BR102016027429B1 - Processo de extração de colágeno a partir da cartilagem do osso da quilha de frangos - Google Patents

Abstract

processo de extração de colágeno a partir da cartilagem do osso da quilha de frangos. a presente invenção intitulada 'processo de extração de colágeno a partir da cartilagem do osso da quilha de frangos" refere-se a um processo de extração de colágeno em p a partir da cartilagem do osso da quilha do frango utilizando condições de extração de temperatura de até 30º. a cartilagem é um sub produto o tido a partir da etapa de filetagem dos filés de peito de frango, sendo esta cartilagem rica em colágeno, e caracterizada como um subproduto de alto valor agregado com potencial de várias aplicações tecnológicas, bioquímicas e biomédicas.

Description

[001] A presente invenção se refere a um processo de extração de colágeno em pó a partir da cartilagem do osso da quilha do frango, utilizando condições de extração de temperatura de até 30 C. A cartilagem é um subproduto obtido a partir da etapa de filetagem dos filés de peito de frango, sendo esta cartilagem rica em colágeno, e caracterizada como um subproduto de alto valor agregado com potencial de várias aplicações tecnológicas, bioquímicas e biomédicas.

[002] A invenção PI 9404597-6 A intitulada “Processo para obtenção de colágeno tipo II a partir de esterno de frango” de 24 de outubro de 1995, refere-se à extração do colágeno tipo II altamente purificado, utilizando o material biológico da região cartilaginosa do esterno de frangos, pelo processo de extração a frio e apenas obtém o colágeno tipo II, diferentemente do proposto neste documento, que realiza um processo de extração de até 30 C, com extração total do colágeno da cartilagem do osso da quilha de frango.

[003] A invenção PI 0206520-7 A intitulada “Processo de extração da derme da pele de rã, processo de obtenção de uma lâmina de colágeno, processo de obtenção de colágeno em gel, processo de obtenção de colágeno em pó, uso do colágeno gel, uso de colágeno em pó” de 12 de julho de 2005, refere-se à extração e produção de colágeno na forma de lâmina, gel e pó a partir da pele de rã e utiliza um processo bioquímico e enzimático, diferente da técnica de extração ácida e enzimática proposta neste documento, que utiliza como matéria prima a cartilagem do osso da quilha de frango.

[004] A invenção PI 0902991-5 A2 intitulada “Processo para a extração de proteína de colágeno proveniente da pele de bovinos” de 29 de junho de 2010, refere-se à extração de colágeno em pele bovina através de uma calcinação inicial e posterior descalcinação e secagem, utilizando, portanto, uma metodologia diferente da proposta neste documento que realiza extração ácida e enzimática para obtenção de colágeno e que utiliza um subproduto do abate de frangos.

[005] A invenção PI 9405043-0 A intitulada “Processo de extração de colágeno de tecidos animais com o auxílio de solvente orgânico em meio alcalino” de 10 de dezembro de 1996, refere-se à solubilização do tecido conjuntivo na presença de um solvente orgânico e metais alcalinos para obtenção de preparações de suspensões ou soluções de colágeno, metodologia diferente da proposta neste estudo que utiliza ácido e enzima para a extração de colágeno da cartilagem do osso da quilha de frango.

[006] A invenção BR 102013032146-0 A2 intitulada “Processo para obtenção de isolado de colágeno de subprodutos de animais de frigorífico” de 02 de fevereiro de 2016, descreve as melhores condições para extração e hidrólise de colágeno utilizando como subproduto a túnica albugínea de animais imunocastrados, onde os processos de extração com ácido acético e hidrólise com pepsina foram realizados em incubadora refrigerada a 4°C, diferente da metodologia proposta neste documento que realiza todo o processo de extração a temperatura de até 30 C, e utiliza um subproduto do abate de frangos.

[007] No corrente estado da técnica, podemos observar alguns processos e produtos que apresentam características semelhantes porém, ressalta-se que as escolhas do ácido, do percentual de enzima, do tempo de extração e, principalmente, da temperatura de hidrólise enzimática a serem utilizados são decisivas para a quantidade de isolado de colágeno obtido, além de que suas características físico-químicas e proteicas são determinantes para aplicações tecnológicas na indústria de alimentos, sendo um substituto potencial de agentes sintéticos, podendo ainda ser usado na obtenção de novos produtos alimentícios.

[008] A invenção aqui descrita permite superar os limites do estado da técnica descritos anteriormente, tendo em vista a utilização de um processo de extração de colágeno em um subproduto de abate de frangos que se realiza em temperatura ambiente, podendo atingir a temperatura de até 30°C, em substituição das metodologias habitualmente aplicadas que fazem uso da refrigeração controlada a 4°C. Desta forma, uma das operações mais onerosas do fluxograma de obtenção de colágeno, o processo de refrigeração, torna-se desnecessário, diminuindo o custo total da operação. Além disso, a aplicação do colágeno potencialmente obtido da cartilagem do osso da quilha do frango poderá resultar em produtos alimentícios com melhor qualidade nutricional e maior valor econômico, como agregadores à produção de frangos de corte, atendendo assim a necessidade do consumidor pela busca de produtos que apresentem benefícios diretos à sua saúde e o carecimento atual da indústria de alimentos.

[009] Durante o processamento da carcaça de frango, a etapa de filetagem gera um subproduto conhecido como cartilagem do osso da quilha. Este é definido como uma cartilagem de cunho flexível que liga o músculo do peito do frango na ponta do esterno e é descartada da carcaça após a remoção dos filés de peito. Pesquisas revelam que essa cartilagem é rica em hidroxiprolina e consequentemente colágeno, um produto de alto valor agregado com várias aplicações bioquímicas e biomédicas.

[010] A composição do colágeno a partir da cartilagem de animais aquáticos e terrestres tem sido objeto de estudo para muitos pesquisadores, que procuram identificar compostos bioativos e as propriedades benéficas em potencial à saúde. O colágeno de aves foi relatado por ser imunologicamente mais seguro que ovinos, caprinos ou bovinos, sendo o colágeno obtido da cartilagem do osso da quilha do frango utilizado como uma droga para seres humanos que possuem dores associadas a osteoartrite. Além disso, a preparação da gelatina e clarificação de bebidas alcoólicas, peptídeos bioativos, agentes microbianos e de formação de película biodegradável são algumas das aplicações alimentares do colágeno, podendo estes materiais ser substitutos de agentes sintéticos utilizados na tecnologia de alimentos.

[011] Os métodos ácidos com hidrólise enzimática à frio são os mais utilizados na extração do colágeno da cartilagem do osso da quilha do frango. O ácido acético e a pepsina têm gerado experimentos com os melhores rendimentos de extração, no entanto, estas variáveis precisam ser melhores estudadas quando se objetiva atingir um nível ótimo de extração. Dentre as enzimas comerciais que podem ser utilizadas para extrair o colágeno de subprodutos de origem animal, a pepsina apresenta maior eficácia, sendo capaz de clivar as regiões de ligação cruzada do telopeptídeo sem danificar a integridade da tripla hélice e, portanto, a extração do colágeno com a digestão controlada de pepsina contribui para um rendimento mais elevado.

[012] Tendo em vista a tendência das indústrias em evitar desperdício, aumentar produtividade e diminuir custos, aliada a busca do consumidor por produtos que apresentem benefícios diretos a sua saúde, a utilização de um método de extração a temperatura de até 30 C de um subproduto do abate de frangos, a cartilagem do osso da quilha, como fonte potencial de colágeno, surge como resposta interessante a essa necessidade. Desta forma, o estudo evidencia uma novidade tecnológica à execução do processo de extração de colágeno usual, minimizando custos de operação para as indústrias, além de evidenciar o aproveitamento de subproduto da avicultura de corte acrescentando valor a esta atividade.

[013] A presente invenção descreve um processo de obtenção de colágeno em pó a partir da cartilagem do osso da quilha de frangos, utilizando temperatura de até 30 C. O produto resultante do presente estudo possui aplicações bioquímicas e biomédicas, além de possuir propriedades funcionais tecnológicas, podendo ser aplicado a uma série de produtos alimentícios.

[014] A presente invenção tem como objetivo apresentar o processo de extração de colágeno em pó, utilizando como matéria prima a cartilagem do osso da quilha de frangos. Este processo compreende as seguintes etapas: a) Lavagem, remoção dos materiais aderidos e moagem das cartilagens; b) Imersão das cartilagens na solução de ácido acético e homogeneização (velocidade/tempo); c) Extração ácida do colágeno; d) Adição da enzima e homogeneização (velocidade/tempo); e) Extração enzimática do colágeno a temperatura de até 30 C; f) Interrupção da hidrólise ácida e enzimática e centrifugação para separação das frações de acordo com a solubilidade; g) Eliminação do precipitado e precipitação salina da fração solúvel em ácido (sobrenadante); h) Centrifugação para decantação do colágeno; i) Diálise do precipitado em solução de ácido acético para retirada do sal possivelmente presente; j) Liofilização (secagem) do precipitado; k) Obtenção do colágeno em pó preparado a partir da cartilagem do osso da quilha de frangos.

[015] Para obtenção do colágeno em pó são utilizadas cartilagens do osso da quilha do frango, obtidas em um abatedouro com registro federal. As cartilagens são lavadas e os possíveis materiais aderidos são removidos. Posteriormente as cartilagens são trituradas em um moinho de carne, com o intuito de reduzir o tamanho das partículas, aumentando a área de superfície de contato das cartilagens trituradas com o ácido, sendo então embaladas à vácuo e armazenadas em congelador comercial até a realização do processo (etapa a).

[016] Na etapa (b) o triturado obtido da etapa (a) será imerso em ácido acético 0,5M na proporção de 1:10 (p/v), e então a solução é homogeneizada por 10 minutos a uma velocidade de 5000XG. Segue-se para a etapa (c) onde ocorrerá a extração ácida do colágeno durante um período de 24 horas a temperatura de até 30 C, tempo suficiente para provocar o intumescimento do tecido e dissolução das fibras colagenosas. O recipiente que contém a mistura deve ser mantido em agitação para que o maior número de moléculas possa reagir com o ácido, aumentando a eficácia da extração.

[017] Finalizada a extração em ácido, a enzima pepsina é adicionada à solução, em um percentual de 1% relacionado ao teor de proteína da cartilagem, e então ocorrerá a homogeneização por 10 minutos a uma velocidade de 5000XG (etapa d).

[018] Segue-se para a etapa (e), onde ocorrerá a extração enzimática com a pepsina por 12 horas a temperatura de até 30 °C e esta será capaz de degradar as ligações cruzadas covalentes nas regiões telopeptídicas, obtendo-se a fração “colágeno solúvel em pepsina”.

[019] Após 12 horas de extração é realizada a interrupção da hidrólise ácida (etapa f) com adição de hidróxido de sódio 1M, sendo o pH da mistura elevado até a neutralidade e submetida a uma centrifugação refrigerada por tempo necessário em uma velocidade pré-estabelecida.

[020] Finalizada a centrifugação, das frações resultantes obtidas, descarta-se o precipitado e o sobrenadante é submetido a precipitação salina com NaCl (etapa g), e então novamente a mistura será submetida a centrifugação refrigerada por tempo necessário e em uma velocidade pré-estabelecida (etapa h), para que o colágeno decante.

[021] O sobrenadante será descartado e o precipitado obtido será colhido em membrana porosa e dialisado por 72 horas em solução de ácido acético com troca diária de solução (etapa i). O precipitado dialisado será seco em liofilizador por 48 horas (etapa j) e o material obtido será o isolado em pó à base de colágeno e peptídeos (etapa k).

Claims (14)

1) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS Caracterizado por um processo de extração, em temperatura de até 30 C, de colágeno em pó a partir da cartilagem do osso da quilha de frango, que é obtida do subproduto do abate de frangos, na etapa de filetagem dos filés de peito e possui alto valor agregado com aplicações tecnológicas, bioquímicas e biomédicas, e corresponde as seguintes etapas: a) Lavagem, remoção dos materiais aderidos e moagem das cartilagens; b) Imersão das cartilagens na solução de ácido acético 0,5M na proporção de 1:10 (p/v)e homogeneização por 10 minutos a uma velocidade de 5000XG ; c) Extração ácida do colágeno; d) Adição da enzima pepsina (1%) e homogeneização por 10 minutos a uma velocidade de 5000XG; e) Extração enzimática do colágeno com a pepsina por 12 horas a temperatura de até 30 °C; f) Interrupção da hidrólise ácida e enzimática com adição de hidróxido de sódio 1M, sendo o pH da mistura elevado até a neutralidade e centrifugação para separação das frações de acordo com a solubilidade; g) Eliminação do precipitado e precipitação salina da fração solúvel em ácido (sobrenadante) com NaCl; h) Centrifugação para decantação do colágeno; i) Diálise do precipitado em solução de ácido acético por 72 horas para retirada do sal possivelmente presente; j) Liofilização (P = 0,370 mbar; T = - 54°C) por 48 horas do precipitado; k) Obtenção do colágeno em pó preparado a partir da cartilagem do osso da quilha de frangos.

2) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na etapa a e b, o substrato utilizado compreende as cartilagens do osso da quilha de frangos.

3) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com a reivindicações de 1 a 2, caracterizado pelo fato de que na etapa b, o ácido utilizado é o ácido acético que determina o valor de pH do meio que ocorre a extração, e que a homogeneização ocorre por 10 minutos a uma velocidade de 5000 XG.

4) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de usar uma proporção 1:10 (p/v) substrato: ácido.

5) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com as reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que na etapa c, a extração ocorre por um período de 24 horas, tempo suficiente para obter a fração “colágeno solúvel em ácido”.

6) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com as reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato que na etapa d, a enzima utilizada é a pepsina e que a homogeneização ocorre por 10 minutos a uma velocidade de 5000XG.

7) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com as reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que na etapa e, a extração com a pepsina ocorre por um período de 12 horas, a uma temperatura de até 30 °C e facilitando a extração do colágeno sem prejudicar a sua estrutura nativa.

8) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com as reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que na etapa f, a interrupção da hidrólise é feita utilizando NaOH 1M para que a extração ácida se encerre.

9) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com as reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que na etapa g, a centrifugação é realizada a uma velocidade de 10000XG por 30 minutos

10) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com as reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de que na etapa g, a precipitação salina ocorre com adição de NaCl.

11) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com as reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato de que na etapa h, a centrifugação é realizada a uma velocidade de 10000XG por 30 minutos.

12) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com as reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que na etapa i, a diálise é realizada por 72 horas em solução de ácido acético.

13) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com as reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de que na etapa j, para a secagem do material obtido utiliza-se o equipamento de liofilização.

14) PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE COLÁGENO A PARTIR DA CARTILAGEM DO OSSO DA QUILHA DE FRANGOS de acordo com as reivindicações de 1 a 13, caracterizado pelo fato de que na etapa k, se obtém o colágeno em pó.