СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА ДЛЯ ОКРАСКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2018 года по МПК C12N1/14 C09B61/00 C12R1/645 

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к способам получения органических пигментов природного происхождения для окрашивания полимеров и материалов на их основе, и может найти применение для окраски детских игрушек и многих других товаров народного потребления.

Известен красящий состав для окраски полимерных материалов, содержащий органический и/или неорганический пигмент и полимер-носитель на основе полиэтилена (SU 1484817 А1, 07.06.1989). Применяемые составы пигментов, как правило, высокотоксичны.

Известна полимерная красящая композиция-концентрат, содержащая биологический пигмент продигиозин (RU 2129136 С1, 20.04.1999). К недостаткам можно отнести термочувствительность пигмента и необходимость обработки ионным детергентом в определенных концентрациях.

Известен штамм микроскопического гриба Hypomyces rosellus ВКПМ F-672 - продуцент липидов с одновременным присутствием органического пигмента (RU 2020155 C1, 30.09.1994). Недостатком способа является использование дорогостоящих компонентов питательных сред - декстрана, ферментативного гидролизата, белково-витаминного концентрата, этанола, а также длительность и низкая эффективность экстракции пигмента.

Известен способ получения красителя из биомассы Hypomyces rosellus 94/77 (RU 2016026 C1, 15.07.1991). Недостатком способа является незначительный выход целевого продукта при глубинном культивировании в жидкой питательной среде.

Известен способ получения красителя путем глубинного культивирования пигментсодержащего гриба на углеводсодержащих отходах производств (RU 2065462 С1, 20.08.1996). Недостатком способа является низкий выход пигмента, а также сложность и дороговизна культивирования продуцента в ферментерах, таких как затраты энергии на подогрев реактора, построение температурного градиента, кислородного градиента, необходимость в пеногасителях (прототип).

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в удешевлении процесса получения термостабильного и светоустойчивого органического пигмента за счет культивирования микроскопического гриба в условиях твердофазной ферментации, увеличение выхода целевого продукта, расширение спектра цветов органического пигмента и использование для окрашивания полимерных материалов.

Указанный технический результат достигается в результате того, что в качестве продуцента органического пигмента предлагается микроскопический гриб Hypomyces odoratus ВКПМ F-242, а способ твердофазного культивирования осуществляется на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода смесь разваренного зерна и углеводсодержащих отходов агропромышленного комплекса и деревоперерабатывающей промышленности, источник азота, макро- и микроэлементы. Экстракцию пигмента ведут последовательно обработкой биомассы гриба органическими растворителями, полученный пигмент используется для окраски полимеров.

Изобретение поясняется следующими примерами.

Пример 1. Продуцент выращивают в колбах емкостью 1000 мл на питательной среде состава (в г/л): разваренное зерно пшеницы (или овса) - 200, углеводсодержащие отходы (отруби пшеничные или ржаные, березовые опилки, измельченные кукурузные кочерыжки) - 200, макро- и микроэлементы: MgSO₄ - 0,5; FeSO₄ - 0,001; CaCO₃ - 3; (или MnSO₄ - 0,5; FeSO₄ -0,001; CaCl₂ - 1; или MnSO₄ - 0,5; MgSO₄ - 0,5; FeSO₄ - 0,001), вода водопроводная - 140 мл, рН _исх. 6,0-6,2. Культивирование проводят при температуре 22-24°C в течение 7-10 дней. Полученную гомогенную массу мицелия последовательно обрабатывают петролейным и метилтретбутиловым эфиром при объемном соотношении мицелия и растворителя 1:6, экстракт отфильтровывают и органический пигмент экстрагируют смесью хлороформ-изопропанол или бензол-этанолом в соотношении 1:2 соответственно. Полученный хлороформный или бензольный экстракт отделяют, концентрируют в роторном испарителе, высушивают. Выход пигмента составляет 52-53% от веса сухого мицелия.

Пример 2. Культивирование штамма и экстракцию пигмента проводят по примеру 1, но с тем отличием, что в качестве макро- и микроэлементов вносят (г/л): CoSO₄ - 0,5; ZnSO₄ - 0,5; CaCO₃ - 3; (или CoSO₄ - 0,5; CuSO₄ - 0,5; CaCO₃ - 3). Выход пигмента составляет 48-50% от веса сухого мицелия. Органический пигмент представляет собой мелкий порошок светло-голубого или синего цвета.

Пример 3. Для получения красящей композиции органический пигмент используют в сухом виде. Полимерную красящую композицию состава: поливинилхлорид (ПВХ смола С-70) - 10 мас.ч.; ди-2-этилгексил-фталат (ДОФ) - 5 мас.ч.; трехосновной сульфат свинца (ТОС) - 0,2 мас.ч.; стеарат кальция (CaSt) - 0,05 мас.ч.; органический пигмент Hypomyces odoratus по примеру 1 и 2 - 0,05-0,1 мас.ч. в фарфоровой чашке перемешивают. Полученную композицию выдерживают в сушильном шкафу при температуре 80-90°C в течение 80 минут при постоянном перемешивании. Полученный красящий полимерный концентрат помещают в капиллярный вискозиметр марки ИИРТ-АМ, где происходит расплав полимерной массы при температуре 180°C с последующим выдавливанием материала под грузом. Получаем ПВХ, равномерно окрашенный в яркие цвета, - фиолетовый, красный, желтый, оранжевый, коричневый, светло-голубой и синий. Проверка устойчивости органического пигмента проводилась согласно ГОСТ 11279.7-83 и показала, что при воздействии температуры свыше 300°C окраска полимерного материала осталась без изменений.

Изобретение относится к биотехнологии. Способ получения органического пигмента для окраски полимерных материалов предусматривает выращивание штамма пигментсодержащего гриба Hypomyces odoratus ВКПМ F-242 на питательной среде, содержащей разваренное зерно пшеницы или овса, отруби пшеничные или ржаные, березовые опилки, измельченные кукурузные кочерыжки, макро– и микроэлементы и водопроводную воду при заданном соотношении компонентов, в условиях твердофазного культивирования при температуре 22-24°C в течение 7-10 дней и рН среды 6,0-6,2. Полученную биомассу мицелия обрабатывают петролейным и метилтретбутиловым эфиром при объемном соотношении мицелия и растворителя 1:6, фильтруют с получением экстракта. Изобретение позволяет увеличить выход целевого продукта и расширить спектр цветов органического пигмента. 3 пр.

Способ получения органического пигмента путем культивирования пигментсодержащего гриба рода Hypomyces на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, макро- и микроэлементы, экстракцией смесью органических растворителей, отличающийся тем, что в качестве пигментсодержащего гриба используют Hypomyces odoratus ВКПМ F-242, а культивирование гриба ведут путем твердофазной ферментации на питательных средах состава (г/л): разваренное зерно пшеницы или овса 200, углеводсодержащие отходы - отруби пшеничные или ржаные, березовые опилки, измельченные кукурузные кочерыжки - 200, макро - и микроэлементы:

MgSO₄ 0,5; FeSO₄ 0,001; СаСО₃ 3, или

MnSO₄ 0,5; FeSO₄ 0,001; CaCl₂ 1, или

MnSO₄ 0,5; MgSO₄ 0,5; FeSO₄ 0,001, или

CoSO₄ 0,5; CuSO₄ 0,5; CaCO₃ 3,

вода водопроводная 140 мл, pH_исх. 6,0-6,2 в течение 7-10 дней при температуре 22-24°С, выделение пигмента ведут из биомассы после предварительной обработки петролейным эфиром и метилтретбутиловым эфиром при соотношении 1:6.