Желатин: состав, свойства и происхождение¶
Желатин — это пищевая добавка (Е-441), представляющая собой смесь белков и пептидов, получаемую частичным гидролизом коллагена. По химической природе желатин и есть денатурированный коллаген: при длительной варке соединительная ткань животных (кости, кожа, сухожилия) разрушается, и тройная спираль коллагена распадается на отдельные полипептидные цепи, которые образуют желеобразный гель. Таким образом, желатин — не отдельный от коллагена белок, а его переработанная форма.
¶Состав и химическая природа
Коллаген — основной белок соединительной ткани позвоночных, составляющий до 25–30 % всех белков млекопитающих. Его структура — три плотно свитые полипептидные цепи, скреплённые водородными связями. В коллагене высокое содержание аминокислот глицина (каждый третий остаток), пролина и гидроксипролина.
При промышленном производстве желатина сырьё (кожа, кости, хрящи крупного рогатого скота и свиней) подвергают нескольким стадиям:
- Предварительная обработка — очистка, измельчение, обезжиривание.
- Кислотная или щелочная обработка — для набухания и初步ого расщепления коллагена.
- Термическая экстракция — варка в воде при 60–100 °C в течение нескольких часов, в ходе которой коллаген гидролизуется.
- Очистка, концентрация, сушка — получение желатинового порошка или хлопьев.
В результате молекулярная масса коллагена (около 300 кДа) снижается до фрагментов 15–400 кДа. Гелеобразование обеспечивается частично сохранившимися участками тройной спирали, которые при охлаждении образуют сшитую сетку, удерживающую воду.
По аминокислотному составу желатин близок к коллагену, но с одним важным отличием: в нём почти нет триптофана и мало метионина и цистеина, то есть он является неполноценным белком. Пищевая ценность желатина как источника белка невелика именно из-за этого дефицита незаменимых аминокислот.
¶Виды желатина
| Тип | Источник | Особенности |
|---|---|---|
| Пищевой | Кожа и кости КРС, свиней | Прозрачный, слабый запах, Е-441 |
| Фармацевтический | То же сырьё, повышенная очистка | Капсулы, оболочки таблеток |
| Фотографический | КРС | Исторически — основа желатиновых фотопластинок |
| Технический | Кожа, кости | Клеи, литография, бумага |
| Халал- и кошер-желатин | Рыба (обыкновенный желатин) или специальное сырьё | Обход религиозных ограничений |
¶Свойства
Желатин растворим в горячей воде, набухает в холодной. Раствор при охлаждении ниже 25–35 °C (в зависимости от сорта) превращается в термически обратимый гель: при нагревании он снова становится жидким. Прочность геля характеризуется «желатинометрическими граммами» — массой сухого вещества, необходимой для получения геля определённой прочности.
Желатин не образует собственного желе при концентрации ниже ~1 %, а прочность геля растёт с увеличением концентрации и содержания белка. Он совместим с кислотами, сахарами, солями, но сильные кислоты и длительный нагрев разрушают гель.
¶Применение
¶Пищевая промышленность
Желатин применяется как загуститель и стабилизатор в кондитерских изделиях (мармелад, зефир, пастила, конфеты с начинкой), мороженом, йогуртах, мясных продуктах. В производстве мармелада и зефира он заменяет пектин и агар. В колбасном производстве желатин используется для связывания воды и улучшения текстуры.
¶Фармация
Желатин — материал для мягких капсул (в том числе рыбьего жира, витаминов) и оболочек таблеток. В России крупнейшими производителями желатина являются «Полифарм» (Кострома) и «Агро-Желатин».
¶Историческое значение в фотографии
До появления плёночной фотографии коллоидный желатин был основой светочувствительных пластин: бромид серебра диспергировался в желатиновом слое, что позволило перейти от мокрых к сухим фотопроцессам (пластинки сухого типа запатентованы в 1871 году).
¶Медицина и биотехнология
Желатин и его модифицированная форма — желатиновый коллагеновый гидролизат (ЖКГ) — используются в губках-гемостатиках, капсулах для клеточной культуры, как носитель лекарств. ЖКГ также продаётся как биодобавка для суставов, хотя клиническая эффективность его при остеоартрозе остаётся дискуссионной.
¶Желатин и коллаген в диетологии
В русскоязычных источниках часто спрашивают, является ли желатин коллагеном. Строго говоря, это одна и та же молекулярная основа, но в разных состояниях: коллаген — нативный, структурированный белок соединительной ткани; желатин — его гидролизат, то есть коллаген, утративший трёхцепочечную структуру. При приёме внутрь оба они расщепляются до аминокислот и не «встраиваются» в суставной хрящ напрямую. Исследования показывают, что гидролизат коллагена может стимулировать синтез собственного коллагена хондроцитами, но данные противоречивы.
¶Растительные и микробиальные заменители
Для вегетарианцев и по религиозным причинам выпускаются аналоги желатина: агар-агар (из водорослей), каррагинан (из красных водорослей), пектин (из цитрусовых и яблок), а также бактериальный полиглутамат. Эти вещества образуют гели, но по химической природе не являются коллагеном.
¶Интересные факты
- Желатин впервые описан в XVII веке, а промышленное производство началось в Голландии в XVII–XVIII веках.
- Слово «желатин» происходит от французского gélatine, восходящего к латинскому gelatus — «замороженный, застывший».
- Суточная норма желатина в пищевых продуктах в РФ не ограничивается отдельно, так как он признан безопасным (GRAS) в большинстве стран.
¶Источники
- ГОСТ Р 55533-2013 «Желатин пищевой. Технические условия»
- Филиппович Ю. Б. «Ферментативный гидролиз белков»
- Осипова Т. И. «Биология и биотехнология микроскопических грибов» (о заменителях)
- Пищевые добавки: справочник / под ред. Л. Г. Эйхингер
- Schunck M. et al. «Comparison of the effects of orally administered amino acid-bound and free collagen on biophysical parameters of the skin»
- Материалы ГОСТ и технической документации на желатин пищевой