JP2023500380A - 骨ゼラチンを生成するための方法、及び生成された骨ゼラチン - Google Patents

Abstract

本発明は、以下のステップ：ａ）脊椎動物の骨を提供するステップと；ｂ）骨を１５００μｍ未満、好ましくは５００μｍ未満、より好ましくは３００μｍ未満の粒子径に機械的に破砕するステップと；ｃ）水性媒体を用いて破砕された骨を１００℃～１４０℃、好ましくは１２０℃～１３０℃で０．５～１０分、好ましくは１～５分、より好ましくは１～３分の期間、抽出するステップと；ｄ）破砕された骨から水性ゼラチン溶液を分別するステップと、ｅ）６未満の等電点を有する骨ゼラチンを得るために、水性ゼラチン溶液を乾燥させるステップと、を含む、６未満の等電点を有する骨ゼラチンを生成するための方法であって、該方法は、塩基による骨のライミングを含まず、ステップａ）で提供された骨は、ライミングを受けていない、方法に関する。本発明はさらに、この方法により生成された、６未満の等電点を有する骨ゼラチンに関する。【選択図】 なし

Description

本発明は、６未満の等電点を有する骨ゼラチンを生成するための方法に関する。

本発明はさらに、この方法により生成される骨ゼラチンに関する。

動物の骨からゼラチンを得ることは、古くから知られている。ゼラチンを生成するための他の出発原料（動物の皮膚など）と同様に、骨は、構造タンパク質であるコラーゲン、詳細にはＩ型コラーゲンを高い割合で含有する。

骨ゼラチンを生成するために工業規模で用いられる典型的方法は、その後に高温で（典型的には５０～１００℃の間）で複数の段階でゼラチンを抽出することができるように、本質的ステップとして、強酸性媒体中での骨の脱ミネラル化（マセレーション）と、続く強アルカリ媒体での処理（ライミング）を含む多段階手順である（Ｒ Ｓｃｈｒｉｅｂｅｒ ａｎｄ Ｈ Ｇａｒｅｉｓ：Ｇｅｌａｔｉｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，２００７，Ｓｅｃｔｉｏｎ ２．２．５参照）。

マセレーションの間、骨組織からミネラル成分（炭酸カルシウム及びリン酸カルシウム）を溶出するために、大まかに粉砕された骨が、希塩酸での向流工程でおよそ１週間の期間、処理される（Ｇｅｌａｔｉｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｓｅｃｔｉｏｎ ２．２．１．１参照）。この工程により得られた生成物は、オセインと呼ばれる。マセレーションに関連するコスト要因が、塩酸とカルシウムミネラルとの発熱反応により要求される冷却である。さらなる欠点は、廃水中の高い塩化物負荷である。

次のオセインのライミングは、ゼラチンの効果的抽出を可能にするために必要である。典型的にはライミング工程は、数か月の期間の水酸化カルシウム懸濁液（１２より高いｐＨ値）での処理を含む（Ｇｅｌａｔｉｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｓｅｃｔｉｏｎ ２．２．４．１参照）。処理時間は、より強いアルカリを用いることにより（例えば、水酸化ナトリウムが用いられる場合には２、３日に）短縮され得るが、これは、収率の減損をもたらす。

先に記載された方法は、５．６未満、典型的には４．８～５．５の範囲内の等電点（ＩＥＰ）を特徴とするＢタイプ骨ゼラチンを与える。このＩＥＰは、ゼラチン（又はそれから生成されたコラーゲンペプチド）のポリペプチド鎖が中性の全体的電荷を有する場合のｐＨ値に対応する。Ｂタイプゼラチンの相対的に低いＩＥＰは、アミノ酸のアスパラギン及びグルタミンをライミングする間に、ほぼ全体がそれぞれアスパラギン酸及びグルタミン酸に変換するという事実からもたらされる。

この理由から、Ｂタイプ骨ゼラチンの生成は、長い処理時間のため、そして／又は高い化学薬品消費量のため、資本の提携に関して相対的に高いコストを生じる。

同じく知られるのは、オセインがライミングなしに酸性媒体で抽出される、Ａタイプ骨ゼラチンの生成である。Ａタイプゼラチンは、６を超える高いＩＥＰを有し、Ａタイプ骨ゼラチンの場合には、典型的には６～８の間の範囲内（豚皮ゼラチンの場合には８～９の範囲内）の高いＩＥＰを有する。しかしＡタイプゼラチンは、同じゲル強度でＢタイプゼラチンよりもより低い粘度であるため、２、３の適用分野にしか適さない。その上、Ａタイプ骨ゼラチンは、かなり低い費用で生成され得る豚皮ゼラチンと競合する。

本発明の目的は、低い等電点を有する骨ゼラチンを生成するための簡単で低コストの方法を提案することである。

この目的は、以下のステップ：
ａ）脊椎動物の骨を提供するステップと；
ｂ）骨を１５００μｍ未満、好ましくは５００μｍ未満、より好ましくは３００μｍ未満の粒子径に機械的に破砕するステップと；
ｃ）水性媒体を用いて破砕された骨を１００℃～１４０℃、好ましくは１２０℃～１３０℃で０．５～１０分、好ましくは１～５分、より好ましくは１～３分の期間、抽出するステップと；
ｄ）破砕された骨から水性ゼラチン溶液を分別するステップと、
ｅ）６未満の等電点を有する骨ゼラチンを得るために、水性ゼラチン溶液を乾燥させるステップと、
を含む、冒頭で述べられたタイプの方法を有する本発明により実現され、
該方法は、塩基による骨のライミングを含まず、ステップａ）で提供された骨は、ライミングを受けていない。

本発明の状況において、驚くべきことに、対応する方法パラメータが、観察されれば、骨からのゼラチンが、この簡単な方法により相対的に少ない工程ステップで生成され得ることが見出された。この場合、本発明により生成された骨ゼラチンは、６未満の低いＩＥＰを有し、したがってＢタイプゼラチンの典型的な適用分野に適する。

本発明による方法は明確に、極端な例では数か月かかるが、少なくとも数日かかる骨のライミングを行わずに済む。これのみで、本発明による方法の時間と、エネルギー必要量と、廃水汚染とを有意に低減する。本明細書の文脈において、用語「ライミング」は、１２を超えるｐＨ値の塩基での処理を意味すると理解される。

予めの骨のマセレーションは、本発明による生成方法の状況内で可能であるが、基本的に必要でない。この理由から、好ましくは本発明による方法は、酸による骨のマセレーションを含まず、ステップａ）で提供される骨は、好ましくはマセレーションを受けていない。これは、該方法の時間要件及びコストも低減する。本明細書の文脈において、用語「マセレーション」は、１未満のｐＨ値の酸での処理を意味すると理解される。

本発明による方法のための出発原料としては、原則として任意の脊椎動物の骨、したがって鳥又は魚の骨などが用いられてもよい。しかし好ましくは、該方法は、哺乳動物の骨、詳細にはウシの骨で実行される。

骨が、破砕される前、詳細には脱脂される前に浄化されれば、好適である。出発原料を浄化することが、ステップｃ）の効率的抽出に好都合であり、それにより高品質の骨ゼラチンを生成することができる。

好ましくは骨の浄化は、１種又は複数の酵素での、好ましくはプロテアーゼ及び／又はリパーゼでの処理を含む。リパーゼは、脱脂に役立ち、非コラーゲン性タンパク質は、プロテアーゼを利用して分解及び除去され得る。骨が適当に破砕される前に、プロテアーゼが、コラーゲンを無視できる程度にまで加水分解する。

破砕する前に、骨は、好適には４重量％未満、好ましくは１重量％未満、より好ましくは０．５重量％未満の脂肪量を有する。

１５００μｍ未満の粒子径を与えるための好ましくは浄化された骨の機械的破砕は、本発明による方法の本質的特色である。小さな粒子径が、マセレーション又はライミングなどの先行技術から知られる前処理を必要とせずに骨材料からのゼラチンの直接的抽出を可能にする。機械的破砕は、骨の乾式粉砕又は湿式粉砕を含んでいてもよい。湿式粉砕は、好ましくは抽出のための水性媒体中で実施される。

本発明による方法での抽出は、好ましくは０．０５～０．５ｋｇ／ｌ、好ましくは０．１～０．３ｋｇ／ｌ、より好ましくは０．１５～０．２ｋｇ／ｌの、水性媒体中の重量による破砕された骨の量で実施される。

本発明による方法において、破砕された骨の抽出は、１００～１４０℃の高温で実施され、つまり抽出は、熱エネルギーの投入により実質的に引き起こされる。場合により、抽出は、キャビテーションの手段による追加的エネルギー投入により、例えば超音波又は高圧ホモジナーザにより、さらに加速及び／又は増強されてもよい。別の可能性は、抽出の間にＡＣ電場を印加することである。

抽出が、７．５～９、好ましくは８～８．５の範囲内のｐＨ値で実行されれば、好適である。抽出の間のｐＨ値を調整することにより、生成された骨ゼラチンの等電点に影響を及ぼすことが可能である。本発明によれば、これは、６未満、好ましくは５．２～５．６の範囲内である。

抽出の前に、ｐＨ値が、詳細には塩基を添加することにより、好ましくは水酸化ナトリウム又は水酸化カルシウム溶液を添加することにより、調整される。

本発明の好ましい態様において、水性ゼラチン溶液が、分別されたら、破砕された骨は、ステップｃ）及びｄ）をさらに最大２回、受ける。複数回の抽出は、ゼラチンの収率を増加させ得る。この場合、各抽出ステップのために、本発明による方法のステップｃ）において長くとも１０分の相対的に短い抽出時間が、充分である。

好ましくは、破砕された骨から水性ゼラチン溶液を分別することは、濾過、詳細には膜濾過を含む。これは、破砕された骨及び他の固体の最小粒子さえも除去することができる。

濾過の後、水性ゼラチン溶液は（適宜、複数回の抽出の結果をひとまとめにした後）、好ましくはイオン交換手順、詳細には塩除去を受けてもよい。

６未満のＩＥＰを有する骨ゼラチンを得るための水性ゼラチン溶液の乾燥は、当該技術分野でそれ自体が知られる様々な方法により実施されてもよい。典型的には第一のステップにおいて、濃縮が、エバポレータ及び／又は限外濾過を利用して実行される。そしてゼラチンは、典型的には１０～１２％の所望の水分量を有するまで、ゲル化の後に加熱されたローラ又は対流乾燥機で乾燥されてもよい。

本発明はまた、本発明による方法により生成される６未満の等電点を有する骨ゼラチンに関する。

好ましくは本発明による骨ゼラチンは、５．２～５．６の等電点を有する。

本発明による骨ゼラチンは、Ｂタイプゼラチンの通常の適用分野の全てで用いられ得る。特に有利には、本発明による骨ゼラチンは、ゼラチンのソフトカプセルを作製するのに適する。

本発明のこれら及びさらなる利点は、以下に記載される実施例から明白となろう。

実施例：実験室規模での骨ゼラチンの生成
水７３５ｇが、ウシの骨からの骨粉（ｄ５０＜３５０μｍ；ｄ９０＜７００μｍ）１６５ｇに添加された。形成された懸濁液のｐＨ値が、水酸化ナトリウム溶液を用いて８．５の値に調整された。その後、懸濁液が、撹拌されながら電子レンジでおよそ１分間、１２０～１２７℃の間まで加熱された。

９５℃に冷却された後（およそ２０分）、骨粉から抽出されたゼラチンの水溶液を固体成分から分別することができた。分離された固体は、記載された手順をもう一度受けて、ひとまとめにされたゼラチン溶液が、シートフィルターを用いた濾過により仕上げられた。

完全なイオン交換の後、導電率２．１μＳ及び５．５のｐＨ値を有する水性ゼラチン溶液が、得られた。このｐＨ値は、おおよそゼラチンの等電点に対応する。

この二段階抽出の後の骨ゼラチンの収率は、用いられた骨粉に対して１６重量％である。

Claims (15)

1. 以下のステップ：
   ａ）脊椎動物の骨を提供するステップと；
   ｂ）前記骨を１５００μｍ未満、好ましくは５００μｍ未満、より好ましくは３００μｍ未満の粒子径に機械的に破砕するステップと；
   ｃ）水性媒体を用いて前記破砕された骨を１００℃～１４０℃、好ましくは１２０℃～１３０℃で０．５～１０分、好ましくは１～５分、より好ましくは１～３分の期間、抽出するステップと；
   ｄ）前記破砕された骨から水性ゼラチン溶液を分別するステップと、
   ｅ）６未満の等電点を有する前記骨ゼラチンを得るために、前記水性ゼラチン溶液を乾燥させるステップと、
   を含む、６未満の等電点を有する骨ゼラチンを生成するための方法であって、
   前記方法が、塩基による前記骨のライミングを含まず、ステップａ）で提供された前記骨が、ライミングを受けていない、方法。
2. 前記方法が、酸による前記骨のマセレーションを含まず、ステップａ）で提供された前記骨が、マセレーションを受けていない、請求項１に記載の方法。
3. 前記骨が、哺乳動物、詳細にはウシに由来する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記骨が、破砕される前、詳細には脱脂される前に浄化される、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記骨の前記浄化が、１種又は複数の酵素での、好ましくはプロテアーゼ及び／又はリパーゼでの処理を含む、請求項４に記載の方法。
6. 破砕する前に、前記骨が、４重量％未満、好ましくは１重量％未満、より好ましくは０．５重量％未満の脂肪量を有する、請求項１～５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記機械的破砕が、前記骨の乾式粉砕又は湿式粉砕を含み、好ましくは前記抽出のための前記水性媒体中での湿式粉砕を含む、請求項１～６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記抽出が、０．０５～０．５ｋｇ／ｌ、好ましくは０．１～０．３ｋｇ／ｌ、より好ましくは０．１５～０．２ｋｇ／ｌの、前記水性媒体中の重量による破砕された骨の量で実行される、請求項１～７の何れか一項に記載の方法。
9. 前記抽出が、７．５～９、好ましくは８～８．５の範囲内のｐＨ値で実行される、請求項１～８の何れか一項に記載の方法。
10. 抽出前に、塩基を添加することにより、好ましくは水酸化ナトリウム又は水酸化カルシウム溶液を添加することにより、前記ｐＨ値が調整される、請求項９に記載の方法。
11. 前記水性ゼラチン溶液が、分別されたら、前記破砕された骨が、ステップｃ）及びｄ）をさらに最大２回、受ける、請求項１～１０の何れか一項に記載の方法。
12. 前記水性ゼラチン溶液を分別することが、濾過、詳細には膜濾過を含む、請求項１～１１の何れか一項に記載の方法。
13. 前記ゼラチン溶液を乾燥させることが、ローラ乾燥及びベルト乾燥を含む、請求項１～１２の何れか一項に記載の方法。
14. 請求項１～１３の何れか一項に記載の方法により生成される、６未満の等電点を有する骨ゼラチン。
15. ５．２～５．６の等電点を有する、請求項１４に記載の骨ゼラチン。