Желатин: состав, производство и применение

Желатин — это белковый продукт животного происхождения, представляющий собой частично гидролизованный коллаген, который получают из соединительных тканей животных. В сухом виде желатин представляет собой гранулы, порошок или тонкие пластины от белого до светло-желтого цвета, без выраженного вкуса и запаха. Основное свойство желатина — способность растворяться в горячей воде и образовывать при охлаждении гель (студень), что определяет его широкое применение в пищевой, фармацевтической, косметической и технической промышленности.

Сырьё и химический состав

Желатин производят из коллагенсодержащих отходов мясной и рыбной переработки. Основными источниками сырья являются:

• Кости крупного рогатого скота (в том числе обезжиренные и обработанные);
• Шкуры и свиная кожа (шкурка);
• Сухожилия и хрящи;
• Рыбья чешуя и кожа (рыбный желатин).

Коллаген — это фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани. В процессе производства он подвергается частичному гидролизу, то есть расщеплению длинных полипептидных цепей на более короткие фрагменты. Химический состав желатина характеризуется высоким содержанием аминокислот: глицина (около 20–25 %), пролина и гидроксипролина (примерно 15–30 % в сумме). В составе отсутствует триптофан, а содержание цистеина и метионина минимально, поэтому желатин не является полноценным белком для питания человека. Молекулярная масса желатина варьируется от 15 000 до 250 000 дальтон в зависимости от степени гидролиза.

Технология производства

Процесс получения желатина состоит из нескольких этапов, которые могут различаться в зависимости от типа сырья и требуемого качества конечного продукта.

1. Подготовка сырья. Кости и шкуры очищают, обезжиривают и измельчают. Для костей применяется процесс делиминации (удаления минеральной составляющей) путём обработки слабым раствором соляной кислоты в течение нескольких дней. В результате остаётся органическая матрица — оссеин.
2. Известкование (золение). Обработка сырья раствором гидроксида кальция (известковым молоком) или натриевой щёлочью. Этот этап может длиться от нескольких дней до нескольких недель и способствует набуханию и частичному разрушению структуры коллагена, что облегчает его последующую экстракцию.
3. Промывка и нейтрализация. Сырьё тщательно промывают водой для удаления щёлочи и доводят pH до нейтральных значений.
4. Экстракция. Обработанное сырьё заливают горячей водой (температура от 50 до 100 °C) и проводят поэтапное извлечение желатина. Первые фракции, получаемые при более низкой температуре, имеют более высокую желирующую способность (студнеобразующую силу). Последующие фракции, полученные при кипячении, дают желатин более низкого качества.
5. Очистка и фильтрация. Жидкий желатиновый бульон фильтруют, центрифугируют и обрабатывают активированным углём для удаления примесей, жира и посторонних запахов.
6. Концентрирование и стерилизация. Раствор упаривают в вакуумных аппаратах для повышения концентрации, затем подвергают кратковременной высокотемпературной стерилизации.
7. Сушка и измельчение. Желатиновую массу сушат горячим воздухом на ленточных сушилках до влажности 10–12 %, после чего дробят, размалывают и просеивают до получения гранул нужного размера.

Выход готового продукта составляет примерно 10–15 % от массы исходного сырья.

Классификация и виды

Желатин классифицируют по нескольким признакам.

По типу сырья:

• Костный желатин — производится из костей крупного рогатого скота;
• Шкурный желатин — из свиной шкурки или спилка шкур КРС;
• Рыбный желатин — из отходов переработки рыбы, имеет более низкую температуру плавления и используется в специализированных продуктах.

По способу обработки:

• Тип А — получают кислотной обработкой (преимущественно из свиной шкурки);
• Тип Б — получают щелочной обработкой (преимущественно из костей и шкур КРС).

По назначению:

• Пищевой желатин (марки П-11, П-13, П-15 и др.) — используется в кулинарии и пищевой промышленности;
• Технический желатин — применяется в производстве абразивных материалов, спичек, денежных знаков;
• Фармацевтический желатин — используется для изготовления капсул и оболочек лекарственных средств;
• Фотографический желатин — особо чистый продукт для эмульсионных слоёв фото- и киноплёнок.

Основной качественной характеристикой желатина является студнеобразующая сила (прочность геля), измеряемая в градусах Блума. Пищевой желатин обычно имеет показатель от 80 до 300 градусов Блума. Чем выше число, тем более плотный и упругий гель образует продукт.

Применение

Пищевая промышленность и кулинария

В пищевой отрасли желатин используется как загуститель, стабилизатор и желирующий агент. Наиболее известные сферы применения:

• производство зефира, мармелада, пастилы, жевательных конфет;
• изготовление мясных и рыбных заливных блюд, холодцов, студней;
• производство молочных десертов, йогуртов, мороженого, сметанных продуктов;
• осветление соков, вин и пива;
• производство колбасных изделий и консервов (для связывания влаги);
• приготовление кремов, муссов, тортов и желе в домашней кулинарии.

В пищевой промышленности желатин зарегистрирован как пищевая добавка Е441.

Фармацевтика и медицина

В фармацевтике желатин применяется для производства:

• твёрдых и мягких желатиновых капсул для лекарственных препаратов;
• оболочек таблеток;
• кровезаменителей (желатиноль) и плазмозамещающих растворов;
• гемостатических губок и плёнок;
• покрытий для ран.

Косметология

В косметических средствах желатин входит в состав масок для лица, кремов, шампуней и средств для укрепления ногтей. Он обеспечивает плёнкообразующий и увлажняющий эффект.

Технические отрасли

В технике желатин используется при производстве:

• наждачной бумаги (в качестве связующего);
• типографских красок и клеев;
• спичечных головок;
• бумаги с водяными знаками;
• в полиграфии для изготовления печатных форм.

Пищевая ценность и особенности употребления

Калорийность сухого желатина составляет около 350 ккал на 100 г, однако ввиду малых дозировок энергетическая ценность готовых блюд практически не увеличивается. Желатин не содержит жиров и углеводов, но является источником белка (до 85–90 % в сухом веществе). Он не усваивается организмом как полноценный белок из-за отсутствия незаменимых аминокислот, однако оказывает благотворное влияние на состояние кожи, волос, ногтей и суставов благодаря высокому содержанию глицина и пролина.

Желатин не растворяется в холодной воде — в ней он лишь набухает. Для приготовления растворов его предварительно замачивают в холодной воде (в пропорции 1:5–1:8), затем нагревают до полного растворения при температуре не выше 80–90 °C. Длительное кипячение снижает желирующие свойства продукта. Застывание раствора происходит при температуре ниже 35 °C, а плавление — при 27–32 °C.

Существуют растительные аналоги желатина — агар-агар (получаемый из водорослей) и пектин, которые используются в вегетарианской и веганской кухне, однако их свойства отличаются: агар образует более плотный и термообратимый гель, а пектин требует наличия сахара и кислоты для застывания.

Интересные факты

• Желатин был запатентован в 1845 году американским изобретателем Питером Купером, однако желирующие свойства вываренных костей были известны человечеству с древних времён.
• В XIX веке желатин считался деликатесом и подавался в дорогих ресторанах Европы как самостоятельное блюдо.
• Фотографический желатин до сих пор считается незаменимым компонентом для производства высококачественных фотоматериалов, несмотря на развитие цифровых технологий.
• В России желатин начали промышленно производить в конце XIX века, а к середине XX века страна вошла в число крупнейших производителей этого продукта в мире.