FR2470148A1 - Procede de preparation de fibres solubles de collagene - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE PRODUCTION DE FIBRES SOLUBLES DE COLLAGENE A PARTIR DE PEAUX BRUTES D'ANIMAUX. DES PEAUX BRUTES D'ANIMAUX SONT TRAITEES AVEC UNE SOLUTION AQUEUSE D'UN HYDROXYDE DE METAL ALCALIN ET D'UN AGENT DESHYDRATANT POUR EN ELIMINER LES POILS ET LA GRAISSE DE MANIERE A FORMER UN CORIUM SENSIBLEMENT DEGRAISSE. LES LIAISONS INTERFIBULAIRES DU COLLAGENE DANS LE CORIUM SONT STABILISEES AVEC UNE SOLUTION AQUEUSE D'UN SULFATE ALCALIN. LE CORIUM EST NEUTRALISE ET DISSOUS DANS UNE SOLUTION AQUEUSE D'ACIDE POUR FORMER UNE SOLUTION DE COLLAGENE. LE PH DE LA SOLUTION AQUEUSE DE COLLAGENE EST AJUSTE AU POINT ISOELECTRIQUE DU COLLAGENE POUR PRECIPITER LES FIBRES DE CE DERNIER DANS LA SOLUTION. LES FIBRES DE COLLAGENE SONT SECHEES. LES FIBRES DE COLLAGENE AINSI PRODUITES SONT UTILES A LA PREPARATION DE MATIERES COMESTIBLES, ELLES PEUVENT ETRE REDISSOUTES ET ELLES PEUVENT ETRE TRAITEES ULTERIEUREMENT POUR DE NOMBREUX USAGES.
Description
La présente invention a trait au collagène et elle concerne plus
particulièrement une fibre régénérée de
collagène soluble.
L'expression "collagène insoluble naturel" utilisée dans le présent mémoire désigne un collagène qui ne peut pas être dissous dans une solution alcaline aqueuse ou dans une solution d'un sel inorganique quelconque sans modification chimique et couvre des peaux de grands animaux, des couches de peau fendue et d'autres peaux de mammifères ou de reptiles. L'expression "collagène insoluble naturel" désigne plus particulièrement le corium qui est la couche intermédiaire d'une peau de boeuf entre le côté grain et le
côté chair.
Le collagène constitue le tissu conjonctif et il représente le principal type de protéine fibreuse chez les vertébrés supérieurs. Le collagène dans son état naturel existe sous la forme d'une hélice de chaînes triples avec une périodicité constante entre des triples chaînes alignées. La configuration hélicoïdale du collagène eh triples chaînes est parfois appelée fibrille et les fibrilles s'alignent avec une
périodicité axiale d'environ 0,064 pm.
Bien qu'il existe plusieurs types de collagène, le type principal est appelé "type 1"' et constitue le collagène principal de la peau, des os et des tendons. Le
collagène du type 1 a une composition de chaîne Lal(I)2a2J.
Les chaînes al(I) et a2 sont homologues.
Chez les jeunes animaux, il existe une légère réticulation intramoléculaire et intrafibulaire qui offre un certain degré de solubilité du collagène. Toutefois, pendant
le processus de vieillissement, des réticulations intra-
moléculaires et intrafibulaires ont lieu et rendent le
collagène insoluble.
Le collagène et les produits qui en sont dérivés présentent un intérêt dans le domaine de l'alimentation, des produits cosmétiques et des produits pharmaceutiques. Bien qu'il soit connu que le collagène peut être purifié par la dépolymérisation du collagène naturel et soluble suivie de sa reconstitution, les rendements ont été assez faibles et le
produit résultant n'est pas toujours uniforme.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 637 642 illustre un procédé de dissolution du collagène insoluble et
de régénération de la fibre.
D'autres procédés ont aussi été proposés pour solubiliser et reconstituer du collagène au moyen d'enzymes
qui rompent les liaisons intramoléculaires et inter-
fibulaires, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 034 852. D'autres procédés-ont été proposés pour convertir des masses fibreuses de collagène en une
matière en feuille, comme décrit dans les brevets des Etats-
Unis d'Amérique NI 2 934 447 et NO 2 934 446.
De nombreux procédés de l'art antérieur nécessitent que le traitement soit conduit sur le corium de la peau qui est la source riche en collagène. Pour obtenir le corium, on enlève normalement les poils par un traitement à la chaux ou un traitement similaire et la chair renfermant une quantité notable de graisse est normalement détachée du
côté opposé de la peau.
La présente invention propose un procédé de formation de fibres de collagène solubles dans lequel une peau brute est traitée sans difficulté à partir de son état brut pour former des fibres de collagène sans.opérations compliquées. Des peaux brutes d'animaux sont traitées avec une solution aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin et d'un agent déshydratant pour en éliminer les poils et la graisse de manière à obtenir un corium sensiblement dégraissé. Les liaisons interfibulaires du collagène dans le corium sont
stabilisées avec une solution aqueuse d'un sulfate alcalin.
Le corium est neutralisé et dissous dans une solution aqueuse d'acide pour former une solution de collagène. Le pH de la
solution aqueuse de collagène est ajusté au point iso-
électrique du collagène pour précipiter les fibres de collagène dans la solution. Les fibres de collagène sont séchées. Les fibres de collagène ainsi produites sont utiles pour la préparation de produits comestibles, elles peuvent
être redissoutes et elles peuvent être traitées ultérieure-
ment en vue de plusieurs applications.
L'expression "peau brute" utilisée dans le présent mémoire désigne une peau d'animal portant les poils
et la chair.
Dans le traitement de la peau brute avec la solution aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin et d'un agent déshydratant pour en éliminer les poils et la graisse, les opérations doivent être conduites à, la température ambiante. Les hydroxydes de métaux alcalins utiles à la mise en oeuvre de l'invention sont l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium. L'agent déshydratant est de préférence un solvant organique très polaire de bas poids moléculaire tel qu'un alcool inférieur ou une cétone inférieure, par exemple l'alcool méthylique, l'alcool
éthylique ou l'alcool isopropylique ou l'acétone, la méthyl-
éthylcétone, etc. La composition de la solution aqueuse contenant l'hydroxyde de métal alcalin et l'agent déshydratant doit comporter environ 40 à 50 % d'agent déshydratant et 50 à 60 % d'eau, et la concentration en hydroxyde de métal alcalin dans la solution doit être de 2,5 à 3 M. Normalement, la peau brute est découpée en morceaux de 5 à 10 cm3 et traitée à la température ambiante dans la solution aqueuse pendant un minimum de 48 heures et un maximum de 72 heures pour éliminer les poils et les
graisses de la peau de manière à obtenir un corium sensible-
ment dégraissé. La présence de l'agent déshydratant réduit le gonflement de la fibre de collagène pour permettre à cette fibre de rester sensiblement intacte en même temps que sont rompues les liaisons téléopeptidiques constituant la conjonction interfibulaire entre des fibrilles individuelles
de collagène. Le corium, après le processus initial d'élimina-
tion des poils et de dégraissage, contient un résidu
d'hydroxyde de métal alcalin qui doit être éliminé.
L'élimination partielle de l'hydroxyde de métal alcalin résiduel est effectuée par traitement avec une solution aqueuse à 20-60 %4 de l'agent déshydratant en vue d'éliminer ces bases résiduelles sans gonflement notable de la fibre de collagène. L'alcool éthylique en solution-aqueuse
est utilisé le plus avantageusement à cette fin.
Après traitement avec la solution aqueuse d'agent déshydratant, le corium est traité avec le sulfate alcalin pendant 0,5 à 5 heures et, de préférence, pendant 1 à 4 heures sous agitation énergique pour éliminer tout hydroxyde de métal alcalin résiduel et pour stabiliser davantage les liaisons intrafibulaires du collagène et pour réhydrater ce dernier. Le collagène est ensuite neutralisé avec une solution acide telle qu'une solution à 0,5-4 % d'acide borique, d'acide chlorhydrique, d'acide tartrique, d'acide acétique, d'acide formique, etc. Le pH du collagène
neutralisé doit être égal à 7 environ.
De préférence, le collagène neutralisé est placé dans l'eau distillée et agité pendant environ 18 heures pour
éliminer davantage les sels résiduels.
Le corium purifié est dissous dans une solution aqueuse contenant 0,25 à 2 % en poids d'acide tartrique, d'acide citrique, d'acide acétique ou de l'acide similaire pour former une solution homogène de collagène. La solution est homogénéisée et filtrée pour former une solution homogène de collagène à une concentration d'environ 0,5 à 3 % en poids. On précipite ensuite cette solution de collagène en ajustant son pH au point isoélectrique qui est d'environ 5,6 à 5,8. Le point iso-électrique est le point de potentiel zéro o la valeur du pH est neutre. Au-dessus ou audessous de ce point iso-électrique, le collagène se comporte soit comme un
acide, soit comme une base à cause de sa nature amphotère.
Par précipitation, les fibres sèches de collagène reconstitué qui sont sous la forme fibreuse discrète sont enlevées de l'eau par filtration ou par une opération similaire et séchées à l'air, par pulvérisation, par lyophilisation, etc. La solution peut être précipitée par l'addition d'une base telle qu'une solution aqueuse diluée d'hydroxyde d'ammonium, d'hydroxyde de sodium, d'hydroxyde de potassium ou d'hydroxydes de métaux alcalino-terreux. Lorsqu'on utilise l'hydroxyde d'ammonium comme agent précipitant, sa concentration doit être d'environ 5 à 7 % en poids. Lorsqu'on utilise des hydroxydes de métaux alcalins ou de métaux alcalinoterreux comme agents de. précipitation, leur concentration doit être d'environ 1 à 2 % en poids. Des sels tels que le chlorure de sodium peuvent être utilisés pour
précipiter la fibre de collagène au point iso-électrique.
Lorsqu'on utilise des sels, une solution à plus d'environ 5 % en poids est nécessaire, et une solution à 10-15 % en poids
est appréciée, comme agent précipitant.
Des agents déshydratants peuvent aussi être utilisés comme agents précipitants qui n'amènent pas la solution au point iso-électrique. Ces agents précipitants sont l'acétone, l'éthanol, le méthanol, etc. En outre, un préservateur tel que le sorbate de potassium ou une substance similaire peut être ajouté à la solution d'agent précipitant en proportions de 0,01 à 0,5 %
en poids et notamment de 0,05 à 0,15 % en poids.
Les fibres de collagène préparées conformément à l'invention peuvent être conservées pendant de longues
périodes en donnant ainsi un collagène du commerce.
Les fibres de collagène de l'invention peuvent être utilisées comme agent de texturation de la viande, comme adjuvant pour produits alimentaires, comme agent humidifiant pour produits alimentaires, comme additif pour préparations cosmétiques, etc.
L'invention est illustrée par l'exemple suivant.
EXEMPLE
On charge 1 kg de peau de vache à l'état brut dans un récipient de capacité convenable. On charge dans le récipient une solution préparée à l'avance, de composition suivante: 1600 ml d'acétone 1400 ml d'eau g de KOH
g de NaOH.
On agite la peau dans la solution pendant 48 heures pour en éliminer les poils et la graisse et pour obtenir un corium sensiblement pur. La solution traitante est versée par décantation et le récipient est chargé de 3 litres d'une solution aqueuse d'éthanol. Le corium est agité énergiquement dans la solution aqueuse d'alcool pendant 1 heure. La solution d'alcool est versée par décantation et 3 litres d'une solution aqueuse de sulfate de sodium 1 M sont chargés dans le récipient. Le corium est agité pendant 1 heure dans la solution de sulfate de sodium. La solution de sulfate de sodium est décantée et le corium est agité avec 3 litres d'une solution à 3 % d'acide borique pendant 1 heure
pour amener le pH du corium à 7.
Le corium neutralisé est maintenu dans l'eau distillée pendant environ 18 heures de manière que l'acide
résiduel en soit éliminé.
Le corium purifié est dissous dans une solution à 1 % d'acide tartrique pour former une solution à 1,5 % de collagène; après dissolution, la solution est filtrée sous vide. On neutralise 1 litre de la solution de collagène avec de l'hydroxyde d'ammonium à 6 % jusqu'à un pH de 5,7 (point iso-électrique), le collagène précipitant dans la
solution sous la forme de fibres physiquement distinctes.
L'eau est versée par décantation et les fibres sont séchées à
l'air.
Les fibres de collagène sec résultantes peuvent être conservées pendant de longues périodes, par exemple
jusqu'à au moins 3 mois, sans qu'il y ait de dégradation.
Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans
sortir de son cadre.
Claims (13)
1. Procédé pour former des fibres de collagène solubles à partir d'une peau brute d'animal, caractérisé en ce qu'il consiste: à traiter une peau brute avec une solution aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin et d'un agent déshydratant pour en éliminer les poils et la graisse de manière à obtenir un corium sensiblement débarrassé des poils et de la graisse; à stabiliser les liaisons interfibulaires du collagène dans le corium avec une solution aqueuse de sulfate alcalin; à neutraliser le corium; à dissoudre le corium dans une solution acide aqueuse pour obtenir une solution de collagène; à précipiter les fibres de collagène dans la solution; et
à sécher les fibres de collagène.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on conduit la précipitation en ajustant
le pH de la solution aqueuse de collagène au point iso-
électrique.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à traiter le corium avec un agent déshydratant avant la stabilisation des liaisons interfibulaires.
4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à laver le corium avec de l'eau distillée pour en éliminer les sels résiduels avant la
dissolution du corium dans la solution aqueuse d'acide.
5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent déshydratant est choisi entre l'alcool méthylique, l'alcool éthylique, l'alcool propylique
et l'acétone.
6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydroxyde de métal alcalin est l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium ou leurs mélanges.
2470 1 48
7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse utilisée pour le traitement de la peau brute renferme un hydroxyde de métal alcalin à une concentration de 2,5 à 4 M et 40 à 50 % d'agent déshydratant.
8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le sulfate de métal alcalin est le
sulfate de sodium.
9. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que- la solution de sulfate alcalin a une concentration de 1 à 2,5 M.
10. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corium est neutralisé avec une solution aqueuse d'acide, de préférence à une concentration en acide de 1 à 4 %, notamment une solution d'acide borique
ou d'acide chlorhydrique.
11. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite solution aqueuse d'acide pour la dissolution du collagène a une concentration en acide de 0,5 à 2,5 %, l'acide étant choisi de préférence entre l'acide
tartrique, l'acide citrique et l'acide acétique.
12. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution de collagène a une
concentration de 0,5 à 3 % en poids.
13. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le pH de la solution aqueuse de
collagène est ajusté par une solution aqueuse d'ammoniac.
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