Příprava želatin a hydrolyzátů z kuřecího kolagenu a možnosti jejich aplikací

Abstract

S rostoucí spotřebou drůbežího masa ve světě se nabízí možnosti využití kuřecích žaludků na kolagenní produkty. Tyto odpady vznikají na jatkách ve velkém množství a vzhledem k jejich biologické povaze je nutné s nimi zacházet tak, aby nedocházelo ke znečišťování životního prostředí. Kolagen z drůbežích žaludků je perspektivním surovinovým zdrojem pro výrobu želatin a hydrolyzátů. Biotechnologickou metodou za použití proteolytických enzymů vyrobených submerzní fermentací geneticky modifikovaných mikroorganismů lze připravit vysoce kvalitní kolagenní produkty. Drůbeží želatiny mají podobné aminokyselinové složení jako komerční kolageny, avšak odlišné reologické a gelové vlastnosti. Volbou vhodných procesních podmínek lze dosáhnout takových změn na molekulární úrovni kolagenu, které umožní následně připravit produkty s cílenými vlastnostmi pro pokročilé kosmetické, farmaceutické, medicínské či potravinářské aplikace. Disertační práce se zabývá inovativní přípravou kolagenních produktů z netradiční suroviny (kuřecí žaludky) enzymatickou hydrolýzou. V literární rešerši je zhodnocen současný stav řešené problematiky a možnosti aplikací kolagenních produktů. Na základě rešerše byly vytyčeny cíle výzkumu i) za zvolených procesních podmínek vícestupňové extrakce vyextrahovat želatiny; ii) připravit želatiny s pevností gelu kolem 150 Bloom; iii) kolagenní produkty budou vhodné pro aplikaci v potravinářském a kosmetickém průmyslu. Nejprve bylo nutné vyextrahovat modelové vzorky kolagenních produktů a charakterizovat jejich vlastnosti a dále navrhnout optimální podmínky zpracování. Experimenty byly modelovány pomocí Taguchiho designu, 2 faktory na 3 úrovních. Za faktor A bylo zvoleno množství přidaného enzymu (0,10; 0,15 a 0,20 %) a jako faktor B teplota extrakce (55,0; 62,5 a 70,0 °C). Data byla statisticky zpracována a analyzována na hladině významnosti 95 %. Na modelových vzorcích kuřecích kolagenních produktů byla stanovena i) antioxidační aktivita (pomocí DPPH a ABTS); ii) distribuce molekulových hmotností metodou GPC-RID analýzy; iii) funkční skupiny a konfiguraci polypeptidových řetězců související s vlastnostmi na molekulární úrovni s využitím FTIR metody; iv) metodu MALDI vyhodnotit mikrobiologické vlastnosti na mikrobiálních populacích SDA, PCA, TSA a VRBL. Biofyzikální účinnost získaných kolagenních produktů byla ověřována u připravených kosmetických modelových formulací in vivo u souboru dobrovolnic v periorbitální oblasti obličeje. Pomocí neinvazivních diagnostických metod byl monitorován vliv na hydrataci pokožky, fungování kožní bariéry, elasticity a reliéfu pokožky. Výzkum ukázal, že enzymová předúprava výchozí suroviny je environmentálně vhodnou alternativou ke kyselému nebo zásaditému způsobu výroby, který je tradičně používán při výrobě želatin. Kolagenní produkty připravené z drůbežích vedlejších produktů mohou být vhodnou alternativou kolagenních tkání suchozemských zvířat. Výsledky provedených dílčích studií naznačují potenciál pro pokročilé aplikace. Kolagenní hydrolyzát ověřovaný in vivo studií lze hodnotit jako biokompatibilní s pokožkou. Během provedeného experimentu nebyla evidována žádná iritační nebo alergická reakce.