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TWI617572B - Collagen extraction method - Google Patents

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TWI617572B
TWI617572B TW105112552A TW105112552A TWI617572B TW I617572 B TWI617572 B TW I617572B TW 105112552 A TW105112552 A TW 105112552A TW 105112552 A TW105112552 A TW 105112552A TW I617572 B TWI617572 B TW I617572B
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Kun-Lin Lu
Wen-Yue He
jia-quan Liu
Cai-Xiu Yang
zi-yan Lu
Jing-Han Cai
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Abstract

本發明提供一種膠原蛋白的萃取方法，包含一步驟(a)，將一含有膠原蛋白的動物組織加入一含有如下式(I)所示之離子液體水溶液中，進行一萃取程序而得一膠原蛋白萃取液，(I)，其中，X- 選自鹵素離子、硝酸根離子、醋酸根離子，或磺酸根離子，R選自C1 至C12 的烷基；一步驟(b)，將一洗滌液加入該膠原蛋白萃取液中，析出一沉澱物；及一步驟(c)，取出該沉澱物，即得一膠原蛋白粗萃物。

Description

膠原蛋白的萃取方法
本發明是有關於一種膠原蛋白的萃取方法，特別是指一種利用離子液體水溶液進行萃取之膠原蛋白的萃取方法。
膠原蛋白(collagen)的應用範圍相當廣泛，舉凡有機能性食品素材、食品工業、化妝品工業，或是整容手術、整形外科、傷口護理等醫療用途皆能使用，就能明白膠原蛋白是一種相當受到矚目與重視的生醫材料。此外，由於膠原蛋白其應用層面廣且功效顯著，因此，膠原蛋白的需求量亦有明顯增加的趨勢。
一般而言，目前現有的膠原蛋白萃取方法有酸萃取法、鹼萃取法、熱水萃取法，及酵素萃取法等。其中，利用酸液和鹼液進行萃取，雖然可快速萃取而得到膠原蛋白，但使用後之酸液和鹼液卻容易造成環境的汙染，且膠原蛋白中也會有部份的胺基酸受到破壞。又，熱水萃取法雖然操作簡單不會造成環境汙染，但因為是在高溫條件下進行操作，而容易產生蛋白質變性的問題。然而，酵素萃取法雖然純度較高，也不易造成環境的汙染，但其存在的缺點則是價格昂貴且常需要以多種酵素進行搭配使用，而導致以酵素萃取法進行製備的操作流程較為繁瑣，生產成本亦隨之提高。
也就是說，上述該些膠原蛋白的萃取方法仍具有膠原蛋白取得不易、處理程序繁複及高成本等問題，而不符合經濟效益。因此，進一步開發或設計一種操作簡單且低成本的膠原蛋白的萃取方法，係為本發明研究改善的重要目標。
因此，本發明之一目的，即在提供一種膠原蛋白的萃取方法。
於是，本發明膠原蛋白的萃取方法包含一步驟(a)、一步驟(b)，及一步驟(c)。
該步驟(a)是將一含有膠原蛋白的動物組織加入一含有如下式(I)所示之離子液體水溶液中，進行一萃取程序而得一膠原蛋白萃取液。
(I)，其中，X- 選自鹵素離子、硝酸根離子、醋酸根離子，或磺酸根離子，R選自C1 至C12 的烷基。
該步驟(b)是將一洗滌液加入該膠原蛋白萃取液中，析出一沉澱物。
該步驟(c)則是取出該沉澱物，即得一膠原蛋白粗萃物。
本發明之功效在於，藉由該含有如式(I)所示之離子液體水溶液而萃取出該動物組織中所含的膠原蛋白，以提供一種操作簡單且成本低廉之膠原蛋白的萃取方法。
有關本發明之技術內容、特點與功效，在以下的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖1，本發明膠原蛋白的萃取方法的一實施例包含以下步驟。
一步驟11，是先將一含有膠原蛋白的動物組織進行清洗，再經一粉碎處理而呈粉碎狀，接著，將該呈粉碎狀且含有膠原蛋白的動物組織加入一含有如下式(I)所示之離子液體(ionic liquid)水溶液中，進行一萃取程序而得一膠原蛋白萃取液。較佳地，該動物組織與該離子液體水溶液的質量比介於1:10至1:40，且該離子液體水溶液中，該離子液體與水的質量比介於3:7至9:1。此外，該萃取程序的萃取溫度不大於100o C，且較佳地，該萃取溫度可介於60o C至80o C。
(I)，其中，X- 選自鹵素離子、硝酸根離子、醋酸根離子，或磺酸根離子等親水性陰離子；R選自C1 至C12 的烷基。此處要說明的是，該式(I)中R的碳數越高會造成該式(I)的疏水性提高而影響膠原蛋白的萃取效果，因此，較佳地，該式(I)中的R是選自C2 至C8 的烷基。
一步驟12，將一洗滌液加入該膠原蛋白萃取液中，析出一沉澱物。其中，該洗滌液可選自丙酮(C3 H6 O)、甲醇(CH3 OH)、乙醇(C2 H5 OH)、異丙醇(C3 H8 O)，或前述之一組合。
一步驟13，透過過濾或離心等方式取得該沉澱物，該沉澱物即為一膠原蛋白粗萃物。而且，該膠原蛋白的分子量不大於30,000 Da(道爾頓，Dalton)。
此外，較佳地，本發明該實施例於該步驟13之後還可包含一步驟14，該步驟14是將移除該沉澱物後剩餘的一回收液進行濃縮，例如可透過一旋轉真空減壓濃縮機(rotary evaporators)，以去除該步驟12中所添加之該洗滌液，即可得一再生離子液體水溶液。
換言之，該步驟14所得之再生離子液體水溶液與該步驟11所使用之離子液體水溶液相同，而能再重複使用，亦即，可回到該步驟11再重新進行膠原蛋白的萃取。
本發明該膠原蛋白的萃取方法主要是利用該離子液體溶於水且本身結構即為具有布忍斯特酸(Bronsted-Lowry acid)的特性，因此，可得到分子量不大於30,000 Da之小分子的膠原蛋白。小分子的膠原蛋白具有強抗氧化性且對人類具有促進細胞生長的能力，而能有效地提升其應用的層面。除此之外，本發明該萃取方法亦可於溫度不大於100o C的條件下進行操作，而萃取出動物組織之膠原蛋白。本發明該萃取方法不僅簡單、快速，且由該步驟14的說明可知，該回收液經處理後所得之再生離子液體水溶液還可再重複使用，不僅可使成本降低，且不易造成環境的汙染。
為了使本發明膠原蛋白的萃取方法的功效更為清楚，以下將以七個具體例(examples，以下稱E)進行說明。該等具體例中，該步驟11之含有膠原蛋白的動物組織係選用魚類，且所適用之魚類的種類不限，可選自各種魚類來源之魚鱗。又，魚類的膠原蛋白主要存在於魚鱗、魚皮及魚骨，由於魚鱗常被做為廢棄物丟棄，容易造成環境的汙染，倘若能將其開發成生物性材料並加以回收利用，不僅可減少對環境的衝擊，亦可藉此提升產業與經濟價值。
此外，茲將該具體例1(E1)至具體例4(E4)於該步驟11所選用的離子液體分別整理如下表1所示，且該等具體例中，離子液體與水的質量比皆為7:3。 表1 〈操作流程〉
本發明膠原蛋白的萃取方法之該具體例1(E1)至具體例4(E4)皆是依據以下流程進行操作。
首先，將魚鱗洗淨並利用一粉碎機進行粉碎，於過篩後即可得到呈粉碎狀的魚鱗粉末。接著，取0.05g之魚鱗粉末加入2g所選用之離子液體水溶液中，即，該魚鱗粉末與離子液體水溶液之質量比為1:40。
而後，於溫度60o C進行該萃取程序，即得該膠原蛋白萃取液。
最後，以丙酮做為該洗滌液，將丙酮加入該膠原蛋白萃取液中而析出該沉澱物，再透過離心方式使該沉澱物沉降並進行過濾，即可得該膠原蛋白粗萃物。
此外，進一步將該等具體例所得的膠原蛋白粗萃物經風乾後，分別溶於0.3 mL的純水中形成各別的溶液，再分別取適量溶液以茚三酮反應(Ninhydrin test)進行蛋白質含量的測定。〈相關數據分析〉
本發明該具體例1(E1)至具體例4(E4)所得之粗萃物產率、蛋白質產率測定與蛋白質分子量分析結果彙整於下列表2中。其中，表2所示之該等蛋白質分子量數據係透過蛋白質電泳(protein electrophoresis)進行分析所得之結果。 表2
由上表2的數據分析結果可知，本發明膠原蛋白的萃取方法利用該離子液體水溶液進行膠原蛋白的萃取，以該具體例2(E2)為例，已可具有82.0%的粗萃物產率，且其蛋白質產率可達72.1%，亦確實可得到分子量不大於30,000 Da之小分子的膠原蛋白。
另外，該具體例5(E5)至具體例7(E7)的操作流程大致相同於該具體例2(E2)，其不同之處在於，該具體例5(E5)至具體例7(E7)之離子液體與水的質量比分別為3:7、5:5，及9:1。
茲將本發明該具體例2(E2)及具體例5(E5)至具體例7(E7)所得之粗萃物產率與蛋白質產率測定結果彙整於下列表3中。 表3
由上表3的結果可知，本發明膠原蛋白的萃取方法之粗萃物產率與離子液體的含量成正比關係，且當離子液體與水的質量比為7:3時，即能有82.0%的粗萃物產率及72.1%的蛋白質產率。
綜上所述，本發明膠原蛋白的萃取方法主要是利用該含有如式(I)所示之離子液體水溶液，即可萃取出動物組織中所含的膠原蛋白，不僅操作方法簡單、成本低廉，且所使用之離子液體水溶液還能再重複使用而不易造成環境的污染。再者，以本發明該萃取方法即得直接取得小分子之膠原蛋白，對於膠原蛋白之應用層面與經濟價值的提升亦有顯著的助益。因此，確實能達到本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
11‧‧‧步驟
12‧‧‧步驟
13‧‧‧步驟
14‧‧‧步驟
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一流程圖，說明本發明膠原蛋白的萃取方法的一實施例。

Claims (9)

  1. 一種膠原蛋白的萃取方法，包含以下步驟：一步驟(a)，將一含有膠原蛋白的魚鱗加入一含有如下式(I)所示之離子液體的水溶液中，該水溶液的離子液體與水的質量比為介於3：7至9：1，進行一萃取程序而得一膠原蛋白萃取液， 其中，X-選自鹵素離子、硝酸根離子、醋酸根離子，或磺酸根離子，R選自C1至C12的烷基；一步驟(b)，將一洗滌液加入該膠原蛋白萃取液中，析出一沉澱物；及一步驟(c)，取出該沉澱物，即得一膠原蛋白粗萃物。
  2. 如請求項第1項所述的膠原蛋白的萃取方法，於該步驟(c)之後還包含一步驟(d)，該步驟(d)是將移除該沉澱物後剩餘的一回收液進行濃縮，以去除該步驟(b)中所添加之該洗滌液，而得一再生離子液體水溶液。
  3. 如請求項第1項所述的膠原蛋白的萃取方法，其中，該步驟(a)之式(I)中的R選自C2至C8的烷基。
  4. 如請求項第1項所述的膠原蛋白的萃取方法，其中，該步驟(a)之魚鱗與離子液體水溶液的質量比介於1：10至1：40。
  5. 如請求項第1項所述的膠原蛋白的萃取方法，其中，該式(I)之X-選自鹵素離子。
  6. 如請求項第1項所述的膠原蛋白的萃取方法，其中，該步驟(a)的萃取溫度不大於100℃。
  7. 如請求項第6項所述的膠原蛋白的萃取方法，其中，該步驟(a)的萃取溫度介於60℃至80℃。
  8. 如請求項第1項所述的膠原蛋白的萃取方法，其中，該步驟(b)之洗滌液選自丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇，或前述之一組合。
  9. 如請求項第1項所述的膠原蛋白的萃取方法，其中，該膠原蛋白的分子量不大於30,000Da。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006116126A2 (en) * 2005-04-22 2006-11-02 The Procter & Gamble Company Extracting biopolymers from a biomass using ionic liquids

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胡小玲等人，在離子液體中蛋白質溶解性和穩定性的研究進展，功能材料，2013年第12期44卷，第1679~1689頁 *
胡小玲等人，在離子液體中蛋白質溶解性和穩定性的研究進展，功能材料，2013年第12期44卷，第1679~1689頁。

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