СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛАНИНА ИЗ ЛИЧИНОК ЧЕРНОЙ ЛЬВИНКИ

Область техники

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно, к способам получения меланина, в частности, из личинок насекомого черная львинка (Hermetia illucens).

Уровень техники

Выращивание личинок черной львинки представляет собой перспективное направление в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Добавление личинок в рацион сельскохозяйственных животных, рыб и птиц позволяет создавать высокопитательные корма, сбалансированные по содержанию протеина. Содержащийся в зрелых особях, а также личинках, предкуколках и куколках меланин является мощным антиоксидантом, противоопухолевым средством, способствуют снижению накопления радионуклидов в организме, есть и другие применения меланина, число которых не ограничивается упомянутыми выше. Использование насекомых на стадиях личинки (предкуколки) позволяет получить максимальный выход меланина.

Известны способы получения меланина из дрожжей, их различных штаммов, описанные в патентах РФ №№2116036, 2069696 (5, 6), 2278163 (RU). Известны другие способы получения меланина, описанные в заявках США № 20180002452 (заявитель Инсект Еври Седекс (YNSECT Evry Cedex, FR) приоритет от 04.01.2018) и 20180016357 (приоритет от 18.01.2018 (заявитель тот же), в которых описаны способы получения меланина на основе гидролиза с использованием окислителей, ферментов и энзимов.

Известны способы получения меланина и неорганические удобрений из ферментационного фильтрата (путем вторичного выщелачивания) (международная заявка PCT/US2014/041118, публикация WO/2014/197708 от 11.12.2014, заявитель Ривер Роад Ресеч (США)) с использованием искусственно созданной или естественной среды, содержащей микроорганизмы, при этом способ получения меланина или неорганического удобрения состоит из повторяющихся циклов переработки питательных веществ (например, пищевых отходов или богатых сахарами жидких отходов пищевой промышленности) микроорганизмами, такими как бактерии, дрожжи и грибы и личинки (предкуколки) мух, Hermetia illucens в контролируемых условиях первичных и вторичных биореакторов, при этом полисахариды частично преобразуются в естественный меланин или неорганические удобрения, которые трудно разлагаются и, следовательно, накапливаются в биореакторах путем вторичного выщелачивания, затем последовательно оттуда удаляются. В одном варианте осуществления известного способа продукт, полученный или выделенный из продукта вторичного выщелачивания, представляет собой меланин, или белок, связанный с меланином, и/или неорганическое удобрение. В других вариантах осуществления способа, продукты, полученные из продукта вторичного выщелачивания, представляют собой продукты, полученные из мух черная львинка Hermetia illucens (BSFL - the black soldier fly - общеизвестных и широкораспространенных мух семейства Stratiomyidae) (их яиц, личинок и взрослых особей), используемых для производства корма для животных, белков, жиров, биодизеля и хитина. Хотя варианты известного метода является не требуют применения дорогостоящих химических материалов и оборудования, они представляют собой достаточно сложные многостадийные технологические процедуры.

Недостатком всех этих способов является продолжительный характер процесса осуществления способа, дороговизна и использование химических реагентов, что приводит также к тому, что полученнное сырье не будет отличаться химической чистотой, меланин может быть изменен в конечном продукте.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание быстрого, простого и химически чистого (без использования химических веществ) способа получения меланина. Для достижения этой цели используют личинки (предкуколки) мух черной львинки Hermetia illucens в возрасте 30-35 дней, выращенные на субстрате зерна пшеницы. В начале процесса личинки тщательно промывают и высушивают. Подготовленные личинки помещают в приемный бункер экструдера, где путем холодного отжима происходит процесс экструдирования. Полученный экструдат отстаивают до разделения его на 2 фракции, которые затем разделяют путем охлаждения полученной массы до твердого состояния при температуре 0°С. Застывший верхний черный слой меланина снимается механическим способом. Оставшуюся массу выдерживают при комнатной температуре (+22-23°С). После чего массу повторно замораживают, выдерживают при комнатной температуре и вновь застывший верхний слой меланина снимают механическим способом. Таких повторов снятия верхнего слоя меланина может быть 3-4.

Осуществление изобретения.

В предлагаемом способе личинок (предкуколок) мух черной львинки Hermetia illucens в возрасте 30-35 дней, выращенных на субстрате зерна пшеницы, тщательно промывают водой и высушивают естественным путем до полного испарения лишней влаги с поверхности насекомого при температуре +68-73°С. Личинки имеет темный цвет и плотную оболочку, чаще всего к указанному сроку проходят стадию первой линьки. Личинки не нуждается в дополнительном источнике воды и питания.

Подготовленные таким образом личинки помещают в приемный бункер экструдера (может быть использован, например, экструдер для холодного отжима при получении масла из семечек и орехов), где путем холодного отжима происходит процесс экструдирования в течении 1 минуты при оптимальной температуре +37-38°С. На выходе получают экструдат и смесь с содержанием жирных кислот и меланина. Экструдат представляет собой обезвоженную рассыпчатую массу темно-коричневого цвета, содержащую в своем составе сырой протеин (40%) и хитозан-меланиновый комплекс (остальное). Смесь, включающая в свой состав жирные кислоты и меланин, имеет светло-коричневый цвет. По истечении примерно 5 минут смесь разделяется на 2 фракции (слои): верхнюю и нижнюю. Верхняя фракция приобретает черный цвет и не имеет запаха, состоит преимущественно из меланина. Нижняя фракция маслянистая, светлого цвета с вкраплениями темных частиц, также без запаха. Было установлено, что при этом соотношение слоев по толщине составляет 20:80 %.

Разделение фракций происходит путем охлаждения полученной массы до твердого состояния при температуре 0°С до -15°С. Застывший верхний черный слой снимают механическим способом, например, с помощью металлического скребка.

Затем оставшуюся массу выдерживают при комнатной температуре, при этом через 50-60 минут на ее поверхности вновь появляется черная пленка (слой), которую после повторного замораживания можно также снять.

Таким образом процесс повторяют 3-4 раза, снимая меланиновый слой, что повышает выход готового продукта. При повторении процесса толшина меланинового слоя может уменьшаться, но все равно возможно его снятие. Полученный продукт черного цвета (меланин) собирается в отдельный контейнер для дальнейшего использования. Температура хранения составляет -20+20°С. Данный способ позволяет получать экологически чистые конечные продукты без дополнительного проведения физико-химических и других методов воздействия, способных изменять или ухудшать структурную организацию высокомолекулярных соединений. Способ осуществляют без использования химических реагентов на всех этапах его осуществления. Поскольку способ отделения меланина как верхней фракции (слоя) осуществляется с использованием скребка, то неизбежно в готовый продукт попадают вещества нижнего слоя, однако анализы показали, что меланина в готовом продукте при осуществлении описаннного выше способа будет содержаться порядка 88-90%.

Меланин такой чистоты и смесь жирных кислот, которые получают в результате осуществления способа, могут быть использованы по всем известным применениям меланина, о которых говорилось выше, в том числе, в медицине, для получения ранозаживляющих препаратов и биологически активных добавок для лечения таких заболеваний, как ангина, гастрит, герпес, в косметологии, биоинженерии, а также в промышленности для создания водоотталкивающих покровов на различных механических поверхностях, электронике, промышленности.