1.2 Производные коллагена
1.2.1 Тропоколлаген
Тропоколлаген - структурная единица коллагена. Три полипептидные цепи (около 1000 аминокислот каждая), скручиваясь, образуют молекулу тропоколлагена размерами 380 х 1,5 нм. Каждая спираль состоит из многократно повторяющихся триад аминокислот, из которых третья всегда глицин, вторая - пролин или лизин, а первая любая (кроме указанных трех) - ред. Спиральная организация придаст волокнам структурную устойчивость и повышенную сопротивляемость растяжению [4].
Молекула тропоколлагена – это белок коллаген. Одной из отличительных черт данного белка является то, что 1/3 всех его аминокислотных остатков составляет глицин, 1/3 – пролин и 4-гидроксипролин, около 1% – гидроксилизин; некоторые молекулярные формы коллагена содержат также 3-гидроксипролин, хотя и в весьма ограниченном количестве:
Молекулярная масса тропоколлагена около 285000. Тропоколлаген состоит из трех полипептидных цепей одинакового размера, которые сливаются в спиралевидный триплет. Тройная спираль стабилизируется многочисленными межцепочечными поперечными сшивками между лизи-новыми и гидроксилизиновыми остатками. Каждая полипептидная цепь тропоколлагена содержит около 1000 аминокислотных остатков. Таким образом, основная структурная единицаколлагенаимеет очень большие размеры, например, в 10 раз больше, чемхимотрипсин.
Изучение аминокислотного состава и последовательности чередования аминокислотв полипептидных цепях тропоколлагена показало, что существует два типа цепей – цепи α1 и α2, а также четыре разновидности цепи α1: α1 (I), α1 (II), α1 (III) и α1 (IV). В таблице 2 представлены данные о структуреколлагеновразличныхтканей.
Таблица 1. Структура коллагенов различных тканей
[5].
1.2.2 Гидролизаты коллагена
Гидролизат коллагена - продукт гидролиза коллагена (фибриллярного белка). Положительно влияет на функциональное состояние кожи, способствует увлажнению, регенерации и возмещению потери аминокислот в коже, обладает питательным, омолаживающим и ранозаживляющим действием. На его основе разрабатываются рецептуры кремов для ухода за кожей лица, средств для волос.
Гидролизат коллагена:
термостабилен
хорошо растворим в воде
при растворении прозрачен
имеет рН 5,5
сочетается с различными косметическими компонентами и консервантами.
при введении в косметические средства гидролизата коллагена значительно усиливается регенерация клеток кожи [6].
Гидролизат коллагена содержит аминокислоты глицин, пролин и аланин, а также модифицированные формы аминокислот пролина и лизина - оксипролин и оксилизин [7].
Существует три способа получения гидролизата коллагена: кислотный‚ щелочной и ферментативный. Недостатком кислотного гидролиза является полное разрушение триптофана‚ частичное оксиаминокислот (серина и треонина)‚ разрушение витаминов‚ а также образование гуминовых веществ‚ отделение которых затруднительно. Кроме того, при нейтрализации кислотных гидролизатов образуется большое количество солей: хлоридов или сульфатов‚ которые токсичны для организма человека. Поэтому кислотныегидролизаты нуждаются в последующей очистке. Ферментативный гидролиз дорогостоящее производство‚ позволяющее расщеплять молекулу коллагена так‚ что в результате этого процесса образуется уникальный по эффективности гидролизат коллагена (фармацевтической степени очистки) ‚ который максимально усваивается организмом. Таким образом‚ получается сбалансированный комплекс структурных аминокислот‚ так необходимых организму для роста‚ развития и восстановления тканей. Единственным недостатком ферментативного гидролизата коллагена является дорогостоящее сырье и приготовление ферментов для его производства [8].
Гидролизат коллагена рекомендован в качестве вспомогательного средства для лечения и профилактики заболеваний суставов, оптимизации обмена веществ, улучшения состояния и функции структурных элементов, образующих сустав, уменьшения отечности суставов, а также при:
повышенных физических нагрузках,
обострении заболевании суставов,
ослабленном пищеварении и снижении усвояемости питательных веществ из пищи,
восстановлении после травм и хирургических операции,
проведении профилактики заболеваний опорно-двигательного аппарата, начиная для людей с возраста 25-30 лет [9].
Гидролизат рыбьего белка.
Настоящее изобретение относится к применению обработанного ферментами гидролизата рыбьего белка (fish protein hydrolyzate, FPH). Вещество FPH снижает концентрацию холестерина в плазме и триглицеридов в печени, также предназначен для лечения и/или предупреждения атеросклероза, коронарной болезни сердца, стеноза, тромбоза, инфаркта Миокарда, удара и жировой дистрофии печени. FPH также индуцирует благоприятное изменение картины жирных кислот и снижает концентрацию гомоцистеина в плазме [10].
Способ получения функционального коллагенового гидролизата предусматривает приемку коллагенсодержащего сырья (отходы жиловки мяса), удаление ножом видимых прирезей жировой и мышечной ткани, промывку в проточной воде температурой 30-35°С в течение 5-10мин, измельчение на волчке с диаметром отверстий 2-3мм, ферментативный гидролиз измельченной массы проводят в две стадии, сначала на первой стадии применяют ферментный препарат обще протеолитического действия Нейтраза 1.5 MG с целью удаления балластных веществ для чего готовят его водный раствор и вносят в измельченную массу с гидромодулем 1:2 при дозировке 5ед. протеолитической активности на1г. сырья, обработку ведут в течение 2-2,5 ч. при температуре45-55 °С и рН=6,8-7,2, после обработки ферментным препаратом Нейтраза 1.5 MG твердую фракцию промывают водой для удаления продуктов гидролиза и фермента , отделяют центрифугированием при частоте вращения 83 оборота в секунду втечение 5 мин, затем измельчают на гомогенизаторе, а в измельченную массу вносят водный раствор ферментного препарата с коллагенолитической активностью «Коллагеназа пищевая» с гидромодулем 1:2, взятый в количестве 6 ед. протеолитической активности на 1г сырья, обработку проводят в течение 2,5-3 ч при температуре 37-40 °С и рН=6,8-7,2, после обработки ферментным препаратом «Коллагеназа пищевая» твердую фракцию отделяют центрифугированием при частоте вращения 83 оборота в секунду, и полученный коллагеновый гидролизат упаковывают в полиэтиленовые пакеты и замораживают [11].
Белковый гидролизат из свиных шкур или из спилки крупнорогатого скота.
Существует несколько способов получения такого гидролизата, но у каждого имеются недостатки такие как: высокое содержание соли в готовом продукте, что ограничивает использование его в пищевой промышленности, конечный продукт имеет посторонний запах и вкус, либо высокая стоимость продукта.
Но согласно патенту №2458521 существует способ, который направлен на повышение технологических свойств конечного продукта, а именно повышение желирующей, влаго- и жироудерживающей способности, что обеспечивает использование в пищевой промышленности. в частности при производстве мясных продуктов, например, колбас, паштетов, пельменей, блинчиков с мясной начинкой.
Цель достигается за счет того, что в способе получения белкового гидролизата, включающем отбор сырья, предварительный гидролиз горячей водой, декантацию жидкой фазы, гомогенизацию и сушку, в качестве сырья используют свиную шкуру или спилки крупного рогатого скота (КРС), после гидролиза горячей водой проводят гидролиз гидроксидом натрия концентрацией 0,03-0,5% при температуре 95-100°С и гидромодуле 1:(2-3) в течение 3-4 часов. После декантации жидкой фазы отделяют жир центрифугированием, гомогенизацию производят с дальнейшим соединением фугата и продолжают процесс. Процесс гидролиза продолжают 1-1,5 часа с последующей нейтрализацией соляной кислотой до pH=6,5-7,0 [12].