Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛАНИНА ИЗ ЧАГИ

Предлагаемое техническое решение относится к химии высокомолекулярных природных соединений, а именно к получению биополимера растительного происхождения - меланина с улучшенными качествами: пониженным содержанием зольных элементов и повышенной концентрацией парамагнитных центров (ПМЦ), и может быть использовано для производства лечебно-профилактических препаратов и биологически активных добавок.

Меланин - единственный известный природный полимер с сильно развитой системой полисопряжения. Высокая концентрация парамагнитных центров (ПМЦ) обусловливает специфическую реакционную способность меланиновых пигментов и придает им свойства радио- и фотопротекторов, дезактиваторов радикалов различного происхождения (Биологические особенности лекарственных макромицетов в культуре: Сборник научных трудов в двух томах. Т. 2 / Под ред. чл.-корр. НАН Украины С.П. Вассера. - Киев, 2012. - 459 с.). Одной из причин, препятствующих широкому использованию меланинов в качестве лечебно-профилактических препаратов и биологически активных добавок, является их высокая зольность. Высокое содержание зольных веществ снижает качество препарата, так как негативно влияет на электролитный баланс желудочно-кишечного тракта, раздражает слизистые оболочки, препятствует быстрому заживлению эрозий и язв (Бинтам Ф.Т. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. - М.: Мир, 1993; Андреева С.М., Якимов П.А., Алексеева Е.В. К вопросу обеззоливания диффузионных соков из чаги // Комплексное изучение физиологически активных веществ низших растений. - М.-Л.: Наука, 1961. – С. 139-143).

Известен способ получения хромогенного комплекса чаги, включающий получение водного извлечения, фильтрацию, добавление в него раствора хлорида кальция, фильтрацию выпавшего осадка (Пат. РФ №2442596, МПК A61K 36/06, B01D 11/02, 2012).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокая зольность хромогенного комплекса за счет его выделения из экстракта в виде солей кальция и соосаждения с комплексом противоионов, главным образом ионов калия, а также содержание сопутствующих веществ за счет их соосаждения из экстракта.

Известен способ получения осажденного полифенольного комплекса из чаги, включающий получение диффузионного сока чаги с использованием в качестве экстрагента водного раствора диметилсульфоксида с концентрацией 1÷1⋅10^-6%, его осаждение добавлением 20% раствора соляной кислоты до значения рН 2,0-2,2 (Пат. РФ №2392952, МПК A61K 36/06, А61Р 39/06, 2010).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокая зольность осажденного полифенольного комплекса за счет соосаждения с комплексом противоионов, главным образом ионов калия, а также содержание сопутствующих веществ за счет их соосаждения из экстракта.

Известен способ получения осажденного препарата чаги, включающий получение диффузионного сока с использованием в качестве экстрагента водного раствора сверхразветвленного полимера Boltorn Н30 с концентрацией 1⋅10^-3-1⋅10^-22%, осаждение полифенольного комплекса добавлением соляной кислоты до рН 2-2,2 (Пат. РФ №2392953, A61K 36/06, А61Р 39/06, 2010).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокая зольность осажденного полифенольного комплекса за счет соосаждения с комплексом противоионов, главным образом ионов калия, а также содержание сопутствующих веществ за счет их соосаждения из экстракта.

Известен способ получения меланина из чаги, включающий добавление к водному экстракту чаги 25% раствора хлористоводородной кислоты, отделение полученного осадка меланина, добавление к осадку петролейного эфира, перемешивание до получения смеси однородной консистенции, замораживание полученной смеси, удаление слоя органического экстракта после размораживания смеси, отделение из водного слоя осадка меланина и его высушивание (Пат. РФ 2523414, МПК A61K 36/07, B01D 11/02, 2014).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся необходимость проведения стадии замораживания, что значительно увеличивает продолжительность процесса, зависимость зольности меланина от способа получения экстракта, а также содержание сопутствующих веществ, соосажденных совместно с меланином при добавлении 25% раствора хлористоводородной кислоты и оставшихся во внутренней сетке меланина после размораживания смеси с петролейным эфиром.

Известен способ получения меланинов, включающий предварительное удаление липидов из измельченного сырья его обработкой смесью гексан-изопропанол (1:1) при соотношении субстрат-растворитель 1:10 в течение 24 ч, фильтрование через капроновую мембрану, удаление остатков смеси растворителей на роторном испарителе при температуре 30°С, экстрагирование меланинов 0,1 н. раствором гидроксида натрия при 45-50°С в течение 2 ч, отделение твердого остатка фильтрованием через капроновую мембрану, подкисление полученного фильтрата 1 н. раствором соляной кислоты до рН 1,5, отделение хлопьевидного осадка меланина центрифугированием в течение 15 мин при 10000 g, его последующее растворение в 0,1 н. растворе гидроксида натрия, трехкратное повторение кислотного переосаждения с дальнейшим растворением полученного меланина в 0,01 н. растворе гидроксида натрия и диализом против воды до нейтральной рН, сушку полученного препарата на лиофильной установке (Сушинская Н.В. и др. Получение и физико-химические свойства меланинов из базидиомицетов // Труды Белорусского государственного технологического университета. Серия IV: Химия и технология органических веществ. - Вып. XII. - Минск, 2004. - С. 193-196).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся значительная продолжительность процесса очистки и обеззоливания меланина, а также необходимость проведения предварительной стадии удаления липидов.

Известен способ получения осажденного полифенольного комплекса чаги, включающий получение диффузионного сока чаги с использованием в качестве экстрагента водного раствора гидроксида натрия или калия с концентрацией 1-10%, осаждение полифенольного комплекса добавлением 20%-ного раствора соляной кислоты до значения рН 2,0-2,2 (Пат РФ 2465911, МПК A61K 36/06, B01D 11/02, 2012).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокая зольность полифенольного комплекса за счет получения экстракта с высоким содержанием зольных элементов, значительная часть которых соосаждается вместе с полифенольным комплексом, а также содержание сопутствующих веществ за счет их соосаждения из экстракта.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к предлагаемому техническому решению и выбранным за прототип является способ определения (отделения) хромогенного комплекса чаги, включающий заливание измельченной чаги водой в соотношении чага-вода, равном 1:30, настаивание в течение 1 часа при комнатной температуре, кипячение смеси в течение 2 часов, фильтрование извлечения, добавление 25% раствора хлористоводородной кислоты до рН до 1,0-2,0, перемешивание полученной смеси, отстаивание в течение 30 минут, отделение осадка фильтрованием, сушку (Государственная Фармакопея СССР: Вып. 2. Общие методы анализа. 63. Inonorus obliquus. Чага. - М.: Медицина; 1990. - 385 с., с. 342-343).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокая зольность хромогенного комплекса за счет соосаждения с комплексом противоионов, главным образом ионов калия, а также содержание сопутствующих веществ за счет их соосаждения.

Задачей предлагаемого технического решения является уменьшение содержания зольных элементов за счет осаждения меланина путем десольватации его макромолекул органическим растворителем, а именно ацетоном.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является получение очищенного от сопутствующих веществ меланина с пониженным содержанием зольных элементов и повышенной концентрацией ПМЦ за счет вытеснения примесей низкомолекулярным органическим растворителем (ацетоном) из структуры меланина, его десольватации и увеличения содержания в нем элементов, проявляющих парамагнитные свойства.

Поставленный технический результат достигается тем, что способ получения меланина из чаги включает заливание измельченной чаги водой в соотношении чага-вода, равном 1:30, настаивание в течение 1 часа при комнатной температуре, кипячение смеси в течение 2 часов, фильтрование извлечения, добавление 25% раствора хлористоводородной кислоты до рН 1,0-2,0, перемешивание полученной смеси, отстаивание в течение 30 минут, отделение осадка фильтрованием, сушку полученного меланина, причем после отстаивания надосадочный раствор декантируют, при этом выпавшие хлопья меланина растворяют добавляемым при перемешивании раствором гидроксида натрия с доведением рН до 7-8, а для очистки и осаждения меланина в полученный раствор вливают ацетон в объемном соотношении раствор-ацетон, равном 1:(6÷8).

Отделение надосадочного раствора от осажденного меланина декантацией позволяет быстро провести процесс предварительного разделения меланина и гидрофильных растворимых в кислой среде веществ.

Добавление гидроксида натрия с доведением рН смеси до 7-8 обеспечивает растворение выпавших хлопьев меланина. С увеличением рН среды увеличивается диссоциация ионогенных групп меланина. При этом гидрофильные ионогенные группы частиц меланина ориентируются наружу, а гидрофобные участки внутрь частиц. Поверхность частиц меланина приобретает заряд. Наличие электрического заряда приводит к значительной гидратации частиц (полярные молекулы воды определенным образом ориентируются относительно заряженных частиц и вступают с ними во взаимодействие). Гидратная оболочка приводит к разобщению частиц меланинов и образованию раствора.

Перемешивание ускоряет процесс выравнивания концентраций и обеспечивает рациональное использование гидроксида натрия.

Добавление ацетона к раствору меланина обусловливает разрушение гидратной оболочки частиц и их коагуляции. Одновременно с разрушением гидратной оболочки происходит разрушение "мостиковых связей" из молекул воды, препятствующих в дальнейшем образованию истинного раствора меланина. Выбор ацетона в качестве осадителя обусловлен его селективностью по отношению к гидрофобным компонентам, участвующим в формировании частиц меланина. Диффузия низкомолекулярного органического растворителя ацетона в структуру меланина обусловливает вытеснение примесей из частицы в раствор. Зольные элементы, участвовавшие в формировании частиц исходного меланина, переходят в дисперсионную среду, за счет чего и снижается зольность меланина. Поскольку реакция между раствором меланина и ацетоном протекает в гомогенной среде, то эффективность очистки от примесей высока. Кроме того, ацетон имеет низкую температуру кипения и может быть полностью и легко удален из меланина при сушке.

Введение в смесь ацетона в количестве, меньшем нижнего предела заявляемого объемного соотношения раствор-ацетон, равного 1:6, не позволяет полностью осадить меланин, часть которого остается в экстракте. Введение в смесь ацетона в количестве выше верхнего предела заявляемого объемного соотношения раствор-ацетон, равного 1:8, не приводит к увеличению осаждения меланина и обусловливает нерациональное использование осадителя и повышение энергозатрат на удаление ацетона.

Полученный меланин представляет собой порошок темно-коричневого, почти черного цвета. Принадлежность к меланинам полученного продукта подтверждена характерными реакциями с перекисью водорода (обесцвечивание раствора), перманганатом калия (изменение окраски до зеленой с последующим выпадением осадка и обесцвечиванием раствора), хлоридом железа (III) (выпадение хлопьевидного осадка с последующим его растворением при избытке реактива); УФ- и ЭПР- спектрами (Лях С.П. Микробный меланогенез и его функции. М., 1981. - 273 с.; Сушинская Н.В. и др. Получение и физико-химические свойства меланинов из базидиомицетов // Труды Белорусского государственного технологического университета. Серия IV: Химия и технология органических веществ. - Вып. XII. - Минск, 2004. - С. 193-196).

Изобретение поясняется конкретными примерами, результаты которых обобщены в таблице.

Пример 1 (по прототипу). Навеску измельченной чаги массой 10 г помещают в плоскодонную колбу, заливают 300 мл воды и настаивают 1 час при комнатной температуре, затем смесь кипятят в течение 2 часов. Полученное извлечение фильтруют и добавляют в фильтрат 25% раствор хлористоводородной кислоты до рН 1,0-2,0, полученную смесь перемешивают, отстаивают 30 минут, выпавший осадок отделяют и высушивают. Зольность меланина - 2,88%.

Пример 2. Навеску измельченной чаги массой 10 г помещают в плоскодонную колбу, заливают 300 мл воды и настаивают 1 час при комнатной температуре, затем смесь кипятят в течение 2 часов. Полученное извлечение фильтруют и добавляют в фильтрат 25% раствор хлористоводородной кислоты до рН 1,0-2,0, полученную смесь перемешивают, отстаивают 30 минут, после отстаивания надосадочный раствор декантируют, а в остаток добавляют при перемешивании раствор гидроксида натрия с доведением рН до 7-8, в полученный раствор вливают 6-кратный объем ацетона, осадок очищенного меланина отделяют фильтрованием и высушивают. Зольность меланина - 1,08%.

Пример 3. Навеску измельченной чаги массой 10 г помещают в плоскодонную колбу, заливают 300 мл воды и настаивают 1 час при комнатной температуре, затем смесь кипятят в течение 2 часов. Полученное извлечение фильтруют и добавляют в фильтрат 25% раствор хлористоводородной кислоты до рН 1,0-2,0, полученную смесь перемешивают, отстаивают 30 минут, после отстаивания надосадочный раствор декантируют, а в остаток добавляют при перемешивании раствор гидроксида натрия с доведением рН до 7-8, в полученный раствор вливают 7-кратный объем ацетона, осадок очищенного меланина отделяют фильтрованием и высушивают. Зольность меланина - 0,83%.

Пример 4. Навеску измельченной чаги массой 10 г помещают в плоскодонную колбу, заливают 300 мл воды и настаивают 1 час при комнатной температуре, затем смесь кипятят в течение 2 часов. Полученное извлечение фильтруют и добавляют в фильтрат 25% раствор хлористоводородной кислоты до рН 1,0-2,0, полученную смесь перемешивают, отстаивают 30 минут, после отстаивания надосадочный раствор декантируют, а в остаток добавляют при перемешивании раствор гидроксида натрия с доведением рН до 7-8, в полученный раствор вливают 8-кратный объем ацетона, осадок очищенного меланина отделяют фильтрованием и высушивают. Зольность меланина - 0,81%.

Предлагаемое техническое решение позволяет снизить зольность получаемого меланина в 2,6-3,5 раза и увеличить концентрацию ПМЦ в 2,4 раза по сравнению с прототипом. При этом увеличивается содержание d-элементов, способных к комплексообразованию, что позволяет прогнозировать повышение хелатирующей способности меланинов. Растворимость в воде полученных по предлагаемому техническому решению меланинов не изменяется.