СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО КОЛЛАГЕНА
METHOD FOR OBTAINING HIGH-MOLECULAR COLLAGEN

Изобретение относится к перерабатывающей, медицинской и косметической промышленностям.
Известен способ обработки коллагенсодержащего сырья путем измельчения его, обезжиривания щелочью, последующей нейтрализации минеральной кислотой и гомогенизации полученного коллагенсодержащего раствора [Авт. св. N 282588, кл. С14С 1/06, 1970].
2
4
4
Известен также способ получения дисперсий коллагена, включающий измельчение коллагенсодержащего сырья, обезжиривание щелочно-солевой обработкой 5-12%-ным раствором KOH и насыщенным KSO, промывку, нейтрализацию раствором KHSO или борной кислотой, повторную промывку и гомогенизацию полученного коллагенсодержащего раствора [Авт. св. N 171502, кл. С14С 1/08, 1965].
Недостатками известных способов являются большой расход реагентов, большая продолжительность обработки, образование значительных объемов загрязненных стоков и невозможность получения достаточно качественного коллагенсодержащего раствора в силу специфических свойств данного вида сырья.
2
4
Также известен способ обработки коллагенсодержащего сырья, заключающийся в его замораживании, измельчении, обезжиривании 5%-ным раствором NaOH, обработке в щелочно-солевой ванне (11-13% NaOH, насыщенный сульфатом натрия, ж.к.= 12), промывки раствором NaSO, ж.к. = 8-10, нейтрализации кислыми солями в три этапа с понижением концентрации кислоты от 15 до 0,25%, измельчении полученного коллагена, растворении его в органической кислоте и гомогенизации [Авт. св. N 562574, кл. С14С 1/08, 1977].
Недостатками указанного способа являются значительный расход реагентов, трудоемкость и длительность процессов обезжиривания сырья и нейтрализации растворов, необходимость поддерживания температурного режима в пределах 10-16°C в течение всего технологического цикла (70-80 часов), что связано с дополнительным расходом электроэнергии; образование значительных объемов загрязненных сточных вод (ж.к. = 8-12).
2
4
Известен способ обработки коллагенсодержащего сырья, включающий замораживание, измельчение на кусочки 20х20 мм и дефростирование водопроводной водой при 2-3-кратной ее смене при температуре 18-20°C в течение 4 часов, обезжиривание щелочно-солевой обработкой, промывание, нейтрализацию, растворение в органической кислоте, гомогенизизацию полученного коллагенсодержащего раствора. В качестве коллагенсодержащего сырья  в данном способе используют отходы шкур рыб, предварительно обезжиренные щелочно-солевым раствором, содержащим 4-5% NаОН и 6-7% NаS0, при жидкостном коэффициенте, равном 3, в течение 18-20 часов, далее коллаген промывают водой в течение 30 мин, нейтрализуют в один прием раствором сульфата аммония с концентрацией 4,5-5% сульфата аммония от массы исходного сырья в течение 90-120 мин, при этом все технологические процессы проводят при комнатной температуре [Патент №2139937, Бюл. №29 от 20.10.1999 г.]
Недостатками данного способа являются низкое качество продукта, которое не позволяет использовать его при производстве коллагеновых материалов для медицинских целей, вследствие неоднородности продукта из-за наличия в нем частиц, не полностью подвергшихся растворению в щелочно-солевой смеси; наличие остаточного рыбного запаха; недостаточная степень прозрачности раствора коллагеновой субстанции.
2
4
2
4
Также известен способ получения коллагена для лечения патологий тканей организма, включающий очистку и размельчение коллагенсодержащего сырья, экстракцию неколлагеновых белков 0,3-0,02 М NaHPO, pH 8,7-9,1, экстракцию коллагена органической кислотой, затем последовательное осаждение коллагена NaCl из кислого раствора, диализ против 0,02 М NaHPO и растворение диализом против 1 М - 0,017 М уксусной кислоты. В качестве сырья используют кожу человека, любые сухожилия, шкуры животных, с поверхности которых удаляют волос с применением бактериальной протеазы группы Bacillus или Bacillus licheniformis. В качестве органической кислоты при экстракции коллагена используют уксусную, лимонную или муравьиную кислоту. Технический результат: способ позволяет получить значительный выход коллагена высокого качества, который обладает низкой иммуногенной и аллергенной активностью, не способствует гиперцитокинообразованию и обеспечивает эффективное лечение различных патологий ткани организма.
Недостатками данного способа являются длительность процесса растворения коллагеновых волокон животного происхождения, трудоемкость и увеличение финансовых затрат при подготовке сырья (удаление волос с применением бактериальной протеазы группы Bacillus или Bacillus licheniformis).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, является способ получения коллагенового продукта, при котором принимают шкуры пресноводных рыб, таких как толстолобик, карп, белый амур, сазан, очищают их ручным или машинным способом от чешуи, прирезей мышечной ткани, плавников и механических загрязнений, промывают в машинах барабанного типа в растворе хозяйственного мыла в течение 30 мин, а затем в воде - до отсутствия остатков мыла, промытые шкуры подвергают перекисно-щелочной обработке, для чего шкуры заливают смесью пероксида водорода с массовой концентрацией 3% и гидроксида натрия с массовой концентрацией 3% и выдерживают в течение 1,5-2 часов при температуре 20-25°С и гидромодуле 1:4, обработанные таким образом шкуры промывают в проточной воде при температуре 8-12°С в течение 10-15 мин, затем шкуры заливают раствором лимонной кислоты с массовой концентрацией 6% и выдерживают в течение 6 суток, полученную массу гомогенизируют, упаковывают в полиэтиленовую тару и закладывают на хранение при температуре 0…+4°С на срок до 6 месяцев. [Патент № 2614273, Бюл. № 9 от 24.03.2017 г.].
-
Недостатки  невысокое качество продукта ввиду наличия прижаберных и приплавниковых зон шкуры рыбы, которые трудно отделяются и плохо очищаются; непрозрачность полученного гидрата коллагена, низкое значение рН (<4), что требует нейтрализации для использования в медицинских и косметологических целях.
Технической задачей изобретения является повышение качественных показателей высокомолекулярного коллагена: улучшение органолептических показателей (цвет, запах, внешний вид, консистенция) за счет оптимизации технологических операций в следствии подбора реактивов; интенсификация процесса предварительной обработки сырья; нейтрализация коллагеновой массы с целью использования в косметической и медицинской промышленностях.
Для решения поставленной технической задачи изобретения предложен способ получения высокомолекулярного коллагена, характеризующийся тем, что принимают шкуры прудовых рыб, снятые ручным или машинным способом, шкуры контурируют с отделением приплавниковой и прижаберной области, очищают среднюю часть шкуры от прирезей мышечной ткани, жира и механических загрязнений, измельчают шкуры на полосы в 2-4 см, промывают проточной водой при температуре 8-14 °С в течение 10-15 минут, замачивают в растворе хлорида натрия с массовой концентрацией 3 % в течение 10 минут. Обезжиривают в растворе ферментного комплекса липоризина, содержащего 1 часть протеазы и 2 части липазы, с массовой концентрацией 0,1% к массе сырья, в течение 30 минут, а затем промывают в дистиллированной воде до отсутствия остатков ферментного комплекса. Промытые шкуры замачивают в пероксидно-щелочном растворе, состоящем из смеси пероксида водорода с массовой концентрацией 3 % и гидроксида натрия с массовой концентрацией 2 %, взятых в соотношении 6:4– 7:3, и выдерживают в течение 2-3 часов при температуре 20-25° С, обработанные таким образом шкуры промывают в дистиллированной воде при температуре 14-18 °С в течение 20 мин, затем шкуры заливают раствором уксусной кислоты с концентрацией 1,5 % или раствором  аскорбиновой кислоты с массовой концентрацией 7%, или лимонной кислоты с массовой концентрацией 1,5%, или янтарной кислоты с массовой концентрацией 1,5%, или молочной кислоты с массовой концентрацией 1,5% и выдерживают в течение 5 суток, полученную массу нейтрализуют раствором гидроксида натрия до рН 5,5, затем гомогенизируют, упаковывают в полиэтиленовую тару и закладывают на хранение при температуре 0…+4, на срок до 6 месяцев.
Технический результат изобретения заключается в повышении качественных показателей высокомолекулярного коллагена за счет:
– улучшения органолептических показателей (цвет, запах, внешний вид, консистенция);
– оптимизации технологических операций за счет подбора реактивов;
– интенсификации процесса предварительной обработки сырья за счет оптимизации и модификации технологических операций и применения эффективных реагентов;
– стабилизации и приведения в норму рН коллагеновой дисперсии.
Способ получения высокомолекулярного коллагена осуществляют следующим образом:
Технологический процесс начинают с принятия шкур прудовых рыб, снятых ручным или машинным способом, шкуры контурируют с отделением приплавниковой и прижаберной области, очищают внутреннюю часть шкуры от прирезей мышечной ткани, жира , в внешнюю – от механических загрязнений с применением деревянного ножа или аналогичных приспособлений, измельчают шкуры на полосы в 2-4 см, промывают проточной водой при температуре 8-14 °С в течение 10-15 минут, замачивают в растворе хлорида натрия с концентрацией 3 % в течение 10 минут для удаления глобулярных балластных белков. Обезжиривают в растворе ферментного комплекса липоризина, содержащего 1 часть протеазы и 2 части липазы, с массовой концентрацией 0,1% к массе сырья, в течение 30 минут, а затем промывают в дистиллированной воде до отсутствия остатков ферментного комплекса. Промытые шкуры замачивают в пероксидно-щелочном растворе, состоящем из смеси пероксида водорода с массовой концентрацией 3 % и гидроксида натрия с массовой концентрацией 2-3 %, взятых в соотношении 6:4 – 7:3, и выдерживают в течение 2-3 часов при температуре 20-25° С при гидромодуле 1:4, обработанные таким образом шкуры промывают в дистиллированной воде при температуре 14-18 °С в течение 20 мин, затем шкуры заливают раствором уксусной кислоты с концентрацией 1,5 % и выдерживают в течение 5 суток, полученную массу нейтрализуют раствором гидроксида натрия, гомогенизируют, упаковывают в полиэтиленовую тару и закладывают на хранение при температуре 0…+4, на срок до 6 месяцев.
Способ получения коллагенового продукта поясняется следующими примерами.
Пример 1.
Принимают шкуры прудовых рыб, снятые ручным или машинным способом, шкуры контурируют с отделением приплавниковой и прижаберной области, очищают внутреннюю часть шкуры от прирезей мышечной ткани, жира , в внешнюю – от механических загрязнений с применением деревянного ножа или аналогичных приспособлений, измельчают шкуры на полосы в 2 см, промывают проточной водой при температуре 8-14 °С в течение 10-15 минут, замачивают в растворе хлорида натрия с концентрацией 3 % в течение 10 минут для удаления глобулярных балластных белков. Обезжиривают в растворе ферментного комплекса липоризина, содержащего 1 часть протеазы и 2 части липазы, с массовой концентрацией 0,1% к массе сырья, в течение 30 минут, а затем промывают в дистиллированной воде до отсутствия остатков ферментного комплекса. Промытые шкуры замачивают в пероксидно-щелочном растворе, состоящем из смеси пероксида водорода с массовой концентрацией 3 % и гидроксида натрия с массовой концентрацией 3 %, взятых в соотношении 6:4, и выдерживают в течение 2 часа при температуре 20° С при гидромодуле 1:4, обработанные таким образом шкуры промывают в дистиллированной воде при температуре 14°С в течение 20 мин, затем шкуры заливают раствором уксусной кислоты с концентрацией 1,5 % и выдерживают в течение 5 суток, полученную массу нейтрализуют до рН 5,5, гомогенизируют, упаковывают в полиэтиленовую тару и закладывают на хранение при температуре 0…+4, на срок до 6 месяцев.
Пример 2.
Принимают шкуры прудовых рыб, снятые ручным или машинным способом, шкуры контурируют с отделением приплавниковой и прижаберной области, очищают внутреннюю часть шкуры от прирезей мышечной ткани, жира, в внешнюю – от механических загрязнений с применением деревянного ножа или аналогичных приспособлений, измельчают шкуры на полосы в 2 см, промывают проточной водой при температуре 14 °С в течение 15 минут, замачивают в растворе хлорида натрия с массовой концентрацией 3 % в течение 10 минут для удаления глобулярных балластных белков. Обезжиривают в растворе ферментного комплекса липоризина, содержащего 1 часть протеазы и 2 части липазы, с массовой концентрацией 0,1% к массе сырья, в течение 30 минут, а затем промывают в дистиллированной воде до отсутствия остатков ферментного комплекса. Промытые шкуры замачивают в пероксидно-щелочном растворе, состоящем из смеси пероксида водорода с массовой концентрацией 3 %. и гидроксида натрия с массовой концентрацией 2 %, взятых в соотношении 7:3, и выдерживают в течение 3 часов при температуре 25° С при гидромодуле 1:4, обработанные таким образом шкуры промывают в дистиллированной воде при температуре 18 °С в течение 20 мин, затем шкуры заливают раствором уксусной кислоты с концентрацией 1,5 % и выдерживают в течение 5 суток, полученную массу гомогенизируют, упаковывают в полиэтиленовую тару и закладывают на хранение при температуре 0…+4, на срок до 6 месяцев.
Пример 3.
Принимают шкуры прудовых рыб, снятые ручным или машинным способом, шкуры контурируют с отделением приплавниковой и прижаберной области, очищают внутреннюю часть шкуры от прирезей мышечной ткани, жира, в внешнюю – от механических загрязнений с применением деревянного ножа или аналогичных приспособлений, измельчают шкуры на полосы в 2 см, промывают проточной водой при температуре 14 °С в течение 15 минут, замачивают в растворе хлорида натрия с массовой концентрацией 3 % в течение 10 минут для удаления глобулярных балластных белков. Обезжиривают в растворе ферментного комплекса липоризина, содержащего 1 часть протеазы и 2 части липазы, с массовой концентрацией 0,1% к массе сырья, в течение 30 минут, а затем промывают в дистиллированной воде до отсутствия остатков ферментного комплекса. Промытые шкуры замачивают в пероксидно-щелочном растворе, состоящем из смеси пероксида водорода с массовой концентрацией 3 %. и гидроксида натрия с массовой концентрацией 2 %, взятых в соотношении 7:3, и выдерживают в течение 3 часов при температуре 25° С при гидромодуле 1:4, обработанные таким образом шкуры промывают в дистиллированной воде при температуре 18 °С в течение 20 мин, затем шкуры заливают раствором аскорбиновой кислоты с концентрацией 7 % и выдерживают в течение 5 суток, полученную массу гомогенизируют, упаковывают в полиэтиленовую тару и закладывают на хранение при температуре 0…+4, на срок до 6 месяцев.
Пример 2.
Принимают шкуры прудовых рыб, снятые ручным или машинным способом, шкуры контурируют с отделением приплавниковой и прижаберной области, очищают внутреннюю часть шкуры от прирезей мышечной ткани, жира, в внешнюю – от механических загрязнений с применением деревянного ножа или аналогичных приспособлений, измельчают шкуры на полосы в 2 см, промывают проточной водой при температуре 14 °С в течение 15 минут, замачивают в растворе хлорида натрия с массовой концентрацией 3 % в течение 10 минут для удаления глобулярных балластных белков. Обезжиривают в растворе ферментного комплекса липоризина, содержащего 1 часть протеазы и 2 части липазы, с массовой концентрацией 0,1% к массе сырья, в течение 30 минут, а затем промывают в дистиллированной воде до отсутствия остатков ферментного комплекса. Промытые шкуры замачивают в пероксидно-щелочном растворе, состоящем из смеси пероксида водорода с массовой концентрацией 3 %. и гидроксида натрия с массовой концентрацией 2 %, взятых в соотношении 7:3, и выдерживают в течение 3 часа при температуре 25° С при годромодуле 1:4, обработанные таким образом шкуры промывают в дистиллированной воде при температуре 18 °С в течение 20 мин, затем шкуры заливают раствором лимонной кислоты с концентрацией 1,5 % и выдерживают в течение 5 суток, полученную массу гомогенизируют, упаковывают в полиэтиленовую тару и закладывают на хранение при температуре 0…+4, на срок до 6 месяцев.
Пример 2.
Принимают шкуры прудовых рыб, снятые ручным или машинным способом, шкуры контурируют с отделением приплавниковой и прижаберной области, очищают внутреннюю часть шкуры от прирезей мышечной ткани, жира, в внешнюю – от механических загрязнений с применением деревянного ножа или аналогичных приспособлений, измельчают шкуры на полосы в 2 см, промывают проточной водой при температуре 14 °С в течение 15 минут, замачивают в растворе хлорида натрия с массовой концентрацией 3 % в течение 10 минут для удаления глобулярных балластных белков. Обезжиривают в растворе ферментного комплекса липоризина, содержащего 1 часть протеазы и 2 части липазы, с массовой концентрацией 0,1% к массе сырья, в течение 30 минут, а затем промывают в дистиллированной воде до отсутствия остатков ферментного комплекса. Промытые шкуры замачивают в пероксидно-щелочном растворе, состоящем из смеси пероксида водорода с массовой концентрацией 3 %. и гидроксида натрия с массовой концентрацией 2 %, взятых в соотношении 7:3, и выдерживают в течение 3 часа при температуре 25° С при гидромодуле 1:4, обработанные таким образом шкуры промывают в дистиллированной воде при температуре 18 °С в течение 20 мин, затем шкуры заливают раствором янтарной кислоты с концентрацией 1,5 % и выдерживают в течение 5 суток, полученную массу гомогенизируют, упаковывают в полиэтиленовую тару и закладывают на хранение при температуре 0…+4, на срок до 6 месяцев.
Пример 2.
Принимают шкуры прудовых рыб, снятые ручным или машинным способом, шкуры контурируют с отделением приплавниковой и прижаберной области, очищают внутреннюю часть шкуры от прирезей мышечной ткани, жира, в внешнюю – от механических загрязнений с применением деревянного ножа или аналогичных приспособлений, измельчают шкуры на полосы в 2 см, промывают проточной водой при температуре 14 °С в течение 15 минут, замачивают в растворе хлорида натрия с массовой концентрацией 3 % в течение 10 минут для удаления глобулярных балластных белков. Обезжиривают в растворе ферментного комплекса липоризина, содержащего 1 часть протеазы и 2 части липазы, с массовой концентрацией 0,1% к массе сырья, в течение 30 минут, а затем промывают в дистиллированной воде до отсутствия остатков ферментного комплекса. Промытые шкуры замачивают в пероксидно-щелочном растворе, состоящем из смеси пероксида водорода с массовой концентрацией 3 %. и гидроксида натрия с массовой концентрацией 2 %, взятых в соотношении 7:3, и выдерживают в течение 3 часа при температуре 25° С при гидромодуле 1:4, обработанные таким образом шкуры промывают в дистиллированной воде при температуре 18 °С в течение 20 мин, затем шкуры заливают раствором молочной кислоты с концентрацией 1,5 % и выдерживают в течение 5 суток, полученную массу гомогенизируют, упаковывают в полиэтиленовую тару и закладывают на хранение при температуре 0…+4, на срок до  6 месяцев.
Рекомендуемые параметры пероксидно-щелочной и кислотной обработки в зависимости от вида шкуросырья представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Варианты пероксидно-щелочной обработки для шкур различных видов рыб
Шкура
Концентрация компонентов, %
Соотношение компонентов
Гидромодуль
Время обработки, ч
NaOH
H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
толстолобик
3
3
7÷3
1:4
3
горбуша
2
3
6÷4
1:4
2
щука
2
3
6÷4
1:4
2
сазан
3
3
7÷3
1:4
3
семга
2
3
6÷4
1:4
2
Осуществление предлагаемого способа получения высокомолекулярного коллагена позволяет повысить качественные показатели коллагеновой дисперсии и уменьшить ее рН.