FR2474036A1 - Procede de production d'oligopeptides a partir de collagene - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE PREPARATION D'OLIGOPEPTIDES A PARTIR DE COLLAGENE. UNE MATIERE CONTENANT DU COLLAGENE EST TRAITEE AVEC UNE SOLUTION AQUEUSE D'UN HYDROXYDE DE METAL ALCALINO-TERREUX ETOU UN HYDROXYDE DE METAL ALCALIN EN PRESENCE D'UN AGENT EMPECHANT UN GONFLEMENT EXCESSIF DU COLLAGENE. LE TRAITEMENT ELIMINE LES POILS ET LA GRAISSE DU COLLAGENE. LA MATIERE ETRANGERE AU COLLAGENE QUI RESTE EST ENLEVEE PAR TRAITEMENT DU COLLAGENE DEPILE ET DEGRAISSE AVEC UNE SOLUTION AQUEUSE QUI JOUE LE ROLE D'UN SOLVANT POUR LADITE MATIERE. LE COLLAGENE EST NEUTRALISE ET LES SELS RESIDUELS EN SONT ELIMINES. LE COLLAGENE EST CHAUFFE SOUS PRESSION EN PRESENCE D'EAU POUR HYDROLYSER LES CHAINES POLYPEPTIDIQUES DE MANIERE A FORMER DES OLIGOPEPTIDES DE POIDS MOLECULAIRE EGAL A ENVIRON 5000-20000. LES OLIGOPEPTIDES OBTENUS SONT PARTICULIEREMENT UTILES COMME AGENT TROPHIQUE POUR L'ALIMENTATION D'ANIMAUX.
Description
La présente invention a trait au collagène et elle concerne plus
particulièrement des oligopeptides
dérivés du collagène.
L'expression "collagène insoluble naturel" utilisée dans le présent mémoire désigne du collagène qui ne peut pas être dissous dans une solution alcaline aqueuse ou
dans une solution de sel inorganique quelconque sans modifi-
cation chimique et elle s'adresse à des peaux de grands animaux, des couches de peau fendue et la peau d'autres mammifères ou de reptiles. Plus particulièrement, l'expression "collagène insoluble naturel" désigne le corium qui est la couche intermédiaire d'une peau de boeuf entre le
côté poil et le côté chair.
Le collagène constitue le tissu conjonctif et il représente le type principal de protéine fibreuse chez les vertébrés supérieurs. Le collagène dans son état naturel existe sous la forme d'une hélice de triples chaînes avec une périodicité constante entre les triples chaînes alignées. La configuration hélicoïdale triple du collagène est parfois appelé fibrille et les fibrilles s'alignent avec une
périodicité axiale d'environ 64 nanomètres.
Bien qu'il existe plusieurs types de collagène, le type principal est appelé "type I" et représente le collagène principal de la peau, des os et des tendons. La composition des chaînes du collagène du type I est
Lal(I)2a2J. Les chaînes al(I) et a2 sont homologues.
Chez les Jeunes animaux, il existe une faible réticulation intermoléculaire et interfibrillaire, ce qui offre un certain degré de solubilité du collagène. Toutefois, au cours du processus de vieillissement, une réticulation intermoléculaire et interfibrillaire apparaît, rendant ainsi
le collagène insoluble.
Le collagène et les matières apparentées ont trouvé des applications dans les domaines de l'alimentation,
des cosmétiques et des produits pharmaceutiques. Plus parti-
culièrement, il est connu dans le domaine nutritionnel qu'une protéine qui a été digérée par voie enzymatique peut être utilisée à des fins nutritives; toutefois, les enzymes
résiduels de la prédigestion ont divers effets indésirables.
Il est en outre connu de fractionner des chaînes de collagène en oligopeptides par traitement du collagène avec une base forte; toutefois, les oligopeptides produits sont légèrement impurs et ne sont pas particulièrement adaptés à des fins alimentaires. La présente invention propose un procédé de production d'oligopeptides à partir de collagène, qui en élimine sensiblement toutes les impuretés et qui ne nécessite
pas de digestion enzymatique.
L'invention décrit un procédé de préparation d'oligopeptides à partir de collagène. Une matière contenant du collagène est traitée avec une solution aqueuse d'une substance choisie dans le groupe comprenant un oxyde de métal alcalino-terreux, un hydroxyde de métal alcalin et leurs mélanges, en présence d'un agent qui empêche un gonflement excessif du collagène. Le traitement élimine sensiblement tous les poils et toute la graisse du collagène. La matière restante étrangère au collagène est enlevée par traitement du collagène débarrassé des poils et de la graisse avec une solution aqueuse qui se comporte comme un solvant pour la matière étrangère au collagène. Le collagène est neutralisé et les sels résiduels en sont éliminés. Le collagène est chauffé sous pression en présence d'eau pour hydrolyser les chaînes, polypeptidiques de manière à former des oligopeptides dont le poids moléculaire se situe dans une plage d'environ
5000 à 20 000. Les oligopeptides recueillis sont particuliè-
rement utiles comme agent trophique pour l'alimentation des animaux. La matière contenant du collagène peut être tirée de diverses sources bien connues de l'homme de l'art. De préférence, la source de collagène consiste en collagène
naturel insoluble dérivé de la peau de bovidés.
Les hydroxydes de métaux alcalins utiles dans la mise en oeuvre de l'invention sont l'hydroxyde de calcium et de potassium, notamment l'hydroxyde de sodium. Des hydroxydes de métaux alcalino-terreux tels que l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de magnésium peuvent être substitués en partie aux hydroxydes de métaux alcalins; toutefois, une quantité suffisante d'hydroxyde de potassium et/ou d'hydroxyde de sodium doit être prévue pour hydrolyser les graisses présentes dans la matière contenant du collagène. Les hydroxydes de métaux alcalino-terreux utiles dans la mise en oeuvre de l'invention sont nécessaires au dépilage de la peau. L'agent qui empêche un gonflement excessif du collagène est de préférence un sel tel que le chlorure de sodium ou le chlorure de potassium ou un sulfate alcalin tel que le sulfate de sodium ou de potassium, le sel utilisé de préférence étant le chlorure de sodium ou le chlorure de potassium. On peut aussi utiliser en outre des alcools inférieurs ayant 1 à 4 atomes de carbone pour empêcher un gonflement excessif du collagène. La solution aqueuse de l'hydroxyde de métal alcalin, de l'hydroxyde de métal alcalino-terreux et d'un agent qui empêche un gonflement excessif du collagène se compose de 1 à 2,5 proportions molaires de l'hydroxyde de métal alcalino-terreux plus l'hydroxyde de métal alcalin, 0,5 à 1 proportion molaire de l'agent empêchant un gonflement excessif du collagène, notamment de 2,0 à 2,5 proportions molaires de l'hydroxyde de métal alcalin plus l'hydroxyde de métal alcalino-terreux, et 0,9 à 1,0 proportion molaire de l'agent empêchant un gonflement excessif du collagène. D'autres sels peuvent être ajoutés comme constituants en proportion molaire d'environ 0,1 à 0,2. La solution aqueuse résultante doit se trouver à
un pH initial d'environ 12 à 13.
On doit s'efforcer de calculer correctement la proportion de l'hydroxyde de métal alcalino-terreux, de l'hydroxyde de métal alcalin et de l'agent empêchant un gonflement excessif du collagène de manière à permettre la saponification totale des graisses en suspension dans le
collagène insoluble naturel tout en conservant les caracté-
ristiques naturelles du collagène et en limitant le gonflement des fibres de collagène. Si de l'hydroxyde de sodium est utilisé en trop grandes quantités, le collagène est dénaturé et les liaisons intermoléculaires sont rompues, en solubilisant une partie des chaînes polypeptidiques et en abaissant ainsi le rendement en oligopeptides. Si l'on utilise une quantité insuffisante d'hydroxyde de sodium, le collagène obtenu comme produit a retenu des impuretés telles que des graisses et d'autres matières hydrolysables qui sont indésirables. Dans le traitement de la matière contenant du collagène avec la solution aqueuse décrite ci-dessus, la matière renfermant du collagène doit être découpée en morceaux suffisamment petits pour que la solution aqueuse puisse y pénétrer et y réagir. Les morceaux contenant du collagène insoluble naturel doivent avoir un volume d'environ cm3 et notamment de 5 cm3 ou moins. Le traitement dans la solution aqueuse doit être conduit pendant une période d'environ 1 à 7 jours pour dépiler et dégraisser la matière contenant du collagène. Cette matière sensiblement dépourvue de poils et de graisse est déchaulée et neutralisée à un pH d'environ 7 par traitement avec une solution tampon acide ayant un pH de 2 à 3,5; par exemple, le mélange de chlorure d'ammonium et d'acide chlorhydrique peut être utilisé pour le déchaulage et l'acidification. Le pH de la section de la matière contenant du collagène après l'extraction doit être égal à 7 environ. La matière contenant du collagène qui a été neutralisée est de préférence lavée à l'eau courante et laissée au repos pendant une nuit, c'est-à-dire pendant une période d'environ 8 à 12 heures, de manière à extraire tous sels ou impuretés solubles qui restent retenus dans la matière. L'eau est éliminée et le collagène est traité à la chaleur et sous pression pendant 6 à 15 heures, sous une pression de 0,1 à 0,25 MPa et à une température de 120 à 1500C. Une quantité suffisante d'eau est retenue dans le collagène pour effectuer l'hydrolyse dans ces conditions.-Ce traitement. hydrolytique hydrolyse diverses liaisons peptidiques en produisant les oligopeptides qui constituent le produit désiré. Normalement, ces oligopeptides ont un
poids moléculaire de 5000 à 20 000.
Après l'hydrolyse à chaud et sous pression, les oligopeptides, en milieu aqueux, sont refroidis de préférence à environ 40C. Les graisses se solidifient et flottent à la surface et d'autres impuretés se sédimentent au fond. Les
oligopeptides sont solubles dans la phase aqueuse du milieu.
Le sédiment est enlevé et la graisse est écumée de sa surface et il reste une solution renfermant 10 à 15 % de matières
solides contenant des oligopeptides de collagène sensible-
ment purs.
La solution contenant les oligopeptides peut ensuite être séchée par pulvérisation ou séchée par d'autres
techniques classiques pour former une poudre sèche stable.
Une application particulièrement utile des oligopeptides de collagène réside dans l'association des oligopeptides avec diverses microsubstances nutritives destinées à être utilisées dans l'alimentation de porcelets en période d'allaitement, pendant le stade du sevrage. Des exemples représentatifs de microsubstances nutritives sont l'acide ascorbique, le phophate de calcium, le chlorure de sodium, la vitamine A, la vitamine D3, la vitamine B1, la vitamine B2, la vitamine B6, la vitamine B12, la vitamine PP, la vitamine K, l'acide pantothénique, le chlorure de choline, le cobalt, le fer, l'iode, le manganèse, le cuivre et le zinc. En plus des microsubstances nutritives, on peut ajouter d'autres substances nutritives courantes telles que des sucres, par exemple le glucose, le saccharose, le fructose, le maltose, etc. On a constaté que les oligopeptides se complexent avec les substances nutritives communes et les microsubstances nutritives. Lors de la digestion par des porcs au stade du sevrage, les oligopeptides font passer les microsubstances nutritives et les substances nutritives communes dans l'organisme de l'animal. L'utilisation des oligopeptides conjointement avec les substances nutritives communes et les microsubstances nutritives permet de réduire la mortalité des porcs pendant le stade de sevrage et entraîne une amélioration de l'assimilation de la nourriture
qui se répercute sur le gain de poids et sur l'état de santé.
Dans l'association des oligopeptides du
collagène avec les microsubstances nutritives, les oligo-
peptides en solution sont mélangés avec les microsubstances
nutritives particulières désirées. Le mélange de micro-
substances nutritives avec la solution d'oligopeptides est chauffé à une température suffisante pendant une période assez longue pour complexer les microsubstances nutritives avec les oligopeptides. De préférence, on conduit le chauffage à une température de 50 à 1001C pendant 1 à 5 heures. Après le chauffage, on concentre le mélange par
distillation sous vide ou de façon similaire à une concentra-
tion de 20 à 35 % de matières solides et on le sèche par pulvérisation au moyen d'un appareillage classique pour ce type de séchage. Les microsubstances nutritives complexées avec les oligopeptides peuvent être utilisées telles quelles ou ajoutées à la nourriture de base des animaux dans une
plage de pourcentage de 10 à 50 %.
D'autres détails de l'invention ressortent des
exemples suivants.
EXEMPLE 1
On charge 100 kg de matière contenant du collagène, formée de peaux brutes de grands animaux, de résidus non tannés de tannerie, de peaux fendues traitées à la chaux et de chutes dans un récipient convenable contenant 300 litres d'eau additionnée de 10 kg d'hydroxyde de calcium, kg d'hydroxyde de sodium et 5 kg de chlorure de sodium. On laisse reposer les matières contenant du collagène dans la solution aqueuse pendant 5 jours. Au bout de 5 jours, on laisse le récipient s'égoutter et on neutralise la matière contenant le collagène, débarrassée des poils et des graisses, à un pH égal à 7 par traitement avec une solution aqueuse de 30 litres d'eau renfermant 1,5 kg de chlorure d'ammonium et 1,5 kg d'acide chlorhydrique. Le pH de la section du collagène est égal à 7 environ. Le collagène neutralisé est lavé avec 300 litres d'eau courante et laissé
au repos dans 600 litres d'eau distillée pendant 12 heures.
L'eau distillée extrait les sels résiduels du collagène. On laisse s'égoutter l'eau distillée et on charge le collagène dans un autoclave dans lequel on le maintient pendant 8 heures à une pression de 0,2 MPa. Le traitement à la chaleur et à la pression hydrolyse les liaisons polypeptidiques et le collagène est hydrolysé en formant des oligopeptides ayant un poids moléculaire de 5000 à 20 000. Après le traitement à la chaleur et à la pression, la solution d'oligopeptides est refroidie à environ 40C et une petite quantité de graisse monte à la surface de la solution, tandis que des impuretés secondaires précipitent. Les oligopeptides du collagène sont ensuite chauffés et filtrés sur un papier-filtre puis mélangés avec 3 % de charbon activé pour éliminer toutes impuretés résiduelles, et la solution d'oligopeptides est
filtrée sur un papier-filtre.
EXEMPLE 2
On charge 100 litres de solution d'oligopeptides de collagène préparée conformément à l'exemple 1, à environ 15 % de matières solides, dans un récipient convenable ainsi que 5 kg de glucose, 0,5 kg de chlorure de sodium, 0,2 kg de phosphate de calcium, 0,1 kg de chlorure ferrique, 0,01 kg de diphosphate de calcium et 0,1 kg d'acide ascorbique. On chauffe le mélange à 1000C pendant 3 heures et, après le chauffage, on le concentre par évaporation de l'eau à 20-35 % de matières solides et on le sèche par pulvérisation sur un appareil classique de séchage par pulvérisation ayant une température d'entrée de 1500C et une température de sortie de
800 C.
Le produit conforme à l'exemple 2 peut être absorbé directement par des animaux tels que de jeunes porcs
en période d'allaitement, ou bien on peut l'ajouter à l'ali-
mentation d'animaux en proportion de 10 à 50 % en poids.
EXEMPLE 3
On répète le mode opératoire de l'exemple 2 à la différence que les substances nutritives ajoutées consistent en 0,01 kg d'acide ascorbique, 0,1 kg de phosphate de calcium, 0,1 kg de chlorure de potassium, 0,2 kg de diphosphate de calcium, 0,5 kg de chlorure de sodium et, en outre, 5 kg de glucose et 50 litres d'hydrolysat de kératine
à 15 % de matières solides.
EXEMPLE 4
On répète le mode opératoire de l'exemple 2 à la différence qu'on ajoute 1 à 5 g d'iode comme substance désinfectante à l'association formée entre les oligopeptides de collagène et les microsubstances nutritives. L'iode est ajoutée sous la forme d'une solution à 10 % dans l'alcool éthylique. On trouve que l'association d'oligopeptides de collagène et de microsubstances nutritives est efficace dans l'alimentation des porcs pendant le stade de sevrage et qu'elle réduit le taux de mortalité chez les jeunes porcs en période d'allaitement, et qu'elle améliore en outre les caractéristiques nutritives de la nourriture utilisée avec
cette association.
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 (7)
1. Procédé de préparation d'oligopeptides à partir de collagène, caractérisé en ce qu'il consiste: à traiter une matière contenant du collagène avec une solution aqueuse d'une substance choisie dans le groupe comprenant un hydroxyde de métal alcalino-terreux, un hydroxyde de métal alcalin et leurs mélanges en présence d'un agent qui empêche un gonflement excessif du collagène, ce traitement éliminant sensiblement la totalité des poils et de la graisse du collagène, à enlever la matière étrangère au collagène par traitement du collagène dépilé et dégraissé avec une solution aqueuse d'un solvant pour cette matière étrangère au collagène; à neutraliser le collagène; à éliminer du collagène les sels résiduels; à chauffer le collagène sous pression en présence d'eau pour hydrolyser les chaînes polypeptidiques de manière à former des oligopeptides; et à recueillir des oligopeptides sensiblement purs
ayant un poids moléculaire d'environ 5000 à 20 000.
2. Procédé suivant la revendication 1, caracté-
risé en ce que l'hydroxyde de métal alcalin et l'hydroxyde de métal alcalino-terreux sont présents en proportion molaire de
1 à 2,5.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent qui empêche un gonflement
excessif du collagène est un sel.
4. Procédé suivant la revendication 3, caracté-
risé en ce que l'agent qui empêche un gonflement excessif du
collagène est le chlorure de sodium.
5. Procédé suivant la revendication 1, caracté-
risé en ce que le collagène est chauffé sous une pression de 0,1 à 0,25 MPa à une température de 120 à 1500C pour hydrolyser les chaînes polypeptidiques de manière à former
des oligopeptides.
6. Agent trophique, caractérisé en ce qu'il comprend des oligopeptides ayant un poids moléculaire de 5000
à 20 000 et des microsubstances nutritives.
7. Agent trophique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les oligopeptides sont dérivés du collagène.
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