DE69221872T2 - Verwendung der nichtpigmentierten fischhaut, insbesondere von plattfischen als industrielle herkunft für kollagen. verfahren zur extrahierung, kollagen und biomaterial so erhalten. - Google Patents
Verwendung der nichtpigmentierten fischhaut, insbesondere von plattfischen als industrielle herkunft für kollagen. verfahren zur extrahierung, kollagen und biomaterial so erhalten.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen die Verwendung nicht-pigmentierter Fischhaut, insbesondere von Plattfisch, als neue industrielle Kollagenguelle, ein Verfahren zur Extraktion von Kollagen sowie Kollagen und ein Biomaterial, das so erhalten wird.
- Kollagen-Protein als Bindegewebestütze bei Lebewesen findet zunehmend Verwendung auf dem Gebiet der Kosmetik und Pharmazie.
- Die Haupteigenschaften sind wie folgt:
- - gute mechanische Eigenschaften,
- - Wirkung auf die zellentwicklung und dadurch auf die Geweberegeneration,
- - blutstillende Wirkung,
- - sehr gute Bioverträglichkeit,
- - Bioabbaubarkeit,
- - natürlicher Träger, der eine bessere Bioverfügbarkeit mit zahlreichen aktiven Stoffen ergibt.
- Dieses Protein führte aufgrund seiner bemerkenswerten Eigenschaften zur Herstellung zahlreicher Biomaterialien, deren Markt sich ständig vergrößert.
- Unter den zahlreichen Zubereitungen auf der Basis von Kollagen scheinen die wichtigsten die folgenden zu sein:
- - Lösung für kosmetische Produkte,
- - Lösung zur Herstellung künstlicher Haut,
- - blutstillender Schwamm,
- - Wundheilungsmittel,
- - Material zur Knochenrekonstruktion,
- - Kapseln zum Schutz aktiver Stoffe und zur Verbesserung ihrer Bioverfügbarkeit,
- - Biomaterialien in fester oder flüssiger Form zum Auffüllen weicher Gewebe.
- Aus der vorhergehenden Auflistung, die bei weitem nicht vollständig ist, geht hervor, daß Kollagen eine Substanz mit großer industrieller Bedeutung wird.
- Die Entwicklung von Kollagen-Materialien schreitet umso rascher fort, je niedriger ihre Kosten sind.
- Daher haben die Erfinder nach der Nutzung neuer Kollagenquellen gesucht, mit denen industrielle Verfahren durchgeführt und Ausbeuten verbessert werden können, wodurch sogar die Kosten der Herstellung des Proteins gesenkt werden können.
- Derzeit ist das zum Erhalten von Kollagen am häufigsten verwendete Gewebe Kälberhaut.
- Die Verwendung dieses Ausgangsmaterials wird durch zwei Schwierigkeiten behindert.
- Einerseits erfolgt die Gewinnung der Haut im allgemeinen nicht unter perfekten sanitären Bedingungen, wodurch die Haut in kürzester Zeit nach der Schlachtung des Tieres verwendet werden muß.
- Andererseits ist eine umfassende Behandlung der Haut notwendig, um das Fell und das Subkutangewebe zu entfernen. Diese Arbeit wird mit Hilfe von Gerbereieinrichtungen durchgeführt, wodurch die Errichtung einer vom Ort der Transformation des Kollagens zum Biomaterial unabhängigen Anlage erforderlich wird. Eine derartige Infrastruktur führt zu relativ hohen Investitionen, die sich auf die Kosten des erhaltenen Kollagens niederschlagen.
- Obwohl Kälberhaut das Gewebe eines Jungtieres ist, liefert sie außerdem relativ geringe säurelösliche Kollagen-Mengen, etwa 12 g Trockenprotein pro 1 kg frische Haut.
- Im Dokument JP-62-83 849-A = CA 107:150796 oder in der WO 89/11799 wurde die Herstellung von Kollagen aus verschiedenen Tiergeweben, einschließlich Fischhaut, vorgeschlagen. In der WO 89/11799 werden Kollagenfasern erzeugt, die anschließend als Texturmittel in Nahrungsmittelprodukten verwendet werden.
- Um einen Großteil der Behandlung der Haut zu vermeiden, und um bessere Extraktionsausbeuten zu erhalten, haben die Erfinder versucht, nicht-pigmentierte Fischhaut zu verwenden.
- Tatsächlich wurde von den Erfindern festgestellt, daß pigmentierte Fischhaut nicht verwendbar ist, da das Pigment während der Kollagen-Herstellung sehr schwer zu entfernen ist. Das so erhaltene Protein führt daher zu unreinen pigmentierten Biomaterialien.
- Daher wandten sich die Erfinder Fischen zu, deren Haut nicht pigmentiert und in großer Menge verfügbar ist. Die in diese Kategorie fallenden Arten sind Plattfische, insbesondere jene, die industriell gefangen werden, wie beispielsweise Seezunge, Rotzunge, Steinbutt, Tarbutt, und bei denen die Herstellung von Filets ein Zerlegen erfordert. Die ventrale Haut dieser Fische ist nicht pigmentiert und ist abgeschuppt in großen Mengen verfügbar.
- So sieht die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt die Verwendung nicht-pigmentierter Fischhaut vor, die nach dem Zerlegen von Fischhaut erhalten wird, wobei pigmentierte Haut ausgeschlossen wird, um Kollagen zu erhalten. Vorzugsweise ist diese nicht-pigmentierte Haut Haut von Plattfisch, insbesondere die ventrale Haut. Diese nicht-pigmentierte Haut wird vorteilhaft nach dem Zerlegen von frischem Fisch erhalten und sofort nach dem Zerlegen tiefgefroren, wodurch eine sehr gute Qualität des Ausgangsmaterials sowohl auf bakteriologischer Ebene als auch auf jener des nativen Charakters des Proteins garantiert wird.
- Außerdem liegt ein unerwarteter Vorteil in der Tatsache, daß so gewonnene und tiefgefrorene Haut sofort für die Extraktion von Kollagen ohne vorhergehende Gerbereibehandlung verwendet werden kann. Es hat sich auch gezeigt, daß die Menge an aus diesem Ausgangsmaterial extrahiertem Kollagen ungefähr das Dreifache jener beträgt, die aus Kälberhaut erhalten wird.
- Daher führt die Verwendung dieser neuen Kollagenquelle zum Erhalten eines Proteins mit niedrigeren Kosten und mit reproduzierbar aufrechterhaltenen nativen Eigenschaften.
- Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Extraktion von Kollagen, dadurch gekennzeichnet, daß nicht-pigmentierte Fischhaut verwendet wird, die nach dem Zerlegen von Fischhaut erhalten wird, wobei pigmentierte Haut ausgeschlossen wird, und die einer Extraktion von Kollagen unterworfen wird, das gewonnen wird. Vorteilhaft ist das Kollagen nativ.
- Gemäß einer Ausführungsvariante dieses Verfahrens stammt die nicht-pigmentierte Haut von Plattfisch, insbesondere die ventrale Haut. Vorteilhaft ist diese Haut die, die nach dem Zerlegen von fischern Fisch erhalten und sofort nach dem Zerlegen tiefgefroren wird.
- Diese Haut wird auch zur Extraktion von Kollagen ohne vorhergehende Gerbereibehandlung verwendet.
- Gemäß einer besonderen Ausführungsvariante wird nicht-pigmentierte Haut von Plattfisch verwendet, der instriell gefangen wurde, wie beispielsweise Seezunge, Rotzunge, Steinbutt, Tarbutt.
- Gemäß einer besonderen Ausführungsvariante wird säurelösliches Kollagen im nativen Zusand durch die Extraktion in einer sauren Lösung extrahiert, wie Fachleuten wohlbekannt ist. Dann wird das native Kollagen durch Ausfällung aus dem Überstand durch Zusatz eines Fällungsmittels, beispielsweise Natriumchlorid, abgetrennt. Wenn dies gewünscht wird, kann eine Entnetzung dieses nativen Kollagens durchgeführt werden.
- Gemäß einer besonderen Ausführungsvariante wird ein Biomaterial gänzlich oder teilweise mit diesem nativen Kollagen hergestellt.
- Die Erfindung wird mit Bezugnahme auf ein Kollagen-Extraktionsbeispiel besser verständlich, das nur der Erläuterung dient und den Umfang der Erfinäung daher in keiner Weise einschränkt, bei dem das erfindungsgemäße Extraktionsverfahren verwendet wird.
- 1. Zerkleinerung der Haut
- Die ventrale Haut von industriell gefangener Seezunge wird in Blöcken von 20 kg tiefgefroren. Diese werden mit einer Bandsäge in 2 kg Blöcke geschnitten. Dann werden die gewonnenen Stücke aufgetaut und mit einem Schneidzerkleinerer, der mit einer dichten 40 l Küvette versehen ist, zerkleinert. Es werden 39 kg zerkleinertes Material erhalten.
- 2. Waschen des zerkleinerten Materials
- Das zerkleinerte Material wird mit zwei aufeinanderfolgenden Phosphatpuffer-Bädem (21,7 g/l Na&sub2;HPO&sub4; und 0,78 g/l KH&sub2;PO&sub4;) gewaschen. Die Konzentration des zerkleinerten Materials ist 1 kg pro 5 1 Bad und die Kontaktzeit 1 h. Das zerkleinerte Material wird vom Puffer mit einer Zentrifuge bei 4000 UpM kontinuierlich abzentrifugiert. Dann wird das Phosphat unter den gleichen Bedingungen durch zwei aufeinanderfolgende Wäschen mit sterilem permutierten Wasser eliminiert.
- 3. Säureextraktion
- Das erhaltene zerkleinerte Material wird anschließend in eine 0,25 M Essigsäure-Lösung bei einer Konzentration von 1 kg pro 10 1 Bad gegeben. Das Ganze wird 15 min lang gerührt und der Überstand durch kontinuierliche Zentrifugation unter den gleichen Bedingungen wie oben gewonnen.
- Dieser Extraktionsvorgang wird zweimal durchgeführt. Die Überstände werden vereinigt, und das Kollagen, das sie enthalten, wird durch den Zusatz von Natriumchlorid mit einer Konzentration von 7 % ausgefällt. Die erhaltenen Fasern werden bis zur vollständigen Eliminierung von Salzen gegen permutiertes Wasser dialysiert. Das erhaltene Kollagen kann entweder wieder in saure Lösung gebracht oder gefriergetrocknet werden.
- Aus 40 kg frischer Seezungenhaut werden 1,6 kg trockenes Kollagen erhalten. Die Extraktionsausbeute ist mehr als dreimal höher als jene von Kälberhaut.
- Nachstehend sind die Eigenschaften einer säurelöslichen Kollagen-Lösung aus Seezungenhaut in einem Medium mit 0,1 % Sorbinsäure angegeben:
- Trockenmaterialien 0,46
- Mineralstoffe 0,08
- gesamter Stickstoff 0,075
- gesamte Proteine (nach Stickstoff) 0,40
- Hydroxypro 1 in 0,03
- Kollagen nach Hydroxyprolin 0,40
- Acidität (Sorbinsäure) 0,10
- - Elektrophorese
- - Untereinheiten β (200 000 Dalton) 56% α (100 000 Dalton) 44%
- - keine Untereinheiten mit weniger als 100 000 Dalton
- - programmierte Differenzscanning-Kalorimetrie
- - Anfangs-Denaturierungstemperatur in ºC: 28
- - End-Denaturierungstemperatur in ºC: 37
- - Denaturierungsenthalpie (J/mg Kollagen): 5 x 10&supmin;²
- - Röntgenstrahlbeugung
- - Vorliegen einer Helix-Struktur
- Es wurde auch die Aminosäure-Zusammensetzung des säurelöslichen Kollagens bestimmt, das im vorhergehenden Beispiel erhalten und aus ventraler Seezungenhaut extrahiert wurde. AMINOSÄURE- ZUSAMMENSETZUNG
Claims (16)
1. Verwendung nicht-pigmentierter Fischhaut, die nach dem
Zerlegen von Fischhaut erhalten wird, wobei pigmentierte Haut
ausgeschlossen wird, um Kollagen zu erhalten.
2. Verfahren zur Extraktion von Kollagen, dadurch
gekennzeichnet, daß nicht-pigmentierte Fischhaut verwendet wird, die nach
dem Zerlegen von Fischhaut erhalten wird, wobei pigmentierte
Haut ausgeschlossen wird, und die einer Extraktion von Kollagen
unterworfen wird, das gewonnen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kollagen nativ ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß Haut von Plattfisch verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß nicht-pigmentierte ventrale Fischhaut verwendet
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Haut nach dem Zerlegen von frischem Fisch
erhalten wird, und unmittelbar nach dem Zerlegen tiefgefroren
wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Fisch aus Seezunge, Rotzunge, Steinbutt,
Tarbutt ausgewählt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das säurelösliche Kollagen durch die Extraktion in
einer sauren Lösung extrahiert wird, und eine Trennung des
Kollagens durch Ausfällung aus dem Überstand durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die nicht-pigmentierte Fischhaut zuerst
zerkleinert wird, dann einer Wäsche mit einer Phosphatpuffer-Lösung
unterworfen wird, die Phosphatpuffer-Lösung vom zerkleinerten
Material getrennt wird, und das zerkleinerte Material mit
sterilem permutierten Wasser gewaschen wird, um das Phosphat vor
der Extraktion des Kollagens zu eliminieren.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das native Kollagen durch Ausfällung aus dem Überstand und
durch den Zusatz eines Fällungsmittels abgetrennt wird, wobei so
native Kollagenfasern erhalten werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das
Fällungsmittel Natriumchlorid ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fasern einer Dialyse gegen permutiertes Wasser bis zur
vollständigen Eliminierung von Salzen unterworfen werden, wobei
ein natives Kollagen erhalten wird, das gewonnen wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das gewonnene Kollagen lyophilisiert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das native Kollagen 56 % β-Untereinheiten mit
200 000 Dalton, 44% α-Untereinheiten mit 100 000 Dalton
aufweist und keine Untereinheiten mit weniger als 100 000 Dalton
enthält, wie durch Elektrophorese gemessen; und eine Helix-
Struktur hat.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Entnetzung des nativen Kollagens
durchgeführt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Biomaterial gänzlich oder teilweise mit
nativem Kollagen hergestellt wird.
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