生产骨明胶的方法和通过该方法生产的骨明胶
1.本发明涉及一种生产等电点低于6的骨明胶的方法。
2.本发明还涉及一种通过这种方法生产的骨明胶。
3.从动物骨骼获取明胶早已为人所知。与其他用于生产明胶的起始材料(例如动物皮肤)一样，骨骼含有高比例的结构蛋白胶原蛋白，特别是i型胶原蛋白。
4.在工业规模上用于生产骨明胶的典型方法是一种多步过程，其包括作为必需步骤的骨骼在强酸性介质中的脱矿质化(消蚀)和随后在强碱性介质中的处理(浸灰)，以便随后能够在高温(通常在50至100℃之间)下分多个步骤提取明胶(参见r schrieber和h gareis：《明胶手册》(gelatin handbook)，2007，第2.2.5节)。
5.在消蚀期间，将粗磨的骨骼在逆流过程中用稀盐酸处理大约一周的时间，以便从骨组织中洗脱出矿物质组分(碳酸钙和磷酸钙)(参见《明胶手册》，第2.2.1.1节)。通过这个过程获得的产物被称为骨胶原。消蚀中的相关成本因素是由于盐酸与钙矿物质的放热反应而需要冷却。另一个缺点是废水中的高氯化物载量。
6.随后所述骨胶原的浸灰对于有效提取明胶来说是必需的。通常，所述浸灰过程包括用氢氧化钙悬液(ph值大于12)处理几个月的时间(参见《明胶手册》，第2.2.4.1节)。尽管使用更强的碱可以缩短处理时间(例如在使用氢氧化钠时缩短至几天)，但这会导致产量损失。
7.上述方法得到b型骨明胶，其特征在于等电点(iep)低于5.6，通常在4.8至5.5的范围内。iep对应于明胶的多肽链(或从其生产的胶原蛋白肽)具有中性总电荷时的ph值。b型明胶的相对较低的iep是由于在浸灰期间氨基酸天冬酰胺和谷氨酰胺分别被几乎完全转变成天冬氨酸和谷氨酸这一事实。
8.因此，由于处理时间长和/或由于化学品的高消耗，b型骨明胶的生产在占用资金方面会产生相对高的成本。
9.其中在酸性介质中提取骨胶原而不进行浸灰的a型骨明胶的生产，也是已知的。a型明胶具有高于6的高iep，在a型骨明胶的情况下通常在6至8之间的范围内(在猪皮明胶的情况下在8至9的范围内)。然而，由于在相同凝胶强度下的黏度低于b型明胶，因此a型明胶仅适用于少数应用领域。此外，a型骨明胶与猪皮明胶存在竞争，后者的生产成本要低得多。
10.本发明的目的是提出一种简单、低成本的生产低等电点骨明胶的方法。
11.根据本发明，这一目的通过在引言中提到的类型的方法来实现，所述方法包括下述步骤：
12.a)提供脊椎动物的骨骼；
13.b)将所述骨骼机械粉碎至粒径小于1500μm、优选地小于500μm、更优选地小于300μm；
14.c)使用水性介质将粉碎的骨骼在100至140℃、优选地120至130℃的温度下提取0.5至10分钟、优选地1至5分钟、更优选地1至3分钟的一段时间；
15.d)将所述水性明胶溶液与所述粉碎的骨骼分离；和
16.e)干燥所述水性明胶溶液，以便获得等电点低于6的骨明胶，
17.其中所述方法不包括用碱浸灰所述骨骼，并且其中所述步骤a)中提供的骨骼未经历浸灰。
18.在本发明的情形中令人吃惊地发现，如果观察到相应的方法参数，可以通过这种简单的方法在相对少的过程步骤中从骨骼生产明胶。在这种情况下，根据本发明生产的骨明胶具有低于6的低iep，因此适用于b型明胶的典型应用领域。
19.根据本发明的方法明确地省去了骨骼的浸灰，所述浸灰在极端情况下花费几个月，至少也是几天。仅这一点就显著降低了根据本发明的方法的时间和能量需求以及废水污染。在本说明书的上下文中，术语“浸灰”被理解为是指用ph值高于12的碱处理。
20.在根据本发明的生产方法的背景中，骨骼的预先消蚀是可能的，但本质上不是必需的。因此，根据本发明的方法优选地不包括用酸消蚀骨骼，并且在步骤a)中提供的骨骼优选地未经历消蚀。这也减少了所述方法的时间需求和成本。在本说明书的上下文中，术语“消蚀”被理解为是指用ph值低于1的酸处理。
21.作为根据本发明的方法的起始原料，原则上可以使用任何脊椎动物的骨骼，因此包括鸟类和鱼类的骨骼。然而，优选地，所述方法使用哺乳动物的骨骼，特别是牛科动物的骨骼来进行。
22.如果在粉碎之前将骨骼清洁、特别是脱脂，会是有利的。清洁所述起始原料有利于步骤c)中的高效提取，并且可以生产高质量的骨明胶。
23.优选地，所述骨骼的清洁包括用一种或多种酶、优选为蛋白酶和/或脂肪酶进行处理。脂肪酶用于脱脂，而非胶原蛋白可以使用蛋白酶分解并除去。在骨骼被适当粉碎之前，所述蛋白酶对胶原蛋白的水解程度可以忽略不计。
24.在粉碎之前，所述骨骼有利地具有低于4重量％、优选地低于1重量％、更优选地低于0.5重量％的脂肪含量。
25.将所述优选清洁的骨骼机械粉碎以得到小于1500μm的粒径，是根据本发明的方法的一个必不可少的特征。所述小的粒径使得能够从所述骨骼材料直接提取明胶，而无需现有技术中已知的预处理例如消蚀或浸灰。所述机械粉碎可以包括骨骼的干磨或湿磨。湿磨优选地在用于提取的水性介质中进行。
26.根据本发明的方法中的提取，优选地在所述水性介质中粉碎的骨骼的重量含量为0.05至0.5kg/l、优选为0.1至0.3kg/l、更优选为0.15至0.2kg/l的情况下进行。
27.在根据本发明的方法中，所述粉碎的骨骼的提取在100至140℃的高温下进行，也就是说，所述提取基本上由热能的输入引起。任选地，所述提取可以借助空化作用，通过能量的额外输入例如通过超声或高压均质机来进一步加速和/或加强。另一种可能性是在提取期间施加ac电场。
28.如果所述提取在7.5至9、优选地8至8.5范围内的ph值下进行，会是有利的。通过在提取期间调整ph值，可以影响生产的骨明胶的等电点。根据本发明，所述等电点低于6，优选地在5.2至5.6的范围内。
29.在提取之前，特别是通过添加碱，优选地通过添加氢氧化钠或氢氧化钙溶液来调整ph值。
30.在本发明的优选实施方式中，在已分离出所述水性明胶溶液后，使所述粉碎的骨骼再经历步骤c)和d)至多两次。多次提取可以提高明胶的产量。在这里，对于每个提取步骤
来说，在根据本发明的方法的步骤c)中至多10分钟的相对短的提取时间是足够的。
31.优选地，所述水性明胶溶液与所述粉碎的骨骼的分离包括过滤，特别是膜过滤。这允许除去所述粉碎的骨骼和其他固体的甚至最小的粒子。
32.在过滤后，所述水性明胶溶液(在适合情况下在将多次提取的结果合并之后)优选地可以经历离子交换程序，特别是除盐。
33.将所述水性明胶溶液干燥以便获得iep低于6的骨明胶，可以通过本身在现有技术中已知的各种不同方法来进行。通常，在第一步中使用蒸发仪和/或超滤进行浓缩。最后，可以将明胶在胶凝后在加热滚筒上或在对流干燥机中干燥，直至它具有通常为10至12％的所需水分含量。
34.本发明还涉及一种等电点低于6的骨明胶，其通过根据本发明的方法来生产。
35.优选地，根据本发明的骨明胶具有5.2至5.6的等电点。
36.根据本发明的骨明胶可用于b型明胶的所有常用应用领域。特别有利的是，根据本发明的骨明胶适用于制造明胶软胶囊。
37.从下文描述的实施例，本发明的这些和其他优点会变得显而易见。
38.实施例：在实验室规模上生产骨明胶
39.向165g来自于牛骨的骨粉(d50《350μm；d90《700μm)添加735g水。使用氢氧化钠溶液将所述形成的悬液的ph值调整到8.5的值。然后，将所述悬液在微波炉中加热到120至127℃之间大约1min，同时搅拌。
40.在冷却(大约20min)至95℃后，可以将所述从骨粉提取的明胶的水性溶液与固体组分分离。使分离的固体再一次经历上述程序，并使用板式过滤器通过过滤来处理合并的明胶溶液。
41.在完全离子交换后，得到电导率为2.1μs并且ph值为5.5的水性明胶溶液。该ph值大致对应于明胶的等电点。
42.在这个双阶段提取后，骨明胶的产量为相对于使用的骨粉16重量％。