close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13829

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.12.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 01J 20/30
B 01J 20/22
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНТЕРОСОРБЕНТА
(ВАРИАНТЫ) И ЭНТЕРОСОРБЕНТ
(21) Номер заявки: a 20060716
(22) 2006.07.11
(43) 2008.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт физики
имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Лапина Виктория Алексеевна (BY); Донцов Александр Евгеньевич (RU); Насонов Игорь
Викторович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное научное учреждение "Институт
физики
имени
Б.И.Степанова
Национальной академии наук Беларуси" (BY)
BY 13829 C1 2010.12.30
BY (11) 13829
(13) C1
(19)
(56) RU 2060818 C1, 1996.
RU 2067328 C1, 1996.
БОДЯКОВСКАЯ Е.А. и др. Ветеринарная медицина Беларуси. - 2002. № 2. - С. 31-33.
RU 2150999 C1, 2000.
DE 202006009356 U1, 2006.
BY 6026 C1, 2004.
ЛИННИК В.Н. и др. Вестник Полоцкого государственного университета.
Серия С. Фундаментальные науки.
Химия. - 2005. - № 4. - С. 185-188.
DE 202006009610 U1, 2006.
RU 2253510 C1, 2005.
RU 2026078 C1, 1995.
RU 2062647 C1, 1996.
(57)
1. Способ получения энтеросорбента, включающий измельчение плодовой оболочки
вызревших семян подсолнечника, кислотный гидролиз, промывку продукта гидролиза и
сушку, отличающийся тем, что гидролиз проводят 1-36 %-ным раствором кислоты в течение 1,5-4,5 часов в режиме кипения под давлением насыщенных паров 3,0 атм до образования биоактивного углеродсодержащего комплекса, включающего лигнин, целлюлозу,
меланин, глюкозу, фруктозу, пектины, фенолкарбоновые кислоты, дубильные вещества и,
необязательно, сахарозу, лейкоантоцианы и катехины, промывку осуществляют 0,1-1,0 %ным раствором щелочи, а затем умягченной водой, сушку ведут с возможностью формирования пористой многоуровневой матрицы на основе лигнина, целлюлозы и меланина с
интегральной пористостью 0,04-50,0 мкм.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидролиз проводят серной, соляной или
ортофосфорной кислотой.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочи используют гидроокись
аммония, натрия или калия, а промывку ведут до pH 3,5-4,5.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед промывкой продукта гидролиза раствором щелочи проводят его промывку водой в режиме кипения в течение 10-15 минут.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промывку умягченной водой ведут до pH
4,5-6,4.
6. Способ получения энтеросорбента, включающий измельчение плодовой оболочки
вызревших семян подсолнечника, кислотный гидролиз, промывку продукта гидролиза и
сушку, отличающийся тем, что гидролиз проводят 1-36 %-ным раствором кислоты в те-
BY 13829 C1 2010.12.30
чение 1,5-4,5 часов в режиме кипения под давлением насыщенных паров 3,0 атм до образования биоактивного углеродсодержащего комплекса, включающего лигнин, целлюлозу,
меланин, глюкозу, фруктозу, пектины, фенолкарбоновые кислоты, дубильные вещества и,
необязательно, сахарозу, лейкоантоцианы и катехины, промывку осуществляют 0,1-1,0 %ным раствором щелочи, а затем умягченной водой, сушку ведут с возможностью формирования пористой многоуровневой матрицы на основе лигнина, целлюлозы и меланина с
интегральной пористостью 0,04-50,0 мкм, затем продукт модифицируют импрегнированием ионами серебра или иммобилизацией бактерий-пробиотиков.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что гидролиз проводят серной, соляной или
ортофосфорной кислотой.
8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве щелочи используют гидроокись
аммония, натрия или калия, а промывку ведут до pH 3,5-4,5.
9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что перед промывкой продукта гидролиза раствором щелочи проводят его промывку водой в режиме кипения в течение 10-15 минут.
10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что промывку умягченной водой ведут до pH
4,5-6,4.
11. Способ по п. 6, отличающийся тем, что импрегнирование ионами серебра проводят обработкой водорастворимой солью серебра, в частности нитратом серебра, в статических условиях.
12. Способ по п. 6, отличающийся тем, иммобилизацию бактерий-пробиотиков осуществляют инкубированием со взвесью бактерий-пробиотиков, выбранных из Bacillus
subtilis, Lactobacillus и Bifidobacterium, с концентрацией не менее 108 КОЕ/мл при соотношении твердой фазы к жидкой, равным 1: 10, в течение не менее 1 часа с последующим
отделением и сушкой твердой фазы в изотермических условиях при 37 °С в течение суток.
13. Энтеросорбент, представляющий собой углеродсодержащий гетерополимер из
продуктов гидролиза плодовой оболочки вызревших семян подсолнечника, отличающийся тем, что содержит лигнин, целлюлозу и меланин, структурированные в пористую
многоуровневую матрицу, а также биоактивные углеродсодержащие вещества - глюкозу,
фруктозу, пектины, фенолкарбоновые кислоты, дубильные вещества и, необязательно, сахарозу, лейкоантоцианы и катехины при следующим соотношении компонентов, мас. %:
лигнин
34,7-58,1
целлюлоза
40,4-50,9
меланин
1,0-7,5
биоактивные углеродсодержащие вещества
остальное.
14. Энтеросорбент по п. 13, отличающийся тем, что пористая многоуровневая матрица содержит химически связанные между собой подструктуры из частиц лигнина ленточно-спиральной формы с размером пор 0,1-15,0 мкм, волокон целлюлозы продольновытянутой формы с размером пор 5,0-50,0 мкм и агломератов размером до 400,0 мкм из
частиц меланина трубчатоподобной формы длиной до 5,0 мкм.
15. Энтеросорбент по п. 13, отличающийся тем, что он импрегнирован ионами серебра или на нем иммобилизованы бактерии-пробиотики.
16. Энтеросорбент по п. 15, отличающийся тем, что на 1 г сорбента иммобилизовано
не менее 109 КОЕ бактерий-пробиотиков, выбранных из Bacillus subtilis, Lactobacillus и
Bifidobacterium.
Изобретение относится к области биотехнологии, микробиологии, экологии для сорбции разного рода эко- и эндотоксикантов, а также к медицине и, в частности, к ветеринарии в качестве лечебно-профилактического средства.
Известен ряд сорбентов и способов их получения из отходов лигноцеллюлозного сырья сельскохозяйственного производства: жмыха свеклы, соломы, шелухи риса, из опилок
различных пород древесины, пшеничных отрубей и т.д.
2
BY 13829 C1 2010.12.30
Так, предложен сорбент и способ его получения из жмыха - отхода процесса переработки семян тыквы [1]. Согласно способу, жмых-отход отмывают водой, выдерживают
15-20 мин, затем сливают водный слой, вновь добавляют воду, перемешивают, отстаивают, повторно сливают воду и процесс повторяют до получения неокрашенной промывной
воды. Затем остаток сушат при температуре 100-150 °С до постоянной массы, измельчают,
рассеивают и отбирают фракцию 0,2-2,0 мм. Полученный сорбент характеризуется
насыпной массой 0,4-0,6 г/см3, содержит не менее 4,5 мас. % азота по Кьельдалю и не менее 4 мас. % клетчатки. Недостатком способа является относительная сложность технологии, а сорбент имеет ограниченные возможности при сорбции пестицидов, микотоксинов
и подобных потенциально опасных вредных веществ.
Известен способ и сорбент, получаемый из полисахаридного сырья [2]. Согласно способу, полисахаридное сырье - растительные отходы или биомассу микроорганизмов (пшеничные отруби, свекловичный жмых, биомассы Aspergillus foetidus M-45, Trichoderma
viride 13/10 и др.) измельчают до размера частиц менее 3 мм, готовят суспензию с гидромодулем 10-20 (концентрация 5-10 %) и pH 3,5-11,0 и осуществляют обработку паром при
избыточном давлении 1-1,5 атм в течение 0,5-4,0 ч. Твердую массу промывают и сушат.
Полученный сорбент применяют при промышленной очистке питьевой воды для удаления
радионуклидов и тяжелых металлов и в медицинских целях. Недостатком способа является низкий выход сорбента, большой расход воды и энергоемкость процесса, обусловленная необходимостью пропарки исходного сырья. Сорбент, полученный этим способом,
имеет невысокую сорбционную емкость и узкий спектр применения.
Известен также пищевой сорбент и способ его получения из плодовой оболочки семян
подсолнечника [3]. Способ включает удаление балластных веществ из плодовой оболочки
семян подсолнечника путем экстракции растворителем при температуре 45-55 °С в течение 30-100 мин. В качестве растворителя используют экстракционный бензин, петролейный эфир, нефрас в соотношении плодовая оболочка семян подсолнечника - растворитель
(1:5)-(1:20) с последующим отделением оболочки семян подсолнечника от раствора балластных веществ в растворителе отстаиванием. Отделенную твердую фазу оболочки семян
разбавляют водой и полученную смесь выдерживают в течение 10-60 минут и далее подвергают замораживанию и выдержке при температуре (-4)-(-20) °С в течение 30-240 мин с
последующим размораживанием при температуре 25-100 °С. Затем продукт сушат при температуре 100-200 °С и получают сорбент для очистки темноокрашенных растительных
масел. Недостатком сорбента является сложность получения и ограниченный спектр
действия.
Наиболее близок к предлагаемому изобретению меланинсодержащий фитосорбент [4, 5],
а также способ получения и сорбент из плодовой оболочки вызревших семян подсолнечника, выбранный в качестве прототипа [6]. Способ получения меланинсодержащего фитосорбента [6] включает измельчение плодовой оболочки (шелухи) вызревших семян
подсолнечника их кислотный гидролиз с выделением химических компонентов состава
лигнин, целлюлоза и меланин, промывку водой и сушку продуктов гидролиза. Измельчение ведут до получения муки, которую затем подвергают обработке (30-50) %-ной кислотой в соотношении 1:(8-10) по массе. При этом гидролиз осуществляют 9-12 н. соляной
кислотой или 50 %-ной серной кислотой в течение не менее 35-45 суток при температуре
20 °С, либо 37 %-ной серной кислотой при температуре 100 °С в течение 4 ч. Промывку
полученного продукта гидролиза проводят вначале дистиллированной водой при нормальных условиях, а затем горячей дистиллированной водой при 80 °С до исчезновения
ионов SO4-2 в проточных водах. Перед сушкой продукт дополнительно промывают этиловым спиртом, а затем сушат и получают готовый фитосорбент.
Недостатком известного способа получения фитосорбента является низкая технологического процесса, вызванная: большим расходом концентрированной кислоты, расходом промывных вод и высокой энергоемкостью, обусловленной длительностью процесса гидролиза.
3
BY 13829 C1 2010.12.30
Меланинсодержащий фитосорбент [4, 5, 6] содержит природный водорастворимый
высокомолекулярный полимер - гетерополимер и представляет собой порошок темнокоричневого или черного цвета (в зависимости от типа исходного сырья), без вкуса, со слабым специфическим запахом. Основные химические составляющие фитосорбент - лигнин,
кристаллическая целлюлоза, меланин, а функциональные связующие группы - карбоксильные, карбонильные, гидроксильные и др. Структура фитосорбента характеризуется наличием высокой концентрации парамагнитных центров (1,2 ± 0,7)·1018 спин/г сухого
веса. Элементный состав фитосорбента включает углерод, водород, азот, кислород и серу
с соотношением компонентов, мас. %:
углерод
54,62-55,63
водород
5,26-5,36
азот
0,82-1,48
кислород
37,23-39,0
сера, не более
0,3.
Фитосорбент нерастворим в воде, кислотах, органических растворителях и частично
растворяется в щелочах с разрушением структуры. Сорбционная емкость фитосорбента по
железу при pH 3,0 составляет 0,47-0,07 mg/r сухого веса. Фитосорбент эффективен при
очистке водопроводной воды от ионов Ca(2+). Так, при исходном содержании в воде ионов
кальция (21 ± 4)·10-4 м, то после прохождения ее через колонку с меланинсодержащим фитосорбентом их концентрация, измеренная с помощью арсеназо 3, составила (0,8 ± 0,1)·10-4 м.
Фитосорбент хорошо связывает ряд тяжелых металлов и радионуклидов и эффективно работает в области pH 2-8,5, а связанная фитосорбентом нефть удерживается на поверхности
воды без дополнительного использования поверхностно-активных веществ в течение длительного времени. Фитосорбент характеризуется высокой сорбционной емкостью, горючестью и низкой зольностью.
Недостатком известного меланинсодержащего фитосорбента является ограниченность
его селективных свойств в отношении ряда потенциально опасных веществ химического и
биологического происхождения, что ограничивает эффективность его применения.
Целью изобретения является создание способа получения энтеросорбента свободного
от указанных недостатков и энтеросорбента с более широким спектром действия.
Техническим результатом является создание способа изготовления энтеросорбента,
характеризующегося сокращенным технологическим циклом производства за счет оптимизации режимов и подбора реагентов для обработки исходного растительного сырья плодовой оболочки вызревших семян подсолнечника. Техническим результатом изобретения также является получение сорбента с хорошими селективными свойствами способного
к сорбции опасных химических веществ: пестицидов, микотоксинов, полихлорированных
бифенилов, вирусов, патогенных бактерий и сложных углеводородов. Указанный эффект
обеспечивается пористой многоуровневой структурой сорбента с полимодальным распределением пор (микро-, мезо-, макро-), наличием на поверхности химически активных
центров и биологически активных ингридиентов, что позволяет сорбировать молекулы
различных размеров, геометрии и химической природы.
Вариант 1.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения энтеросорбента, включающий измельчение плодовой оболочки вызревших семян подсолнечника, кислотный
гидролиз, промывку продукта гидролиза и сушку, гидролиз проводят 1-36 % раствором
кислоты в течение 1,5-4,5 ч в режиме кипения под давлением насыщенных паров 3,0 атм
до образования биоактивного углеродсодержащего комплекса, включающего лигнин, целлюлозу, меланин, глюкозу, фруктозу, пектины, фенолкарбоновые кислоты, дубильные
вещества и, необязательно, сахарозу, лейкоантоцианы и катехины, промывку осуществляют 0,1-1,0 %-ным раствором щелочи, а затем умягченной водой, сушку ведут с возможностью формирования пористой многоуровневой матрицы на основе лигнина, целлюлозы
и меланина с интегральной пористостью 0,04-50,0 мкм.
4
BY 13829 C1 2010.12.30
Гидролиз проводят серной, соляной или ортофосфорной кислотой.
В качестве щелочи используют гидроокись аммония, натрия или калия, а промывку
ведут до pH 3,5-4,5.
Перед промывкой продукта гидролиза раствором щелочи проводят промывку водой в
режиме кипения в течение 10-15 мин.
Промывку умягченной водой ведут до pH 4,5-6,4.
Гидролиз проводят серной или соляной или ортофосфорной кислотой.
Промывку продукта гидролиза проводят раствором гидроокиси аммония или гидроокиси натрия или гидроокиси калия до достижения значения pH 3,5-4,5.
До начала промывки продукта гидролиза раствором щелочи дополнительно возможно
проводить промывку водой в режиме кипения в течение 10-15 мин.
Промывку продукта гидролиза умягченной водой проводят до достижения pH 4,5-6,4.
Вариант 2.
Способ получения энтеросорбента, включающий измельчение плодовой оболочки вызревших семян подсолнечника, кислотный гидролиз, промывку продукта гидролиза и
сушку, гидролиз проводят 1-36 % раствором кислоты в течение 1,5-4,5 ч в режиме кипения под давлением насыщенных паров 3,0 атм до образования биоактивного углеродсодержащего комплекса, включающего лигнин, целлюлозу, меланин, глюкозу, фруктозу,
пектины, фенолкарбоновые кислоты, дубильные вещества и, необязательно, сахарозу,
лейкоантоцианы и катехины, промывку осуществляют 0,1-1,0 % -ным раствором щелочи,
а затем умягченной водой, сушку ведут с возможностью формирования пористой многоуровневой матрицы на основе лигнина, целлюлозы и меланина с интегральной пористостью 0,04-50,0 мкм, затем продукт модифицируют импрегнированием ионами серебра или
иммобилизацией бактерий-пробиотиков.
Гидролиз проводят серной, соляной или ортофосфорной кислотой.
В качестве щелочи используют гидроокись аммония, натрия или калия, а промывку
ведут до pH 3,5-4,5.
Перед промывкой продукта гидролиза раствором щелочи проводят промывку водой в
режиме кипения в течение 10-15 минут.
Промывку умягченной водой ведут до pH 4,5-6,4.
Импрегнирование ионами серебра проводят обработкой водорастворимой солью серебра, в частности нитратом серебра, в статических условиях.
Поставленная цель достигается также тем, что энтеросорбент, представляющий собой
углеродсодержащий гетерополимер из продуктов гидролиза плодовой оболочки вызревших семян подсолнечника, содержит лигнин, целлюлозу и меланин структурированные в
пористую многоуровневую матрицу, а также биоактивные углеродсодержащие вещества глюкозу, фруктозу, пектины, фенолкарбоновые кислоты, дубильные вещества и, необязательно, сахарозу, лейкоантоцианы и катехины при следующим соотношении компонентов, мас. %:
лигнин
34,7-58,1
целлюлоза
40,4-50,9
меланин
1,0-7,5
биологические активные углеродсодержащие вещества остальное.
Пористая многоуровневая матрица содержит химически связанные между собой подструктуры из частиц лигнина ленточно - спиральной формы с размерами пор 0,1-15 мкм,
волокон целлюлозы продольно-вытянутой формы с размерами пор 5-50 мкм и агломератов
размером до 400,0 мкм из частиц меланина трубчатоподобной формы длиной до 5,0 мкм.
Импрегнирован ионами серебра или на нем иммобилизованы бактерии-пробиотики.
На 1 г сорбента иммобилизовано не менее 109 КОЕ бактерий-пробиотиков, выбранных
из Bacillus subtilius, Lactobacillus и Bifidobacterium.
5
BY 13829 C1 2010.12.30
Изобретение поясняется фиг. 1-6.
Фиг. 1 - фото микроструктуры лигнина.
Фиг. 2 - фото микроструктуры целлюлозы.
Фиг. 3 - фото микроструктуры меланина.
Фиг. 4 - фото морфологии поверхности энтеросорбента (увеличение в 9000 раз).
Фиг. 5, 6, 7 - представлены графики изотерм адсорбции бензола, метанола и воды соответственно лигнином (1), целлюлозой (2) и меланином (3).
Фиг. 8 - график изотермы сорбции и зависимость степени извлечения от концентрации
серебра, где, С - равновесная концентрация серебра, µмоль/л, r - сорбция серебра, µмоль/г
сорбента, w - степень извлечения серебра, %.
Фиг. 9 - фото морфологии поверхности энтеросорбента (увеличение в 5000 раз).
Фиг. 10 - фото морфологии поверхности энтеросорбента (увеличение в 1000 раз).
Фиг. 11 - фото морфологии поверхности сорбента, модифицированного микробной
биомассой пробиотических бактерий (увеличение в 1000 раз).
Фиг. 12 - диаграмма сравнения ингибирующей активности сорбента на скорость пероксидации внутренних сегментов фоторецепторов, индуцированную ионами Fe + 2 в присутствии аскорбата.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Исходное сырье - плодовая оболочка вызревших семян подсолнечника представляет
собой сложный комплекс природных полимеров полисахаридов, лигнина, меланина, биофлавоноидов, биологически активных веществ, которые обладают рядом ценных свойств,
в том числе сорбционных, антивирусных, антибактериальных, антиокислительных, антирадикальных. Разработанный способ, согласно изобретению, обеспечивает на стадии измельчения разрушение клеточных оболочек с образованием микрочастиц, доступных для
химических реагентов. Гидролиз измельченного сырья кислотными реагентами с концентрацией (1-36) % (серной или соляной или ортофосфорной кислотой) в режиме кипения
при повышенном давлении (в интервале: давление насыщенных паров смеси - 3 атм), в
отличие от прототипа, существенно, до 1,5-4,5 ч, сокращает процесс гидролиза и расход
кислоты, при этом происходит эффективное расщепление лигноуглеводного комплекса,
деполимеризация целлюлозы и образование в присутствии кислорода сильнокислых,
карбоксильных, фенольных, карбонильных, гидроксильных и других групп. Промывка
продукта гидролиза 0,1-1,0 % раствором гидроокиси аммония или гидроокиси натрия или
гидроокиси калия до достижения значения pH 3,5-4,5 позволяет эффективно нейтрализовать
остатки кислоты и создать оптимальный баланс биологически активных углеродсодержащих веществ состава: биофлавоноиды в количестве (142,6-615,5) мг/ %, полисахариды
(глюкозу, фруктозу, сахарозу) - (0,195-0,444) %, пектины - (0,499-1,912) %, лейкоантоцианы (0,1-2,76) %, катехины - (0,2-146,6) мг/ %, фенолкарбоновые кислоты - (212,5-697,9) мг/ %,
дубильные вещества - (0,58-0,83) %. При такой промывке щелочью, в отличие от прототипа, существенно снижается последующий расход воды на промывку продукта гидролиза и
уменьшается энергоемкость процесса в целом.
Для повышения эффективности промывки возможно дополнительно, перед обработкой щелочным раствором, продукт гидролиза промывать водой в режиме кипения в течение 10-15 минут, что сокращает расход щелочи на нейтрализацию остатков кислоты.
Кроме того, в соответствии с 1-м вариантом получения энтеросорбента, выбранные
параметры промывки продукта гидролиза раствором щелочи в сочетании с кислотным
гидролизом и последующей его сушкой обеспечивают формирования пористой многоуровневой матрицы на основе лигнина, целлюлозы и меланина с интегральной пористостью (0,04-50) мкм (фиг. 1-3, 4, 9, 10). Матрица представляет собой гетерополимер нерегулярного строения из подструктур с широким полимодальным распределением пор.
Подструктуры физико-химически связаны между собой и сформированы частицами лиг6
BY 13829 C1 2010.12.30
нина ленточно-спиральной формы (фиг. 1) с размером пор 0,04-15 мкм, волокнами целлюлозы продольно-вытянутой формы (фиг. 2) с размерами пор 5-50 мкм и агломератами меланина (фиг. 3) размером до 400 мкм из частиц трубчатоподобной формы длиной до
5 мкм. Наличие средних и крупных транспортных пор, а также указанные выше особенности химической природы внутренней поверхности матрицы гетерополимера, в сочетании
с оптимальным балансом биологически активных веществ и меланином, обеспечивают
как адсорбционные характеристики (фиг. 4, 6, 12), так и хорошую антиоксидантную и антирадикальную активность энтеросорбента, что обеспечивает его высокую медикобиологическую активность.
Важной особенностью химической природы внутренней поверхности матрицы гетерополимера энтеросорбента, полученного по 1-му варианту, является наличие гидроксильных ионообменных групп, благодаря чему он является слабым катионообменником,
что легло в основу 2-го варианта способа получения этеросорбента. При этом гидролиз,
промывку продукта гидролиза раствором гидроокиси аммония или гидроокиси натрия или
гидроокиси калия, последующую промывку умягченной водой и дополнительную возможную промывку водой в режиме кипения в течение 10-15 минут проводят аналогично
1-му варианту осуществления способа.
Как структурированные в пористую многоуровневую матрицу химические компоненты гетерополимера, лигнин, целлюлоза и меланин, обладающие эффективными адсорбционно-структурными характеристиками, так и наличие химических групп кислотного
характера (гидраксильные, карбонильные, карбоксильные и др.) на поверхности сорбента
позволяют использовать полученную матрицу для модификации энтеросорбента различными микроэлементами металлов, например серебром, или антагонистически активной
биомассой пробиотических бактерий.
Продукт, полученный по 1-му варианту модифицируют путем импрегнирования
ионами серебра. Импрегнирование проводят путем обработки продукта в статических
условиях водорастворимой солью серебра, например AgNO3, с равновесной концентрацией ионов при заданных условиях проведения процесса. Величину сорбции ионов задают
по формуле Фрейндлиха: r = K·Cn, где r - величина сорбции, ммоль/г; K, n(1, 2) - константы,
C - равновесная концентрация ионов серебра. Ионы серебра в структуру многоуровневой
матрицы встраиваются в форме активно связанных центров. Константа сильной связи характеризуется величиной n1 = (0,013-0,019) ммол/г при K = (2,5-2,11)·104 М-1, а константа
слабой связи находится в интервале n2 = (0,064-0,074) ммол/г при K = (1,8-2,0)·103 М-1.
Модификация путем иммобилизации антагонистически активной биомассой пробиотических бактерий основана на их способности проникать в поры энтеросорбента, размножаться в них, давать рост дочерним микробным клеткам и образовывать конгломераты
пробиотиков различных форм и размеров, в зависимости от места их посадки в структуре
многоуровневой матрицы. Иммобилизацию осуществляют инкубированием продукта, полученного по 1-му варианту микробной взвесью бактерий пробиотиков, например Bacillus
Subtilius или Lactobacillus или Bifidobacterium. После высушивания до воздушно-сухого
состояния, энтеросорбент, полученный по 2-му варианту, представляет собой комплексный антибактериальный препарат, гетерополимер, с высокой антагонистической активностью к ряду патогенных микроорганизмов. Энтеросорбент полученный таким способом
характеризуется высокой приживаемостью в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ), сохраняет свою жизнеспособность в течение длительного времени после высушивания, обеспечивая пролонгирование действия на всем протяжении ЖКТ.
Ниже приведены примеры реализации способа и энтеросорбента, полученного разработанным способом.
В табл. 1 представлены примеры реализации изобретения по 1-му варианту и результаты исследований полученного энтеросорбента во всем диапазоне заявленных параметров.
7
Таблица 1
6
Глюкоза %
Фруктоза %
Сахароза %
Сумма раствор. сахаров %
Клетчатка (целлюлоза) %
Гидропектин %
Протопектин %
Сумма пектиновых в-в %
Лейкоантоцианы мг %
Катехины мг %
Флавонолы мг %
Фенолкарб. кислоты мг %
Дубильные вещества %
Лигнин %
1
2
M±m
0,155 ± 0,003
0,085 ± 0,01
0,118 ± 0,002
0,36 ± 0,003
47,69 ± 0,03
0,55 ± 0,004
0,44 ± 0,002
0,985 ± 0,007
1,67 ± 0,16
105,0 ± 2,8
287,5 ± 1,5
350,84 ± 2,78
0,83 ± 0,004
46,77 ± 0,33
2
3
3
4
M±m
M±m
0,185 ± 0,003 0,22 ± 0,005
0,07 ± 0,01 0,115 ± 0,003
0
0
0,265 ± 0,01 0,34 ± 0,003
46,5 ± 0,35
50,45 ± 0,37
0,15 ± 0,001 0,12 ± 0,001
0,34 ± 0,008 0,45 ± 0,001
0,49 ± 0,004 0,57 ± 0,002
0
0
0
146,6 ± 4,15
343,7 ± 0,02 615,45 ± 6,0
236,66 ± 3,34 697,93 ± 1,95
0,67 ± 0,007 0,77 ± 0,015
52,8 ± 0,54
58,12 ± 0,67
4
5
M±m
0,21 ± 0,007
0,084 ± 0,003
0
0,293 ± 0,005
44,45 ± 0,09
0,11 ± 0,004
0,38 ± 0,004
0,49 ± 0,009
0
0
514,4 ± 1,5
540,0 ± 4,45
0,67 ± 0,007
51,5 ± 0,63
5
6
7
6
7
8
M±m
M±m
M±m
0,205 ± 0,01 0,20 ± 0,007 0,275 ± 0,003
0,078 ± 0,002 0,165 ± 0,003 0,165 ± 0,003
0
0
0,019 ± 0,0005
0,29 ± 0,007 0,29 ± 0,005
0,44 ± 0,004
50,95 ± 0,1
40,5 ± 0,07
47,5 ± 0,03
0,59 ± 0,009 0,65 ± 0,008
0,99 ± 0,008
0,51 ± 0,004 1,27 ± 0,009
0,51 ± 0,008
1,1 ± 0,0
1,91 ± 0,002
1,5 ± 0,002
2,76 ± 0,06
1,72 ± 0,14
1,62 ± 0,09
127,4 ± 3,45 104,0 ± 8,67
96,2 ± 3,47
226,9 ± 4,5
310,0 ± 0,01 235,8 ± 0,004
324,18 ± 2,78 299,2 ± 0,56 391,68 ± 0,01
0,67 ± 0,01
0,58 ± 0,007
0,79 ± 0,007
42,35 ± 1,02 35,68 ± 0,96 39,93 ± 0,084
(*) Примечание: состав сорбента может незначительно варьироваться в зависимости от сорта семян подсолнечника места и климатических условий его произрастания.
BY 13829 C1 2010.12.30
Показатели (*)
1
BY 13829 C1 2010.12.30
Пример 1 (столбец 2 табл. 1).
Исходное сырье - плодовую оболочку семян подсолнечника измельчают до 0,5-3,5 мм
и обрабатывают 36 % раствором соляной кислоты при модуле твердое/жидкое 1:(8-11) в
режиме кипения под давлением 3 атм в течение 2,0 ч. Далее продукт гидролиза промывают водой с одновременным кипячением в течение 10 мин, затем отделяют твердую фазу и
промывают ее 1 % раствором гидроокиси аммония до достижения pH 4,5, потом вновь отделяют твердую фазу и продолжают ее промывку умягченной водой до достижения в
промывной воде значения pH 6,2-6,4. Полученный продукт сушат до влажности 22 % и
получают готовый энтеросорбент, который подвергают контрольным исследованиям. Показатели полученного энтеросорбента представлены в табл. 1 (столбец 2).
Пример 2 (столбец 3 табл. 1).
Измельченное, как и в примере 1, исходное сырье, обрабатывают 36 % раствором серной кислоты при модуле твердое/жидкое 1:(8-10) в течение 1,5 ч при кипении под давлением 3 атм, промывают водой с последующим кипячением под давлением в течение
15 мин, затем отделяют твердую фазу и промывают ее 0,5 % раствором гидроокиси калия
до достижения pH 4,0 и продолжают промывку умягченной водой до достижения в промывной воде значения pH 5,8-6,3. Полученный продукт сушат до влажности 12,5 % и готовый энтеросорбент подвергают контрольным исследованиям. Результаты исследований
представлены в табл. 1 (столбец 3).
Пример 3 (столбец 4 табл. 1).
Измельченное исходное сырье подвергают гидролизу 36 % раствором серной кислоты
с модулем твердое/жидкое 1:(9-11) в течение 4,5 ч при температуре кипения под давлением насыщенных паров, отделяют твердую фазу и промывают 0,1 % раствором гидроокиси
калия до получения pH 4,5 с последующей промывкой умягченной водой до pH 5,2, сушат
до влажности 7,8 % и проводят контроль полученного энтеросорбента. Электронная фотография характерной микроструктуры поверхности многоуровневой матрицы представлена
на фиг. 10 (увеличение в × 1000 раз).
Пример 4 (столбец 5 табл. 1).
Исходное сырье подвергают гидролизу 36 % раствором соляной кислоты с модулем
твердое/жидкое 1:(10-11) в течение 1,5 ч при температуре кипения под давлением насыщенных паров, отделяют твердую фазу и промывают 1 % раствором гидроокиси аммония
до получения pH 3,5 с последующей промывкой умягченной водой до pH 4,9, сушат до
влажности 10,4 % и проводят контроль полученного энтеросорбента.
Пример 5 (столбец 6 табл. 1).
Исходное сырье подвергают гидролизу 5 % раствором отофосфорной кислоты с модулем твердое/жидкое 1:(8-10) в течение 4,5 ч при температуре кипения под давлением
насыщенных паров, отделяют твердую фазу и промывают 0,1 % раствором гидроокиси
калия до получения pH 4,5 с последующей промывкой умягченной водой до pH 5,0, сушат до
влажности 8,5 %. Полученный энтеросорбент имеет показатели представленные в табл. 1.
Пример 6 (столбец 7 табл. 1).
Исходное сырье подвергают гидролизу 1 % раствором серной кислоты с модулем
твердое/жидкое 1:(11-12)в течение 4,5 ч при температуре кипения под давлением насыщенных паров, отделяют твердую фазу и промывают 0,5 % раствором гидроокиси натрия
до получения pH 4,2 с последующей промывкой умягченной водой pH 5,8, сушат до
влажности 0,8 % и проводят контрольные исследования. Полученный энтеросорбент имеет показатели, представленные в табл. 1.
Пример 7 (столбец 8 табл. 1).
Исходное сырье подвергают гидролизу 10 % раствором серной кислоты с модулем
твердое/жидкое 1:(8-10) в течение 2,5 ч при температуре кипения под давлением насыщенных паров, отделяют твердую фазу и промывают 0,1 % раствором гидроокиси аммония до получения pH 4,2 с последующей промывкой умягченной водой до получения
9
BY 13829 C1 2010.12.30
pH 5,9, сушат до влажности 19,8 % и проводят контрольные исследования. Энтеросорбент
имеет показатели, представленные в табл. 1.
Примеры получения этеросорбента согласно 2-му варианту.
Пример 8.
Получение энтеросорбента модифицированного серебром. Энтеросорбент, полученный согласно любому из примеров 1-7, возможно импрегнировать ионами серебра следующим образом. В раствор AgNO3 с концентрацией ионов серебра C = 0,057 г/л вводят
энтеросорбент, полученный, согласно примеру 3, в виде суспензии с концентрацией 100 г/л
и величиной pH = 6,3. Далее смесь перемешивают и выдерживают в статических условиях
до установления равновесной концентрации в течение 30-40 мин. Величину сорбции
ионов задают по формуле Фрейндлиха: r = K·Cn, где r - величина сорбции, ммоль/г; K, n(1,
-1
2) - константы; C - равновесная концентрация ионов серебра, М . Затем жидкую фазу отделяют фильтрацией, твердый остаток промывают дистиллированной или умягченной водой и высушивают при температуре 100 °С. Полученный энтеросорбент имеет следующие
характеристики:
влажность, мас. %
19,1
удельная емкость, г/л
240
кислотность экстракта, pH
2,35
остаток после прокаливания, %
0,6
сорбционная способность по метиленовому голубому (pH
7,0), мг/г
56,0
число ионов серебра с активно связанными центрами
с константой сильной связи, n1 (K = 2,5·10-4M-1), ммол/г
0,013-0,019
число ионов серебра с активно связанными центрами
с константой слабой связи, n2 (K = 1,8·10-3M-1), ммол/г
0,064-0,074.
Пример 9.
Получение энтеросорбента, модифицированного микробной биомассой пробиотических бактерий. Энтеросорбент, полученный по 1-му варианту (пример 3) прогревают в
сушильном шкафу при температуре + 80 °С в течение 2-х ч. Готовят взвесь пробиотических бактерий. Для чего с суточного роста бактерий Bacillus Subtilius или Lactobacillus или
Bifidobacterium (их соответствующего штамма) на плотной среде делают соскоб в физиологический раствор и по оптическому стандарту мутности доводят до 100 млн. (108) колониеобразующих единиц (КОЕ)/мл. Далее сорбент инкубируют с полученной микробной
взвесью в течение 1 ч при модуле твердая/жидкая фаза 1:10. При выбранных параметрах
1,0 г энтеросорбента содержит порядка 109 КОЕ пробиотических бактерий, что соответствует разовой лечебно-профилактической дозе, при условии 100 %-ной сорбции их из
микробной взвеси. Затем твердую фазу отделяют от жидкой и высушивают при температуре + 37 °С. Готовый энтеросорбент испытывают на сорбцию, а также контролируется
жизнеспособность адсорбированных бактерий по стандартной методике.
Адсорбционные и структурные свойства энтеросорбентов, полученных согласно примерам 3, 8 и 9, представлены в табл. 2, 3.
Таблица 2
2
3
Пример аm, ммоль/г Q1-λ, кДж/моль
A, м /г
V, см /г
Vmi, см3/г
H2O C6H6
H2O
C6H6
H2O
C6H6
H2O
C6H6
H2O
C6H6
№3
1,85 0,23
5,7
5,9
117
56
0,225 0,151 0,028 0,015
№8
1,98 0,23
6,5
5,1
125
55
0,229 0,133 0,029 0,014
где аm, ммоль/г - емкость монослоя,
Q1-λ, кДж/моль - чистая теплота адсорбции;
А, м2/г - удельная поверхность;
V, см3/г - общий объем пор;
Vmi, см3/г - объем микропор.
10
BY 13829 C1 2010.12.30
Пример
аm, ммоль/г
C
Q1-λ, кДж/моль
H2O C6H6 H2O C6H6
H2O
C6H6
S
1,85
0,23
10
11
5,7
5,9
№9
2,50 0,089
20
51
7,3
9,6
где C - константа уравнения БЭТ.
2
A, м /г
H2O
C6H6
139
55
188
16
Таблица 3
V, см3/г
H2O
C6H6
0,23
0,15
0,25 0,097
Разработанный энтеросорбент и способ его получения испытан в условиях опытного
производства. Новый препарат хорошо себя зарекомендовал в качестве лечебно-профилактической кормовой добавки к кормам сельскохозяйственных животных, а также при
остром и храническом отравлении птиц пестицидами, микотоксинами, недоброкачественными кормами и заражении некоторыми бактериями и вирусами.
Источники информации:
1. RU 2253 510 С1, МПК7 В 01J 20/24, 2005.
2. RU 2062 647 С1, МПК6 В 01J 20/22, 20/24, 20/30, С 12N 1/14, 1996.
3. RU 2255 803 С1, МПК7 В 01J 20/24, (22)30.12.2003, 2005.
4. Лапина В.А., Рубанов А.С., Донцов А.Е., Островский М.А. Фитосорбент "Виктория" новый перспективный сорбент, полученный из отходов сельскохозяйственного сырья.
Конверсия научных исследований в Беларуси в рамках деятельности МНТЦ: Материалы
международного семинара. Ч. 2. - Минск, май 17-22, 1999. - С.38-41.
5.RU 2 067 328 С1, МПК6 В 01J 20/30, 1996.
6. RU 2060 818 С1, МПК6 В 01J 20/30, 20/24, 1996 (прототип).
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
11
BY 13829 C1 2010.12.30
Фиг. 5
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
Фиг. 9
Фиг. 10
12
BY 13829 C1 2010.12.30
Фиг. 11
Фиг. 12
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
13
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
3 049 Кб
Теги
by13829, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа