Получение препаратов с индексом П2х и Г2х, П3х и Г3х

Для получения технических ферментных препаратов культуру продуцента освобождают от нерастворимых балластных веществ, т. е. остатков твердой питательной среды и мицелия. Так как ферменты относятся к водорастворимым белкам, то лучший экстрагент для них - вода.

Для извлечения эндоферментов из дрожжей и бактерий клеточные стенки микроорганизмов подвергают механическому или литическому разрушению. Внешние оболочки грибного мицелия имеют меньшее диффузионное сопротивление, чем оболочки дрожжевых или бактериальных клеток, и тем не менее влажную культуру микроскопических грибов перед экстракцией подвергают предварительному дроблению на частицы размером 3-10 мм. В силу большой молекулярной массы ферменты медленно растворяются и медленно диффундируют из поверхностной культуры микроскопических грибов в экстрагирующую жидкость. Лабильность ферментов вынуждает проводить процесс при температуре 27-30 °С, а это увеличивает длительность экстракции, приводит к инфицированию культуры и инактивации ферментов.

Культура микроскопических грибов, выращенная в поверхностных условиях на твердом питательном субстрате, содержит около 50-55% сухих веществ. Если общее количество СВ культуры принять за 100%, то только 25-30% составляют водорастворимые соединения, в состав которых входят белки, ферменты, аминокислоты, углеводы, минеральные соли. Нерастворимая часть (70-75% СВ) в основном содержит клетчатку, гемицеллюлозу и др. Таким образом, экстрактивная обработка культуры гриба водой позволяет избавиться на 70-75% от балластных веществ и повысить концентрацию ферментов (по отношению к сумме СВ, содержащихся в растворе) в 3,5-4 раза. Основной движущей силой экстракции является разность концентраций извлекаемого вещества в смачивающей культуру жидкости и в экстрагирующей жидкости. Процесс диффузии прекращается при выравнивании концентраций.

Растворимые вещества, перешедшие в экстракт, на 50% состоят из азотистых соединений, из которых 0,5% составляют ферменты, около 29,5%-углеводы, а остальные 20%-минеральные вещества.

Наиболее эффективной является противоточная экстракция. В промышленности для экстракции ферментов из поверхностных культур микроскопических грибов применяют специальные 8-секционные диффузионные батареи Роберта, в которых также используется этот принцип (рис. 8.3).

Все диффузоры батареи унифицированы и имеют форму вертикального цилиндра с откидной герметически закрывающейся крышкой и коническим днищем. В верхней части на расстоянии 150-200 мм от переливного штуцера расположена двойная сетка с ребрами жесткости. Все диффузоры соединены коммуникациями таким образом, что в каждый аппарат можно подавать как свежий растворитель, так и вытяжку из предыдущего диффузора. Любой аппарат можно отключить, не нарушая работы всей батареи. В процессе работы все восемь диффузоров заполнены культурой. Один из аппаратов находится под разгрузкой, а другой под загрузкой. В каждый из диффузоров вместимостью 300 л загружают 54-60 кг культуры по абс. СВ. Вода температурой 25-27 °С с небольшим количеством антисептика (0,02%-ный раствор формалина) поступает в первый (хвостовой) диффузор. После его заполнения воду перекрывают и массу выдерживают 30 мин. Затем возобновляют подачу воды и жидкая среда из первого диффузора переходит во второй. Массу во втором аппарате также выдерживают 30 мин. Процесс продолжается до головного - восьмого диффузора, из которого вытяжка собирается в сборник. Полученная вытяжка содержит 10-12% СВ. Выход ферментов в экстракт в значительной степени зависит от количества отобранной вытяжки по отношению к культуре, находящейся в диффузоре. Например, полное извлечение амилолитических и протеолитических ферментов из культуры Asp. oryzae достигается при отборе экстракта не менее 220% к абсолютно сухой массе загруженной культуры, а пектолитических ферментов из культуры гриба Asp. awamori - при отборе 350% экстракта к загружаемой массе. Полнота извлечения амилолитических ферментов из культуры гриба Asp. awamori достигается при отборе экстракта 400% к загруженной культуре.

Полученную диффузионную вытяжку направляют на вакуум-выпарную установку, где концентрация сухих веществ повышается до 50%. Вытяжка концентрируется в вакуум-выпарной установке пленочного типа при температуре упаривания 30-32 °С и температуре греющего пара 80-85 °С. Полученный препарат в виде сиропа стандартизуют хлоридом натрия, так как содержание СВ должно быть не ниже 50%, и направляют потребителю. Номенклатура препарата П2х.

Для получения технических препаратов культуральную жидкость освобождают от биомассы и концентрируют в вакуум-выпарных аппаратах при температуре 25-30 °С, что соответствует остаточному давлению в аппарате 3-4 кПа. При концентрировании до 50% СВ веществ образуется нерастворимый неактивный осадок. В количественном отношении он составляет около 10% от содержания СВ. Осадок отделяют сепарированием. Потери ферментативной активности в процессе концентрирования могут достигать 10%. Для стандартизации препарата также используют хлорид натрия. Полученный стандартный сироп с индексом Г2х разливают в емкости по 40-50 кг.

При высушивании в распылительной сушилке диффузионной вытяжки и концентрата глубинной культуры с содержанием 10-12% СВ получают препараты с индексом ПЗх и Г3х. В процессе сушки большое количество сахаров в диффузионной вытяжке и в концентрате глубинной культуры приводит к налипанию препарата на внутреннюю поверхность сушилки. Для предотвращения этого к диффузионной вытяжке добавляют хлорид натрия из расчета 50%-ного содержания СВ, а к концентрату культуральной жидкости - 200 кг/м3. Высушенный препарат стандартизуют по активности хлоридом натрия и фасуют в крафт-мешки с полиэтиленовыми вкладышами.