Получение новых многофункциональных продуктов из белковых

УДК 579.66
Байбулатова Н.Ф.1, Волкова Л.В.1,2
1
Пермский государственный технологический университет
2
Филиал ФГУП «НПО «Микроген» МЗ РФ «Пермское НПО «Биомед»
Получение новых многофункциональных продуктов из белковых отходов
производства препаратов крови
Загрязнение отходами – глобальная проблема человечества. Ежегодно на
предприятии ФГУП «НПО «Микроген» МЗ РФ Пермское НПО «Биомед» образуется в
процессе производства препаратов крови около 4 тонн отходов, которые сливают в
канализацию. Белковые отходы не только загрязняют окружающую среду, создавая в
ней неблагоприятные микробиологические условия, но и являются источником потерь
потенциально ценного белка. Радикальное решение данного вопроса возможно при
разработке новых технологий, комплексного использования сырья и малоотходного
производства[1].
В
процессе
фракционирования
донорской
крови
образуются
большие
количества неутилизируемого белкового отхода – эритромассы с высоким содержанием
сложных сахаров, используемых в качестве осадителей. Использование в качестве
сырья
эритромассы
приведет
к
оптимизации
и
повышению
рентабельности
производства, минимизации технологических потерь.
Одним из способов получения продуктов из препаратов крови является их
глубокая переработка, предусматривающая расщепление белковых молекул на
пептидные фрагменты, т.е. производство белковых гидролизатов – продуктов с
высоким содержанием свободных аминокислот и низших пептидов. Сырьем для
получения гидролизатов могут служить любые полноценные по аминокислотному
составу природные белки. Кровь и ее компоненты наиболее подходят для получения
гидролизатов. В частности, эритромасса крови содержит практически все незаменимые
аминокислоты и может служить при этом источниками азота. Технологии гидролиза
достаточно хорошо известны, однако целенаправленно для утилизации белковых
отходов в промышленных масштабах они не применяются. В то же время применение
гидролизных технологий дает целый ряд серьезных преимуществ [2,3].
Целью работы явилась разработка рациональной технологии утилизации
белковых отходов производства препаратов крови, позволяющих создать новые
соединения, содержащие аминокислоты и полипептиды, и тем самым создать
экологически привлекательное и более рентабельное производство.
Первым этапом настоящего исследования было определение оптимальных
условий проведения химического гидролиза, в частности соотношения исследуемой
эритромассы и соляной кислоты, а также влияние температуры и времени [4,5]. В
результате проведенных многочисленных опытов определены оптимальные условия
гидролиза для белков эритромассы: соотношение объемов эритроцитарной массы
человеческой крови и 1,5 н. раствора HCl, продолжительность гидролиза и
температура. Полученный гидролизат очищали путем фильтрования под вакуумом и с
последующей деминерализацией на анионите для удаления побочных продуктов
(гуминовых
продуктов,
придающих
гидролизатам
темную
окраску,
а
также
нежелательных ионов хлора) [6,7].
Следующим этапом явилась оценка аминокислотного состава полученного
образца на анализаторе аминокислот, в результате которого определено, что
полученный гидролизат представлен комплексом полипептидов и аминокислот и
содержит 15 аминокислот, наибольшее количество составили аспарагиновая кислота,
глутаминовая кислота, пролин, аланин и тирозин. Можно предположить, что данное
соединение обладает дезинтоксикационным действием благодаря глутаминовой и
аспарагиновой кислотам, способствует укреплению соединительной ткани благодаря
пролину и стимулирует иммунитет благодаря аланину [8].
Для
комплекса
исследования
влияния
на
микроорганизмов
культуры
низкомолекулярного
катионного
использовали
пептидного
референтный
штамм
Staphylococcus epidermidis, полученный из коллекции ГИСК им. Л.А. Тарасевича.
Готовили последовательные двукратные разведения исследуемого образца, используя
96-луночные планшеты для иммунологических реакций. В результате исследования
роста культуры не обнаружено, что свидетельствует о наличии антибактериальных
свойств препарата. Поэтому образованные в результате гидролиза особые катионные
соединения пептидной природы обладают выраженной антимикробной активностью.
Анализ литературы свидетельствует о том, что низкомолекулярные катионные пептиды
лишены недостатков классических антибактериальных препаратов: для них пока не
описаны анафилактоидные реакции, поскольку они малоантигенны, к ним практически
не вырабатывается резистентность со стороны микробов. При этом, многие катионные
пептиды обладают эндотоксиннейтрализующей и иммунорегулирующей активностью.
Будучи
факторами
проницаемости,
они
усиливают
действие
традиционно
используемых антибиотиков[9].
Представленное свидетельствует
о необычайности свойств катионных
пептидов, определяя растущий интерес к этой группе соединений. В частности, особый
интерес представляет поиск методов выделения биоактивных пептидных соединений с
детальным изучением структуры и механизма действия этих соединений с целью
разработки путей использования пептидных соединений в качестве эффективных
антибактериальных средств.
Таким образом, проведенные нами исследования показали, что разработанный
метод переработки отходов производства препаратов крови позволяет получить
регенеративную антибактериальную субстанцию, которая будет использоваться для
создания
биодобавок,
лекарственных
и
косметических
средств.
Можно
с
определенностью сделать вывод о том, что технология кислотного гидролиза белковых
отходов является перспективным способом утилизации.
Литература
1. Максимова Е.М. Разработка технологии утилизации белковых отходов методом
ферментативного гидролиза // Вестник МГТУ. – 2006.-Т. 9, №5. - С.875-879.
2. Мовсум-Заде К.К., Берестов В.А. Гидролизаты белка в ветеринарии.-2е изд.,
перераб. - Петрозаводск: Карелия, 1989. - 158с.
3. Неклюдов А.Д., Иванкин А.Н., Бердутина А.В. Свойства и применение белковых
гидролизатов (обзор). // Прикладная биохимия и микробиология.- 2000.- Т.35, №
5.- с.525-534.
4. Неклюдов А.Д., Иванкин А.Н., Бердутина А.В. Получение и очистка белковых
гидролизатов. // Прикладная биохимия и микробиология. – 2000.- Т.36, № 4. с.379-370.
5. Филатов А.Н., Чаплыгина З.А., Депп М.Е. Белковые гидролизаты. - М.:
Медицина. 1968.- 182с.
6. Быкова К.М., Макаревич Н.И., Блищенко Т.Н. Пути использования белковых
отходов гамма-глобулинового производства для получения биопрепаратов.//
Препараты крови. Сборник науч. трудов. - 1981.- С. 92-97.
7. Явич П.А. Применение ионообменных и экстракционных методов при
получении биологически активных веществ. - Тбилиси: Мицниереба. 1979. 127с.
8. Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия. Пер. с нем. – М.:Мир, 2000. – 469с.
9. Русанов В.М., Левин И. Лечебные препараты крови. – М.: ИД Медпрактика – М,
2004. - 284 с.