CZ306431B6 - Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové - Google Patents

Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové Download PDF

Info

Publication number
CZ306431B6
CZ306431B6 CZ2015-629A CZ2015629A CZ306431B6 CZ 306431 B6 CZ306431 B6 CZ 306431B6 CZ 2015629 A CZ2015629 A CZ 2015629A CZ 306431 B6 CZ306431 B6 CZ 306431B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
mixture
amino acids
hydrolysis
proteins
aspartic acid
Prior art date
Application number
CZ2015-629A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2015629A3 (cs
Inventor
Jiří Hanika
Olga Šolcová
Jana Hajšlová
Milena Zachariášová
Monika Jírů
Petr Kaštánek
Zuzana Bízková
Zdeněk Hrstka
Tomáš Fulín
Original Assignee
Ústav Chemických Procesů Av Čr, V. V. I.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
ECOFUEL s.r.o.
RABBIT Trhový Štěpánov a.s.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ústav Chemických Procesů Av Čr, V. V. I., Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, ECOFUEL s.r.o., RABBIT Trhový Štěpánov a.s. filed Critical Ústav Chemických Procesů Av Čr, V. V. I.
Priority to CZ2015-629A priority Critical patent/CZ2015629A3/cs
Publication of CZ306431B6 publication Critical patent/CZ306431B6/cs
Publication of CZ2015629A3 publication Critical patent/CZ2015629A3/cs

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové hydrolýzou materiálu obsahujícího peří a/nebo živočišné chrupavky, podle kterého se hydrolýza provádí v prostředí reakční směsi obsahující vodu a kyselý katalyzátor na bázi organické kyseliny obsahující jednu nebo několik karboxylových skupin, rozpustné ve vodě a s hodnotou pKa nižší než 4, v promíchávaném vsádkovém reaktoru po dobu 0,5 až 10 h v rozmezí teplot 90 až 150 .degree.C a při minimálním tlaku od 0,1 MPa.

Description

Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové hydrolýzou materiálu obsahujícího peří a/nebo živočišné chrupavky.
Dosavadní stav techniky
Hydrolytické rozštěpení peptidové vazby v bílkovinné struktuře biologických materiálů je urychlováno zvýšenou teplotou a přítomností minerálních kyselin nebo bází. Vzhledem k tomu, že kuřecí peří či chrupavky mají bílkovinný základ s malým obsahem tuku (cca 5 %) a jsou převážně tvořené keratinem, resp. kolagenem, jejich hydrolýza rezultuje na směs peptidů a příslušných aminokyselin. Alkalické nebo kyselé prostředí hydrolýzy při zvýšené teplotě a tlaku podporuje rovněž štěpení disulfidické vazby v bílkovinném materiálu za vzniku proteinů. Přítomnost minerální kyseliny, nebo alkálie se však může odstranit pouze neutralizací, čímž dojde k zasolení vzniklého vodného roztoku aminokyselin, či nedoreagovaných peptidů. Alternativou může být použití drahého enzymatického katalyzátoru, jehož aplikace na zpracování biologického odpadu je však ekonomicky neschůdná.
Hydrolyzovaný keratin se používá jako běžná kosmetická přísada, která zvyšuje elasticitu a zvlhčení kůže. Používá se proto jako přísada do šamponů a kondicionérů. Neutrální hydrolyzáty bílkovin jsou podle patentu US 4 269 865 cenné také pro dermatologické využití. Proveditelný způsob pro rozklad peří a chrupavek představuje degradace keratinu a kolagenu samotnou vodní parou při vysoké teplotě a tlaku. Náročné podmínky jsou dány teplotou v rozmezí 180 až 250 °C a tlaku vodní páry od 20 do 30 barů. Citovaný patent uvádí podmínky tlaků až 40 MPa. Za takových podmínek dochází současně k následné destrukci aminokyselin na nežádoucí produkty. Zpracování peří ohřevem ve vodě při teplotě do 140 °C s následnou enzymatickou hydrolýzou je popsané v patentu GB 2 373 707. Hydrolýza bílkovin biomasy živočišného původu v přítomnosti silných bází resp. kyselin je dále popsána v patentech CN 103145823, CN 101791047, JPS 59213367.
Způsob zpracování peří hydrolytickou reakcí v přítomnosti oxidu uhličitého při minimálním tlaku 1 MPa je popsáno také v předcházejícím patentu PV 2014-395. Nevýhoda tohoto postupu spočívá v tom, že k hydrolýze je požadován příliš vysoký tlak a teploty až 200 °C. Tyto drastické podmínky znehodnocují rozkladnými reakcemi vznikající směs aminokyselin a není možné stanovit stupeň přeměny peptidů na směs aminokyselin a zvláště pak na obsah kyseliny asparagové, žádané pro syntézy chemických specialit.
Podstata vynálezu
Podstata vynálezu způsobu přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové hydrolýzou materiálu obsahujícího peří a/nebo živočišné chrupavky spočívá v tom, že hydrolýza se provádí v prostředí reakční směsi obsahující vodu a kyselý katalyzátor na bázi organické kyseliny obsahujícími jedny nebo několik karboxylových skupin, rozpustné ve vodě s hodnotou pKa nižší než 4 v promíchávaném vsádkovém reaktoru po dobu 0,5 až 10 h v rozmezí teplot 90 až 150 °C a při minimálním tlaku od 0,1 MPa.
Dále jsou uvedena další možná provedení způsobu podle vynálezu, které jeho podstatné znaky dále rozvíjejí nebo konkretizují.
- 1 CZ 306431 B6
Hydrolýza se provádí za tlaku v rozmezí od 0,1 do 0,9 MPa.
Kyselý katalyzátor je vybrán ze skupiny zahrnující kyselinu jablečnou, kyselinu citrónovou nebo jejich směs o koncentraci v reakční směsi v rozmezí 0,1 až 50 g/1.
Před zahájením hydrolýzy se vsádkový reaktor vypláchne oxidem uhličitým za atmosférického tlaku.
Při hydrolýze výše uvedených materiálů obecně vzniká pestrá směs peptidů a biogenních amino10 kyselin, tvořících bílkovinný, skelet suroviny - keratinu či kolagenu, přičemž jejich vzájemná separace (např. chromatografická) je velmi složitá, nákladná a dosavadní úsilí bylo dosud zaměřeno hlavně na přímé využití hydrolyzátu (např. kompostováním, přísada do zálivek apod.), bez ohledu na poměr aminokyselin a proteinů v produktu. Podle tohoto vynálezu je zpracování peří či chrupavek hydrolytickou reakcí prováděno za specifických podmínek do nižšího stupně konverze 15 tak, aby v reakčním produktu byla dominantně zastoupena kyselina asparagová, která je ceněná pro svoje specifické vlastnosti, neboť obsahuje ve své molekule kromě aminoskupiny dvě karboxylové skupiny. Takový hydrolyzát je homogenní, reakční směs obsahuje vedle kyseliny asparagové jen malé množství ostatních aminokyselin ve vodném roztoku peptidů. Peptidy s velkou molekulovou hmotností jsou snadno membránově separovatelné od kyseliny asparagové a ostat20 nich aminokyselin. Homogenní kapalný produkt, který neobsahuje žádné tuhé podíly nezreagované suroviny lze připravit v kyselém vodném prostředí za v přítomnosti slabých organických kyselin, dostupných z přírodních zdrojů, výhodně kyseliny jablečné vznikající hydrolýzou aminoskupiny kyseliny asparagové nebo běžně dostupné kyseliny citrónové při pH menším než 4 a teplotách 90 až 150 °C. Proces hydrolýzy je prováděn po dobu 0,5 až 10 hodin při příslušném tlaku 25 nasycených par vody a eventuálně také v přítomnosti oxidu uhličitého, použitého k vypláchnutí vzduchu z hydrolyzačního reaktoru před zahájením procesu. Tím se výhodně eliminují nežádoucí oxidační přeměny složek reakční směsi během operace.
V následujících příkladech jsou uvedeny podmínky provedení hydrolýzy peří a chrupavek postu30 pem podle tohoto vynálezu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Do čtvrt provozního autoklávu ve formě vsádkového reaktoru, opatřeného míchacím zařízením, objemu 2,5 1 bylo předloženo 70 g zmraženého peří s obsahem sušiny 25 %, 3 g kyseliny jablek40 né (pKa=3,46) a 1,5 1 vody. Autokláv byl za atmosférického tlaku vypláchnut oxidem uhličitým a za neustálého promíchávání byla vsádka vyhřátá na teplotu 127 °C a udržována přibližně při této teplotě po dobu 5 h (tlak 0,31 MPa). Po ochlazení byl získaný kapalný produkt analyzován. Obsah kyseliny asparagové ve směsi 22 aminokyselin činil 75,5 % při konverzi proteinů 7,9 %.
Příklad 2
Bylo postupováno stejným způsobem podle příkladu 1 s tím rozdílem, že místo kyseliny jablečné bylo použito 10 g kyseliny citrónové (pKa=3,15) a reakce byla prováděna při teplotě 131 °C po 50 dobu 5 h (tlak 0,32 MPa). Po ochlazení byl získaný kapalný produkt analyzován. Obsah kyseliny asparagové ve směsi 22 aminokyselin činil 78,5 % při konverzi proteinů 6,1 %.
-2CZ 306431 B6
Příklad 3 (srovnávací)
Do čtvrt provozního autoklávu objemu 2,5 1 bylo předloženo 70 g zmraženého peří s obsahem sušiny 25 %, 1,0 1 vody. Autokláv byl vypláchnut oxidem uhličitým a za neustálého promíchávání byla vsádka vyhřátá na teplotu 109 °C po dobu 5 h (tlak 0,40 MPa). Po ochlazení byl získaný kapalný produkt analyzován. Obsah kyseliny asparagová ve směsi 22 aminokyselin činil 38,9 % při konverzi proteinů 3,5 %.
Příklad 4
Bylo postupováno podle Příkladu 3 s tím rozdílem, že místo zmraženého peří bylo použito 174 g rozemletých kuřecích chrupavek. Hydrolýza byla provedena při střední teplotě 119 °C a tlaku 1,5 MPa. Po ochlazení byl získaný kapalný produkt analyzován. Obsah kyseliny asparagové ve směsi 22 aminokyselin činil 46,1 % při konverzi proteinů 5,6 %.
Průmyslová využitelnost
Způsob podle vynálezu je využitelný při zpracování odpadního peří a chrupavek ze zemědělského a potravinářského sektoru, jehož produktem je směs proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové, využitelné pro syntézu chemických specialit.

Claims (4)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové hydrolýzou materiálu obsahujícího peří a/nebo živočišné chrupavky, vyznačující se tím, že hydrolýza se provádí v prostředí reakční směsi obsahující vodu a kyselý katalyzátor na bázi organické kyseliny obsahující jednu nebo několik karboxylových skupin, rozpustné ve vodě a s hodnotou pKa nižší než 4, v promíchávaném vsádkovém reaktoru po dobu 0,5 až 10 h v rozmezí teplot 90 až 150 °C a při minimálním tlaku od 0,1 MPa.
  2. 2. Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin podle nároku 1, vyznačující se tím, že hydrolýza se provádí za tlaku v rozmezí od 0,1 do 0,9 MPa.
  3. 3. Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin podle kteréhokoli z nároků la2, vyznačující se tím, že kyselý katalyzátor je vybrán ze skupiny zahrnující kyselinu jablečnou, kyselinu citrónovou nebo jejich směs o koncentraci v reakční směsi v rozmezí 0,1 až 50 g/1.
  4. 4. Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že před zahájením hydrolýzy se vsádkový reaktor vypláchne oxidem uhličitým za atmosférického tlaku.
CZ2015-629A 2015-09-16 2015-09-16 Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové CZ2015629A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-629A CZ2015629A3 (cs) 2015-09-16 2015-09-16 Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-629A CZ2015629A3 (cs) 2015-09-16 2015-09-16 Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ306431B6 true CZ306431B6 (cs) 2017-01-18
CZ2015629A3 CZ2015629A3 (cs) 2017-01-18

Family

ID=57793821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2015-629A CZ2015629A3 (cs) 2015-09-16 2015-09-16 Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2015629A3 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ307856B6 (cs) * 2018-09-14 2019-06-26 Ústav Chemických Procesů Av Čr, V. V. I. Způsob hydrolýzy bílkovinné biomasy, kapalný hydrolyzát připravitelný tímto způsobem a jejich použití

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4269865A (en) * 1978-07-10 1981-05-26 Ralston Purina Company Process for the production of a food product from feathers
JPS59141593A (ja) * 1983-01-31 1984-08-14 Shuzo Nakazono 羽毛から蛋白質成分を回収する方法
EP0499260A2 (en) * 1991-02-14 1992-08-19 Biodata Oy Procedure for hydrolyzing keratin
CN103130595A (zh) * 2013-03-05 2013-06-05 新沂市汉菱生物工程有限公司 一种微波加热高温高压水解羽毛提取氨基酸的方法
CN103145823A (zh) * 2011-12-07 2013-06-12 南京工程学院 一种利用动物毛发碱法水解制备羽毛蛋白的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4269865A (en) * 1978-07-10 1981-05-26 Ralston Purina Company Process for the production of a food product from feathers
JPS59141593A (ja) * 1983-01-31 1984-08-14 Shuzo Nakazono 羽毛から蛋白質成分を回収する方法
EP0499260A2 (en) * 1991-02-14 1992-08-19 Biodata Oy Procedure for hydrolyzing keratin
CN103145823A (zh) * 2011-12-07 2013-06-12 南京工程学院 一种利用动物毛发碱法水解制备羽毛蛋白的方法
CN103130595A (zh) * 2013-03-05 2013-06-05 新沂市汉菱生物工程有限公司 一种微波加热高温高压水解羽毛提取氨基酸的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chen Jinyang et al: Microwave-enhanced hydrolysis of poultry feather to produce amino acid, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, Volume 87, January 2015, p. 104-109 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ307856B6 (cs) * 2018-09-14 2019-06-26 Ústav Chemických Procesů Av Čr, V. V. I. Způsob hydrolýzy bílkovinné biomasy, kapalný hydrolyzát připravitelný tímto způsobem a jejich použití

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2015629A3 (cs) 2017-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Marcet et al. The use of sub-critical water hydrolysis for the recovery of peptides and free amino acids from food processing wastes. Review of sources and main parameters
Álvarez-Viñas et al. Subcritical water for the extraction and hydrolysis of protein and other fractions in biorefineries from agro-food wastes and algae: A review
Tasaki A novel thermal hydrolysis process for extraction of keratin from hog hair for commercial applications
Wisuthiphaet et al. Production of fish protein hydrolysates by acid and enzymatic hydrolysis
Mokrejs et al. Processing poultry feathers into keratin hydrolysate through alkaline-enzymatic hydrolysis
Zhang et al. Application of steam explosion treatment on the collagen peptides extraction from cattle bone
Coward-Kelly et al. Lime treatment of shrimp head waste for the generation of highly digestible animal feed
US9828439B2 (en) Hybrid vegetable protein and method for obtaining same
KR20150136802A (ko) 가압 수열 가수분해를 이용하여 어류 뼈와 껍질로부터 콜라겐 펩타이드 수득
Gao et al. Oxidized oligosaccharides for chrome-free metal tanning: utilization of food waste for the sustainability of the leather industry
Zinina et al. Analysis of modern approaches to the processing of poultry waste and by-products: prospects for use in industrial sectors
Reza et al. Fish-based gelatin: exploring a sustainable and halal alternative
Moktip et al. Current Understanding of Feather Keratin and Keratinase and Their Applications in Biotechnology
CZ306431B6 (cs) Způsob přípravy směsi proteinů a aminokyselin s převažujícím obsahem kyseliny asparagové
Toldrá et al. Current developments in meat by-products
KR102147570B1 (ko) 어류 유래 콜라겐 펩티드의 제조방법
JP5641466B2 (ja) ペプチドの製造方法
US20190194297A1 (en) Process to extract and recover keratin and keratin associated protein from animal body parts
CN116814724A (zh) 一种基于牛心肌的心肌肽及其制备方法
JP4604273B2 (ja) コラーゲンペプチド含有溶液、コラーゲンペプチド含有粉末、コラーゲンペプチド含有溶液の製造方法及びコラーゲンペプチド含有粉末の製造方法
CZ2018472A3 (cs) Způsob hydrolýzy bílkovinné biomasy, kapalný hydrolyzát připravitelný tímto způsobem a jejich použití
Mohamed Utilization of Chrome Shavings in the Production of Industrial Gelatin
Gendaszewska et al. A review of collagen extraction methods from the leather wastes
RU2760741C1 (ru) Способ комплексной переработки боенских отходов в белково-пептидный концентрат и костную муку - кормовые добавки
RU2546252C2 (ru) Способ получения белкового гидролизата из мясного или мясокостного сырья тушек норок для парентерального питания

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20230916