PL167114B1

PL167114B1 - Method of obtaining a solution of marine collagen with elastin

Info

Publication number: PL167114B1
Application number: PL29105591A
Authority: PL
Inventors: Mieczyslaw Skrodzki
Original assignee: Mieczyslaw Skrodzki
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1995-07-31
Also published as: PL291055A1

Abstract

1· Sposób otrzymywania roztworu kolagenu morskiego z elastyną, z wykorzystaniem wstępnej obróbki skór rybnych polegającej na mechanicznym usunięciu z podskórnej tkanki łącznej substancji mięsnej i tłuszczowej, znamienny tym, że skórypo wstępnej obróbce wprowadza się do mieszarki bębnowej z łopatkami wewnętrznymi, o pojemności około trzy razy większej od ilości znajdującego się w niej surowca, w której miesza sięje z wodą w proporcji 1,1:1,0, przez 20440 minut, z szybkością 50 obrotów/- minutę, po czym odprowadza z bębna mieszarki zawiesinę guaniny, łusek i pigmentu, ponownie dodaje się wodę i miesza, przy czym czynność tę powtarza się do momentu aż wyciek będzie czysty, zaś skóry częściowo odwodnione korzystnie dezynfekuje się 0,2% wodą utlenioną, a proces ekstrakcji prowadzi się wodnym roztworem kwasu organicznego, najkorzystniej cytrynowego, utrzymując jego stężenie w granicach pH od 2,5 do 2,7, zaś uzyskany ekstrakt doprowadza się do pH = 3,243,5, po czym konserwuje się go nasyconym alkoholowym roztworem nipagin użytych w ilości 0,2% wagowo w stosunku do surowca wyjściowego, roztwór ten pozostawia się w temperaturze około 292 K, na około 5 dób i na końcu filtruje się.1. A method for obtaining a solution of marine collagen with elastin, using pre-treatment of fish skins consisting in mechanical removal of meat and fatty substances from the subcutaneous connective tissue, characterized in that the skins after pre-treatment are introduced into a drum mixer with internal blades, with a capacity of about three times greater than the amount of raw material contained therein, in which they are mixed with water in a ratio of 1.1:1.0 for 20440 minutes at a speed of 50 rpm, after which the suspension of guanine, scales and pigment is drained from the mixer drum, water is added again and mixed, this operation is repeated until the discharge is clear, and the partially dehydrated skins are preferably disinfected with 0.2% hydrogen peroxide, and the extraction process is carried out with an aqueous solution of an organic acid, most preferably citric acid, maintaining its concentration in the pH range from 2.5 to 2.7, and the obtained extract is adjusted to pH = 3.243.5, after which it is preserved with a saturated alcoholic solution of nipagins used in the amount of 0.2% by weight in relation to the starting raw material, the solution is left at a temperature of about 292 K for about 5 days and finally filtered.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania roztworu kolagenu morskiego z elastyną, który wykorzystać można w przemyśle kosmetycznym i farmaceutycznym.The subject of the invention is a method of obtaining a solution of marine collagen with elastin, which can be used in the cosmetics and pharmaceutical industries.

Bogatym źródłem kolagenu jest zarówno surowiec zwierzęcyjak również rybny, zwłaszcza ich skóry. Dotychczas skóry rybne z przetwórstwa rybnego stanowią produkt odpadowy.A rich source of collagen is both animal and fish, especially their skin. Until now, fish skins from fish processing are a waste product.

Kolagen ze skóry zwierzęcej uzyskuje się przez wyekstrahowanie go kwasem organicznym, zwykle cytrynowym, przy czym przed procesem ekstrykcji surowiec musi być poddany wstępnej obróbce. Dotychczas skórę zwierzęcą przed ekstrakcją kwasem organicznym poddaje się wstępnej obróbce alkaliczno-solnej i neutralizacji (polski opis patentowy nr ^^<5085).Collagen from animal skin is obtained by extracting it with an organic acid, usually citric acid, the raw material having to be pre-treated prior to the extraction process. Until now, animal skin, before extraction with organic acid, is subjected to an alkaline-salt pre-treatment and neutralization (Polish patent description No. ^^ <5085).

Tkanka rybna jest delikatna i zastosowanie wstępnej chemicznej obróbki powoduje jej rozpad i przejście w postaci drobnej zawiesiny do roztworu kolagenowego. Również w tych warunkach wstępnej obróbki do roztworu poekstakcyjnego przechodzą pigmenty powodując zmętnienie roztworu.The fish tissue is fragile and the application of preliminary chemical treatment causes its disintegration and transition as a fine suspension to the collagen solution. Also under these pretreatment conditions, pigments pass into the extraction solution causing the solution to become cloudy.

Jak wskazuje polski opis patentowy nr 144584 dotyczący sposobu wytwarzania roztworu kolagenowego, skórę rybną przed ekstrakcją kwasem cytrynowym poddaje się obróbce mechanicznej, polegającej na zeskrobaniu z podskórnej tkanki łącznej substancji mięsnej i tłuszczowej. Ekstrakcję prowadzi się przy utrzymaniu odczynu kwasu cytrynowego równego pH od 2,2 do 2,4. Według tego rozwiązania uzyskuje się bezbarwną dyspersję białkową o dobrych walorach użytkowych: 3500=4000^gN/cm3 aminokwasu hydroksyproliny, 8=10% suchej pozostałości, 0,05=0,5% popiołu, pH = 2,8 produktu.As indicated in the Polish patent no. 144584 concerning the method of producing a collagen solution, before extraction with citric acid, fish skin is subjected to a mechanical treatment consisting in scraping the meat and fatty substances from the subcutaneous connective tissue. The extraction is carried out while maintaining a citric acid pH of 2.2 to 2.4. According to this solution, a colorless protein dispersion with good utility values is obtained: 3500 = 4000 gN / cm3 of the amino acid hydroxyproline, 8 = 10% of dry residue, 0.05 = 0.5% of ash, pH = 2.8 of the product.

Niedogodnością rozwiązania jest niska czystość roztworu, charakteryzująca się małą klarownością i przezroczystością. Ze względu na wymóg barwy i czystość zastosowanie dotychczasowego roztworu kolagenowego ze skóry rybnej jest w praktyce utrudnione.The disadvantage of this solution is the low purity of the solution, characterized by low clarity and transparency. Due to the requirement of color and purity, the use of the existing collagen solution from fish skin is in practice difficult.

Dotychczas nie znane jest otrzymywanie roztworu kolagenu morskiego z elastyną ze skór ryb dla celów kosmetycznych i farmaceutycznych.It is not known to date to obtain a solution of marine collagen with elastin from fish skin for cosmetic and pharmaceutical purposes.

167 114167 114

Według wynalazku sposób otrzymywania roztworu kolagenu morskiego z elastyną, ze skór rybnych, korzystnie dorszowatych, z wykorzystaniem wstępnej obróbki skóry polegającej na mechanicznym usunięciu z podskórnej tkanki łącznej substancji mięsnej i tłuszczowej, charakteryzuje się tym, że skóry po wstępnej obróbce wprowadza się do mieszarki bębnowej z łopatkami wewnętrznymi, o pojemności trzy razy większej od ilości znajdującego się w niej surowca poddanego obróbce, w której miesza się je z wodą w proporcji 1,1:1,0, przez 20—40 minut, z szybkością 50 obrotów/minutę, po czym odprowadza się z bębna mieszarki zawiesinę guaniny, łusek i pigmentu, ponownie dodaje się wodę i miesza, przy czym czynność tę powtarza się do momentu aż wyciek z bębna będzie czysty. Skóry częściowo odwodnione korzystnie dezynfekuje się 0,2% wodą utlenioną, a proces ekstrakcji prowadzi się wodnym roztworem kwasu organicznego, najkorzystniej cytrynowego, utrzymując jego stężenie w granicach 2,5—2,7, zaś uzyskany roztwór kolagenu morskiego z elastyną doprowadza się do pH = 3,2-3,5, po czym konserwuje się nasyconym alkoholowym roztworem nipagin, użytych w ilości 0,2% wagowo w stosunku do surowca wyjściowego. Uzyskany produkt pozostawia się w temperaturze około 292 K, na okres 5 dób i na koniec filtruje. Stosuje się nipaginę A lub M, korzystnie ich mieszaninę w stosunku 1:1,5 albo mieszaninę nipagin A:M:P w stosunku 1:1:1. Nipaginę A stanowi ester etylowy kwasu p-hydroksybenzoesowego. Nipaginę M ' stanowi ester metylowy kwasu p-hydroksybenzoesowego. Nipaginę P stanowi ester propylowy, kwasu p-hydroksybenzoesowego.According to the invention, the method of obtaining a solution of marine collagen with elastin from fish skins, preferably cod-like skins, with the use of pre-treatment of the skin consisting in the mechanical removal of meat and fat substances from the subcutaneous connective tissue, characterized in that the skins after the preliminary treatment are introduced into a drum mixer with with internal paddles, three times the volume of the treated raw material contained in it, in which it is mixed with water in a ratio of 1.1: 1.0 for 20-40 minutes at a speed of 50 rpm, then the suspension of guanine, husks and pigment is discharged from the mixer drum, water is added again and mixed, this operation repeated until the leakage from the drum is clear. Partially dehydrated skins are preferably disinfected with 0.2% hydrogen peroxide, and the extraction process is carried out with an aqueous solution of organic acid, most preferably citric acid, maintaining its concentration in the range of 2.5-2.7, and the obtained solution of marine collagen with elastin is adjusted to pH = 3.2-3.5, and then preserved with a saturated alcoholic solution of nipagines, used in an amount of 0.2% by weight in relation to the starting material. The product obtained is left standing at a temperature of about 292 K for 5 days and then filtered. Nipagin A or M is used, preferably their mixture in the ratio 1: 1.5 or the mixture of nipagin A: M: P in the ratio 1: 1: 1. Nipagin A is p-hydroxybenzoic acid ethyl ester. Nipagin M 'is p-hydroxybenzoic acid methyl ester. Nipagin P is the propyl ester of p-hydroxybenzoic acid.

Sposobem według wynalazku uzyskuje się roztwór kolagenu morskiego z elastyną, zawierający rozpuszczalną elastynę w ilości mierzonej zawartością azotu 1700—2100pgN/cm³, przy ogólnej zawartości azotu wynoszącej 6400—6800pgN/cm³, przy pH roztworu mieszczącym się w granicach 3,2—3,4. Otrzymany roztwór jest barwy jasno- lub lekkoseledynowej pochodzącej od obecności elastyny, a zawartość popiołu nie przekracza 0,26%, zaś ilość aminokwasu hydroksyproliny jest powyżej 3500 ^mgN/cm³.The method according to the invention produces a solution of marine collagen with elastin, containing soluble elastin in the amount measured by nitrogen content 1700-2100 pgN / cm ³ , with a total nitrogen content of 6400-6800 pgN / cm ³ , at the pH of the solution in the range 3.2-3 , 4. The obtained solution is of a light or light celine color derived from the presence of elastin, and the ash content does not exceed 0.26%, and the amount of the amino acid hydroxyproline is above 3500 ^m gN / cm ³ .

W czasie badań stwierdzono, iż oddzielenie kryształów guaniny, łusek i pigmentów, przed procesem ekstrakcji skór rybnych, znacznie polepsza walory użytkowe roztworu kolagenowego. W mieszarce bębnowej, przy zachowaniu określonych parametrów pracy następuje uszkodzenie naskórka skóry rybnej, dzięki czemu łuski, guanina i pigment przechodzą do wody i jako zawiesina odprowadzane są z mieszarki, po czym mogą być kierowane do dalszego przerobu. Ekstrakcja skóry pozbawionej w/w substancji kwasem organicznym, przy zachowaniu pH 2,4—2,7, zezwala na uzyskanie kolagenu morskiego z elastyną o wysokich walorach użytkowych, zwłaszcza o dużej klarowności, wyższej aniżeli uzyskuje się to według polskiego opisu patentowego nr 144 584. Stwierdzono również, iż w warunkach procesu do roztworu kolagenowego przechodzi duża ilość rozpuszczalnej elastyny. Okazało się również, iż końcowy proces dekantacji i filtracji w temperaturze pokojowej, przez kilka dób, zezwala na usunięcie niezwiązanego konserwantu i pozostałych zawiesin.During the research it was found that the separation of guanine crystals, scales and pigments before the process of fish skin extraction significantly improves the utility values of the collagen solution. In a drum mixer, while maintaining certain operating parameters, the epidermis of the fish skin is damaged, thanks to which the scales, guanine and pigment are transferred to the water and are discharged from the mixer as a suspension, and then they can be directed for further processing. Extraction of the skin devoid of the abovementioned substances with an organic acid, while maintaining a pH of 2.4-2.7, allows for obtaining marine collagen with elastin of high utility values, especially of high clarity, higher than that obtained according to Polish patent description No. 144 584 It was also found that under the process conditions a large amount of soluble elastin passes into the collagen solution. It also turned out that the final decantation and filtration process at room temperature for several days allowed the removal of unbound preservative and residual suspensions.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie czystości (klarowności i przezroczystości), skrócenie czasu ekstrakcji do 20 godzin. Obecność dużej ilości elastyny podwyższa walory użytkowe roztworu kolagenowego, zaś obniżenie pH roztworu kolagenowego z elastyną do 3,2—3,4 i zawartości popiołu nie wyżej niż 0,26% podwyższa cechę użytkową produktu szczególnie w przemyśle kosmet ycznym.The advantage of the invention is to ensure purity (clarity and transparency), shortening the extraction time to 20 hours. The presence of a large amount of elastin increases the functional value of the collagen solution, while lowering the pH of the collagen solution with elastin to 3.2-3.4 and the ash content not higher than 0.26% increases the utility of the product, especially in the cosmetics industry.

Z uwagi na to, iż skórna tkanka ryb jest surowcem bardzo delikatnym (w odróżnieniu od skór zwierzęcych), opracowanie takich warunków technologicznych, aby uzyskać roztwór kolagenu morskiego z elastyną przydatny w przemyśle kosmetycznym i farmaceutycznym, nie było możliwe do przewidzenia.Due to the fact that the skin tissue of fish is a very delicate material (as opposed to animal skins), the development of such technological conditions as to obtain a solution of marine collagen with elastin, useful in the cosmetic and pharmaceutical industries, was not predictable.

Sposób według wynalazku jest szczegółowo opisany w przykładach wykonania.The method of the invention is described in detail in the working examples.

Przykład I. 100kg skóry świeżego błękitka oczyszcza się mechanicznie przez zeskrobanie tkanki mięsnej i tłuszczowej, płucze się zimną wodą, skóry ociekające w ilości 33 kg wkłada się do 100 litrowej mieszarki bębnowej z łopatkami wewnętrznymi, zalewa 30 litrami wody i miesza się przez około 30 minut przy obrotach 50/minutę. Następnie zlewa się zawiesinę, a skóry ponownie zalewa 30 litrami wody i miesza się przez 25 minut. Czynność tę powtarza się, aż woda wyciekająca z bębna będzie czysta. Skóry rybne pozbawione łusek, guaniny, pigmentów poddaje się dezynfekcji przez kąpiel w 100 litrach 0,2% wody utlenionej, w czasie 5 minut, a po wyjęciu z kąpieli płucze się zimną wodą, po czym w prasie usuwa się nadmiar wody do zawartości 60%. OdwodnionyExample 1: 100 kg of fresh blue whiting skin is mechanically cleaned by scraping flesh and fat tissue, rinsed with cold water, 33 kg dripping skins are placed in a 100 liter drum mixer with internal paddles, 30 liters of water are poured over it and mixed for about 30 minutes at 50 revolutions / minute. The suspension is then decanted, and the skins are again covered with 30 liters of water and mixed for 25 minutes. This operation is repeated until the water leaking from the drum is clear. Fish skins without scales, guanine, pigments are disinfected by bathing in 100 liters of 0.2% hydrogen peroxide for 5 minutes, and after removing from the bath, they are rinsed with cold water, then the excess water is removed to 60% in the press . Dehydrated

167 114 częściowo surowiec wprowadza się do ekstraktora i zalewa 400 litrami roztworu kwasu cytrynowego o pH = 2,4, pozostawia 20 godzin w temperaturze 293 K. Ekstrakt odsącza się, doprowadza do pH = 3,2 i konserwuje mieszaniną nipagin A + M w stosunku 1:1,5, w ilości 0,2% w stosunku do ilości użytego surowca. Uzyskany produkt pozostawia się w temperaturze 292 K, przez 5 dób. Po tym okresie dekantacji roztwór filtruje się. Uzyskany roztwór kolagenu morskiego z elastyną zawiera: elastynę w ilości 1700jugN/cm³, przy ogólnej zawartości azotu 6400//gN/cm³ oznaczonego metodą Kejdahla, popiołu 0,26%, pH = 3,2.167 114, the raw material is partially fed to the extractor and flooded with 400 liters of citric acid solution at pH = 2.4, left for 20 hours at 293 K. The extract is filtered off, adjusted to pH = 3.2 and preserved with a mixture of nipagins A + M in the ratio 1: 1.5, in the amount of 0.2% in relation to the amount of the raw material used. The resulting product is left to stand at 292 K for 5 days. After this decanting period, the solution is filtered. The obtained solution of marine collagen with elastin contains: elastin in the amount of 1700 µgN / cm ³ , with the total nitrogen content of 6400 µgN / cm ³ determined by the Kejdahl method, ash 0.26%, pH = 3.2.

Obliczenie zawartości elastyny. Ilość elastyny (pgN/cm³) = ilość azotu ogólnego (^gN/cm³) ilość hydroksyproliny w kolagenie (ugN/cm³)X 1,34. 1,34 to współczynnik przeliczeniowy z zawartości hydroksyproliny na zawartość azotu (BN-85)6149-03 „Surowce do wyrobów kosmetycznych. Kolagen rozpuszczalny...).Calculating the elastin content. Amount of elastin (pgN / cm ³ ) = amount of total nitrogen (µgN / cm ³ ) amount of hydroxyproline in collagen (µgN / cm ³ ) X 1.34. 1.34 is the conversion factor from hydroxyproline content to nitrogen content (BN-85) 6149-03 "Raw materials for cosmetic products. Soluble collagen ...).

Hydroksyprolinę oznaczono kolorymetrycznie przez oznaczenie związku powstałego w reakcji aldehydu p-dwumetyloaminobenzoesowego z produktami utlenienia hydroksyproliny (według instrukcji Tymczasowe Warunki Techniczne (T-W-T) Spółki z o. o. „COLPOL“, Sopot, 1989-04-03).The hydroxyproline was determined colorimetrically by determining the compound formed by the reaction of p-dimethylaminobenzaldehyde with the oxidation products of hydroxyproline (according to the Temporary Technical Conditions (T-W-T) of the company "COLPOL", Sopot, 1989-04-03).

Metodykę Kejdahla w Polsce ujmuje PN-71/P-22117 p. 2.4.The Kejdahl methodology in Poland is included in PN-71 / P-22117 p. 2.4.

Przykład II. 100 kg mrożonych skór z mintaja odmraża się, oczyszcza mechanicznie jak w przykładzie I, płucze się zimną wodą, po czym ociekające skóry w ilości 66 kg wkłada się do mieszarki bębnowej z łopatkami wewnętrznymi o pojemności 200 litrów i zalewa 60 litrami wody. Całość miesza się przez 40 minut, przy obrotach 50/minutę. Zawiesinę zlewa się z bębna, a skóry ponownie zalewa 60 litrami wody i miesza przez 30 minut. Czynność tę powtarza się do momentu aż woda wycikająca z bębna będzie czysta. Dalej postępuje się jak w przykładzie I, przy zachowaniu odczynu użytego kwasu borowego pH = 2,6, zaś kolagenowy roztwór doprowadza się do pH = 3,5. Dalej postępuje się jak w przykładzie I. Uzyskany roztwór kolagenu morskiego z elastyną zawiera elastynę w ilości 2100 /zgN/cm³, przy zawartości azotu ogólnego 6800pgN/cm³, popiołu 0,26%, pH = 3,4.Example II. 100 kg of frozen pollock skins are thawed, mechanically cleaned as in Example 1, rinsed with cold water, and then the dripping hides of 66 kg are placed in a 200 liter drum mixer with internal blades and 60 liters of water are poured over them. The mixture is stirred for 40 minutes at 50 rpm. The suspension is poured from the drum, and the skins are again poured over with 60 liters of water and mixed for 30 minutes. This operation is repeated until the water coming out of the drum is clean. The further procedure is as in Example 1, maintaining the pH of the boric acid used, pH = 2.6, and the collagen solution is adjusted to pH = 3.5. The further procedure is as in Example I. The obtained solution of marine collagen with elastin contains elastin in the amount of 2100 µgN / cm ³ , with total nitrogen content of 6800 µgN / cm ³ , ash 0.26%, pH = 3.4.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 1.00.

Claims

Patent claims

The method of obtaining a solution of marine collagen with elastin, using the pre-treatment of fish skins consisting in the mechanical removal of meat and fat substances from the subcutaneous connective tissue, characterized in that the skins after preliminary treatment are introduced into a drum mixer with internal blades, with a capacity of about three times greater than the amount of the raw material in it, in which they are mixed with water in a ratio of 1.1: 1.0, for 20 = 40 minutes, at a speed of 50 rpm, and then a suspension of guanine and shells is discharged from the mixer drum. and pigment, water is added again and mixed, this operation is repeated until the leak is clean, and partially dehydrated skins are preferably disinfected with 0.2% hydrogen peroxide, and the extraction process is carried out with an aqueous solution of an organic acid, most preferably citric, keeping its concentration within the pH range from 2.5 to 2.7, and the obtained extract is adjusted to pH = 3.2 = 3.5, and then it is preserved with saturated With an alcoholic solution of nipagins used in an amount of 0.2% by weight relative to the starting material, this solution is left at a temperature of about 292 K for about 5 days and finally filtered.

2. The method according to p. A process as claimed in claim 1, characterized in that nipagin A or M or a mixture thereof in a ratio of 1: 1.5 is used.

3. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the mixture of nipagins A: M: P is used, i.e. p-hydroxybenzoic acid ethyl-, methyl-, propyl ester, respectively, in a ratio of 1: 1: 1.