автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.10, диссертация на тему:Разработка и масштабирование процесса получения церевизиамина-препарата для парентерального азотистого питания из биомассы хлебопекарных дрожжей

ГОСГ/ДАРСТВМШШ! КОЖЗТ Р С 5 С Р ПО ДЕЛА1,1 НАШ И ШС11ЕЛ ШИШ ЫОСКОВСКИЛ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГЗШЖШЙЕСКИ;! ИНСТИТУТ ШЦЕВОЙ ПР01.ШШШ0СТИ

Ба правах рукописи

КЛЮВ Хасан Абдурахыанэвич

РАЗРАБОТКА И МАСШГАШРОМНИЗ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕРШЗШЛИА.-ПРШРАТА ДЛЯ ПАРЕНТЕРАЛЬНОГО АЗОТИСТОГО ПИТАНИЯ ИЗ БИОМАССЫ ХЖЮПЕКАРНЫХ ДР02ЕНП

Специальность 05.18.10 - Технология витаминных,ферментных и белковых препаратов, табака и чая.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1990

Работы выполнена, .на кафедре биотехнологии и

экологической безопасности производств Московского ордена Трудового Красного Знамен* технологического института пищевой промышленности, на заводе медицинских препаратов,мясоконсервного комбината "Ставропольский".

Научные руководители -

Официальные оппоненты:

Задутая организация

доктор химических наук профессор Неклюдов А.Д. »

доктор 'хтшчасних наук профессор Беликов В.М.

доктор технических наук профессор Траубеаберг С.Е.

доктор химических наук старший научный сотрудник Ямсков И.А.

Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева

Заздгаа состоится "_"__1991г. на заседании Специализированного совета К.063.51.04.Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института пищевой промышленности.Отзывь на автореферат в 2-х экземплярах,заверенные печатью, просим направлять по адресу: 125080, Москва А-80,Волоколамское шоссе,д.II Специализированный совет К.063.51.04.

О диссертацией молено ознакомиться в библиотеке МГИПП. Автореферат разослан "__1991 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, доцент

А.И.Са дова

ОБЦЛ.Я ХАРАКТЕРИСТИКА. РАГОЫ'

Актуальность проблемы. Несмотря на го,что в настоящее время ото -рванной и зарубе:шой промышленностью выпускаются несколько десятков мзновании' Е.шнокислотных препаратов для парентерального питания,все ;ее существенны!.! становится вопрос о повышении их биологической эффек-яости за счет увеличения содержания и улучшения сбалансированности дящих в них аминокислот.Известно,что в ряде случаев белковые гидро -аты,предназначенные для парентерального питания,содержат значитель-количества пептидных фракций неизвестной молекулярной массы,которые ут вызвать анафилактогенные реакции.Сырьем для производства этих паратов слуяат пищевые белки,в основном кровь убойных животных к ка-н молока. С другой стороны .медленное развитие отечественной прошз -ности высокоочищенных индивидуальных ¿-аминокислот ограничивает ложность широкого выпуска в нашей стране растворов для парентераль -э питания на их основе. 3 связи с этим существует необходимость в цании для этих целей препаратов,вырабатнваэкнх из доступного сырья, эстности пекарских дрожжей. Существенное значение при организации моленного выпуска таких препаратов приобретает разработка совремзн-методов их приготовления в условиях крупнотоннэкного производства. Цель работы. Основная цель диссертации -разработка опктно-прошя-юй технологии производства церевизиашна-прзпарата для парентераль-I азотистого питания на основе биомассы пекарских дрожжей с указа -I путей комплексного использования всех продуктов автолиза. 3 соот-;твин с поставленной целью требовалось: -исследовать уакторы,обеспечивающие эффективность процесса авто -пекарских дрожжей и улучшающие технотогичдосгь последующих опера-в опытно-промышленных условиях;

-создать опытно-промышленную установку ддя автолиза и очистки лизата;

-разработать технологические рекиш получения инщузионшсс раст -

•воров из автолизата пекарских дрожхей на пилотной установке;

-исследовать процесс ультрашильтрационной очистки автолпзатов в опытно-промышленных условиях;

-разработать методы и режимы очистки дрояковых автолизатов от nirpo генных и реактогедных примесей;

-изучить физико-химическиs сзойсгва препарата, полученного в спытко-иромшшзниых условиях.

Научная новизна работы. Разработаны технологически режимы авто, за пекарских дрог-изй с их предварительной механической обработкой и использование:,! фэрызнтов подаелудочной яэлезы свиней. Показано,что п; о сих релсимах удается достичь достаточной глубины протеолиза с сохра кениам основной части нуклеиновых компонентов клетки в виде биополим Рое, что в дальнелиеы позволяет их удалить из раствора методом ультр фильтрации.

Разработана технология и аппаратура для опытно-промышленной очи кн автолизата от клеточных оболочек с соблюдением условий асептики.

Пзучз^ процесс ультраюильтрациоаной обработки автолизата с испо. зование.м чеглоран различной проницаемости.

Злэрвыа разработан ультрафилътрационныи аппарат,обеспечиващшх снижение эЖекта концентрационной поляризации и сохраняющий в течени всего процесса нушше количественные и качественные параметры.

Разработаны опытно-промышленные параметры процессов сорбции на катеоните К7-2х8 к посла,пующзй десорбции аминокислот в стати 'ческ условиях. Разработан аппарат для осуществления этих процессов.

Впервые изучен механизм сорбции аминокислот,гушновых и нуклеин вых. кошонентов на смэси окиси алшиния.и активированного древесного •угля.Предложены оригинальные рецептуры сорбентов для очистки белковк гм'дрелизатоз cï пярогенных и реактогенных примесей.

Практическая ценность. Полученные результаты использовались при освоении опытно-промышленного производства препарата "Церевизиамин"

на заводе, медпрепаратов мясокомбината "Ставропольский".

Апробация -работы. Отдельные части диссертационной работы бшш доложены на П Всесоюзной научно-технической конференции "Актуальные проблемы производства кровезаменителей,консервантов крови, гормональных и органотерапевтических препаратов" (Москва,1932) и на ¡И Всесоюзном совещании по аминокислотам (Ереван,1934).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы три статьи, два тезиса доклада, получено два авторских свидетельства.

Содержание и объем работы. Работа состоит из введения, обзора ли-таратуры,описания используемых методов,результатов исследования и их обсуждения (4 раздела), выводов и списка цитируемой литературы (198 наименований). Работа содержит 174 страницы машинописного текста, 24 таблицы и 38 рисунков.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЦДШЕ

I. Изучение возможности регуляции процесса автолиза с целью оптимизации всего технологического процесса ¡получения церевизиамина

Наиболее сложной задачей в производстве аминокислотного раствора щ парентерального питания из дрожжевой биомассы является удаление 13 состава автолизатов гуминовых, нуклеиновых и других реактогенных сомпонентов. Для решения этой задачи была исследована возможность цро-зедения направленного автолиза с, сохранением возможно большей ыолекуляр-юй массы продуктов деструкции нуклеиновых кислот с целью дальнейшего пс удаления из раствора методом ультрафильтрации. В этой связи автолиз фоизводшш с использованием различных методов: инжектирование суспензии {рожжевсй биомассы через узкие отверстия под давлением до 20 Ша, исполь юваяия различных мембранотропныс агентов и экзогенных ферментных сомшгёксов животного лроисховдения.

1.1. Влияние мембранотропннх агентов (ИГА) и предварительной механической обработки биомассы дрожжей на параметры процевса автолиза

Способ раздавливания дрожжевых клеток их инжектированием под

_ 4 -

высоким давлением был выбран в связи с наибольшей его безопасной и доступностью в промышленных условиях. Изучение динамических крг нарастая!:.-' ашшпого азота в ходе автолиза инжектированной биомасс дробей йогазало, что существенное ускорение процесса вроисходит инжектировании суспензии через сгверстия с линейным размером 0.1\ под давлением нз жнее 15 1Ша .Время автолиза дролаей,иняекхироваь пых под давлением 20 Ша снижается на 30-40$, аминный азот в ходе автолиза нарастает .практически без отклонений от линейного закона Процесс,очевидно.ускоряется за счет исключения необходимости даХ зии компонентов автолизата сквозь клеточные оболочки.

При исследовании автолизата дрониевой Биомассы до и после тактирования с применением различных мембранотропннх агентов (л-ТГЛ подтвердился ранее известный вывод,что цветность автолизатов сят ся при использовании в качества ¡.ПА спирта и спирта с поваренной солью.

Однако при проведении экспериментов в опытно-промышленных услов^^х. более элективным ИГА оказался толуол.

При сочетании предварительной механической обработки дрсшсевс суспензии и использования в качестве ИГА толуола удалось в зна чительной степени сократить время автолиза и увеличить выход целе го продукта. При этом было обнаружено,что активное нарастание сол кания свободных нуклеотидов в автолизате начинается только через 0+10 часов после начала автолиза, в то время,как к этому момент успевает образоваться уже 60-70$ свободных аминокислот. При этом нуклеиновые компоненты дрояяей сохраняли в основном в виде высока молекулярных биополимеров,легко отделяшдахся в процессе последуют счистки автолизата.

1.2. Влияние экзогенных протаолитических ферментов на интенсивность процесса автолиза пекарских дрошкей.

3 качестве дополнительного ферментного комплекса в процэс

"V1

я

2.5

автолиз с добавлением препарата в биомассу в начале процесса аэ-толиза и через 5 часов.

момент« добавления препарата.

процесс,при котором автолиз прерван через 6 часов

нагревом биомассы и дачее процесс продолжен как гидролиз белков дрожжей Фермент ига поджелудочной яелэзг'' свиней.

0.5

5 II 1(1 15 И '",с

'пс.1. Зависимость содержания Свободньк аминокислот (И™) г/ЮОд'Р и нуклеотпдоз (н*ее) , *(2) в гидро/газате дрожжей при дополнительном использовании препарата подделудовдоГ талепы свиней.

2

I

втолиза был использован препарат,голученньч! экстрагированием по,п-. влудочной талезн свиней Х'ТТ'-зодйьм раствором толуола. Полненная ри этом динамика. роста содержания в автолизате свободных, аминскис-от и нуклеотидов в ходе автолиза (рис.1) позволила разработать и опъггно-промышленных условиях провести процесс,в котором после ав-олиза ультрафнльтрацки удалось на 80-ВБд. снизить содержание в авто-изате нуклеиновых и гуминовьх компонентов.Процесс автолиза при том имел следующие особенности:

а) Использовалась 2М-ная по сухому'веществу дрожжевая суспензия, [редзарительно обработанная на гомогенизаторе под давлением 20 Шг

| присутствий 1,2 % толуола.

б) В начале автолиза и через пять часоз в азтолизную массу дсбаз-

лялся препарат подаелудочной железы свиней в количестве 10% к массе

прессованных дрокжей.

в) Через 8-10 Часов с начала процесса автолиз прекращали быстрши

охлаздением автолизата до Ю-12°С и его без задержек направляли на

операции отделения клеточных оболочек и ультрафильтрации. •

1.3. Влияние технических характеристик оборудования на качественные и количественные результаты процесса получения автолизата дрожжей.

Была изучена зависимость глубины гидролиза дрожжевого белка от времени автолиза при различных скоростях перемешивания реакционной среды. При этом менялось давление при гомогенизации дрожжевой суспензии, вследствие чего менялась вязкость последней.

На рис.2 показано,что скорость автолиза с увеличением ннтенск ности перемешивания растет почти по линейному закону, однако при Re„ =1500 * 2000практически перестает изменяться,что свидетельствует о достижении стадии полного смешивания.

• Проведенные эксперименты позволили установить, что наибольшая эффективность процесса обеспечивается в реакторе ЕНЕ-ЮОО с отражательными перегородками и турбинной мешалкой с частотой вращения 5~ 6,5 об/сек., на котором удалось достигнуть наиболее оптимальных пара метров простаоса автолиза (рис.1).

Одной из наиболее сложных в промышленном производстве проблем оказалась операция отделения клеточных оболочек. В связи с их высокой концентрацией в автолизаге саморазгружающиеся сепараторы обеспечивали удовлетворительную очистку последнего только после 3-4-х кратного повторения операции. Это приводило к большим потерям целевого продукта (табл.1) и к значительному ухудшению его кгчества. Удое летворителышз результаты получены на вертикальных осадительанх центрифугах периодического действия типа AI-A.CC (табл.1)

Однако, как выяснилось, они способны за одну операцию с удовлет-

чае 30

25

15

10

t»

Автолиз дрожжевой биомассы с концентрацией 20 % по сухому веществу в присутствии 1,2% толуола проводили в реакторе с турбинной мешалкой и отражательнкми перегородками .

I- автолиз биомассы без предварительной гомогенизации

2 -автолиз предварительно гомогенизированной -при 20 МПа биомасса

3- автолиз предварительно гомогенизированной при 20 МПа биомассы в присутствии препарата подаел;/д"ччои железы(л0 % к массе пре~ ооваинь-х дротсей).

I0C0

~2оЗо~

жи

яв.

Рис.2. Зависимость времени достижения 60 % глубины гидролиза дрожжевого белка от'интенсивности перемешивания.

ворительнкм качеством пропустить не более 200 литров автолизата. В дальнейшем ,по мере заполнения барабяна,эффект очистки снижается и после 600 л практически исчезает.Вследствие этого очистку приходилось проводить с двухкратным повторением.

■Ликвидировать необходимость вторичного центрифугирования удалось после разработки специального фильтра колоночного 'типа,заполненного мелкогранулированннм фторопластом с частицами размером 0.25-0.5мм. Изучено влияние геометрических параметров фильтра на эффективность процесса. Суспензия после первого центрифугирования пропускалась самотеком сверху вниз через фильтр объемом.50л и отношением диаметра к высоте фильтрующего слоя 2,4 со скоростью 180 литров в час. При этом удалось полностью доочистить 830 л фугата.

На основе принятых решений разработана опытно-промышленная технологическая схема автсхнзного отделения .(рис.3).

5

О

CLNAJ ДрОХЛ!/ * Scâa Зля иньекии

SoЗа для иньекиий

Толуол

Cß.-Cжатый Ьоъдух. В К.' 6о X,у ¡/ M К, В, - холодная ¿oda. Г. В. -ЛО/ул^О'^? &oâar

П. С,-пор ЗЛЯ crepunuio-

нии. ,7. - пор ft - кокс*еfvca т' р - росс О/7.

Э к аплинация oSopyda£arMUR

РиС.З Промышленная гехнологичеехоя схемо

с/& тОЛus /Vo<?а ог<?елб/-/иЯ

l'peoxrop для /?/?т//с/я ' в_ро».жеВой cyè-M/f-Зии.

2.. — го/чоге^илсггор Ъ,—реактор абтоп&зо.

4 - с го/г Эс<з°роспгагч<ус/ жепеъы.

5 -млсоруЗка

ß - peanrcp ' cpepMtHTHOeO /roc-rttyfjcr ra..

7 - иенгрифуео. g-T¿">b ялекгричес*.

g - cron 0ля ¿ыярьзли кл* rovts&t* оВоло-

iO - KOnOVO</*¿>lú <pu/>*rp у/- pear/rrop 340 cSopo c^t^ewoeo егбтъ-

Таблица I

Распределение франций и баланс общего азота при очистке азтолизата от клеточных оболочек на различных типах сепараторов

Наименование показателей

Саморазгружающийся сепаратор

Осадитатьная вертикальная центрифуга

1. Количество повторений операции до полной очистки автолйзата 4

2. Масса исходного автолйзата,кг 609

3. Масса общего азота в исходном автолизате, кг 1,22

4. Масса отделенной суспензии клеточных оболочек (паста), кг 362

5. Масса общего азота в суспензии клеточных оболочек, кг 0,68

3. Содержание сухих веществ в суспензии клеточных оболочек, % .7,8

7. Масса полученного-фугата, кг • 212

8. Масса общего азота в щугате, кг 0,43

9. Безвозвратные потери общего азота, % от содержания в

■ исходном автолизате 9,1

2

624

1.3

100

0,38

14,1

514

0,90

1.4

2. РАЗРАБОТКА ТЕШЖЖЕШХ РЕ2ИМ0В ПОЛУЧЕНИЯ ШФУЗРЮННЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ ПАРЕНТЕРАЛЬНОГО АЗОТИСТОГО ПИТАНИЯ ИЗ АВТОЛЙЗАТА -ПЕКАРСКИХ ЛРОЗШИ

Биологические испытания ийфузшняого раствора дня азотистого питания,полученного из автолйзата дрожжей,особенно в промышленных условиях,показали наличие в нем реактогеняых примесей. Исследования их химической природы при помощи гельфияьтрации на сефадзксах 9- - 10 и 3-25 в 0,1 М пиридин-ацетатных буферных растворах позволили установить, что помимо низкомолекулярных пептидоз,свободных аминокислот и нуклеиновых компонентов, в состаз отдельных партий очищенного автолйзата входят сравнительно крупные пептидные фрагменты с молекулярной массой 1000-1500 дальтон, окрашенные примеси с молекулярной массой 800-1000 дальтон, а также вещества глинопептйдаой природы, в том числе ашгносахара с молекулярной массой 500-800 дальтон.

Все эти компоненты могут являться причиной реактогенности готового продукта.

Использование в процессе автолиза дополнительного ферментного препарата из поджелудочной келезы свиней позволило полностью гидро-лизовать 30-35$ пептидных фракции. При этом число аминокислотных остатков в оставшихся пептидах не превышало 5. Однако, задача усовершенствования технологии очистки автолизатов от гуминовых и нуклеиновых компонентов применительно к промышленным условиям оставалась актуальной.

2.1. Разработка технологии очистки автолизата дрояжей от гуминовых и нуклеиновых -компонентов.

В ходе разработки процесса очистки автолизата в лабораторных условиях наиболее удовлетворительные результаты были получены при двухкратной его обработке на анионите ИА-1р в Н4"- форме. При этом отмечались значительные потери ряда дефицитных аминокислот, в частности, триптофана,концентрации которого удается повысить при увеличении скорости пропускания автолизата через сорбент. Однако, при этом быстрее наступает я увеличение цветности выше допустимых пределов. Отмечено,что по мере увеличения начальной цветности автолизата потери триптофана падают, однако, при скорости выше 40-50 .¡¿л/см^час разница потерь становится малозначащей. В то же время при увеличении начальной цветности объем осветленного автолизата до выхода фракции с цветностью Р^=0.35 снижается значительно. Очевидно,что при сникении исходной цветности автолизата появляется возвлолшость снижения потерь аминокислот при обработке на анионите ИА-1р путем увеличения скорости пропускания раствора через "сорбент.

Для всех условий проведения опытов происходит практически пол ное поглощение сорбентом нуклеиновых компонентов до выхода фракции с цветностью Р =0.35 и затем резкое возрастание их концентрации

- и -

.очищенном растворе. С ростом исходной цветности степень лзвлечз-;м нуклеиновых компонентов из раствора уменьшается, особенно с завышением скорости пропускания автолизата 40-50 т/аРчас.

Итак, в процессе обработки на аяионите ЙА-1р существует воз-жность снижения потерь аминокислот и обеспечения полной очистки г нуклеиновых кошонентов автолизата при условии снижения в нем ачальной концентрации гушшовых вэв1еств.

Удовлетворительные результаты достигнуты при ультрауильтращш зтолизата,полученного с применением препарата поджелудочной желе-л и предварительного энэктирования дротаевой суспензии под давле-:тем 20 МПа (табл.2). Это связано, очевидно, с' сохранением в ходе зтолиза большей части нуклеиновых компонентов клетки в виде био-элимеров.. Использование ультрасоильтрации позволило устранить го-этуто■стерилизацию автолизата, что такяе улучшило результаты.

В ходе проведенных экспериментов было найдено техническое резине, позволившее значительно снизить эффект концентрационной по-зризации. Для этого в каддэй ячейка поверхность опорной пластины, знтактирующая с продуктом, бшга выполнена рщленяой с цалью турбу-язации потока препарата вдоль поверхности мембраны. Этим спосо-эм удалось увеличить производительность процесса на 10-14$ и сни-¡ггь оптическую плотность фильтрата на 0,06 + 0,08 ед.экстинции Л = 460нм). При этом показатели фильтрата по содержанию нукле-говьк компонентов лишь немногим уступали показателям, автолизатов, тащенных на анионитэ ИА-1р, а по' содерианиш триптофана значительно ревосходшш (табл.2)'.

Таким образом, сочетание использования при автолизе цредвари-эльно эжектированной под давлением 20 МПа дрошсдай суспензии и эрмептного препарата поджелудочной гселезы свиней с ыемранкой об-аботкой автолизата позволяют исключить из технологии одну из двух

Таблица 2

Показатели ультрапильтрашонной очистки автолизата, полученного из предварительно заактированных пекарских дрожзэи в присутствии ферментного препарата подаелудочной зселезн •

ед. Показатели автолизата из;1 исходный вв-толизат автолизат после ульттэа-(¿ильтрацик через мембраны с радиус. пор,Ш

150 200

I. Оптическая плотность Л =450 Ш 0.95 0.18 0.24

2. Содержание общего азота мг ШГгл! 1.31 ' 1,01 1.12

3. Содержание нуклеиновых компонентов ,.5л 5.3 0,56 0.91

■1. Содарканпэ триптоГава иг 100 ш 104 102 104

операций обработки автолизага. на анионита ПА-хр, увеличив при этом . содержание аминокислот в целевом продукте.

2.2. Сравнительный анализ сорбции аминокислот на катионите КУ-2х8 в статике аса ... и динамических условиях

Последующая очистка автолизата на смоле КУ-2х8 представляет собой вытеешгтэльнуго хроматографию аминокяслотно-лептидчой смеси; в процессе пропускания автодизате. через колонку происходит такае отделение неполярных пржесен углеводной природы. В целом такой метод осуществления процесса ( в динамических условиях) позволяет получать растворы с хорошо сбалансированным аминокислотным составом. Однако, в промышленных условиях увеличивается расход воды для инье'к-ций, потери аргинина к триптофана, а такаё возникает трудности,связан яке с обеспечение;-! асептических условий. В . • связи с этим была изучена возможность проведения этого процесса в статически;: .. условиях. Процесс осуществляется в герметическом аппарате с химически инертным покрытием и тихоходный мешалкой, который был разработан на базе выпускаемых прошсиэввостью эмалированных реакторов РСрн-1,25.

- 13 -

Изменение содержания аминного азота з автолизате в ходе про-[есса показало,что в статшеских .; условиях соршня целевого продук-•а завершается через 50-"0 мин.,вместо 10 часов для динамических •словий. В 2-3 раза по сравнении с дпшиггческшп условиями сократп-[ось время л расход воды при промывке катеонита с палью удаления гриле с ей углезодной природы после сорбции аминокислот. Б два раза ¡ократился также расход 2^-ного раствора аммиака при элшровании минокислотной смеси. Сравнительный аминокислотный анализ внсушен-i:x элватов показал, что при проведении процесса в статичзшшс словиях общий выход аминокислот и низкомолзкулярных пептидов увели-ивается на Б-8%.

з. очистка дро:::-зв:.!х азго.щ1загов ог гсиогешых :i р^етотжш тиг.лс'1;

Ультрафильтрация и ионообменная хроматография позволили зна-ительно снизить содержание в готовом растворе рзакт-огенных при-есей, однако,пирогенность,хоть.и пониженная, оставалась одним из лавных недостатков полученного препарата. Использование дая уст-анения этого недостатка общепринятого метода-обработки активиро-анньм древесным углем, приводило к потерт! отдельных незаменимых шнокислот. В связи с этим была изучена возможность использования ш этих целей смешанных сорбентов состоящих из активированного гля и окиси алюминия. В ходе исследований селективности сорбентов аяснилось, что на угле активно собираются в основном ароматкчес-;те аминокислоты. Активированная окись алюминия поглощает только аслые аглинокислоты и прездз всего глугаминовую и аспарагиновую iслоты. Смешанный сорбент, полученный на основе этих двух сорбэн-эз должен обладать свойствами каждого из них. Действительно, поток расположения фронтов аминокислот на смешанной сорбенте,со-зрлсащем 15 вес .частей и одну вес.часть угля, соответствует следую-эму ряду селективности:

Тър > His ~ ~ Gtu>

>. прочие аминокислоты..

С целью сравнительной характеристики смешанных сорбентов I различными весовыми соотношениями угля и окиси алюминия бшш расч] таны их динамические емкости по отношению к наиболее сильно сорбщ

пцшся ароматическим аминокислотам по формуле:

(I)

где - масса сорбента; Cío — концентрация аминокислоты в исслед; емой проба; V - текущий объем фильтрата; VK - объем фильтрата, котором концентрация аминокислоты превышает исходную за счет обра: hopo вытеснения данного вещества более сорбируемыми аминокислотам] Анализ полученных данных показал, что £>E¿ достигает значимых величин в случае адсорбации на угле и его смесях с окисью алшина только ароматических аминокислот. Можно принять, что в среднем (для семи изученных систем) 6 t Ю мг/г; £>ЕГ^= 17 ± б мг,

и £>£phe = 44 t 10 мг/г. Аналогичная картина наблюдается и в случае адсорбция нуклеотидов, которая в основном так se обусловлв! активированным углем. В среднем (для трех систем) ЬЕНК =44 ±4 mi

В связи с высокой емкостью угля к гушновш компонентам не удается, достичь исходной оптической плотности фильтрата и, следов; телыю, измерить величину ДЕ по отношению к гуминовым компонентам. Поэтому в качестве характеристики этой величины использовался коа( фициент распределения:

V'/, ~ VeSoS — —¿¿--------

nd ~ M (2)

где Vj/2 - объем фильтрата,соответствующий точке половинной, концентрации гуминовых компонентов; VCBÜ¿ - свободный объем колонки М - масса сорбента.

о

Результаты расчетов по (2) представлены в таблице 3. Если иешанный сорбент считать просто механической смесью, то зная ¿угля и ^dfie203 можно рассчитать теоретический коээфициент рас-ределения на смешанном сорбенте:

KcLytn* 'Afj/глл -f Kd/t¿jO ' M/¡e¿O, ,„.

Л^ - --—--13;

f< угля

цнако, при сопоставлении величин К^ и экспериментально получен-¡¡х Киэ (табл.3),последние оказываются больше, из чего следует, что

.гашение угля и окиси алюминия позволяет получить новый сорбент,

i

1л ад акций новыми свойствами, в частности,имеющий большую селек-авность по отношению к гуминовым веществам. Этот своеобразный шаргетический эффект обусловлен, по-видимому,наличием биполяр-sí свойств у полученного сорбента.

Учитывая,, что снятие пирогенности раствора достигается при азличных соотношениях компонентов в смешанном сорбенте, в качест-з критерия подбора этих соотношений была выбрана степень извле-зшгя триптофана и фенилаланика из раствора в ходе очистки,кого-1я расчитывалась по формуле:

■9г=Cí°;v:? =[i - (4)

С-íoV со Y

te Cío - нач.концентрация вещества в растворе; V - объем фяльт-

iTa; C¿ - концентрация с -го вещества в перемешанной массе фильт-_ v

»та; C¿V~Q¿(v)—jc(t)dt - фунявд(я кумулятивного про-

сока. о

Для оценки селективности сорбента к примесным компонентам были ютроены зависимости Qi(v) от объема фильтрата для аромати-юких аминокислот,- нуклеотидов и гуминовых веществ. После вычисле-щ интегралов по формуле трапеций были получены графики зависи-1вти от объема фильтрата. Дальнейшей интерполяцией кривых

; (v) были получены зависимости потерь аминокислот при пропускании ' автолизата от степени его оезетления (рис.4)

Таблица 3

Коэффициенты распределения гуминовых веществ на смешанном сорбенте.

Соотношение сор- ¡Теоретический коэффп!Экспериментальный ! бентов утоль:^?,#,!циезт распределения ¡коэффициент распреде! _!К л.' . мг/г_!ления К<* . мг/г !

0:1 2,2 2,2 1,0

1:0 ' 86 86 1,0

1:1 88 92 1,04

1:5 £7 86 0,8

1:8 118 134 1,1

I : 10 IC8 140 1,29

I : 12 112 150 1,43

I : 15 135 Ш: 1,5

Рис.4. Зависимость потерь триптофана(1),тирозина(2), фенилаланина(З) и величины извлечения нуклестидов (4) от степени осветления 8 р-ра дрожжевого автолнзата на смешанном с'орбенте при соотноше ниях ви акгив ированного угля 10:1(а) и 15:1(6).

На основании полученных зависимостей можно рассмотреть, как меняются потери ароматических аминокислот при различной стейени осветления 8% азтолизата на сорбентах различного состава. Из расче-■ тов еидно, что использование сорбента, состоящего из 10-15 весовых частей окиси алюминия и одной весовой части угля позволяет при достижении, например, 60$ осветления раствора сократить потери арома-

тических аминокислот по сравнению с использованием только активи-рованнного угля дяя триптофана - в три раза, для тирозина - в 2,2 -2,5 раза и для фенклаланина - в 1,5 - 1,7 раза.

Таким образом, обработка аминокислотного раствора из автолизата дрожжей предложенным смешанным сорбентом позволяет гарантировать непирогенность готового препарата со значительным по сравнению с обработкой только углам снижеяием потерь аминокислот.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХША ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕРШЗШША.

На основании проведанных исследований разработана опытно-промышленная технология получения церевизиашна-ашнокислотцого препарата для парентерального, питания из пекарских дрожжей состоящая из следующих основных стадий:

1.Инжектирование дрожжевой суспензии под давлением 15-20 ГШа.

2. Автолиз в присутствии ферментного препарата из поджелудочной железы свиней.

3. Отделение клеточных .оболочек на вертикальной осадительной центрифуге с одновременной фильтрацией фугата на колоночном фильтре.

4. Ультрафшгьтрация фугата.

5. Сорбция аминокислот и низших пептидов катнонитом КУ-2х8 в статических условиях, промывка катионита последующее элшрование целевого продукта 2% раствором аммиака.

6. Сушка элюата.

7. Приготовление 8% раствора аминокислот и низших пептидов.

8. Очистка раствора от остаточных нуклеиновых и гумшгавых компонентов на аштоните ИА-1р.

8. Очистка раствора от шгрогенных примесей на смешанном сорбенте.

10. Добавление в раствор аминокислот (Три, Фен, ¡Лет, Тир), Д-сорбита.

11. Нормализация и стерилизация раствора.

12. Стерильная фильтрация и розлив во флаконы.

13. Визуальный контроль и упаковка.

Выработанный по изложенной технологии препарат представляет собой прозрачный непирогэнный и нетоксичный раствор'светло-иелтогс цвета, содержащий 8% сивси аминокислот и низкомолекулярных пептидов и Ъ% Д-сорбита..Цэревизиамин имеет сбалансированный аминокислотный состав, биологические исследования свидетельствуют о ег< высокой анаболической эффективности.

ВЫВОДЫ.

1. Проведена сравнительная оценка эффективности гидролиза, дрожжев,

балка после инжектирования , ■ биомассы под высоким давлением и в

.присутствии ферментного комплекса, содержащегося в поджелудочной железе свиней. Разработана опытно-промышленная технология автолиза пекарских дрожжей в этих условиях и аппаратурное офо] мление этой технологии.

2. Исследована возможность значительного снижения содержания в дрожжевом автолизаге гуминовых и нуклеиновых компонентов методе ультрафильтрации. Разработаны основные параметры ультрафильтрационной обработки автолизата в опытно-прошшюнннх условиях, а также дана конструкция аппарата для этих цел_ей.

3. Определены оптимальные параметры процесса сороции аминокислот ] катионите КУ-2х8 в статических условиях. Предложено аппаратура оформление для осуществления этого процесса-в опытно-цромдаиеш условиях.

4. Проведан анализ реактогенных примесей в автолизате пекарских, дрожжей. Данн методам определения молекулярной массы пептидных фрагментов и количественного определения пептидов и свободных нуклеотидов в белковых гидролизатах.

5. Исследован механизм сорбции компонентов автолизата пекарских

дроаяэй на смеси активированного древесного угля и окиси алюминия. На основа этого разработана промышленная технология очистки дрожжевого автолизата от пирогенных и реактогенных компонентов.

6. На основе проведенных исследований предаожъяы эффективная опытно-промышленная технология и аппаратурное оформление для получения церевизиамина-аминокислотного препарата для парентерального питания из пекарских дрожжей.

По материалам диссертации опубликованы следущие работы:

1. Рассулш 10.Л., Варданян М.М., Кротова Н.Т., Купов Х.А. Очистка раствора гидролизина ультрафильтрацией на мембранах. - В сб.: Тезисы докладов 2-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Актуальные проблемы производства кровезаменителей,консервантов крови, гормональных и органотерапевтических препаратов", Москва, 1982,с26.

2. Неклюдов А.Д., Цибаяов В.В., Купов Х.А., Беликов В.1Л. Получение аминокислотных смесей из дрожжевых автолизов. Ш. Исследование процесса очистки дрожжевого автолизата на различных сорбентах. - Хим. сарм.журнал» 1983, П II, с. 1348-1351.

3. Неютодов А.Д., Цибанов В.В., Беликов В.М., Купов Х.А. Изучение сорбции аминокислот и меланоидов на смеси окиси алюминия п активированного древесного угля.-В сб. -.Тезисы докладов И Всесоюзного совещания по аминокислотам, Ереван,1984, с.156-157.

4. Неклюдов А.Д., Цпбанов В.В., Купов Х.А. Взаимосвязь между сорбцией аминокислот и степенью осветления дродкевого гидролизата при его очистке на смешанных сорбентах. - Антибиотики и медицинекая биотехнология, 1985, JS 6, с.428-433.

5. Некладов А.Д., Купов Х.А. Дрояаи как источник получения аминокислотных препаратов! - Антибиотики и химиотерапия, 1983, Л 9, с.708-713.

По материалам диссертационной работы получены авторские '. . с в и д е т е л. ь с т в а:

1. A.C. 1209247 (СССР) Ыембранный аппарат для разделения и концентрирования высокомолекулярных соединении. Варданян :.!.;.!., Макаров Г.В., Свитцов A.A., КротОва Н.Т., Рассулин 10.А., Селин 1,1.1.1., Купов 1Л.., Вороновокий A.B., I985/KI. 4В01Д13/00.

2. A.C. I253I34 (СССР). Штамм дролкей SaceAo ъотусе* ceterisim Ы-5-продуцент белковой массы. Кантере В .¡Д., Грачева И.7,-1., Гаврило-ва H.H., Позднякова В.М., Быстрова И.А., Купов Х.А., Лукйшина 11.3,, 1986.

Зак. и£У$ Подл. i п/$ fÖftip. /00 экз.

Ротапринт ВНИИОК, Ставрополь, пер.Зоотехнический, 15