CN114845560A - 从骨骼生产胶原蛋白肽的方法和生产的胶原蛋白肽 - Google Patents
从骨骼生产胶原蛋白肽的方法和生产的胶原蛋白肽 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114845560A CN114845560A CN202080077345.0A CN202080077345A CN114845560A CN 114845560 A CN114845560 A CN 114845560A CN 202080077345 A CN202080077345 A CN 202080077345A CN 114845560 A CN114845560 A CN 114845560A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bone
- collagen
- collagen peptides
- proteases
- collagen peptide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 title claims abstract description 88
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 title claims abstract description 88
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 title claims abstract description 88
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims abstract description 75
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 title claims abstract description 70
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 45
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 claims abstract description 45
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 claims abstract description 20
- 239000004365 Protease Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 241000251539 Vertebrata <Metazoa> Species 0.000 claims abstract description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 claims description 6
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 5
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 5
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 claims description 4
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 claims description 4
- PMMYEEVYMWASQN-DMTCNVIQSA-N Hydroxyproline Chemical compound O[C@H]1CN[C@H](C(O)=O)C1 PMMYEEVYMWASQN-DMTCNVIQSA-N 0.000 claims description 3
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 claims description 3
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 claims description 3
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- PMMYEEVYMWASQN-UHFFFAOYSA-N dl-hydroxyproline Natural products OC1C[NH2+]C(C([O-])=O)C1 PMMYEEVYMWASQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 229960002591 hydroxyproline Drugs 0.000 claims description 3
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- FGMPLJWBKKVCDB-UHFFFAOYSA-N trans-L-hydroxy-proline Natural products ON1CCCC1C(O)=O FGMPLJWBKKVCDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 claims description 2
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 claims description 2
- 101710118538 Protease Proteins 0.000 claims description 2
- 108010022999 Serine Proteases Proteins 0.000 claims description 2
- 102000012479 Serine Proteases Human genes 0.000 claims description 2
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 claims description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 2
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 claims 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 24
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 24
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 24
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 24
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 23
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 8
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 8
- 229940036811 bone meal Drugs 0.000 description 6
- 239000002374 bone meal Substances 0.000 description 6
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 4
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000009997 thermal pre-treatment Methods 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 108090000787 Subtilisin Proteins 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 2
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- DCXYFEDJOCDNAF-UHFFFAOYSA-N Asparagine Natural products OC(=O)C(N)CC(N)=O DCXYFEDJOCDNAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 description 1
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N L-asparagine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(N)=O DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N L-glutamine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- 101710172711 Structural protein Proteins 0.000 description 1
- 108010056079 Subtilisins Proteins 0.000 description 1
- 102000005158 Subtilisins Human genes 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000009582 asparagine Nutrition 0.000 description 1
- 229960001230 asparagine Drugs 0.000 description 1
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 1
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001576 calcium mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 1
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 235000013376 functional food Nutrition 0.000 description 1
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 1
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000001155 isoelectric focusing Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
- A23J3/30—Working-up of proteins for foodstuffs by hydrolysis
- A23J3/32—Working-up of proteins for foodstuffs by hydrolysis using chemical agents
- A23J3/34—Working-up of proteins for foodstuffs by hydrolysis using chemical agents using enzymes
- A23J3/341—Working-up of proteins for foodstuffs by hydrolysis using chemical agents using enzymes of animal proteins
- A23J3/342—Working-up of proteins for foodstuffs by hydrolysis using chemical agents using enzymes of animal proteins of collagen; of gelatin
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
- A23J1/10—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from hair, feathers, horn, skins, leather, bones, or the like
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
- A23J3/04—Animal proteins
- A23J3/06—Gelatine
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
- A23L33/17—Amino acids, peptides or proteins
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
- A23L33/17—Amino acids, peptides or proteins
- A23L33/18—Peptides; Protein hydrolysates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
- C07K14/78—Connective tissue peptides, e.g. collagen, elastin, laminin, fibronectin, vitronectin or cold insoluble globulin [CIG]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y304/00—Hydrolases acting on peptide bonds, i.e. peptidases (3.4)
- C12Y304/21—Serine endopeptidases (3.4.21)
- C12Y304/21062—Subtilisin (3.4.21.62)
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Mycology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明涉及一种从骨骼生产胶原蛋白肽的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供脊椎动物的骨骼；b)将所述骨骼机械粉碎至粒径小于1000pm、优选地小于500pm、更优选地小于300pm，在所述粉碎过程中温度低于70℃；c)将粉碎的骨骼在水性悬液中加热至高于100℃、优选地高于120℃、更优选地高于130℃的温度，持续1至30分钟、优选地2至10分钟、更优选地4至8分钟的一段时间；d)向所述悬液添加一种或多种蛋白酶，以获得胶原蛋白肽的水性溶液；和e)将所述胶原蛋白肽的水性溶液与所述粉碎的骨骼分离，其中所述方法不包括用酸消蚀所述骨骼或用碱浸灰所述骨骼，并且其中所述步骤a)中提供的骨骼未经历消蚀或浸灰。本发明还涉及通过这种方法生产的胶原蛋白肽。
Description
本发明涉及一种从骨骼生产胶原蛋白肽的方法。
本发明还涉及通过这种方法生产的胶原蛋白肽。
胶原蛋白肽通过动物结构蛋白胶原蛋白的水解、特别是酶水解来生产。因此，替代名称是胶原蛋白水解物或水解胶原蛋白。在动物骨骼作为起始材料的情况下，这具体来说是I型胶原蛋白。
胶原蛋白肽以各种不同的方式用于特别是食品工业中，这一方面是因为它们在食品增补剂或所谓的功能性食品中的生理作用，另一方面是从食品加工的角度来看，例如作为乳化剂、稳定剂、粘合剂等。胶原蛋白肽的一个特征性特性是它们的溶解性，即使在冷水中也是如此，并且它们形成凝胶的能力很差。这使得胶原蛋白肽能够与明胶区分开来，明胶是一种仅在很小程度上水解的变性胶原蛋白。胶原蛋白肽的分子量低于25 000Da，实际上通常低于10 000Da，而明胶的分子量明显更高。
胶原蛋白肽在生产时通常伴有明胶作为中间产物(参见例如R Schrieber和HGareis：《明胶手册》(Gelatin Handbook)，2007，第2.2.11节)。在现有技术中，从骨骼生产明胶就其本身而言在多步过程中进行，所述过程包括作为必需步骤的骨骼在强酸性介质中的脱矿质化(消蚀)和随后在强碱性介质中的处理(浸灰)，以便随后能够在高温(通常在50至100℃之间)下分多个步骤提取明胶(参见《明胶手册》，第2.2.5节)。
在消蚀期间，将粗磨的骨骼在逆流过程中用稀盐酸处理大约一周的时间，以便从骨组织中洗脱出矿物质组分(碳酸钙和磷酸钙)(参见《明胶手册》，第2.2.1.1节)。通过这个过程获得的产物被称为骨胶原。除了化学品之外，消蚀中的相关成本因素是由于盐酸与钙矿物质的放热反应而需要冷却。另一个缺点是废水中的高氯化物载量。
随后所述骨胶原的浸灰对于有效提取明胶来说是必需的。通常，所述浸灰过程包括用氢氧化钙悬液(pH值大于12)处理几个月的时间(参见《明胶手册》，第2.2.4.1节)。尽管使用更强的碱可以缩短处理时间(例如在使用氢氧化钠时缩短至几天)，但这会导致产量损失。
上述方法得到B型骨明胶，其特征在于等电点(IEP)低于5.6，通常在4.8至5.5的范围内。IEP对应于明胶的多肽链(或从其生产的胶原蛋白肽)具有中性总电荷时的pH值。B型明胶的相对较低的IEP是由于在浸灰期间氨基酸天冬酰胺和谷氨酰胺分别被几乎完全转变成天冬氨酸和谷氨酸。
在相同的凝胶强度下，B型明胶的黏度明显高于A型明胶，因此对大多数应用领域来说是优选的。出于这个原因，其中在酸性介质中提取骨胶原而不进行浸灰的A型骨明胶的生产，仅扮演次要角色。A型明胶的IEP高于6，在A型骨明胶的情况下通常在6至8之间的范围内(在猪皮明胶的情况下在8至9的范围内)。
本发明的目的是提出一种生产胶原蛋白肽的替代方法，在所述方法中可以完全或部分避免上述使用B型骨明胶作为中间产物的方法的缺点。
根据本发明，这一目的通过在引言中提到的类型的方法来实现，所述方法包括下述步骤：
a)提供脊椎动物的骨骼；
b)将所述骨骼机械粉碎至粒径小于1000μm、优选地小于500μm、更优选地小于300μm，在所述粉碎过程中温度低于70℃；
c)将粉碎的骨骼在水性悬液中加热至高于100℃、优选地高于120℃、更优选地高于130℃的温度，持续1至30分钟、优选地2至10分钟、更优选地4至8分钟的一段时间；
d)向所述悬液添加一种或多种蛋白酶，以获得胶原蛋白肽的水性溶液；和
e)将所述胶原蛋白肽的水性溶液与所述粉碎的骨骼分离，
其中所述方法不包括用酸消蚀所述骨骼或用碱浸灰所述骨骼，并且其中所述步骤a)中提供的骨骼未经历消蚀或浸灰。
在本发明的情形中令人吃惊地发现，胶原蛋白肽可以通过将骨骼材料用蛋白酶进行直接酶处理来生产，而无需通过生产骨明胶的间接方法。因此，根据本发明的方法明确地省去了骨骼的消蚀和/或浸灰，结果急剧减少了所述方法在得到胶原蛋白肽之前的总持续时间：而在极端情况下消蚀和浸灰花费几个月，至少也是几天，但根据本发明的方法可以在几个小时内进行。与现有技术相比，使用根据本发明的方法时能量需求和废水污染也显著减少。
在本说明书的上下文中，术语“消蚀”被理解为是指用pH值低于1的酸处理，术语“浸灰”被理解为是指用pH值高于12的碱处理。
作为根据本发明的方法的起始原料，原则上可以使用任何脊椎动物、因此包括鸟类和鱼类的骨骼。然而，优选地，所述方法使用哺乳动物的骨骼，特别是牛科动物的骨骼来进行。
如果在粉碎之前将骨骼清洁、特别是脱脂，会是有利的。清洁所述起始原料有利于酶水解的高效性能，并且可以生产高质量的胶原蛋白肽。
优选地，所述骨骼的清洁包括用一种或多种酶、优选为蛋白酶和/或脂肪酶进行处理。脂肪酶用于脱脂，而非胶原蛋白可以使用蛋白酶分解并除去。在骨骼被适当粉碎之前，所述蛋白酶对胶原蛋白的水解程度可以忽略不计。
在粉碎之前，所述骨骼有利地具有低于4重量％、优选地低于1重量％、更优选地低于0.5重量％的脂肪含量。
对于非胶原蛋白的去除而言，有利的是在粉碎之前，所述骨骼具有相对于总蛋白含量至少55％、优选地70至90％的胶原蛋白含量。在此，所述胶原蛋白含量从羟脯氨酸含量乘以7.3的系数来确定，并且所述总蛋白含量从凯氏氮含量乘以6.25的系数来确定。所述系数将胶原蛋白中羟脯氨酸和氮的比例考虑在内，所述比例与整体来说蛋白质中的相应比例不同。
将所述优选清洁的骨骼机械粉碎以得到小于1000μm的粒径，是根据本发明的方法的一个必不可少的特征。所述小的粒径使得能够对骨骼材料中的胶原蛋白进行直接酶水解，而无需现有技术中已知的预处理例如消蚀或浸灰。所述机械粉碎可以包括骨骼的干磨或湿磨，其中在水性悬液中湿磨是优选的。在粉碎期间保持温度低于70℃，以避免材料的局部过热。
为了准备酶水解，将所述粉碎的骨骼在水性悬液中加热至高于100℃的温度，至多30min的时间足以进行这种热预处理。在此期间，胶原蛋白变性并且可用于酶水解。在这里，所述水性悬液中粉碎的骨骼的重量含量优选为0.05至0.5kg/l，优选为0.1至0.3kg/l，更优选为0.15至0.2kg/l。
任选地，所述粉碎的骨骼的热预处理可以借助空化作用，通过能量的额外输入例如通过超声或高压均质机来进一步加速和/或加强。另一种可能性是向悬液施加AC电场。
根据本发明的方法的另一个优点在于下述事实，即通过在将所述粉碎的骨骼在水性悬液中加热期间调整到适合的pH值，可以以简单的方式影响生产的胶原蛋白肽的等电点。取决于应用领域，具有高或低IEP的胶原蛋白肽可能是优选的，其中这里的性质差异与A型与B型明胶的性质差异相比不太显著。
为了获得具有高于5.6的高IEP的胶原蛋白肽，在加热之前将所述水性悬液的pH值调整到5至7、优选地6至7的范围。通常，即使不进行pH值的调整，也生产高IEP。
为了获得具有低于5.6的低IEP的胶原蛋白肽，在加热之前将所述水性悬液的pH值调整到7至9、优选地7.9至8.6的范围。
在所述热预处理之后，在添加所述一种或多种蛋白酶之前，将所述水性悬液冷却到40至60℃范围内的温度。所述常用于胶原蛋白的酶水解的蛋白酶的最佳活性值位于该温度范围内。
有利情况下，所述在加热水性悬液后添加的一种或多种蛋白酶选自微生物内切蛋白酶，优选为丝氨酸蛋白酶，特别是来自于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的。使用此类酶水解胶原蛋白在本领域中是已知的。常用的蛋白酶是例如枯草杆菌蛋白酶。
通常，所述一种或多种蛋白酶以相对于所述粉碎的骨骼的干物质0.01至0.5重量％、优选地0.02至0.2重量％、更优选地0.03至0.1重量％的量添加。
在添加所述一种或多种蛋白酶后，所述酶反应优选地进行0.5至4小时、更优选地1至3小时的一段时间。
在本发明的优选实施方式中，在已分离出所述胶原蛋白肽的水性溶液后，使所述粉碎的骨骼再一次经历步骤c)至e)。粉碎的骨骼的这种两倍的加热和蛋白酶处理可以提高胶原蛋白肽的产量。
优选地，所述胶原蛋白肽的水性溶液与所述粉碎的骨骼的分离包括过滤，特别是膜过滤。这允许除去所述粉碎的骨骼和其他固体的甚至最小的粒子。
在过滤后，所述胶原蛋白肽的水性溶液优选地可以经历离子交换程序，特别是除盐。
根据优选实施方式，根据本发明的方法还包括干燥所述胶原蛋白肽的水性溶液以获得胶原蛋白肽粉，特别是通过喷雾干燥来进行。可以借助蒸发仪预先浓缩所述水性溶液。
本发明还涉及通过根据本发明的方法生产的胶原蛋白肽。
根据本发明的胶原蛋白肽通常具有低于25 000Da、优选地低于10 000Da、更优选地低于5 000Da的重均分子量。500至5 000Da、特别是2 000至4 000Da的重均分子量是特别有利的。
在本发明的优选实施方式中，所述胶原蛋白肽具有高于5.6、特别是高于6.0的高等电点。
根据本发明的另一个实施方式，所述胶原蛋白肽具有低于5.6、特别是5.2至5.6的低等电点。
从下文描述的实施例，本发明的这些和其他优点会变得显而易见。
附图说明
图1示出了利用等电点聚焦获得的现有技术和根据本发明的胶原蛋白肽的电荷分布。
实施例1：在实验室规模上从骨骼生产胶原蛋白肽
将牛骨用热水和蛋白酶辅助的去肉和脱脂进行预清洁，然后研磨成粒径分布为d50<350μm和d90<700μm的骨粉。然后将所述骨粉与等量的水混合并在微波炉中加热到120至130℃并搅拌大约1min。在冷却(大约20min)至低于100℃后，添加0.1重量％(相对于骨粉质量)的蛋白酶枯草杆菌蛋白酶，并将悬液在60℃下搅拌。由于酶反应伴有可溶性胶原蛋白肽的形成，因此水性相的浓度随时间升高，如表1中所示。使用校准至白利糖度单位的折光计测量浓度，以便测量蔗糖。
表1
在所述骨粉沉降后，将上清液过滤并从其中除去盐。将胶原蛋白肽浓缩并干燥。所述胶原蛋白肽的IEP为6.23。
这些根据本发明的胶原蛋白肽的分子电荷分布可以通过等距聚焦来确定。图1示出了相应的色谱图，其中凝胶中的pH值示出在左侧，并且3条道分配如下：
第1道：标志物肽
第2道：来自于现有技术(使用消蚀和浸灰)的B型骨明胶的胶原蛋白肽
第3道：根据上述实施例的根据本发明的胶原蛋白肽
在两种样品中分子的电荷总体上相似，在这种情况下根据本发明的胶原蛋白肽也显示出负-即碱性-分子的条带。变性时的pH值决定了条带的位置，从而决定了胶原蛋白肽的等电点。
实施例2：在中试规模上从骨骼生产胶原蛋白肽
将15重量％的清洁过的来自于牛骨的骨粉(d90<700μm)的水性悬液置于搅拌容器中，其中所述骨骼如实施例1中所述预先清洁。总蛋白与胶原蛋白的比率为1.7(标准化至干重减去脂肪含量)。将所述悬液的pH值调整到6.5。
通过泵将所述悬液泵送通过热交换器，从而将它加热至130℃。将该温度维持大约6min。然后，通过热交换器将所述悬液冷却至大约60℃，并收集在搅拌容器中。添加量为0.05重量％(相对于骨骼干重)的蛋白酶枯草杆菌蛋白酶。在2小时的反应时间后，通过将所述悬液加热至85℃持续5min来结束酶水解。
使用倾析离心机分离水性相并收集在容器中。将固相以与上文为骨粉描述的相同的方式(产生悬液、热预处理、冷却、酶水解和通过倾析分离水性相)进行第二次处理。
将来自于两次运行的水性相(胶原蛋白肽溶液)合并，并且为了进一步纯化，通过适合的方法进行过滤、除盐、浓缩和干燥。
来自于这种方法的产量为相对于使用的骨骼量大约16至19重量％的胶原蛋白肽。
所述胶原蛋白肽的质量可以例如使用浓度为20重量％的水性溶液在450nm和620nm波长处的高透射率来评估。测量值和相应的质量标准在表2中示出。
表2
| 根据实施例2的胶原蛋白肽 | 质量标准 | |
| 450nm处的透射率 | 74至85％ | >70％ |
| 620nm处的透射率 | 95至96％ | >95％ |
根据实施例2的胶原蛋白肽的重均分子量在3000±500Da的区域内。酶的选择、酶的量和反应时间可用于影响根据本发明的胶原蛋白肽的分子量分布。
Claims (21)
1.一种从骨骼生产胶原蛋白肽的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供脊椎动物的骨骼；
b)将所述骨骼机械粉碎至粒径小于1000μm、优选地小于500μm、更优选地小于300μm，在所述粉碎过程中温度低于70℃；
c)将粉碎的骨骼在水性悬液中加热至高于100℃、优选地高于120℃、更优选地高于130℃的温度，持续1至30分钟、优选地2至10分钟、更优选地4至8分钟的一段时间；
d)向所述悬液添加一种或多种蛋白酶，以获得胶原蛋白肽的水性溶液；和
e)将所述胶原蛋白肽的水性溶液与所述粉碎的骨骼分离，
其中所述方法不包括用酸消蚀所述骨骼或用碱浸灰所述骨骼，并且其中所述步骤a)中提供的骨骼未经历消蚀或浸灰。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述骨骼来自于哺乳动物，特别是牛科动物。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在粉碎之前将所述骨骼清洁，特别是脱脂。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述骨骼的清洁包括用一种或多种酶，优选地用蛋白酶和/或脂肪酶处理。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在粉碎之前，所述骨骼具有低于4重量％、优选地低于1重量％、更优选地低于0.5重量％的脂肪含量。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在粉碎之前，所述骨骼具有相对于总蛋白含量至少55％、优选地70至90％的胶原蛋白含量，其中所述胶原蛋白含量从羟脯氨酸含量乘以7.3的系数来确定，并且所述总蛋白含量从凯氏氮含量乘以6.25的系数来确定。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述机械粉碎包括所述骨骼的干磨或湿磨，优选为在水性悬液中的湿磨。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述在水性悬液中的加热在粉碎的骨骼的重量含量为0.05至0.5kg/l、优选为0.1至0.3kg/l、更优选为0.15至0.2kg/l的情况下进行。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在加热之前，将所述水性悬液的pH值调整到5至7、优选地6至7的范围，以便获得等电点高于5.6的胶原蛋白肽，或者其中在加热之前，将所述水性悬液的pH值调整到7至9、优选地7.9至8.6的范围，以便获得等电点低于5.6的胶原蛋白肽。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在添加所述一种或多种蛋白酶之前，将所述水性悬液冷却到40至60℃范围内的温度。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述在加热水性悬液后添加的一种或多种蛋白酶选自微生物内切蛋白酶，优选为丝氨酸蛋白酶，特别是来自于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述一种或多种蛋白酶以相对于所述粉碎的骨骼的干物质0.01至0.5重量％、优选地0.02至0.2重量％、更优选地0.03至0.1重量％的量添加。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在添加所述一种或多种蛋白酶后，所述酶反应进行0.5至4小时、优选地1至3小时的一段时间。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在已分离出所述胶原蛋白肽的水性溶液后，使所述粉碎的骨骼再一次经历步骤c)至e)。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述胶原蛋白肽的水性溶液的分离包括过滤，特别是膜过滤。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其还包括干燥所述胶原蛋白肽的水性溶液以获得胶原蛋白肽粉，优选地通过喷雾干燥来进行。
17.一种胶原蛋白肽，其通过根据前述权利要求中的任一项所述的方法来生产。
18.根据权利要求17所述的胶原蛋白肽，其具有低于25 000Da、优选地低于10 000Da、更优选地低于5 000Da的重均分子量。
19.根据权利要求18所述的胶原蛋白肽，其具有500至5 000Da、特别是2 000至4 000Da的重均分子量。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的胶原蛋白肽，其具有高于5.6、特别是高于6.0的等电点。
21.根据权利要求17或18所述的胶原蛋白肽，其具有低于5.6、特别是5.2至5.6的等电点。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102019130196.3A DE102019130196A1 (de) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | Verfahren zur Herstellung von Kollagenpeptiden aus Knochen, und hergestellte Kollagenpeptide |
| DE102019130196.3 | 2019-11-08 | ||
| PCT/EP2020/077092 WO2021089243A1 (de) | 2019-11-08 | 2020-09-28 | Verfahren zur herstellung von kollagenpeptiden aus knochen, und hergestellte kollagenpeptide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114845560A true CN114845560A (zh) | 2022-08-02 |
Family
ID=72717848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080077345.0A Pending CN114845560A (zh) | 2019-11-08 | 2020-09-28 | 从骨骼生产胶原蛋白肽的方法和生产的胶原蛋白肽 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220256886A1 (zh) |
| EP (1) | EP4017272A1 (zh) |
| JP (1) | JP2023502010A (zh) |
| CN (1) | CN114845560A (zh) |
| AU (1) | AU2020378186A1 (zh) |
| BR (1) | BR112022008115A2 (zh) |
| DE (1) | DE102019130196A1 (zh) |
| MX (1) | MX2022005337A (zh) |
| WO (1) | WO2021089243A1 (zh) |
| ZA (1) | ZA202205099B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4176199A (en) * | 1978-05-15 | 1979-11-27 | Sugardale Foods, Incorporated | Extraction of protein from edible beef bones and product |
| CN1473901A (zh) * | 2002-08-08 | 2004-02-11 | 中国科学院理化技术研究所 | 酶降解骨胶原制备明胶的方法 |
| WO2006121361A1 (en) * | 2005-05-12 | 2006-11-16 | Halina Grabek | Process for the preparation of gelatine and gelatine hydrolyzate |
| CN101787078A (zh) * | 2009-01-23 | 2010-07-28 | 香港百特有限公司 | 一种胶原蛋白多肽及其制备方法和用途 |
| CN103060406A (zh) * | 2011-10-18 | 2013-04-24 | 中国科学院理化技术研究所 | 从牲畜骨中提取低分子量胶原蛋白的方法 |
| CN103937859A (zh) * | 2013-01-21 | 2014-07-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种以骨粉为原料由酶法制取明胶的方法 |
| CN104768566A (zh) * | 2012-11-06 | 2015-07-08 | 格利达股份公司 | 胶原水解物及其用途 |
| CN109735591A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-05-10 | 舜甫科技(固安)有限公司 | 一种牛骨胶原蛋白肽及其生产方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2001293964B2 (en) * | 2000-10-03 | 2007-06-14 | Rowett Research Institute | Method of assaying pyrrole-containing biological compounds |
-
2019
- 2019-11-08 DE DE102019130196.3A patent/DE102019130196A1/de active Pending
-
2020
- 2020-09-28 EP EP20785702.0A patent/EP4017272A1/de active Pending
- 2020-09-28 BR BR112022008115A patent/BR112022008115A2/pt unknown
- 2020-09-28 MX MX2022005337A patent/MX2022005337A/es unknown
- 2020-09-28 CN CN202080077345.0A patent/CN114845560A/zh active Pending
- 2020-09-28 WO PCT/EP2020/077092 patent/WO2021089243A1/de active Application Filing
- 2020-09-28 AU AU2020378186A patent/AU2020378186A1/en active Pending
- 2020-09-28 JP JP2022526475A patent/JP2023502010A/ja active Pending
-
2022
- 2022-05-04 US US17/736,430 patent/US20220256886A1/en active Pending
- 2022-05-09 ZA ZA2022/05099A patent/ZA202205099B/en unknown
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4176199A (en) * | 1978-05-15 | 1979-11-27 | Sugardale Foods, Incorporated | Extraction of protein from edible beef bones and product |
| CN1473901A (zh) * | 2002-08-08 | 2004-02-11 | 中国科学院理化技术研究所 | 酶降解骨胶原制备明胶的方法 |
| WO2006121361A1 (en) * | 2005-05-12 | 2006-11-16 | Halina Grabek | Process for the preparation of gelatine and gelatine hydrolyzate |
| CN101787078A (zh) * | 2009-01-23 | 2010-07-28 | 香港百特有限公司 | 一种胶原蛋白多肽及其制备方法和用途 |
| CN103060406A (zh) * | 2011-10-18 | 2013-04-24 | 中国科学院理化技术研究所 | 从牲畜骨中提取低分子量胶原蛋白的方法 |
| CN104768566A (zh) * | 2012-11-06 | 2015-07-08 | 格利达股份公司 | 胶原水解物及其用途 |
| CN103937859A (zh) * | 2013-01-21 | 2014-07-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种以骨粉为原料由酶法制取明胶的方法 |
| CN109735591A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-05-10 | 舜甫科技(固安)有限公司 | 一种牛骨胶原蛋白肽及其生产方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 黄耀江，等: "蛋白质工程原理及应用", vol. 1, 31 August 2007, 中央民族大学出版社, pages: 151 - 152 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2020378186A1 (en) | 2022-05-26 |
| BR112022008115A2 (pt) | 2022-07-19 |
| JP2023502010A (ja) | 2023-01-20 |
| US20220256886A1 (en) | 2022-08-18 |
| EP4017272A1 (de) | 2022-06-29 |
| WO2021089243A1 (de) | 2021-05-14 |
| ZA202205099B (en) | 2023-11-29 |
| MX2022005337A (es) | 2022-05-26 |
| DE102019130196A1 (de) | 2021-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2157778C (en) | Method for producing gelatin | |
| US9155323B2 (en) | Aqueous process for preparing protein isolate and hydrolyzed protein from an oilseed | |
| Gildberg et al. | Utilisation of cod backbone by biochemical fractionation | |
| JP4226299B2 (ja) | 魚由来ゼラチンペプチドの製造方法 | |
| JP2008505200A (ja) | ゼラチンの製造及び精製方法 | |
| CN1334302A (zh) | 骨胶原的制备方法 | |
| US6080843A (en) | Gelatin and method of manufacture | |
| Hu et al. | Potato proteins for technical applications: Nutrition, isolation, modification and functional properties-a review | |
| CN114845560A (zh) | 从骨骼生产胶原蛋白肽的方法和生产的胶原蛋白肽 | |
| JPH04112753A (ja) | 低アレルゲン化したホエータンパク加水分解物及びその製造法 | |
| WO2004039994A1 (ja) | コンドロイチン硫酸Na，コンドロイチン硫酸含有物及びそれらの製造方法 | |
| Guimarães et al. | Goat milk casein and protease sonication as a strategy to improve the proteolysis and functional properties of hydrolysates | |
| RU2233097C2 (ru) | Способ получения белкового изолята из содержащего белок вещества | |
| JP2000139367A (ja) | ゼラチンの製造方法 | |
| JP4106731B2 (ja) | 水溶性大豆多糖類並びにその製造法及び使用法 | |
| CN114867357A (zh) | 生产骨明胶的方法和通过该方法生产的骨明胶 | |
| JP2003183595A (ja) | ゲル化特性に優れたゼラチン | |
| DK146630B (da) | Fremgangsmaade til fremstilling af gelatine ved forbehandling af collagenholdigt materiale med proteolytiske enzymer | |
| US6569484B1 (en) | High gelling protein and a process for obtaining same from soybean | |
| RU2808050C1 (ru) | Способ получения белкового гидролизата из отходов переработки трески атлантической | |
| JP4548339B2 (ja) | 高グルタミン・グルタミン酸含有ポリペプチド混合物及びその製造法 | |
| HU194933B (en) | Process for digesting raw materials containing collagen for producing gelatine | |
| SU1237154A1 (ru) | Способ получени белкового гидролизата из кости | |
| RU2684318C1 (ru) | Способ получения функционального пищевого ингредиента на основе гидролизата казеина | |
| SU971223A1 (ru) | Способ получени корма из отходов кожевенного производства |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |