сырья пекарских дрожжей, исключая выброс стеринов в отход, сокращающего отходы всего производства.

Решение указанной задачи и получение упомянутого технического результата достигается за счет того, что в способе получения стеринов путем гидролиза и экстракции пекарских дрожжей спиртовой щелочью с выделением эргостерина и отделением маточника с последующей кристаллизацией из него стеринов и возвратом спирта в процесс, новым является то, что маточник перед кристаллизацией нейтрализуют соляной кислотой до рН 6,0-7,5 и выделяют стерины известным способом.

Нейтрализация щелочного маточника, который получают после выделения эргостерина в процессе первой очистки (аффинации) спиртом до кристаллического состояния эргостерина, обеспечивает последующую кристаллизацию из него осадка стеринов, очищенных от примесей. Это обеспечивается за счет того, что маточник, поступающий с рН 10-12, нейтрализуют соляной кислотой до рН 6,0-7,5, что позволяет выделить стерины в кристаллической форме.

В результате нейтрализации маточника в указанных условиях при последующей кристаллизации осадка стеринов в обычных условиях (20^оС в течение 2 ч) способ позволяет получить кристаллический продукт, содержащий смесь стеринов: эргостеринов 60-70% зимостерина 12-15% ланостерина 10-14% и остальное другие стерины, представляющую собой самостоятельный товарный продукт, условно названный фунгистерином. При необходимости из смеси стеринов (фунгистерина) может быть выделен свободный эргостерин известным способом. Выделяемый в качестве самостоятельного продукта в процессе гидролиза пекаpских дрожжей в производстве провитамина Д эргостерина фунгистерин может быть использован как биоактивная добавка и эмульгатор в косметических изделиях. Таким образом, данный способ позволяет увеличить общий выход стеринов, в частности эргостерина в составе смеси других стеринов и получить эту смесь стеринов в качестве самостоятельного сопутствующего продукта фунгистерина, а не отправить его в отход.

Смесь стеринов фунгистерин представляет собой белый кристаллический порошок с содержанием массовой доли стеринов не менее 40% в пересчете на сухое вещество.

Выделение смеси стеринов (фунгистерина) из пекарских дрожжей наряду со свободным эргостерином в одном технологическом процессе благодаря описываемому способу и условиям его проведения было неизвестно.

Способ осуществляется следующим образом.

В реактор с мешалкой, термообогревом и обратным холодильником загружают при перемешивании прессованные пекарские дрожжи (ГОСТ 171-69) с содержанием эргостерина 0,6-1,2% на сухое вещество, спирт этиловый ректификат и твердое чешуированное едкое кали. Смесь нагревают до кипения (80-82^оС), кипятят 6 ч, после чего горячий экстракт отфильтровывают на нутч-фильтре. Осадок "белковых отходов" удаляют. Фильтрат упаривают до содержания сухих веществ 34-37% (рефрактометрически), охлаждают в кристаллизаторе до 18-20^оС и при этой температуре перемешивают 6-10 ч. Осадок эргостерина-сырца отфильтровывают на нутч-фильтре, маточный раствор идет на упарку для регенерации спирта. Эргостерин-сырец в виде пасты подвергают двухкратной очистке-аффинации, т.е. кипятят 10 мин с 15 и 20-кратным объемом 65^о-ного спирта при 80^оС и фильтруют. На фильтре остается эргостерин, который сушат при 60^оС и передают на фотосинтез витамина Д₂. Полученный аффинированный эргостерин содержит не менее 85% основного вещества, до 3% влаги, т.пл. 157-160^оС. Выход составляет 1,7-1,9 кг на 1 т дрожжей, или 0,17-0,19%

Маточник с рН 10-12, полученный при отделении эргостерина в процессе его двойной очистки (аффинации), содержащий стерины дрожжей, едкое кали, гидролизаты белков и нуклеиновых кислот, нейтрализуют при перемешивании разбавленной соляной кислотой (в соотношении конц. НСl вода 1 2 до рН 6,0 7,5 (потенциометрически), охлаждают до 18-20^оС и при этой температуре кристаллизуют 2 ч, после чего осадок отфильтровывают на нутч-фильтре и промывают 65% -ным спиртом или водой, затем сушат в вакуум-сушилке до содержания летучих веществ не более 5% Получают белый кристаллический порошок, содержащий не менее 40% стеринов, осаждаемых дигитонином, т.е. с 3--гидроксильной группой в молекуле.

Технология способа получения стеринов подтверждается конкретными примерами.

П р и м е р 1. В реактор вместимостью 2 м³ с мешалкой, термообогревом и обратным холодильником загружают при перемешивании 600 кг прессованных дрожжей вида Laccharomyces serevisiae влажностью 72-75% с содержанием эргостерина 0,6-1,2% на с.в. 975 л спирта-ректификата и 100 кг чешуированного едкого кали. Смесь нагревают до кипения 80-82^оС, кипятя 6 ч, после чего горячий экстракт фильтруют на нутч-фильтре. Осадок "белковых отходов" удаляют. Фильтрат упаривают до содержания с.в. 34-37% (рефрактометрически), охлаждают в кристаллизаторе до 18-20^оС и при этой температуре перемешивают 8 ч. Осадок эргостерина-сырца 4,2 кг фильтруют на нутч-фильтре, маточный раствор передают на упарку для регенерации спирта.

Эргостерин-сырец в виде пасты подвергают 2-кратной очистке-аффинации, т. е. кипятят 10 мин сначала с 15-, а затем с 20-кратным объемом 65%-ного спирта и фильтруют. На фильтре остается эргостерин, а маточник со стеринами с первой и второй стадий очистки объединяют и отделяют. Полученный эгостерин сушат при 60^оС и отправляют на фотосинтез витамина Д₂. Аффинированный эргостерин содержит 85% основного вещества (на с.в.), до 3% влаги. Т.пл. 157-160^оС. Выход составляет 75-80% от содержания в дрожжах, или 1,75-1,82 кг из 1 т дрожжей, или 0,17% от массы исходных дрожжей.

Маточник с рН 10-12 в количестве 500-600 л, содержащий едкое кали, стерины дрожжей и гидролизаты белков и нуклеиновых кислот (в сумме 1,5-2,0 кг в пересчете на 1 т исходных дрожжей) нейтрализуют при перемешивании 4-6 л разбавленной соляной кислоты (1:2) до рН 6,8 (потенциометрически), охлаждают до 20^оС и при этой температуре кристаллизуют 2 ч, после чего осадок фильтруют на нутч-фильтре и промывают 100 л 65^о-ного спирта, затем сушат в вакуум-сушилке до содержания летучих веществ не более 5% Получают 0,32 кг сухого белого порошка фунгистерина, содержащего 56,4% стеринов, осаждаемых дигитонином (т. е. с 3-гидроксильной группой в молекуле). Выход стеринов 0,053% от дрожжей.

Качество продукта соответствует ТУ 64-0431-5.01-91. Общий выход стеринов составил 0,23% от массы дрожжей.

Данные представлены в таблице.

П р и м е р ы 2-5. Аналогично проводят испытания способа получения стеринов при нейтрализации маточника с различными рН.

Результаты выделения фунгистерина из пекарских дрожжей представлены в таблице.