Технология производства желатина из коллагена¶

Желатин — это белковый продукт, получаемый путём частичного гидролиза коллагена — фибриллярного белка, составляющего основу соединительной ткани животных. Желатин представляет собой смесь полипептидных цепей и обладает способностью образовывать в водных растворах термообратимые гели, что определяет его широкое применение в пищевой, фармацевтической и технической отраслях.

¶Сырьё и подготовка

Основным источником коллагена для производства желатина служат побочные продукты переработки крупного рогатого скота (шкуры, кости, сухожилия) и свиней (шкуры). В меньших объёмах используется рыба. Качество сырья напрямую влияет на свойства конечного продукта: так, желатин из говяжьих шкур отличается высокой прочностью геля, а из свиных — большей прозрачностью.

Подготовка сырья включает несколько этапов. Сырьё очищают от посторонних примесей, обезжиривают и измельчают. Кости дополнительно обрабатывают разбавленной соляной кислотой для удаления минеральных компонентов (фосфата кальция), получая так называемый оссеин. Этот процесс называется деминерализацией.

¶Основные способы производства

Существует два принципиально различных технологических метода извлечения желатина из коллагена: кислотный и щелочной. Выбор метода зависит от типа сырья.

¶Щелочной способ (тип B)

Применяется для костей и говяжьих шкур. Сырьё выдерживают в течение 1–3 месяцев в известковом молоке (суспензии гидроксида кальция) при температуре 15–20 °C. Этот процесс разрушает поперечные связи в коллагене и переводит амидные группы аспарагина и глутамина в карбоксильные. После промывки и нейтрализации кислотой материал подвергают экстракции горячей водой. Щелочной желатин имеет изоэлектрическую точку в диапазоне pH 4,7–5,1 и отличается высокой вязкостью.

¶Кислотный способ (тип A)

Используется для свиных шкур и рыбного сырья. Сырьё обрабатывают разбавленной минеральной кислотой (обычно серной или соляной) в течение 10–24 часов. Кислотный гидролиз менее глубокий, чем щелочной, и занимает значительно меньше времени. Изоэлектрическая точка такого желатина находится в диапазоне pH 6,0–9,0.

¶Экстракция и сушка

После предварительной обработки коллаген подвергают экстракции — последовательному нагреву с водой при температурах от 50 до 100 °C. Процесс ведут в несколько стадий (обычно 3–5 фракций), повышая температуру с каждой следующей экстракцией. Первые фракции дают более качественный желатин с высокой желирующей способностью, последующие — продукт с более низкими показателями.

Полученные растворы очищают от жира и взвешенных частиц, фильтруют, сгущают в вакуум-выпарных аппаратах и стерилизуют. Затем раствор желатина охлаждают до образования геля, который высушивают тёплым воздухом. Высушенный продукт дробят и размалывают в гранулы или порошок.

¶Характеристики и контроль качества

Ключевым показателем качества желатина является прочность геля, измеряемая в градусах Блума. Этот показатель определяется по усилию, необходимому для продавливания plunger-штока на 4 мм вглубь геля стандартной концентрации (6,67 %) при температуре 10 °C. Пищевые желатины обычно имеют показатели 80–300 Блума.

Другими важными характеристиками являются вязкость раствора, температура плавления и застудневания, цвет, прозрачность и запах. Контроль качества включает также микробиологические показатели и содержание тяжёлых металлов.

¶Применение

В пищевой промышленности желатин используется как загуститель, стабилизатор и желирующий агент. Он входит в состав мармелада, зефира, желе, йогуртов, мясных консервов и холодцов. В фармацевтике из него изготавливают твёрдые капсулы для лекарств, а также используют в производстве плазмозаменителей. В технике желатин применяется для проклейки бумаги, в фотографии (производство светочувствительных эмульсий) и при создании клеевых составов.

¶Особенности сырья и ограничения

Использование сырья животного происхождения накладывает ограничения на применение желатина в вегетарианских и некоторых религиозных диетах. В качестве альтернативы используются растительные гидроколлоиды — агар-агар, пектин, каррагинан. В России производство желатина регулируется требованиями Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» и ГОСТ 11293-2020.