- •Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию
- •Работа 2. Культивирование дрожжей на питательных средах, содержащих углеводные экстракты
- •Работа 3. Использование жировых отходов мясопереработки в качестве сырья для получения белковой кормовой добавки
- •Часть 1. Определение характеристик жиросодержащих отходов
- •Часть 2. Культивирование дрожжей на жиросодержащих питательных средах
- •2. Биосинтез и выделение ферментов из культуральной жидкости микробного продуцента и из биологического сырья. Применение иммобилизованных ферментов работа 4. Регуляция синтеза экзогенных ферментов
- •Работа 5. Выделение технической рибонуклеазы из поджелудочной железы крупного рогатого скота
- •Работа 6. Получение 6-аминопенициллановой кислоты гидролизом бензилпенициллинацилазы, иммобилизованной в полиакриламидный гель
- •3. Комплексная переработка биологического сырья с получением продуктов углеводной, белковой, липидной и нуклеотидной природы работа 7. Выделение полифруктозанов из растительного сырья
- •Работа 8. Экстракционное извлечение липидов из биомассы
- •Работа 9. Комплексная переработка микробного сырья с получением продуктов белковой и нуклеотидной природы
- •Часть 1 . Выделение дрожжевой рнк
- •Часть 2. Выделение “глобулиновой” фракции белка дрожжей
- •Работа 10. Получение концентрата белка из соевых бобов
- •4. Биомедицинские технологии работа 11. Основы иммунохимических методов исследования на примере реакций агглютинации и преципитации
- •Работа 12. Реакция связывания комплемента
- •5. Контроль биотехнологических производств работа 13. Основы микробиологического контроля биотехнологических производств
- •Работа 14. Анализ состава микробной кормовой биомассы
- •Методы анализа
- •Шакир Ирина Васильевна
3. Комплексная переработка биологического сырья с получением продуктов углеводной, белковой, липидной и нуклеотидной природы работа 7. Выделение полифруктозанов из растительного сырья
В последние годы отмечается устойчивая тенденция снижения потребления сахара в развитых странах с одновременным ростом потребления альтернативных подслащивающих средств, среди которых особое место занимают фруктозные сиропы и кристаллическая фруктоза. Только в Москве потребность составляет свыше 2,5 тыс. т фруктозного сиропа в год, а по России – около 100 тыс. т в год.
Основное направление использования фруктозного сиропа – диетотерапия больных сахарным диабетом, а также людей, предрасположенных к диабету.
Продолжается поиск новых источников для получения фруктозы и фруктозных сиропов. Одним из вариантов может быть получение фруктозы из инулина – резервного полисахарида ряда растений семейства сложноцветных.
Высокомолекулярные полисахариды группы полифруктозанов являются запасной формой многих растений – инулы высокой, лопуха войлочного, цикория, кузинии тенистой, девясила, георгина, топинамбура и др.
Для промышленного получения основным сырьем могут служить топинамбур (земляная груша), цикорий и георгины, среднемассовое содержание инулина в которых составляет соответственно 14, 23 и 37%, но выход инулина от веса клубней георгина составляет всего 6,6%. Учитывая высокую урожайность топинамбура – от 38 до 65 т/га, его ценные агротехнические свойства (неприхотливость, возможность произрастания на одном месте в течение 30÷40 лет, возможность механизированной уборки, способность клубней сохраняться в земле при низкой температуре), достаточно высокое содержание инулина в клубнях – 11÷17%, а также доступность, источником выделения инулина выбраны клубни топинамбура – Helianthus tuberosus.
Из инулина можно получить и целый ряд других химических продуктов – этанол, ацетон, бутанол, глицерин и др. Инулин применяется в медицинской практике при проведении диагностики функции почек, а также для транспортировки лекарственных препаратов при лечении некоторых заболеваний урологического характера. Некоторые производные инулина обладают противоопухолевыми свойствами. Имеются также данные об образовании инулином комплексов с кальцием, барием, стронцием, что делает его ценным препаратом для выведения тяжелых металлов из организма.
Из клубней топинамбура при урожайности 55÷60 т/га возможно получение 1,6÷2,0 т инулина. Сок, получаемый при сухом отжатии измельченных клубней топинамбура, содержит до 250 г сахаров в 1 л. В зависимости от сорта клубни содержат 74÷79% воды, 2÷4% азотистых веществ, до 6% сахарозы и 11÷12% инулина, 2÷3% клетчатки.
Степень полимеризации инулина 38÷45, молекулярная масса (162,14)n, макромолекула его легко гидролизуется, что обусловлено присутствием остатков фруктозы в фуранозной форме. При полном гидролизе полисахарида образуется 94÷97% фруктозы и 3÷6% глюкозы.
Извлечение полисахаридов из растительного сырья – фитополисахаридов осуществляется экстракцией с последующим постадийным удалением сопутствующих веществ.
Цель работы: Выделение инулина из клубней или зеленой массы топинамбура.
Ход работы
Основными стадиями выделения инулина являются следующие: измельчение вымытых клубней или зеленой массы топинамбура, двухстадийная экстракция горячей водой, упаривание объединенных экстрактов, обработка активированным углем и кизельгуром, осаждение этанолом, отстаивание, фильтрация и сушка.
Клубни топинамбура моют, подсушивают на воздухе, измельчают в крупную стружку (вариант измельчения на свеклорезке центробежного типа) или в мелкую стружку (вариант измельчения на картофелетерочной машине) до образования частиц 3÷7 мм и загружают в экстрактор.
Процесс экстракции проводится горячей водой в течение 30÷45 мин при 75÷80С в экстракторе периодического действия, оборудованном мешалкой. После окончания процесса суспензию фильтруют. Массу, оставшуюся на фильтре, вновь направляют в реактор, заливают новой порцией горячей воды и проводят вторую стадию экстракции.
Жом топинамбура, оставшийся после отделения экстракта второй ступени, для уменьшения потерь инулина дважды промывают горячей водой, затем высушивают или подвергают кислотному гидролизу и используют в следующей лабораторной работе, посвященной глубинному гетерофазному культивированию дрожжей.
Экстракты и промывные воды объединяют, измеряют общий объем, отбирают пробу (не более 5 мл) для определения редуцирующих веществ, углеводов и АСВ, упаривают на вакуум-выпарной установке (ВВУ) при 50÷55С до содержания сухих веществ 30%. Очистка упаренных экстрактов проводится пропусканием их через колонну с активированным углем и кизельгуром.
Очищенные экстракты подвергают дальнейшему сгущению упариванием на ВВУ до содержания сухих веществ 80÷88%. Упаренный сироп осаждают этанолом в соотношении 1:10 при 10÷12С в течение 5÷6 ч в емкостном аппарате.
Осадок отделяют фильтрованием, обезвоживают 96% спиртом и сушат. Готовый полупродукт, представляющий собой белый порошок без вкуса и запаха, растворимый в горячей воде, гигроскопичный, нерастворимый в этаноле и изопропаноле, может быть подвергнут дальнейшей очистке для получения лекарственной формы.
Возможно использование для выделения инулина предварительно измельченных и высушенных клубней.
В ходе выполнения работы необходимо определить количество полифруктозанов на каждой стадии экстракции, содержание сухих веществ в экстрактах первой и второй ступени, составить материальный баланс процесса.
Перед беседой с преподавателем необходимо составить отчет по следующей схеме:
Название работы.
Цель работы.
Все расчеты по частям работы.
Сводная таблица:
Объем экстрата, мл
Полифруктозаны, г/л
АСВ, %
Концентрация общего количества углеводов, г/л
1 ступень
2 ступень
Промывные
воды
Выводы.
Контрольные вопросы
Какие природные источники фитополисахаридов Вам известны?
Назовите и охарактеризуйте основные стадии выделения полифруктозанов из растительного сырья.
Охарактеризуйте основные направления переработки клубней и зеленой массы топинамбура.
Почему так важно поддерживать температуру экстракции инулина не выше 75С?
Предложите свои варианты интенсификации процесса экстракции полифруктозанов из разных видов растительного сырья.