СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИКОПИНА Российский патент 1999 года по МПК C09B61/00 C12P23/00 

Изобретение относится к пищевой, микробиологической и медицинской промышленности.

Известен способ получения кристаллического ликопина, включающий экстракцию каротиноидов из сырой биомассы гриба Phycomyces blakesleeanus NRRL 1555 (-) смесью растворителей метанол : гексан (1:1), разделение экстракта водой, выделение примесей и продуктов жизнедеятельности гриба-продуцента в водном слое и выделение кристаллов ликопина фильтраций из остатка, полученного после упаривания гексанового слоя (Shlomai - P; Ben-Amotz-A; Margalith-p, Production of carotene stercoisomers by Phycomyces blakesleeanus Appl. Microbiol, Biotechnol; 1991, 34, 4, 458-62).

Наиболее близким техническим решением к заявленному является способ получения ликопина из мицелия гриба Blakeslea trispora. Получают биомассу гриба, растирают ее, добавляют ацетон, пропускают через фильтр, отделяют разрушенную биомассу и получают раствор ацетона ярко-оранжевого цвета с последующим извлечением из него н-гексаном (более неполярным растворителем) ликопина. Затем выпаривают и получают насыщенный раствор, который подвергают дальнейшей очистке. (Журнал "Микробиология", 1994 г., т. 63, выпуск 6, с. 1111-1116).

Недостаток способа заключается в низком выходе кристаллического ликопина, использовании смеси растворителей и как следствие, относительно высокой стоимости конечного продукта.

Технический результат заключается в увеличении выхода ликопина, повышении качества и снижении стоимости.

Высокий выход и качество целевого продукта обеспечивают за счет использования предварительно подсушенной биомассы с влажностью не более 20%, использования оптимальных технологических параметров экстракции, кристаллизации и очистки кристаллов ликопина от примесей путем промывки органическими растворителями, например, этанолом или ацетоном.

Ликопин растворяется и экстрагируется только неполярными растворителями. Вода, содержащаяся в биомассе микроорганизмов, препятствует проникновению неполярного экстракта внутрь клеток. Поэтому с целью достижения высокой эффективности экстракции, в систему дополнительно вводят полярный растворитель, например спирт, ацетон или тетрагидрофутан, который сольватирует молекулы воды и способствует образованию гомогенной системы: неполярный экстрагент - вода.

Использование в предложенном способе подсушенной до влагосодержания не более 20% биомассы позволяет экстрагировать ликопин одним неполярным растворителем. Это, во-первых, облегчает процесс экстракции, во-вторых, позволяет исключить стадию регенерации этилового спирта или другого полярного растворителя из водного раствора, что в итоге приводит к значительному снижению удельного расхода биомассы, растворителей и энергоресурсов.

В предложенном способе очистку ликопина проводят промывкой кристаллов органическим растворителем, например этанолом или ацетоном, что позволяет уйти как от хроматографической очистки, так и от применения смеси растворителей в качестве экстрагента.

Разработанные пределы ведения технологического процесса позволяют получать кристаллы, содержание 90-95% ликопина.

Сущность изобретения заключается в следующем. Проводят экстракцию ликопина неполярным органически растворителем, например, хладоном-11 при температуре от 20 до 26^oC, этилацетатом - от 40 до 65^oC. С подсолнечным маслом от 80 до 95^oC, из предварительно подсушенной до влажности не более 20% биомассы гриба Blakeslea trispora в виде (+) и (-) штаммов 8A; затем проводят кристаллизацию ликопина из насыщенного экстракта при 10-22^oC в течении 1-5 суток. После фильтрации промывают кристаллы ликопина органическим растворителем при температуре 45-78^oC в соотношении (масс. частей): на одну часть кристаллов от 3 до 35 частей растворителя, и сушат.

Ведение процесса получения кристаллического ликопина в указанных технологических параметрах позволяет получить кристаллы, содержащие более 90% ликопина с выходом от 31 до 56% от количества ликопина в исходной биомассе (см. таблицу 5, опыты NN 1, 2, 3).

Выход из границы указанных параметров ведения процесса в сравнении с предложенными, приводит либо к снижению выхода кристаллов и их качества, либо к неоправданному увеличению удельного расхода сырья и растворителей (см. таблицу 5 опыты NN 4, 5 соответственно).

Пример 1.

С целью определения предельного значения влажности биомассы, при которой выход ликопина в экстракт был бы более 90%, проводили опыты, в которых ликопиносодержащую биомассу сушили под вакуумом до влагосодержания 25, 20, 10 и 3%.

Равные навески биомассы указанной влажности помещают в колбы с рафинированным подсолнечным маслом, взятым в соотношении 3:1 от веса биомассы, и проводят экстракцию ликопина при 95^oC в течение 30 минут. Шрот отделяют фильтрацией и анализируют содержание ликопина. Представленные в таблице N 2 данные свидетельствуют о том, что увеличение влажности биомассы более 20% значительно снижает выход ликопина в экстракт, а дальнейшее понижение влажности, связанное со значительными энергетическим затратами, дает незначительное увеличение выходы ликопина в экстракт.

Пример 2.

Ликопиносодержащую биомассу загружают в колбу, содержащую подсолнечное масло, в соотношении 1 : 4 по весу и проводят экстракцию при перемешивании, температуре 90^oC в течение 30 мин. С целью определения оптимальных условий кристаллизации насыщенный экстракт, содержащий 0,41% ликопина, отделяют от шрота на фильтре, делят на четыре равные части, которые направляют на кристаллизацию при температурах 25-28^oC, 18-22^oC, 6-8^oC, 0 - +4^oC соответственно. Во всех вариантах через 0,5, 2, 5, 7 суток выпавшие кристаллы ликопина отфильтровывают, анализируют и определяют выход кристаллов ликопина от загруженного в насыщенном экстракте.

Полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 3.

В колбу загружают ликопиносодержащую биомассу и этилацетата в соотношении 1 : 2,5 (по массе). Экстракцию проводят при перемешивании, температуре 60^oC в течение 30 минут. Шрот отфильтровывают по вакуумом. Насыщенный экстракт делят на четыре равные части, которые направляют на кристаллизацию при температурах 25-28^oC, 18-22^oC, 6-8^oC, 0 - +4^oC соответственно. Во всех вариантах через 0,5, 1, 5, 7 суток выпавшие кристаллы ликопина отфильтровывают, анализируют, определяют выход кристаллов ликопина от загруженного в насыщенном экстракте.

Полученные результаты представлены в таблице 3.

Пример 4.

В колбу загружают 75 г биомассы и 1175 г хладона 11. Экстракцию проводят при перемешивании, температуре 24-26^oC в течение 45 мин. Шрот отфильтровывают под вакуумом. С целью полного извлечения пигмента из шрота проводят вторую экстракцию, в условиях аналогичных первой при соотношении 1 : 9. В результате получили 29,9 г шрота, содержащего 0,027% ликопина и 1177,5 г экстракта. Экстракты объединяют и направляют на отгонку хладона, которую проводят при температуре 20-28^oC. Упаренный экстракт оставляют на кристаллизацию на 66 часов при температуре 18-22^oC. Выпавшие кристаллы отфильтровывают, вакуумируют на фильтре в течение 1 часа. Выход кристаллов от загруженного в биомассе составляет 55,64%, потери ликопина в шроте и от разрушения - 1,96% и 23,28% соответственно.

Пример 5.

Определение условий очистки кристаллов ликопина проводят в модельных опытах. Сырьем для экспериментов служили образцы кристаллического ликопина с массовой долей основного вещества 16%, полученные в результате экстракции из биомассы подсолнечным маслом (см. Опыт 7 в таблице 2).

Промывку кристаллов проводят этанолом в течение 30-45 минут при перемешивании.

В опытах варьируют соотношение кристаллы: этанол и температуру промывки от 35 до 78^oC (температура кипения этанола). Представленные в таблице 4 данные свидетельствуют о том, что промывка этанолом, в соотношении 1 : 3-1 : 35 (в массовых частях), при температуре 45 - 78^oC позволяет получать кристаллы с массовой долей основного вещества от 90 до 95%.

Пример 6.

Из всех растворителей, разрешенных для применения в пищевой промышленности, ликопин умеренно растворим в этиловом эфире уксусной кислоты, хладоне-11 (трихлорфторметан), растительном масле.

Вследствие того, что растворимость ликопина в этом ряду уменьшается, то для каждого растворителя существует свои оптимальные параметры экстракции (см. графу "экстракция" в таблице 5). Поэтому выбор технологических режимов экстракции ликопина из биомассы всем классом неполярных органических растворителей проводят определением минимальной и максимальной точки из серии экспериментов, обеспечивающих заданные выход и качество ликопина (см. таблицу 5 опыты NN 1, 2, 3).

В опытах NN 1 и 4 проводят экстракцию ликопина из биомассы гриба (+) (-) 8A Blakeslea trispora подсолнечным маслом при повышенной температуре и постоянном перемешивании. Насыщенные экстракты отфильтровывают и направляют на кристаллизацию. Кристаллы отфильтровывают и промывают этанолом.

Опыт N 2 проводят также, как опыт N 1, за исключением того, что в качестве экстрагента используют этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты), а экстракцию проводят два раза. Экстракты объединяют. Растворитель отгоняют по вакуумом. Выпавшие из кубового остатка кристаллы отфильтровывают, а затем промывают этанолом.

Опыт NN 3 и 5 проводят аналогично опыту N 2, за исключением того, что в качестве экстрагента используют хладон-11.

Опыты NN 4 и 5 проводят за пределами заявленного способа.

Представленные в таблице 5 данные свидетельствуют о том, что опыты проведенные в заявленных пределах (опыты NN 1, 2, 3) позволяют получить кристаллический ликопин с выходом от 31 до 56% и содержанием основного вещества от 90 до 94%. В опытах, проведенных за рамками заявленного способа наблюдалось или снижение выхода кристаллов вследствие недостаточной эффективности экстрации (см. Потери в шроте опыт N 4) или сравнительно высокий расход растворителя при неизменной эффективности процесса (опыт N 5).

Пример 7.

В реактор, снабженный рубашкой и устройством для перемешивания, загружают 300 кг биомассы груби (+)(-) 8A Blakeslea trispora, содержащей 6,7 кг ликопина, высушенной до влажности 7%, и 1200 кг растительного масла. Экстракционную массу нагревают до температуры 90^oC, передают на фильтрацию на рамный фильтропроцесс. Насыщенный экстракт направляют на кристаллизацию, которую проводят при температуре 22^oC в течение 5 суток, затем массу нагревают до 40^oC. Выпавшие кристаллы ликопина отфильтровывают на друк-нутч фильтре и промывают 85 кг этанола при перемешивании и температуре 50^oC в течение 10 мин. Промытые кристаллы ликопина отфильтровывают и сушат под вакуумом при до влагосодержания не более 0,5%. В результате получают 2,31 кг ликопина кристаллического ликопина с массовой долей основного вещества 90%.

Изобретение может быть использовано в пищевой, микробиологической и медицинской промышленности. Проводят экстракцию ликопина из предварительно подсушенной биомассы неполярным органическим растворителем, затем кристаллизуют ликопин из насыщенного экстракта, фильтруют, промывают, кристаллы ликопина органическим растворителем. Высокий выход и качество целевого продукта обеспечивается за счет использования предварительно подсушенной биомассы, использования оптимальных технологических параметров экстракции, кристаллизации и очистки кристаллов ликопина от примесей путем промывки органическими растворителями. 5 з.п.ф-лы. 5 табл.

1. Способ получения кристаллического ликопина, включающий экстракцию ликопина из ликопинсодержащей биомассы гриба Blakeslea trispora неполярным органическим растворителем и получение насыщенного экстракта, отличающийся тем, что экстракцию ликопина неполярным органическим растворителем проводят из предварительно подсушенной биомассы, после получения насыщенного экстракта осуществляют кристаллизацию ликопина при 10 - 12^oC в течение 1 - 5 суток, фильтрацию кристаллов, промывку при температуре 45 - 78^oC в соотношении: 1 часть кристаллов ликопина, 3 - 35 частей органического растворителя. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют ликопинсодержащую биомассу гриба Blakeslea trispora, полученную выращиванием (+), (-) штаммов 8А. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что биомассу используют с влажностью не более 20%. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве неполярного органического растворителя используют или подсолнечное масло, или хладон-11, или этилацетат, или ацетон. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для промывки кристаллов ликопина используют этанол или ацетон. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что экстракцию хладоном-11 проводят при температуре от 20 до 26^oC, этилацетатом от 40 до 65^oC, подсолнечным маслом от 80 до 95^oC.