利用魚鱗粉末制作氫氧基磷灰石的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制作氫氧基磷灰石的方法，尤指一種利用魚鱗粉末，制作出抗菌無臭且含膠原蛋白的氫氧基磷灰石的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于社會(huì)大眾對(duì)“環(huán)?！奔啊熬G色”觀念的逐漸重視，在21世紀(jì)的環(huán)保產(chǎn)業(yè)里，最常被學(xué)術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界廣泛討論的議題就是，如何有效地利用資源，尤其是，如何有效地利用海洋資源。以近年來最為人們津津樂道的“膠原蛋白”為例，昔日市場(chǎng)中魚販刮魚鱗時(shí)，魚鱗四處飛散，人們因深怕魚鱗粘在皮膚上，不易去除，均會(huì)避而遠(yuǎn)之，魚販亦因深怕大量累積的魚鱗堵塞水管，必需將刮落的魚鱗對(duì)準(zhǔn)垃圾袋，而不敢直接將魚鱗刮進(jìn)水管中，且在收攤時(shí)，尚必需清理臺(tái)面上散落的魚鱗及殘屑，否則，這些不起眼的魚鱗尚會(huì)在隔日發(fā)出惡臭，這樣的情境，雖為人們對(duì)昔日傳統(tǒng)魚市場(chǎng)的一般印象，但未曾想到，魚鱗竟在今日水產(chǎn)生技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，一躍而成為制作高價(jià)膠原蛋白的原料，使得原本被視之如敝屣的魚鱗，如今卻搖身一變成為產(chǎn)業(yè)界爭(zhēng)相回收再利用的寶貝。
[0003]大多數(shù)魚類的皮膚上，均披覆有一層由鈣質(zhì)組成的堅(jiān)韌外骨骼，那就是魚鱗、鱗片或鱗片的衍生物。魚鱗約占魚體總重的1_5%，是一種多功能的組織，除具有偽裝、維持魚體外形的作用外，還具有保護(hù)魚體及避免微生物侵害以抵抗疾病的作用。由于，不同魚種對(duì)周遭環(huán)境適應(yīng)能力不相同，致其魚體上所呈現(xiàn)的情況亦不盡相同，其中，某些魚種的魚鱗明顯易見(如:草魚、鰱魚等)，某些魚種卻只在某部分皮膚的表層上顯現(xiàn)魚鱗(如:鱘魚等)，某些魚種則因魚鱗非常細(xì)且被粘液裹住(如:黃鱔)，并不容易被一般人發(fā)現(xiàn)，某些魚種的魚鱗則已完全退化(如:鯰魚)，然而，這些在一般人的觀念里完全沒有價(jià)值且不易處理的魚鱗，其主要成分中卻含有45%的膠原蛋白(collagen)和55%的氫氧基磷灰石(Hydroxy-Apatite,簡(jiǎn)稱HAp),其中,膠原蛋白是一種非水溶性、纖維狀含糖蛋白質(zhì),分子量約為283，OOODa，長(zhǎng)約300納米，直徑約1.5納米，含有由三條多肽鏈緊密結(jié)合所形成的三股螺旋結(jié)構(gòu)，如圖1所示，是構(gòu)成組織的重要蛋白質(zhì)。一般而言，膠原蛋白約占人體蛋白總量的1/3，主要分布于結(jié)締組織中，是構(gòu)成骨骼、軟骨、血管、皮膚等的基質(zhì)，人體內(nèi)的膠原蛋白可由真皮層的纖維母細(xì)胞合成增生，但隨著年齡增加及自由基的產(chǎn)生，膠原蛋白的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，并逐漸流失，且正常人體內(nèi)每年會(huì)流失約1%的膠原蛋白，因而使得皮膚的外觀會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)，產(chǎn)生松弛、皺紋等老化現(xiàn)象；氫氧基磷灰石是一種磷酸鈣化合物，也是人體或動(dòng)物骨骼及牙齒的主要無機(jī)成分，在骨骼中約占60-70%，在牙齒結(jié)構(gòu)的琺瑯質(zhì)和象牙質(zhì)中，也分別占有90%和70%，由于，氫氧基磷灰石中的晶粒特性及這些晶粒間形成的微小孔隙，能使氫氧基磷灰石對(duì)骨骼有良好的生物親和力，對(duì)牙齒有再石灰化的功能，此夕卜，還因其具有良好的生物活性，所以，在臨床上，已被廣泛地應(yīng)用在骨科及牙科用的生醫(yī)材料上，如:人工骨頭、人工牙齒、硬骨補(bǔ)綴、人工關(guān)節(jié)等。
[0004]如上所述，由于魚鱗中具有高含量的膠原蛋白及氫氧基磷灰石的成份，使得魚鱗在水產(chǎn)廢棄物的有效利用中，被公認(rèn)為是目前附加價(jià)值最高，也最值得開發(fā)的海洋性機(jī)能保健新素材。以魚鱗的有效回收利用為例，魚鱗能被制成下列三類成品:
[0005](I)魚鱗粉末:是將魚鱗粉碎制成，由于其成分中含有天然、健康的膠原蛋白和氫氧基磷灰石，且因諸多研究證實(shí)，對(duì)于人類或其它動(dòng)物不會(huì)產(chǎn)生排斥反應(yīng)，具有生物相容性、食用安全性，且無副作用，故在日本，已將魚鱗粉末當(dāng)作健康輔助食品，且依功能性與專利類別，將其歸類為一種角質(zhì)層代謝促進(jìn)劑；在中國(guó)臺(tái)灣，在行政院農(nóng)委會(huì)水產(chǎn)試驗(yàn)所的研究人員的努力下，已能將魚鱗粉末的粒徑粉碎至0.074mm，且其技術(shù)性優(yōu)于日本專利(特許P2004 - 59568A)所制得的魚鱗粉末(僅18.8%粒徑小于Imm)，因此，魚鱗粉末目前已被諸多業(yè)界應(yīng)用于制作保健食品、營(yíng)養(yǎng)輔助食品、保健飼料及除濕、芳香劑等產(chǎn)品中所使用的基本素材。
[0006](2)魚鱗膠原勝肽:魚鱗中的膠原蛋白，是維持皮膚與肌肉彈性的主成分，但其最主要的魅力還是具有“抗老化”的神奇效能，可有效地改善肌膚彈性、細(xì)紋及毛孔細(xì)致等問題，目前，市售抗老化的醫(yī)美保養(yǎng)品中幾乎都加入膠原蛋白，在其它方面的應(yīng)用，還有如日本專利(特開2000 - 247894)所述的用以制作防止皮膚老化的機(jī)能性食品和動(dòng)物飼料；如日本專利(特開平10 - 231250)所述的用以制作抗骨質(zhì)疏松癥劑；如日本專利(特開平10 — 155428)所述的用以制作毛發(fā)發(fā)質(zhì)和光澤改善的健康食品；及如日本專利(特開2005 - 306761)所述的用以制作舒緩壓力的機(jī)能保健食品；上述這些應(yīng)用均顯示，含膠原蛋白的魚鱗粉末除具有美肌、抗骨質(zhì)疏松癥、緩和關(guān)節(jié)炎、治酸痛等功能外，還具有改善發(fā)色、舒緩壓力等作用。目前，中國(guó)臺(tái)灣美容保養(yǎng)品市場(chǎng)所使用的膠原蛋白，除少數(shù)廠商宣稱有制造能力外，約90%均來自國(guó)外，且市售膠原蛋白原料大都從牛豬羊、禽鳥類等動(dòng)物組織萃取制成，這一現(xiàn)象，不僅顯示中國(guó)臺(tái)灣相關(guān)產(chǎn)業(yè)始終存在膠原蛋白供貨不穩(wěn)定的隱憂，且自從相繼爆發(fā)狂牛癥、口蹄疫及禽流感等疫情后，市售膠原蛋白已不再受到一般消費(fèi)者的信賴及青睞。鑒于這點(diǎn)，許多生技廠商轉(zhuǎn)而研究從其他生物中萃取膠原蛋白，而魚鱗中因含有45%的膠原蛋白，因此，使得魚鱗一躍成為膠原蛋白市場(chǎng)的明日之星。然而，由于膠原蛋白的3股螺旋多肽鏈結(jié)構(gòu)無法直接穿越皮膚屏障，故將其作為保養(yǎng)品的成份時(shí)，僅具有保濕功能，并無法活化真皮層的纖維母細(xì)胞，進(jìn)而促進(jìn)膠原蛋白的合成增生，使皮膚具有如廣告般的彈性。因此，膠原蛋白必須納米化且借助載體，或經(jīng)由適度水解成短鏈勝肽，才能順利穿越皮膚屏障抵達(dá)真皮層，然而，由于其工藝頗為繁雜、極為精密且不符合環(huán)保概念，導(dǎo)致目前市售的膠原蛋白分解酵素每公斤高達(dá)約新臺(tái)幣壹萬元以上，也因制造成本過高，而喪失經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0007](3)魚鱗氫氧基磷灰石:氫氧基磷灰石是自魚鱗中萃取出膠原蛋白后所剩下的主成分，由于它對(duì)骨骼具有良好的生物親和力，對(duì)牙齒有再石灰化的功能，有良好的生物活性，在臨床上已被廣泛地應(yīng)用作為骨科及牙科用的生醫(yī)材料，但是，同前述膠原蛋白的分解酵素，亦因其精煉的工藝頗為繁雜、極為精密且不符合環(huán)保概念，導(dǎo)致其目前的售價(jià)亦高達(dá)每公斤約新臺(tái)幣8-15萬元。此外，由于氫氧基磷灰石也是純天然、溫和、物理性的去角質(zhì)劑，可用以去除老化角質(zhì)層，使皮膚光滑，且不會(huì)破壞皮膚酸堿值，很適合應(yīng)用在沐浴乳、潔膚皂等日常生活用品中，也可作為保健牙膏中的研磨劑，不僅能去除牙齒表面色素、白斑、牙菌斑等物質(zhì)，還對(duì)牙齒上的微小損傷具有一定的修補(bǔ)功能，以強(qiáng)化牙齒骨質(zhì)。
[0008]此外，依據(jù)中國(guó)臺(tái)灣行政院農(nóng)委會(huì)水產(chǎn)試驗(yàn)所的統(tǒng)計(jì)資料顯示，中國(guó)臺(tái)灣每年約產(chǎn)生3-4萬公噸的魚鱗，若能對(duì)其做全面而有效的利用，不僅可實(shí)現(xiàn)減少廢棄物的目的，也能充分發(fā)揮點(diǎn)鱗成金的經(jīng)濟(jì)效益，使得原本不起眼的加工廢棄物，變成寶貴的加工用基材，廣泛地應(yīng)用在制作美容保養(yǎng)品、保健食品及醫(yī)學(xué)與生醫(yī)材料上。然而，在自魚鱗粉末中萃取出膠原蛋白及氫氧基磷灰石等主成分的過程中，其主要的關(guān)鍵技術(shù)是如何利用精密且微細(xì)化的科學(xué)方法及工藝，去蕪存菁，使得魚鱗粉末中的前述機(jī)能性成分能在無殘留藥物或重金屬的條件下