Получение убихинона и эргостерина

Получение биологически активных веществ (БАВ) начинается со стадии отделения растворите­ля от нейтрального жира, омыления и выделения жирных кислот (рис. 6).

Ацетоновая мисцелла после отделения фосфолипидов подается в сборник 33, из которого зака­чивается в двухступенчатый испаритель 34, где происходит отгонка растворителя сначала при ат­мосферном, а затем при пониженном давлении.

Свободный от растворителя нейтральный жир из РПИ 34 поступает в сборник 35, из которого насосом 2 раза в смену подается на омыление.

Для отделения неомыляемой фракции, содержащей БАВ, от омыляемой проводят омыление нейтрального жира с помощью раствора КОН и пирогаллола в метаноле, который готовят в емкос­ти 36 два раза в смену.

Готовая смесь из сборника 36 поступает в реактор 37, где при 64,5°С и соотношении жир : мета­нол : едкое кали : пирогаллол 10:20:2:0,2 в течение 1 ч осуществляют омыление, а затем происхо­дит разбавление раствора водой.

Из реактора 37 смесь направляют в экстрактор 38, где происходит 3-кратная экстракция серным эфиром при температуре 15 °С (соотношение смесь: эфир 1:2).

Рис. 6. Технологическая схема выделения БАВ из биожира:

33. 35, 39, 41, 44. 46, 47, 49. 59 — сборник; 34, 42, 53, 5 7 — роторно-пленочный испаритель; 36, 40, 45, 58 — реактор; 37. 43 — смеситель. 38 — экстрактор; 48, 51 — ректификационная колонна; 55 — холодильник; 52, 56 — емкостной

фильтр; 54 — блок хроматографического разделения

404 Часть II- Примеры применении биотехнологии БЛВ в науке и производстве

После отстоя омыленная фракция из 38 сливается в сборник 39 и насосом вновь подается в эк­страктор 38 для более полного извлечения неомыляемой фракции серным эфиром.

Пары эфира охлаждают холодильным рассолом в теплообменнике и передают в сборник 44. Не­омыляемая фракция из 41 поступает на выделение эргостерина и убихинона.

Для выделения СЖК из омыленной фракции раствор из 39 поступает в реактор 45, где проводят гидролиз концентрированной серной кислотой. Сначала при температуре 40—50 °С в течение 40 мин происходит удаление серного эфира.

Пары эфира конденсируют в теплообменнике и передают в сборник 44.

После отгонки эфира в аппарат 45 добавляют из мерника концентрированную серную кислоту до pH 2,0-2,5, раствор перемешивают в течение 30 мин и отстаивают.

После отстаивания водный слой, содержащий метанол, сливают в сборник 47. Оставшиеся СЖК промывают в 45 водой до достижения значения pH 7,0 и сливают в сборник 46. СЖК по мере накопления откачивают насосом на дистилляцию в сборник 17 схемы выделения СЖК (рис. 4).

Водный раствор метанола из 47 насосом подают в ректификационную колонну 48, работающую при атмосферном давлении и температуре 64-100 °С. Перегнанный метанол после ректификации направляют в сборник 49 и используют повторно. Кубовый остаток — сульфатную воду с темпера­турой 100 °С через охлаждающий теплообменник направляют в отделение ферментации дрожжей.

Из неомыляемой фракции получают эргостерин и убихинон.

Неомыляемая фракция из РПИ 42 поступает в смеситель 43, где ее растворяют в петролейном эфире в соотношении 1:1. Затем в ректификационной колонне 51 отгоняют 50-60 % петролейного эфира для очистки от растворимых легколетучих примесей, и подают на охлаждение до темпера­туры 15 °С, и выдерживают в течение 2 ч при этой температуре в аппарате 55. Выпавший осадок эр­гостерина отделяют на емкостном вакуум-фильтре 56.

Неомыляемая фракция, содержащая убихинон и углеводороды, поступает в реактор 58 для вы­деления углеводородов. Поскольку большое содержание углеводородов в микробном жире затруд­няет выделение убихинона методом хроматографического разделения, то технологическая схема предусматривает узел их частичного «вымораживания». Для этого в реакторе 58 к неомыляемой фракции добавляют охлажденный до -10 °С ацетон (1,0:2,5 по объему), происходит растворение не­омыляемой фракции. Далее смесь выдерживают 2 ч при -10°С, после чего выпавшие кристаллы уг­леводородов отфильтровывают на вакуум-фильтре 52 и вручную переносят в сборник, нагретый до 60 °С.

Фильтрат, содержащий убихинон, насосом подают на вакуумный РПИ 53, где при остаточном давлении 100-125 мм рт. ст. и температуре 60 °С отгоняют ацетон. Пары ацетона конденсируют в теплообменнике и повторно используют.

Неомыляемый концентрат из РПИ 53 насосом перекачивают на дальнейшую переработку в хро­матографический блок 54 с целью выделения убихинона. После хроматографического разделения концентрат убихинона направляют на окончательную очистку в химическую лабораторию.

Полученные в данной технологической схеме БАВ характеризуются следующими показа­телями.

Эргостерин-сырец — аморфный порошок белого или сероватого цвета со специфическим запа­хом и содержанием основного вещества не менее 65 % .

Концентрат убихинона (перед лабораторной очисткой) — вязкая жидкость темно-коричневого или черного цвета со специфическим запахом и содержанием убихинона не ниже 10 % .

Убихинон Q_g после очистки — кристаллический порошок ярко-желтого или желто-оранжевого цвета с содержанием примесей не более 5 % и температурой плавления 42-44 °С.

В дальнейшем обезжиренная биомасса дрожжей (биошрот) может быть подвергнута переработ­ке с получением продуктов нуклеотидной и белковой природы.

Комплексная переработка биомассы микроорганизмов с получением различной природы и наз­начения препаратов в совместном производстве кормового биошрота не отличается высокой рента­бельностью. Производить липидные препараты необходимо в отдельном специально оборудован­ном пожаро- и взрывобезопасном помещении (цехе) при наличии соответствующего оборудования и подготовленного персонала. Большинство биохимзаводов таких цехов и персонала не имеют. Указанные выше факторы будут сдерживать освоение технологии получения липидов в крупно- тоннажном объеме.

Иной подход предусматривает переработку биомассы промышленных микроорганизмов с выде­лением водорастворимых компонентов микробных клеток, каковыми являются белки и нукле­иновые кислоты. При этом вариант комплексной переработки микробного сырья предполагает не только выделение и очистку данных соединений, но и получение на их основе более дорогостоящих продуктов химической и энзиматической трансформации. Получение последних позволяет сущес­твенно повысить рентабельность производства кормового белка.

С точки зрения последовательности выделения указанных выше фракций стали уже тради­ционными технологии, предполагающие на первом этапе выделение фракций (компонентов) нуклеиновых кислот (РНК из биомассы дрожжей, РНК и ДНК из биомассы бактерий), а на вто­ром этапе — фракции белковых веществ. Образующиеся при этом жидкие отходы (растворы со­лей, органического растворителя) стараются утилизировать в основном производстве или на стадии культивирования штаммов-микроорганизмов, а твердые — в виде отработанной би­омассы микробных клеток — в производстве препаратов кормового назначения. Такой подход позволяет реализовать малоотходную схему производства с замкнутым циклом водоснабжения.

3.