WO2025229134A1 - Method for producing a gelling collagen component - Google Patents
Method for producing a gelling collagen componentInfo
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a gelling collagen component from at least one non-gelling, recombinantly produced component, as well as a gelling collagen component that can be produced using the method according to the invention, its use and products containing the gelling collagen component according to the invention.
- Collagen is an extracellular structural protein found in animals, occurring in various tissues, particularly connective tissue, as a component of the extracellular matrix. Tendons, ligaments, cartilage, and bones are especially rich in collagen. Collagen is not found in plants or single-celled organisms. With over 30% of the total protein content, collagen is the most abundant protein in the human body.
- Collagens occur in various structurally and functionally distinct types, differing in their structure, function, and origin, among other things.
- the polypeptide chains that make up collagen are synthesized individually within the cell at the ribosomes of the endoplasmic reticulum as larger precursor molecules and exhibit extensive repetitive (Gly-X-Y)n sequences, where X and Y can be any amino acid, but are most commonly proline and 4-hydroxyproline.
- precursor polypeptide chains are post-translationally hydroxylated in the endoplasmic reticulum at proline and lysine residues of the polypeptide chain, forming hydroxyproline and hydroxylysine residues.
- This hydroxylation serves to stabilize adjacent collagen polypeptide chains of the right-handed triple helix (procollagen), which forms in the cell and consists of three of these precursor polypeptide chains.
- the procollagen thus formed is glycosylated intracellularly, secreted by the cell in its glycosylated triple-helical form (tropocollagen), and subsequently formed into collagen through peptidase-mediated cleavage of the terminal residues. This collagen then assembles into collagen fibrils via fibrillogenesis, which are subsequently cross-linked covalently to form collagen fibers. Collagen is also frequently used in denatured form, then referred to as gelatin, or in its hydrolysates.
- collagen hydrolysates When gelatin or collagen are subjected to hydrolytic processes, particularly enzymatic hydrolysis, to obtain collagen peptides, collagen hydrolysates with a wide variety of compositions and application profiles can be produced, depending on the type and origin of the collagen used and the enzymatic conditions. These collagen hydrolysates, however, represent a mixture of peptides whose molecular weights are distributed across specific size ranges.
- collagen hydrolysates derived from animal materials offers advantages for many applications and consumer groups, it may also be less desirable for certain consumer groups and application profiles.
- Some consumer groups are fundamentally critical of or opposed to raw materials derived from animal materials, whether due to concerns about contamination with harmful microorganisms or agents, such as processing aids, or undesirable immune reactions, or for religious or ethical reasons.
- the manufacturing processes used to obtain collagen hydrolysates from animal materials often involve complex and expensive extraction, purification, and further processing steps. against this backdrop, it is not surprising that methods have been developed to produce gelatin, collagen, collagen hydrolysates, and individual collagen peptides biotechnologically using recombinant genetic engineering.
- WO 2006/052451 A2 discloses the production of recombinant type III collagen in Pichia pastoris- X ⁇ mmQn, which also expresses human prolyl hydroxylases.
- WO 2005/012356 A2 discloses the production of gelatin from human type I collagen and individual 50 kDa, 65 kDa, and 100 kDa collagen peptide species, each in fully hydroxylated, partially hydroxylated, and non-hydroxylated forms.
- Olsen et al. Provides the recombinant production of an 8.5 kDa collagen peptide species from the al chain of human collagen m'Pichia pastoris.
- WO 01/34646 Document A2 also discloses the production of individual recombinant gelatin species, each with a defined molecular weight of 0 to 350 kDa resulting from the recombinant manufacturing process, which can be in non-hydroxylated, partially, or fully hydroxylated form.
- the document discloses the general applicability of individual recombinant gelatin species or mixtures thereof in the food, beverage, cosmetic, or pharmaceutical industries.
- the document also discloses further uses of the disclosed recombinant products as photographic compositions or as technical aids, e.g., in the semiconductor industry, papermaking, or similar applications. It is therefore known to use recombinant gelatin or collagen peptides of any size, individually or in mixtures, hydroxylated or non-hydroxylated, in a wide variety of technical and non-technical fields, for example, in the food industry.
- collagen peptides include the food industry, especially the confectionery industry; the pharmaceutical industry, particularly as a key component of hard and soft capsules; the cosmetics industry; the film industry; and medical technology.
- the gelling properties of gelatin and collagen peptides can be expressed using the so-called Bloom value.
- Collagen peptides with a Bloom value below 50 generally do not exhibit gelling properties.
- gelatin and collagen peptide preparations with a high Bloom value and thus properties that enable their use in a wide range of industrial applications, have a particularly high economic value.
- a particular goal is therefore to provide methods that allow gelling collagen components to be produced from non-gelling, recombinantly produced collagen peptides in a simple and efficient manner, in order to expand the range of applications or even open up new areas of application and increase the economic value of the starting materials.
- the present invention solves the underlying technical problem through the subject matter of the independent claims.
- the invention relates in particular to a method for producing a gelling collagen component, comprising the steps of: a) providing at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component, b) incubating the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) under conditions that lead to an intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules of the at least one collagen component, c) obtaining a gelling collagen component with a Bloom value of at least 50.
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a recombinantly produced collagen peptide, a mixture of several individual, recombinantly produced collagen peptides, or a hydrolysate of at least one recombinantly produced collagen peptide.
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a recombinantly produced collagen peptide, preferably a recombinantly produced collagen peptide with a molecular weight of at most 45 kDa, preferably at most 44 kDa, preferably 43 kDa, preferably at most 42 kDa, preferably at most 41 kDa, preferably at most 40 kDa, preferably at most 39 kDa, preferably at most 38 kDa, preferably at most 37 kDa, preferably at most 36 kDa, preferably at most 35 kDa, preferably at most 34 kDa, preferably at most 33 kDa, preferably at most 32 kDa, preferably at most 31 kDa, preferably at most 30 kDa.
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a collagen peptide with a molecular weight of at least 10 kDa, preferably at least 11 kDa, preferably at least 12 kDa, preferably at least 13 kDa, preferably at least 14 kDa, preferably at least 15 kDa.
- kDa preferably at least 16 kDa, preferably at least 17 kDa, preferably at least 18 kDa, preferably at least 19 kDa, preferably at least 20 kDa.
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a collagen peptide with a molecular weight in the range of 10 to 45 kDa, preferably 12 to 44 kDa, preferably 14 to 42 kDa, preferably 15 to 40 kDa.
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component comprises at least two, preferably at least three, preferably at least four, preferably at least five, different recombinantly produced collagen peptides.
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component comprises at most 10, preferably at most 9, preferably at most 8, preferably at most 7, preferably at most 6, preferably at most 5, preferably at most 4, preferably at most 3, preferably at most 2, different recombinantly produced collagen peptides.
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component comprises 2 to 10, preferably 2 to 8, preferably 2 to 6, preferably 2 to 4, different recombinantly produced collagen peptides.
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a mixture of several individual, recombinantly produced collagen peptides.
- all of the recombinantly produced collagen peptides of the non-gelling, recombinantly produced collagen component independently possess a molecular weight of at most 45 kDa, preferably at most 44 kDa, preferably at most 43 kDa, preferably at most 42 kDa, preferably at most 41 kDa, preferably at most 40 kDa, preferably at most 39 kDa, preferably at most 38 kDa, preferably at most 37 kDa, preferably at most 36 kDa, preferably at most 35 kDa, preferably at most 34 kDa, preferably at most 33 kDa, preferably at most 32 kDa, preferably at most 31 kDa, preferably at most 30 kDa.
- each collagen component independently has a molecular weight of at least 10 kDa, preferably at least 11 kDa, preferably at least 12 kDa, preferably at least 13 kDa, preferably at least 14 kDa, preferably at least 15 kDa, preferably at least 16 kDa, preferably at least 17 kDa, preferably at least 18 kDa, preferably at least 19 kDa, preferably at least 20 kDa.
- all of the recombinantly produced collagen peptides of the non-gelling, recombinantly produced collagen components independently each have a molecular weight in the range of 10 to 45 kDa, preferably 12 to 44 kDa, preferably 14 to 42 kDa, preferably 15 to 40 kDa.
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component consists of at least two recombinantly produced collagen peptides, wherein one recombinantly produced collagen peptide has a molecular weight of at most 25 kDa, preferably at most 20 kDa, particularly preferably 10 to 20 kDa, and another recombinantly produced collagen peptide has a molecular weight of at least 25 kDa, preferably at least 30 kDa, particularly preferably 30 to 45 kDa.
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a hydrolysate of at least one recombinantly produced collagen peptide.
- the non-gelling, recombinantly produced collagen component preferably has a mean molecular weight in the range of 10 to 45 kDa, preferably 12 to 44 kDa, preferably 14 to 42 kDa, preferably 15 to 40 kDa.
- the hydrolysate comprises at most 15%, preferably at most 14%, preferably at most 13%, preferably at most 12%, preferably at most 11%, preferably at most 10%, preferably at most 9%, preferably at most 8%, preferably at most 6%, preferably at most 4% of collagen peptides with a molecular weight of less than 10 kDa.
- the hydrolysate has at most 10%, preferably at most 9%, preferably at most 8%, preferably at most 7%, preferably at most 6%, preferably at most 5%, preferably at most 4%, preferably at most 3%, preferably at most 2%, preferably at most 1% of collagen peptides with a molecular weight of less than 5 kDa.
- the hydrolysate contains at most 5%, preferably at most 4%, preferably at most 3%, preferably at most 2%, preferably at most 1%, preferably at most 0.5% of collagen peptides with a molecular weight of less than 500 Da.
- the hydrolysate contains at most 25%, preferably at most 20%, preferably at most 15%, preferably at most 10%, preferably at most 8%, preferably at most 6%, preferably at most 5%, preferably at most 4%, preferably at most 3%, preferably at most 2%, preferably at most 1% of collagen peptides with a molecular weight of over 40 kDa.
- the hydrolysate particularly preferably contains at least 20%, preferably at least 25%, preferably at least 30%, preferably at least 35%, preferably at least 40%, preferably at least 45%, preferably at least 50%, preferably at least 55%, preferably at least 60%, preferably at least 65%, preferably at least 70%, preferably at least 75%, preferably at least 80%, preferably at least 85%, preferably at least 90%, preferably at least 95% of collagen peptides with a molecular weight in the range of 10 to 40 kDa, preferably 10 to 35 kDa, preferably 15 to 30 kDa.
- the non-gelling, recombinantly produced collagen component has an average molecular weight in the range of 10 to 45 kDa and comprises at most 15% of collagen peptides with a molecular weight of less than 10 kDa, at most 10% of collagen peptides with a molecular weight of less than 5 kDa, at most 5% of collagen peptides with a molecular weight of less than 500 Da, at most 25% of collagen peptides with a molecular weight of more than 40 kDa, and at least 40% of collagen peptides with a molecular weight in the range of 10 to 40 kDa.
- the non-gelling, recombinantly produced collagen component has a mean molecular weight in the range of 15 to 40 kDa and comprises at most 10% of Collagen peptides with a molecular weight of less than 10 kDa, at most 5% of
- Collagen peptides with a molecular weight of less than 5 kDa, at most 2% of
- Collagen peptides with a molecular weight of less than 500 Da, at most 15% of
- Collagen peptides with a molecular weight of over 40 kDa, and at least 60% of
- Collagen peptides with a molecular weight in the range of 10 to 40 kDa.
- the at least one non-gelling collagen component has a Bloom value of at most 45, preferably at most 40, preferably at most 35, preferably at most 30.
- the at least one non-gelling collagen component may be a recombinantly produced collagen peptide that has an amino acid sequence occurring in collagens of types I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII, XIV, XV, XVI, XVII, XVIII, XIX, XX, XXI, XXII, XXIII, XIV, XXV, XXVI, XXVII, XXVII, preferably type I, II or III, preferably type I or type III, and in particular consists of such an amino acid sequence.
- the at least one non-gelling collagen component is a recombinantly produced collagen peptide comprising an amino acid sequence occurring in collagen from vertebrates, in particular fish, amphibians, reptiles, birds and mammals, especially in human, bovine, porcine, equine, ovine, piscine or avian collagen of types I, II or III, preferably type I or type III, and in particular consisting of such an amino acid sequence.
- the at least one non-gelling collagen component a recombinantly produced collagen peptide comprising an amino acid sequence occurring in human, bovine, porcine, equine, ovine, piscine or avian collagen, in particular in human, bovine, porcine, equine, ovine, piscine or avian type I collagen, preferably in the al chain of the human, bovine, porcine, equine, ovine, piscine or avian type I or type III collagen, and in particular in the al chain of the bovine or porcine type I or type III collagen.
- the at least one non-gelling collagen component is a recombinantly produced collagen peptide that has the amino acid sequence of a naturally occurring collagen peptide.
- the at least one non-gelling collagen component does not have a naturally occurring amino acid sequence.
- the at least one non-gelling collagen component has the amino acid sequence of a genetically modified collagen peptide, and in particular consists of such an amino acid sequence.
- the recombinantly produced collagen peptide is a genetically modified collagen peptide in which at least 10%, preferably at least 25%, preferably at least 50%, preferably at least 75% of the lysines in the amino acid sequence of a naturally occurring collagen peptide, preferably a bovine or porcine type I or type III collagen, are replaced by another naturally occurring amino acid.
- the other naturally occurring amino acid is selected from the group consisting of arginine, threonine, glutamine, proline, glutamic acid, alanine, and leucine.
- the at least one non-gelling collagen component can be hydroxylated or non-hydroxylated.
- the at least one non-gelling collagen component is non-hydroxylated.
- the at least one non-gelling collagen component is hydroxylated, in particular partially or completely hydroxylated.
- the at least one non-gelling collagen component is non-glycosylated. According to the invention, it can also be provided that the at least one non-gelling collagen component is glycosylated.
- the at least one non-gelling collagen component is hydroxylated and glycosylated.
- the at least one non-gelling collagen component is neither hydroxylated nor glycosylated.
- the at least one non-gelling collagen component provided in step a) is hydroxylated, in particular partially or completely hydroxylated, if it has a molecular weight, in particular an average molecular weight, of ⁇ 45 kDa, preferably ⁇ 40 kDa, preferably ⁇ 35 kDa, preferably ⁇ 30 kDa, preferably ⁇ 25 kDa, preferably ⁇ 20 kDa, particularly preferably ⁇ 15 kDa.
- the at least one non-gelling collagen component provided in step a) being hydroxylated, in particular partially or completely hydroxylated, if it has a molecular weight, in particular a mean molecular weight, in the range of 10 to 45 kDa, preferably 10 to 40 kDa, preferably 10 to 35 kDa, preferably 10 to 30 kDa, preferably 10 to 25 kDa, preferably 10 to 20 kDa.
- the incubation according to step b) takes place in a reaction mixture, preferably in a solution or suspension.
- the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is formed by the presence of at least one chemical and/or one enzymatic crosslinker.
- the intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is effected by the presence of at least one chemical crosslinker.
- the chemical crosslinker is a low-molecular-weight crosslinker, in particular a low-molecular-weight crosslinker selected from the group consisting of genipin, nordihydroguaiaretic acid, citric acid, procyanidin, EDC, NHS, butanediol diglycidyl ether (BDDGE), pullulan dialdehyde (PDA), NHSF, quinone methide, THPP, maleimide, glutaraldehyde, methacrylic anhydride (MAA), desaminotyrosine (DAT), desaminotyrosyltyrosine (DATT), starch dialdehyde (DAS), chitosan, riboflavin, quercetin, chlorogenic acid, rutin, fluorescamine, ferulic acid, caffeic acid, gallic acid, tannic acid, ellagic acid, thiolation, disuccinimidyl suberate (DSS), dis
- the intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is effected by the presence of at least one enzymatic crosslinker.
- the enzymatic crosslinker is preferably selected from the group consisting of transglutaminase (EC 2.3.2.13), lysyl oxidase (EC 1.4.3.13), peroxidase (EC 1.11.1), sulfhydryl oxidase/thiol oxidase (EC 1.8.3.2), peptiligase (EC 3.4.22.10), sortase A (EC 3.4.22.70), sortase B (EC 3.4.22.71), sortase C (EC 3.4.22.72), sortase D (EC 3.4.22.73), butelase 1 (EC 3.4.22.34), trypsiligase (EC 3.4.21.4), subtiligase, thymoligase (EC 3.4.21.62), Tyrosinase (EC 1.14.18.1), laccase (EC 1.10.3.2) and combinations thereof.
- transglutaminase EC 2.3.2.13
- lysyl oxidase EC 1.4.3.13
- the enzymatic crosslinker is particularly favored to be a transglutaminase, especially a bacterial transglutaminase.
- the enzymatic crosslinker is a peptide ligase, in particular a bacterial peptide ligase, preferably from Bacillus subtilis or Bacillus amyloliquefaciens.
- the intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is effected by the presence of at least two enzymatic crosslinkers. According to the invention, it can be provided that the intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is effected by the presence of at least one transglutaminase and at least one peptide ligase.
- the intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is carried out by dehydrothermal crosslinking, UV irradiation or by electrostatic interaction.
- the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) can be a covalent or a non-covalent bond.
- the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is a non-covalent bond.
- the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is a covalent bond.
- the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is a chain extension, in particular a peptide ligation.
- at least two molecules of the at least one non-gelling collagen component are linked together by a covalent bond between the C- and N-termini of the at least two molecules.
- the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is a cross-linking between side chains.
- the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is a chain elongation, in particular a peptide ligation, and a cross-linking between side chains.
- the gelling collagen component obtained in step c) is both chain-elongated and cross-linked.
- step bl the non-gelling collagen components provided in step a) undergo chain elongation, and then, in a subsequent step b2), the collagen components obtained from step bl) undergo cross-linking.
- step bl the non-gelling collagen components provided in step a) undergo cross-linking, and then, in a subsequent step b2), the collagen components obtained from step bl) undergo chain elongation.
- both cross-linking and chain elongation occur in parallel in a single step b). This can be achieved by the The presence of two different enzymes can be achieved, for example, by the presence of at least one transglutaminase and at least one peptide ligase.
- the at least one enzymatic crosslinker when using an enzymatic crosslinker in step b), is subsequently inactivated, preferably thermally inactivated.
- the at least one non-gelling collagen component provided in step a) is present in step b) in a concentration of at least 5 wt.%, preferably at least 6 wt.%, preferably at least 7 wt.%, preferably at least 8 wt.%, preferably at least 9 wt.%, preferably at least 10 wt.% (in each case based on the total weight of the reaction mixture).
- the at least one non-gelling collagen component provided in step a) is present in step b) in a concentration of at most 30 wt.%, preferably at most 25 wt.%, preferably at most 20 wt.%, preferably at most 15 wt.%, preferably at most 10 wt.%, preferably at most 9 wt.%, preferably at most 8 wt.%, preferably at most 7 wt.% (in each case based on the total weight of the reaction mixture).
- the at least one non-gelling collagen component provided in step a) is present in step b) at a concentration of 6.66 wt% (based on the total weight of the reaction mixture).
- the at least one non-gelling collagen component provided in step a) is present in step b) at a concentration of 10 wt% (based on the total weight of the reaction mixture).
- the incubation of the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) takes place in step b) in the presence of divalent ions, preferably in the presence of calcium and/or magnesium.
- the incubation of the at least one non-gelling, recombinant product provided in step a) is carried out produced collagen component in step b) in the presence of divalent ions, preferably in the presence of calcium and/or magnesium, in a concentration of 30 to 600 ppm, preferably 40 to 500 ppm, preferably 50 to 400 ppm.
- the counterion of the divalent ions in particular calcium and/or magnesium, is Cl, SO4 or PO4.
- the incubation of the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) takes place in step b) at a pH of at least 4, preferably at least 4.2, preferably at least 4.4, preferably at least 4.6, preferably at least 4.8, preferably at least 5, preferably at least 5.2, preferably at least 5.4, preferably at least 5.6, preferably at least 5.8, preferably at least 6.
- the incubation of the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) takes place in step b) at a pH of at most 9, preferably at most 8.8, preferably at most 8.6, preferably at most 8.4, preferably at most 8.2, preferably at most 8, preferably at most 7.8, preferably at most 7.6, preferably at most 7.4, preferably at most 7.2, preferably at most 7.
- the incubation of the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) takes place in step b) at a pH value in the range of 4 to 9, preferably 4.5 to 8.5, preferably 5 to 8, preferably 5.5 to 7.5, particularly preferably 6 to 7.
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) has an average molecular weight in the range of 10 to 45 kDa, and the incubation in step b) takes place at a concentration of the at least one non-gelling, recombinantly produced Collagen component of at least 5 wt% (based on the total weight of the reaction mixture), at a pH of 5.5 to 7.5 and at a transglutaminase concentration of at least 0.05 vol% (based on the total volume of the reaction mixture).
- the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) is hydroxylated, in particular partially or completely hydroxylated, has an average molecular weight in the range of 10 to 20 kDa
- the incubation in step b) takes place at a concentration of the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component of at least 10 wt.% (based on the total weight of the reaction mixture), at a pH of 5.5 to 7.5, and at a transglutaminase concentration of at least 0.05 vol.%, preferably at least 0.5 vol.% (based on the total volume of the reaction mixture).
- the gelling collagen component obtained in step c) has a Bloom value of at least 55, preferably at least 60, preferably at least 65, preferably at least 70, preferably at least 75, preferably at least 80, preferably at least 90, preferably at least 95, preferably at least 100, preferably at least 105, preferably at least 110, preferably at least 115, preferably at least 120, preferably at least 125, preferably at least 130, preferably at least 135, preferably at least 140, preferably at least 145, preferably at least 150, preferably at least 155, preferably at least 160, preferably at least 165, preferably at least 170, preferably at least 175, preferably at least 180, preferably at least 185, preferably at least 190, preferably at least 195, preferably at least 200.
- the gelling collagen component obtained in step c) has a Bloom value of at most 500, preferably at most 475, preferably at most 450, preferably at most 425, preferably at most 400, preferably at most 375, preferably at most 350, preferably at most 325, preferably at most 300, preferably at most 290, preferably at most 280, preferably at most 270, preferably at most 260, preferably at most 250, preferably at most 240, preferably at most 230, preferably at most 220, preferably at most 210, preferably at most 200, preferably at most 190, preferably at most 180, preferably at most 170, preferably at most 160, preferably at most 150, preferably at most 140, preferably at most 130, preferably at most 120, preferably at most 110, preferably at most 100.
- the gelling collagen component obtained in step c) has a Bloom value of 50 to 500, preferably 60 to 400, preferably 70 to 350, preferably 80 to 300, preferably 90 to 250, preferably 100 to 200.
- the gelling collagen component obtained in step c) has a Bloom value of 100 to 500, preferably 150 to 450, preferably 200 to 400, preferably 250 to 350.
- the gelling collagen component obtained in step c) has a viscosity of at least 2.5 mPas, in particular at least 5.0 mPas, in particular at least 10 mPas, preferably at least 15 mPas, preferably at least 20 mPas, preferably at least 25 mPas, preferably at least 30 mPas, preferably at least 35 mPas, preferably at least 40 mPas, preferably at least 45 mPas, preferably at least 50 mPas.
- the gelling collagen component obtained in step c) has a viscosity of at least 10 mPas, preferably at least 15 mPas, preferably at least 20 mPas, preferably at least 25 mPas, preferably at least 30 mPas, preferably at least 35 mPas, preferably at least 40 mPas, preferably at least 45 mPas, preferably at least 50 mPas at 50 °C.
- the gelling collagen component obtained in step c) has an average molecular weight of at least 60 kDa, preferably at least 80 kDa, preferably at least 100 kDa, preferably at least 120 kDa, preferably at least 140 kDa, preferably at least 160 kDa, preferably at least 180 kDa, preferably at least 200 kDa, preferably at least 220 kDa, preferably at least 240 kDa, preferably at least 260 kDa, preferably at least 280 kDa, preferably at least 300 kDa, preferably at least 320 kDa, preferably at least 340 kDa, preferably at least 360 kDa, preferably at least 380 kDa, preferably at least 400 kDa.
- the gelling collagen component obtained in step c) comprises at most 25 wt.%, preferably at most 20 wt.%. %, preferably at most 15 wt.%, preferably at most 10 wt.%, preferably at most 5
- the gelling collagen component obtained in step c) comprises at most 15 wt.%, preferably at most 10 wt.%, preferably at most 5 wt.%, preferably at most 4 wt.%, preferably at most 3 wt.%, preferably at most 2 wt.%, collagen peptides with a molecular weight of ⁇ 30 kDa.
- the gelling collagen component obtained in step c) comprises at most 10 wt.%, preferably at most 8 wt.%, preferably at most 6 wt.%, preferably at most 4 wt.%, preferably at most 2 wt.%, preferably at most 1 wt.%, collagen peptides with a molecular weight of ⁇ 15 kDa.
- the gelling collagen component obtained in step c) comprises at least 75 wt%, preferably at least 80 wt%, preferably at least 85 wt%, preferably at least 90 wt%, preferably at least 95 wt%, cross-linked collagen peptides with a molecular weight of > 45 kDa, preferably > 90 kDa, particularly preferably > 180 kDa.
- the collagen component obtained in step c) is thermoreversibly gelling.
- the gelling collagen component obtained in step c) can be dissolved again by heating and re-gelled.
- the present invention also relates to a gelling collagen component with a Bloom value of at least 50, consisting of at least two covalently linked non-gelling collagen components.
- the gelling collagen component with a Bloom value of at least 50 consisting of at least two covalently linked non-gelling collagen components, which can be produced, in particular, using the inventive method for producing a gelling collagen component.
- a consumable product comprising at least one gelling collagen component according to the invention, in particular at least one gelling collagen component that can be produced, and in particular produced, by the method according to the invention.
- the edible product also contains at least one natural or synthetically produced compound with at least one reactive group.
- the at least one natural or synthetically produced compound selected from at least one compound from a plant extract, especially polyphenols, pharmaceutical active ingredients, and dietary supplements.
- the edible product is selected from the group consisting of hard capsules, soft capsules, foodstuffs, in particular confectionery, preferably gum sweets, in particular fruit gums, wine gums, foam gums, marshmallows, nougat, caramel candies, yogurt, foamed milk desserts, milk desserts in jelly form, spreads, meat and sausage products, broths and canned meats.
- the edible product contains, in addition to the at least one gelling collagen component according to the invention, in particular in addition to the at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, using the method according to the invention, no naturally occurring collagen component, in particular no naturally occurring collagen and no collagen peptides of a naturally occurring collagen.
- the edible product contains, in addition to the at least one gelling collagen component according to the invention, in particular in addition to the at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, using the method according to the invention, no naturally occurring or recombinantly produced collagen component.
- the edible product in particular the confectionery, preferably the gum confectionery, in particular fruit gum, wine gum, foam gum, marshmallow, contains at least 2 wt.%, preferably at least 3 wt.%, preferably at least 4 wt.%, preferably at least 5 wt.%, preferably at least 6 wt.%, preferably at least 7 wt.%, preferably at least 8 wt.%, preferably at least 9 wt.%, preferably at least 10 wt.% (in each case weight percent based on the total weight of the edible product) of the at least one gelling collagen component according to the invention, in particular the at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, by the method according to the invention.
- the edible product in particular the confectionery, preferably the gum confectionery, in particular fruit gums, wine gums, foam gums, marshmallows, contains at most 50 wt.%, preferably at most 45 wt.%, preferably at most 40 wt.%, preferably at most 35 wt.%, preferably at most 30 wt.%, preferably at most 25 wt.%, preferably at most 20 wt.%, preferably at most 15 wt.%, preferably at most 10 wt.%, preferably at most 9 wt.%, preferably at most 8 wt.%, preferably at most 7 wt.%, preferably at most 6 wt.% (each a weight percent based on the total weight of the edible product) of the at least one gelling collagen component according to the invention, in particular the at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, by the process according to the invention.
- the edible product in particular the confectionery, preferably the gum confectionery, in particular fruit gum, wine gum, foam gum, marshmallow, particularly preferably contains 2 to 50 wt.%, preferably 2 to 40 wt.%, preferably 2 to 30 wt.%, preferably 2 to 25 wt.%, preferably 2 to 20 wt.%, preferably 2 to 15 wt.%, preferably 2 to 10 wt.%, preferably 2 to 8 wt.% (each wt. percent based on the total weight of the edible product) of the at least one gelling collagen component according to the invention, in particular the at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, by the process according to the invention.
- the edible product in particular the confectionery, preferably the gum confectionery, in particular fruit gums, wine gums, foam gums, marshmallows, comprises at least one carbohydrate in an amount of at least 10 wt.%, preferably at least 15 wt.%, preferably at least 20 wt.%, preferably at least 25 wt.%, preferably at least 30 wt.%, preferably at least 35 wt.%, preferably at least 40 wt.%, preferably at least 45 wt.%, preferably at least 50 wt.% (each a weight percent based on the total weight of the edible product).
- Another aspect of the present invention relates to a product selected from the group consisting of coatings, films, implants, injectables and additive manufacturing products, in particular 3D printed products, comprising at least one gelling collagen component according to the invention, in particular at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, by the method according to the invention.
- the present invention further relates to the use of non-gelling collagen components to obtain gelling collagen components with a Bloom value of at least 50 by intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules of the at least one non-gelling collagen component.
- Another aspect of the present invention relates to the use of a gelling collagen component according to the invention in a product selected from the group consisting of hard capsules, soft capsules, foodstuffs, in particular confectionery, coatings, films, implants, injectables and additive manufacturing products, in particular 3D printed products.
- inventive gelling collagen component the inventive edible products, the inventive products and the inventive uses, and vice versa.
- the term "collagen” in connection with the present invention is understood in the manner customary in the trade, in particular as defined, for example, in WO 01/34646.
- the term “collagen” refers to collagen types I to XXVII.
- the term “collagen” is understood to mean a peptide having the sequence glycine-proline, glycine-4-hydroxyproline, or glycine-X-4-hydroxyproline, preferably the repetitive motif (Gly-XY) n , wherein X and Y can be any amino acid, preferably proline and 4-hydroxyproline.
- the term "collagen” is understood to mean a peptide having the repetitive motif (Gly-Pro-Y) n and/or (Gly-X-Hyp) m , wherein X and Y can be any amino acid.
- collagen peptide preferably refers to a peptide that has an amino acid sequence occurring in collagen according to the above definition.
- a “collagen peptide” preferably also refers to a genetically modified collagen peptide obtained by modifying the amino acid sequence of a naturally occurring collagen peptide.
- the term “collagen peptide” is used in connection with the present invention without any limitation to a specific length of the amino acid chain or without any limitation to a specific molecular weight to denote a peptide or protein that has an amino acid sequence occurring in collagen according to the foregoing definition.
- a "collagen component” is understood to be a single collagen peptide or a plurality of collagen peptides, which may be covalently or non-covalently linked to one another.
- the "non-gelling collagen component” is a single recombinantly produced collagen peptide with a specific molecular weight, a mixture of several single recombinantly produced collagen peptides, each with a specific molecular weight, or a hydrolysate obtained from at least one recombinantly produced collagen peptide with a specific molecular weight, comprising a plurality of collagen peptides with different molecular weights.
- a “non-gelling collagen component” according to the present invention is characterized by the fact that it is unable to form a viscoelastic network after cooling.
- a “non-gelling collagen component” according to the present invention is characterized by a Bloom value of less than 50.
- a “recombinantly produced collagen peptide” is understood to be a collagen peptide encoded by recombinant DNA.
- condition leading to an intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules of the at least one collagen component are understood to mean conditions such as, in particular, temperature, pressure, time, light, and the presence or absence of additives such as salts, buffers, or cofactors, which are required for the formation of a covalent or non-covalent, preferably a covalent, intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules of the at least one collagen component.
- the specific "conditions leading to an intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules of the at least one collagen component" depend on whether the intermolecular bond in step b) of the process according to the invention is formed, for example, by means of a chemical or enzymatic crosslinker, by dehydrothermal crosslinking, UV irradiation, or electrostatic interaction.
- the specific conditions required to The methods for enabling an intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules are known to those skilled in the art and depend on the method used.
- the "bloom value” is a well-established unit of measurement for the gelling strength, or gel consistency, of gelatin or collagen peptides.
- the bloom value is the mass in grams (g) required for a 0.5-inch diameter stamp to deform the surface of a 6.67% gelatin/water mixture to a depth of four millimeters (mm) without tearing it.
- the measurement is standardized and performed at 10°C after the gelatin has been aged for 17 hours.
- a "bloom value equivalent” is a value determined using a regression curve that corresponds to the "bloom value.”
- the force normal force FN
- the normal force FN is measured using a rheometer (MCR 302e, Anton Paar Germany GmbH) at 10 °C and a defined aging process of the samples for 17 hours at 4 °C.
- the function of a regression curve can be determined by measuring the normal force FN as described above.
- the “bloom value equivalent” can then be calculated from the measured normal force FN of samples with an unknown “bloom value” using this regression curve.
- the “bloom value equivalent” is used in particular to determine the gelling strength or gel consistency or gel strength in the case of particularly small sample volumes.
- viscosity is defined as the dynamic viscosity of a 6.67% aqueous solution at 60°C and expressed in mPa (according to GME Gelatine Monograph for the testing of edible gelatine).
- “semi-stable” is understood to mean the sensorily detectable property of a gel to lose a significant amount of strength/structure at room temperature compared to its behavior at 4 °C.
- a “semi-stable” gel at room temperature is also characterized by its high shear sensitivity and partial liquefaction.
- the terms “comprising” and “comprising” are understood to mean that, in addition to the elements explicitly covered by these terms, further, unmentioned elements may be present. In the context of the present invention, these terms are also understood to mean that only the explicitly mentioned elements are covered and no further elements are present.
- compositions that, in addition to the explicitly mentioned elements, contain further unmentioned elements that are, however, of a functionally and qualitatively subordinate nature.
- the terms “comprising” and “comprising” are synonymous with the term “essentially consisting of.”
- the term “and/or” means that all members of a group connected by the term “and/or” are disclosed both alternatively to one another and cumulatively to one another in any combination.
- A, B and/or C this means that the following disclosure content is to be understood: a) A or B or C or b) (A and B) or c) (A and C) or d) (B and C) or e) (A and B and C).
- Figure 1 shows the column chromatographic separation of a non-gelling collagen component (2) and a gelling collagen component (1) obtained from it by the inventive method.
- Figure 2 shows the column chromatographic separation of a non-gelling collagen component (2), a gelling collagen component (1) obtained from it by the inventive method and a natural gelatin of animal origin (3).
- Figure 3 shows the molecular weight distribution in a hydrolysate of a recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with a mean molecular weight of 38 kDa (non-gelling collagen component).
- Figure 4 shows the molecular weight distribution in a cross-linked, gelling collagen component produced using the inventive method.
- Figure 5 shows the molecular weight distribution in a natural gelatin of animal origin with a Bloom value of 90.
- Figure 6 shows the regression curve for determining the “Bloom value equivalent” from the measured normal force FN.
- the remaining solution was placed in a water bath at 50 °C for 2 hours. After 2 hours, the solution was removed from the water bath, cooled to room temperature (by standing at room temperature), and refrigerated overnight. The following morning, the solution or gel was assessed (gelled, liquid, etc.).
- a molecular weight of 16 kDa was cross-linked with transglutaminase (0.1%) as described in Example 1.1, prepared for viscosity measurement and measured.
- the collagen peptide with a mean molecular weight of 12 kDa (Peptiplus XB - UHV 895091) was cross-linked with transglutaminase (TG) (0.1%) as described in Example 1.1, prepared for viscosity measurement, and measured. The pH of the solution was adjusted from 5.82 to 6.44.
- the solution was removed from the stirring plate and placed in a preheated 90 °C water bath. This allowed the solution to be quickly heated to 75–80 °C and the enzyme to be inactivated. The solution was then transferred to a photographic dish.
- the gelatin was poured into a container and cooled to room temperature. The container was then placed in the refrigerator overnight for further cooling. The cooled gelatin was cut into strips and ground using the meat grinder attachment of a KitchenAid® stand mixer (5-6 mm grinding plate). The gelatin was then dried on a wooden frame covered with insect netting at 20°C and 20% relative humidity for three days. Finally, the gelatin was crushed by hand in a plastic bag. The yield was 184.5 g.
- the remaining 19 g of water were used to rinse the beaker and also added to the solution (total mass 300 g).
- the solution in the beaker therefore had a concentration of 10% (not including the moisture content of the powder).
- the crosslinking reaction and time measurement started with the addition of the enzyme. After 7 minutes, 20 ml of solution were taken with a Finn pipette and filled into the cylinder of the Brookfield UL adapter. Viscosity measurement on the rotational viscometer (50 °C, instrument setting 50.5 °C) was started immediately. After a total of 10 minutes, the first viscosity value was read.
- the solution was diluted to a final concentration of 6.67%, and 105 g were weighed into each of two Bloom glasses.
- the Bloom glasses were placed in a 10 °C water bath. The Bloom measurement was taken the following morning (after approximately 17 hours).
- a 6.67% solution of the uncrosslinked starting hydrolysate was prepared, and 105 g were also weighed into a Bloom glass and placed in the 10 °C water bath to temper.
- Table 8 Viscosity measurement and determination of the Bloom value of a material prepared with the inventive device
- gelling collagen components can be produced using the inventive method, which in different concentrations have Bloom values comparable to natural gelatin (control), but tend to have a higher viscosity at 60 °C.
- non-gelling collagen component hydrolysate of a recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with an average molecular weight of 38 kDa
- a gelling collagen component produced by the inventive process cross-linking product using 0.1% transglutaminase (Stabizyme)
- a natural gelatin of animal origin was carried out as described in Example 5 using a column.
- the chromatogram of the non-gelling collagen component (2), the gelling collagen component (1), and the natural gelatin of animal origin (3) is shown in Figure 2.
- the gel properties of different gelling collagen components produced using the inventive method were evaluated in the following experimental setup.
- the gel properties were sensorially evaluated at 4 °C.
- a measurement method was established to assess the gel thickness on a 1 ml volume scale, providing a relative estimate of the known "Bloom value method” as a “Bloom value equivalent.”
- the force normal force FN
- the measurement is performed using a rheometer (MCR 302e, Anton Paar Germany GmbH) at 10 °C, with a predefined aging of the samples for 17 h at 4 °C.
- the measurement method was calibrated using reference samples.
- a 6.67% gelatin/water mixture of various gelatins derived from pigskin (SSW) with different Bloom values (Bloom: 103 g, 146 g, 157 g, 202 g, 248 g, 250 g, 260 g, 272 g) was prepared.
- One ml of each mixture was transferred into 3 ml snap-top vials and stored in a refrigerator at 4 °C for 17 hours.
- the samples were measured using the rheometer as described previously, and the Bloom values were plotted against the respective measured normal force FN (see Figure 6 and Table 10).
- a calibration function was created using a regression model (third-degree polynomial), which forms the basis for calculating the "Bloom value equivalents.”
- KP1 is the hydrolysate of the recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with an average molecular weight of 38 kDa from Examples 1.1 and 2 to 7.
- KP2 is the recombinantly produced, non-hydroxylated collagen peptide with a molecular weight of 16 kDa from Example 1.2.
- Additive A consisted of 0.18% LPE Orange (food coloring safflower) and 46% glucose.
- Additive B consisted of 0.18% LPE Orange (food coloring safflower) and 23% glucose.
- Additive A was 0.18% LPE Orange (food coloring safflower) and 46% glucose.
Landscapes
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Abstract
Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Verfahren zur Herstellung einer gelierenden Kollagenkomponente Method for producing a gelling collagen component
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gelierenden Kollagenkomponente aus mindestens einer nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Komponente, sowie eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare gelierende Kollagenkomponente, deren Verwendung und die erfindungsgemäße gelierende Kollagenkomponente enthaltende Produkte. The invention relates to a method for producing a gelling collagen component from at least one non-gelling, recombinantly produced component, as well as a gelling collagen component that can be produced using the method according to the invention, its use and products containing the gelling collagen component according to the invention.
Kollagen ist ein in Tieren vorkommendes extrazelluläres Strukturprotein, das in unterschiedlichen Geweben, insbesondere im Bindegewebe, als Bestandteil der extrazellulären Matrix vorkommt. Besonders reich an Kollagen sind Sehnen, Bänder, Knorpel und Knochen. In Pflanzen und einzelligen Organismen sind Kollagene hingegen nicht anzutreffen. Mit über 30% Anteil am Gesamtproteingehalt ist Kollagen das am häufigsten im menschlichen Körper vorkommende Protein. Collagen is an extracellular structural protein found in animals, occurring in various tissues, particularly connective tissue, as a component of the extracellular matrix. Tendons, ligaments, cartilage, and bones are especially rich in collagen. Collagen is not found in plants or single-celled organisms. With over 30% of the total protein content, collagen is the most abundant protein in the human body.
Kollagene treten in verschiedenen, strukturell und funktionell unterschiedlichen Typen auf und unterscheiden sich unter anderem in Hinblick auf ihre Struktur, Funktion und Herkunft. Die das Kollagen aufbauenden Polypeptidketten werden in der Zelle einzeln an den Ribosomen des endoplasmatischen Retikulums in Form größerer Vorläufermoleküle synthetisiert und weisen umfangreiche repetitive (Gly-X-Y)n-Sequenzen auf, wobei X und Y jede Aminosäure sein können, meist allerdings Prolin und 4-Hydroxylprolin sind. Collagens occur in various structurally and functionally distinct types, differing in their structure, function, and origin, among other things. The polypeptide chains that make up collagen are synthesized individually within the cell at the ribosomes of the endoplasmic reticulum as larger precursor molecules and exhibit extensive repetitive (Gly-X-Y)n sequences, where X and Y can be any amino acid, but are most commonly proline and 4-hydroxyproline.
Diese Vorläufer-Polypeptidketten werden im endoplasmatischen Retikulum unter Bildung von Hydroxyprolin- und Hydroxylysinresten posttranslational an Prolin- und Lysinresten der Polypeptidkette hydroxyliert. Die Hydroxylierung dient der Stabilisierung benachbarter Kollagen- Polypeptidketten der sich in der Zelle bildenden rechtsgängigen Tripel-Helix aus jeweils drei der Vorläufer-Polypeptidketten (Prokollagen). These precursor polypeptide chains are post-translationally hydroxylated in the endoplasmic reticulum at proline and lysine residues of the polypeptide chain, forming hydroxyproline and hydroxylysine residues. This hydroxylation serves to stabilize adjacent collagen polypeptide chains of the right-handed triple helix (procollagen), which forms in the cell and consists of three of these precursor polypeptide chains.
Das so gebildete Prokollagen wird intrazellulär glykosyliert, in der glykosylierten tripelhelikalen Form (Tropokollagen) von der Zelle sezemiert und anschließend durch Peptidase-vermittelte Abspaltung der terminalen Reste Kollagen gebildet. Dieses lagert sich im Rahmen eines Fibrillogenese-Prozesses zu Kollagenfibrillen zusammen, die anschließend kovalent quervemetzt werden und Kollagenfasern bilden. Kollagen wird häufig auch in denaturierter und dann als Gelatine bezeichneter Form oder deren Hydrolysate genutzt. The procollagen thus formed is glycosylated intracellularly, secreted by the cell in its glycosylated triple-helical form (tropocollagen), and subsequently formed into collagen through peptidase-mediated cleavage of the terminal residues. This collagen then assembles into collagen fibrils via fibrillogenesis, which are subsequently cross-linked covalently to form collagen fibers. Collagen is also frequently used in denatured form, then referred to as gelatin, or in its hydrolysates.
Unterzieht man Gelatine oder Kollagen zum Erhalt von Kollagenpeptiden hydrolytischen Prozessen, insbesondere einer enzymatischen Hydrolyse, können je nach eingesetztem Kollagentyp und Herkunft sowie enzymatischen Bedingungen Kollagenhydrolysate mit unterschiedlichster Zusammensetzung und Anwendungsprofil hergestellt werden. Diese Kollagenhydrolysate stellen jedoch ein Gemisch von Peptiden dar, deren Molekulargewichte über bestimmte Größenbereiche verteilt sind. Die Verwendung solcher Kollagenhydrolysate zum Beispiel als Nahrungsergänzungsmittel oder als kosmetisches Hilfsmittel ist seit längerem bekannt, unter anderem zur Vorbeugung und/oder Behandlung von Beschwerden, die im Zusammenhang mit den Knochen, den Gelenken oder dem Bindegewebe stehen. When gelatin or collagen are subjected to hydrolytic processes, particularly enzymatic hydrolysis, to obtain collagen peptides, collagen hydrolysates with a wide variety of compositions and application profiles can be produced, depending on the type and origin of the collagen used and the enzymatic conditions. These collagen hydrolysates, however, represent a mixture of peptides whose molecular weights are distributed across specific size ranges. The use of such collagen hydrolysates, for example as dietary supplements or cosmetic aids, has been known for some time, including for the prevention and/or treatment of conditions related to bones, joints, or connective tissue.
Obgleich für viele Anwendungen und Konsumentengruppen die Verwendung von aus tierischen Materialien gewonnenen Kollagenhydrolysaten Vorteile mit sich bringt, kann mit Blick auf bestimmte Konsumentengruppen und Anwendungsprofile die Verwendung solchermaßen gewonnener Kollagenhydrolysate auch weniger wünschenswert sein. So stehen bestimmte Konsumentengruppen aus tierischen Materialien gewonnenen Rohstoffen grundsätzlich kritisch oder ablehnend gegenüber, sei es, dass Kontaminationen mit gesundheitsgefährdenden Mikroorganismen oder Agentien, zum Beispiel Verfahrenshilfsstoffen, oder unerwünschte Immunreaktionen befürchtet werden oder aus religiösen oder ethischen Motiven. Darüber hinaus umfassen die für die Gewinnung von aus tierischen Materialien gewonnenen Kollagenhydrolysaten eingesetzten Herstellverfahren häufig aufwändige und teure Aufschluss-, Reinigungs- und Weiterverarbeitungsschritte. Vor diesem Hintergrund ist es nicht verwunderlich, dass Verfahren entwickelt wurden, Gelatine, Kollagen, Kollagenhydrolysate und einzelne Kollagenpeptide auf biotechnologischem Wege unter Einsatz rekombinanter Gentechnologie herzustellen. Although the use of collagen hydrolysates derived from animal materials offers advantages for many applications and consumer groups, it may also be less desirable for certain consumer groups and application profiles. Some consumer groups are fundamentally critical of or opposed to raw materials derived from animal materials, whether due to concerns about contamination with harmful microorganisms or agents, such as processing aids, or undesirable immune reactions, or for religious or ethical reasons. Furthermore, the manufacturing processes used to obtain collagen hydrolysates from animal materials often involve complex and expensive extraction, purification, and further processing steps. Against this backdrop, it is not surprising that methods have been developed to produce gelatin, collagen, collagen hydrolysates, and individual collagen peptides biotechnologically using recombinant genetic engineering.
So offenbart die WO 2006/052451 A2 die Herstellung von rekombinantem Kollagen Typ III in Pichia pastoris- X^mmQn, die auch humane Prolylhydroxylasen exprimieren. Die WO 2005/012356 A2 offenbart die Herstellung von Gelatine aus humanem Kollagen Typ I sowie einzelner 50 kDa, 65 kDa und 100 kDa großer Kollagenpeptidspezies, jeweils in vollständig hydroxylierter, partiell und nicht-hydroxylierter Form. Olsen et al. (Protein Expression and Purification, 2005, 40, pg. 346-357) offenbart die rekombinante Herstellung einer 8,5 kDa großen Kollagenpeptidspezies aus der al -Kette humanen Kollagens m ' Pichia pastoris. Die WO 01/34646 A2 offenbart ebenfalls die Herstellung einzelner rekombinanter Gelatinespezies mit sich jeweils aus dem rekombinanten Herstellweg ergebendem definiertem Molekulargewicht von 0 bis 350 kDa, die in nicht-hydroxylierter, partiell oder vollständig hydroxylierter Form vorliegen können. Die Druckschrift offenbart die allgemeine Verwendbarkeit einzelner rekombinanter Gelatinespezies oder von deren Gemischen in der Nahrungsmittel-, Getränke-, Kosmetik- oder Pharmaindustrie. Die Druckschrift offenbart weitere Verwendungsmöglichkeiten der offenbarten rekombinanten Produkte als photographische Zusammensetzung oder als technisches Hilfsmittel, z.B. in der Halbleiterindustrie, Papierherstellung oder ähnlichem. Es ist daher bekannt, rekombinante Gelatine- oder Kollagenpeptide beliebiger Größe einzeln oder im Gemisch hydroxyliert oder nicht-hydroxyliert in verschiedensten technischen oder nicht-technischen Bereichen, beispielsweise in der Nahrungsmittelindustrie einzusetzen. WO 2006/052451 A2 discloses the production of recombinant type III collagen in Pichia pastoris- X^mmQn, which also expresses human prolyl hydroxylases. WO 2005/012356 A2 discloses the production of gelatin from human type I collagen and individual 50 kDa, 65 kDa, and 100 kDa collagen peptide species, each in fully hydroxylated, partially hydroxylated, and non-hydroxylated forms. Olsen et al. (Protein Expression and Purification, 2005, 40, pp. 346–357) discloses the recombinant production of an 8.5 kDa collagen peptide species from the al chain of human collagen m'Pichia pastoris. WO 01/34646 Document A2 also discloses the production of individual recombinant gelatin species, each with a defined molecular weight of 0 to 350 kDa resulting from the recombinant manufacturing process, which can be in non-hydroxylated, partially, or fully hydroxylated form. The document discloses the general applicability of individual recombinant gelatin species or mixtures thereof in the food, beverage, cosmetic, or pharmaceutical industries. The document also discloses further uses of the disclosed recombinant products as photographic compositions or as technical aids, e.g., in the semiconductor industry, papermaking, or similar applications. It is therefore known to use recombinant gelatin or collagen peptides of any size, individually or in mixtures, hydroxylated or non-hydroxylated, in a wide variety of technical and non-technical fields, for example, in the food industry.
Ein besonderes Problem bei der rekombinanten Herstellung von Kollagenpeptiden liegt jedoch darin, dass insbesondere die Expression größerer heterologen Polypeptide oder Proteine in zahlreichen bekannten Expressionssystemen entweder nicht möglich ist oder mit großen Herausforderungen behaftet ist, sodass keine zufriedenstellenden Ausbeuten erzielt werden können. However, a particular problem with the recombinant production of collagen peptides is that the expression of larger heterologous polypeptides or proteins in numerous known expression systems is either not possible or fraught with major challenges, so that satisfactory yields cannot be achieved.
Besonders bedeutende Anwendungsfelder von Kollagenpeptiden sind die Nahrungsmittel-, insbesondere die Süßwarenindustrie, die pharmazeutische Industrie, insbesondere als zentraler Bestandteil von Hart- und Weichkapseln, die Kosmetikindustrie, Filmindustrie und Medizintechnik. Für diese Anwendungen spielt insbesondere die mit anderen Materialien bisher nicht erreichte, besonders gute Gelierbarkeit von Kollagen eine entscheidende Rolle. Die gelierenden Eigenschaften von Gelatine und Kollagenpeptiden, insbesondere die Gelstärke, lassen sich über den sogenannten Bloomwert ausdrücken. Dabei weisen Kollagenpeptide mit einem Bloomwert von unter 50 in der Regel keine gelierenden Eigenschaften auf. Einen besonders hohen ökonomischen Wert haben hingegen Gelatine- und Kollagenpeptidpräparate, die einen hohen Bloomwert besitzen und damit Eigenschaften aufweisen, die deren Verwendung in einer Vielzahl industrieller Anwendungsgebiete ermöglicht. Particularly important application areas for collagen peptides include the food industry, especially the confectionery industry; the pharmaceutical industry, particularly as a key component of hard and soft capsules; the cosmetics industry; the film industry; and medical technology. For these applications, the exceptionally good gelling properties of collagen, unmatched by other materials, play a crucial role. The gelling properties of gelatin and collagen peptides, especially their gel strength, can be expressed using the so-called Bloom value. Collagen peptides with a Bloom value below 50 generally do not exhibit gelling properties. Conversely, gelatin and collagen peptide preparations with a high Bloom value, and thus properties that enable their use in a wide range of industrial applications, have a particularly high economic value.
Ein besonderes Ziel ist es daher Verfahren bereitzustellen, die es erlauben, aus nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenpeptiden in einfacher und effizienter Weise gelierende Kollagenkomponenten herzustellen, um auf diese Weise das Anwendungsspektrum zu erweitern oder gar neue Anwendungsgebiete zu erschließen und die ökonomische Wertigkeit der Ausgangspräparate zu steigern. Die vorliegende Erfindung löst das ihr zugrundeliegende technische Problem durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. A particular goal is therefore to provide methods that allow gelling collagen components to be produced from non-gelling, recombinantly produced collagen peptides in a simple and efficient manner, in order to expand the range of applications or even open up new areas of application and increase the economic value of the starting materials. The present invention solves the underlying technical problem through the subject matter of the independent claims.
Dabei betrifft die Erfindung insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer gelierenden Kollagenkomponente, umfassend die Schritte: a) Bereitstellung mindestens einer nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente, b) Inkubation der in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente unter Bedingungen, die zu einer intermolekularen Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen der mindestens einen Kollagenkomponente führen, c) Erhalt einer gelierenden Kollagenkomponente mit einem Bloomwert von mindestens 50. The invention relates in particular to a method for producing a gelling collagen component, comprising the steps of: a) providing at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component, b) incubating the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) under conditions that lead to an intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules of the at least one collagen component, c) obtaining a gelling collagen component with a Bloom value of at least 50.
Erfmdungsgemäß kann dabei vorgesehen sein, dass es sich bei der mindestens einen nicht- gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente um ein rekombinant hergestelltes Kollagenpeptid, um ein Gemisch von mehreren einzelnen, rekombinant hergestellten Kollagenpeptiden, oder um ein Hydrolysat mindestens eines rekombinant hergestellten Kollagenpeptids handelt. According to the invention, it may be provided that the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a recombinantly produced collagen peptide, a mixture of several individual, recombinantly produced collagen peptides, or a hydrolysate of at least one recombinantly produced collagen peptide.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die mindestens eine nichtgelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente ein rekombinant hergestelltes Kollagenpeptid, bevorzugt ein rekombinant hergestelltes Kollagenpeptid mit einem Molekulargewicht von höchstens 45 kDa, bevorzugt höchstens 44 kDa, bevorzugt 43 kDa, bevorzugt höchstens 42 kDa, bevorzugt höchstens 41 kDa, bevorzugt höchstens 40 kDa, bevorzugt höchstens 39 kDa, bevorzugt höchstens 38 kDa, bevorzugt höchstens 37 kDa, bevorzugt höchstens 36 kDa, bevorzugt höchstens 35 kDa, bevorzugt höchstens 34 kDa, bevorzugt höchstens 33 kDa, bevorzugt höchstens 32 kDa, bevorzugt höchstens 31 kDa, bevorzugt höchstens 30 kDa. In a preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a recombinantly produced collagen peptide, preferably a recombinantly produced collagen peptide with a molecular weight of at most 45 kDa, preferably at most 44 kDa, preferably 43 kDa, preferably at most 42 kDa, preferably at most 41 kDa, preferably at most 40 kDa, preferably at most 39 kDa, preferably at most 38 kDa, preferably at most 37 kDa, preferably at most 36 kDa, preferably at most 35 kDa, preferably at most 34 kDa, preferably at most 33 kDa, preferably at most 32 kDa, preferably at most 31 kDa, preferably at most 30 kDa.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine nichtgelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente ein Kollagenpeptid mit einem Molekulargewicht von mindestens 10 kDa, bevorzugt mindestens 11 kDa, bevorzugt mindestens 12 kDa, bevorzugt mindestens 13 kDa, bevorzugt mindestens 14 kDa, bevorzugt mindestens 15 kDa, bevorzugt mindestens 16 kDa, bevorzugt mindestens 17 kDa, bevorzugt mindestens 18 kDa, bevorzugt mindestens 19 kDa, bevorzugt mindestens 20 kDa. According to a further preferred embodiment of the invention, the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a collagen peptide with a molecular weight of at least 10 kDa, preferably at least 11 kDa, preferably at least 12 kDa, preferably at least 13 kDa, preferably at least 14 kDa, preferably at least 15 kDa. kDa, preferably at least 16 kDa, preferably at least 17 kDa, preferably at least 18 kDa, preferably at least 19 kDa, preferably at least 20 kDa.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine nichtgelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente ein Kollagenpeptid mit einem Molekulargewicht von im Bereich von 10 bis 45 kDa, bevorzugt 12 bis 44 kDa, bevorzugt 14 bis 42, bevorzugt 15 bis 40 kDa. In a particularly preferred embodiment of the invention, the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a collagen peptide with a molecular weight in the range of 10 to 45 kDa, preferably 12 to 44 kDa, preferably 14 to 42 kDa, preferably 15 to 40 kDa.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die mindestens eine nicht-gelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei, bevorzugt mindestens vier, bevorzugt mindestens fünf, unterschiedliche rekombinant hergestellte Kollagenpeptide. In a preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component comprises at least two, preferably at least three, preferably at least four, preferably at least five, different recombinantly produced collagen peptides.
Bevorzugt umfasst die mindestens eine nicht-gelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente höchstens 10, bevorzugt höchstens 9, bevorzugt höchstens 8, bevorzugt höchstens 7, bevorzugt höchstens 6, bevorzugt höchstens 5, bevorzugt höchstens 4, bevorzugt höchstens 3, bevorzugt höchstens 2, unterschiedliche rekombinant hergestellte Kollagenpeptide. Preferably, the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component comprises at most 10, preferably at most 9, preferably at most 8, preferably at most 7, preferably at most 6, preferably at most 5, preferably at most 4, preferably at most 3, preferably at most 2, different recombinantly produced collagen peptides.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die mindestens eine nicht- gelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente 2 bis 10, bevorzugt 2 bis 8, bevorzugt 2 bis 6, bevorzugt 2 bis 4, unterschiedliche rekombinant hergestellte Kollagenpeptide. In a preferred embodiment of the invention, the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component comprises 2 to 10, preferably 2 to 8, preferably 2 to 6, preferably 2 to 4, different recombinantly produced collagen peptides.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der mindestens einen nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente um ein Gemisch aus mehreren einzelnen, rekombinant hergestellten Kollagenpeptiden. According to this preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a mixture of several individual, recombinantly produced collagen peptides.
Besonders bevorzugt besitzen alle der rekombinant hergestellten Kollagenpeptide der nichtgelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente unabhängig voneinander jeweils ein Molekulargewicht von höchstens 45 kDa, bevorzugt höchstens 44 kDa, bevorzugt höchstens 43 kDa, bevorzugt höchstens 42 kDa, bevorzugt höchstens 41 kDa, bevorzugt höchstens 40 kDa, bevorzugt höchstens 39 kDa, bevorzugt höchstens 38 kDa, bevorzugt höchstens 37 kDa, bevorzugt höchstens 36 kDa, bevorzugt höchstens 35 kDa, bevorzugt höchstens 34 kDa, bevorzugt höchstens 33 kDa, bevorzugt höchstens 32 kDa, bevorzugt höchstens 31 kDa, bevorzugt höchstens 30 kDa. Particularly preferably, all of the recombinantly produced collagen peptides of the non-gelling, recombinantly produced collagen component independently possess a molecular weight of at most 45 kDa, preferably at most 44 kDa, preferably at most 43 kDa, preferably at most 42 kDa, preferably at most 41 kDa, preferably at most 40 kDa, preferably at most 39 kDa, preferably at most 38 kDa, preferably at most 37 kDa, preferably at most 36 kDa, preferably at most 35 kDa, preferably at most 34 kDa, preferably at most 33 kDa, preferably at most 32 kDa, preferably at most 31 kDa, preferably at most 30 kDa.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzen alle der rekombinant hergestellten Kollagenpeptide der nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente unabhängig voneinander jeweils ein Molekulargewicht von mindestens 10 kDa, bevorzugt mindestens 11 kDa, bevorzugt mindestens 12 kDa, bevorzugt mindestens 13 kDa, bevorzugt mindestens 14 kDa, bevorzugt mindestens 15 kDa, bevorzugt mindestens 16 kDa, bevorzugt mindestens 17 kDa, bevorzugt mindestens 18 kDa, bevorzugt mindestens 19 kDa, bevorzugt mindestens 20 kDa. According to a further preferred embodiment of the invention, all of the recombinantly produced collagen peptides of the non-gelling, recombinantly produced Each collagen component independently has a molecular weight of at least 10 kDa, preferably at least 11 kDa, preferably at least 12 kDa, preferably at least 13 kDa, preferably at least 14 kDa, preferably at least 15 kDa, preferably at least 16 kDa, preferably at least 17 kDa, preferably at least 18 kDa, preferably at least 19 kDa, preferably at least 20 kDa.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzen alle der rekombinant hergestellten Kollagenpeptide der nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponenten unabhängig voneinander jeweils ein Molekulargewicht von im Bereich von 10 bis 45 kDa, bevorzugt 12 bis 44 kDa, bevorzugt 14 bis 42, bevorzugt 15 bis 40 kDa. In a particularly preferred embodiment of the invention, all of the recombinantly produced collagen peptides of the non-gelling, recombinantly produced collagen components independently each have a molecular weight in the range of 10 to 45 kDa, preferably 12 to 44 kDa, preferably 14 to 42 kDa, preferably 15 to 40 kDa.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die mindestens eine nicht-gelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente aus mindestens zwei rekombinant hergestellten Kollagenpeptiden, wobei ein rekombinant hergestelltes Kollagenpeptid ein Molekulargewicht von höchstens 25 kDa, bevorzugt höchstens 20 kDa, besonders bevorzugt 10 bis 20 kDa, besitzt und ein weiteres rekombinant hergestelltes Kollagenpeptid ein Molekulargewicht von mindestens 25 kDa, bevorzugt mindestens 30 kDa, besonders bevorzugt 30 bis 45 kDa, besitzt. According to a further preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component consists of at least two recombinantly produced collagen peptides, wherein one recombinantly produced collagen peptide has a molecular weight of at most 25 kDa, preferably at most 20 kDa, particularly preferably 10 to 20 kDa, and another recombinantly produced collagen peptide has a molecular weight of at least 25 kDa, preferably at least 30 kDa, particularly preferably 30 to 45 kDa.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass es sich bei der mindestens einen nichtgelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente um ein Hydrolysat mindestens eines rekombinant hergestellten Kollagenpeptids handelt. According to the invention, it can also be provided that the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component is a hydrolysate of at least one recombinantly produced collagen peptide.
Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die nicht-gelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente vorzugsweise ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 10 bis 45 kDa, bevorzugt 12 bis 44 kDa, bevorzugt 14 bis 42, bevorzugt 15 bis 40 kDa. According to this embodiment of the present invention, the non-gelling, recombinantly produced collagen component preferably has a mean molecular weight in the range of 10 to 45 kDa, preferably 12 to 44 kDa, preferably 14 to 42 kDa, preferably 15 to 40 kDa.
Vorzugsweise umfasst das Hydrolysat höchstens 15 %, bevorzugt höchstens 14 %, bevorzugt höchstens 13 %, bevorzugt höchstens 12 %, bevorzugt höchstens 11 %, bevorzugt höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 9 %, bevorzugt höchstens 8 %, bevorzugt höchstens 6 %, bevorzugt höchstens 4 %, an Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von unter 10 kDa. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Hydrolysat höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 9 %, bevorzugt höchstens 8 %, bevorzugt höchstens 7 %, bevorzugt höchstens 6 %, bevorzugt höchstens 5 %, bevorzugt höchstens 4 %, bevorzugt höchstens 3 %, bevorzugt höchstens 2 %, bevorzugt höchstens 1 %, an Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von unter 5 kDa, auf. Preferably, the hydrolysate comprises at most 15%, preferably at most 14%, preferably at most 13%, preferably at most 12%, preferably at most 11%, preferably at most 10%, preferably at most 9%, preferably at most 8%, preferably at most 6%, preferably at most 4% of collagen peptides with a molecular weight of less than 10 kDa. In a further preferred embodiment of the present invention, the hydrolysate has at most 10%, preferably at most 9%, preferably at most 8%, preferably at most 7%, preferably at most 6%, preferably at most 5%, preferably at most 4%, preferably at most 3%, preferably at most 2%, preferably at most 1% of collagen peptides with a molecular weight of less than 5 kDa.
Bevorzugt weist das Hydrolysat höchstens 5 %, bevorzugt höchstens 4 %, bevorzugt höchstens 3 %, bevorzugt höchstens 2 %, bevorzugt höchstens 1 %, bevorzugt höchstens 0,5 %, an Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von unter 500 Da, auf. Preferably, the hydrolysate contains at most 5%, preferably at most 4%, preferably at most 3%, preferably at most 2%, preferably at most 1%, preferably at most 0.5% of collagen peptides with a molecular weight of less than 500 Da.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Hydrolysat höchstens 25 %, bevorzugt höchstens 20 %, bevorzugt höchstens 15 %, bevorzugt höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 8 %, bevorzugt höchstens 6 %, bevorzugt höchstens 5 %, bevorzugt höchstens 4 %, bevorzugt höchstens 3 %, bevorzugt höchstens 2 %, bevorzugt höchstens 1 %, an Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von über 40 kDa, auf. According to a preferred embodiment of the present invention, the hydrolysate contains at most 25%, preferably at most 20%, preferably at most 15%, preferably at most 10%, preferably at most 8%, preferably at most 6%, preferably at most 5%, preferably at most 4%, preferably at most 3%, preferably at most 2%, preferably at most 1% of collagen peptides with a molecular weight of over 40 kDa.
Besonders bevorzugt weist das Hydrolysat mindestens 20 %, bevorzugt mindestens 25 %, bevorzugt mindestens 30 %, bevorzugt mindestens 35 %, bevorzugt mindestens 40 %, bevorzugt mindestens 45 %, bevorzugt mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 55 %, bevorzugt mindestens 60 %, bevorzugt mindestens 65 %, bevorzugt mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 75 %, bevorzugt mindestens 80 %, bevorzugt mindestens 85 %, bevorzugt mindestens 90 %, bevorzugt mindestens 95 %, an Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht im Bereich von 10 bis 40 kDa, bevorzugt 10 bis 35 kDa, bevorzugt 15 bis 30 kDa, auf. The hydrolysate particularly preferably contains at least 20%, preferably at least 25%, preferably at least 30%, preferably at least 35%, preferably at least 40%, preferably at least 45%, preferably at least 50%, preferably at least 55%, preferably at least 60%, preferably at least 65%, preferably at least 70%, preferably at least 75%, preferably at least 80%, preferably at least 85%, preferably at least 90%, preferably at least 95% of collagen peptides with a molecular weight in the range of 10 to 40 kDa, preferably 10 to 35 kDa, preferably 15 to 30 kDa.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die nichtgelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 10 bis 45 kDa auf und umfasst höchstens 15 % an Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von unter 10 kDa, höchstens 10 % an Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von unter 5 kDa, höchstens 5 % an Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von unter 500 Da, höchstens 25 % an Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von über 40 kDa, und mindestens 40 % an Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht im Bereich von 10 bis 40 kDa. In a further preferred embodiment of the present invention, the non-gelling, recombinantly produced collagen component has an average molecular weight in the range of 10 to 45 kDa and comprises at most 15% of collagen peptides with a molecular weight of less than 10 kDa, at most 10% of collagen peptides with a molecular weight of less than 5 kDa, at most 5% of collagen peptides with a molecular weight of less than 500 Da, at most 25% of collagen peptides with a molecular weight of more than 40 kDa, and at least 40% of collagen peptides with a molecular weight in the range of 10 to 40 kDa.
Besonders bevorzugt weist die nicht-gelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 15 bis 40 kDa auf und umfasst höchstens 10 % an Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von unter 10 kDa, höchstens 5 % anParticularly preferably, the non-gelling, recombinantly produced collagen component has a mean molecular weight in the range of 15 to 40 kDa and comprises at most 10% of Collagen peptides with a molecular weight of less than 10 kDa, at most 5% of
Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von unter 5 kDa, höchstens 2 % anCollagen peptides with a molecular weight of less than 5 kDa, at most 2% of
Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von unter 500 Da, höchstens 15 % anCollagen peptides with a molecular weight of less than 500 Da, at most 15% of
Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht von über 40 kDa, und mindestens 60 % anCollagen peptides with a molecular weight of over 40 kDa, and at least 60% of
Kollagenpeptiden mit einem Molekulargewicht im Bereich von 10 bis 40 kDa. Collagen peptides with a molecular weight in the range of 10 to 40 kDa.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente einen Bloomwert von höchstens 45, bevorzugt höchstens 40, bevorzugt höchstens 35, bevorzugt höchstens 30. According to a preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling collagen component has a Bloom value of at most 45, preferably at most 40, preferably at most 35, preferably at most 30.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente ein rekombinant hergestelltes Kollagenpeptid ist, das eine in Kollagen der Typen I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII, XIV, XV, XVI, XVII, XVIII, XIX, XX, XXI, XXII, XXIII, XXIV, XXV, XXVI, XXVII, bevorzugt Typ I, II oder III, bevorzugt Typ I oder Typ III, vorkommende Aminosäuresequenz aufweist, insbesondere aus einer solchen Aminosäuresequenz besteht. According to the invention, the at least one non-gelling collagen component may be a recombinantly produced collagen peptide that has an amino acid sequence occurring in collagens of types I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII, XIV, XV, XVI, XVII, XVIII, XIX, XX, XXI, XXII, XXIII, XXIV, XXV, XXVI, XXVII, preferably type I, II or III, preferably type I or type III, and in particular consists of such an amino acid sequence.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente ein rekombinant hergestelltes Kollagenpeptid, das eine in Kollagen aus Wirbeltieren, insbesondere Fischen, Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren, insbesondere in humanem, bovinem, porcinem, equinem, ovinem, piscinem oder avianem Kollagen der Typen I, II oder III, bevorzugt Typ I oder Typ III, vorkommende Aminosäuresequenz aufweist, insbesondere aus einer solchen Aminosäuresequenz besteht. In a further preferred embodiment, the at least one non-gelling collagen component is a recombinantly produced collagen peptide comprising an amino acid sequence occurring in collagen from vertebrates, in particular fish, amphibians, reptiles, birds and mammals, especially in human, bovine, porcine, equine, ovine, piscine or avian collagen of types I, II or III, preferably type I or type III, and in particular consisting of such an amino acid sequence.
Besonders bevorzugt ist die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente ein rekombinant hergestelltes Kollagenpeptid, das eine in humanem, bovinem, porcinem, equinem, ovinem, piscinem oder avianem Kollagen, insbesondere in humanem, bovinem, porcinem, equinem, ovinem, piscinem oder avianem Typ I Kollagen, bevorzugt in der al -Kette des humanen, bovinen, porcinen, equinen, ovinen, piscinen oder avianen Typ I oder Typ III Kollagen, besonders bevorzugt in der al -Kette des bovinen oder porcinen Typ I oder Typ III Kollagen, vorkommende Aminosäuresequenz aufweist, insbesondere aus einer solchen Aminosäuresequenz besteht. Particularly preferred is the at least one non-gelling collagen component a recombinantly produced collagen peptide comprising an amino acid sequence occurring in human, bovine, porcine, equine, ovine, piscine or avian collagen, in particular in human, bovine, porcine, equine, ovine, piscine or avian type I collagen, preferably in the al chain of the human, bovine, porcine, equine, ovine, piscine or avian type I or type III collagen, and in particular in the al chain of the bovine or porcine type I or type III collagen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente ein rekombinant hergestelltes Kollagenpeptid ist, das die Aminosäuresequenz eines natürlich vorkommenden Kollagenpeptids hat. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente keine natürlich vorkommende Aminosäuresequenz. Erfindungsgemäß kann somit auch vorgesehen sein, dass die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente die Aminosäuresequenz eines gentechnisch veränderten Kollagenpeptids aufweist, insbesondere aus einer solchen Aminosäuresequenz besteht. According to the invention, it can be provided that the at least one non-gelling collagen component is a recombinantly produced collagen peptide that has the amino acid sequence of a naturally occurring collagen peptide. In a further preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling collagen component does not have a naturally occurring amino acid sequence. According to the invention, it can therefore also be provided that the at least one non-gelling collagen component has the amino acid sequence of a genetically modified collagen peptide, and in particular consists of such an amino acid sequence.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem rekombinant hergestellten Kollagenpeptid um ein gentechnisch verändertes Kollagenpeptid, bei dem mindestens 10%, bevorzugt mindestens 25%, bevorzugt mindestens 50%, bevorzugt mindestens 75%, der Lysine in der Aminosäuresequenz eines natürlich vorkommenden Kollagenpeptids, bevorzugt eines bovinen oder porcinen Typ I oder Typ III Kollagens, durch eine andere natürlich vorkommende Aminosäure ausgetauscht sind. Bevorzugt handelt es sich bei der anderen natürlich vorkommenden Aminosäure um eine Aminosäure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Arginin, Threonin, Glutamin, Prolin, Glutaminsäure, Alanin und Leucin. According to a preferred embodiment of the present invention, the recombinantly produced collagen peptide is a genetically modified collagen peptide in which at least 10%, preferably at least 25%, preferably at least 50%, preferably at least 75% of the lysines in the amino acid sequence of a naturally occurring collagen peptide, preferably a bovine or porcine type I or type III collagen, are replaced by another naturally occurring amino acid. Preferably, the other naturally occurring amino acid is selected from the group consisting of arginine, threonine, glutamine, proline, glutamic acid, alanine, and leucine.
Erfindungsgemäß kann die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente hydroxyliert oder nicht-hydroxyliert sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente nicht-hydroxyliert. Vorzugsweise ist die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente hydroxyliert, insbesondere partiell oder vollständig hydroxyliert. According to the invention, the at least one non-gelling collagen component can be hydroxylated or non-hydroxylated. In a preferred embodiment of the invention, the at least one non-gelling collagen component is non-hydroxylated. Preferably, the at least one non-gelling collagen component is hydroxylated, in particular partially or completely hydroxylated.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die mindestens eine nicht- gelierende Kollagenkomponente nicht-glykosyliert. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente glykosyliert ist. In a further embodiment of the present invention, the at least one non-gelling collagen component is non-glycosylated. According to the invention, it can also be provided that the at least one non-gelling collagen component is glycosylated.
Bevorzugt ist die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente hydroxyliert und glykosyliert. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente weder hydroxyliert noch glykosyliert. Preferably, the at least one non-gelling collagen component is hydroxylated and glycosylated. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling collagen component is neither hydroxylated nor glycosylated.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die in Schritt a) bereitgestellte mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente hydroxyliert, insbesondere partiell oder vollständig hydroxyliert, wenn sie ein Molekulargewicht, insbesondere ein mittleres Molekulargewicht, von < 45 kDa, bevorzugt < 40 kDa, bevorzugt < 35 kDa, bevorzugt < 30 kDa, bevorzugt < 25 kDa, bevorzugt < 20 kDa, besonders bevorzugt < 15 kD, besitzt. Besonders bevorzugt ist die in Schritt a) bereitgestellte mindestens eine nicht-gelierende Kollagenkomponente hydroxyliert, insbesondere partiell oder vollständig hydroxyliert, wenn sie ein Molekulargewicht, insbesondere ein mittleres Molekulargewicht, im Bereich von 10 bis 45 kDa, bevorzugt 10 bis 40 kDa, bevorzugt 10 bis 35 kDa, bevorzugt 10 bis 30 kDa, bevorzugt 10 bis 25 kDa, bevorzugt 10 bis 20 kDa, aufweist. In a preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling collagen component provided in step a) is hydroxylated, in particular partially or completely hydroxylated, if it has a molecular weight, in particular an average molecular weight, of < 45 kDa, preferably < 40 kDa, preferably < 35 kDa, preferably < 30 kDa, preferably < 25 kDa, preferably < 20 kDa, particularly preferably < 15 kDa. Particularly preferred is the at least one non-gelling collagen component provided in step a) being hydroxylated, in particular partially or completely hydroxylated, if it has a molecular weight, in particular a mean molecular weight, in the range of 10 to 45 kDa, preferably 10 to 40 kDa, preferably 10 to 35 kDa, preferably 10 to 30 kDa, preferably 10 to 25 kDa, preferably 10 to 20 kDa.
Vorzugsweise erfolgt die Inkubation gemäß Schritt b) in einer Reaktionsmischung, bevorzugt in einer Lösung oder Suspension. Preferably, the incubation according to step b) takes place in a reaction mixture, preferably in a solution or suspension.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die intermolekulare Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) durch die Anwesenheit mindestens eines chemischen und/oder eines enzymatischen Crosslinkers. According to a preferred embodiment of the present invention, the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is formed by the presence of at least one chemical and/or one enzymatic crosslinker.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die intermolekulare Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) durch die Anwesenheit mindestens eines chemischen Crosslinkers. In a preferred embodiment of the present invention, the intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is effected by the presence of at least one chemical crosslinker.
Bevorzugt ist der chemische Crosslinker ein niedermolekularer Crosslinker, insbesondere ein niedermolekularer Crosslinker ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Genipin, Nordihydroguajaretsäure, Zitronensäure, Procyanidin, EDC, NHS, Butandioldi-glycidylether (BDDGE), Pullulan Dialdehyd (PDA), NHSF, Quinone Methide, THPP, Maleimid, Glutaraldehyd, Methacrylsäureanhydrid (MAA), Desaminotyrosin (DAT), Desaminotyrosyltyrosin (DATT), Dialdehyd Stärke (DAS), Chitosan, Riboflavin, Quercetin, Chlorogensäure, Rutin, Fluorescamine, Ferulasäure, Kaffeesäure, Gallussäure, Tanninsäure, Ellagsäure, Thiolation, Disuccinimidylsuberat (DSS), Disuccinimidyl glutarate (DSG), Bis(sulfosuccinimidyl)suberat, Bis(sulfosuccinimidyl)glutarat, Native chemische Ligation, PdBT, H2O2, AMAS, ANB-NOS, BMB, BMDB, BMH, BMOE, BMPH, BMPS, BM(PEG)2, BM(PEG)3, BS3(Sulfo-DSS), BS2G-dO, BS2G-d4, BS3-d0, BS3-d4, BS(PEG)5, BS(PEG)9, BSOCOES, DCC, DFDNB, DMA, DMP, DMS, DSG, DSP, DSS, DST, DTBP, DTME, DTSSP (Sulfo-DSP), EDC, EGS, EMCA, EMCH, EMCS, GMBS, KMUH, LC-SDA, LC-SMCC, LC- SPDP, L-Photo-Leucine, L-Photo-Methionine, MBS, MPBH, Mts-Atf-Biotin, Mts-Atf-LC- Biotin, NHS, NHS-Azide, NHS-PEG4-Azide, NHS-PEG12-Azide, NHS-Phosphine, PDPH, PEG4-SPDP, PEG12-SPDP, PMPI, SB AP, SDA, SD AD, SIA, SIAB, SMCC, SM[PEG]2, SM[PEG]4, SM(PEG)6, SM[PEG]8, SM[PEG]12, SM(PEG)24, SMPB, SMPH, SMPT, SPB, SPDP, Sulfo-EGS, Sulfo-EMCS, Sulfo-GMBS, Sulfo-KMUS, Sulfo-LC-SDA, Sulfo-LC-SPDP, Sulfo-MBS, Sulfo-NHS, Sulfo-NHS-Phosphine, Sulfo-SANPAH, Sulfo-SBED, Sulfo-SDA, Sulf- SDAD, Sulfo-SIAB, Sulfo-SMCC, Sulfo-SMPB, TMEA (trifunktional), TSAT (trifunktional) oder Kombinationen davon. Preferably, the chemical crosslinker is a low-molecular-weight crosslinker, in particular a low-molecular-weight crosslinker selected from the group consisting of genipin, nordihydroguaiaretic acid, citric acid, procyanidin, EDC, NHS, butanediol diglycidyl ether (BDDGE), pullulan dialdehyde (PDA), NHSF, quinone methide, THPP, maleimide, glutaraldehyde, methacrylic anhydride (MAA), desaminotyrosine (DAT), desaminotyrosyltyrosine (DATT), starch dialdehyde (DAS), chitosan, riboflavin, quercetin, chlorogenic acid, rutin, fluorescamine, ferulic acid, caffeic acid, gallic acid, tannic acid, ellagic acid, thiolation, disuccinimidyl suberate (DSS), disuccinimidyl glutarate (DSG), bis(sulfosuccinimidyl)suberate, bis(sulfosuccinimidyl)glutarate, native chemical ligation, and PdBT. H2O2, AMAS, ANB-NOS, BMB, BMDB, BMH, BMOE, BMPH, BMPS, BM(PEG)2, BM(PEG)3, BS3(Sulfo-DSS), BS2G-dO, BS2G-d4, BS3-d0, BS3-d4, BS(PEG)5, BS(PEG)9, BSOCOES, DCC, DFDNB, DMA, DMP, DMS, DSG, DSP, DSS, DST, DTBP, DTME, DTSSP (Sulfo-DSP), EDC, EGS, EMCA, EMCH, EMCS, GMBS, KMUH, LC-SDA, LC-SMCC, LC-SPDP, L-Photo-Leucine, L-Photo-Methionine, MBS, MPBH, Mts-Atf-Biotin, Mts-Atf-LC-Biotin, NHS, NHS azides, NHS PEG4 azides, NHS PEG12 azides, NHS phosphines, PDPH, PEG4-SPDP, PEG12-SPDP, PMPI, SB AP, SDA, SD AD, SIA, SIAB, SMCC, SM[PEG]2, SM[PEG]4, SM(PEG)6, SM[PEG]8, SM[PEG]12, SM(PEG)24, SMPB, SMPH, SMPT, SPB, SPDP, Sulfo-EGS, Sulfo-EMCS, Sulfo-GMBS, Sulfo-KMUS, Sulfo-LC-SDA, Sulfo-LC-SPDP, Sulfo-MBS, Sulfo-NHS, Sulfo-NHS-Phosphine, Sulfo-SANPAH, Sulfo-SBED, Sulfo-SDA, Sulfo-SDAD, Sulfo-SIAB, Sulfo-SMCC, Sulfo-SMPB, TMEA (trifunctional), TSAT (trifunctional) or combinations thereof.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die intermolekulare Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) durch die Anwesenheit mindestens eines enzymatischen Crosslinkers. In a preferred embodiment, the intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is effected by the presence of at least one enzymatic crosslinker.
Bevorzugt ist der enzymatische Crosslinker ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Transglutaminase (EC 2.3.2.13), Lysyloxidase (EC 1.4.3.13), Peroxidase (EC 1.11.1), Sulfhydryloxidase/Thiol oxidase (EC 1.8.3.2), Peptiligase (EC 3.4.22.10), Sortase A (EC 3.4.22.70), Sortase B (EC 3.4.22.71), Sortase C (EC 3.4.22.72), Sortase D (EC 3.4.22.73), Butelase 1 (EC 3.4.22.34), Trypsiligase (EC 3.4.21.4), Subtiligase, Thymoligase (EC 3.4.21.62), Tyrosinase (EC 1.14.18.1), Laccase (EC 1.10.3.2) und Kombinationen davon. The enzymatic crosslinker is preferably selected from the group consisting of transglutaminase (EC 2.3.2.13), lysyl oxidase (EC 1.4.3.13), peroxidase (EC 1.11.1), sulfhydryl oxidase/thiol oxidase (EC 1.8.3.2), peptiligase (EC 3.4.22.10), sortase A (EC 3.4.22.70), sortase B (EC 3.4.22.71), sortase C (EC 3.4.22.72), sortase D (EC 3.4.22.73), butelase 1 (EC 3.4.22.34), trypsiligase (EC 3.4.21.4), subtiligase, thymoligase (EC 3.4.21.62), Tyrosinase (EC 1.14.18.1), laccase (EC 1.10.3.2) and combinations thereof.
Besonders bevorzugt ist der enzymatische Crosslinker eine Transglutaminase, insbesondere eine bakterielle Transglutaminase. The enzymatic crosslinker is particularly favored to be a transglutaminase, especially a bacterial transglutaminase.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass der enzymatische Crosslinker eine Peptidligase ist, insbesondere eine bakterielle Peptidligase, bevorzugt aus Bacillus subtilis oder Bacillus amyloliquefaciens. According to the invention, it can also be provided that the enzymatic crosslinker is a peptide ligase, in particular a bacterial peptide ligase, preferably from Bacillus subtilis or Bacillus amyloliquefaciens.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die intermolekulare Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) durch die Anwesenheit von mindestens zwei enzymatischen Crosslinkern. So kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die intermolekulare Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) durch die Anwesenheit von mindestens einer Transglutaminase und mindestens einer Peptidligase erfolgt. In a preferred embodiment of the present invention, the intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is effected by the presence of at least two enzymatic crosslinkers. According to the invention, it can be provided that the intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is effected by the presence of at least one transglutaminase and at least one peptide ligase.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die intermolekulare Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) durch dehydrothermales Crosslinking, UV-Bestrahlung oder durch elektrostatische Wechselwirkung. Erfindungsgemäß kann es sich bei der intermolekularen Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) um eine kovalente oder eine nicht-kovalente Bindung handeln. In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der intermolekularen Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) um eine nicht-kovalente Bindung. Vorzugsweise handelt es sich bei der intermolekularen Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) um eine kovalente Bindung. According to a further preferred embodiment of the present invention, the intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is carried out by dehydrothermal crosslinking, UV irradiation or by electrostatic interaction. According to the invention, the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) can be a covalent or a non-covalent bond. In a particular embodiment of the present invention, the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is a non-covalent bond. Preferably, the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is a covalent bond.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der intermolekularen Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) um eine Kettenverlängerung, insbesondere um eine Peptidligation. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform werden in Schritt b) mindestens zwei Moleküle der mindestens einen nicht-gelierenden Kollagenkomponente durch eine kovalente Bindung zwischen den C- und N-Termini der mindestens zwei Moleküle miteinander verknüpft. In a preferred embodiment of the present invention, the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is a chain extension, in particular a peptide ligation. According to this preferred embodiment, in step b) at least two molecules of the at least one non-gelling collagen component are linked together by a covalent bond between the C- and N-termini of the at least two molecules.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der intermolekularen Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) um eine Quervernetzung zwischen Seitenketten. According to a preferred embodiment of the present invention, the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is a cross-linking between side chains.
Erfmdungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass es sich bei der intermolekularen Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen in Schritt b) um eine Kettenverlängerung, insbesondere um eine Peptidligation, und um eine Quervemetzung zwischen Seitenketten handelt. Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die in Schritt c) erhaltene gelierenden Kollagenkomponente sowohl kettenverlängert als auch quervernetzt. According to the invention, it can also be provided that the intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules in step b) is a chain elongation, in particular a peptide ligation, and a cross-linking between side chains. According to this embodiment of the present invention, the gelling collagen component obtained in step c) is both chain-elongated and cross-linked.
Dabei kann vorgesehen sein, dass zunächst in einem Schritt bl) eine Kettenverlängerung der in Schritt a) bereitgestellten nicht-gelierenden Kollagenkomponenten erfolgt und es in einem darauffolgenden b2) zu einer Quervemetzung der aus Schritt bl) erhaltenen Kollagenkomponenten kommt. Ebenso kann erfmdungsgemäß vorgesehen sein, dass zunächst in einem Schritt bl) eine Quervemetzung der in Schritt a) bereitgestellten nicht-gelierenden Kollagenkomponenten erfolgt und es anschließend in einem darauffolgenden b2) zu einer Kettenverlängerung der aus Schritt bl) erhaltenen Kollagenkomponenten kommt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgen in einem einzigen Schritt b) parallel sowohl eine Quervemetzung als auch eine Kettenverlängerung. Dies kann durch die Anwesenheit von zwei unterschiedlichen Enzymen bewerkstelligt werden, beispielsweise durch die Anwesenheit von mindestens einer Transglutaminase und mindestens einer Peptidligase. It can be provided that, first, in step bl), the non-gelling collagen components provided in step a) undergo chain elongation, and then, in a subsequent step b2), the collagen components obtained from step bl) undergo cross-linking. Likewise, it can be provided according to the invention that, first, in step bl), the non-gelling collagen components provided in step a) undergo cross-linking, and then, in a subsequent step b2), the collagen components obtained from step bl) undergo chain elongation. According to a further embodiment of the present invention, both cross-linking and chain elongation occur in parallel in a single step b). This can be achieved by the The presence of two different enzymes can be achieved, for example, by the presence of at least one transglutaminase and at least one peptide ligase.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt bei der Verwendung eines enzymatischen Crosslinkers in Schritt b) eine anschließende Inaktivierung des mindestens einen enzymatischen Crosslinkers, bevorzugt eine thermische Inaktivierung des mindestens einen enzymatischen Crosslinkers. In a preferred embodiment of the present invention, when using an enzymatic crosslinker in step b), the at least one enzymatic crosslinker is subsequently inactivated, preferably thermally inactivated.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die mindestens eine in Schritt a) bereitgestellte nicht-gelierende Kollagenkomponente in Schritt b) in einer Konzentration von mindestens 5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 6 Gew.-%, bevorzugt mindestens 7 Gew.-%, bevorzugt mindestens 8 Gew.-%, bevorzugt mindestens 9 Gew.-%, bevorzugt mindestens 10 Gew.-% (jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung), vor. According to a preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling collagen component provided in step a) is present in step b) in a concentration of at least 5 wt.%, preferably at least 6 wt.%, preferably at least 7 wt.%, preferably at least 8 wt.%, preferably at least 9 wt.%, preferably at least 10 wt.% (in each case based on the total weight of the reaction mixture).
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die mindestens eine in Schritt a) bereitgestellte nicht-gelierende Kollagenkomponente in Schritt b) in einer Konzentration von höchstens 30 Gew.-%, bevorzugt höchstens 25 Gew.-%, bevorzugt höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt höchstens 15 Gew.-%, bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt höchstens 9 Gew - %, bevorzugt höchstens 8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 7 Gew.-%, (jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung), vor. In a preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling collagen component provided in step a) is present in step b) in a concentration of at most 30 wt.%, preferably at most 25 wt.%, preferably at most 20 wt.%, preferably at most 15 wt.%, preferably at most 10 wt.%, preferably at most 9 wt.%, preferably at most 8 wt.%, preferably at most 7 wt.% (in each case based on the total weight of the reaction mixture).
Besonders bevorzugt liegt die mindestens eine in Schritt a) bereitgestellte nicht-gelierende Kollagenkomponente in Schritt b) in einer Konzentration von 6,66 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung), vor. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die mindestens eine in Schritt a) bereitgestellte nicht-gelierende Kollagenkomponente in Schritt b) in einer Konzentration von 10 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung), vor. Particularly preferably, the at least one non-gelling collagen component provided in step a) is present in step b) at a concentration of 6.66 wt% (based on the total weight of the reaction mixture). In a further preferred embodiment, the at least one non-gelling collagen component provided in step a) is present in step b) at a concentration of 10 wt% (based on the total weight of the reaction mixture).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Inkubation der in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente in Schritt b) in Anwesenheit zweiwertiger Ionen, bevorzugt in Anwesenheit von Calcium und/oder Magnesium. According to a preferred embodiment of the present invention, the incubation of the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) takes place in step b) in the presence of divalent ions, preferably in the presence of calcium and/or magnesium.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Inkubation der in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente in Schritt b) in Anwesenheit zweiwertiger Ionen, bevorzugt in Anwesenheit von Calcium und/oder Magnesium, in einer Konzentration von 30 bis 600 ppm, bevorzugt 40 bis 500 ppm, bevorzugt 50 bis 400 ppm. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the incubation of the at least one non-gelling, recombinant product provided in step a) is carried out produced collagen component in step b) in the presence of divalent ions, preferably in the presence of calcium and/or magnesium, in a concentration of 30 to 600 ppm, preferably 40 to 500 ppm, preferably 50 to 400 ppm.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Gegenion der zweiwertigen Ionen, insbesondere Calcium und/oder Magnesium, um Cl, SO4 oder PO4. Preferably, the counterion of the divalent ions, in particular calcium and/or magnesium, is Cl, SO4 or PO4.
Dabei hat sich bei Anwesenheit von zweiwertigen Ionen, insbesondere von Calcium und/oder Magnesium, mit den korrespondierenden Gegenionen ein stabilisierender Effekt auf die Ausbildung von intermolekularen Bindungen zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen der mindestens einen nicht-gelierenden Kollagenkomponente gezeigt. In the presence of divalent ions, especially calcium and/or magnesium, with the corresponding counterions, a stabilizing effect on the formation of intermolecular bonds between the amino acid chains of at least two molecules of the at least one non-gelling collagen component has been observed.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Inkubation der in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente in Schritt b) bei einem pH-Wert von mindestens 4, bevorzugt mindestens 4,2, bevorzugt mindestens 4,4, bevorzugt mindestens 4,6, bevorzugt mindestens 4,8, bevorzugt mindestens 5, bevorzugt mindestens 5,2, bevorzugt mindestens 5,4, bevorzugt mindestens 5,6, bevorzugt mindestens 5,8, bevorzugt mindestens 6. According to a preferred embodiment of the present invention, the incubation of the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) takes place in step b) at a pH of at least 4, preferably at least 4.2, preferably at least 4.4, preferably at least 4.6, preferably at least 4.8, preferably at least 5, preferably at least 5.2, preferably at least 5.4, preferably at least 5.6, preferably at least 5.8, preferably at least 6.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Inkubation der in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente in Schritt b) bei einem pH-Wert von höchstens 9, bevorzugt höchstens 8,8, bevorzugt höchstens 8,6, bevorzugt höchstens 8,4, bevorzugt höchstens 8,2, bevorzugt höchstens 8, bevorzugt höchstens 7,8, bevorzugt höchstens 7,6, bevorzugt höchstens 7,4, bevorzugt höchstens 7,2, bevorzugt höchstens 7. In a further preferred embodiment of the present invention, the incubation of the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) takes place in step b) at a pH of at most 9, preferably at most 8.8, preferably at most 8.6, preferably at most 8.4, preferably at most 8.2, preferably at most 8, preferably at most 7.8, preferably at most 7.6, preferably at most 7.4, preferably at most 7.2, preferably at most 7.
Besonders bevorzugt erfolgt die Inkubation der in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente in Schritt b) bei einem pH- Wert im Bereich von 4 bis 9, bevorzugt 4,5 bis 8,5 bevorzugt 5 bis 8, bevorzugt 5,5 bis 7,5, besonders bevorzugt 6 bis 7. Particularly preferably, the incubation of the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) takes place in step b) at a pH value in the range of 4 to 9, preferably 4.5 to 8.5, preferably 5 to 8, preferably 5.5 to 7.5, particularly preferably 6 to 7.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die in Schritt a) bereitgestellte mindestens eine nicht-gelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 10 bis 45 kDa und die Inkubation in Schritt b) erfolgt bei einer Konzentration der mindestens einen nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente von mindestens 5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung), bei einem pH-Wert von 5,5 bis 7,5 und bei einer Transglutaminase- Konzentration von mindestens 0,05 Vol.-% (bezogen auf das Gesamtvolumen der Reaktionsmischung). In a particularly preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) has an average molecular weight in the range of 10 to 45 kDa, and the incubation in step b) takes place at a concentration of the at least one non-gelling, recombinantly produced Collagen component of at least 5 wt% (based on the total weight of the reaction mixture), at a pH of 5.5 to 7.5 and at a transglutaminase concentration of at least 0.05 vol% (based on the total volume of the reaction mixture).
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die in Schritt a) bereitgestellte mindestens eine nicht-gelierende, rekombinant hergestellte Kollagenkomponente hydroxyliert, insbesondere partiell oder vollständig hydroxyliert, besitzt ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 10 bis 20 kDa und die Inkubation in Schritt b) erfolgt bei einer Konzentration der mindestens einen nicht-gelierenden, rekombinant hergestellten Kollagenkomponente von mindestens 10 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung), bei einem pH-Wert von 5,5 bis 7,5 und bei einer Transglutaminase- Konzentration von mindestens 0,05 Vol.-%, bevorzugt mindestens 0,5 Vol.-% (bezogen auf das Gesamtvolumen der Reaktionsmischung). According to a further particularly preferred embodiment of the present invention, the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component provided in step a) is hydroxylated, in particular partially or completely hydroxylated, has an average molecular weight in the range of 10 to 20 kDa, and the incubation in step b) takes place at a concentration of the at least one non-gelling, recombinantly produced collagen component of at least 10 wt.% (based on the total weight of the reaction mixture), at a pH of 5.5 to 7.5, and at a transglutaminase concentration of at least 0.05 vol.%, preferably at least 0.5 vol.% (based on the total volume of the reaction mixture).
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente einem Bloomwert von mindestens 55, bevorzugt mindestens 60, bevorzugt mindestens 65, bevorzugt mindestens 70, bevorzugt mindestens 75, bevorzugt mindestens 80, bevorzugt mindestens 90, bevorzugt mindestens 95, bevorzugt mindestens 100, bevorzugt mindestens 105, bevorzugt mindestens 110, bevorzugt mindestens 115, bevorzugt mindestens 120, bevorzugt mindestens 125, bevorzugt mindestens 130, bevorzugt mindestens 135, bevorzugt mindestens 140, bevorzugt mindestens 145, bevorzugt mindestens 150, bevorzugt mindestens 155, bevorzugt mindestens 160, bevorzugt mindestens 165, bevorzugt mindestens 170, bevorzugt mindestens 175, bevorzugt mindestens 180, bevorzugt mindestens 185, bevorzugt mindestens 190, bevorzugt mindestens 195, bevorzugt mindestens 200, auf. In a preferred embodiment of the present invention, the gelling collagen component obtained in step c) has a Bloom value of at least 55, preferably at least 60, preferably at least 65, preferably at least 70, preferably at least 75, preferably at least 80, preferably at least 90, preferably at least 95, preferably at least 100, preferably at least 105, preferably at least 110, preferably at least 115, preferably at least 120, preferably at least 125, preferably at least 130, preferably at least 135, preferably at least 140, preferably at least 145, preferably at least 150, preferably at least 155, preferably at least 160, preferably at least 165, preferably at least 170, preferably at least 175, preferably at least 180, preferably at least 185, preferably at least 190, preferably at least 195, preferably at least 200.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente einem Bloomwert von höchstens 500, bevorzugt höchstens 475, bevorzugt höchstens 450, bevorzugt höchstens 425, bevorzugt höchstens 400, bevorzugt höchstens 375, bevorzugt höchstens 350, bevorzugt höchstens 325, bevorzugt höchstens 300, bevorzugt höchstens 290, bevorzugt höchstens 280, bevorzugt höchstens 270, bevorzugt höchstens 260, bevorzugt höchstens 250, bevorzugt höchstens 240, bevorzugt höchstens 230, bevorzugt höchstens 220, bevorzugt höchstens 210, bevorzugt höchstens 200, bevorzugt höchstens 190, bevorzugt höchstens 180, bevorzugt höchstens 170, bevorzugt höchstens 160, bevorzugt höchstens 150, bevorzugt höchstens 140, bevorzugt höchstens 130, bevorzugt höchstens 120, bevorzugt höchstens 110, bevorzugt höchstens 100, auf. According to a further preferred embodiment of the invention, the gelling collagen component obtained in step c) has a Bloom value of at most 500, preferably at most 475, preferably at most 450, preferably at most 425, preferably at most 400, preferably at most 375, preferably at most 350, preferably at most 325, preferably at most 300, preferably at most 290, preferably at most 280, preferably at most 270, preferably at most 260, preferably at most 250, preferably at most 240, preferably at most 230, preferably at most 220, preferably at most 210, preferably at most 200, preferably at most 190, preferably at most 180, preferably at most 170, preferably at most 160, preferably at most 150, preferably at most 140, preferably at most 130, preferably at most 120, preferably at most 110, preferably at most 100.
Besonders bevorzugt weist die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente einem Bloomwert von 50 bis 500, bevorzugt 60 bis 400, bevorzugt 70 bis 350, bevorzugt 80 bis 300, bevorzugt 90 bis 250, bevorzugt 100 bis 200, auf. Particularly preferably, the gelling collagen component obtained in step c) has a Bloom value of 50 to 500, preferably 60 to 400, preferably 70 to 350, preferably 80 to 300, preferably 90 to 250, preferably 100 to 200.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente einem Bloomwert von 100 bis 500, bevorzugt 150 bis 450, bevorzugt 200 bis 400, bevorzugt 250 bis 350, auf. According to a further preferred embodiment of the present invention, the gelling collagen component obtained in step c) has a Bloom value of 100 to 500, preferably 150 to 450, preferably 200 to 400, preferably 250 to 350.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente bei 60 °C eine Viskosität von mindestens 2,5 mPas, insbesondere mindestens 5,0 mPas, insbesondere mindestens 10 mPas, bevorzugt mindestens 15 mPas, bevorzugt mindestens 20 mPas, bevorzugt mindestens 25 mPas, bevorzugt mindestens 30 mPas, bevorzugt mindestens 35 mPas, bevorzugt mindestens 40 mPas, bevorzugt mindestens 45 mPas, bevorzugt mindestens 50 mPas. In a further embodiment of the present invention, the gelling collagen component obtained in step c) has a viscosity of at least 2.5 mPas, in particular at least 5.0 mPas, in particular at least 10 mPas, preferably at least 15 mPas, preferably at least 20 mPas, preferably at least 25 mPas, preferably at least 30 mPas, preferably at least 35 mPas, preferably at least 40 mPas, preferably at least 45 mPas, preferably at least 50 mPas.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente bei 50 °C eine Viskosität von mindestens 10 mPas, bevorzugt mindestens 15 mPas, bevorzugt mindestens 20 mPas, bevorzugt mindestens 25 mPas, bevorzugt mindestens 30 mPas, bevorzugt mindestens 35 mPas, bevorzugt mindestens 40 mPas, bevorzugt mindestens 45 mPas, bevorzugt mindestens 50 mPas. In a further embodiment of the present invention, the gelling collagen component obtained in step c) has a viscosity of at least 10 mPas, preferably at least 15 mPas, preferably at least 20 mPas, preferably at least 25 mPas, preferably at least 30 mPas, preferably at least 35 mPas, preferably at least 40 mPas, preferably at least 45 mPas, preferably at least 50 mPas at 50 °C.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente ein mittleres Molekulargewicht von mindestens 60 kDa, bevorzugt mindestens 80 kDa, bevorzugt mindestens 100 kDa, bevorzugt mindestens 120 kDa, bevorzugt mindestens 140 kDa, bevorzugt mindestens 160 kDa, bevorzugt mindestens 180 kDa, bevorzugt mindestens 200 kDa, bevorzugt mindestens 220 kDa, bevorzugt mindestens 240 kDa, bevorzugt mindestens 260 kDa, bevorzugt mindestens 280 kDa, bevorzugt mindestens 300 kDa, bevorzugt mindestens 320 kDa, bevorzugt mindestens 340 kDa, bevorzugt mindestens 360 kDa, bevorzugt mindestens 380 kDa, bevorzugt mindestens 400 kDa. According to a preferred embodiment of the present invention, the gelling collagen component obtained in step c) has an average molecular weight of at least 60 kDa, preferably at least 80 kDa, preferably at least 100 kDa, preferably at least 120 kDa, preferably at least 140 kDa, preferably at least 160 kDa, preferably at least 180 kDa, preferably at least 200 kDa, preferably at least 220 kDa, preferably at least 240 kDa, preferably at least 260 kDa, preferably at least 280 kDa, preferably at least 300 kDa, preferably at least 320 kDa, preferably at least 340 kDa, preferably at least 360 kDa, preferably at least 380 kDa, preferably at least 400 kDa.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente höchstens 25 Gew.-%, bevorzugt höchstens 20 Gew.- %, bevorzugt höchstens 15 Gew.-%, bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5In a preferred embodiment of the present invention, the gelling collagen component obtained in step c) comprises at most 25 wt.%, preferably at most 20 wt.%. %, preferably at most 15 wt.%, preferably at most 10 wt.%, preferably at most 5
Gew.-%, Kollagenpeptide mit einem Molekulargewicht von < 45 kDa auf. wt%, collagen peptides with a molecular weight of < 45 kDa.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente höchstens 15 Gew.-%, bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, bevorzugt höchstens 4 Gew.-%, bevorzugt höchstens 3 Gew.-%, bevorzugt höchstens 2 Gew.-%, Kollagenpeptide mit einem Molekulargewicht von < 30 kDa auf. According to a further preferred embodiment, the gelling collagen component obtained in step c) comprises at most 15 wt.%, preferably at most 10 wt.%, preferably at most 5 wt.%, preferably at most 4 wt.%, preferably at most 3 wt.%, preferably at most 2 wt.%, collagen peptides with a molecular weight of < 30 kDa.
Besonders bevorzugt weist die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt höchstens 8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 6 Gew.-%, bevorzugt höchstens 4 Gew.-%, bevorzugt höchstens 2 Gew.-%, bevorzugt höchstens 1 Gew.-%, Kollagenpeptide mit einem Molekulargewicht von < 15 kDa auf. Particularly preferably, the gelling collagen component obtained in step c) comprises at most 10 wt.%, preferably at most 8 wt.%, preferably at most 6 wt.%, preferably at most 4 wt.%, preferably at most 2 wt.%, preferably at most 1 wt.%, collagen peptides with a molecular weight of < 15 kDa.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente mindestens 75 Gew-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 85 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, vernetzte Kollagenpeptide mit einem Molekulargewicht von > 45 kDa, bevorzugt > 90 kDa, besonders bevorzugt > 180 kDa, auf. In a further preferred embodiment of the present invention, the gelling collagen component obtained in step c) comprises at least 75 wt%, preferably at least 80 wt%, preferably at least 85 wt%, preferably at least 90 wt%, preferably at least 95 wt%, cross-linked collagen peptides with a molecular weight of > 45 kDa, preferably > 90 kDa, particularly preferably > 180 kDa.
Vorzugsweise ist die in Schritt c) erhaltene Kollagenkomponente thermoreversibel gelierend. Entsprechend dieser bevorzugten Ausführungsform lässt sich die in Schritt c) erhaltene gelierende Kollagenkomponente durch Erwärmen wieder auflösen und erneut gelieren. Preferably, the collagen component obtained in step c) is thermoreversibly gelling. According to this preferred embodiment, the gelling collagen component obtained in step c) can be dissolved again by heating and re-gelled.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine gelierende Kollagenkomponente mit einem Bloomwert von mindestens 50, bestehend aus mindestens zwei kovalent miteinander verbundenen ni cht-geli er enden Koll agenkomponenten . The present invention also relates to a gelling collagen component with a Bloom value of at least 50, consisting of at least two covalently linked non-gelling collagen components.
Besonders bevorzugt ist die gelierende Kollagenkomponente mit einem Bloomwert von mindestens 50, bestehend aus mindestens zwei kovalent miteinander verbundenen nichtgelierenden Kollagenkomponenten herstellbar, insbesondere hergestellt, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer gelierenden Kollagenkomponente. Particularly preferred is the gelling collagen component with a Bloom value of at least 50, consisting of at least two covalently linked non-gelling collagen components, which can be produced, in particular, using the inventive method for producing a gelling collagen component.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein verzehrbares Produkt, umfassend mindestens eine erfindungsgemäße gelierende Kollagenkomponente, insbesondere mindestens eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare, insbesondere hergestellte, gelierende Kollagenkomponente. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das verzehrbare Produkt zudem mindestens eine natürliche oder synthetisch hergestellte Verbindung mit mindestens einer reaktiven Gruppe. Besonders bevorzugt ist die mindestens eine natürliche oder synthetisch hergestellte Verbindung ausgewählt aus mindestens einer Verbindung aus einem Pflanzenextrakt, insbesondere Polyphenolen, pharmazeutischen Wirkstoffen und Nahrungsergänzungsmitteln. Another aspect of the present invention relates to a consumable product comprising at least one gelling collagen component according to the invention, in particular at least one gelling collagen component that can be produced, and in particular produced, by the method according to the invention. In a preferred embodiment, the edible product also contains at least one natural or synthetically produced compound with at least one reactive group. Particularly preferred is the at least one natural or synthetically produced compound selected from at least one compound from a plant extract, especially polyphenols, pharmaceutical active ingredients, and dietary supplements.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das verzehrbare Produkt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hartkapseln, Weichkapseln, Nahrungsmitteln, insbesondere Süßwaren, bevorzugt Gummi süß war en, insbesondere Fruchtgummis, Weingummis, Schaumgummis, Marshmallows, Nougat, Karamellbonbons, Joghurt, geschäumte Milchdesserts, Milchdesserts in Geleeform, Brotaufstrich, Fleisch- und Wurstwaren, Brühen und Fleischkonserven. According to a further preferred embodiment, the edible product is selected from the group consisting of hard capsules, soft capsules, foodstuffs, in particular confectionery, preferably gum sweets, in particular fruit gums, wine gums, foam gums, marshmallows, nougat, caramel candies, yogurt, foamed milk desserts, milk desserts in jelly form, spreads, meat and sausage products, broths and canned meats.
Bevorzugt enthält das verzehrbare Produkt neben der mindestens einen erfindungsgemäßen gelierenden Kollagenkomponente, insbesondere neben der mindestens einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren, insbesondere hergestellten, gelierenden Kollagenkomponente, keine natürlich vorkommende Kollagenkomponente, insbesondere kein natürlich vorkommendes Kollagen und keine Kollagenpeptide eines natürlich vorkommenden Kollagens. Preferably, the edible product contains, in addition to the at least one gelling collagen component according to the invention, in particular in addition to the at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, using the method according to the invention, no naturally occurring collagen component, in particular no naturally occurring collagen and no collagen peptides of a naturally occurring collagen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält das verzehrbare Produkt neben der mindestens einen erfindungsgemäßen gelierenden Kollagenkomponente, insbesondere neben der mindestens einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren, insbesondere hergestellten, gelierenden Kollagenkomponente, keine natürlich vorkommende oder rekombinant hergestellte Kollagenkomponente. According to a preferred embodiment, the edible product contains, in addition to the at least one gelling collagen component according to the invention, in particular in addition to the at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, using the method according to the invention, no naturally occurring or recombinantly produced collagen component.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das verzehrbare Produkt, insbesondere die Süßware, bevorzugt die Gummisüßware, insbesondere Fruchtgummi, Weingummi, Schaumgummi, Marshmallow, mindestens 2 Gew.-%, bevorzugt mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt mindestens 4 Gew.-%, bevorzugt mindestens 5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 6 Gew.-%, bevorzugt mindestens 7 Gew.-%, bevorzugt mindestens 8 Gew.-%, bevorzugt mindestens 9 Gew.-%, bevorzugt mindestens 10 Gew.-% (jeweils Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des verzehrbaren Produkts) der mindestens einen erfindungsgemäßen gelierenden Kollagenkomponente, insbesondere der mindestens einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren, insbesondere hergestellten, gelierenden Kollagenkomponente. Bevorzugt enthält das verzehrbare Produkt, insbesondere die Süßware, bevorzugt die Gummisüßware, insbesondere Fruchtgummi, Weingummi, Schaumgummi, Marshmallow, höchstens 50 Gew.-%, bevorzugt höchstens 45 Gew.-%, bevorzugt höchstens 40 Gew.-%, bevorzugt höchstens 35 Gew.-%, bevorzugt höchstens 30 Gew.-%, bevorzugt höchstens 25 Gew - %, bevorzugt höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt höchstens 15 Gew.-%, bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt höchstens 9 Gew.-%, bevorzugt höchstens 8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 7 Gew.-%, bevorzugt höchstens 6 Gew.-% (jeweils Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des verzehrbaren Produkts) der mindestens einen erfindungsgemäßen gelierenden Kollagenkomponente, insbesondere der mindestens einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren, insbesondere hergestellten, gelierenden Kollagenkomponente. In a preferred embodiment of the present invention, the edible product, in particular the confectionery, preferably the gum confectionery, in particular fruit gum, wine gum, foam gum, marshmallow, contains at least 2 wt.%, preferably at least 3 wt.%, preferably at least 4 wt.%, preferably at least 5 wt.%, preferably at least 6 wt.%, preferably at least 7 wt.%, preferably at least 8 wt.%, preferably at least 9 wt.%, preferably at least 10 wt.% (in each case weight percent based on the total weight of the edible product) of the at least one gelling collagen component according to the invention, in particular the at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, by the method according to the invention. Preferably, the edible product, in particular the confectionery, preferably the gum confectionery, in particular fruit gums, wine gums, foam gums, marshmallows, contains at most 50 wt.%, preferably at most 45 wt.%, preferably at most 40 wt.%, preferably at most 35 wt.%, preferably at most 30 wt.%, preferably at most 25 wt.%, preferably at most 20 wt.%, preferably at most 15 wt.%, preferably at most 10 wt.%, preferably at most 9 wt.%, preferably at most 8 wt.%, preferably at most 7 wt.%, preferably at most 6 wt.% (each a weight percent based on the total weight of the edible product) of the at least one gelling collagen component according to the invention, in particular the at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, by the process according to the invention.
Besonders bevorzugt enthält das verzehrbare Produkt, insbesondere die Süßware, bevorzugt die Gummisüßware, insbesondere Fruchtgummi, Weingummi, Schaumgummi, Marshmallow, 2 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 8 Gew.-% (jeweils Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des verzehrbaren Produkts) der mindestens einen erfindungsgemäßen gelierenden Kollagenkomponente, insbesondere der mindestens einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren, insbesondere hergestellten, gelierenden Kollagenkomponente. The edible product, in particular the confectionery, preferably the gum confectionery, in particular fruit gum, wine gum, foam gum, marshmallow, particularly preferably contains 2 to 50 wt.%, preferably 2 to 40 wt.%, preferably 2 to 30 wt.%, preferably 2 to 25 wt.%, preferably 2 to 20 wt.%, preferably 2 to 15 wt.%, preferably 2 to 10 wt.%, preferably 2 to 8 wt.% (each wt. percent based on the total weight of the edible product) of the at least one gelling collagen component according to the invention, in particular the at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, by the process according to the invention.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das verzehrbare Produkt, insbesondere die Süßware, bevorzugt die Gummisüßware, insbesondere Fruchtgummi, Weingummi, Schaumgummi, Marshmallow, mindestens ein Kohlenhydrat in einer Menge von mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 15 Gew.-%, bevorzugt mindestens 20 Gew.-%, bevorzugt mindestens 25 Gew.-%, bevorzugt mindestens 30 Gew.-%, bevorzugt mindestens 35 Gew.-%, bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt mindestens 45 Gew.-%, bevorzugt mindestens 50 Gew.-% (jeweils Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des verzehrbaren Produkts). According to a preferred embodiment of the present invention, the edible product, in particular the confectionery, preferably the gum confectionery, in particular fruit gums, wine gums, foam gums, marshmallows, comprises at least one carbohydrate in an amount of at least 10 wt.%, preferably at least 15 wt.%, preferably at least 20 wt.%, preferably at least 25 wt.%, preferably at least 30 wt.%, preferably at least 35 wt.%, preferably at least 40 wt.%, preferably at least 45 wt.%, preferably at least 50 wt.% (each a weight percent based on the total weight of the edible product).
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Produkt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Beschichtungen, Folien, Implantate, Injectables und Produkte aus additiver Fertigung, insbesondere 3D-Druckprodukte, umfassend mindestens eine erfindungsgemäße gelierende Kollagenkomponente, insbesondere mindestens eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare, insbesondere hergestellte, gelierende Kollagenkomponente. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner die Verwendung von nicht-gelierenden Kollagenkomponenten zur Gewinnung von gelierenden Kollagenkomponenten mit einem Bloomwert von mindestens 50 durch intermolekulare Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen der mindestens einen nicht-gelierenden Kollagenkomponente. Another aspect of the present invention relates to a product selected from the group consisting of coatings, films, implants, injectables and additive manufacturing products, in particular 3D printed products, comprising at least one gelling collagen component according to the invention, in particular at least one gelling collagen component that can be produced, in particular produced, by the method according to the invention. The present invention further relates to the use of non-gelling collagen components to obtain gelling collagen components with a Bloom value of at least 50 by intermolecular bonding between the amino acid chains of at least two molecules of the at least one non-gelling collagen component.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemäßen gelierenden Kollagenkomponente in einem Produkt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hartkapseln, Weichkapseln, Nahrungsmitteln, insbesondere Süßwaren, Beschichtungen, Folien, Implantate, Injectables und Produkte aus additiver Fertigung, insbesondere 3D-Druckprodukte. Another aspect of the present invention relates to the use of a gelling collagen component according to the invention in a product selected from the group consisting of hard capsules, soft capsules, foodstuffs, in particular confectionery, coatings, films, implants, injectables and additive manufacturing products, in particular 3D printed products.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und getroffenen Aussagen betreffen mutatis mutandis auch die erfindungsgemäße gelierenden Kollagenkomponente, die erfindungsgemäßen verzehrbaren Produkte, die erfindungsgemäßen Produkte sowie die erfindungsgemäßen Verwendungen und umgekehrt. The embodiments described and statements made in connection with the inventive method also relate, mutatis mutandis, to the inventive gelling collagen component, the inventive edible products, the inventive products and the inventive uses, and vice versa.
In bevorzugter Ausführungsform wird der Begriff „Kollagen“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung in fachüblicher Weise verstanden, insbesondere so wie beispielsweise in der WO 01/34646 definiert. In bevorzugter Ausführungsform betrifft der Begriff „Kollagen“ die Kollagen-Typen I bis XXVII. In weiterer bevorzugter Ausführungsform wird unter dem Begriff „Kollagen“ ein die Sequenz Glycin-Prolin, Glycin-4-Hydroxyprolin oder Glycin-X-4- Hydroxyprolin, bevorzugt das repetitive Motiv (Gly-X-Y)n, aufweisendes Peptid verstanden, wobei X und Y jede Aminosäure sein können, vorzugsweise Prolin und 4-Hydroxyprolin sind. Besonders bevorzugt wird unter dem Begriff „Kollagen“ ein das repetitive Motiv (Gly-Pro-Y)n und/oder (Gly-X-Hyp)m aufweisendes Peptid verstanden, wobei X und Y jede Aminosäure sein kann. In a preferred embodiment, the term "collagen" in connection with the present invention is understood in the manner customary in the trade, in particular as defined, for example, in WO 01/34646. In a preferred embodiment, the term "collagen" refers to collagen types I to XXVII. In a further preferred embodiment, the term "collagen" is understood to mean a peptide having the sequence glycine-proline, glycine-4-hydroxyproline, or glycine-X-4-hydroxyproline, preferably the repetitive motif (Gly-XY) n , wherein X and Y can be any amino acid, preferably proline and 4-hydroxyproline. Particularly preferably, the term "collagen" is understood to mean a peptide having the repetitive motif (Gly-Pro-Y) n and/or (Gly-X-Hyp) m , wherein X and Y can be any amino acid.
Der Begriff „Gelatine“ wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bevorzugt in fachüblicher Weise verstanden, insbesondere so wie beispielsweise in der WO 01/34646 definiert. The term “gelatin” in connection with the present invention is preferably understood in the manner customary in the trade, in particular as defined, for example, in WO 01/34646.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Kollagenpeptid“ bevorzugt ein Peptid verstanden, das eine in Kollagen gemäß vorstehender Definition vorkommende Aminosäuresequenz aufweist. Unter einem „Kollagenpeptid“ wird bevorzugt auch ein gentechnisch verändertes Kollagenpeptid verstanden, das durch Abwandlung der Aminosäuresequenz eines natürlich vorkommenden Kollagenpeptids erhalten wurde. Dabei wird der Begriff „Kollagenpeptid“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ohne eine Einschränkung auf eine bestimmte Länge der Aminosäurekette beziehungsweise ohne eine Einschränkung auf ein bestimmtes Molekulargewicht verwendet, um ein Peptid oder Protein zu bezeichnen, das eine in Kollagen gemäß der vorstehenden Definition vorkommende Aminosäuresequenz aufweist. In connection with the present invention, the term "collagen peptide" preferably refers to a peptide that has an amino acid sequence occurring in collagen according to the above definition. A "collagen peptide" preferably also refers to a genetically modified collagen peptide obtained by modifying the amino acid sequence of a naturally occurring collagen peptide. The term “collagen peptide” is used in connection with the present invention without any limitation to a specific length of the amino acid chain or without any limitation to a specific molecular weight to denote a peptide or protein that has an amino acid sequence occurring in collagen according to the foregoing definition.
Erfindungsgemäß wird unter eine „Kollagenkomponente“ ein einzelnes Kollagenpeptid oder eine Mehrzahl an Kollagenpeptiden verstanden, die kovalent oder nicht-kovalent miteinander verbunden sein können. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der „nichtgelierenden Kollagenkomponente“ um ein einzelnes rekombinant hergestelltes Kollagenpeptid mit einem spezifischen Molekulargewicht, ein Gemisch mehrerer einzelner rekombinant hergestellter Kollagenpeptide mit jeweils spezifischen Molekulargewicht oder um ein aus mindestens einen rekombinant hergestellten Kollagenpeptid mit spezifischen Molekulargewicht gewonnenes Hydrolysat, das eine Vielzahl von Kollagenpeptiden mit unterschiedlichem Molekulargewicht umfasst. Dabei zeichnet sich eine „nicht-gelierende Kollagenkomponente“ gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch aus, dass sie nicht dazu in der Lage ist, nach Abkühlung ein viskoelastisches Netz auszubilden. Insbesondere zeichnet sich eine „nichtgelierende Kollagenkomponente“ gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Bloomwert von weniger als 50 aus. According to the invention, a "collagen component" is understood to be a single collagen peptide or a plurality of collagen peptides, which may be covalently or non-covalently linked to one another. In a preferred embodiment, the "non-gelling collagen component" is a single recombinantly produced collagen peptide with a specific molecular weight, a mixture of several single recombinantly produced collagen peptides, each with a specific molecular weight, or a hydrolysate obtained from at least one recombinantly produced collagen peptide with a specific molecular weight, comprising a plurality of collagen peptides with different molecular weights. A "non-gelling collagen component" according to the present invention is characterized by the fact that it is unable to form a viscoelastic network after cooling. In particular, a "non-gelling collagen component" according to the present invention is characterized by a Bloom value of less than 50.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem „rekombinant hergestellten Kollagenpeptid“ ein durch rekombinante DNA codiertes Kollagenpeptid verstanden. In the context of the present invention, a “recombinantly produced collagen peptide” is understood to be a collagen peptide encoded by recombinant DNA.
Unter „Bedingungen, die zu einer intermolekularen Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen der mindestens einen Kollagenkomponente führen“, werden erfindungsgemäß Bedingungen, wie insbesondere Temperatur, Druck, Zeit, Licht sowie An- oder Abwesenheit von Additiven, wie Salze, Puffer, Co-Faktoren, verstanden, die für das Ausbilden einer kovalenten oder nicht-kovalenten, bevorzugt einer kovalenten, intermolekularen Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen der mindestens einen Kollagenkomponente benötigt werden. Dabei hängen die konkreten „Bedingungen, die zu einer intermolekularen Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen der mindestens einen Kollagenkomponente führen“, davon ab, ob die intermolekulare Bindung in Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise mittels eines chemischen oder eines enzymatischen Crosslinkers, durch dehydrothermales Crosslinking, UV-Bestrahlung oder elektrostatische Wechselwirkung erfolgt. Die konkreten Bedingungen, die benötigt werden, um eine intermolekulare Bindung zwischen den Aminosäureketten von mindestens zwei Molekülen zu ermöglichen, sind dem Fachmann bekannt und hängen von dem dazu verwendeten Verfahren ab. According to the invention, "conditions leading to an intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules of the at least one collagen component" are understood to mean conditions such as, in particular, temperature, pressure, time, light, and the presence or absence of additives such as salts, buffers, or cofactors, which are required for the formation of a covalent or non-covalent, preferably a covalent, intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules of the at least one collagen component. The specific "conditions leading to an intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules of the at least one collagen component" depend on whether the intermolecular bond in step b) of the process according to the invention is formed, for example, by means of a chemical or enzymatic crosslinker, by dehydrothermal crosslinking, UV irradiation, or electrostatic interaction. The specific conditions required to The methods for enabling an intermolecular bond between the amino acid chains of at least two molecules are known to those skilled in the art and depend on the method used.
Bei dem „Bloomwert“ handelt es sich um eine fachbekannte Einheit für die Gelierkraft beziehungsweise Gallertfestigkeit oder Gelstärke von Gelatine oder Kollagenpeptiden. Der „Bloomwert“ ist dabei definitionsgemäß die Masse in Gramm (g), die benötigt wird, damit ein Stempel von 0,5 Zoll Durchmesser die Oberfläche einer 6,67 % Gel atine/Was ser-Mischung vier Millimeter (mm) tief verformt, ohne sie zu zerreißen. Die Messung findet dabei standardisiert bei 10 °C mit einer vorhergehenden Alterung der Gelatine von 17 Stunden statt. The "bloom value" is a well-established unit of measurement for the gelling strength, or gel consistency, of gelatin or collagen peptides. By definition, the bloom value is the mass in grams (g) required for a 0.5-inch diameter stamp to deform the surface of a 6.67% gelatin/water mixture to a depth of four millimeters (mm) without tearing it. The measurement is standardized and performed at 10°C after the gelatin has been aged for 17 hours.
Unter einem „Bloomwert-Äquivalent“ wird erfindungsgemäß ein mit Hilfe einer Regressionskurve bestimmter Wert verstanden, der dem „Bloomwert“ entspricht. Dabei wird zur Bestimmung des „Bloomwert-Äquivalents“ die Kraft (Normalkraft FN) ermittelt, die benötigt wird, um eine Geloberfläche mit einem Stempel mit 12,5 mm Durchmesser um 0,5 mm zu verformen. Die Messung der Normalkraft FN erfolgt dabei erfindungsgemäß mit Hilfe eines Rheometers (MCR 302e, Anton Paar Germany GmbH) bei 10 °C und einer definierten Alterung der untersuchten Proben für 17 h bei 4 °C. Anhand von unterschiedlichen Gelatine-Proben mit jeweils bekanntem „Bloomwert“ kann durch die vorgenannte Bestimmung der Normalkraft FN die Funktion einer Regressionskurve bestimmt werden. Mit der Regressionskurve lässt sich dann aus der gemessenen Normalkraft FN von Proben mit unbekanntem „Bloomwert“ das „Bloomwert- Äquivalent“ errechnen. Das „Bloomwert-Äquivalent“ dient dabei insbesondere dazu, die Gelierkraft beziehungsweise Gallertfestigkeit oder Gelstärke bei besonders geringen Probenvolumina bestimmen zu können. According to the invention, a "bloom value equivalent" is a value determined using a regression curve that corresponds to the "bloom value." To determine the "bloom value equivalent," the force (normal force FN) required to deform a gel surface by 0.5 mm using a 12.5 mm diameter die is measured. The normal force FN is measured using a rheometer (MCR 302e, Anton Paar Germany GmbH) at 10 °C and a defined aging process of the samples for 17 hours at 4 °C. Using different gelatin samples, each with a known "bloom value," the function of a regression curve can be determined by measuring the normal force FN as described above. The "bloom value equivalent" can then be calculated from the measured normal force FN of samples with an unknown "bloom value" using this regression curve. The “bloom value equivalent” is used in particular to determine the gelling strength or gel consistency or gel strength in the case of particularly small sample volumes.
Wenn nicht anders angegeben, wird die „Viskosität“ definiert als dynamische Viskosität einer 6,67 % wässrigen Lösung bei 60 °C und in mPa angegeben (gemäß GME Gelatine Monograph for the testing of edible gelatine). Unless otherwise specified, “viscosity” is defined as the dynamic viscosity of a 6.67% aqueous solution at 60°C and expressed in mPa (according to GME Gelatine Monograph for the testing of edible gelatine).
Unter „semistabil“ wird erfindungsgemäß die sensorisch nachweisbare Eigenschaft eines Gels verstanden, bei Raumtemperatur im Vergleich zu seinem Verhalten bei 4 °C deutlich an Festigkeit/Struktur zu verlieren. Dabei zeichnet sich ein „semistabiles“ Gel bei Raumtemperatur auch durch seine hohe Scherempfindlichkeit und durch teilweise Verflüssigung aus. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter den Begriffen „umfassend“ und „aufweisend“ verstanden, dass zusätzlich zu den von diesen Begriffen explizit erfassten Elementen noch weitere, nicht explizit genannte Elemente hinzutreten können. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter diesen Begriffen auch verstanden, dass allein die explizit genannten Elemente erfasst werden und keine weiteren Elemente vorliegen. In dieser besonderen Ausführungsform ist die Bedeutung der Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ gleichbedeutend mit dem Begriff „bestehend aus“. Darüber hinaus erfassen die Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ auch Zusammensetzungen, die neben den explizit genannten Elementen auch weitere nicht genannte Elemente enthalten, die sich jedoch von funktionell und qualitativ untergeordneter Natur sind. In dieser Ausführungsform sind die Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ gleichbedeutend mit dem Begriff „im Wesentlichen bestehend aus“. According to the invention, "semi-stable" is understood to mean the sensorily detectable property of a gel to lose a significant amount of strength/structure at room temperature compared to its behavior at 4 °C. A "semi-stable" gel at room temperature is also characterized by its high shear sensitivity and partial liquefaction. In the context of the present invention, the terms "comprising" and "comprising" are understood to mean that, in addition to the elements explicitly covered by these terms, further, unmentioned elements may be present. In the context of the present invention, these terms are also understood to mean that only the explicitly mentioned elements are covered and no further elements are present. In this particular embodiment, the meaning of the terms "comprising" and "comprising" is synonymous with the term "consisting of." Furthermore, the terms "comprising" and "comprising" also encompass compositions that, in addition to the explicitly mentioned elements, contain further unmentioned elements that are, however, of a functionally and qualitatively subordinate nature. In this embodiment, the terms "comprising" and "comprising" are synonymous with the term "essentially consisting of."
Unter dem Begriff „und/oder“ wird in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, dass alle Mitglieder einer Gruppe, welche durch den Begriff „und/oder“ verbunden sind, sowohl alternativ zueinander als auch jeweils untereinander kumulativ in einer beliebigen Kombination offenbart sind. Dies bedeutet für den Ausdruck „A, B und/oder C“, dass folgender Offenbarungsgehalt darunter zu verstehen ist: a) A oder B oder C oder b) (A und B) oder c) (A und C) oder d) (B und C) oder e) (A und B und C). In the context of the present invention, the term "and/or" means that all members of a group connected by the term "and/or" are disclosed both alternatively to one another and cumulatively to one another in any combination. For the expression "A, B and/or C", this means that the following disclosure content is to be understood: a) A or B or C or b) (A and B) or c) (A and C) or d) (B and C) or e) (A and B and C).
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further preferred embodiments are set forth in the dependent claims.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand einer Abbildung und von Ausführungsbeispielen illustriert. The invention is illustrated below, without limiting the general concept of the invention, by means of an illustration and exemplary embodiments.
Dabei zeigt This shows
Figur 1 die säulenchromtographische Auftrennung einer nicht-gelierenden Kollagenkomponente (2) und einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aus dieser gewonnenen gelierenden Kollagenkomponente (1). Figure 1 shows the column chromatographic separation of a non-gelling collagen component (2) and a gelling collagen component (1) obtained from it by the inventive method.
Figur 2 die säulenchromtographische Auftrennung einer nicht-gelierenden Kollagenkomponente (2), einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aus dieser gewonnenen gelierenden Kollagenkomponente (1) und einer natürlichen Gelatine tierischen Ursprungs (3). Figur 3 die Molekulargewichtsverteilung in einem Hydrolysat eines rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptids mit einem mittleren Molekulargewicht von 38 kDa (nicht-gelierende Kollagenkomponente). Figure 2 shows the column chromatographic separation of a non-gelling collagen component (2), a gelling collagen component (1) obtained from it by the inventive method and a natural gelatin of animal origin (3). Figure 3 shows the molecular weight distribution in a hydrolysate of a recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with a mean molecular weight of 38 kDa (non-gelling collagen component).
Figur 4 die Molekulargewichtsverteilung in einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, kreuzvernetzten, gelierenden Kollagenkomponente. Figure 4 shows the molecular weight distribution in a cross-linked, gelling collagen component produced using the inventive method.
Figur 5 die Molekulargewichtsverteilung in einer natürlichen Gelatine tierischen Ursprungs mit einem Bloomwert von 90. Figure 5 shows the molecular weight distribution in a natural gelatin of animal origin with a Bloom value of 90.
Figur 6 die Regressionskurve zur Ermittlung des „Bloomwert-Äquivalents“ aus der gemessenen Normalkraft FN. Figure 6 shows the regression curve for determining the “Bloom value equivalent” from the measured normal force FN.
Beispiel 1: Example 1:
1.1 Kreuzvernetzung von rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptiden eines Hydrolysats 1.1 Cross-linking of recombinantly produced, hydroxylated collagen peptides of a hydrolysate
10 g eines Hydrolysats eines rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptids mit einem mittleren Molekulargewicht von 38 kDa wurden bei 50 °C in 90 g Wasser. Anschließend wurden 0,1 % (0,1 g) Transglutaminase WM (Ajinomoto) (TG) bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung hinzugegeben. Die Lösung wurde 3 min auf einer Heizplatte gerührt. In einem nächsten Schritt wurden ca. 20 g der Lösung in den Zylinder des Brookfield UL-Adapters gefüllt und die Viskosität am Rotationsviskosimeter bei 50 °C (Einstellung am Gerät: 50,5 °C) gemessen. 10 g of a hydrolysate of a recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with a mean molecular weight of 38 kDa were dissolved in 90 g of water at 50 °C. Subsequently, 0.1% (0.1 g) of transglutaminase WM (Ajinomoto) (TG) based on the total weight of the solution was added. The solution was stirred on a hot plate for 3 minutes. In the next step, approximately 20 g of the solution was filled into the cylinder of the Brookfield UL adapter, and the viscosity was measured on a rotational viscometer at 50 °C (instrument setting: 50.5 °C).
Die Restmenge der Lösung wurde für 2 Stunden bei 50 °C in ein Wasserbad gestellt. Nach 2 Stunden wurde die Lösung aus dem Wasserbad entnommen, auf Raumtemperatur abgekühlt (durch stehen lassen bei RT) und über Nacht in einen Kühlschrank gestellt. Am nächsten Morgen wurde die Lösung beziehungsweise das Gel beurteilt (geliert, flüssig etc.). The remaining solution was placed in a water bath at 50 °C for 2 hours. After 2 hours, the solution was removed from the water bath, cooled to room temperature (by standing at room temperature), and refrigerated overnight. The following morning, the solution or gel was assessed (gelled, liquid, etc.).
Tabelle 1: Viskositätsmessung Table 1: Viscosity measurement
1.2 Kreuzvernetzung eines einzelnen rekombinant hergestellten, nicht-hydroxylierten1.2 Cross-linking of a single recombinantly produced, non-hydroxylated
Kollagenpeptids Collagen peptides
Das rekombinant hergestellten, nicht-hydroxylierten Kollagenpeptids mit einemThe recombinantly produced, non-hydroxylated collagen peptide with a
Molekulargewicht von 16 kDa wurde wie in Beispiel 1.1 beschrieben mit Transglutaminase (0,1 %) kreuzvernetzt, für die Viskositätsmessung vorbereitet und vermessen. A molecular weight of 16 kDa was cross-linked with transglutaminase (0.1%) as described in Example 1.1, prepared for viscosity measurement and measured.
Tabelle 2: Viskositätsmessung Table 2: Viscosity measurement
1.3 Kreuzvernetzung eines kommerziell erhältlichen Kollagenpeptids tierischen Ursprungs 1.3 Cross-linking of a commercially available collagen peptide of animal origin
Das Kollagenpeptid mit einem mittleren Molekulargewicht von 12 kDa (Peptiplus XB - UHV 895091) wurde wie in Beispiel 1.1 beschrieben mit Transglutaminase (TG) (0, 1 %) kreuzvernetzt, für die Viskositätsmessung vorbereitet und vermessen. Der pH-Wert der Lösung wurde von 5,82 auf 6,44 eingestellt. The collagen peptide with a mean molecular weight of 12 kDa (Peptiplus XB - UHV 895091) was cross-linked with transglutaminase (TG) (0.1%) as described in Example 1.1, prepared for viscosity measurement, and measured. The pH of the solution was adjusted from 5.82 to 6.44.
Tabelle 3: Viskositätsmessung Table 3: Viscosity measurement
Beispiel 2: Example 2:
Kreuzvernetzung von rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptiden eines Hydrolysats und anschließende Granulierung Cross-linking of recombinantly produced, hydroxylated collagen peptides of a hydrolysate and subsequent granulation
200 g eines Hydrolysats eines rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptids mit einem mittleren Molekulargewicht von 38 kDa wurden in einem 2 L Becherglas vorgelegt und mit heißem Wasser aus dem Wasserhahn auf 1000 g aufgefüllt. Die 20 %-ige Lösung wurde anschließend mit einem Rührfisch bei 50 ± 1 °C so lange gerührt, bis keine Klümpchen mehr erkennbar waren. Der pH-Wert der Lösung wurde anschließend mit 25 %-iger NaOH-Lösung auf 6,2 ± 0,1 eingestellt. Die Kreuzvernetzung wurde mit Zugabe von 1 ml Stabizym TGL (flüssige Transglutaminase, Stabizym GmbH, Roßdorf, Deutschland) für eine Endkonzentration von 0,1 % in Bezug auf die Lösung gestartet. Nach 3 min wurden 20 ml Lösung mit der Finnpipette abgenommen und in den Zylinder des Brookfield UL-Adapters pipettiert. Der Vernetzungsverlauf wurde zeitabhängig durch Messen der Viskosität bei 50 °C (50,5 °C Geräteeinstellung) kontrolliert. 200 g of a hydrolysate of a recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with an average molecular weight of 38 kDa were placed in a 2 L beaker and made up to 1000 g with hot tap water. The 20% solution was then stirred with a magnetic stir bar at 50 ± 1 °C until no lumps were visible. The pH of the solution was then adjusted to 6.2 ± 0.1 with 25% NaOH solution. Cross-linking was initiated by adding 1 ml of Stabizym TGL (liquid transglutaminase, Stabizym GmbH, Roßdorf, Germany) to achieve a final concentration of 0.1% of the solution. After 3 min, 20 ml of the solution were withdrawn using a Finn pipette and pipetted into the cylinder of the Brookfield UL adapter. The crosslinking process was monitored over time by measuring the viscosity at 50 °C (50.5 °C device setting).
Tabelle 4: Viskositätsmessung Table 4: Viscosity measurement
Beim Umrühren der Lösung mit einem Spatel im Becherglas fühlte sich die Lösung viskoser an als die Viskosität vermuten ließ. Deshalb wurde die Lösung von der Rührplatte genommen und in ein vorgeheiztes 90 °C Wasserbad gestellt. Auf diese Weise konnte die Lösung rasch auf 75 - 80 °C erhitzt und das Enzym inaktiviert werden. Anschließend wurde die Lösung in eine Fotoschale gegossen und in dieser auf Raumtemperatur abgekühlt. Zum Kühlen wurde die Schale über Nacht in den Kühlschrank gestellt. Die gekühlte Gelatine wurde in Streifen geschnitten und mit dem Fleischwolf einer KitchenAid® zerkleinert (Lochscheibe 5-6 mm). Auf einem mit Fliegennetz bespannten Holzrahmen wurde die Gelatine bei 20 °C und 20 % Luftfeuchte über einen Zeitraum von 3 Tagen getrocknet. Anschließend wurde die Gelatine im Plastikbeutel mit der Hand zerkleinert. Die Ausbeute betrug 184,5 g. When stirring the solution with a spatula in the beaker, it felt more viscous than its viscosity would suggest. Therefore, the solution was removed from the stirring plate and placed in a preheated 90 °C water bath. This allowed the solution to be quickly heated to 75–80 °C and the enzyme to be inactivated. The solution was then transferred to a photographic dish. The gelatin was poured into a container and cooled to room temperature. The container was then placed in the refrigerator overnight for further cooling. The cooled gelatin was cut into strips and ground using the meat grinder attachment of a KitchenAid® stand mixer (5-6 mm grinding plate). The gelatin was then dried on a wooden frame covered with insect netting at 20°C and 20% relative humidity for three days. Finally, the gelatin was crushed by hand in a plastic bag. The yield was 184.5 g.
Tabelle 5: Viskositätsmessung und Bestimmung des Bloomwertes Table 5: Viscosity measurement and determination of the Bloom value
Beispiel 3: Example 3:
Maximale Vernetzung von rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptiden eines Hydrolysats mit 0,1 % TG WM bezogen auf Lösung Maximum crosslinking of recombinantly produced, hydroxylated collagen peptides of a hydrolysate with 0.1% TG WM based on solution
30 g eines Hydrolysats eines rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptids mit einem mittleren Molekulargewicht von 38 kDa wurden in ein 600 ml Becherglas eingewogen und 261 g heißes Wasser (aus dem Wasserhahn) hinzugegeben. Das Pulver wurde auf der Heizplatte unter Rühren mit einem Rührfisch bei 50 ± 2 °C (Kontaktthermometer) vollständig gelöst. Der pH-Wert der Lösung betrug 6,17. 0,3 g Transglutaminase WM (Ajinomoto) wurden in ein 50 ml Becherglas eingewogen und in 20 ml entmineralisiertem Wasser unter Rühren mit einem kleinen Rührfisch gelöst. Die Lösung erschien leicht opak. Die Enzymlösung wurde anschließend in die Kollagenpeptid-Lösung gegossen. Mit den verbliebenen 19 g Wasser wurde das Becherglas gespült und ebenfalls dazu gegossen (Gesamtmasse 300 g). Die Lösung im Becherglas hatte demnach eine Konzentration von 10 % (Feuchte des Pulvers nicht berücksichtigt). Mit der Enzymzugabe startete die Vernetzungsreaktion und Zeitmessung. Nach 7 min wurden mit der Finnpipette 20 ml Lösung entnommen und in den Zylinder des Brookfield UL-Adapter gefüllt. Die Viskositätsmessung am Rotationsviskosimeter (50 °C, Geräteeinstellung 50,5 °C) wurde sofort gestartet. Nach insgesamt 10 min wurde der erste Viskositätswert abgelesen. 30 g of a hydrolysate of a recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with an average molecular weight of 38 kDa were weighed into a 600 ml beaker, and 261 g of hot tap water were added. The powder was completely dissolved on a hot plate at 50 ± 2 °C (contact thermometer) while stirring with a magnetic stir bar. The pH of the solution was 6.17. 0.3 g of transglutaminase WM (Ajinomoto) were weighed into a 50 ml beaker and dissolved in 20 ml of demineralized water while stirring with a small magnetic stir bar. The solution appeared slightly opaque. The enzyme solution was then poured into the collagen peptide solution. The remaining 19 g of water were used to rinse the beaker and also added to the solution (total mass 300 g). The solution in the beaker therefore had a concentration of 10% (not including the moisture content of the powder). The crosslinking reaction and time measurement started with the addition of the enzyme. After 7 minutes, 20 ml of solution were taken with a Finn pipette and filled into the cylinder of the Brookfield UL adapter. Viscosity measurement on the rotational viscometer (50 °C, instrument setting 50.5 °C) was started immediately. After a total of 10 minutes, the first viscosity value was read.
Tabelle 6: Viskositätsmessung Table 6: Viscosity measurement
Nach 122 min war durch den starken Viskositätsanstieg erkennbar, dass die Lösung im Zylinder beginnt, sich komplett zu vernetzen. Die Lösung auf der Heizplatte konnte vom Rührfisch noch gut gerührt werden. Es wurde sofort begonnen, die Lösung auf 80 °C zu erhitzen, um die Transglutaminase zu inaktivieren (maximale Energiezufuhr, Einstellung am Kontaktthermometer auf 85 °C). Nach 9 min waren 82 °C erreicht. Die Lösung im Becherglas konnte immer noch gut gerührt werden. After 122 minutes, the significant increase in viscosity indicated that the solution in the cylinder was beginning to cross-link completely. The solution on the hot plate could still be stirred easily with a magnetic stir bar. Heating to 80 °C was immediately initiated to inactivate the transglutaminase (maximum energy input, contact thermometer set to 85 °C). After 9 minutes, 82 °C was reached. The solution in the beaker could still be stirred easily.
Bei ca. 50 °C wurde die Lösung auf eine finale Konzentration von 6,67 % verdünnt und jeweils 105 g in zwei Bloomgläser gewogen. Die Bloomgläser wurden in ein Wasserbad mit 10 °C gestellt. Die Bloommessung erfolgt am nächsten Morgen (nach ca. 17 h). Als Vergleichsprobe wurde eine 6,67 %-ige Lösung des unvernetzten Ausgangshydrolysats hergestellt und ebenfalls 105 g in ein Bloomglas abgewogen und zum Temperieren in das 10 °C Wasserbad gestellt. At approximately 50 °C, the solution was diluted to a final concentration of 6.67%, and 105 g were weighed into each of two Bloom glasses. The Bloom glasses were placed in a 10 °C water bath. The Bloom measurement was taken the following morning (after approximately 17 hours). As a control sample, a 6.67% solution of the uncrosslinked starting hydrolysate was prepared, and 105 g were also weighed into a Bloom glass and placed in the 10 °C water bath to temper.
Tabelle 7: Bestimmung des Bloomwertes Table 7: Determination of the Bloom value
Beispiel 4: Example 4:
Vergleich der Eigenschaften einer erfindungsgemäß hergestellten gelierenden Kollagenkomponente mit denen natürlicher Gelatine Comparison of the properties of a gelling collagen component produced according to the invention with those of natural gelatin
Die Eigenschaften einer mit dem Verfahren nach Beispiel 2 aus einem Hydrolysat eines rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptids mit einem mittleren Molekulargewicht von 38 kDa hergestellten gelierenden Kollagenkomponente (Probe) wurde mit den Eigenschaften einer aus Gelatine tierischen Ursprungs mit einem Bloomwert von 90 (Kontrolle) verglichen. Die Ergebnisse der Viskositäts- und Bloomwertbestimmung in Abhängigkeit von der eingesetzten Konzentration sind in der nachfolgenden Tabelle 8 dargestellt. The properties of a gelling collagen component (sample) produced by the method according to Example 2 from a hydrolysate of a recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with a mean molecular weight of 38 kDa were compared with the properties of a gelatin of animal origin with a Bloom value of 90 (control). Results of the viscosity and Bloom value determinations depending on the concentration used are shown in Table 8 below.
Tabelle 8: Viskositätsmessung und Bestimmung des Bloomwertes einer mit dem erfindungsgemäßenTable 8: Viscosity measurement and determination of the Bloom value of a material prepared with the inventive device
Verfahren hergestellten gelierenden Kollagenkomponente (P) im Vergleich mit einer tierischen Gelatine (K) Process-produced gelling collagen component (P) compared with animal gelatin (K)
Dabei zeigt sich, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelierende Kollagenkomponenten (Probe) hergestellt werden können, die in unterschiedlichen Konzentrationen mit natürlicher Gelatine (Kontrolle) vergleichbare Bloomwerte, jedoch bei 60 °C tendenziell eine höhere Viskosität besitzt. It is shown that gelling collagen components (sample) can be produced using the inventive method, which in different concentrations have Bloom values comparable to natural gelatin (control), but tend to have a higher viscosity at 60 °C.
Beispiel 5: Example 5:
Säulenchromatographische Auftrennung einer nicht-gelierenden und einer daraus gewonnenen gelierenden Kollagenkomponente Column chromatographic separation of a non-gelling collagen component and a gelling collagen component derived therefrom
Die Auftrennung einer nicht-gelierenden Kollagenkomponente (Hydrolysat eines rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptids mit einem mittleren Molekulargewicht von 38 kDa; Bloom: 20 g) und einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gelierenden Kollagenkomponente (Kreuzvemetzungsprodukt unter Verwendung von 0,1% Transglutaminase; Bloom 80 g) erfolgte über eine Säule (Vorsäule: TSKgel SWXL Guardcolumn, Fa. Tosoh Bioscience GmbH, Trennsäule: TSK 4000 SWXL, Fa. Tosoh Bioscience GmbH, Partikelgröße 8 pm, Porengröße 450 Ä). Hierzu wurden zunächst 1 g ± 0,1 g der jeweiligen Kollagenkomponente und 99 g ± 1 g destilliertes Wasser in ein 150 ml Becherglas eingewogen. Nach 30 min Quellen bei Raumtemperatur wurden die Komponenten bei ca. 60 °C im Wasserbad vollständig gelöst. Die 1 %-igen Probelösungen wurden durch einen 0,2 pl Einmalfilter filtriert. Daraufhin wurden 30 pl Probelösung + 600 pl SDS-Puffer + 30 pl Benzoesäure in ein Reaktionsgefäß pipettiert und gemischt. Die anschließende Bestimmung erfolgte über eine Säule (stationäre Phase: TSK Gel 4000 SWXL mit Vorsäule) mit SDS-Puffer als mobile Phase und bei einer Flussrate von 0,5 mL/min an einem Detektor bei einer Wellenlänge von 214 nm. Das Chromatogramm der nichtgelierenden Kollagenkomponente (2) und der gelierenden Kollagenkomponente (2) ist in Fig. 1 dargestellt. The separation of a non-gelling collagen component (hydrolysate of a recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with an average molecular weight of 38 kDa; Bloom: 20 g) and a gelling collagen component produced by the inventive process (cross-mixing product using 0.1% transglutaminase; Bloom: 80 g) was carried out using a column (guard column: TSKgel SWXL Guardcolumn, Tosoh Bioscience GmbH; separation column: TSK 4000 SWXL, Tosoh Bioscience GmbH, particle size 8 pm, pore size 450 Å). For this purpose, 1 g ± 0.1 g of the respective collagen component and 99 g ± 1 g of distilled water were first weighed into a 150 ml beaker. After swelling for 30 min at room temperature, the components were completely dissolved in a water bath at approximately 60 °C. The 1% sample solutions were filtered through a 0.2 pL disposable filter. Subsequently, 30 pL of sample solution + 600 pL of SDS buffer + 30 pL of benzoic acid were pipetted into a reaction vessel and mixed. The subsequent determination was carried out using a column (stationary phase: TSK Gel 4000 SWXL with guard column) with SDS buffer as the mobile phase and at a flow rate of 0.5 l/min. mL/min at a detector at a wavelength of 214 nm. The chromatogram of the non-gelling collagen component (2) and the gelling collagen component (2) is shown in Fig. 1.
Beispiel 6: Example 6:
Säulenchromatographische Auftrennung einer nicht-gelierenden und einer daraus gewonnenen gelierenden Kollagenkomponente Column chromatographic separation of a non-gelling collagen component and a gelling collagen component derived therefrom
Die Auftrennung einer nicht-gelierenden Kollagenkomponente (Hydrolysat eines rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptids mit einem mittleren Molekulargewicht von 38 kDa), einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gelierenden Kollagenkomponente (Kreuzvernetzungsprodukt unter Verwendung von 0,1% Transglutaminase (Stabizym)) und einer natürlichen Gelatine tierischen Ursprungs erfolgte wie in Beispiel 5 beschrieben über eine Säule. Das Chromatogramm der nicht-gelierenden Kollagenkomponente (2), der gelierenden Kollagenkomponente (1) und der natürlichen Gelatine tierischen Ursprungs (3) ist in Figur 2 dargestellt. The separation of a non-gelling collagen component (hydrolysate of a recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with an average molecular weight of 38 kDa), a gelling collagen component produced by the inventive process (cross-linking product using 0.1% transglutaminase (Stabizyme)), and a natural gelatin of animal origin was carried out as described in Example 5 using a column. The chromatogram of the non-gelling collagen component (2), the gelling collagen component (1), and the natural gelatin of animal origin (3) is shown in Figure 2.
Beispiel 7: Example 7:
Bestimmung der Molekulargewichtsverteilung Determination of the molecular weight distribution
Anschließend wurde die Molekulargewichtsverteilung in der nicht-gelierenden Kollagenkomponente, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gelierenden Kollagenkomponente und der natürlichen Gelatine tierischen Ursprungs aus Beispiel 6 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 9 und den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Subsequently, the molecular weight distribution in the non-gelling collagen component, the gelling collagen component produced by the inventive method, and the natural gelatin of animal origin from Example 6 was determined. The results are shown in Table 9 below and Figures 1 to 3.
Tabelle 9: Molekulargewichtsverteilung in verschiedenen Kollagenpeptidpräparaten Table 9: Molecular weight distribution in various collagen peptide preparations
Beispiel 8: Example 8:
Geleigenschaften von unterschiedlichen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gelierenden Kollagenkomponenten Gel properties of different gelling collagen components produced using the inventive method
Die Geleigenschaften von unterschiedlichen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gelierenden Kollagenkomponenten wurden in folgendem experimentellen Aufbau evaluiert. Für die Testung verschiedener Konzentrationsniveaus der Kollagenpeptide wurden Stammlösungen erstellt. Je 5 g (= 20 %); 2,5 g (= 10 %); 1,563 g (= 6,25 %); 0,625 g (= 2,5 %) des jeweiligen Kollagenpeptids wurden in 50 ml Zentrifugenröhrchen vorgelegt und mit je 25 ml Wasser aufgefüllt. Die Stammlösungen wurden anschließend auf einem Heizschüttler bei 50 ± 1 °C und 1000 rpm bis zum vollständigen Lösen der Kollagenpeptide inkubiert. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde der pH-Wert durch Zugabe von IN NaOH-Lösung auf pH 6,2 ± 0,1 eingestellt. Mit einer Mikropipette (Research Plus, Eppendorf SE) wurde je 1 ml der jeweiligen Stammlösung in ein 3 ml Schnappdeckelglas überführt. Im Anschluss erfolgt die Zugabe des entsprechenden Volumens an Transglutaminase (Stabizym TGL flüssige Transglutaminase, Stabizym GmbH, Roßdorf, Deutschland); je 0,5 pL (= 0,05 %), 1 pl (= 0,1 %), 2 pL (= 0,2 %), 5 pL (= 0,5 %), 10 pL (= 1 %), 50 pl (= 5 %), 100 pl (= 10 %). Die Ansätze wurden im Folgenden für 70 min bei 50 ± 1 °C inkubiert. Nach 70 min erfolgte eine Inkubation bei 75 ± 1 °C für 10 min zur Inaktivierung der Transglutaminase. Nach der Quervernetzung erfolgte eine Lagerung der Versuchsansätze bei 4 °C für 17 h im Kühlschrank. The gel properties of different gelling collagen components produced using the inventive method were evaluated in the following experimental setup. Stock solutions were prepared to test various concentration levels of the collagen peptides. 5 g (= 20%), 2.5 g (= 10%), 1.563 g (= 6.25%), and 0.625 g (= 2.5%) of each collagen peptide were placed in 50 ml centrifuge tubes and filled to the required level with 25 ml of water. The stock solutions were then incubated on a heated shaker at 50 ± 1 °C and 1000 rpm until the collagen peptides were completely dissolved. After cooling to room temperature, the pH was adjusted to 6.2 ± 0.1 by adding N₂NaOH solution. Using a micropipette (Research Plus, Eppendorf SE), 1 ml of each stock solution was transferred into a 3 ml snap-top vial. The corresponding volume of transglutaminase (Stabizym TGL liquid transglutaminase, Stabizym GmbH, Roßdorf, Germany) was then added: 0.5 pL (= 0.05%), 1 pL (= 0.1%), 2 pL (= 0.2%), 5 pL (= 0.5%), 10 pL (= 1%), 50 pL (= 5%), and 100 pL (= 10%). The samples were then incubated for 70 minutes at 50 ± 1 °C. After 70 minutes, the samples were incubated at 75 ± 1 °C for 10 minutes to inactivate the transglutaminase. Following cross-linking, the experimental samples were stored in a refrigerator at 4 °C for 17 hours.
Nach Lagerung erfolgte eine sensorische Evaluation der Geleigenschaften bei 4 °C. Zur Beurteilung der Gelstärke im Volumenmaßstab von 1 ml wurde ein Messverfahren etabliert, welches eine relative Einschätzung zum bekannten „Bloomwertverfahren“ als „Bloomwert- Äquivalent“ ermöglicht. Hierzu wird die Kraft (Normalkraft FN) ermittelt, die benötigt wird, um die Geloberfläche mit einem Stempel mit 12,5 mm Durchmesser um 0,5 mm zu verformen. Die Messung erfolgt dabei mit Hilfe eines Rheometers (MCR 302e, Anton Paar Germany GmbH) bei 10 °C und einer vorherig definierten Alterung der Proben für 17 h bei 4 °C. Um eine relative Zuordnung zum „Bloomwert“ zu ermöglichen, wurde das Messverfahren mit Hilfe von Referenzproben kalibriert. Hierzu wurden jeweils eine 6,67 %-ige Gelatine/Wasser- Mischung verschiedener Gelatinen aus Schweineschwarte (SSW) mit verschiedenen Bloomwerten (Bloom: 103 g, 146 g, 157 g, 202 g, 248 g, 250 g, 260 g, 272 g) erstellt, je 1 ml der Mischung in 3 ml Schnappdeckelgläser überführt und für 17 h bei 4 °C im Kühlschrank gelagert. Die Proben wurden wie zuvor beschrieben mit Hilfe des Rheometers vermessen und die Bloomwerte gegen die jeweilige gemessene Normalkraft FN aufgetragen (siehe Figur 6 und Tabelle 10). Mittels eines Regressionsmodells (Polynom 3. Grades) wurde eine Kalibrierfunktion erstellt, die die Grundlage für die Berechnung der „Bloomwert-Äquivalente“ bildet. After storage, the gel properties were sensorially evaluated at 4 °C. A measurement method was established to assess the gel thickness on a 1 ml volume scale, providing a relative estimate of the known "Bloom value method" as a "Bloom value equivalent." For this purpose, the force (normal force FN) required to deform the gel surface by 0.5 mm using a 12.5 mm diameter stamp is determined. The measurement is performed using a rheometer (MCR 302e, Anton Paar Germany GmbH) at 10 °C, with a predefined aging of the samples for 17 h at 4 °C. To enable a relative correlation with the "Bloom value," the measurement method was calibrated using reference samples. For this purpose, a 6.67% gelatin/water mixture of various gelatins derived from pigskin (SSW) with different Bloom values (Bloom: 103 g, 146 g, 157 g, 202 g, 248 g, 250 g, 260 g, 272 g) was prepared. One ml of each mixture was transferred into 3 ml snap-top vials and stored in a refrigerator at 4 °C for 17 hours. The samples were measured using the rheometer as described previously, and the Bloom values were plotted against the respective measured normal force FN (see Figure 6 and Table 10). A calibration function was created using a regression model (third-degree polynomial), which forms the basis for calculating the "Bloom value equivalents."
Tabelle 10: Daten zur Bestimmung einer Regressionskurve Table 10: Data for determining a regression curve
Als Funktion der Regressionskurve wurde y = 2,43E-06x3-0,001412x2+0,2749x-14,43 bestimmt.The function of the regression curve was determined to be y = 2.43E-06x 3 -0.001412x 2 +0.2749x-14.43.
Das Bestimmtheitsmaß der Regressionskurve lag bei R2 = 0,97. The coefficient of determination of the regression curve was R 2 = 0.97.
Das Gelierverhalten bei Raumtemperatur (RT) wurde nach Lagerung der Proben bei 21 °C für 1 h sensorisch evaluiert. Die Messdaten und Resultate sind in der nachstehenden Tabelle 11 aufgeführt. The gelling behavior at room temperature (RT) was evaluated sensorially after storing the samples at 21 °C for 1 h. The measurement data and results are listed in Table 11 below.
Tabelle 11: Bestimmung der Geleigenschaften von unterschiedlichen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gelierenden Kollagenkomponenten Table 11: Determination of the gel properties of different gelling collagen components produced using the inventive method
* Bei „KP1“ handelt es sich um das Hydrolysat des rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptids mit einem mittleren Molekulargewicht von 38 kDa aus den Beispielen 1.1 und 2 bis 7. Bei dem „KP2“ handelt es sich um das rekombinant hergestellten, nicht-hydroxylierten Kollagenpeptids mit einem Molekulargewicht von 16 kDa aus Beispiel 1.2. * “KP1” is the hydrolysate of the recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with an average molecular weight of 38 kDa from Examples 1.1 and 2 to 7. “KP2” is the recombinantly produced, non-hydroxylated collagen peptide with a molecular weight of 16 kDa from Example 1.2.
Beispiel 9: Example 9:
Herstellung einer Fruchtgummis-Zusammensetzung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte gelierende Kollagenkomponenten aufweist Production of a fruit gum composition comprising gelling collagen components produced by the inventive method
Fruchtgummi-Zusammensetzungen, die mit dem erfmdungsgemäßen Verfahren hergestellte gelierende Kollagenkomponenten aufweisen, wurden analog zu dem im Beispiel 8 beschriebenen Versuchsaufbau hergestellt und analysiert. Die Stammlösungen eines rekombinant hergestellten, hydroxylierten Kollagenpeptids mit einem mittleren Molekulargewicht von 38 kDa wurden im Unterschied zu den zuvor dargestellten Formulierungen in je 25 ml Wasser mit zusätzlichen Additiven angesetzt. Als Additiv wurde in der Variante A eine 46 %-ige Glucose-Lösung mit 0,18 % LPE Orange (Lebensmittelfarbstoff Saflor) verwendet und in der Variante B eine 23 %-ige Glucose-Lösung mit 0,18 % LPE Orange (Lebensmittelfarbstoff Saflor). Die Resultate der Analysen sind in der nachstehenden Tabelle 12 zusammengefasst. Tabelle 12: Bestimmung der Geleigenschaften von Fruchtgummis-Zusammensetzung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte gelierende Kollagenkomponenten aufweisen Fruit gum compositions containing gelling collagen components produced using the inventive method were prepared and analyzed analogously to the experimental setup described in Example 8. Unlike the formulations described previously, the stock solutions of a recombinantly produced, hydroxylated collagen peptide with a mean molecular weight of 38 kDa were prepared in 25 ml of water with additional additives. In variant A, a 46% glucose solution with 0.18% LPE Orange (food coloring safflower) was used as the additive, and in variant B, a 23% glucose solution with 0.18% LPE Orange (food coloring safflower) was used. The results of the analyses are summarized in Table 12 below. Table 12: Determination of the gel properties of fruit gum compositions comprising gelling collagen components produced by the inventive method
* Als Additiv A wurden 0,18 % LPE Orange (Lebensmittelfarbstoff Saflor) und 46 % Glucose verwendet. Als Additiv B 0,18 % LPE Orange (Lebensmittelfarbstoff Saflor) und 23 % Glucose. * Additive A consisted of 0.18% LPE Orange (food coloring safflower) and 46% glucose. Additive B consisted of 0.18% LPE Orange (food coloring safflower) and 23% glucose. Additive A was 0.18% LPE Orange (food coloring safflower) and 46% glucose.
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