Желатин или желатин (от латинского gelatus «жесткий, замороженный») представляет собой полупрозрачный, бесцветный и безвкусный пищевой ингредиент, обычно получаемый из коллагена , полученного из частей тела животных. Он хрупкий в сухом состоянии и эластичный во влажном состоянии. Его также можно называть гидролизованным коллагеном, гидролизатом коллагена , гидролизатом желатина, гидролизованным желатином и пептидами коллагена после того, как он подвергся гидролизу. Он обычно используется в качестве желирующего агента в пищевых продуктах, напитках, лекарствах , капсулах с лекарствами или витаминами , фотопленках , бумаге и косметике .
Вещества, содержащие желатин или действующие аналогичным образом, называются желеобразными веществами . Желатин представляет собой необратимо гидролизованную форму коллагена, в которой гидролиз превращает белковые фибриллы в более мелкие пептиды ; В зависимости от физических и химических методов денатурации молекулярная масса пептидов находится в широком диапазоне. Желатин присутствует в желатиновых десертах , большинстве мармеладных конфет и зефира , мороженом , соусах и йогуртах . [1] Желатин для приготовления пищи поставляется в виде порошка, гранул и листов. Типы быстрого приготовления можно добавлять в пищу в том виде, в котором они есть; другие должны быть предварительно замочены в воде.
Желатин представляет собой совокупность пептидов и белков , полученных путем частичного гидролиза коллагена, извлеченного из кожи, костей и соединительных тканей животных, таких как домашний крупный рогатый скот, курица, свинья и рыба. Во время гидролиза некоторые связи между составляющими белками и внутри них разрываются. Его химический состав во многих аспектах очень похож на состав исходного коллагена. [2] Фотографические и фармацевтические сорта желатина обычно получают из костей крупного рогатого скота и кожи свиней. Желатин классифицируется как гидрогель .
Желатин почти безвкусен и не имеет запаха, имеет бесцветный или слегка желтоватый вид. [3] [4] Он прозрачный и хрупкий, может быть в виде листов, хлопьев или порошка. [3] Полярные растворители, такие как горячая вода, глицерин и уксусная кислота, могут растворять желатин, но он нерастворим в органических растворителях, таких как спирт. [3] Желатин впитывает воду в 5–10 раз больше своего веса, образуя гель. [3] Гель, образованный желатином, можно расплавить при повторном нагревании, и при стрессе он имеет увеличивающуюся вязкость ( тиксотропный ). [3] Верхняя точка плавления желатина ниже температуры человеческого тела , и этот фактор важен для вкусовых ощущений продуктов, изготовленных с использованием желатина. [5] Вязкость смеси желатина и воды максимальна, когда концентрация желатина высока и смесь хранится при температуре около 4 °C (39 °F) . Коммерческий желатин будет иметь прочность геля от 90 до 300 граммов по Блуму, если судить по тесту на прочность геля Блума . [6] Прочность желатина (но не вязкость) снижается, если он подвергается воздействию температур выше 100 °C (212 °F) или если он выдерживается при температуре около 100 °C в течение длительного периода времени. [7] [8]
Желатины имеют разные температуры плавления и температуры гелеобразования, в зависимости от источника. Например, желатин, полученный из рыбы, имеет более низкую температуру плавления и гелеобразования, чем желатин, полученный из говядины или свинины. [9]
В сухом виде желатин на 98–99% состоит из белка, но он не является полноценным белком, поскольку в нем отсутствует триптофан и недостаточно изолейцина , треонина и метионина . [10] Содержание аминокислот в гидролизованном коллагене такое же, как и в коллагене. Гидролизованный коллаген содержит 19 аминокислот, преимущественно глицин (Gly) 26–34%, пролин (Pro) 10–18% и гидроксипролин (Hyp) 7–15%, которые вместе составляют около 50% от общего содержания аминокислот. [11] Глицин отвечает за плотную упаковку цепей. Наличие пролина ограничивает конформацию. Это важно для гелеобразующих свойств желатина. [12] Другие аминокислоты, которые вносят большой вклад, включают: аланин (Ala) 8–11%; аргинин (Arg) 8–9%; аспарагиновая кислота (Asp) 6–7%; и глутаминовая кислота (Glu) 10–12%. [11]
В 2011 году Комиссия Европейского агентства по безопасности пищевых продуктов по диетическим продуктам, питанию и аллергии пришла к выводу, что « не установлена причинно-следственная связь между потреблением гидролизата коллагена и поддержанием суставов». [13]
Гидролизованный коллаген, как и желатин, производится из побочных продуктов животного происхождения мясной промышленности или иногда из туш животных, удаленных и очищенных мясорубками , включая кожу, кости и соединительную ткань.
В 1997 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) при поддержке Консультативного комитета TSE ( трансмиссивная губчатая энцефалопатия ) начало мониторинг потенциального риска передачи болезней животных, особенно губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота (BSE), широко известной как коровье бешенство. . [14] В исследовании FDA того же года говорилось: «...такие меры, как нагревание, щелочная обработка и фильтрация, могут быть эффективными в снижении уровня загрязнения агентами ТГЭ; однако научных данных в настоящее время недостаточно, чтобы продемонстрировать, что эти лечение эффективно удалит инфекционный агент BSE, если он присутствует в исходном материале». [15] 18 марта 2016 года FDA окончательно утвердило три ранее изданных временных окончательных правила, призванных еще больше снизить потенциальный риск ГЭКРС в продуктах питания человека. [16] В окончательном правиле разъяснялось, что «желатин не считается запрещенным материалом для крупного рогатого скота, если он произведен с использованием установленных отраслевых процессов». [17]
Научный руководящий комитет (SSC) Европейского Союза в 2003 году заявил, что риск, связанный с бычьим костным желатином, очень низкий или нулевой. [18] [19]
В 2006 году Европейское управление по безопасности пищевых продуктов заявило, что мнение SSC было подтверждено, что риск ГЭКРС, связанного с костным желатином, был небольшим, и что оно рекомендовало отменить требование 2003 года об исключении черепа, мозга и позвонков крупного рогатого скота старшего возраста. не более 12 месяцев от материала, используемого при производстве желатина. [20]
В 2019 году мировой спрос на желатин составил около 620 000 тонн (1,4 × 10 9 фунтов). [21] В промышленных масштабах желатин производят из побочных продуктов мясной и кожевенной промышленности. Большую часть желатина получают из свиных шкур, костей свинины и крупного рогатого скота или расщепленных шкур крупного рогатого скота. [22] Желатин, изготовленный из рыбных субпродуктов, позволяет избежать некоторых религиозных возражений против потребления желатина. [5] Сырье готовят с помощью различных процессов отверждения, кислот и щелочей, которые используются для извлечения высушенного гидролизата коллагена. Эти процессы могут занять несколько недель, и различия в таких процессах сильно влияют на свойства конечных желатиновых продуктов.
Желатин также можно приготовить дома. При кипячении некоторых хрящевых кусков мяса или костей желатин растворяется в воде. В зависимости от концентрации полученный бульон (при охлаждении) естественным образом образует желе или гель. Этот процесс используется для холодца .
Хотя существует множество процессов, посредством которых коллаген может превращаться в желатин, все они имеют несколько общих факторов. Должны быть разорваны межмолекулярные и внутримолекулярные связи, стабилизирующие нерастворимый коллаген, а также водородные связи, стабилизирующие спираль коллагена . [2] Процесс производства желатина состоит из нескольких основных этапов:
Если сырье, используемое при производстве желатина, получено из костей , для удаления кальция и других солей используются разбавленные растворы кислот . Для снижения содержания жира, которое не должно превышать 1% перед основным этапом экстракции, можно использовать горячую воду или несколько растворителей. Если сырье состоит из шкур и кожи; измельчение, промывка, удаление волос со шкур и обезжиривание необходимы для подготовки шкур и шкур к этапу гидролиза.
После подготовки сырья, т. е. удаления некоторых примесей, таких как жир и соли, частично очищенный коллаген посредством гидролиза превращается в желатин. Гидролиз коллагена осуществляется одним из трех различных методов: кислотным , щелочным и ферментативным гидролизом . Кислотная обработка особенно подходит для менее полностью сшитых материалов, таких как коллаген из кожи свиньи, и обычно занимает от 10 до 48 часов. Щелочная обработка подходит для более сложного коллагена, например, содержащегося в бычьих шкурах, и требует больше времени, обычно несколько недель. Целью обработки щелочью является разрушение определенных химических связей, все еще присутствующих в коллагене. В производстве желатина желатин, полученный из обработанного кислотой сырья, называется желатином типа А, а желатин, полученный из обработанного щелочью сырья, называется желатином типа В. [23]
Происходят достижения в оптимизации выхода желатина с помощью ферментативного гидролиза коллагена. Время обработки короче, чем при обработке щелочью, и приводит к почти полному превращению в чистый продукт. Физические свойства конечного желатинового продукта считаются лучшими. [24]
Экстракцию проводят либо водой, либо растворами кислот при соответствующих температурах. Все промышленные процессы основаны на нейтральных или кислых значениях pH, поскольку, хотя обработка щелочью ускоряет конверсию, она также способствует процессам разложения. В промышленности широко используются кислые условия экстракции, но степень кислоты варьируется в зависимости от процесса. Эта стадия экстракции представляет собой многостадийный процесс, и на последующих стадиях температуру экстракции обычно повышают, что обеспечивает минимальную термическую деградацию экстрагированного желатина.
Этот процесс включает в себя несколько этапов, таких как фильтрация, выпаривание, сушка, измельчение и просеивание. Эти операции зависят от концентрации, а также от конкретного используемого желатина. Разложение желатина следует избегать и сводить к минимуму, поэтому для процесса восстановления используется минимально возможная температура. В большинстве случаев восстановление происходит быстро: все процессы выполняются в несколько этапов, чтобы избежать значительного ухудшения структуры пептида. Ухудшение структуры пептида приведет к низкой прочности геля, что обычно нежелательно.
В Китаб ат-Табих X века есть рецепт холодца из рыбы, приготовленного путем варки рыбьих голов. [25]
Рецепт холодца из мясного бульона можно найти у Ле Виандье , написанного примерно в 1375 году. [26]
В Британии 15 века копыта крупного рогатого скота варили для получения геля. [27] К концу 17 века французский изобретатель Дени Папен открыл другой метод экстракции желатина путем кипячения костей. [28] Английский патент на производство желатина был выдан в 1754 году. [27] В 1812 году химик Жан-Пьер-Жозеф д'Арсе продолжил эксперименты с использованием соляной кислоты для извлечения желатина из костей, а затем с отвод пара, что было гораздо эффективнее. Французское правительство рассматривало желатин как потенциальный источник дешевого и доступного белка для бедных слоев населения, особенно в Париже. [29]
Пищевое применение во Франции и США в 19 веке, по-видимому, установило универсальность желатина, включая происхождение его популярности в США как желе . [30] В середине 19 века американский промышленник и изобретатель Питер Купер зарегистрировал патент на желатиновый десертный порошок, который он назвал «Портативный желатин», в который требовалось только добавление воды. В конце 19 века Чарльз и Роуз Нокс основали в Нью-Йорке компанию Charles B. Knox Gelatin Company, которая продвигала и популяризировала использование желатина. [31]
Вероятно, наиболее известный как желирующий агент в кулинарии , различные типы и сорта желатина используются в широком спектре пищевых и непищевых продуктов. Распространенными примерами продуктов, содержащих желатин, являются желатиновые десерты , трайфлы , заливное , зефир , кукурузные конфеты и кондитерские изделия, такие как Peeps , мармеладные мишки , фруктовые закуски и желейные конфеты . [32] Желатин можно использовать в качестве стабилизатора , загустителя или текстуризатора в таких продуктах, как йогурт, сливочный сыр и маргарин ; его также используют в продуктах с пониженным содержанием жира, чтобы имитировать ощущение жира во рту и создавать объем. Он также используется при производстве нескольких видов китайских суповых пельменей, в частности шанхайских суповых пельменей, или сяолунбао , а также шэнцзянь маньтоу , разновидности жареных и приготовленных на пару пельменей. Начинки в обоих случаях готовятся путем соединения свиного фарша с кубиками желатина, причем в процессе приготовления желатин тает, образуя жидкую массу с характерной студенистой липкостью.
Желатин используется для осветления соков, например яблочного сока, и уксуса. [33]
Изинглас получают из плавательных пузырей рыб. Используется как осветлитель для вина и пива. [34] Помимо желе из оленьего рога , полученного из оленьих рогов (отсюда и название «черный рог»), изингласс был одним из старейших источников желатина.
В косметике гидролизованный коллаген можно найти в кремах для местного применения, которые действуют как кондиционер для текстуры продукта и увлажняющий крем. Коллагеновые имплантаты или дермальные наполнители также используются для устранения морщин, недостатков контуров и шрамов от прыщей, среди прочего. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило его использование и определило коровьи (бычьи) и человеческие клетки в качестве источников этих наполнителей. По данным FDA, желаемый эффект может длиться 3–4 месяца, что является относительно самым кратковременным сроком по сравнению с другими материалами, используемыми для той же цели. [35]
Потребление желатина от определенных животных может быть запрещено религиозными правилами или культурными табу.
Исламские халяльные и еврейские кошерные обычаи обычно требуют желатина из других источников, кроме свиней, таких как крупный рогатый скот, забитый в соответствии с религиозными правилами (халяль или кошерный), или рыба (которую разрешено употреблять евреям и мусульманам). [42]
С другой стороны, некоторые исламские юристы утверждают, что химическая обработка «очищает» желатин настолько, что он всегда становится халяльным, и этот аргумент наиболее распространен в области медицины. [42]
Аналогичным образом утверждалось, что в иудаизме разрешен желатин в медицине, поскольку он не используется в пищу. [43] Согласно «Еврейским диетическим законам» , книге руководящих указаний по кошерности, опубликованной Раввинской ассамблеей , организацией консервативных еврейских раввинов, весь желатин является кошерным и пареве , потому что химическая трансформация, происходящая в процессе производства, делает его другим физическим и химическим. вещество. [44]
Сикхские , индуистские и джайнские обычаи могут требовать альтернативы желатину из других источников, кроме животных, поскольку многие индуисты, почти все джайны и некоторые сикхи являются вегетарианцами. [45]
Наконец, правило дает определение желатина и разъясняет, что желатин не считается запрещенным материалом для крупного рогатого скота, если он произведен с использованием установленных отраслевых процессов. Желатин никогда не считался запрещенным материалом для крупного рогатого скота, но FDA никогда конкретно не определяло желатин в прошлых IFR.
СМИ, связанные с желатином, на Викискладе?