СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ АГАР-АГАРА Российский патент 1998 года по МПК C08B37/12 C08L5/12 

Изобретение относится к области получения композиций на основе агар-агара и может быть использовано в медицине, ветеринарии и пищевой промышленности. В настоящее время агар и агароподобные вещества получают, как правило, из красных морских водорослей. Процесс включает в себя очистку и сушку водорослей, вываривание агара и обработку отвара вымораживанием или тепловой обработкой (Кизеветтер И. В. и др. Переработка морских водорослей и других промысловых водных растений. М.: 1967, с. 416, патент США N 3901873, 1976).

Недостатком большинства существующих технологий является неоднородность состава, недостаточная прозрачность, высокая себестоимость, обусловленная дефицитом качественного сырья, высоким процентом получения агара низкого качества. Предпринимаемые попытки заменить агар другими веществами, например поливиниловыми спиртами, крахмалом, тракакантом и т.п., не позволили получить продукт, соответствующий агару по эксплуатационным характеристикам, что делает более перспективным модификацию низкокачественных агаров с целью улучшения из свойств (Appl.Euv.Microbiol., 1976, v. 31,4, p. 509-513; авт. св. СССР N 1213069, 1985, ЖМЭИ, 1942, N 10, с. 26-29). Для повышения их качества в микробиологической промышленности разработаны процессы, состоящие из многократной промывки, сушки, переплавки и т.п. (Science, 1942, v.96, 2479, p. 23-24, Использование регенерированного агара в бактериологической практике. Метод. рекомендации, Л.: 1978, с.7).

Известно применение для очистки агара алюмо-калиевых квасцов, гипосульфита натрия, яичного белка и других веществ (Лабораторная практика, 1934, N 5, с.7-8, J.Gen.Microbiol. 1962, v.27, 3, p.437.; Лабораторное дело, 1968, N 5, c. 311; там же, 1970, N 11, c.700-701; авт.св. СССР N 737454; авт.св. СССР N 737449).

Недостатками большинства способов модификации агара являются нетехнологичность, относительно невысокие скорости роста микроорганизмов на его основе, неоднородность состава. Прототипом изобретения является способ модификации агара путем введения в него волокон ваты (J.Bacteriol. 1942, v.44,1. p.137).

В результате удается существенно повысить скорость роста ряда микроорганизмов, однако указанная добавка не улучшает прозрачности агара и исключает его применение в пищевой промышленности. Задачей, решаемой в ходе создания изобретения, явилась разработка способа модификации агара, позволяющая повысить его эксплуатационные, особенно биологические, показатели.

Было найдено, что указанная задача решается введением в агар-агар натриевой соли карбосиметилцеллюлозы (NA-КМЦ) со степенью полимеризации 300-500 в соотношении агар-агар : добавка от 1:1 до 9:1 и последующим нагревом полученной смеси при 100-125^oC в течение по крайней мере 20 мин. В случае агара очень низкого качества перед нагреванием смесь выдерживают при 4-8^oC в течение 16-18 ч. При получении агара для микробиологических целей целесообразно после стадии смешивания вводить в смесь другие целевые компоненты для получения питательных сред, что позволяет исключить повторную стерилизацию среды и дает возможность разливать полученный после термообработки расплав непосредственно по чашкам. Полученный агар может быть успешно использован в микробиологии, ветеринарии, медицине, биотехнологии, пищевой промышленности для получения питательных сред, желе и других продуктов.

Как показали эксперименты, полученные в результате использования изобретения композиции на основе агара существенно (≈ на 20-50%) повышали скорость роста и колониеобразующую способность микроорганизмов по сравнению с исходными композициями, на 20-25% повышали прозрачность получаемых смесей при одновременном сохранении консистенции образующего геля. (В зависимости от особенностей обрабатываемых фракций агара отмечалось как ухудшение до 10% желеобразующих свойств, так и их повышение до 20-50%, выражающееся на практике в способности образовывать более стабильные при хранении гелевые системы).

В изученной авторами научно-технической литературе не описана возможность повышения качества (биологических свойств) агара с использованием Na-КМЦ, что свидетельствует с соответствии заявляемого изобретения критерию "мировая новизна".

При использовании для указанных целей других видов карбоксиметилцеллюлозы, в частности 4MSP, 4MSF, 7H4, а также фракций, соответствующих ОСТ-05-38673 наряду с некоторым ухудшением желатинообразующих свойств геля, улучшения характеристик агар-агара, например, повышения скорости роста и продуцирующей способности микроорганизмов не наблюдалось.

В ходе реализации указанной технологии происходит, по-видимому, взаимодействие полимерных цепей агара и Na КМЦ, с созданием более эффективной пространственной структуры, что в свою очередь обеспечивает лучшее распределение в пространстве других компонентов смеси и соответственно более высокие эксплуатационные характеристики (доступность питательных веществ для микроорганизмов, стабильность при хранении и т.д.).

Введение Na КМЦ менее 10% практически не влияет на свойства агара, повышение его доли более 50% ухудшает гелеобразующие свойства. Оптимальное время термообработки в зависимости от свойства агара 20-40 минут. Дальнейшее повышение времени обработки не влияет на свойства целевого продукта. Проведение процесса при более низкой температуре или менее 20 мин не позволяет осуществить качественно взаимодействие компонентов. Использование более высоких температур разрушает структуру получаемого комплекса и ухудшает свойства продукта.

Дополнительным преимуществом способа является возможность при улучшении вышеуказанных свойств агаросодержащих смесей снизить его себестоимость за счет частичной замены агара на более дешевый продукт.

Пример 1. Навески гельобразующей смеси агара и Na КМЦ (степень полимеризации 300-400) заливались мясопептонным бульоном до объема 1 дм³, перемешивали для набухания 18 ч при +4^oC и нагревали при 0.1 МПа (1 атм.) при 110-115^o в течение 30 мин. Приготовленные среды разливали в стерильные чашки Петри из расчета 20-25 см³ среды на одну чашку и подсушивали в термостате при 37^oC.

Образцы клеток E.Coli M-17, взятые с соблюдением правил асептики, разводили стерильным физиологическим раствором и высевали на приготовленные питательные среды. Результаты экспериментов представлены в табл. 1.

Пример 2. Для приготовления среды для определения чувствительности микроорганизмов к антисептикам в колбу с 900 мл холодной дистиллированной воды вводили следующие ингредиенты, г: панкреатический гидролизат кильки - 24.0, крахмал водорастворимый - 0.3, натрий хлористый - 4.5, натрий фосфорно-кислый - 0.7, Na-КМЦ со степенью полимеризации 350-500 - 9.0. Полученную смесь оставляли на 1-2 ч, затем кипятили 1-2 мин, после чего подвергали термообработке при атмосферном давлении и температуре 100-110^oC в течение 20 мин.

Результаты испытаний приведены в табл. 2. Из таблицы видно, что по показателю роста предлагаемая среда превосходит контрольную.

Пример 3. На кондитерской фабрике в г. Горно-Оряховец (Болгария) проводились испытания нового сорта агара (агар "К") на основе Na КМЦ со степенью полимеризации 350-450 в качестве заменителя агара на технологии получения мармелада "Лимонные дольки" (рецепт 74 инструкции Министерства земледеления и пищевой промышленности Республики Болгария). Агар "К" получали смешением агара фирмы "Серва" с различными (от 10 до 70%) добавками Na КМЦ и выдерживанием смеси при 120-125^oC в течение 30 мин. Состав мармелада, г: сахар - 63.1, глюкоза - 23.7, агар К - 1.4, яичный белок - 0.3, лимонная эссенция - 0.2, винная кислота - 0.7, вода - остальное. Температура термообработки 120-125^oC.

Результаты испытаний показали, что до соотношения в агаре К агар:Na КМЦ = 1:1 качество мармелада соответствовало требованиям технических условий при повышении прозрачности и однородности.

Пример 4. В Центре по развитию и внедрению сахарной промышленности (г. София) были проведены испытания агара, содержащего 20% Na КМЦ (со степенью полимеризации 400-500) в технологии получения рахат-лукума. Проведенные испытания показали полное соответствие полученного рахат-лукума техническим требованиям.

Пример 5. В диспергатор вводили 3 г оливкового масла, 10 г норкового дезодорированного жира, 3 г ланолина, 1 г пчелиного воска, 1 г экстракта ромашки в масле, 0.03 г параформа и тщательно перемешивали. Затем смешивали с 80 г воды, в которой предварительно диспергировали 2 г продукта термообработки при 100-105^oC в течение 60 мин Na КМЦ со степенью полимеризации 400-500 и Беломорского агар-агара, и тщательно перемешивали при 60^oC в течение 1 ч. Полученный после охлаждения крем оказывал смягчающее действие на кожу, улучшал кровоснабжение ее клеток.

По сравнению с кремом с использованием чистого Беломорского агара новая композиция позволила повысить срок хранения с 12 до по крайней мере 18-20 мес. Композиция не расслаивалась после 10-кратного нагревания до 40-45^oC и последующего охлаждения.

Пример 6. Сопоставление оптических свойств Дальневосточного агар-агара и геля, полученного по предлагаемому изобретению при соотношении агар: Na КМЦ = 1: 1 и температуре обработки 115-120^oC, проводилось на спектрофотометре СФ-46 в диапазоне длин волн 360-700 нм.

Полученные результаты (табл. 3) показали, что во всем диапазоне измерения гель с использованием Na КМЦ обладает меньшей оптической плотностью, т.е. большей прозрачностью.

Как показали вышеприведенные эксперименты, использование изобретения позволяет существенно (на 20-50%) повысить качество агара, позволяя как сокращать расход высококачественного агара, так и использовать в производстве низкосортные сорта агара.

Способ модификации агар - агара путем введения в него химических добавок (натрий КМЦ) позволяет улучшить эксплуатационные характеристики и сократить расход высококачественного дорогого сырья. Агар - агар с добавками КМЦ может быть использован в медицине, микробиологии, биотехнологии, ветеринарии для получения питательных сред и в пищевой промышленности для получения мармелада, желе и других продуктов. КМЦ со степенью полимеризации 300 - 500 вводят при соотношении агар - агар: добавка от 1:1 до 9:1. Смесь нагревают при 100 - 125^o в течение по крайней мере 20 мин. При использовании низкосортного агар - агара смесь перед нагреванием выдерживают 16 - 18 ч при 4 - 8^oC. После смешивания добавляют остальные ингредиенты для получения конкретной питательной среды. 2 з. п. ф - лы, 3 табл.

1. Способ модификации агар-агара путем введения в него химической добавки, отличающийся тем, что в качестве химической добавки используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации 300 - 500 при соотношении агар-агар : добавка от 1 : 1 до 9 : 1 и полученную смесь нагревают при 100 - 125^oС в течение по крайней мере 20 мин. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нагреванием смесь выдерживают при 4 - 8^oС в течение 16 - 18 ч. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что после смешения в смесь дополнительно добавляют целевые добавки для получения питательных сред микробиологического назначения.