СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО МИКРОПОРОШКА КОЛЛАГЕНА ИЗ ШКУРЫ РЫБЫ Российский патент 2025 года по МПК A23L29/281 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в косметической, медицинской и других областях промышленности.

Материалы на основе природных полимеров, например коллагена, обладают рядом ценных свойств, такими как высокая биосовместимость, биодеградация, что позволяет их применять в различных областях биотехнологии.

Коллаген - нитевидный белок, который составляет основу соединительной ткани. На коллаген приходится приметно треть всех белков в организме человека. Коллаген один из ключевых компонентов суставов, костей, сухожилий, волос, кожи, ногтей и зубов. Кроме того, коллаген образует стенки вен, артерий и капилляров. Молекулы коллагена образуют длинные тонкие белковые волокна - фибриллы. Они служат для скрепления клеток, связывают наш организм в единое целое и позволяют тканям выдерживать растяжение. С возрастом запасы коллагена истощаются. Фибриллы начинают разрушаться быстрее, тогда синтез коллагена по естественным причинам замедляется. Это ведет к проявлению первых признаков старения - кожа истончается и теряет эластичность, образуются морщины, кости становятся более хрупкими, а суставы менее подвижными. При недостаточности коллагена (механической, метаболической) возникают различные заболевания кожи, внутренних органов и систем.

Аминокислотный состав рыбного коллагена - это самая эффективная комбинация для сохранения здоровья организма на клеточном уровне. Исследованиями установлено, что рыбный коллаген усваивается организмом в 1,5 раза эффективнее и имеет более высокую биодоступность по сравнению с животным коллагеном. Кроме того, рыбный коллаген показал свою способность увеличивать выработку собственного коллагена в организме.

Известно, что коллаген чешуи рыбы составляет 80-90% от всех ее белков [Исследования и применение рыбной чешуи в различных отраслях промышленности / В.И. Воробьев, Е.В. Нижникова // Научный журнал «Известия КГТУ», № 4. - 2017. - С.147-158], в этой связи получение коллагена из чешуи рыб является актуальным.

Известен способ хирургического лечения прогрессирующей близорукости (патент RU №2100992, кл. A61F 9/007, опубл. 10.01.1998), в котором исследованиями установлено, что рыбы имеют естественный иммунитет, близкий таковому, как у человека. Рыбы обладают иммунитетом (невосприимчивостью) к широкому спектру микробной флоры, токсинам, специфическим антигенам. Иммунно-глобулин-гамма, являющийся носителем антител, имеет почти один и тот же количественный состав как у рыб, так и у человека. Исходя из этого в известном способе хирургического лечения прогрессирующей близорукости путем склероукрепляющей операции в качестве трансплантата используют стенку воздушного пузыря рыбы. При этом материал получают как из свежеотловленной рыбы, так и в предварительно консервированном виде.

Показано, что воздушный (плавательный) пузырь рыбы изнутри покрыт однослойным плоским эпителием (карповые, тресковые) или многорядным плоским эпителием (осетровые). За эпителием идет слой рыхлой соединительной ткани, а за ним слой плотной соединительной ткани. В стенке воздушного (плавательного) пузыря рыбы располагаются гладкие мышечные волокна. С вентральной стороны воздушный (плавательный) пузырь прикрыт брюшиной (В.А. Аминева, А.А. Яржомбек. «Физиология рыб» - М.: 1984; В.И. Лукьяненко. «Иммунология рыб» - М.: 1971).

Однако использование пузыря свежеотловленной рыбы требует выполнение ряда других процедур, связанных с обеспечением надлежащего качества материала при использовании и хранении в течение определенного времени, а температурные режимы консервации негативно влияют на биологическую ценность продукта, при которой происходит частичная денатурация белков.

Известен способ изготовления сухого рыбного коллагена для рыбной промышленности, заключающийся в просаливании, промывании, разрезании, сушке и измельчении коллагена (патент RU №2232515, кл. A23L 1/0562, A23L 1/326, A23J 3/04, опубл. 20.07.2004).

Недостатком данного способа является то, что процесс изготовления сухого коллагена очень длительный, энергозатратный, кроме того, использование поваренной соли при просаливании, водно-спиртового раствора при отмачивании, обезжиривания и обезвоживания органическим растворителем (этиловым спиртом или ацетоном) коллагена может привести к частичной потере ценных веществ (разрушение витаминов, денатурация белка).

Известен способ получения гидролизата коллагена (патент RU 2272808, кл. С07К 1/36, А23L 1/0562, опубл. 27.03.2006), в котором сырье (промытые кишки, каныга или кожный покров млекопитающих и птиц, а также плавательные пузыри гидробионтов и рыб, отделенных от сопутствующих им белков), содержащее коллаген, предполагающий замачивание измельченного сырья в холодной воде, затем в растворе поваренной соли, нагревании до 40°C, обработку липазой для расщепления жиров, промывание, растворение в растворе поваренной соли и обработку протеазой при 40°C для получения гидролизата. По окончании обработки смесь высушивают в вакууме.

Недостатком данного способа является многостадийность, использование большого количества реагентов и присутствие в гидролизате коллагена примесей высокомолекулярного коллагена.

Известен способ получения коллагена (патент RU №2094999, кл. А22С 13/00, С07К 1/36, опубл. 10.11.1997), в котором сырье, содержащее коллаген, предлагается вначале замачивать в воде, охлаждаемой льдом при рН 5,5, а затем, увеличив рН до 10,5, обрабатывать полученный конгломерат алкалазой и затем вновь снижать рН раствора до 5,5. Фильтрация и последующая стерилизация раствора обеспечивает получение коллагена.

Недостатком данного изобретения является то, что в процессе получения коллагена осуществляется частичный гидролиз связей коллагена между оксилизином и глутаминовой кислотой из-за предусмотренного технологией применения протеолитического фермента щелочной алкалазы. В результате происходит разрушение основных аминокислот и частичное дегликозирование белковой молекулы, и как итог - нарушение структуры коллагена с потерей всех его ценных физико-химических свойств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения сухого микропорошка коллагена, защищенный патентом RU 2604504 С2, кл. A23L 29/281, принятый за ближайший аналог (прототип). В способе по прототипу для получения сухого микропорошка коллагена из природного полимера используется плавательный пузырь рыбы из семейства осетровых. Отобранный пузырь промывается проточной водой и очищается тщательно от жировых примесей и слизи механическим путем. Плавательный пузырь вскрывается продольным разрезом, и промывается проточной водой его внутренняя полость. Механическим путем отпрепаровывается средний (мышечный) слой вместе с наружной оболочкой, а получаемый нативный материал (коллаген) высушивается на воздухе при температуре 25-30°С в течение 72-80 ч. Высушенный коллаген, например, с помощью острого лезвия измельчается до размеров частиц не более 0,5 мм, после чего подвергается механоактивации в мельнице планетарного типа при скорости мелющих тел 700-800 оборотов в минуту в течение 10-15 минут. В результате получают микропорошок с фракцией измельченных частиц не более 15 мкм.

Недостатком способа по прототипу является его низкая эффективность, обусловленная слабой усвояемостью в организме полученного коллагена.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в обеспечении и сохранении структурообразования коллагена и усиление его биологических свойств.

Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в получении сухого микропорошка коллагена из чешуи морской рыбы, пригодного для использования в качестве натуральной протеиновой основы для изготовления медицинских, косметических и пищевых изделий и средств.

Технический результат достигается за счет того, что отобранная чешуя рыбы очищается от слизи промывкой в горячей воде в течение 10-20 с либо в 9 % растворе уксуса после чего повторно промывается в проточной воде, воздушную сушку чешуи рыбы проводят при температуре 20-23°С в течение 48 ч, после чего высушенный коллаген измельчают на частицы размерами не более 0,3 мм, смешивают с измельченными до размера не более 0,3 мм семенами тыквы и миндалем, смесь дополнительно подвергают механоактивации в планетарной шаровой мельнице при скорости вращения мелющих тел 500 оборотов в минуту в течение 20-25 мин.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.

Признак «очищается тщательно от слизи промывкой в горячей воде в течении 10-20 с либо в 9% растворе из уксуса и повторно промывается в проточной воде» позволяет осуществить полную очистку отобранной чешуи от естественной слизи.

Признак «первичная сушка коллагена проводится в течение 48 часов при температуре от 20-23°С» позволяет осуществить полное высыхание с постепенным испарением жидкости из субстрата.

Признак «высушенная чешуя рыбы измельчается до достижения размеров частиц не более 0,3 мм» показывает о получении массы, размеры частиц которой наиболее подходят для последующей эффективной механоактивации.

Признак «получаемую массу подвергают механоактивации в планетарной шаровой мельнице ...» позволяет выработать материал, пригодный для использования в качестве основы для средств и изделий.

Способ получения сухого микропорошка коллагена из чешуи рыб заключается в следующем.

Используется чешуя морской рыбы, так как в ней содержится большее количество коллагена, чем в чешуе пресноводной рыбы. Отобранная чешуя промывается проточной водой, очищается тщательно от слизи промывкой в горячей воде в течение 10-20 с либо в 9% растворе уксуса и повторно промывается в проточной воде. Очищенная от слизи чешуя высушивается без воздействия солнечных лучей на воздухе либо в сушильной камере при температуре 20-23°С в течение 48 ч. Высушенная чешуя механическим способом при помощи измельчителя измельчается до размеров частиц не более 0,3 мм. В целях увеличения потребления цинка и меди, которые способствуют улучшения усвоения полученного организмом коллагена и выработке самим организмом коллагена, используются семена тыквы и миндаль, которые механическим способом при помощи измельчителя измельчается до размеров частиц не более 0,3 мм. Измельченные чешуя, семена тыквы и миндаль смешиваются, после чего смесь подвергается механоактивации в планетарной шаровой мельнице в течение 20-25 мин при скорости 500 оборотов в минуту. В результате получают микропорошок с фракцией измельченных частиц не более 5 мкм.

Готовый микропорошок коллагена пригоден для сухой и газовой стерилизации, при этом исключается разрушение структуры коллагена, что способствует сохранять структурные свойства природного полимера как основу для изготовления медицинских, косметических и пищевых изделий и средств.

Таким образом, предложенный способ получения сухого микропорошка коллагена из чешуи рыбы позволяет получать порошок коллагена, который является эффективным за счет улучшения усвоения полученного организмом коллагена и способствует выработке самим организмом коллагена путем использования в его составе семян тыквы и миндаля, кроме того по предложенному способу могут быть получены сухие основы бульонов, супов и соусов быстрого приготовления, что позволяет рационально использовать на пищевые цели вторичные ресурсы рыбоперерабатывающей промышленности, организовать безотходное производство, упростить и интенсифицировать технологический процесс за счет использования сырья без дополнительной термической обработки, снизить себестоимость готового продукта за счет использования недорогого сырья, расширить ассортимент натуральных рыбных изделий, сохранить ценные для организма человека питательные вещества, белки, микро- и макроэлементы.

Изобретение относится к способам получения коллагенсодержащих продуктов. Способ получения сухого микропорошка из чешуи рыбы предусматривает промывку, очистку от слизи, сушку получаемого коллагена, при этом отобранную чешую рыбы очищают от слизи промывкой в горячей воде в течение 10-20 с либо в 9% растворе уксуса, после чего повторно промывают в проточной воде. Далее проводят воздушную сушку чешуи рыбы при температуре 20-23°С в течение 48 ч. Затем высушенную чешую рыбы измельчают на частицы размерами не более 0,3 мм, смешивают с измельченными до размера не более 0,3 мм семенами тыквы и миндалем, смесь дополнительно подвергают механоактивации в планетарной шаровой мельнице при скорости вращения мелющих тел 500 оборотов в минуту в течение 20-25 мин. Предлагаемый способ получения сухого микропорошка из чешуи рыбы обеспечивает расширение арсенала средств получения высокопротеиновых продуктов, пригодных для изготовления медицинских, косметических и пищевых изделий и средств.

Способ получения сухого микропорошка из чешуи рыбы, включающий промывку, очистку от слизи, сушку получаемого коллагена, отличающийся тем, что отобранную чешую рыбы очищают от слизи промывкой в горячей воде в течение 10-20 с либо в 9% растворе уксуса, после чего повторно промывают в проточной воде, воздушную сушку чешуи рыбы проводят при температуре 20-23°С в течение 48 ч, после чего высушенную чешую рыбы измельчают на частицы размерами не более 0,3 мм, смешивают с измельченными до размера не более 0,3 мм семенами тыквы и миндалем, смесь дополнительно подвергают механоактивации в планетарной шаровой мельнице при скорости вращения мелющих тел 500 оборотов в минуту в течение 20-25 мин.