膠原與明膠的功能及應(yīng)用

膠原與明膠的功能及應(yīng)用

0膠原蛋白的分解它是一種非常重要的結(jié)構(gòu)性蛋白質(zhì)，用于支撐器官和身體。它是自然界中最重要的結(jié)構(gòu)因素，起著支持器官和身體的作用。這是飼料中最常見、分布最廣泛的蛋白質(zhì)，占體內(nèi)蛋白質(zhì)總數(shù)的25%30%。它能有效地增加皮膚組織細(xì)胞的儲(chǔ)水功能，使皮膚柔軟細(xì)膩，對(duì)人類抗衰老、美化有特殊療效。此外，還有止瀉藥和再生藥等。然而，骨膠原分子有三種獨(dú)特的螺旋結(jié)構(gòu)。即每三種多酚鏈的左一條形成左螺旋，并且三種多酚鏈通過氫鍵的結(jié)合形成右手的固體螺旋。這種超螺旋結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。一般來說，在高溫和短期的加熱下不能分解，因此很難將其吸收。1.通用域名格式的解鎖；2.熱態(tài)平原層或熱態(tài)平原層的松弛斷裂導(dǎo)致蛋白質(zhì)凝膠的解體，三種包裹的多酚鏈在溶液中被松開，形成一條無規(guī)則的線。明膠(Gelatin)是膠原的水解產(chǎn)物,是一種無脂肪的高蛋白,且不含膽固醇,是一種營養(yǎng)價(jià)值高的低卡保健食品,食用后既不會(huì)使人發(fā)胖,也不會(huì)導(dǎo)致體力下降.明膠還是一種強(qiáng)有力的保護(hù)膠體,乳化力強(qiáng),進(jìn)入胃后能抑制牛奶、豆?jié){等蛋白質(zhì)因胃酸作用而引起的凝聚作用,從而有利于食物消化;明膠還能減少胃酸和胃原酶,促進(jìn)胃腸結(jié)瘢從而減少病人疼痛.人們還研制出了提高人體的血清白蛋白,提高白細(xì)胞、血小板和紅細(xì)胞數(shù)的明膠合劑.此外,明膠能促進(jìn)指甲和頭發(fā)的健康生長,它具有明顯的提高免疫功能、改善心肌功能;調(diào)節(jié)血膽固醇和甘油三酯含量的作用,并能使體內(nèi)缺乏的某些必需微量元素的含量增高,使含量過高的降低,從而使其維持在正常的范圍內(nèi),此外還有排除體內(nèi)有害金屬(如鋁等)的作用.明膠能夠促進(jìn)兒童生長發(fā)育,使成人強(qiáng)筋健骨.嬰兒、營養(yǎng)不良的兒童、肺病或糖尿病人及發(fā)高燒者食用更佳.膠原蛋白和明膠具有美容、營養(yǎng)和保健等功能,將使含它們的食品越來越受到廣大消費(fèi)者的青睞.1明膠和明膠的組成和性質(zhì)1.1羥脯氨酸含量在組成上,膠原蛋白中甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)和谷氨酸(Glu)含量較高,特別是甘氨酸的含量幾乎占了1/3;膠原蛋白中脯氨酸和羥脯氨酸(Hyp)的含量是各種蛋白質(zhì)中含量最高的;膠原蛋白中存在的羥基賴氨酸(Hyl)在其它蛋白質(zhì)中不存在,羥基脯氨酸和焦谷氨酸在一般蛋白質(zhì)中也很少見.膠原蛋白一般是白色、透明的粉狀物.膠原分子呈細(xì)長的棒狀,相對(duì)分子質(zhì)量約300,000,不溶于冷水、稀酸、稀堿溶液,具有良好的保水性和乳化性.膠原蛋白不易被一般的蛋白酶水解,但能被動(dòng)物膠原酶斷裂,斷裂的碎片自動(dòng)變性,可被普通蛋白酶水解.當(dāng)環(huán)境pH低于中性時(shí),膠原的變性溫度為40～41℃,當(dāng)環(huán)境pH為酸性時(shí),膠原的變性溫度為38～39℃.1.2明膠的制作組成明膠的蛋白質(zhì)中含有18種氨基酸,其中7種為人體所必需.除16%以下的水分和無機(jī)鹽外,明膠中蛋白質(zhì)的含量占82%以上,是一種理想的蛋白源.明膠的成品為無色或淡黃色的透明薄片或微粒.明膠不溶于冷水,但可緩慢吸水膨脹軟化,明膠可吸收相當(dāng)于其重量5～10倍的水.明膠可溶于熱水,形成熱可逆性凝膠,它具有極其優(yōu)良的物理性質(zhì)(如膠凍力、親和性、高度分散性、低粘度特性、分散穩(wěn)定性、持水性、被覆性、韌性及可逆性等),因此明膠是一種重要的食品添加劑,如作為食品的膠凍劑、穩(wěn)定劑、增稠劑、發(fā)泡劑、乳化劑、分散劑、澄清劑等.2食品中的明膠處理2.1動(dòng)物皮生產(chǎn)腸衣的制備技術(shù)近年來,各類香腸制品在肉制品中所占的比例越來越大.由于傳統(tǒng)天然腸衣制品的產(chǎn)量受到多因素的限制,市場(chǎng)上出現(xiàn)了腸衣供不應(yīng)求的情況,迫于市場(chǎng)的需求,國內(nèi)外許多食品專家開始研究天然腸衣的替代品——人造腸衣.早在20世紀(jì)40年代,德國就能夠通過高壓擠出的方法制作人造腸衣,但這種腸衣存在一些缺點(diǎn),如不能耐受高溫等.近幾十年來,國外許多食品科學(xué)工作者對(duì)動(dòng)物皮生產(chǎn)腸衣的辦法進(jìn)行了研究和改進(jìn),大多數(shù)研究成果都以專利的形式進(jìn)行了報(bào)道的.如Miller等人在1981通過專利報(bào)道,膠原蛋白膜在抽取或染色前,用木瓜蛋白酶對(duì)其進(jìn)行處理,可以提高腸衣的拉伸強(qiáng)度和嫩度.Raschig等人在溶脹的膠原糊中加入一定量的焦糖,可以改善腸衣的外觀.Higgins等人采用0.05%～2%的聚山梨酸酯來改善腸衣的品質(zhì).Bradshaw等人發(fā)現(xiàn)海藻酸鈉也同樣能改善用膠原生產(chǎn)的腸衣的性質(zhì).用乙二醛與戊二醛作為交聯(lián)劑對(duì)膠原料或腸衣處理,可使制品的熱穩(wěn)定性大大提高.Chcung等人則研究了戊二醛與膠原蛋白交聯(lián)反應(yīng)的機(jī)理.Javan等人在1992年用5%～15%的淀粉磷酸鹽作為膠原蛋白的改良劑,并獲得了優(yōu)質(zhì)的膠原腸衣.膠原蛋白還可作為食品粘合劑合成纖維膜,用作肉類、魚類等的包裝紙.此外膠原蛋白還可作為食品保護(hù)層.Bekkulieva等人將膠原液噴到肉上,形成一層保護(hù)膜,可以減少保存期肉重量的下降.2.2膠原蛋白粉在肉制品營養(yǎng)強(qiáng)化劑、肉制品增味劑研究中的作用早在1983年就有專家建議:將膠原蛋白改性后直接作為食品的一種組分.研究表明:將酸法制得的膠原蛋白粉添加到肉制品中,不僅能改善產(chǎn)品品質(zhì)(如口感好、多汁),而且能提高產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量,并且無不良?xì)馕?近年來,膠原蛋白粉應(yīng)用于高檔飲料營養(yǎng)強(qiáng)化劑、肉制品增味劑方面的研究正在進(jìn)行中.2.3粘合劑小型食品膠原蛋白經(jīng)過調(diào)漿、成型、干燥、油炸等工序,可制成膠原小食品.調(diào)漿時(shí)可根據(jù)口感添加不同的香辛料.實(shí)驗(yàn)表明,膠原小食品口感好.2.4膠原蛋白的安全膠原蛋白作為一種補(bǔ)鈣劑用于保健食品的制作.血漿中來自于膠原蛋白的羥基脯氨酸是將血漿中的鈣運(yùn)輸?shù)焦羌?xì)胞的運(yùn)載工具,骨細(xì)胞中的膠原蛋白(骨膠原)則是羥基磷灰石的粘合劑,它與羥基磷灰石共同構(gòu)成了骨骼的主體.因此,只要攝入足夠的膠原蛋白,就能保證正常的鈣質(zhì)攝入量.因此,膠原蛋白可以制成一種補(bǔ)鈣的保健食品.3明膠在食品中的應(yīng)用3.1明膠的使用據(jù)報(bào)道,全世界的明膠有60%以上用于食品糖果工業(yè).在糖果生產(chǎn)中,明膠用于生產(chǎn)奶糖、蛋白糖、棉花糖、果汁軟糖、晶花軟糖、橡皮糖等軟糖.明膠具有吸水和支撐骨架的作用,明膠微粒溶于水后,能相互吸引、交織,形成疊疊層層的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),并隨溫度下降而凝聚,使糖和水完全充塞在凝膠空隙內(nèi),使柔軟的糖果能保持穩(wěn)定形態(tài),即使承受較大的荷載也不變形.明膠在糖果中的一般加量為5%～10%.在晶花軟糖中明膠用量6%時(shí)效果最好.在橡皮糖中明膠的加量為6.7%.在牛軋?zhí)侵袨?.6%～3%或更多些.在糖果粘液的濃糖漿中加量為1.5%～9%.糖味錠劑或棗子糖果的配料要求含明膠2%～7%.在糖果生產(chǎn)中,使用明膠較淀粉、瓊脂更富有彈性、韌性和透明性,特別是生產(chǎn)彈性充足、形態(tài)飽滿的軟糖、奶糖時(shí),需要凝膠強(qiáng)度大的優(yōu)質(zhì)明膠.3.2明膠的添加量在冷凍食品中,明膠可用作膠凍劑,明膠膠凍的熔點(diǎn)較低,易溶于熱水中,具有入口即化的特點(diǎn),常用于制作餐用膠凍、糧食膠凍等.明膠還可用于制作果凍,明膠膠凍在溫?zé)岫形慈芑奶菨{中不會(huì)結(jié)晶,溫?zé)岬哪z凍在凝塊被攪碎后還可重新形成膠凍.英國的餐用含糖膠凍加量為7%～14%.明膠作為穩(wěn)定劑可用于冰淇淋、雪糕等的生產(chǎn),明膠在冰淇淋中的作用是防止形成粗粒的冰晶,保持組織細(xì)膩和降低溶化速度.為獲得優(yōu)良的冰淇淋,明膠的含量必須恰如其分.若太少,則會(huì)產(chǎn)生粗、脆和弱的結(jié)構(gòu);太多則太粘稠;二者都影響冰淇淋的質(zhì)量.明膠在冰淇淋中的一般用量為0.25%～0.6%.任何膠凍強(qiáng)度的明膠都可制得良好的冰淇淋,但不同強(qiáng)度必須配以相對(duì)應(yīng)的濃度.如勃盧姆強(qiáng)度150g的明膠0.5%、勃盧姆強(qiáng)度200g的明膠0.42%及勃盧姆強(qiáng)度250g的明膠0.35%可制得同等的冰淇淋.劉福林等人在核桃冰淇淋的制作中,將明膠的最佳用量定為0.4%.使用時(shí),在27～30℃下將明膠配制成10%溶液,不進(jìn)行攪拌冷至4℃時(shí)加入混合原料內(nèi),可制成良好的冰淇淋,并使明膠性能達(dá)到最佳效果.3.3明膠的添加明膠作為膠凍劑添加到肉制品中,用于香野豬肉、肉凍、罐頭火腿、口條、小牛肉、火腿餡餅、罐頭肉類及鎮(zhèn)江肴肉等制品的生產(chǎn),提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量.此外明膠還可對(duì)一些肉制品起乳化劑的作用,如乳化肉醬和奶油湯的脂肪,并保護(hù)產(chǎn)品原有的特色.在罐頭食品中,明膠還可作為增稠劑,常常添加粉狀明膠,也可加入一份明膠,二份水配成的濃膠凍.如原汁豬肉罐頭加入1.7%的明膠,可增加肉味,增稠湯汁.火腿罐頭中添加2%的明膠,可形成透明度良好的光滑表面;火腿罐頭裝罐后,在其表面撒明膠粉,可避免粘蓋.3.4明膠添加量對(duì)飲料品質(zhì)的影響明膠可作為澄清劑用于啤酒、果酒、露酒、果汁、黃酒、巴旦木果仁乳飲料等產(chǎn)品的生產(chǎn),其作用機(jī)理是明膠能與丹寧生成絮狀沉淀,靜置后,呈絮狀的膠體微?？膳c渾濁物吸附、凝聚、成塊而共沉,再經(jīng)過濾去除.對(duì)于不同的飲料,明膠可根據(jù)需要和不同的物質(zhì)一起使用,達(dá)到不同的效果.如在桑椹汁的生產(chǎn)工藝中,明膠需要和單寧、硅膠共同起澄清劑的作用.對(duì)于巴旦木果仁乳飲料,明膠可與海藻酸鈉一起作為復(fù)合增稠劑,制成一種風(fēng)味獨(dú)特且口感優(yōu)良的乳飲料.針對(duì)不同的飲料,明膠的添加量也不相同.在果汁飲料中,明膠加量為2%～3%.在澄清楊梅果汁時(shí)用的是含明膠1%的水溶液.在啤酒澄清中所用的是含明膠0.5%的水溶液.在澄清葡萄酒中明膠用量為0.1～0.3g/L.如果添加過量,優(yōu)等明膠會(huì)損害飲料的風(fēng)味和理想的琥珀色,質(zhì)量差的明膠則引起懸浮劑的作用.在茶飲料的生產(chǎn)中,對(duì)于不同的茶飲料,明膠可與不同的物質(zhì)配合使用,達(dá)到改善茶飲料品質(zhì)的目的.如在黑茶的制備過程中,明膠和硅膠的共同作用,可以防止黑茶飲料因長期存放發(fā)生混濁;在綠茶的制備工藝中,經(jīng)明膠和乙烯吡咯烷酮的混合物處理后,綠茶冷飲可獲得良好的可口性.3.5明膠在乳質(zhì)構(gòu)的作用機(jī)理明膠廣泛應(yīng)用于各種乳制品如酸奶(Yogurt)、酸性稀奶(Sourcream)、軟質(zhì)干酪(Softcheese)、增香乳(Flavouredmilk)、低脂奶油(Low-fatbutter)等.明膠用于乳制品中主要有三大功能:一是抗乳清析出作用,明膠通過氫鍵的形成阻止乳清析出,避免酪蛋白產(chǎn)生收縮作用,因而阻止了固相從液相中分離.二是乳化穩(wěn)定作用,酪蛋白本身就是天然的乳化劑和穩(wěn)定劑,但酪蛋白在酸性環(huán)境中會(huì)失去乳化能力和穩(wěn)定能力,而明膠可為酪蛋白提供穩(wěn)定條件,起保護(hù)膠體的作用.三是乳泡沫的穩(wěn)定劑,所有乳泡沫均可看作空氣—脂肪—水的乳化體系,明膠作為親水膠體可與水結(jié)合形成明膠薄層覆蓋脂肪球,并包裹空氣泡,減少了外界條件對(duì)空氣泡中空氣壓力的影響,達(dá)到穩(wěn)定泡沫的作用,從而建立起穩(wěn)定的乳化狀態(tài).在單獨(dú)使用明膠無法達(dá)到所需的產(chǎn)品組織狀態(tài)和工藝條件的情況下,可將明膠與其他親水膠體(如瓊脂、淀粉)結(jié)合使用,使其在乳產(chǎn)品中具有更廣泛的應(yīng)用.如對(duì)于酸性稀奶,依據(jù)酸酪乳中脂肪的含量和所需的組織結(jié)構(gòu)狀態(tài),通常將明膠和植物膠或改性淀粉等其他穩(wěn)定劑一起使用,使產(chǎn)品達(dá)到良好的外觀、平滑的適口感和良好的質(zhì)構(gòu).和瓊脂相比,明膠凝固力軟弱,凝固物質(zhì)地柔軟,富于彈性,口感柔軟,還可改善乳制品的風(fēng)味.3.6明膠的使用作用近年來,日本等國較多地將明膠用于食品涂層.在食品表面涂覆明膠具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)當(dāng)兩種不同的食品組合在一起時(shí),涂覆明膠能抑制褐變反應(yīng).如氨基酸和糖類混合在一起會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng),使產(chǎn)品著色,溶解性變差,并發(fā)生異臭,添加明膠水溶液后,就能抑制美拉德反應(yīng).(2)防止食品吸潮及僵硬.在粉末狀、顆粒狀糖類的表面涂覆食用明膠,能防止糖類吸潮,避免結(jié)塊現(xiàn)象.(3)可使食品表面有光澤,提高食品質(zhì)量.如生產(chǎn)葡萄白脫時(shí),若預(yù)先在葡萄上涂覆食用明膠,則葡萄中的色素不會(huì)污染白脫,提高了葡萄白脫的質(zhì)量.(4)可防止食品腐敗氧化.濃度為10%～15%的明膠形成的涂層適用于火腿、腌肉、香腸和干酪等,可防止食品腐敗,延長食品的保存性.(5)明膠作為穩(wěn)定劑,防止產(chǎn)品干縮變形.如鄧隨勝等人在生產(chǎn)紅薯脯時(shí),采用浸膠工藝防止產(chǎn)品干縮變形.(6)保鮮作用.