[发明专利]一种高流动性高浓度胶原蛋白溶液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高流动性高浓度胶原蛋白溶液及其制备方法。本发明的制备方法包括对脱脂处理后的胶原蛋白原料进行辐照处理，之后酶解。本发明一些实例的制备方法，操作简单，不改变后续的生产工艺，可以直接制备得到浓度高达10～20 mg/mL的胶原蛋白溶液。制备得到的胶原蛋白溶液20℃下的粘度为100～4500 cP，具有良好的流动性；得到的胶原蛋白分子具有典型的I型胶原蛋白结构特征，97.2 kDa下未出现明显杂带，胶原蛋白溶液中分子结构完整度较高，分子量约300 kDa，保留良好的生物活性；胶原蛋白溶液粘度稳定性好，可满足长期储存运输及进一步加工灌装的要求，克服了均质降粘处理的胶原蛋白溶液粘度易于回升所导致的加工时间短的不足。

技术领域

本发明属于生物领域，具体涉及一种高流动性高浓度胶原蛋白溶液及其制备方法。

背景技术

胶原蛋白（Collagen）是一类具有三螺旋结构、分子量约为300 kDa的结构蛋白，是细胞外基质（Extra cellular matrix，ECM）的主要成分之一，并广泛存在于肌腱、皮肤、血管和角膜中。在生物体内，胶原蛋白与聚多糖等成分共同形成精密且有序的细胞间网格结构，其对机体细胞的增殖、迁移和分化有着重要作用，并影响机体组织分化及其功能的发挥等。良好的细胞相容性和低免疫原性等特点使得胶原蛋白相关研究引起广泛关注，并被广泛的应用于化妆品、功能食品及生物材料等领域。

胶原蛋白溶液一般通过将原料粉碎、脱脂后酶解、纯化制备得到。这种工艺制备得到的胶原蛋白溶液中，胶原蛋白的含量一般不超过7 mg/mL，较低的浓度使其加工和运输都受到了局限。为了进一步提高胶原溶液的浓度，后续通常采用盐析或直接增加投料比例处理，盐析法虽然可以实现较好的浓缩效果，但处理时间较长，容易带来污染，产生的废水量也较大。同时，由于在胶原蛋白的酶解过程中，随着酶解过程中胶原蛋白的释放，酶解液的粘度也随之显著增加，高粘度的酶解液使得后续的酶解过程受到严重影响，这导致难以通过直接增大反应比例酶解来得到更高浓度的胶原蛋白溶液。

胶原蛋白是一种生物大分子，其溶液的粘度随着浓度的提高而增加，高浓度的胶原蛋白溶液一般具有高粘度(低流动性)。低粘度的胶原蛋白溶液具有更好的可加工性。如低粘度下，胶原蛋白溶液流动性高，在进行机器灌装时可以获得较好的灌装精度；高浓度胶原蛋白溶液的流动性低，在灌装及加工步骤时难以操作。如粘度＞8000 cP后，一方面流动性低，可机器灌装性变差，而另一方面在灌装过程发生溶液滞留的现象明显增多，会造成实际的灌装量不稳定，对最终产品均匀性及稳定性可能造成影响。

为了提高胶原蛋白溶液的流动性，现有技术一般通过终端均质和/或调节pH来实现。如薛新顺(薛新顺. 猪皮胶原蛋白的提取及粘度特性研究[J]. 中国胶粘剂，2007，16(3):4.)等以猪皮为原料，在柠檬酸和胃蛋白酶协同作用下提取胶原蛋白。采用旋转流变仪系统考察了浓度、pH、剪切速率、NaCl和CaCl₂、乙醇和丙三醇对胶原蛋白粘度的影响。结果显示，胶原蛋白溶液粘度随浓度增大呈指数增加趋势；pH=3时粘度最大，pH=4和pH=6-9时粘度下降，pH=10时粘度又陡然回升；粘度随剪切速率的增大呈对数下降趋势；NaCl和CaCl₂的添加都会使胶原蛋白溶液粘度下降；乙醇和丙三醇添加量在小于10％时，其添加浓度与粘度成正比例关系。这些方法需要对pH进行调整，同时添加其他组分，其使用方法受限。

均质不会引入外源成分，是更为常用的方法。但是均质具有如下缺点：1）均质会产生大量的热，高速剪切的存在，容易造成温敏性胶原蛋白分子变性，使得胶原蛋白的活性下降；2）均质会产生大量的气泡，需同步进行脱气处理；3）均质机设备的成本较高，且占地面积较大；4）均质后样品粘度降低有时限性，随着存放时间的延长，其粘度会逐渐恢复，因此通过剪切降低粘度的胶原蛋白溶液需要尽快加工使用，避免长时间存放后粘度回升造成不易灌装。均质的这些不足，导致其应用范围有限。