Способ получения коллагена из отходов кожевенного производства

 

Изобретение относится к области переработки биологического сырья и может быть использовано при получении коллагеновых материалов. Для извлечения коллагена обезвоженную гольевую обрезь промывают в проточной воде (60-65 мин). Проводят обессоливание 0,1-0,5%-ным раствором серной кислоты и гидротермообработку в 2-3%-ном пероксиде водорода при 98-99°С. Затем сырье подвергают золению 2,0-2,5-ным раствором едкого натра (8-10 ч), повторно промывают в проточной воде (60-65 мин) и нейтрализуют среду ледяной уксусной кислотой до рН 7,0. Полученный продукт измельчают при помощи мясорубки и гомогенизируют до пастообразного состояния. Изобретение позволяет сократить продолжительность операций и обеспечивает высокий выход коллагена с сохранением его волокнистой структуры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, 2 табл.

Изобретение относится к биологической промышленности, а именно к способам получения коллагенового материала из сырья животного происхождения.

Известен способ получения коллагенового материала из сырья животного происхождения (авт. св. N 1622990, А 61 L 25/00, 61 К 37/12 "Способ получения коллагенового материала" авт. В. И. Хачияйц и др.), включающий от 3 до 5 циклов обработки, каждый из которых состоит из последовательной инкубации сырья в щелочном и кислотном растворах с промежуточным промыванием в воде до pH 5,5-8,0. В качестве щелочного раствора используется 0,3-3,0%-ный раствор пероксида натрия (или 0,3-3,0% гидроксида натрия и 0,3-3,0% пероксида водорода в соотношении 1:1) при pH 11,8-12,9 в течение 4-18 ч. В качестве кислотного раствора применяется 0,3-3,0%-ный раствор ортофосфорной, уксусной кислот и пероксида водорода при pH 1,6-2,6 в течение 4-18 ч. При этом в кислотный раствор последнего цикла обработки добавляют 1-10 г/л лимонной кислоты и 1-10 г/л глицерина. Полученный коллаген лиофизируют, упаковывают и стерилизуют.

Недостатком данного способа является продолжительность технологических операций.

В качестве прототипа выбран способ получения белкового продукта из коллагенсодержащего сырья (авт. св. N 439267, А 23 J 1/10 "Способ получения белкового продукта из коллагенсодержащего сырья", авт. Р. С. Уруджев), который заключается в том, что исходное сырье подвергают предварительной подготовке путем удаления грязи, волос, неколлагеновых веществ и обезжиривания. Затем подвергают его кипячению в воде в течение 3-5 мин, обеспечивая нагрев сырья до 98-99^oC. После гидротермообработки сырье подвергают золению путем воздействия гидроокиси кальция в течение 10-12 часов если используется парная шкура и 3-5 суток, если используется консервированное сырье. После золения сырье нейтрализуют ледяной уксусной кислотой и подвергают механической обработке путем диспергирования с помощью электромешалок в течение 2-3 часов до образования однородной пастообразной массы.

Недостатком этого способа является продолжительность технологических операций и низкий выход получаемого целевого продукта.

Для устранения вышеперечисленных недостатков отходы кожевенного производства (обезволошенная гольевая обрезь) вначале промываются водой. Оптимальным временем промывки является 60-65 мин т.к. при уменьшении времени промывки в коже остается много минеральных веществ (натрия хлорида, сульфида натрия и др.), а увеличение времени промывки не приводит к дальнейшему снижению количества минеральных веществ (табл. 1).

Для дальнейшего удаления примесей минеральных веществ проводят обессоливание путем обработки сырья 0,1-0,5%-ным раствором серной кислоты в течение 60-70 мин. Данное время обработки устанавливали опытным путем. С этой целью гольевую обрезь заливали 0,1-0,5%-ным раствором серной кислоты и определяли в ней содержание минеральных веществ в зависимости от времени обессоливания (табл. 2).

После обессоливания сырье подвергают гидротермообработке в 2-3%-ном растворе пероксида водорода, при 98-99^oC и выдерживают в этом температурном режиме 10-15 мин. Эту операцию проводят для окисления примесей, которые имеются в структуре коллагеновых волокон, а также для стерилизации получаемого продукта.

После данной обработки происходит сверхсокращение молекул коллагена и значительная часть (до 60%) мукоидов (мукополисахаридов) переходит в раствор.

Опытным путем установлено, что при увеличении времени гидротермической обработки (более 15 мин) происходит разрушение коллагеновых волокон, а при уменьшении времени (менее 10 мин) - в коже остается значительное количество гиалуроновой кислоты и конечный продукт не переходит в пастообразное состояние.

Для получения коллагена в виде пастообразной массы проводят дальнейшую обработку гидротермически денатурированного коллагена путем золения в растворе едкого натра 2,0-2,5%-ной концентрации в течение 8-10 часов, при этом исходная структура молекул коллагена восстанавливается. При действии едкого натра на сырье менее 8 часов структура дермы становится неоднородной, так как в ней образуются более плотные участки сверхсокращенного коллагена, что приводит к снижению качества получаемого продукта. Увеличение обработки сырья раствором щелочи более 10 часов не оказывает существенного влияния на дерму и ее структура не изменяется.

После щелочной обработки сырье промывают в течение 60-65 мин в проточной воде и нейтрализуют остатки едкого натра ледяной уксусной кислотой до pH-7,0.

Далее сырье измельчают и гомогенизируют до пастообразного состояния. Выход конечного продукта составлял 90%, что на 18% больше, чем при применении способа-прототипа.

Коллагеновый продукт представляет собой белый пластичный продукт с содержанием сухих веществ 12%, из которых на белки коллаген и эластин приходится 98%.

При проверке изготовленной партии коллагеновой пасты на токсичность, бактериальную загрязненность и анафилактогенность были получены отрицательные результаты.

Пример. Гольевую обрезь массой 3 кг промывали в проточной воде в течение 60 мин с целью удаления химических реагентов, используемых в процессе обезвоживания шкур. Для более полного удаления минеральных примесей из исходного сырья, проводили его дополнительную обработку 0,1%-ным раствором серной кислоты в течение 60 мин. Затем сырье подвергали гидротермической обработке, для этого его помещали в 3%-ный раствор пероксида водорода и нагревали до температуры 98^oC и выдерживали в таком режиме в течение 10-15 мин.

После гидротермической обработки сырье подвергали золению 2%-ным раствором едкого натра в течение 8 часов. Затем сырье промывали в проточной воде и нейтрализовали остатки едкого натра ледяной уксусной кислотой до pH 7,0.

Полученный продукт измельчали на мясорубке и гомогенизировали в гомогенизаторе до пастообразного состояния.

Таким образом был получен коллагеновой продукт в количестве 8,2 кг, с pH 7,0-7,6, с содержанием зольных элементов не более 3% и коллагена 90%. Основные характеристики полученного коллагенового продукта отвечают требованиям фармакопейного комитета (Временная фармакопейная статья на коллаген фармацевтический, ВФС-42-1468-84, от 23.10.84) общее время затраченное на технологический процесс составило 14,2 час.

При использовании способа-прототипа из 3 кг исходного сырья было получено 1,8 кг препарата с содержанием коллагена 72%. Время на получение препарата составляло 4 сут.

Таким образом, предложенный способ позволяет значительно сократить продолжительность технологических операций (см. чертеж) и получить коллагеновый материал достаточно высокой частоты с сохранением волокнистой структуры коллагена.

Формула изобретения

1. Способ получения коллагена из отходов кожевенного производства, включающий промывку водой, гидротермообработку, золение и нейтрализацию, отличающийся тем, что перед термообработкой проводят обессоливание 0,1-0,5%-ным раствором серной кислоты, а гидротермообработку осуществляют в течение 10-15 мин в 2-3%-ном пероксиде водорода, золение в течение 8-10 ч раствором едкого натра 2,0-2,5%-ной концентрации, с последующей промывкой в проточной воде, нейтрализацией среды ледяной уксусной кислотой до рН 7,0, измельчением, гомогенизацией и консервацией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывки водой проводят в течение 60-65 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3