ES2288791B1

ES2288791B1 - Procedimiento de obtencion de un hidrolizado de colageno. hidrolizado enzimatico de colageno obtenible por el procedimiento y usos del mismo.

Info

Publication number: ES2288791B1
Application number: ES200600304A
Authority: ES
Inventors: Julian Agut Sanchez; Carlos Fernandez Navarro; Josep Junca Busquets; Miquel Junca Riuro; Ferran Junca Riuro; Gabriel Espelleta Gil; Jaime Melendo Baños
Original assignee: Masterfarm SL; Quimera Ingenieria Biomedica SL
Current assignee: Opko Lab Europe SL
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2008-12-01
Anticipated expiration: 2026-02-10
Also published as: WO2007090504A1; ES2288791A1

Abstract

"Procedimiento de obtención de un hidrolizado de colágeno. Hidrolizado enzimático de colágeno obtenible por el procedimiento y usos del mismo". Procedimiento de obtención de un hidrolizado de colágeno a partir de subproductos de procesos de obtención de gelatina, en los que después de la extracción en medio acuoso de las gelatinas los tejidos ricos en colágeno son sometidos a sucesivas etapas de extracción acuosa y posterior hidrólisis ácida, básica o enzimática, obteniéndose finalmente un subproducto residual. El procedimiento comprende entre otras las etapas de: extracción acuosa del subproducto residual; filtración, desmineralización y ultrafiltración de la solución filtrada; hidrólisis enzimática; concentración de la solución de hidrolizado enzimático de colágeno y secado del hidrolizado enzimático de colágeno. La invención también se refiere al hidrolizado enzimático de colágeno obtenible por el procedimiento y a usos del mismo.

Description

Procedimiento de obtención de un hidrolizado de colágeno. Hidrolizado enzimático de colágeno obtenible por el procedimiento y usos del mismo.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de un hidrolizado de colágeno a partir de subproductos de procesos de obtención de gelatina, en los que después de la extracción en medio acuoso de las gelatinas los tejidos ricos en colágeno son sometidos a sucesivas etapas de extracción en medio acuoso y a posterior hidrólisis ácida o básica, obteniéndose finalmente un subproducto residual. La invención también tiene por objeto un hidrolizado enzimático de colágeno, así como los usos del mismo.

Antecedentes de la invención

El colágeno es una molécula de naturaleza proteica, de conformación fibrilar y presente en cantidad variable en todos los tipos de tejido conjuntivo, ya sea piel, músculo, tendones, cartílagos, vasos sanguíneos, ligamentos u otros. El colágeno está compuesto de aminoácidos unidos mediante el enlace peptídico (HN-C=O) formando secuencias de los mismos que definen péptidos de distinto peso molecular y con distintas funciones estructurales en el organismo. En estas secuencias se encuentran todos los aminoácidos esenciales, excepto el triptófano, siendo especialmente abundantes la glicina, la prolina y la hidroxiprolina.

Durante mucho tiempo el modo habitual de obtención de colágeno se ha llevado a cabo por dos vías. La primera vía consiste en la extracción directa de tejidos ricos en colágeno, tal como piel, huesos y cartílagos mediante la hidrólisis directa con enzimas proteolíticos, seguida de múltiples etapas de purificación, hasta llegar a un producto final que se somete a secado. Mediante esta primera vía se obtienen productos de color claro y con olor y sabor suaves. Sin embargo, el coste de obtención del hidrolizado de colágeno obtenible por esta vía resulta muy elevado, lo que limita mucho sus aplicaciones.

Según otra vía alternativa, el hidrolizado de colágeno se obtiene a partir de métodos de extracción en ausencia de enzimas mediante hidrólisis en medios ácido o básico partiendo de piel, huesos y/o cartílagos de los que previamente ya se han extraído en medio acuoso las gelatinas (productos de valor más elevado en el mercado, empleados en alimentación e industria farmacéutica principalmente). Los hidrolizados de colágeno así obtenidos presentan pesos moleculares irregulares, sabor y olor desagradables, color oscuro y niveles apreciables de aminas biógenas como cadaverina o putrescina. El coste de obtención de hidrolizado de colágeno por esta segunda vía es más bajo, pero lamentablemente, debido a las deficientes características organolépticas del hidrolizado obtenido, el campo de aplicación del mismo es bastante limitado.

Otro de los inconvenientes de las vías habituales de obtención de hidrolizado de colágeno es que, en ambos casos, la riqueza en colágeno del producto obtenido es inferior al 98% sobre producto seco, lo que las hace en general poco rentables. Además, tomando en consideración las fuentes de suministro utilizadas, preferentemente pieles de bóvidos y de pescado, resulta muy habitual que el hidrolizado quede contaminado con impurezas y agentes no convencionales o contaminantes.

Sin embargo, los hidrolizados de colágeno se emplean ampliamente en muchos y variados campos, por ejemplo en el campo de la cosmética, en la industria del papel, en la industria alimentaria o en la industria farmacéutica. En el caso de la industria farmacéutica y de la alimentaria se requiere que el hidrolizado de colágeno sea lo más puro posible, lo que, como ya se ha comentado antes, encarece notablemente el proceso de obtención.

En anteriores investigaciones, y de acuerdo con la patente US 6,211,143, ya se había conseguido demostrar con hidrolizados de gelatina de menor pureza en colágeno y con pesos moleculares mayores (hasta 10.0000 daltons) que la ingesta del mismo por deportistas y personas con un esfuerzo especial en sus actividades normales conseguían mantener o mejorar la integridad de los cartílagos articulares.

De la patente ES 2087030 se deduce que el hidrolizado de gelatina también es útil como coadyuvante en los tratamientos destinados a compensar el déficit de calcio.

También se deduce otra aplicación de la patente ES 2104507, donde se describen composiciones para la preparación de medicamentos para el tratamiento y prevención de la displasia de cadera en perros.

Varios estudios realizados recientemente han demostrado que el hidrolizado enzimático de colágeno es bien absorbido cuando se administra por vía oral y se distribuye con gran afinidad preferentemente en los tejidos de los cartílagos articulares (Oesser S, et al. "Oral administration of ^{14}C Labelled Gelatin hydrolysate leads to an accumulation of radioactivity in cartilage of mice (C57/BL)". J Nutr 1999; 129: 1891-1895.). Este espectro de distribución provoca un incremento del volumen de la masa cartilaginosa, la cual puede desarrollar su acción con la consecuente disminución del dolor y de la inflamación y con la mejoría de la motilidad de las citadas articulaciones. En este aspecto se remite el lector a las siguientes publicaciones: Adam M. "Therapie der osteoarthrosis. Welche Wirkung haben gelatinepräparate" Therapiewoche 1991, 41: 2458-2461; Arquer A, et al. "Physical exercise in the elderly people". Selección 1996; 5 (3):121-128; Ribas J, et al. "Effects of gelatine hydrolysatesin the prevention of sportsmen and woman injuries". Arch Med Deport 1998; XV nº 66: 277-282; y Trentham et al. "Effects of oral administration of type II collagen on rheumatoid arthritis". Science 1993; 261: 1727-1730.

Los investigadores de la presente invención, han desarrollado un procedimiento de obtención de un hidrolizado de colágeno con elevadas ventajas respecto de los procedimientos actuales, a la vez que resulta más económico, y han descubierto una aplicación del hidrolizado obtenido que resulta también altamente beneficiosa para la pobla-
ción.

Cada vez más, la población se preocupa por la dietética y la nutrición tanto animal como humana. Con ello, han aparecido al mercado múltiples preparados conocidos como suplementos nutricionales que aportan a los animales o las personas la cantidad necesaria de vitaminas, sales minerales o aminoácidos esenciales. También en el campo de los suplementos nutricionales se ha empleado el colágeno para obtener preparaciones que favorezcan la recuperación de los cartílagos en animales que sufren enfermedades vinculadas a este tipo de tejido.

Como suplemento nutricional debe entenderse todo aquel aporte adicional dietético que se consume por vía oral y que contiene un "ingrediente alimenticio" destinado a complementar la alimentación. Algunos ejemplos de suplementos dietéticos o nutricionales son las vitaminas, los minerales, las hierbas (una sola hierba o una mezcla de varias), otros productos botánicos, aminoácidos y componentes de los alimentos como las enzimas. Generalmente los suplementos nutricionales se distribuyen en forma de diferentes presentaciones, como pastillas, cápsulas, cápsulas blandas de gelatina, cápsulas de gelatina, líquidos y polvos.

También en el campo de la nutrición se están dando a conocer últimamente los denominados alimentos funcionales. Los alimentos funcionales, se considera que son aquellos alimentos, que se consumen como parte de una dieta normal y contienen componentes biológicamente activos, que ofrecen beneficios para la salud y reducen el riesgo de sufrir enfermedades. Entre algunos ejemplos de alimentos funcionales, destacan los alimentos que contienen determinados minerales, vitaminas, ácidos grasos o fibra alimenticia, los alimentos a los que se han añadido sustancias biológicamente activas, como los fitoquímicos u otros antioxidantes, y los probióticos, que tienen cultivos vivos de microorganismos beneficiosos. Son ejemplos de alimentos funcionales algunos yogures con probióticos, algunas margarinas enriquecidas con ésteres de esteroles y los huevos ricos en ácidos grasos del tipo omega-3.

Tanto los alimentos funcionales como los suplementos nutricionales se asocian científicamente a la mejora de la calidad de vida de las personas o animales que los ingieren. También se han asociado a la sensación de bienestar general que provocan, tomados solos o como complemento a determinados tratamientos terapéuticos.

Aunque resulta un término difícil de definir, por calidad de vida se entiende toda aquella evaluación de la experiencia que de su propia vida tienen los sujetos. Así la mayoría de autores conciben la calidad de vida como una construcción compleja y multifactorial sobre la que pueden desarrollarse algunas formas de medida objetiva a través de una serie de indicadores, pero donde tiene un importante peso específico la vivencia que el sujeto pueda tener de sí mismo. Algunos de los indicadores para determinar o valorar la cálida de vida de un sujeto son la función y rol físicos, el dolor corporal, la salud en general, la vitalidad, etc.

Explicación de la invención

El procedimiento de obtención de un hidrolizado de colágeno según la invención, que partiendo de subproductos de procesos de obtención de gelatina, en los que después de la extracción en medio acuoso de las gelatinas los tejidos ricos en colágeno son sometidos a sucesivas etapas de extracción acuosa y posterior hidrólisis ácido o básica, obteniéndose finalmente un subproducto residual, se caracteriza porque comprende las etapas de:

a) extracción acuosa del subproducto residual a una temperatura comprendida entre 65ºC y 140ºC durante un tiempo comprendido entre 2 y 8 horas;

b) ajuste del pH entre 6,5 y 8,0 mediante soluciones de ácidos o bases minerales;

c) filtración de la solución obtenida en la etapa b);

d) desmineralización de la solución filtrada por paso de la misma a través de resinas de intercambio fónico;

e) ultrafiltración de la solución desmineralizada a través de membranas con un diámetro de poro de 1.000 a 40.000 Daltons;

f) hidrólisis enzimática de la solución ultrafiltrada;

g) filtración de la solución de colágeno hidrolizado enzimáticamente;

h) ultrafiltración a través de membranas con un diámetro de poro de 1.000 a 40.000 Daltons;

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i) concentración de la solución de hidrolizado enzimático de colágeno mediante calefacción a temperaturas inferiores o iguales a 70ºC a una presión comprendida entre 10 y 0,0001 mm de Hg hasta una concentración final de hidrolizado enzimático de colágeno del 15% al 35% en peso;

j) secado del hidrolizado enzimático de colágeno hasta obtener un producto seco con una humedad inferior o igual al 8% y una densidad entre 0,3 y 0,8 g/ml.

Según otra característica del procedimiento de obtención de hidrolizado enzimático de colágeno, la etapa a) de extracción acuosa del subproducto residual se realiza a una temperatura comprendida entre 65ºC y 100ºC, concretamente entre 85ºC y 95ºC y preferentemente durante un tiempo comprendido entre 4 y 6 horas.

El procedimiento de obtención de hidrolizado de colágeno según la invención, se caracteriza también porque después de la extracción acuosa se ajusta el pH de la solución entre 7,4 y 7,6.

Según otro aspecto del procedimiento de obtención de hidrolizado de colágeno según la invención, la etapa e) de ultrafiltración de la solución desmineralizada se lleva a cabo a través de membranas con un diámetro de poro de 20.000 Daltons.

El procedimiento de obtención de hidrolizado de colágeno está caracterizado porque la etapa de ultrafiltración de la solución de colágeno hidrolizado enzimáticamente se lleva a cabo a través de membranas con un diámetro de poro de 5.000 a 20.000 Daltons.

Según otra característica del procedimiento de obtención de hidrolizado de colágeno según la invención, la etapa de concentración i) de la solución de hidrolizado enzimático de colágeno se realiza a una temperatura inferior o igual a 60ºC. Dicha etapa de concentración i) se realiza, de un modo preferido, a una presión comprendida entre 1,0 y 0,01 mm de Hg.

Es también objeto de la presente invención un hidrolizado enzimático de colágeno obtenible por el procedimiento según se ha descrito anteriormente.

El hidrolizado enzimático de colágeno según la invención, se caracteriza porque tiene un peso molecular comprendido entre 1.000 y 50.000 Daltons.

Según otra característica del hidrolizado enzimático de colágeno según la invención, el peso molecular está comprendido entre 5.000 y 20.000 Daltons.

El hidrolizado enzimático de colágeno según la invención, se caracteriza también porque comprende un 99% en peso de hidrolizado sobre producto seco.

Otro objeto de la presente invención es un alimento funcional que comprende el hidrolizado enzimático de colágeno obtenible por el procedimiento anteriormente descrito, el cual hidrolizado tiene un peso molecular comprendido entre 1.000 y 50.000 Daltons, preferentemente entre 5.000 y 20.000 Daltons y comprende un 99% en peso de hidrolizado sobre producto seco.

El alimento funcional, según la invención, se caracteriza porque además comprende un compuesto seleccionado independientemente de entre: compuestos antioxidantes, sales minerales, vitaminas y/o coenzimas, extractos vegetales, extractos de origen animal y compuestos coadyuvantes del hidrolizado enzimático de colágeno, o una mezcla de todos ellos.

Otro objeto de la presente invención es un suplemento nutricional que comprende el hidrolizado enzimático de colágeno obtenible por el procedimiento anteriormente descrito, el cual hidrolizado tiene un peso molecular comprendido entre 1.000 y 50.000 Daltons, preferentemente entre 5.000 y 20.000 Daltons y comprende un 99% en peso de hidrolizado sobre producto seco.

El suplemento nutricional según la invención, se caracteriza también porque además comprende un compuesto seleccionado independientemente de entre: compuestos antioxidantes, sales minerales, vitaminas y/o coenzimas, extractos vegetales, extractos de origen animal y compuestos coadyuvantes del hidrolizado enzimático de colágeno, o una mezcla de todos ellos.

Es también objeto de la presente invención el uso de un hidrolizado enzimático de colágeno obtenible por el procedimiento anteriormente descrito, el cual hidrolizado tiene un peso molecular comprendido entre 1.000 y 50.000 Daltons, preferentemente entre 5.000 y 20.000 Daltons y que comprende un 99% en peso de hidrolizado sobre producto seco, para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la capacidad funcional y/o la calidad de vida de un mamífero con dificultades funcionales derivadas de alteraciones de los cartílagos articulares.

La presente invención también tiene por objeto el uso del hidrolizado enzimático de colágeno para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la función física.

La invención también se refiere al uso del hidrolizado enzimático de colágeno para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar el rol físico.

Otro objeto de la presente invención es el uso del hidrolizado enzimático de colágeno para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la sensación de dolor corporal.

La presente invención también tiene por objeto el uso del hidrolizado enzimático de colágeno para preparar un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la salud general.

Otro objeto de la presente invención es el uso del hidrolizado enzimático de colágeno para preparar un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la vitalidad.

La invención también se refiere al uso del hidrolizado enzimático de colágeno para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la función social.

Otro objeto de la presente invención es el uso del hidrolizado enzimático de colágeno para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar el rol emocional.

El uso según la invención se caracteriza además porque la dosis diaria de hidrolizado enzimático de colágeno está comprendida entre 0,1 y 0,25 g/Kg de peso corporal.

El uso según la invención se caracteriza también porque es para una preparación en forma de solución o suspensión oral.

Según otra característica del uso del hidrolizado enzimático de colágeno según la invención, el mismo es para una preparación en forma de comprimidos o polvos dispersables en agua.

El uso del hidrolizado enzimático de colágeno según la invención, se caracteriza porque el mamífero con dificultades funcionales derivadas de alteraciones de los cartílagos articulares es un humano.

Descripción detallada de la invención

A continuación se detalla el procedimiento de obtención de un hidrolizado de colágeno de acuerdo con la invención, resaltando las ventajas del mismo, así como sus características esenciales.

En el citado procedimiento se parte de un subproducto residual obtenido a partir de repetidas extracciones acuosas de tejidos ricos en colágeno, de los cuales primeramente se han extraído las gelatinas y seguidamente han sido sometidos a sucesivas etapas de extracción acuosa y posterior hidrólisis ácida o básica hasta obtener el citado subproducto residual. Este subproducto residual hasta ahora era desechado porque ya no podía obtenerse gelatina del mismo, y además, debido a su elevado contenido orgánico resultaba contaminante.

Con la finalidad de valorizar el subproducto residual de los procesos de obtención de gelatinas y a la vez reciclarlos para no perjudicar el medio ambiente, el mismo es sometido a una pluralidad de etapas hasta obtener un hidrolizado enzimático de colágeno de alta pureza y de peso molecular controlado.

En la primera de las etapas, el subproducto residual se somete a una extracción acuosa a una temperatura comprendida entre 65ºC y 140ºC y durante un tiempo comprendido entre 2 y 8 horas. De un modo preferido, la extracción acuosa se realiza entre los 75ºC y los 100ºC; y más preferiblemente entre los 85ºC y 95ºC. El tiempo de la extracción también puede variar y de un modo preferente suele tener una duración de 4 a 6 horas.

Seguidamente, el pH de la solución extraída se ajusta entre 6,5 y 8,0, empleándose soluciones de ácidos o bases minerales. A tal fin, pueden emplearse por ejemplo soluciones de ácido clorhídrico. De un modo preferido y más preciso el pH se ajusta entre 7,4 y 7,6.

Una vez ajustado el pH, la solución es filtrada por ejemplo mediante el empleo de filtros de vidrio poroso, membranas de acetato de polivinilo, fibras de nylon, carbón activado o filtros rotativos de tierras de diatomeas. Evidentemente, pueden emplearse combinaciones de todos estos filtros hasta obtener un producto transparente.

Dicha solución filtrada es sometida a una posterior etapa de desmineralización haciéndose pasar a través de resinas de intercambio iónico. Para ello, se emplean resinas mixtas por ejemplo de intercambio aniónico seguidas de intercambio catiónico o viceversa. Con esta etapa se consigue desmineralizar la solución filtrada hasta obtener una nueva solución con un 0,5% de sales minerales, o al menos un contenido en peso de sales minerales inferior al 1,0%, de modo que la riqueza en colágeno sobre producto seco esté comprendida entre el 99% y el 99,5% en
peso.

Los parámetros a controlar en esta etapa de desmineralización son la cantidad de solución a desmineralizar, que debe estar comprendida entre los 20 y los 300 litros por kilogramo de resina, siendo preferente el intervalo de 80 a 120 litros de solución por kilogramo de resina. Otro parámetro importante es la velocidad de paso de la solución a desmineralizar, la cual debe estar comprendida entre los 5 litros/minuto/Kg de resina y los 100 litros/minuto/Kg de resina. Preferentemente la velocidad empleada es de 20 a 40 litros/minuto/Kg de resina.

Esta etapa de desmineralización puede ser repetida en función del contenido o carga mineral que se supone que tiene la materia prima de partida, esto es el subproducto residual de partida.

Después de la etapa de desmineralización, la solución es ultrafiltrada mediante el paso por membranas con un diámetro de poro de 1.000 a 40.000 Daltons. Con esta etapa se pretenden eliminar todas las fracciones de restos proteicos de bajo peso molecular, así como todas aquellas sales minerales y aminas biógenas que son las causantes de males olores y mal sabor, tal como la putrescina o la cadaverina. De un modo preferente, las membranas utilizadas para la etapa de ultrafiltración tienen un tamaño de poro de 20.000 Daltons.

Tras la ultrafiltración, la solución resultante es sometida a hidrólisis enzimática con enzimas proteolíticos bajo unas condiciones de temperatura y pH adecuados para que dichas enzimas puedan actuar.

A modo de ejemplo pueden emplearse enzimas como la papaína, la ficina o la bromelaína solas o en combinación.

Para llevar a cabo la hidrólisis enzimática se emplean cantidades de enzima del orden de las 1.000 U.I. a 4.000 U.I. por kilogramo de producto seco a hidrolizar. Se ha observado que un rango de concentración de enzima de las 1.500 U.I. a las 2.500 U.I. por kilogramos de producto seco son preferidas y óptimas. El rango de temperaturas a las que se realiza la etapa de hidrólisis enzimática suele estar comprendido entre los 15ºC y los 80ºC, en función del rango óptimo de trabajo de la o las enzimas. Se obtienen resultados muy satisfactorios en un rango de temperaturas de los 40ºC a los 70ºC. Las enzimas se dejan actuar sobre la solución ultrafiltrada durante de 30 a 200 minutos, preferentemente de 90 a 120 minutos y a un pH de la solución de reacción entre 5 y 9, más concretamente entre 6,8
y 7,8.

Una vez transcurrido el tiempo fijado para la hidrólisis enzimática deben desactivarse las enzimas, que al tratarse generalmente de enzimas termolábiles es factible mediante el solo hecho de aumentar la temperatura del producto a temperaturas de 90ºC entre 5 y 30 minutos.

La solución de hidrolizado enzimático de colágeno obtenida es sometida a una nueva etapa de filtración con la finalidad de asegurar la ausencia de cualquier tipo de partículas que pudieran inestabilizar el producto, así como dar una transparencia total al mismo. A modo de ejemplo, el filtro a emplear puede ser de marcos y placas, de filtración en profundidad o bien filtros de vidrio poroso.

En cualquier caso, esta etapa de filtración de la solución de hidrolizado enzimático de colágeno va seguida de una etapa de ultrafiltración a través de membranas con un diámetro de poro de 10.000 a 40.000 Daltons. De hecho, el objetivo de esta ultrafiltración es el de eliminar todas aquellas fracciones de péptidos superiores a 20.000 Daltons, así como las fracciones de muy bajo peso molecular (< 5.000 Daltons). En realidad, esta etapa de ultrafiltración consiste en una filtración o exclusión molecular para seleccionar todas aquellas fracciones de hidrolizado enzimático de colágeno de peso molecular comprendido entre los 5.000 Daltons y los 20.000 Daltons.

Llegados a este punto, la solución de hidrolizado enzimático de colágeno es concentrada mediante calefacción a temperaturas inferiores o iguales a 70ºC con el objetivo de obtener un producto concentrado que pueda ser secado por ejemplo por atomización.

De un modo preferente, la etapa de concentración se lleva a cabo a una temperatura inferior o igual a 60ºC y mediante la aplicación de vacío a fin de evaporar el agua a temperaturas por debajo de la temperatura de ebullición de esta última. Así, se suelen emplear presiones que oscilan entre los 10 y los 0,0001 mm de Hg, preferentemente de 1,0 a 0,01 mm de Hg.

Dicha etapa de concentración se da por finalizada cuando se alcanzan concentraciones finales de hidrolizado enzimático de colágeno en solución del 15% al 35% en peso. Concretamente, es preferido un rango de concentraciones del 20% al 25% en peso de hidrolizado enzimático de colágeno en solución.

Finalmente, la solución de hidrolizado enzimático de colágeno con un porcentaje en peso del mismo del 15% al 35% es secada hasta obtener un producto seco con una humedad inferior o igual al 8% y una densidad comprendida entre los 0,3 g/ml y 0,8 g/ml, preferentemente entre 0,4 g/ml y 0,6 g/ml.

Esta etapa final de secado del producto se realiza por liofilización o bien por atomización.

El procedimiento según se ha descrito permite obtener de un modo económico un hidrolizado enzimático de colágeno con parámetros constantes de lote a lote y altamente estable. Los estudios de estabilidad realizados han revelado que el citado hidrolizado tiene un periodo de validez de unos 4 años almacenado a una temperatura controlada de 25ºC y a una humedad relativa del ambiente inferior al 60%.

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El hidrolizado enzimático de colágeno obtenible de acuerdo con el procedimiento anteriormente descrito, se caracteriza por su gran pureza y por sus características organolépticas idóneas para ser administrado en preparaciones orales. Concretamente, el hidrolizado enzimático de colágeno comprende un 99% en peso de hidrolizado sobre producto
seco.

Dicho hidrolizado enzimático de colágeno, también objeto de la invención, tiene un peso molecular comprendido entre los 1.000 Daltons y los 50.000 Daltons, siendo el rango preferido de pesos moleculares de 5.000 a 20.000 Daltons.

Los parámetros controlados en el producto final y sus límites se exponen a continuación:

: Riqueza: Debe ser superior al 99% sobre producto seco.

: Humedad: Debe ser inferior al 6%

: Densidad aparente: Debe estar comprendida entre 0,3 y 0,8 g/ml, de preferencia 0,4 y 0,6 g/ml.

: pH (sol. al 20%): Debe estar entre 6,0 y 7,0

: Viscosidad (sol. al 20%): Debe estar comprendida entre 15 y 25 mps

: Turbidez (sol. al 20%): Debe ser inferior a 25 NTU

: Conductividad relativa (sol. al 0,5%): Debe ser inferior a 500 \muS/cm

: Cenizas: Deben ser inferiores al 1%

A continuación se detallan a modo de ejemplos no limitativos, variantes del procedimiento de obtención de hidrolizado de colágeno según la invención. También se detallan los parámetros controlados en el hidrolizado enzimático obtenible por el procedimiento.

Ejemplo 1

7.500 Kg de subproductos residuales de la obtención de gelatinas, se someten a las siguientes etapas:

1.-: Extracción a 85ºC durante 4 horas.

2.-: Ajuste de ph a 7,5 empleando ácido clorhídrico.

3.-: Filtración con filtro rotativo de tierra de diatomeas.

4.-: Desmineralización a través de una resina aniónica primero y una catiónica después a una velocidad de 40 litros/minuto y pasando 90 litros por Kg de resina.

5.-: Ultrafiltración a través de una membrana de 20.000 Daltons.

6.-: Hidrólisis controlada enzimáticamente añadiendo 1.600 U.I. de Bromelaína sobre el producto a ph 7,2 a 60ºC durante 110 minutos.

7.-: Desactivación de los enzimas mediante tratamiento térmico a 90ºC durante 20 minutos.

8.-: Filtración a través de filtro de marcos y placas de 25 \mu

9.-: Ultrafiltración a través de membrana de 5.000 Daltons.

10.-: Concentración a 45ºC con un vacío de 0,15 mm de Hg hasta una concentración de sólidos del 22%

11.-: Secado por atomización (spray drying)

El producto (hidrolizado enzimático de colágeno) obtenido con este proceso (98,9 Kg) presentó las siguientes características físico químicas:

: Riqueza (sobre producto seco): 99,5%

: Humedad: 4,5%

: Densidad aparente: 0,483 g/ml

: pH (sol. al 20%): 6,08

: Viscosidad (sol. al 20%): 20,9 mps

: Turbidez (sol. al 20%): 24,6 NTU

: Conductividad relativa (0,5%): 315 \muS/cm

: Cenizas: 0,5%

Ejemplo 2

1.-: Extracción a 90ºC durante 4 horas.

2.-: Ajuste de pH a 7,5 empleando ácido clorhídrico.

3.-: Filtración con filtro de cartucho de fibra de nylon seguido de filtro rotativo de tierra de diatomeas.

4.-: Desmineralización a través de una resina mixta de intercambio iónico a una velocidad de 30 litros/minuto y pasando 120 litros por Kg de resina.

5.-: Ultrafiltración a través de una membrana de 20.000 Daltons.

6.-: Hidrólisis controlada enzimáticamente añadiendo 1.800 U.I. de Papaína sobre el producto a ph 7,6, a 50ºC durante 90 minutos.

8.-: Filtración a través de filtro de marcos y placas de 10 \mu

9.-: Ultrafiltración a través de membrana de 5.000 Daltons.

10.-: Concentración a 40ºC con un vacío de 0,1 mm de Hg hasta una concentración de sólidos del 25%

11.-: Secado por atomización (spray drying)

El producto obtenido (hidrolizado enzimático de colágeno) con este proceso (101,8 Kg) presentó las siguientes características físico químicas:

: Riqueza (sobre producto seco): 99,6%

: Humedad: 4,9%

: Densidad aparente: 0,495 g/ml

: npH (sol. al 20%): 6,12

: Viscosidad (sol. al 20%): 21,1 mps

: Turbidez (sol. al 20%): 18,5 NTU

: Conductividad relativa (0,5%): 210 \muS/cm

: Cenizas: 0,4%

De acuerdo con otro de los objetos de la presente invención, a continuación se detallan ejemplos de alimentos funcionales y suplementos nutricionales que comprenden el hidrolizado enzimático de colágeno obtenible de acuerdo con el procedimiento anteriormente descrito.

Ejemplos de alimentos funcionales y suplementos nutricionales

Estos alimentos funcionales o suplementos nutricionales pueden comprender además un compuesto seleccionado independientemente de entre: compuestos antioxidantes, sales minerales, vitaminas y/o coenzimas, extractos vegetales, extractos de origen animal y compuestos coadyuvantes del hidrolizado enzimático de colágeno. También puede emplearse una mezcla de todos ellos.

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Ejemplo 1

Alimento funcional: Yogurt

Se ha preparado con buenos resultados un yogurt con la siguiente composición:

Leche

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73,9 g

Hidrolizado enzimático de colágeno

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10,0 g

Leche en polvo desnatada

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12,0 g

Nata

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4,0 g

Fermentos lácticos

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0,1 g

El sabor del yogurt es agradable así como su aspecto y textura.

Ejemplo 2

Alimento funcional: Postre de chocolate

Se ha preparado un postre de chocolate con la siguiente composición:

Leche desnatada

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34,8 g

Hidrolizado enzimático de colágeno

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10,0 g

Azúcar

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15,0 g

Lactosa

\dotl

10,0 g

Nata

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5,0 g

Almidón de maíz pregelatinizado

\dotl

12,0 g

Cacao desgrasado

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10,0 g

Carragenato

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2,0 g

Gelatina

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1,0 g

Emulgente

\dotl

0,2 g

Tanto la extensibilidad como la viscosidad, la textura y el sabor no se ven alterados mientras mejoramos la capacidad nutricional del alimento.

Ejemplo 3

Suplemento nutricional en forma líquida

Hidrolizado enzimático de colágeno

\dotl

24,00 g

Fructosa

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30,00 g

Ácido Cítrico anhidro

\dotl

4,00 g

Gluconato de magnesio

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2,00 g

Extracto de Tomate 2%

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0,25 g

Sorbato potásico

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0,20 g

Aroma de Piña

\dotl

0,14 g

Acesulfame

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0,01 g

Vitamina B1 (Piridoxina H Cl)

\dotl

0,01 g

Vitamina B2 (Riboflavina)

\dotl

0,01 g

Vitamina B6 (Piridoxina H Cl)

\dotl

0,01 g

Vitamina B5 (Pantenol)

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0,05 g

Vitamina E 50% hidrosoluble

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0,07 g

Agua purificada

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39,26 g

Esta presentación líquida es para ser tomada en dosis de 30 g directamente o bien diluida en agua. Aporta magnesio, antioxidantes y vitaminas y se caracteriza por su agradable sabor.

Ejemplo 4

Suplemento nutricional en forma de polvos dispersables en agua

Hidrolizado enzimático de colágeno

\dotl

85,40 g

Carbonato de magnesio

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6,00 g

Vitamina B1 (Tiamina H Cl)

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0,02 g

Vitamina B2 (Riboflavina fosfato sódico)

\dotl

0,02 g

Vitamina B6 (Piridoxina H Cl)

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0,02 g

Vitamina B5 (Pantotenato Cálcico)

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0,06 g

Aroma Fresa

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1,12 g

Aspartame

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0,14 g

Fructosa

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5,39 g

Ácido Cítrico anhidro

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1,83 g

Esta mezcla de polvos puede envasarse en botes añadiendo un medidor que permita la dosificación de unos 12 g y el producto se toma una vez dispersado en medio vaso de agua. También puede envasarse en sobres monodosis de papel-aluminio-politeno con lo que se favorece el llevar la dosis diaria para tomar.

Ensayo clínico para determinar la mejora en calidad de vida y capacidades funcionales en humanos

De acuerdo con otro de los objetos de la presente invención, los inventores han determinado un nuevo uso del hidrolizado enzimático de colágeno obtenible por el procedimiento anteriormente descrito. Concretamente, el hidrolizado enzimático de colágeno se emplea para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la capacidad funcional y/o la calidad de vida de un mamífero, concretamente un humano, con dificultades funcionales derivadas de alteraciones de los cartílagos articulares.

Así, con el fin de estudiar la posible aplicación del nuevo hidrolizado enzimático de colágeno de elevada pureza y de mejor biodisponiblidad (peso molecular inferior, entre 5.000 y 20.000 Daltons) como alimento funcional o como componente de alimentos funcionales o suplementos nutricionales, se decidió llevar a cabo un estudio en 100 voluntarios a los que a 50 de ellos se administraría este hidrolizado enzimático de colágeno en una dosis de 10 g diarios, equivalente a una dosis de entre 0,1 y 0,25 g por Kg de peso corporal de hidrolizado enzimático de colágeno y a los otros 50 una dosis diaria de 1,5 g de sulfato de glucosamina, equivalente a una dosis entre 0,015 y 0,0375 g por Kg de peso corporal. El sulfato de glucosamina es ampliamente utilizado tanto en Europa como en Estados Unidos a estas dosis para el tratamiento de alteraciones articulares en general y varios estudios validan que la administración de glucosamina es un medio eficaz para mejorar el dolor y la movilidad de las articulaciones con disfunciones consecutivas a alteraciones de los cartílagos articulares.

Con este ensayo se pretendía valorar el efecto del nuevo hidrolizado enzimático de colágeno en aquellas afecciones donde habitualmente se emplean los conocidos antiinflamatorios no esteroideos (AINES), concretamente en aquellos trastornos de la capacidad funcional o calidad de vida derivados de alteraciones de los cartílagos articulares.

Por otra parte, el sulfato de glucosamina es también ampliamente utilizado en Europa y sobre todo en Estados Unidos como alimento funcional o como integrante de alimentos funcionales y suplementos nutricionales (la monografía de la USP 24 lo incluye en suplementos nutricionales) a estas mismas dosis (1,5 g diarios) y se asegura que mejoran en general las funciones corporales, principalmente las mecánicas (movilidad, agilidad,....) y que mejoran el estado general y la calidad de vida.

El ensayo clínico consistió en un estudio multicéntrico, doble ciego, paralelo y comparativo entre el nuevo hidrolizado enzimático de colágeno y el sulfato de glucosamina. La finalidad era comparar la mejoría en la calidad de vida (según el cuestionario genérico SF-36 (The MOS 36-item short-form health survey (SF-36). I. Conceptual framework and item selection. Med care 1992 Jun; 30 (6): 473-483), así como la eficacia, la seguridad y la tolerabilidad de ambos tratamientos administrados por vía oral durante 90 días consecutivos.

El estudio se llevó a cabo en 100 voluntarios (de los que fueron evaluables 93) afectos de alteraciones articulares que inducían dolor, disminución de la moviliy alteración y pérdida notables de la calidad de vida.

Los sujetos fueron distribuidos en dos grupos de 50 individuos, de los que fueron evaluables 47 (hidrolizado enzimático de colágeno) y 46 (sulfato de glucosamina) que, tras una semana de lavado, recibieron o bien 10 g de hidrolizado enzimático de colágeno o bien 1.5 g de sulfato de glucosamina diarios durante 90 días consecutivos, siendo por lo tanto la duración del estudio de 3 meses para cada sujeto.

La calidad de vida se midió al inicio y al finalizar ambos tratamientos de modo específico mediante el cuestionario genérico SF-36 validado en multitud de estudios y revisiones bibliográficas y habiendo sido utilizado en más de 4000 artículos científicos a lo largo de los últimos 20 años, siendo originario del Health Institute, New England Medical Center, Boston (Massachussets, USA). En España, dicho cuestionario ha sido validado por Alonso y cols. (11) en el IMIM (Instituto Municipal de Investigaciones Médicas) en Barcelona.

El SF-36 representa para todos los autores que han llevado a cabo diversas validaciones del cuestionario, un instrumento adecuado, veraz y eficaz muy útil en la investigación y en la práctica clínicas.

Con el término "calidad de vida" con el SF-36 se pretendían valorar aspectos de las disfunciones articulares consecutivas a alteraciones de los cartílagos articulares que no son estrictamente clínicos, sino también aspectos relacionados con la vida diaria del paciente. También se pretendía valorar en qué modo se veía afectada la vida del paciente por la presencia de estas disfunciones articulares, siempre desde el punto de vista del propio paciente. Esta valoración fue multidimensional y se aceptó generalmente incluir, al menos, ocho apartados o parámetros que actúan de indicadores de la capacidad funcional y/o calidad de vida, descritos en la Tabla 1 adjunta.

TABLA 1 Parámetros y significado estudiados para determinar la calidad de vida de un humano con dificultades funcionales derivadas de alteraciones de los cartílagos articulares

1

Los resultados obtenidos pueden verse en la Tabla 2.

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TABLA 2 Resultados del cuestionario genérico SF-36 aplicado a 100 voluntarios afectos de alteraciones articulares que inducían pérdida notable de calidad de vida

2

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De la Tabla 2 puede extraerse que tanto el hidrolizado enzimático de colágeno como el sulfato de glucosamina, administrados durante 90 días consecutivos a dosis de 10g y de 1.5g /día respectivamente, mejoran notablemente la calidad de vida en sus diferentes aspectos.

Pero se puede comprobar que inesperadamente los valores de las diferencias absolutas entre la visita inicial y final siempre son más amplias con el hidrolizado enzimático de colágeno que con el sulfato de glucosamina.

En aspectos tan importantes como la salud general, la vitalidad, la función social, la función física, el trabajo físico, la función emocional y la salud mental podemos comprobar que el hidrolizado enzimático de colágeno siempre es más eficaz en inducir la mejoría de los distintos parámetros investigados que el sulfato de glucosamina.

Del análisis de los resultados globales obtenidos en este estudio clínico, se ponen de manifiesto las ventajas de utilizar el hidrolizado enzimático de colágeno objeto de la invención para la preparación de un alimento funcional o suplemento nutricional para mejorar la capacidad funcional y/o la calidad de vida de las personas con dificultades funcionales derivadas de alteraciones de los cartílagos articulares.

Con el hidrolizado enzimático de colágeno de alta pureza objeto de la invención dentro de las dosis por Kg de peso corporal empleadas en el estudio clínico (0,1 - 0,25 g/Kg peso corporal/día) pueden pues preparase debido a su buen sabor y sus buenas características organolépticas, distintos tipos de complementos o suplementos nutricionales como soluciones o suspensiones bebibles, mezclas de polvos dispersables en agua, comprimidos, cápsulas. Del mismo modo pueden prepararse alimentos funcionales tales como zumos, yogures, yogures líquidos, natillas, barritas energéticas, barritas adelgazantes, etc, a la vez que el mismo hidrolizado enzimático de colágeno por su buen sabor puede ser en sí mismo el propio alimento funcional.

Como conclusión, queda firmemente demostrado que el procedimiento de obtención de un hidrolizado de colágeno objeto de la invención, que valoriza los subproductos residuales contaminantes procedentes de la obtención de gelatinas, no únicamente permite rentabilizar los costes derivados del tratamiento de estos subproductos nocivos por el medio ambiente, sino que también permite obtener un nuevo hidrolizado enzimático de colágeno de alta pureza y bajo peso molecular que debido a su buen sabor y características organolépticas puede emplearse tanto en alimentos funcionales, tales como yogures, zumos, postres, barritas energéticas, etc., como en suplementos nutricionales del tipo complejos multivitamínicos en forma de comprimidos, soluciones, suspensiones, etc.

Además, los inventores han descubierto un nuevo uso para este hidrolizado enzimático de colágeno, que permite que la calidad de vida de las personas o animales afectos de disfunciones derivadas de alteraciones en los cartílagos de las articulaciones, pueda verse notablemente mejorada de una manera equivalente y más agradable a la administración de antiinflamatorios, eliminándose los indeseados efectos secundarios de estos últimos.

Claims

1. Procedimiento de obtención de un hidrolizado de colágeno a partir de subproductos de procesos de obtención de gelatina, en los que después de la extracción en medio acuoso de las gelatinas, los tejidos ricos en colágeno son sometidos a sucesivas etapas de extracción acuosa y posterior hidrólisis ácida, básica o enzimática, obteniéndose finalmente un subproducto residual, caracterizado porque comprende las etapas de:

c) filtración de la solución obtenida en la etapa b);

d) desmineralización de la solución filtrada por paso de la misma a través de resinas de intercambio iónico;

f) hidrólisis enzimática de la solución ultrafiltrada;

g) filtración de la solución de colágeno hidrolizado enzimáticamente;

h) ultrafiltración a través de membranas con un diámetro de poro de 10.000 a 40.000 Daltons;

j) secado del de hidrolizado enzimático de colágeno hasta obtener un producto seco con una humedad inferior o igual al 8% y una densidad entre 0,3 y 0,8 g/ml.

2. Procedimiento de obtención de hidrolizado de colágeno según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa a) de extracción acuosa del subproducto residual se realiza a una temperatura comprendida entre 65ºC y 100ºC, concretamente entre 85ºC y 95ºC durante un tiempo comprendido entre 4 y 6 horas.

3. Procedimiento de obtención de hidrolizado de colágeno según la reivindicación 1, caracterizado porque después de la extracción acuosa se ajusta el pH de la solución entre 7,4 y 7,6.

4. Procedimiento de obtención de hidrolizado de colágeno según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa e) de ultrafiltración de la solución desmineralizada se lleva a cabo a través de membranas con un diámetro de poro de 20.000 Daltons.

5. Procedimiento de obtención de hidrolizado de colágeno según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de ultrafiltración de la solución de colágeno hidrolizado enzimáticamente, se lleva a cabo a través de membranas con un diámetro de poro del 5.000 a 20.000 Daltons.

6. Procedimiento de obtención de hidrolizado de colágeno según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de concentración i) de la solución de hidrolizado enzimático de colágeno se realiza a una temperatura inferior o igual a 60ºC.

7. Procedimiento de obtención de hidrolizado de colágeno según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de concentración i) de la solución de hidrolizado enzimático de colágeno se realiza a una presión comprendida entre 1,0 y 0,01 mm de Hg.

8. Hidrolizado enzimático de colágeno obtenible por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Hidrolizado enzimático de colágeno según la reivindicación 8, caracterizado porque tiene un peso molecular comprendido entre 1.000 y 50.000 Daltons.

10. Hidrolizado enzimático de colágeno según la reivindicación 9, caracterizado porque tiene un peso molecular comprendido entre 5.000 y 20.000 Daltons.

11. Hidrolizado enzimático de colágeno según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10 anteriores, caracterizado porque comprende un 99% en peso de hidrolizado sobre producto seco.

12. Alimento funcional que comprende el hidrolizado enzimático de colágeno según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 anteriores.

13. Alimento funcional según la reivindicación 12 que además comprende un compuesto seleccionado independientemente de entre: compuestos antioxidantes, sales minerales, vitamina y/o coenzimas, extractos vegetales, extractos de origen animal y compuestos coadyuvantes del hidrolizado enzimático de colágeno, o una mezcla de todos ellos.

14. Suplemento nutricional que comprende el hidrolizado enzimático de colágeno según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 anteriores.

15. Suplemento nutricional según la reivindicación 14 que además comprende un compuesto seleccionado independientemente de entre: compuestos antioxidantes, sales minerales, vitamina y/o coenzimas, extractos vegetales, extractos de origen animal y compuestos coadyuvantes del hidrolizado enzimático de colágeno, o una mezcla de todos ellos.

16. Uso del hidrolizado enzimático de colágeno según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la capacidad funcional y/o la calidad de vida de un mamífero con dificultades funcionales derivadas de alteraciones de los cartílagos articulares.

17. Uso según la reivindicación 16 para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la función física.

18. Uso según la reivindicación 16 para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar el rol físico.

19. Uso según la reivindicación 16 para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la sensación de dolor corporal.

20. Uso según la reivindicación 16 para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la salud general.

21. Uso según la reivindicación 16 para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la vitalidad.

22. Uso según la reivindicación 16 para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar la función social.

23. Uso según la reivindicación 16 para la preparación de un suplemento nutricional o alimento funcional para mejorar el rol emocional.

24. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 23 anteriores, donde la dosis diaria de hidrolizado enzimático de colágeno está comprendida entre 0,1 y 0,25 g/Kg de peso corporal.

25. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 24 anteriores, caracterizado porque es para una preparación en forma de soluciones o suspensiones orales.

26. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 24 anteriores, caracterizado porque es para una preparación en forma de comprimidos o polvos dispersables en agua.

27. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 26 anteriores, en donde el mamífero con dificultades funcionales derivadas de alteraciones de los cartílagos articulares es un humano.