Способ получения коллагена из чешуи якутского карася
METHOD FOR PRODUCING COLLAGEN FROM THE SCALES OF THE CARASSIUS CARASSIUS JACUTICUS CARP

Изобретение может быть использовано для переработки коллагенсодержащих отходов от разделки пищевого продукта. В качестве сырья используют коллагенсодержащие отходы, а именно чешую карася якутского. Для получения коллагена осуществляют подготовку сырья от чешуи, промывку, сушку, измельчение и гидролизацию лимоннокислым натрием. Измельчение сырья осуществляют до частиц размером 0,3 мм.
Изобретение относится к биологической, экологической и безотходной технологии переработки пищевой продукции, а именно к переработке коллагенсодержащих отходов от разделки пищевого продукта. Коллаген полученная согласно изобретению, является натуральным белковым компонентом, за счет желеобразующих свойств коллагеноподобных веществ содержащихся в чешуе якутского карася. Полученный коллаген может быть применен для изготовления средств гигиены, косметологии и пищевой добавки.
Отходы и остатки в виде чешуи от рыбной продукции является ценным сырьевым ресурсом, как источник белков и, прежде всего, коллагена и продуктов его гидролиза могут найти широкое применение во многих отраслях народного хозяйства.
Коллагенсодержащая чешуя от карася якутского Carassius carassius (Linnaeus, 1758), получаемая при чистке рыбы, составляет более 9-12% от его массы и для пищевых целей не имеет применения. В чешуе якутского карася содержится свыше 53% белковых веществ, представленных в основном коллагеном (95% и более), а также минеральными веществами не более 35%, состоящими преимущественно из фосфорнокислого кальция, незначительного количества углекислого кальция, фтористого кальция и гидроокиси кальция, жира меньше (Кизеветтер И.В. Биохимия сырья водного происхождения. - М.: Пищ. Пром-сть, 1973. - 424 с.). Помимо коллагена в чешуе карася присутствует слизь, в ней содержаться жирные кислоты, которые участвуют в защите от бактерий, грибов, паразитов и вредных веществ, они как природные полимеры, содержащие значительные количества гликозаминогликаны, гликопротеины, группы кислых гетерополисахаридов, которые в качестве структурных элементов протеогликанов являются важным компонентом межклеточного матрикса. Имеются многочисленные сведения о биологической активности глинозаминогликанов, гликопротеинов и чистых препаратов гексозаминов. Отмечено ингибирующее действие глюкозамина на образование различных опухолей, выявлен положительный эффект при лечении атеросклероза, гипертонической болезни, установлено стимулирующее влияние на процессы кроветворения. Глюкозамин повышает естественную резистентность организма, его профилактическое введение благоприятно отражается на больных лучевой болезнью (Справочник по химическому составу и технологическим свойствам морских и океанических рыб. - М.: Изд-во ВНИРО, 1998, - 224 с.). Элементарный состав минеральной части чешуи представлен ценными и необходимыми в питании как человека, так и животных макро- и микроэлементами: кальцием (4-4,5%), фосфором (2-2,5%) и в меньшей степени магнием, натрием, хлором, фтором. Основной солью является фосфорнокислый кальций (33-43% массы сухого вещества чешуи), присутствует небольшое количество (1-1,5%) карбоната кальция, а также микроколичество фосфата магния, карбонатов калия и натрия, фтористого натрия и солей железа (Кизеветтер И.В. Биохимия сырья водного происхождения. - М.: Пищ. Пром-сть, 1973.-424 с.)
Изобретение относится к биологической, экологической и безотходной технологии при переработке сельскохозяйственной продукции, а именно к переработке коллагенсодержащих отходов от разделки пищевого продукта.
Сущность изобретения составляет способ получения коллагена из чешуи карася якутского характеризующийся тем, что принимают чешуи карася якутского, после чего чешуи промывают проточной водой температурой 10°С в течение 5-10 мин, высушивают в течение 1 ч до 55°С до остаточной влажности 5-7% в инфракрасной сушке и проводят измельчение высушенной чешуи в миксере до размера частиц чешуи 0,3 мм. Далее для получения нативного коллагена измельченную массу чешуи карася гидролизуют лимоннокислым натрием, при рН среде равной 7-7,5 и температуре 37°С. Полученную массу из чешуи карася гомогенизируют и упаковывают в полиэтиленовую тару, срок хранения до 5 месяцев, при температуре 0…+5°С.
Способ получения коллагена из чешуи карася якутского отличается малой трудоемкостью, экологической безопасностью и простотой технологического процесса, использование рыбных отходов как чешуя карася в условиях Крайнего Севера является ценным сырьевым ресурсом для разработки косметических, гигиенических, фармацевтических средств и пищевых добавок.
Коллаген можно применять в косметических, гигиенических и фармацевтических средствах для повышения упругости кожи и уменьшения образования морщин, повышения содержания влаги в коже, а также в качестве биологически активных добавок, оказывающих патогенетическое воздействие на биохимические и функциональные нарушения, вызванные старением кожи.
Известен способ получения коллагена/коллагеновой пленки, описанный в патенте WO 81/03261 (1981), который предусматривает очистку сырья, добавление воды, гидролиз с протеолитическим ферментом при постоянном значении рН и температуры, отделение коллагена, его гомогенизацию, созревание, а в случае получения пленки добавление пластификатора, сшивающего агента и экстрадированная. Известный способ, однако, требует длительного гидролиза в условиях, при которых трудно добиться высокого качества получаемого продукта.
2
4
Известен способ обработки коллагенсодержащего сырья, при котором сырье (отходы рыбного шкуросырья) замораживают, измельчают на кусочки 20×20 мм и дефростируют водопроводной водой при 2-3-кратной ее смене при температуре 18-20°С в течение 4 часов, обезжиривают щелочно-солевой обработкой, промывают, нейтрализуют, растворяют в органической кислоте, гомогенизируют полученный коллагенсодержащий раствор. В качестве коллагенсодержащего сырья используют отходы шкур рыб, обезжиривание которых осуществляют щелочно-солевым раствором, содержащим 4-5% NaOH и 6-7% NaSO, при жидкостном коэффициенте, равном 3, в течение 18-20 часов, 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.).
Известен способ получения коллагенового продукта характеризующийся тем, что 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 4 месяцев (Патент №2614273, Бюл. №16 от 10.06.2016 г.).
Однако при данных способах получения коллагенового продукта и сырья используют шкуры рыб, который имеет недостаточно высокие органолептическое показатели (остаточный рыбный запах), недостаточная степень прозрачности раствора коллагеновой субстанции, многооперационность.
Технической задачей изобретения является получение нативного коллагена из чешуи карася якутского, улучшение органолептических показателей, снижение трудоемкости и себестоимости за счет сокращения числа технологических операций и реактивов.
Технический результат изобретения заключается в получении натурального нативного коллагена из чешуи карася якутского.
Способ получения нативного коллагена из чешуи карася осуществляют следующим образом:
Технологический процесс начинают с приемки чешуи карася якутского после чего чешуи промывают проточной водой температурой 10°С в течение 5-10 мин, высушивают в течение 1 ч до 55°С до остаточной влажности 5-7% в инфракрасной сушке и проводят измельчение высушенной чешуи в миксере до размера частиц чешуи 0,3 мм. Далее для получения нативного коллагена измельченную массу чешуи карася гидролизуют лимоннокислым натрием, при рН среде равной 7-7,5 и температуре 37°С. Получают гелеобразную массу, являющиеся по структуре аналогом соединительной ткани, т.е. нативный коллаген. Полученный нативный коллаген гидрат, содержащий в своем составе 95% сухой массы коллагена, получаемый из рыбьей чешуи при растворении в лимоннокислом натрие, является абсолютно натуральным, почти идеальной биологической чистоты коллагеном, который особым образом очищен от липидных остатков и меланина. Полученную массу коллагена из чешуи карася гомогенизируют и упаковывают в полиэтиленовую тару, срок хранения до 6 месяцев, при температуре 0…+5°С.
Биохимический анализ показал, что в 100 г чешуи карасей содержится 53% коллагена, 36,2% азотистых веществ, жир составляет 0,2%, вода 10,6%, что подтверждает об эффективности получения коллагена из чешуи карасей.
Рыбные отходы и в особенности чешуя якутского карася является побочным продуктом, и до настоящего времени не считался ценным сырьевым ресурсом, не рассматривали, как источник белков и коллагена, что продукты его гидролиза могут найти широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. По своей природе полученный из чешуи якутского карася коллаген это белок соединительной ткани, получается достаточно большое количество сырья. Уникальные физико-химические характеристики чешуи карася, которые присущи белкам животного происхождения можно применять в различных направлениях деятельности человека, в качестве пищевого сырья и коллагеновой добавки в косметологии и средствах гигиены или минеральной добавки для животных.
Таким образом, получение нативного коллагена из чешуи карася якутского, достаточно проста и экологически безопасна по сравнению с другими методами, без использования агрессивных химических веществ, предлагаемый способ позволяет использовать вторичное сырье производства, дешевые вспомогательные вещества и значительно увеличивает выход гуанина, данный коллаген можно использовать в косметологии и фармацевтике.