XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Желати́н (от лат. gelātus «застывший, замороженный») — бесцветный или имеющий желтоватый оттенок частично гидролизованный белок коллаген, прозрачная вязкая масса, продукт переработки (денатурации) соединительной ткани животных. В зависимости от сырья и целей применения имеет различные торговые названия: кроличий, мездровый (кожный), пергаментный, костный, рыбий (осетровый), столярный (костный) и т. д.

Сырьем для желатина является белок коллаген, который содержится в соединительной ткани костей, в шкурах и хрящах, сухожилиях, прозрачных оболочках вокруг мышц, коже и оссеине (белковый матрикс кости) животных.

В коллагене и желатине последовательность аминокислот одинакова, но физические и химические свойства этих белков сильно отличаются. Коллаген представляет собой тройную спираль или стержень длиной 300 нм, диаметром 1,5 нм (рис.1.). Существует 5 порядков организации структуры коллагена: 1 порядок –тропоколлаген - субфибрилла, 2 порядок – проколлаген – нить фибрилла, 3 порядок – пучок из 2030 фибрил, 4 порядок – коллагеновое волокно из пучков фибрилл, 5 порядок – коллагеновый пучок из волокон.

Рис.1 Строение коллагена

Такое сложное строение коллагена обеспечивает высокую прочность на растяжение, которая со временем усиливается. Чтобы разорвать эти сшивки требуется длительная обработка.

Кости промывают, измельчают, в течение 5-14 дней промывают 4-7 % раствором соляной кислоты, чтобы вымыть фосфаты кальция, остается только костный коллаген. Концентрированное сырье можно сразу подвергнуть обработке, а можно высушить и хранить. Затем сырье подвергают кислотной (20 часов в кислоте и промывание) или щелочной обработке насыщенным известковым раствором в течение 2-3 месяцев и промывание при периодическом помешивании. Затем желатин экстрагируют горячей водой несколько раз, каждая экстракция длится 4-5 часов. Самые лучшие желатины получаются при первых сливах они светлее и лучше способны к гелеобразованию. В конце каждой экстракции с поверхности чана удаляют весь слой жира. Полученный бульон можно осветлить активированным углем или ионообменом. Полученные светлые жидкости постепенно упаривают, высушивают воздухом, полученные прозрачные листы дробят или сушат распылительной сушкой.

Внешний вид желатина - полупрозрачные пластинки, крупинки, порошок или гранулы от светло-янтарного до бледно-желтого цвета, почти без запаха. Желатин должен набухать в воде с последующим образованием при нагревании коллоидного раствора, который при охлаждении превращается в более или менее твердый гель. Будучи опущен в воду, желатин поглощает количество воды в 5-10 раз превосходящее его собственный вес и совершенно достаточное для полного растворения. Раствор, содержащий только 1 % желатина, уже застывает при обыкновенной температуре в виде желе. При температуре 35-40°С желатины в растворе ведут себя как неупорядоченные спирали, при охлаждении происходит агрегация раствора. В отличие от большинства белковых и полисахаридных гелей гели желатина термообратимы. Прочность концентрированного геля не зависит от рН в пределах от 4 до 10.

Таким образом, желатина образуется из аминокислот, связанных посредством полипептидной связи. В табл. 1 приведены типичные данные по составу аминокислот желатины, полученной из кожевенного сырья при обработке известью. Таким образом, полипептидная цепь, образующая молекулу белка, состоит из статистически распределенного набора аминокислотных остатков с разнообразными боковыми цепями. От 0,25 до 0,5 всех боковых цепей состоит из чисто углеводородных групп и имеет четко выраженный гидрофобный характер. Остальные боковые цепи, обладая гидрофобным характером, также содержат полярные группы. Геометрически полипептидные цепи должны иметь вытянутую зигзагообразную форму с чередующимися направленными в разные стороны боковыми цепями. Только при такой форме строения молекулы белка, построенной из аминокислот с одной левой конфигурацией, она может быть осуществлена стерически.

Таблица 1. Аминокислотный состав желатины и коллагена

Аминокислоты H2N­CHR ­COOH	Количества аминокислоты в 100г белка
	коллаген	желатина
Неполярные: Глицин	27,2	26,9
Аланин	9,5	9,3
Валин	3,4	3,3
Лейцин	5,6	3,4
Изолейцин	5,6	1,8
Пролин	15,1	14,8
Метионин	0,8	0,9
Фенилаланин	2,5	2,55
Полярные: Тирозин	1,0	1,0
Серин	3,37	3,18
Гидропролин	14,0	14,5
Треонин	2,28	2,2
Основные: Аргинин	8,59	8,55
Гистидин	0,74	0,73
Лизин	4,47	4,6
Гидроксилизин	1,1	1,3
Кислотные : Аспарагиновая кислота	6.3	6.7
Глутаминовая кислота	11.3	11.2

При растворении в воде молекула, имеющая описанное строение, приобретает форму спирали, у которой в сторону полярного растворителя повернуты гидрофильные группы, а внутрь спирали - гидрофобные. В настоящее время можно считать установленным, что желатина при растворении молекулярно диспергируется, а не образует мицеллы.

В изоэлектрической точке молекула желатины приобретает наименее удлиненную форму и соответственно ее растворы обладают наименьшей вязкостью. Образование молекулами желатины при растворения произвольных спиралей подтверждено рядом последних обстоятельных исследований.

Некоторые религии запрещают желатин или определяют специальные виды животных, которые могут быть использованы для получения этого желатина. Например, мусульманский халяль или еврейский кошер требуют желатин из любых источников кроме свиней, причем животные должны быть убиты специальным ритуальным образом, или получение желатина из рыбы или птицы.

Индусы и буддисты могут требовать альтернативные виды гелеобразователей. Альтернативными источниками заменителей желатина как натурального гелеобразователя могут быть агар-агар, карраген, пектин или конжак.

Главные причины популярности желатина:

он образует высококачественные гели в разбавленном растворе с текстурой «тающей во рту»;

при высоких концентрациях он образует эластичную резиноподобную текстуру, которая медленно растворяется во рту;

является эффективным эмульгатором и пенообразователем;

будучи полиэлектролитом, обладает способностью коагулировать суспензированные частицы (используют для осветления).

В пищевой промышленности желатин (пищевая добавка Е441) применяется широко, хотя в последнее время из-за риска губкообразного энцефалита крупного рогатого скота, его стали заменять другими гидроколлоидами.

Применяют для производства:

мороженого (1 % желатин - для предотвращения кристаллизации);

мармеладно-пастильных изделий (1.5% желатин);

лепешки, вафли и сладкие глазури;

низкокалорийные десерты, в которых используется способность желатина превосходно удерживать воду.

В фармацевтической промышленности для производства твердых и мягких желатиновых капсул, в некоторых составах таблеток для покрытий и пролонгации действия активных веществ. В фотографической промышленности для производства технических и рентгеновских пленок и фотобумаг. В косметологии — изготовляют омолаживающие средства, обладающие лифтинг эффектом. В медицине его применяют при кровотечениях, для улучшения свёртываемости крови, препарат «Желотинов» — плазмозамещающее средство при ожоговом, токсикологическом, геморрагическом шоковых состояниях. Таким образом, желатин играет важную роль в производстве продуктов питания и в других сферах деятельности человека.

Список используемой литературы:

1. Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др. Пищевая химия, Изд. 4-е, испр. и доп. - СПб: ГИОРД, 2007. - 640 с.

2. Нечаев А.П., Кочеткова А.А., Зайцев А.Н. Пищевые добавки. - М.. Колос. Колос-пресс. 2002. - 254 с.

3. Справочник по гидроколлоидам/ Г.О. Филипс. П.А. Вильямс (ред.) Пер. с англ. Под ред А.А. Кочетковой и Л.А. Сарафановой. - СПб. ГИОРД, 2000 - 536 с.

Код для цитирования: Скопировать