Кіріспе

Жануарлардың дәнекер тіндерінен алынған пептидтер мен ақуыздардың қоспасы. Желатин немесе желатин – жануарлардың дене бөліктерінен алынған коллагеннен алынатын мөлдір, түссіз, дәмсіз тағамдық ингредиент. Құрғақ күйде сынғыш, ал ылғал болғанда резеңке тәрізді болады. Гидролизденгеннен кейін оны гидролизделген коллаген, коллаген гидролизаты, желатин гидролизаты, гидролизделген желатин және коллаген пептидтері деп те атайды. Ол көбінесе тағам, сусындар, дәрі-дәрмектер, дәрілік немесе витаминдік капсулалар, фотопленкалар, қағаз және косметикада қоюландырушы зат ретінде қолданылады. Желатин құрамында болатын немесе осыған ұқсас әрекет ететін заттар желатин тәрізді заттар деп аталады. Желатин – коллагеннің қайтымсыз гидролизделген түрі, онда гидролиз ақуыз талшықтарын кіші пептидтерге дейін азайтады; денатрурациялаудың физикалық және химиялық әдістеріне байланысты пептидтердің молекулалық салмағы кең ауқымды болады. Желатин десерттерде, көптеген жемісті жеңіл тағамдар мен зефирлерде, балмұздақтарда, соустар мен йогурттарда кездеседі. Тамаққа қолдану үшін желатин ұнтақ, гранула және жапырақшалар түрінде шығарылады. Жедел әрекет ететін түрлерін тағамға өз күйінде қосуға болады, ал қалғандарын алдымен суда жібіту қажет.

Қасиеттері

Желатин – үй жануарлары, тауық, шошқа және балық сияқты жануарлардың терісінен, сүйектерінен және байланыстырғыш тіндерінен алынған коллагеннің ішінара гидролизі нәтижесінде пайда болатын пептидтер мен ақуыздар жиынтығы. Гидролиз процесінде құрамдас ақуыздар арасындағы және олардың ішіндегі кейбір байланыстар үзіледі. Оның химиялық құрамы көп жағынан бастапқы коллагенге өте ұқсас. Фотографиялық және фармацевтикалық сападағы желатин көбінесе ірі қара малдың сүйектерінен және шошқа терісінен өндіріледі. Желатин гидрогель ретінде жіктеледі. Желатинге хош иісі де, дәмі де жоқ, түсі мөлдір немесе ақшыл сары болады. Ол әйелі және сынғыш, жапырақтар, кесектер немесе ұнтақ түрінде кездеседі. Желатиннің сумен араласса жасаған қоспасының тұтқырлығы желатиннің концентрациясы жоғары болғанда және қоспа салқын сақталғанда ең жоғары болады. Саудалық желатиннің гельдік күші Bloom сынағы бойынша шамамен 90-300 граммды құрайды. Желатиннің күші (бірақ тұтқырлығы емес) жоғары температураға ұшырағанда немесе 100°C температураға жақын ұзақ уақыт сақталғанда төмендейді. Желатиннің балқу температурасы мен желілену температурасы оның алынған көзіне байланысты әртүрлі болады. Мысалы, балықтан алынған желатиннің балқу және желілену температурасы сиыр немесе шошқа етінен алынған желатинге қарағанда төмен.

Құрамы

Құрғақ күйде желатин 98–99% ақуыздан тұрады, бірақ ол толыққанды тағамдық ақуыз емес, себебі құрамында триптофан жоқ және изолеуцин, треонин мен метионин жеткіліксіз. Гидролизделген коллагеннің аминқышқылдарының құрамы коллагенмен бірдей. Гидролизделген коллаген 19 аминқышқылдан тұрады, олардың басым бөлігі глицин (Gly) 26–34%, пролин (Pro) 10–18% және гидроксипролин (Hyp) 7–15% құрайды, бұл жалпы аминқышқылдардың шамамен 50% -ын құрайды. Глицин тізбектердің тығыз орналасуына жауап береді. Пролиннің болуы конформацияны шектейді. Бұл желатиннің гелеу қасиеттері үшін маңызды. Басқа да маңызды аминқышқылдары: аланин (Ala) 8–11%, аргинин (Arg) 8–9%, аспартик қышқылы (Asp) 6–7% және глутамин қышқылы (Glu) 10–12%.

Қауіпсіздік мәселелері

Гидролизделген коллаген, желатин сияқты, ет өнеркәсібінің қалдықтарынан немесе кейде жануарлардың денелерінен, оның ішінде тері, сүйектер және байланыстырғыш тіндерден жасалады. 1997 жылы АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA), ТСЭ (трансмиссивті губка тәрізді энцефалопатия) консультативтік комитетінің қолдауымен, жануарлар ауруларын, әсіресе сиырдың губка тәрізді энцефалопатиясын (BSE), көбінесе "қараңғы сиыр" ауруы деп аталатынын жұқтыру қаупін бақылауды бастады. FDA-ның сол жылғы зерттеуінде: "Жылу, сілтілік өңдеу және сүзгілеу сияқты шаралар ТСЭ агенттерінің деңгейін төмендетуде тиімді болуы мүмкін; алайда, қазіргі уақытта ғылыми дәлелдер осы емдеулер бастапқы материалда болған жағдайда BSE жұқпалы агентін тиімді жоятынын көрсету үшін жеткіліксіз". 2016 жылғы 18 наурызда FDA адам тағамында BSE қаупін одан әрі азайтуға бағытталған үш бұрынғы уақытша ережені бекітті. Соңғы ережеде "гелатин әдеттегі өндіріс процестерін қолдана отырып өндірілсе, мал өнімі ретінде қарастырылмайды" деп нақтыланды. 2003 жылы Еуропалық Одақтың ғылыми басқару комитеті (SSC) сиыр сүйектерінен жасалған желатинмен байланысты қауіп өте төмен немесе нөлдік екенін мәлімдеді. 2006 жылы Еуропалық тамақ қауіпсіздігі агенттігі SSC пікірі расталғанын, сүйектен алынған желатиннің BSE қаупі аз екенін және 12 айдан асып кеткен сиырдың бас сүйегі, миы және омыртқасын желатин өндірісінде қолданылатын материалдардан алып тастау туралы 2003 жылғы ұсынысты қайта қарауды ұсынғанын хабарлады.

Өндіріс

2019 жылы желатинге әлемдік сұраныс шамамен болды. Коммерциялық масштабта желатин ет және былғары өнеркәсібінің қосалқы өнімдерінен жасалады. Желатиннің көп бөлігі шошқа терісінен, шошқа және сиыр сүйектерінен немесе сиыр терісінен алынады. Балық өнімдерінен жасалған желатин, желатин тұтынуға қатысты кейбір діни көзқарастарды болдырмайды. Коллагеннің ферменттік гидролизі арқылы желатиннің өнімділігін арттыру бойынша жаңа жетістіктер пайда болуда. Өңдеу уақыты сілтілік өңдеуге қарағанда қысқа, және нәтижесінде таза өнімге дерлік толық айналу жүзеге асырылады. Соңғы желатин өнімінің физикалық қасиеттері жақсырақ деп есептеледі.

Экстракциялау

Экстракция сумен немесе қышқыл ерітінділерімен тиісті температурада жүргізіледі. Барлық өнеркәсіптік процестер нейтральді немесе қышқылды pH деңгейіне негізделген, себебі сілтілік өңдеулер түрлендіруді жылдамдатса да, ыдырау процестерін де күшейтеді. Қышқылдық экстракция жағдайлары өнеркәсіпте кеңінен қолданылады, бірақ қышқылдың концентрациясы әртүрлі процестерге байланысты өзгереді. Бұл экстракция кезеңі көп сатылы процесс болып табылады, және экстракция температурасы көбінесе кейінгі экстракция кезеңдерінде жоғарылатылады, бұл экстракцияланған желатиннің ең аз жылулық ыдырауын қамтамасыз етеді.

Қайтару

Бұл процесте сүзгілеу, булану, кептіру, ұнтақтау және сұрыптау сияқты бірнеше қадамдар бар. Бұл операциялар концентрацияға да, қолданылатын желатин түріне де байланысты. Желатиннің ыдырауын болдырмау және азайту маңызды, сондықтан қалпына келтіру процесінде мүмкіндігінше ең төмен температура қолданылады. Көптеген жағдайларда қалпына келтіру жылдам жүреді, ал барлық процестер пептид құрылымының күрт нашарлауын болдырмау үшін бірнеше кезеңде орындалады. Пептид құрылымының нашарлауы гельдің нашар беріктігіне алып келеді, бұл көбінесе қажет емес.

Тамақ өнімдерінің алғашқы қолданылуы

Х ғасырдағы «Кітаб әл-Табих» балық басы қайнатылып жасалатын балық аспасын дайындау рецептісін қамтиды. 1375 жылға дейін немесе осы шамада жазылған «Le Viandier» кітабында желелі ет сорпасының рецептісі табылды. 15 ғасырдағы Ұлыбританияда малдың қабырғалары қайнатылып, гель алынды. 17 ғасырдың соңында француз ғалымы Дени Папен сүйектерді қайнату арқылы желатин алудың тағы бір әдісін ашты. 1754 жылы желатин өндірісіне ағылшын патенті берілді. 19 ғасырда Франция мен АҚШ-та тағамдық қолданыс желатиннің мүмкіндіктерін көрсетті, соның ішінде АҚШ-та «Jell-O» ретінде танымал болуының бастауын берді. 19 ғасырдың ортасында американ өнеркәсіпшісі және ғалымы Питер Купер тек су қосуды қажет ететін «Көшпелі желатин» деп аталатын желатин десерт ұнтағына патент алды. 19 ғасырдың соңында Чарльз және Роза Нокс Нью-Йоркте «Чарльз Б. Нокс Желатин компаниясын» құрды, ол желатиннің қолданылуын насихаттап, оны кеңінен танымал етті.

Ас дайындауда

Көптеген адамдарға гельдеуші зат ретінде таныс, бірақ гелатиннің әртүрлі түрлері мен сапалары азық-түлік және азық-түлік емес өнімдердің кең ауқымында қолданылады. Гелатин қосылған тағамдардың кең таралған мысалдары – гелатинді десерттер, трифлдер, аспик, зефир, татты жүгері, сондай-ақ «Пипс», жәндік сияқты ақуыз тәрізді тағамдар, жеміс жемдері және желім тәрізді конфетерлік бұйымдар. Гелатин йогурт, кремді ірімшік және маргарин сияқты тағамдарда тұрақтандырғыш, қалыңдатқыш немесе текстуралаушы ретінде қолданылады; сонымен қатар, май азайтылған тағамдарда майдың ауыздағы сезімін имитациялау және көлем беру үшін де қолданылады. Ол сондай-ақ бірнеше қытайлық шұбат кнедликтерінің, атап айтқанда Шанхай шұбат кнедликтерінің (сяолунбао) және Шэньцзянь мантудың (қуырылған және буланған кнедликтер) өндірісінде қолданылады. Екеуінің ішкі толтырылысы да ұнтақталған шошқа етін гелатин кубиктерімен араластыру арқылы жасалады, ал пісіру процесінде гелатин еріп, ерекше гелатинді жабысқақтығы бар шұбаты бар ішкі бөлікті құрайды. Гелатин сондай-ақ алма шырыны мен сірке суын тазарту үшін қолданылады. Изингласс балықтардың жүзу қаптарынан алынады. Ол шарап пен сыраны тазартуға арналған зат ретінде қолданылады. Елік мүйізінен (содан "хартсхорн" атауы шыққан) алынған арш торсынан басқа, айсингласс гелатиннің ең көне көздерінің бірі болды.

Косметика

Косметикада гидролизделген коллаген жергілікті кремдерде кездеседі, ол өнім текстурасын жақсартады және ылғалдандырады. Коллаген имплантаттары немесе тері толтырғыштары да әжімдерді, контур жетіспеушіліктерін және акне іздерін, соның ішінде басқа да мәселелерді шешу үшін қолданылады. АҚШ-тың Тамақ және Дәрі-дәрмек басқармасы оның қолданылуын бекітті және осы толтырғыштардың көзі ретінде сиыр (мал) және адам жасушаларын анықтады. FDA мәліметінше, күтілетін нәтижелер 3-4 айға дейін сақталуы мүмкін, бұл осы мақсатта қолданылатын басқа материалдармен салыстырғанда ең аз ұзақтығы болып табылады.

Медицина

Вакциналардағы тұрақтандырғыш. Бастапқыда, дәрілік заттар мен витаминдердің барлық капсулаларының қабығы желатиннен жасалған, осылайша оларды жұту оңай болды. Қазір, желатинге вегетариандық қабылдауға жарамды балама – гипромеллоза да қолданылады, оның өндірілуі желатинге қарағанда арзан.

Басқа техникалық пайдаланулар

Кейбір кәсіби және театрлық жарықтандыру жабдықтары сәуленің түсін өзгерту үшін түсті гельдерді пайдаланады. Тарихи тұрғысынан алғанда, олар желатиннен жасалған, сондықтан оларды «түсті гель» деп атаған. Кейбір жануарлардың желімдері, мысалы, тері желімі, тазартылмаған желатин болуы мүмкін. Ол күміс галоид кристалдарын эмульсияда ұстау үшін дерлік барлық фотопленкалар мен фотоқағаздарда қолданылады. Көптеген күш-жігер жұмсалғанмен, желатиннің тұрақтылығы мен төмен құнымен теңесе алатын қолайлы алмастырғыштар табылмады. Желатин басқа заттар үшін тасымалдаушы, қаптау немесе бөлуші агент ретінде қолданылады, мысалы, ол β-каротинді суда ерітеді, осылайша β-каротин қосылған сусындарға сары түс береді. Баллистикалық желатин қарудан атылған оқтардың тиімділігін сынау және өлшеу үшін қолданылады. Желатин спичектің басы мен абразивті қағаздарда байланыстырғыш ретінде қолданылады. Косметикалық құралымдарда гидролизделген коллаген (гидролизат) деген атпен гельдейтін емес желатиннің түрі болуы мүмкін. Желатин алғаш рет 1337 жылы қағаздың сыртқы бетін жабу үшін қолданылды және 19 ғасырдың ортасына дейін барлық еуропалық қағаздардың негізгі жабын ретінде қолданылып келді. Қазіргі заманда ол көбінесе акварельдік қағаздарда, кейде жылтыр баспа қағаздарында, көркем қағаздарда және ойын карталарында кездеседі. Желатин креп қағазының бүктемелерін сақтайды. Биотехнология: Желатин тіндік инженерия үшін гидрогельдерді синтездеуде де қолданылады. Желатин иммуноанализдерде қанықтыратын зат ретінде және жабын ретінде қолданылады. Желатиннің ыдырауын зерттеу әдісі жасушалардың инвазиялық қасиеттерін толық жасушаларды талдаудың орнына, жасушалық деңгейде визуализациялауға және сандық түрде анықтауға мүмкіндік береді, соның ішінде инвадоподиялар және подосомалар деп аталатын жасушалық өскіндерді зерттеуге болады, олар қатерлі жасушалардың құрылымдары болып табылады және жасушалардың жабысуына және жасушадан тыс матрицаны (ЖЖМ) қайта құруға маңызды рөл атқарады.

Діни ойлар

Белгілі бір жануарлардан алынған желатинді тұтыну діни ережелермен немесе мәдени тыйымдармен шектелуі мүмкін. Исламның халал және еврейлердің кошерлік салт-дәстүрлері көбінесе шошқадан емес, діни талаптарға сәйкес сойылған сиыр сияқты мал немесе балықтан (мұсылмандар мен еврейлерге рұқсат етілген) алынған желатин талап етеді. Сондай-ақ, дәрі-дәрмекте қолданылатын желатиннің қабылдануы мүмкін екендігі айтылады, себебі ол тағам ретінде қолданылмайды. "Еврей тағамдық заңдары" кітабында, консервативті еврей раввиндерінің ұйымы – "Раббинат Ассамблеясы" жариялаған кошерлік нұсқаулар жинағында барлық желатин кошер және парве болып саналады, өйткені өндіріс процесіндегі химиялық өзгеріс оны басқа физикалық және химиялық затқа айналдырады. Сикх, индуист және джайнизм діндерінің салт-дәстүрлері жануарлардан емес, басқа көздерден алынған желатиннің баламасын қажет етуі мүмкін, себебі көптеген индуистер, барлық джайндар және кейбір сикхтер вегетариандық өмір салтын ұстанады.