Желатин

Желатин — это белок животного происхождения, представляющий собой смесь полипептидов, получаемую путём частичного гидролиза коллагена, содержащегося в соединительных тканях (костях, коже, сухожилиях, хрящах) животных. В сухом виде представляет собой сыпучий порошок или гранулы от белого до светло-жёлтого цвета, без вкуса и запаха. Основное свойство желатина — способность при растворении в горячей воде и последующем охлаждении образовывать студнеобразную массу (гель), что определяет его широкое применение в пищевой промышленности, фармацевтике, косметологии и технике.

История

Первое известное упоминание о приготовлении студенистого бульона из костей и мяса относится к Древнему Египту, однако технология получения чистого желатина была разработана значительно позже. В Средние века в Европе из вываренных костей и хрящей готовили «мясной клей», который использовали для укрепления мебели и переплётов книг.

В 1682 году французский изобретатель Дени Папен впервые описал процесс получения клея из костей путём их варки под давлением в своём «паровом котле» — прообразе автоклава. Промышленное производство пищевого желатина началось в XIX веке. В 1845 году американский инженер Питер Купер запатентовал способ получения сухого желатина, а в 1890 году компания Charles Knox & Company начала массовое производство листового желатина, что сделало его доступным для домашнего использования.

В России производство желатина было налажено в конце XIX века, а после революции 1917 года отрасль получила развитие в рамках государственной пищевой промышленности. Крупнейшие советские заводы по выпуску желатина располагались в Москве, Ленинграде и на Украине.

Химический состав и свойства

Химическая природа

Желатин состоит на 85–90 % из белка, на 10–15 % из воды и содержит незначительное количество минеральных веществ (золы). В его состав входят 18 аминокислот, среди которых преобладают глицин (около 20–25 %), пролин и гидроксипролин (около 15–20 %). Триптофан и цистеин в желатине практически отсутствуют, что делает его неполноценным белком с точки зрения питания.

Физические свойства

• Растворимость: желатин растворим в горячей воде (при температуре выше 40–50 °C), в холодной воде — только набухает, не растворяясь.
• Гелеобразование: при охлаждении раствора до 10–15 °C образуется термообратимый гель, который плавится при нагревании до 30–35 °C.
• Прочность геля: измеряется в единицах Блума (Bloom) — от 50 до 300 единиц. Чем выше число Блума, тем прочнее и плотнее получается студень.
• Вязкость: растворы желатина обладают высокой вязкостью, что используется в качестве загустителя.
• Плёнкообразование: при высыхании на поверхности образует тонкую, прочную, эластичную плёнку.

Виды желатина

По сырью и способу производства различают:

• Желатин типа А — получают путём кислотной обработки свиной шкуры. Имеет изоэлектрическую точку при pH 7–9.
• Желатин типа В — получают путём щелочной обработки костей и шкур крупного рогатого скота. Изоэлектрическая точка при pH 4,7–5,2.

По форме выпуска:

• Порошковый — наиболее распространённый вид, требует предварительного замачивания.
• Листовой (пластинчатый) — тонкие прозрачные листы, не требующие замачивания, растворяются быстрее.
• Гранулированный — крупные гранулы, удобные для дозирования.

Производство

Процесс получения желатина состоит из нескольких этапов:

1. Подготовка сырья: кости, шкуры, сухожилия очищают от жира, мяса и волос, измельчают.
2. Обезжиривание: сырьё обрабатывают горячей водой или органическими растворителями для удаления жира.
3. Обработка кислотой или щёлочью (в зависимости от типа желатина): кислотная обработка (для свиного сырья) длится 10–24 часа, щелочная (для костей) — от нескольких недель до 2 месяцев.
4. Экстракция: сырьё варят в горячей воде (60–100 °C) при контролируемом pH. Полученный бульон содержит желатин.
5. Фильтрация и очистка: раствор пропускают через фильтры для удаления взвесей, затем обрабатывают ионообменными смолами для удаления солей.
6. Концентрирование: раствор упаривают в вакуумных аппаратах до содержания сухих веществ 20–30 %.
7. Стерилизация: для пищевого желатина проводят кратковременную термическую обработку при 140 °C.
8. Сушка: раствор распыляют в сушильных камерах или разливают тонким слоем на ленточные сушилки, где он застывает в виде геля, который затем измельчают.
9. Измельчение и упаковка: высушенный желатин дробят, просеивают и фасуют.

Применение

Пищевая промышленность

Желатин широко используется как желирующий агент, загуститель, стабилизатор и эмульгатор. Основные области применения:

• Кондитерские изделия: мармелад, зефир, пастила, жевательные конфеты, желе, муссы.
• Молочные продукты: йогурты, творожные десерты, сметана (для стабилизации консистенции).
• Мясные и рыбные продукты: заливные блюда, студни, колбасные изделия (для улучшения текстуры и увеличения выхода).
• Консервы: мясные и рыбные консервы в желе.
• Напитки: осветление соков, вин, пива (желатин связывает дубильные вещества и осаждает взвеси).

Фармацевтика и медицина

• Капсулы (твёрдые и мягкие желатиновые капсулы) для лекарственных средств и биологически активных добавок.
• Плазмозаменители: растворы желатина (например, «Гелофузин») используются в медицине как кровезаменители для поддержания объёма циркулирующей крови.
• Перевязочные материалы: гемостатические губки и плёнки на основе желатина.
• Таблетки: желатин используется как связующее вещество при производстве таблеток.

Косметология

• Маски для лица (желатиновые маски с эффектом лифтинга).
• Кремы и лосьоны: как загуститель и плёнкообразователь.
• Ванны с желатином (для укрепления ногтей и волос).

Технические области

• Фотография: желатин используется в качестве связующего для светочувствительных солей серебра в фотоплёнках и фотобумаге (до цифровой эры).
• Полиграфия: в производстве бумаги для повышения прочности и гладкости (проклейка).
• Строительство: добавка в штукатурные и клеевые составы.
• Производство клея: технический желатин — основа для столярного и переплётного клея.

Пищевая ценность и безопасность

Желатин является источником белка (около 85 г на 100 г сухого продукта), но из-за отсутствия триптофана и низкого содержания других незаменимых аминокислот он не может служить полноценным заменителем мяса или яиц. Калорийность желатина — около 335–355 ккал на 100 г.

При умеренном потреблении желатин считается безопасным для здоровья. Однако в некоторых случаях возможны аллергические реакции (редко). Избыточное употребление может привести к нарушению пищеварения из-за высокой вязкости.

В 2000-х годах появились сообщения о возможной связи желатина с распространением губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота («коровьего бешенства»), однако современные технологии производства (кислотная и щелочная обработка, высокая температура) практически исключают риск передачи прионов. Тем не менее, в ряде стран (включая Россию) действуют строгие ветеринарные требования к сырью для желатина.

Альтернативы животному желатину

В связи с ростом вегетарианства и веганства, а также по религиозным причинам (желатин не является кошерным или халяльным, если получен из свинины), разработаны заменители растительного происхождения:

• Агар-агар (из красных водорослей) — даёт более прочный, но менее эластичный гель, не плавится при нагревании.
• Пектин (из фруктов) — используется в кондитерских изделиях, требует кислой среды и сахара.
• Каррагинан (из красных водорослей) — применяется в молочных продуктах.
• Ксантановая камедь — загуститель, не образующий геля.

Интересные факты

• Желатин используется в криминалистике для создания слепков следов (например, обуви).
• В XIX веке желатин применяли для изготовления пуль (в смеси с глицерином) — такие пули были безопасны для стрельбы в помещениях.
• Самый прочный желатин (с числом Блума 300) используется в производстве фотоплёнки и медицинских капсул.
• В России желатин часто называют «студнеобразователем», хотя технически студень — это готовое блюдо, а желатин — сырьё.

Источники

• Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1990.
• Пищевая химия / под ред. А. П. Нечаева. — СПб.: ГИОРД, 2012.
• ГОСТ 11293-89 «Желатин. Технические условия».
• Энциклопедия «Технология пищевых производств» / под ред. В. И. Криштафовича. — М.: Колос, 2008.
• Большая советская энциклопедия: в 30 т. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1969–1978.