RU2680968C1 - Method of obtaining completely hydrolyzed collagen - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to a method for producing a highly purified mixture of 15 free amino acids, obtained by the complete hydrolysis of collagen. Method of obtaining fully hydrolyzed collagen includes hydrolysis in the presence of hydrochloric acid at a temperature of +120–125 °C; sorption of collagen amino acids on medium crosslinked cation exchanger, for example KU-2-8; elution of amino acids and ammonia with 2N alkali; distilling ammonia from the eluate under vacuum; Neutralization and clarification of the amino acid solution on the ion-sorbent IA-4, according to the invention, a part of hydrochloric acid that is not chemically bound to amino acids, after the end of the hydrolysis is removed in the form of hydrogen chloride by vacuum distillation, the vapors of hydrogen chloride and water are absorbed in a closed cycle with cold water and the resulting hydrochloric acid is used in the process of collagen hydrolysis.

EFFECT: method allows to exclude the stage of neutralization of hydrochloric acid on anion exchanger of the type AN-31 in OH-form with its subsequent regeneration with an alkali solution, to reduce the amount of edematous water.

1 cl, 1 ex

Description

Данное изобретение относится к пищевой промышленности и медицины, также касается производства высокоочищенной смеси аминокислот, по их соотношению и количеству полностью соответствующей белку коллагену. Коллаген и его ферментативные гидролизаты широко используются в медицине для лечения опорно-двигательного аппарата и в косметологии. Однако эффективность коллагена многократно возрастает, если использовать его полный гидролизат, т.е. смесь из 15-ти аминокислот коллагена в свободном состоянии. Поступая в желудочно-кишечный тракт, аминокислоты быстрее всасываются в кровь и разносятся по всему организму, обеспечивая воспроизводство коллагена путем биохимического синтеза в кровеносных сосудах, дисках позвоночника, связках костей и в костной ткани. Полный гидролизат коллагена (условно «коллагенит») получают путем высокотемпературного кислотного гидролиза гольевого спилка шкур КРС или другого сырья, содержащего коллаген. Технология не имеет близких аналогов и состоит в следующем: сырье, содержащего коллаген, загружают в эмалированный или стеклянный реактор, затем заливают 16-17% раствор соляной кислоты, герметизируют реактор, нагревают содержимое до +120 градусов и выдерживают при указанной температуре 6 часов. Затем реактор охлаждают до температуры +50-55 градусов, подключают вакуум и отгоняют смесь воды и хлористого водорода, собирая ее в абсорбере, где пары НС1 поглощаются водой, распыляемой сверху форсункой. Оставшийся хлористый водород химически связан с аминокислотами и выделяющимся при гидролизе в виде побочного продукта аммиаком. После отгонки НСl гидролизат фильтруют под вакуумом на нутч-фильтре. Прозрачный фильтрат с рН 1,5-2,0 осветляют, пропуская через ионообменную колонну с ионосорбентом ИА-4-продуктом поликонденсации фенола, формальдегида, уротропина и этиленгликоля микропористой структуры. Осветленный раствор аминокислот пропускают через ионообменную колонну с катеонитом типа ку2 8, где аминокислоты сорбируются вместе с аммиаком. После промывки колонны водой, аминокислоты элюируют с колонны раствором 2Н щелочи, количество которой эквивалентно обменной емкости катионита в колонне. Аммиак отпаривают из элюата под вакуумом, аминокислоты нейтрализуют соляной кислотой рН 4,5-5,0 и осветляют на колонне со смолой МА-4. Полученный из очищенного раствора путем лиофильной сушки препарат содержит не менее 90% свободных аминокислот коллагена.This invention relates to the food industry and medicine, also relates to the production of a highly purified mixture of amino acids, in terms of their ratio and the amount that is fully consistent with collagen protein. Collagen and its enzymatic hydrolysates are widely used in medicine for the treatment of the musculoskeletal system and in cosmetology. However, the effectiveness of collagen increases many times if you use its complete hydrolyzate, i.e. a mixture of 15 collagen amino acids in a free state. Entering the gastrointestinal tract, amino acids are more rapidly absorbed into the bloodstream and are distributed throughout the body, ensuring the reproduction of collagen by biochemical synthesis in blood vessels, spinal discs, ligaments of bones and bone tissue. A complete collagen hydrolyzate (conditionally “collagen”) is obtained by high-temperature acid hydrolysis of a glue split of cattle skins or other raw materials containing collagen. The technology has no close analogues and consists in the following: the raw material containing collagen is loaded into an enameled or glass reactor, then a 16-17% hydrochloric acid solution is poured, the reactor is sealed, the contents are heated to +120 degrees and kept at this temperature for 6 hours. Then the reactor is cooled to a temperature of + 50-55 degrees, a vacuum is connected and a mixture of water and hydrogen chloride is distilled off, collecting it in an absorber, where HC1 vapors are absorbed by water sprayed from above by a nozzle. The remaining hydrogen chloride is chemically bound to amino acids and is released by hydrolysis as ammonia by-product. After distillation of the HCl, the hydrolyzate is filtered under vacuum on a suction filter. A transparent filtrate with a pH of 1.5-2.0 is clarified by passing through an ion exchange column with an ion-absorbent IA-4 polycondensation product of phenol, formaldehyde, urotropine and ethylene glycol of a microporous structure. The clarified solution of amino acids is passed through an ion exchange column with ku2 8 type cateonite, where amino acids are sorbed together with ammonia. After washing the column with water, amino acids elute from the column with a 2N alkali solution, the amount of which is equivalent to the exchange capacity of cation exchanger in the column. Ammonia is evaporated from the eluate under vacuum, the amino acids are neutralized with hydrochloric acid, pH 4.5-5.0, and clarified on a column with MA-4 resin. Obtained from a purified solution by freeze drying, the preparation contains at least 90% of free collagen amino acids.

Пример 1.Example 1

В эмалированный реактор емкостью 630 литров, снабженный мешалкой и рубашкой загружают 150 килограмм нарезанного на полоски гольевого спилка шкур и заливают 305 литров 17% раствор соляной кислоты. Аппарат герметизируют и нагревают паром до 120 градусов. Затем включают мешалку и перемешивают содержимое при указанной температуре в течении 6 часов. Затем аппарат охлаждают до 50 градусов, подключают вакуум и при перемешивании отгоняют озеотропную смесь воды и хлористого водорода, постепенно повышая температуру в реакторе до 80 градусов. Пары направляют в абсорбер, где они орошаются холодной водой в количестве 100 литров, циркулирующей в замкнутом пространстве. Процесс ведут до тех пор, пока проба рН, взятая из аппарата не покажет 1,5. Полученную соляную кислоту сливают в сборник из полипропилена. Туда же загружают 60 литров 32% технической соляной кислоты. Получают 305 литров 17% соляной кислоты для следующей операции гидролиза. В остаток после отгонки соляной кислоты добавляют 200 литров воды и фильтруют под вакуумом на нутч-фильтре. Получают 17 килограмм черного маслянистого осадка и 300 литров прозрачного фильтрата, содержащего 75 килограмм аминокислот. Фильтрат пропускают через осветляющую ионообменную колонну, загруженную ионосорбентом ИА-4-продуктом поликонденсации фенола, формальдегида, уротропина и этиленгликоля микропористой структуры. Объем колонны составляет 100 литров. Раствор подают снизу со с скоростью 50 л/час. Осветленную фракцию отбирают, когда коэффициент преломления «п» повышается от 1,333 до 1,335 и заканчивают отбирать при снижении «п» до величины 1,334. Осветленный раствор пропускают через ионообменную колонну, загруженного 400 литров катионита ку2 8 рН-форме снизу со скоростью 100л/час. Раствор вытесняют с колонны водой. Сорбированные на катионите аминокислоты элюируют 300 литров 2Н раствора КОН. Элюат представляет собой раствор с запахом аммиака-побочного продукта гидролиза коллагена с рН 11,2. Аммиак удаляют путем вакуум-выпарки при температуре 75 градусов и вакууме 0,8 атм. Упаренный раствор в количестве 250 литров имеет рН 8,7 и содержание сухих веществ 28%. Аминокислоты переводят в Сl- форму добавляя в раствор 46 литров 36% НСl. 296 литров нейтрализованного до рН 5,5 раствора осветляют на колонне, содержащей 100 литров осветляющего сорбента ИА-4. Раствор подают на колонну снизу со скоростью 50 л/час. Контроль процесса ведут по коэффициенту преломления. Фракцию аминокислот отбирают в диапазоне «п» от 1,335 к снижению до 1,334. Получают 376 литров бесцветного раствора без запаха с приятным вкусом и концентрацией аминокислот 23%. Товарная форма продукта-запаянные пакетики из фольги, содержащие 20 миллилитров 20% раствора. Распылительная или лиофильная сушка продукта представляет больше трудности в силу его чрезвычайно высокой гигроскопичности.In an enameled reactor with a capacity of 630 liters, equipped with a stirrer and a jacket, 150 kilograms of skins cut into strips of a clay split are loaded and 305 liters of a 17% hydrochloric acid solution are poured. The device is sealed and heated with steam to 120 degrees. Then turn on the stirrer and mix the contents at the indicated temperature for 6 hours. Then the apparatus is cooled to 50 degrees, a vacuum is connected and an ozeotropic mixture of water and hydrogen chloride is distilled off with stirring, gradually increasing the temperature in the reactor to 80 degrees. Vapors are sent to the absorber, where they are irrigated with cold water in an amount of 100 liters, circulating in a confined space. The process is carried out until a pH sample taken from the apparatus shows 1.5. The resulting hydrochloric acid is poured into a collection of polypropylene. 60 liters of 32% of technical hydrochloric acid are loaded there. 305 liters of 17% hydrochloric acid are obtained for the next hydrolysis operation. 200 liters of water are added to the residue after distillation of hydrochloric acid and filtered under vacuum on a suction filter. 17 kilograms of a black oily precipitate and 300 liters of a clear filtrate containing 75 kilograms of amino acids are obtained. The filtrate is passed through a clarifying ion-exchange column loaded with ion-absorbent IA-4 polycondensation product of phenol, formaldehyde, urotropine and ethylene glycol microporous structure. The column volume is 100 liters. The solution is supplied from below with a speed of 50 l / h. The clarified fraction is taken away when the refractive index "p" rises from 1.333 to 1.335 and it is finished taking when the "p" decreases to a value of 1.334. The clarified solution is passed through an ion-exchange column loaded with 400 liters of cuonite ku2 8 pH-form from below with a speed of 100 l / h. The solution is displaced from the column with water. Amino acids adsorbed on cation exchange resin elute with 300 liters of a 2N KOH solution. The eluate is a solution with the smell of ammonia, a by-product of collagen hydrolysis with a pH of 11.2. Ammonia is removed by vacuum evaporation at a temperature of 75 degrees and a vacuum of 0.8 ATM. One stripped off solution in an amount of 250 liters has a pH of 8.7 and a solids content of 28%. Amino acids are converted to the Cl form by adding 46 liters of 36% Hcl to the solution. 296 liters of a solution neutralized to pH 5.5 are clarified on a column containing 100 liters of clarifying sorbent IA-4. The solution is fed to the column from below at a rate of 50 l / h. The process is controlled by the refractive index. The fraction of amino acids is selected in the range "p" from 1.335 to decrease to 1.334. Get 376 liters of a colorless, odorless solution with a pleasant taste and an amino acid concentration of 23%. The commodity form of the product is sealed foil bags containing 20 milliliters of a 20% solution. Spray or freeze drying of the product is more difficult due to its extremely high hygroscopicity.

По качеству продукт полностью удовлетворяет требованиям фармстатьи:In terms of quality, the product fully meets the requirements of the pharmaceutical article:

Содержание свободных аминокислот - 92%The content of free amino acids - 92%

Содержание короткоцепочечных пептидов - 5%The content of short-chain peptides - 5%

Зольность - 0,2%Ash content - 0.2%

Влага-2,8%Moisture - 2.8%

Тяжелые металлы отсутствуют.Heavy metals are absent.

Claims (1)

Способ получения полностью гидролизованного коллагена, включающий гидролиз в присутствии соляной кислоты при температуре +120-125°C; сорбцию аминокислот коллагена на среднесшитом катионите, например КУ-2-8; элюцию аминокислот и аммиака 2Н щелочью; отгонку аммиака из элюата под вакуумом; нейтрализацию и осветление раствора аминокислот на ионосорбенте ИА-4, отличающийся тем, что часть соляной кислоты, химически не связанную с аминокислотами, после окончания гидролиза удаляют в виде хлористого водорода путем вакуум-отгонки, пары хлористого водорода и воды поглощают в замкнутом цикле холодной водой и полученную соляную кислоту используют в процессе гидролиза коллагена.A method of obtaining a fully hydrolyzed collagen, including hydrolysis in the presence of hydrochloric acid at a temperature of + 120-125 ° C; sorption of collagen amino acids on a crosslinked cation exchange resin, for example KU-2-8; elution of amino acids and ammonia 2H with alkali; distillation of ammonia from the eluate under vacuum; neutralization and clarification of the solution of amino acids on the IA-4 ion sorbent, characterized in that the part of hydrochloric acid, not chemically bonded to amino acids, is removed in the form of hydrogen chloride by vacuum stripping after the end of hydrolysis, the vapors of hydrogen chloride and water are absorbed in a closed cycle by cold water and the resulting hydrochloric acid is used in the process of collagen hydrolysis.