TWI542365B - 可溶性膠原蛋白及其製備方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關一種可溶性膠原蛋白及其製備方法，特別是利用熱處理的可溶性膠原蛋白及其製備方法。
膠原蛋白是脊椎動物體內含量最高的細胞外間質，膠原蛋白具有非抗原、低免疫性、生物降解性、生物相容性、生物吸收性、不具毒性、與生物活性物質協同作用、可轉化成不同形式、可經調整其生物降解等等優異的特性。膠原蛋白的商品用途非常的廣泛，無論是在生醫工業、製藥、化工上，各形各樣的產品都在持續開發及研究中。其中，膠原蛋白在美容用途方面，已知膠原蛋白具有保濕性且可幫助傷口癒合，保濕性可應用於化妝品業，以增加皮膚濕潤光滑度。
目前市售之膠原蛋白膜狀產品主要可分為下列：(1)水溶性膜狀產品：其主要成份為樹脂(90%以上)，以面膜形式販售，一遇水可立即溶解，待水分蒸乾後會再回復，需將殘留物撕下。(2)含膠原蛋白的果凍狀及不織布面膜：僅含膠原蛋白成分3%以下，遇水並不會溶解。(3)小分子膠原蛋白(2kd以下)：但小分子膠原蛋白無法經由冷凍乾燥方法製成海綿膜狀。(4)大分子膠原蛋白(300kd以上)：雖然可經由冷凍乾燥製做成海綿薄膜狀，但大分子膠原蛋白具有難溶於水的缺點。因此開發以膠原蛋白為主體的膜狀產品是目前待努力的目標。
中華民國專利公開號TW200635613，揭示一種可溶性化妝品組成及其製造方法，其中包含分子量範圍在3,000到300,000之間的膠原蛋白，然其未揭示如何得到此分子量範圍的膠原蛋白。
一般而言，膠原蛋白萃取的方法，包括用酸或鹼化加工，以及酵素處理法(胰酶、木瓜蛋白酶和胃蛋白酶)等。然而上述方法仍具有
處理程序繁複及成本較高的問題。因此如何有效萃取膠原蛋白以提供可溶性膠原蛋白，並可製備為海綿薄膜狀，以利後續加工，是目前所需解決的問題。
本發明之目的之一係提供可溶性膠原蛋白，並可製備為海綿薄膜狀，以利後續加工，並可應用於美容用途。
依據本發明之一實施例，一種可溶性膠原蛋白，其中可溶性膠原蛋白係由10至40重量百分比之小於290kd之膠原蛋白以及60至90重量百分比之290kd以上之膠原蛋白所組成。
依據本發明之另一實施例，一種可溶性膠原蛋白的製備方法，包括：將一難溶性膠原蛋白加入至水溶液中，進行一萃取程序，以得到一可溶性膠原蛋白萃取液，其中該難溶性膠原蛋白為分子量300kd以上之大分子膠原蛋白，在萃取程序之過程中，水溶液係維持於70℃至100℃，萃取時間為3至6小時，其中可溶性膠原蛋白係由10至40重量百分比之小於290kd之膠原蛋白以及60至90重量百分比之290kd以上之膠原蛋白所組成。
以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
圖1為實驗數據顯示本發明一實施例之可溶性膠原蛋白之電泳圖。
圖2至4為照片顯示本發明一實施例之可溶性膠原蛋白與明膠蛋白之比較。
本發明係提供一種可溶性膠原蛋白及其製備方法，其原理是利用控制的加熱時間及溫度，而使難溶性膠原蛋白成為可溶性，並且不會分解成明膠(gelatin)。
此邊所述的明膠是一種親水性蛋白質，為膠原蛋白熱變質(thermal denature)後之產物；主要來自於豬牛羊等畜產動物之皮膚、骨頭、韌帶、肌腱等結締組織。膠原蛋白類似麻花狀的螺旋立體結構相當完整，
經加熱後立體結構會受到破壞，此為明膠，兩者在生物活性上，並不相同，因此產品價格差異甚大。
應註明的是本發明以熱處理方式所製備的可溶性膠原蛋白與明膠性質並不相同，其差異將於後說明。
以下簡述本發明之膠原蛋白之熱處理過程。本發明之難溶性膠原蛋白之膠原蛋白組成較佳佔80重量百分比以上，大分子膠原蛋白具有具有完整結構的膠原蛋白，但具有難溶於水的缺點，因此需要有效萃取膠原蛋白以提供可溶性膠原蛋白，並可製備為海綿薄膜狀，以利後續加工。
難溶性膠原蛋白可經過前處理步驟以去除雜質。難溶性膠原蛋白可經過一均質化步驟，以將難溶性膠原蛋白均質成無顆粒狀。
本發明之可溶性膠原蛋白的製備方法，是以熱處理方式使膠原蛋白小分子化，而不至於發生熱變質而轉為明膠。本發明之小分子膠原蛋白萃取過程中，水溶液係維持70℃至100℃，較佳者為80℃至95℃。其中萃取時間為3至6小時，較佳者為3至3.5小時。先前技術中已知可藉由酸化或鹼化加工以增加膠原蛋白之溶解，因此可知萃取之水溶液並未受限。然而在一實施例中，本發明之用以萃取之水溶液為中性；換言之，其pH值為6-8。本發明之溶劑原則上僅需水即可，但亦可以其他助溶方式幫助萃取膠原蛋白，例如以超音波處理。
經由上述熱處理過程可以得到可溶性膠原蛋白萃取物。可溶性膠原蛋白係由10至40重量百分比之小於290kd之膠原蛋白以及60至90重量百分比之290kd以上之膠原蛋白所組成，較佳者為15至30重量百分比之小於290kd之膠原蛋白以及70至85重量百分比之290kd以上之膠原蛋白所組成。其中小於3kd之膠原蛋白為整體膠原蛋白之5至15重量百分比，較佳者為5至10重量百分比。
其中，可再加入一增效成分至可溶性膠原蛋白萃取液，其中增效成分包含保濕劑、抗過敏劑、美白劑、抗皺劑、固形劑或增稠劑，而固形劑以含多醣類者較佳，增稠劑以三仙膠或纖維素較佳，固形劑的添加可幫助維持膠原蛋白的結構，可溶解於水中仍維持片狀不化開或收縮。
在本發明之一實施例中，可以冷凍乾燥可溶性膠原蛋白萃取
物以得到可溶性膠原蛋白薄片。進行真空乾燥製程時，至少去除重量百分率90之水分，以形成具有立體多孔結構之可溶性化妝品組成。在本發明的一個實施例之中，此真空乾燥製程係為冷凍乾燥，包括水分昇華的步驟，藉使可溶性化妝品組成具有多孔性立體結構之粉體、粒體或塊體。其中可溶性膠原蛋白薄片之膠原蛋白成分在80重量百分比以上，較佳者為95重量百分比以上。
此外，本發明可再包含一成形步驟，用以將可溶性膠原蛋白薄片製造為一特定形狀以應用於美容用途。特定形狀舉例但不限於面膜、眼膜、頰膜或胸膜。
在一實施例後，本發明之難溶性膠原蛋白可由動物之結締組織製備。其中結締組織為已分離的，並可直接取膠原蛋白含量高達80%以上的真皮層，而不需要使用多種化學藥劑去除油脂、毛或其他雜質，即可得到純度75%以上的膠原蛋白。結締組織之厚度小於0.6mm。結締組織係源自牛、豬或羊之真皮層組織。相關技術說明可參考中華民國專利號I284665。
結締組織可經由部分前處理，例如去除過敏原。去除過敏原之方式可以一酸溶液再加上低溫酵解處理。酵素包含但不限於木瓜酵素、鳳梨酵素、胰蛋白酶、胃蛋白酶、膠原蛋白酶或蛋白水解酶。應註明的是低溫酵解僅是去除過敏源端(telopeptide)，而非將膠原蛋白分子切割為小分子胜肽。膠原蛋白液酸鹼中和後冷凍乾燥，將其取出清洗掉殘餘的雜質及酵素，以得到難溶性膠原蛋白。
以下通過具體實施例配合附圖詳加說明，可更容易瞭解本發明的目的、技術內容、特點及所達成的功效，並據以實施，但不能以此限定本發明的保護範圍。
實驗步驟
1. 以豬為膠原蛋白來源，刮去毛髮及脂質後，以取皮機取豬真皮薄片，豬皮薄片厚度≦0.6mm。
2. 將豬真皮進行殺菌處理，並清洗掉殺菌液後，將豬真皮溶於一酸液裡，並以均質機將豬真皮均質成無顆粒狀，以酵解低溫處理方
式去除過敏原。
3. 將上述之膠原蛋白液酸鹼中和後冷凍乾燥，將其取出清洗掉殘餘的雜質及酵素。
4. 進行膠原蛋白小分子化處理，先將膠原蛋白片加入一定比例的水，以均質機將膠原蛋白片均質至無顆粒狀，經95℃、3小時加熱處理即可得到本發明之可溶性膠原蛋白，並將可溶性膠原蛋白以凍乾法凍乾。
5. 將可溶性膠原蛋白以水調配成0.4~1.0%，加入保濕劑、抗過敏劑、美白劑、抗皺劑、抗凍劑、固形劑及增稠劑，倒入模型盤中冷凍乾燥，即為可溶性膠原蛋白薄片。
分子量及組成
請參照表1，小分子化處理後的可溶性膠原蛋白以HPLC凝膠層析方式分析，其中層析柱為SuperdexTM 200及peptide Column，引流液為200mM乙酸銨，流速0.4ml/min，經由結果得到膠原蛋白之分子量與組成比例。在此應說明的是，完整的膠原蛋白三股螺旋分子量為300kd(實驗數據為290kd)，上表數據大於300者為與小分子膠原蛋白糾結而成，這是因為膠原蛋白本身即易產生凝聚現象。綜合以上數據，在此實施例中290kd以上膠原蛋白占了82.99%，3~290kd占了10.85%，其餘6.16%為小於3kd之膠原蛋白小分子。
請參照圖1，顯示電泳圖，其中純化的對照組膠原蛋白(C)具有α 1、α 2、β、γ等組成形式，而本發明中未經熱處理之難溶性膠原蛋白(2)，因具有完整的結構，因此亦與對照組膠原蛋白具有相對應的組成形式。而本發明之可溶性膠原(1)則於α 1、α 2、γ位置具有相對應的蛋白質組成，因此可證明本發明之可溶性膠仍具有膠原蛋白之組成成份。此外應註明的是電泳圖會以清潔劑SDS(sodium dodecyl sulfate)處理，因此會觀察到膠原蛋白之單體，因此與層析的結果不同，而應以層析所得的分子量為主。
請參照圖4b，本發明之可溶性膠原蛋白薄片重新溶於水時，丟入水中後變成半透明片狀，但不會直接溶解於水中，經過晃動才會溶解，如圖4c。
以下再詳述可溶性膠原蛋白與明膠之差異，1.外觀：請參照圖2，其中圖2a所示的明膠片的外表呈黃色，粗糙面且無孔隙，質地較脆。圖2所示的本發明之可溶性膠原薄膜：外表呈白色，細緻面且多孔隙，質地軟。2.電泳圖：請參照圖1，比較電泳圖時，可發現明膠蛋白(第3組)因為熱變質的作用，而形成模糊狀(smear)。而本發明之可溶性膠原(第1組)則於α 1、α 2、γ位置具有相對應的蛋白質。因此本發明之可溶性膠原與明膠的蛋白質組成並不相同。3.形成薄片時：請參照圖3，當形成薄片時，圖3a所示的明膠薄片的質地較硬且脆；而圖3b所示的可溶性膠原薄片的質地較軟，並呈海綿狀，因此硬且脆的明膠薄片並容易碎，不易成形，而不適合作為面膜等用途。
綜合上述，本發明所製備的可溶性膠原蛋白仍具有膠原蛋白之組成，因此與明膠的性質並不相同。因此本發明利用控制的加熱時間及溫度，而使難溶性膠原蛋白成為可溶性，並可將可溶性膠原蛋白應用為面膜等醫美用途。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
Claims (9)
- 一種可溶性膠原蛋白的製備方法，包括：將一難溶性膠原蛋白加入至水溶液中，進行一萃取程序，以得到一可溶性膠原蛋白萃取液，其中該難溶性膠原蛋白為分子量300kd以上之大分子膠原蛋白，在該萃取程序之過程中，水溶液係維持於70℃至100℃，萃取時間為3至6小時，其中該可溶性膠原蛋白係由10至40重量百分比之小於290kd之膠原蛋白以及60至90重量百分比之290kd以上之膠原蛋白所組成。
- 如請求項1所述的可溶性膠原蛋白的製備方法，其中該難溶性膠原蛋白之膠原蛋白組成佔80重量百分比以上。
- 如請求項1所述的可溶性膠原蛋白的製備方法，其中該水溶液之pH值為6-8。
- 如請求項1所述的可溶性膠原蛋白的製備方法，更包含：一均質化步驟，以將該難溶性膠原蛋白均質成無顆粒狀。
- 如請求項1所述的可溶性膠原蛋白的製備方法，更包含：冷凍乾燥該可溶性膠原蛋白萃取物以得到一可溶性膠原蛋白薄片。
- 如請求項5所述的可溶性膠原蛋白的製備方法，更包含：一成形步驟，用以將該可溶性膠原蛋白薄片製造為一特定形狀。
- 如請求項6所述的可溶性膠原蛋白的製備方法，其中該特定形狀為面膜、眼膜、頰膜或胸膜。
- 如請求項1所述的可溶性膠原蛋白的製備方法，更包含：加入一增效成分至該可溶性膠原蛋白萃取液，其中該增效成分包含保 濕劑、抗過敏劑、美白劑、抗皺劑、抗凍劑、固形劑或增稠劑。
- 一種可溶性膠原蛋白，其中該可溶性膠原蛋白係由10至40重量百分比之小於290kd之膠原蛋白以及60至90重量百分比之290kd以上之膠原蛋白所組成。
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