DE3101646A1 - Von kollagen abgeleitete oligopeptide und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Von kollagen abgeleitete oligopeptide und verfahren zu deren herstellung

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Description

1A-54 397
SETON COMPANY 3
Beschreibung
Von Kollagen abgeleitete Ollgopeptide und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft Kollagen und besonders Oligopeptide, die von Kollagen abgeleitet sind.
Der Ausdruck "natürliches, unlösliches KoIlagen", wie er hier verwendet wird, bedeutet Kollagen, das in wäßriger Alkdi-oder sonstiger anorganischer Salzlösung nicht gelöst werden kann ohne chemische Modifizierung und umfaßt Häute (Felle und Leder), Spaltleder u.a. Außenhäute von Säugetieren oder Reptilien. Insbesondere bezieht sich "natürliches, unlösliches Kollagen" auf das Korium, das die Zwischenschicht der Haut von Rindern zwischen der Haarseite und der Fleischseite ist.
Kollagen bildet das Bindegewebe und ist das hauptsächliche Faserprotein bei höheren Wirbeltieren. Kollagen liegt in natürlichem Zustand in Form einer dreikettigen Helix (Tripel-helix) vor mit konstanter Periodizität zwischen den drei parallel laufenden (aligned) Ketten. Die Konfiguration der Tripel-helix von Kollagen wird manchmal als Faser bzw. Fibrille bezeichnet und die Fibrillen ordnen sich mit einer axialen Periodizität von ungefähr 64 nm (640 Ä) an.
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Obwohl es verschiedene Arten von Kollagen gibt, wird die hauptsächlich vorkommende Art als "Typ I" bezeichnet, das das Hauptkollagen der Haut, Knochen und Sehnen darstellt. Das Kollagen vom Typ I besitzt die folgende Kettenzusammensetzung ^kI (l)20(27· Diecc1(l) und &2. Ketten sind Homologe.
Bei jungen Tieren liegt nur eine geringe intermolekulare und interfibrüLäre Vernetzung vor, was zu einer gewissen Löslichkeit des Kollagens führt. Bei fortschreitendem Alterungsprozeß nimmt Jedoch die intermolekulare und interfibrilläre Vernetzung zu, vodurch das Kollagen unlöslich wird.
Kollagen und verwandte Materialien haben Anwendung gefunden in der Nahrungsmittel-, kosmetischen und pharmazeutischen Industrie. Insbesondere ist es auf dem Gebiet der Nahrungsmittel bekannt, daß Protein, das enzymatisch abgebaut worden ist, für Nahrungszwecke angewandt werden kann; die restlichen Enzyme in dem abgebauten Produkt (predigest) besitzen jedoch verschiedene unerwünschte Wirkungen.
Es ist ferner bekannt, die Kollagenketten zu Oligopeptiden zu spalten, indem man das Kollagen mit einer starken Base behandelt; die so gebildeten Oligopeptide sind jedoch etwas unrein und nicht besonders für Nahrungszwecke geeignet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Oligopeptiden aus Kdlagen werden im wesentlichen alle Verunreinigungen davon entfernt und es ist kein enzymatischer Abbau erforderlich.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Oligopeptiden aus Kollagen.
Kollagenhaltiges Material wird mit einer wäßrigen Lösung aus der Gruppe von Erdalkal!hydroxiden, Alkalihydroxiden und deren Gemischen in Gegenwart eines Mittels behandelt,
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das ein zu starkes Quellen des Kollagens verhindert. Durch die Behandlung wird im wesentlichen das gesamte Haar und Fett von dem Kollagen entfernt. Das verbleibende Nicht-Kollagenmaterial wird entfernt durch Behandlung des enthaarten und entfetteten Kollagens mit einer wäßrigen Lösung, die als Lösungsmittel für das Nicht-Kollagen-Material dient. Das Kollagen wird neutralisiert und restliche Salze werden davon entfernt. Das Kollagen wird unter Druck in Gegenwart von Wasser erhitzt, um Polypeptidketten unter Bildung von CQLgopeptiden mit einem Molekulargewicht zwischen ungefähr 5000 und 20 000 zu hydrolysieren. Die gewonnenen Oligopeptide sind besonders geeignet als trophisches Mittel (Nahrungsmittelzusatz) für Tiere.
Das Kollagen-haltige Material kann von einer Vielzahl von Quellen, wie sie dem Fachmann bekannt sind, erhalten werden. Vorzugsweise ist die Quelle für Kollagen natürliches unlösliches Kollagen aus Rinderhäuten.
Die Alkalihydroxide, die erfindungsgemäß geeignet sind, sind Natrium- und Kaliumhydroxid und vorzugsweise Natriumhydroxid. Erdalkal!hydroxide wie Calciumhydroxid und Magnesiumhydroxid können teilweise anstelle der Alkalihydroxide angewandt werden; es muß jedoch ausreichend Kalium- und/oder Natriumhydroxid vorhanden sein, um die in dem Kollagen-haltigen Material vorhandenen Fette zu hydrolisieren. Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Erdalkalihydroxide sind erforderlich, um die Häute zu enthaaren.
Das Mittel, das ein zu starkes Quellen des Kollagens verhindert ist vorzugsweise ein Salz wie Natriumchlorid oder Kaliumchlorid oder ein Alkalisulfat wie Natrium- oder Kaliumsulfat oder ein Alkalisulfat; vorzugsweise wird Natriumchlorid oder Kaliumchlorid angewandt.
Ferner können niedere Alkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen als Mittel zur Verhinderung eines übermäßigen Quellen des Kollagens angewandt werden. Die wäßrige Lösung des Alkali-
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hydroxids, Erdalkalihydroxids und Mittels/ das ein zu starkes Quellen des Kollagens verhindert, ist zusammen 1 bis 2,5 molar bezogen auf Alkali- und Erdalkalihydroxid, 0,5 bis 1 molar bezogen auf das Mttel daß das zu starke Quellen verhindert und insbesondere 2 bis 2,5 molar bezogen auf Alkali- und Erdalkalihydroxid und 0,9 bis 1,0 molar bezogen auf Mittels das ein zu starkes Quellen verhindert. Andere Salzbestandteile können in solchen Mengen zugegeben werden, daß die Lösung 0,1 bis 0,2 molar wird. Die entstehende wäßrige Lösung sollte bei einem Anfangs-pH-Wert von ungefähr 12 bis 13 gehalten werden.
Es sollte sorgfältig darauf geachtet werden, das Erdalkalihydroxid, das Alkalihydroxid und das Mittel, das ein übermäßiges Quellen des Kollagens verhindert, gut aufzuteilen^ um eine vollständige Verseifung der innerhalb des natürlichen unlöslichen Kollagens suspendierten Fette zu ermöglichen, während die nativen Eigenschaften des Kollagens beibehalten werden und das Quellen der Kollagenfasern gesteuert wird. Wenn zuviel Natriumhydroxid angewandt wird, wird das Kollagen denaturiert und die intermolekularen Bindungen werden geschwächt bzw. gespalten, wodurch ein Teil der PoIypeptidketten gelöst und dadurch die Ausbeute an Oligopeptlden verringert wird. Wenn unzureichend Natriumhydroxid angewandt wird enthält das Kollagenprodukt Verunreinigungen wie Fette und andere hydrolisierbare Substanzen, die unerwünscht sind.
Bei Behandlung des Kollagen-haltigen Materials mit einer wäßrigen Lösung wie sie oben beschrieben ist, sollte das Kollagen- haltige Material in Stücke geschnitten werden, die ausreichend klein sind, so daß die wäßrige Lösung eindringen und darin reagieren kann. Die natürliches unlösli-
ches Kollagen enthaltenden Stücke sollten ungefähr 10 cnr
■x
und vorzugsweise 5 cm oder weniger groß sein. Die Behandlung in der wäßrigen Lösung sollte ungefähr 1 bis 7 Tage durchgeführt werden, um das Kollagen-haltige Material von Haar
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und Fett zu befreien. Das im wesentlichen von Haar und Fett befreite Kollagen-haltige Material wird entkalkt und auf einen pH-Wert von ungefähr 7 neutralisiert, durch Behandlung mit einer sauren Pufferlösung, mit einem pH-Wert von 2 bis 3,5 z.B. kann eine Kombination von Anmcniumchlorid und Salzsäure angewandt werden zur Entkalkung und Ansäuerung. Der pH-Wert der Köllagen-haltigen Stücke nach der Extraktion sollte 1^gIlfifr1 ^h tragen. Das neutralisierte Köllagen-haltige Material wird vorzugsweise mit fließendem< Wasser gewaschen und über Nacht in destilliertes Wasser gelegt, d.h. ungefähr 8 bis 12 Stunden, um etwaige restliche Salze oder lösliche Verunreinigungen aus dem Material zu extrahieren.
Das Wasser wird entfernt und das Kollagen wird unter Wärme und Druck 6 bis 15 Stunden bei einem Druck von ungefähr 1,5 bis 2 bar (1,5 bis 2 Atmosphären) und einer Temperatur von 120 bis 1500C behandelt. Es wird ausreichend Wasser innerhalb des Kollagens zurückgehalten, um unter diesen Bedingungen eine Hydrolyse zu bewirken. Bei dieser Hydrolysebehandlung werden verschiedene PoIypeptidbindungen hydrolisiert, unter Bildung der Oligopeptidet die das gewünschte Produkt darstellen. Typischer Weise besitzen diese Oligopeptide ein Molekulargewicht zwischen 5000 und 20 000.
Nach der Hydrolyse unter Wärme und Druck werden die Oligopeptide in wäßrigem Medium auf vorzugsweise ungefähr 4°C gekühlt. Die Fette verfestigen sich und sammeln sich an der Oberfläche an und andere Verunreinigungen setzen sich am Boden ab. Die Oligopeptide sind in der wäßrigen Phase der Medien löslich. Das Sediment wird entfernt und das Fett wird von der Oberfläche abgehoben und es verbleibt eine Lösung enthaltend 10 bis 15 % Feststoffe, die im wesentlichen reine Kollagenoligopeptide sind.
Die die Oligopeptide enthaltende Lösung kann dann sprühgetrocknet oder durch andere übliche Verfahren unter Bildung eines trockenen stabilen Pulvers getrocknet werden.
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Eine besonders günstige Anwendung für die Kollagen-Oligopeptide besteht darinf diese Peptide mit verschiedenen Spurensubstanzen, (d.h. Stoffen, die in geringen Mengen zum normalen Stoffwechsel benötigt werden) zu kombinieren zur Fütterung von Milchferkeln während der Absetzphase. Typische Spurensubstanzen sind Ascorbinsäure, Calciumphosphat, Salz, Natriumchlorid, Vitamin A, Vitamin D,, Vitamin B1, Vitamin Bp» Vitamin Bg, Vitamin B12> Vitamin PP, Vitamin K, Pantothensäure, Cholinchlorid, Kobalt, Eisen, Jod, Mangan, Kupfer und Zink. Neben den Spurensubstanzen können andere Hauptnährstoffe zugesetzt werden wie Zucker z.B. Glucose, Saccharose, Fructose, Maltose und ähnliches. Es hat sich gezdgt, daß die Oligopeptide mit den Hauptnährstoffen und Spurensubstanzen Komplexe bilden. Bei der Verdauung durch Ferkel in der Absetzphase wirken die Oligopeptide so, daß sie die Spurensubstanzen und Hauptnährstoffe in das System des Tieres einbauen. Die Verwendung von Oligopeptiden zusammen mit den Hauptnährstoffen und Spurensubstanzen führt zu einer verringerten Sterblichkeit der Ferkel während der Absetzphase und führt zu einer verbesserten Ausnutzung der Nahrung durch Gewichtszunahme und Gesundheit,
Beim Kombinieren der Kollagen-Oligopeptide mit den Spurensubstanzen werden die Oligopeptide in Lösung mit den speziellen erwünschten Spurensubstanzen vermischt. Das Gemisch der Spurensubstanzen mit der Oligopeptid-Lösung wird ausreichend lange auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, um die Spurensubstanzen mit den Oligopeptiden zu komplexieren. Vorzugsweise wird 1 bis 5 Stunden auf einer Temperatur von 50 bis 1000C erwärmt. Anschließend an das Erwärmen wird das Gemisch durch Vakuumdestillation oder ähnliches auf einen Feststoffgehalt von 20 bis 35 % eingedampft und mit Hilfe üblicher Sprühtrocknungseinrichtungen, sprühgetrocknet. Die Spurensubstanzen, die mit den Oligopeptiden komplexiert sind, können so angewandt werden oder zu Hauptnährstoffen für Tiere in einem Prozentgehalt von 10 bis 50 % zugesetzt werden.
*)(bulk nutrients)
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
100 kg Kollagen-haltiges Material wie rohe Häute, nicht gegerbte Gerbereirückstände, gekalkte Häute und Schneideabfälle wurden in einen geeigneten Kessel, enthaltend 300 1 Wasser, 10 kg Calciumhydroxid und 5 kg Natriumhydroxid und 5 kg Natriumchlorid gegeben. Die Kollagen-haltigen Materialien wurden 5 Tage in der wäßrigen Lösung stehen gelassen. Nach 5 Tagen wurde das Wasser aus dem Kessel abgelassen und das Kollagen-haltige Material, das von Haaren und Fett befreit war, wurde auf einen pH-Wert von
7 neutralisiert, durch Behandlung mit einer wäßrigen Lösung aus 30 1 Wasser, enthaltend 1,5 kg Ammoniumchlorid und 1,5 kg Salzsäure. Der pH-Wert über den Querschnitt des Kbllagens betrug ungefähr 7. Das neutralisierte Kollagen wurde mit 300 1 fließendem Wasser gewaschen und in 600 1 destilliertes Wasser 12 Stunden gegeben. Durch das destillierte Wasser wurden restliche Salze aus dem Kollagen extrahiert. Das destillierte Wasser wurde abgelassen und das Kollagen
8 Stunden in einen Autoklaven bei einem Druck von 2 bar
( 2 kg/cm ) gegeben. Durch die Behandlung unter Wärme und Druck wurden die Polypeptidbindungen hydrolysiert und das Kollagen unter Bildung von Oligopeptiden mit einem Molekulargewicht zwischen 5000 und 20 000 hydrolisiert. Nach der Behandlung unter Wärme und Druck wurde die Oligopeptidlösung auf ungefähr 4°C gekühlt und eine kleine Menge an Fett schwamm auf der Oberfläche der Lösung und eine kleine Menge Verunreinigungen schied sich am Boden ab. Die Kollagen-Oligopeptide wurden dann erwärmt und durch Filterpapier filtriert und mit 3 % Aktivkohle vemischtj um etwaige noch verbliebene Verunreinigungen zu entfernen und die Oligopeptidlösung wurde durch Filterpapier, filtriert.
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Beispiel 2
100 1 Kollagenoligopeptidlösung, die entsprechend Beispiel 1 hergestellt worden war, mit einem Feststoffgehalt von ungefähr 15 % wurde zusammen mit 5 kg Glucose, 0,5 kg Natriumchlorid 0,2 kg Calciumphosphat, 0,1 kg Eisen-III-chlorid, 0,01 kg CaIciumd!phosphat und 0,1 kg Ascorbinsäure in einen geeigneten Kessel gegeben. Das Gemisch wurde 3 Stunden auf 1000C erhitzt und anschließend durch Abdampfen des Wassers auf einen Feststoff gehalt von 20 bis 35 % eingeengt und in einer üblichen Sprühtrocknungsvorrichtung bei einer Eingangstemperatur von 150°C und einer Austrittstemperatur von 800C sprühgetrocknet.
Das Produkt nach Beispiel 2 kann direkt an Tiere wie Milchferkel verfüttert werden oder es kann zur Tiernahrung in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-96 zugesetzt werden.
Beispiel 3
Das Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß die zugesetzten Nahrungsmittel bzw. Nährstoffe 0,01 kg Ascorbinsäure, 0,1 kg Calciumphosphat, 0,1 kg Kaliumchlorid, 0,2 kg Calciumdiphosphat, 0,5 kg Natriumchlorid und zusätzlich 5 kg Glucose und 50 1 Keratinhydrolysat mit einem Feststoffgehalt von 15 % waren.
Beispiel 4
Das Beispiel 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 1 bis 5 g Jod als Desinfektionsmittel zu der Oligopeptid-Spurensubstanz-Kombination zugesetzt wurden. Das Jod wurde als 10-%ige Lösung in Äthylalkohol zugegeben.
Die Kombination von Kollagen-Oligopeptiden und Spurensubstanzen erwies sich als geeignet zur Verfütterung an Schweine
» während der Absetzperiode und verringerte die Sterblichkeit
der Milchferkel und verbesserte darüber hinaus die Nahrungseigenschaften der mit diesem Produkt zusammen verfütterten Nahrungsmittel·
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Claims (6)

  1. PATENTANWÄLTE : " : : ; '* :»-"·β·»*« ««thoff
    DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFPICB DR.-ING. DIETER BEHRENS
    UANDATAIRES AGREES PRES L'OFPICB BUROPEEN DES BREVETS DIPL-INC.; DIPL.-VIRTSCH.-INC. RUPERT COB'
    1A-54 397 D-8000 MÜNCHEN 90
    SETON COMPANY Schweigerstrasse 2
    telefon: (089) 66 20 51 telegramm: protectpatent Telex: j24070
    Patentansprüche
    Von Kollagen abgeleitete Oligopeptide,
  2. 2. Verfahren zur Herstellung der Oligopeptide nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man Kollagen-haltiges Material zur Entfernung im wesentlichen des gesamten Haars und Fetts mit einer wäßrigen Lösung, enthaltend ein Erdalkali- und/oder Alkalihydroxid in Gegenwart eines Mittels, das ein übermäßiges Quellen des Kollagens verhindert, behandelt, Nicht-Kollagenmaterial durch Behandlung mit einer wäßrigen Lösung eines Lösungsmittels für das Nicht-Kollagenmaterial entfernt, das Kollagen neutralisiert, restliche Salze von dem Kollagen entfernt, das Kollagen unter Druck in Gegenwart von Wasser erhitzt und die im wesentlichen reinen Oligopeptide mit einem Molekulargewicht zwischen 5000 und 20 000 gewinnt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkali- und/oder Erdalkalihydroxide in einer solchen Mengen verwendet, daß eine 1 bis 2,5 m Lösung entsteht.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Mittel, das ein übermäßiges Quellen des Kollagens verhindert, ein Salz verwendet.
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    • a-
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Mittel, das ein übermäßiges Quellen des Kollagens verhindert, Natriumchlorid verwendet.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kollagen unter einem Druck von 1 bis 2,5 bar auf eine Temperatur von 120 bis 1500C erhitzt.
    7· Verwendung der Oligopeptide nach Anspruch 1 als trophisches Mittel.
    1 30ÜA9/0565
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