胶原与明胶的功能及应用

胶原与明胶的功能及应用

0胶原蛋白的分解它是一种非常重要的结构性蛋白质，用于支撑器官和身体。它是自然界中最重要的结构因素，起着支持器官和身体的作用。这是饲料中最常见、分布最广泛的蛋白质，占体内蛋白质总数的25%30%。它能有效地增加皮肤组织细胞的储水功能，使皮肤柔软细腻，对人类抗衰老、美化有特殊疗效。此外，还有止泻药和再生药等。然而，骨胶原分子有三种独特的螺旋结构。即每三种多酚链的左一条形成左螺旋，并且三种多酚链通过氢键的结合形成右手的固体螺旋。这种超螺旋结构非常稳定。一般来说，在高温和短期的加热下不能分解，因此很难将其吸收。1.通用域名格式的解锁；2.热态平原层或热态平原层的松弛断裂导致蛋白质凝胶的解体，三种包裹的多酚链在溶液中被松开，形成一条无规则的线。明胶(Gelatin)是胶原的水解产物,是一种无脂肪的高蛋白,且不含胆固醇,是一种营养价值高的低卡保健食品,食用后既不会使人发胖,也不会导致体力下降.明胶还是一种强有力的保护胶体,乳化力强,进入胃后能抑制牛奶、豆浆等蛋白质因胃酸作用而引起的凝聚作用,从而有利于食物消化;明胶还能减少胃酸和胃原酶,促进胃肠结瘢从而减少病人疼痛.人们还研制出了提高人体的血清白蛋白,提高白细胞、血小板和红细胞数的明胶合剂.此外,明胶能促进指甲和头发的健康生长,它具有明显的提高免疫功能、改善心肌功能;调节血胆固醇和甘油三酯含量的作用,并能使体内缺乏的某些必需微量元素的含量增高,使含量过高的降低,从而使其维持在正常的范围内,此外还有排除体内有害金属(如铝等)的作用.明胶能够促进儿童生长发育,使成人强筋健骨.婴儿、营养不良的儿童、肺病或糖尿病人及发高烧者食用更佳.胶原蛋白和明胶具有美容、营养和保健等功能,将使含它们的食品越来越受到广大消费者的青睐.1明胶和明胶的组成和性质1.1羟脯氨酸含量在组成上,胶原蛋白中甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)和谷氨酸(Glu)含量较高,特别是甘氨酸的含量几乎占了1/3;胶原蛋白中脯氨酸和羟脯氨酸(Hyp)的含量是各种蛋白质中含量最高的;胶原蛋白中存在的羟基赖氨酸(Hyl)在其它蛋白质中不存在,羟基脯氨酸和焦谷氨酸在一般蛋白质中也很少见.胶原蛋白一般是白色、透明的粉状物.胶原分子呈细长的棒状,相对分子质量约300,000,不溶于冷水、稀酸、稀碱溶液,具有良好的保水性和乳化性.胶原蛋白不易被一般的蛋白酶水解,但能被动物胶原酶断裂,断裂的碎片自动变性,可被普通蛋白酶水解.当环境pH低于中性时,胶原的变性温度为40～41℃,当环境pH为酸性时,胶原的变性温度为38～39℃.1.2明胶的制作组成明胶的蛋白质中含有18种氨基酸,其中7种为人体所必需.除16%以下的水分和无机盐外,明胶中蛋白质的含量占82%以上,是一种理想的蛋白源.明胶的成品为无色或淡黄色的透明薄片或微粒.明胶不溶于冷水,但可缓慢吸水膨胀软化,明胶可吸收相当于其重量5～10倍的水.明胶可溶于热水,形成热可逆性凝胶,它具有极其优良的物理性质(如胶冻力、亲和性、高度分散性、低粘度特性、分散稳定性、持水性、被覆性、韧性及可逆性等),因此明胶是一种重要的食品添加剂,如作为食品的胶冻剂、稳定剂、增稠剂、发泡剂、乳化剂、分散剂、澄清剂等.2食品中的明胶处理2.1动物皮生产肠衣的制备技术近年来,各类香肠制品在肉制品中所占的比例越来越大.由于传统天然肠衣制品的产量受到多因素的限制,市场上出现了肠衣供不应求的情况,迫于市场的需求,国内外许多食品专家开始研究天然肠衣的替代品——人造肠衣.早在20世纪40年代,德国就能够通过高压挤出的方法制作人造肠衣,但这种肠衣存在一些缺点,如不能耐受高温等.近几十年来,国外许多食品科学工作者对动物皮生产肠衣的办法进行了研究和改进,大多数研究成果都以专利的形式进行了报道的.如Miller等人在1981通过专利报道,胶原蛋白膜在抽取或染色前,用木瓜蛋白酶对其进行处理,可以提高肠衣的拉伸强度和嫩度.Raschig等人在溶胀的胶原糊中加入一定量的焦糖,可以改善肠衣的外观.Higgins等人采用0.05%～2%的聚山梨酸酯来改善肠衣的品质.Bradshaw等人发现海藻酸钠也同样能改善用胶原生产的肠衣的性质.用乙二醛与戊二醛作为交联剂对胶原料或肠衣处理,可使制品的热稳定性大大提高.Chcung等人则研究了戊二醛与胶原蛋白交联反应的机理.Javan等人在1992年用5%～15%的淀粉磷酸盐作为胶原蛋白的改良剂,并获得了优质的胶原肠衣.胶原蛋白还可作为食品粘合剂合成纤维膜,用作肉类、鱼类等的包装纸.此外胶原蛋白还可作为食品保护层.Bekkulieva等人将胶原液喷到肉上,形成一层保护膜,可以减少保存期肉重量的下降.2.2胶原蛋白粉在肉制品营养强化剂、肉制品增味剂研究中的作用早在1983年就有专家建议:将胶原蛋白改性后直接作为食品的一种组分.研究表明:将酸法制得的胶原蛋白粉添加到肉制品中,不仅能改善产品品质(如口感好、多汁),而且能提高产品的蛋白质含量,并且无不良气味.近年来,胶原蛋白粉应用于高档饮料营养强化剂、肉制品增味剂方面的研究正在进行中.2.3粘合剂小型食品胶原蛋白经过调浆、成型、干燥、油炸等工序,可制成胶原小食品.调浆时可根据口感添加不同的香辛料.实验表明,胶原小食品口感好.2.4胶原蛋白的安全胶原蛋白作为一种补钙剂用于保健食品的制作.血浆中来自于胶原蛋白的羟基脯氨酸是将血浆中的钙运输到骨细胞的运载工具,骨细胞中的胶原蛋白(骨胶原)则是羟基磷灰石的粘合剂,它与羟基磷灰石共同构成了骨骼的主体.因此,只要摄入足够的胶原蛋白,就能保证正常的钙质摄入量.因此,胶原蛋白可以制成一种补钙的保健食品.3明胶在食品中的应用3.1明胶的使用据报道,全世界的明胶有60%以上用于食品糖果工业.在糖果生产中,明胶用于生产奶糖、蛋白糖、棉花糖、果汁软糖、晶花软糖、橡皮糖等软糖.明胶具有吸水和支撑骨架的作用,明胶微粒溶于水后,能相互吸引、交织,形成叠叠层层的网状结构,并随温度下降而凝聚,使糖和水完全充塞在凝胶空隙内,使柔软的糖果能保持稳定形态,即使承受较大的荷载也不变形.明胶在糖果中的一般加量为5%～10%.在晶花软糖中明胶用量6%时效果最好.在橡皮糖中明胶的加量为6.7%.在牛轧糖中为0.6%～3%或更多些.在糖果粘液的浓糖浆中加量为1.5%～9%.糖味锭剂或枣子糖果的配料要求含明胶2%～7%.在糖果生产中,使用明胶较淀粉、琼脂更富有弹性、韧性和透明性,特别是生产弹性充足、形态饱满的软糖、奶糖时,需要凝胶强度大的优质明胶.3.2明胶的添加量在冷冻食品中,明胶可用作胶冻剂,明胶胶冻的熔点较低,易溶于热水中,具有入口即化的特点,常用于制作餐用胶冻、粮食胶冻等.明胶还可用于制作果冻,明胶胶冻在温热而尚未溶化的糖浆中不会结晶,温热的胶冻在凝块被搅碎后还可重新形成胶冻.英国的餐用含糖胶冻加量为7%～14%.明胶作为稳定剂可用于冰淇淋、雪糕等的生产,明胶在冰淇淋中的作用是防止形成粗粒的冰晶,保持组织细腻和降低溶化速度.为获得优良的冰淇淋,明胶的含量必须恰如其分.若太少,则会产生粗、脆和弱的结构;太多则太粘稠;二者都影响冰淇淋的质量.明胶在冰淇淋中的一般用量为0.25%～0.6%.任何胶冻强度的明胶都可制得良好的冰淇淋,但不同强度必须配以相对应的浓度.如勃卢姆强度150g的明胶0.5%、勃卢姆强度200g的明胶0.42%及勃卢姆强度250g的明胶0.35%可制得同等的冰淇淋.刘福林等人在核桃冰淇淋的制作中,将明胶的最佳用量定为0.4%.使用时,在27～30℃下将明胶配制成10%溶液,不进行搅拌冷至4℃时加入混合原料内,可制成良好的冰淇淋,并使明胶性能达到最佳效果.3.3明胶的添加明胶作为胶冻剂添加到肉制品中,用于香野猪肉、肉冻、罐头火腿、口条、小牛肉、火腿馅饼、罐头肉类及镇江肴肉等制品的生产,提高了产品的产量和质量.此外明胶还可对一些肉制品起乳化剂的作用,如乳化肉酱和奶油汤的脂肪,并保护产品原有的特色.在罐头食品中,明胶还可作为增稠剂,常常添加粉状明胶,也可加入一份明胶,二份水配成的浓胶冻.如原汁猪肉罐头加入1.7%的明胶,可增加肉味,增稠汤汁.火腿罐头中添加2%的明胶,可形成透明度良好的光滑表面;火腿罐头装罐后,在其表面撒明胶粉,可避免粘盖.3.4明胶添加量对饮料品质的影响明胶可作为澄清剂用于啤酒、果酒、露酒、果汁、黄酒、巴旦木果仁乳饮料等产品的生产,其作用机理是明胶能与丹宁生成絮状沉淀,静置后,呈絮状的胶体微粒可与浑浊物吸附、凝聚、成块而共沉,再经过滤去除.对于不同的饮料,明胶可根据需要和不同的物质一起使用,达到不同的效果.如在桑椹汁的生产工艺中,明胶需要和单宁、硅胶共同起澄清剂的作用.对于巴旦木果仁乳饮料,明胶可与海藻酸钠一起作为复合增稠剂,制成一种风味独特且口感优良的乳饮料.针对不同的饮料,明胶的添加量也不相同.在果汁饮料中,明胶加量为2%～3%.在澄清杨梅果汁时用的是含明胶1%的水溶液.在啤酒澄清中所用的是含明胶0.5%的水溶液.在澄清葡萄酒中明胶用量为0.1～0.3g/L.如果添加过量,优等明胶会损害饮料的风味和理想的琥珀色,质量差的明胶则引起悬浮剂的作用.在茶饮料的生产中,对于不同的茶饮料,明胶可与不同的物质配合使用,达到改善茶饮料品质的目的.如在黑茶的制备过程中,明胶和硅胶的共同作用,可以防止黑茶饮料因长期存放发生混浊;在绿茶的制备工艺中,经明胶和乙烯吡咯烷酮的混合物处理后,绿茶冷饮可获得良好的可口性.3.5明胶在乳质构的作用机理明胶广泛应用于各种乳制品如酸奶(Yogurt)、酸性稀奶(Sourcream)、软质干酪(Softcheese)、增香乳(Flavouredmilk)、低脂奶油(Low-fatbutter)等.明胶用于乳制品中主要有三大功能:一是抗乳清析出作用,明胶通过氢键的形成阻止乳清析出,避免酪蛋白产生收缩作用,因而阻止了固相从液相中分离.二是乳化稳定作用,酪蛋白本身就是天然的乳化剂和稳定剂,但酪蛋白在酸性环境中会失去乳化能力和稳定能力,而明胶可为酪蛋白提供稳定条件,起保护胶体的作用.三是乳泡沫的稳定剂,所有乳泡沫均可看作空气—脂肪—水的乳化体系,明胶作为亲水胶体可与水结合形成明胶薄层覆盖脂肪球,并包裹空气泡,减少了外界条件对空气泡中空气压力的影响,达到稳定泡沫的作用,从而建立起稳定的乳化状态.在单独使用明胶无法达到所需的产品组织状态和工艺条件的情况下,可将明胶与其他亲水胶体(如琼脂、淀粉)结合使用,使其在乳产品中具有更广泛的应用.如对于酸性稀奶,依据酸酪乳中脂肪的含量和所需的组织结构状态,通常将明胶和植物胶或改性淀粉等其他稳定剂一起使用,使产品达到良好的外观、平滑的适口感和良好的质构.和琼脂相比,明胶凝固力软弱,凝固物质地柔软,富于弹性,口感柔软,还可改善乳制品的风味.3.6明胶的使用作用近年来,日本等国较多地将明胶用于食品涂层.在食品表面涂覆明胶具有以下优点:(1)当两种不同的食品组合在一起时,涂覆明胶能抑制褐变反应.如氨基酸和糖类混合在一起会发生美拉德反应,使产品着色,溶解性变差,并发生异臭,添加明胶水溶液后,就能抑制美拉德反应.(2)防止食品吸潮及僵硬.在粉末状、颗粒状糖类的表面涂覆食用明胶,能防止糖类吸潮,避免结块现象.(3)可使食品表面有光泽,提高食品质量.如生产葡萄白脱时,若预先在葡萄上涂覆食用明胶,则葡萄中的色素不会污染白脱,提高了葡萄白脱的质量.(4)可防止食品腐败氧化.浓度为10%～15%的明胶形成的涂层适用于火腿、腌肉、香肠和干酪等,可防止食品腐败,延长食品的保存性.(5)明胶作为稳定剂,防止产品干缩变形.如邓随胜等人在生产红薯脯时,采用浸胶工艺防止产品干缩变形.(6)保鲜作用.