明胶的制备及应用

明胶的制备及应用031104冯细昌201010009601.明胶的制备动物的骨、生皮、肌腱、膜等结缔组织或表皮组织中含有丰富的胶原。胶原由多种蛋白质组成，是制胶的主要成分。它不溶于水、酸、碱和盐的稀溶液，在一定pH值的热水中，胶原发生部分水解，使原来的高聚物变成低分子量、能溶于热水、具有一定黏度的胶液。由此可见，明胶是由胶原转化生成的一种亲水性胶凝物质。胶原分子表面的侧基能与水分于以氢键结合，发生膨胀，形成明胶。碱法制备国内外制备明胶普遍采用的是碱法生产。明胶可以以制革厂废弃边角料一毛边皮为原料，经碱浸泡、酸浸泡、水解、熬胶等精制过程而制得，其生产工艺流程如图l所示。此种制备方法工艺简单，成本低，但是产品中含盐量较高，相对分子质量分布较宽，对设备的材质要求较高。而且生产中碱浸泡、酸浸泡、中和等工段产生的大量废水成分复杂，COD含量高，废水难治理治理投资及设施运行成本大。酶法制备由于碱法制备的上述缺点，目前生产明胶的较先进的方法为酶法制备。酶法制备周期短，产品的相对分子质量分布较窄，易控制。酶法生产的大概步骤为：皮革边角料等*酶处理-石灰乳浸泡(1天》10%盐酸中和*加水熬胶赤水浓缩叶凝胶干燥粉碎产品。2.明胶的性质及应用2.1.明胶在食品中的应用明胶成品除含有少量水分和无机盐外，其中蛋白质含量占82%以上，含有除色氨酸以外的几乎所有的人体必需氨基酸，此外还含有多种微量元素，所以明胶是一种理想的蛋白源。由于明胶具有优良的物理性质如：胶冻力，亲和力，高度分散性，分散稳定性，持水性，被覆性，韧性及可逆性。是一种重要的食品添加剂。明胶可广泛应用于食品制造，可作食品的凝胶剂，稳定剂，乳化剂，结晶调节剂，增稠剂发泡剂，胶粘剂，分散剂，澄清剂等。胶凝剂。食用明胶与水可形成热可逆性凝胶，类似琼脂和果胶，其差别在于食用明胶的熔点低，非常接近人的口腔温度。食用明胶做成的胶冻比起琼脂和果胶冻更富有弹性，它比牛轧糖和果汁软糖更易嚼。食用明胶和琼脂相混可制得较脆的明胶食物，食用明胶与阿拉伯胶相混可避免产品中胶冻硬化。食用明胶胶冻几乎不脱水收缩，所以食用明胶广泛应用于糖果工业中，太妃糖，高级奶糖，口香糖，橡皮糖，果汁软糖中加入食用明胶可显著地改善咀嚼性能，并使这些糖果韧而不粘，留味长久。利用这一特性，食用明胶还广泛应用于肉类罐头，火腿，香肠等。（2） 发泡剂，搅打剂。食用明胶溶液经剧烈搅拌可产生丰富的泡沫，而这些泡沫又能在较长时间保持不合并，不破碎，因此明胶被广泛用作起泡剂。可用作制造棉花糖。（3） 乳化剂，稳定剂和结晶调节剂。食用明胶不仅可作为乳液稳定剂，还是微小泡沫及悬浮固体的保护胶体。食用明胶有助于形成水包油性乳剂，可使肉制品油脂乳化，保持原有特色。（4） 胶黏剂。在糖果或糕点生产当中，食用明胶的粘结作用可以制作多层糖果或多层蛋糕，高透明度的食用明胶还可以将各种糖果或蛋糕包起来制成各种造型。（5） 澄清剂。食用明胶可用于果汁，酒精及醋类产品的澄清，明胶可以与产品中固有或添加的丹宁质及类似物质反应生成絮凝沉淀，静置后沉淀物便和产品中的混浊物一并沉下，经过滤即可达到除去沉淀物的目的。明胶在化妆品中的应用明胶作为一种蛋白质、对皮肤和毛发具有保护、保湿、去污等作用，能增加毛发的抗张强度和弹性，因此常用作烫发、整理、漂洗和干燥类化妆品的制造，在市场上常见的发用化妆品有：保持水分的香波、头发调理膏或液、羊毛-蛋白质护发素、蛋白质定发胶等。明胶与维生素物质配合使用，可制成营养、护肤美容、抗皱等化妆品，如明胶与维生素E配合使用制成防皱美容霜。在医学美容中，明胶可制成复方针剂作皮下注射，用以使皮肤皱纹消失而变得平滑。明胶软胶囊和微胶囊也广泛地用于化妆品，如防皱霜胶囊、护肤霜胶囊、润肤油胶囊、爽口液胶囊、改善呼吸胶囊、沐浴泡沫胶囊、口红胶囊、牙膏胶囊等。许多添加剂也可以制成微胶囊形式加于各种化妆品中，如胶冻、膏霜、洗液、乳液、浴液、香波等。明胶具有良好的保湿性能。保湿剂有助于在干燥的空气中保持皮肤角质层正常的水分（质量分数为：10%〜20%）,防止皮肤因水分不足而产生皱裂、粗糙等。因此，将明胶的保湿功效更好的应用于护肤品生产中成为化妆行业研究的热点之一。将中性胶原溶液和酸溶胶原溶液与合成的肥皂、香皂及其它洗净剂配合使用，可防止皮肤免受各种洗涤剂的有害作用（如刺激作用）。据认为，这是因为明胶、胶原的水解物及其衍生物能在洗涤剂外形成胶束而使合成的肥皂、香皂及其它洗净剂趋于温和。同时，它们可增强洗净剂的去污作用而不降低或仅略为降低泡沫活性。含蛋白质的肥皂和洗净剂还具有优良的保湿效果，对某些油类物质如染眉油、口红、眼脸膏等有极好的乳化性，洗后能使皮肤感觉柔和、不发干和不发粘。含蛋白质的毛发化妆品能增加毛发的抗张强度和弹性，因此常用作烫发、整理、漂洗和干燥类化妆品的制造；由于蛋白质能降低表面活性剂、碱和过氧化物对毛发的损伤，故常添加蛋白质以制造护发素。在市场上常见的发用化妆品有：保持水分的香波、头发调理膏或液、羊毛-蛋白质护发素、蛋白质定发胶等。明胶、胶原的水解物与维生素类物质配合使用可制成营养、护肤美容、抗皱等化妆品，如胶原水解物与维生素E配合使用制成搞皱美容霜；也可制成复方针剂作皮下注射，用以使皮肤皱纹消失而变得平滑。明胶软胶囊和微胶囊也广泛地用于化妆品，如防皱霜胶囊、护肤霜胶囊、润肤油胶囊、推拿油胶囊、清洗-卸装油胶囊、爽口液胶囊、改善呼吸胶囊、沐浴泡沫胶囊、口红胶囊、牙膏胶囊、卷烟用薄荷微胶囊等；许多添加剂也可以制成微胶囊形式加于各种化妆品中，如胶冻、膏霜、洗液、乳液、浴液、香波，等等。2.3.明胶在医药行业中的应用明胶在医药行业中的应用有：1.特殊食用：明胶是一种动物性的蛋白质，有一定营养价值，可以作为婴孩、营养不良的儿童、肺病和糖尿病患者及发高烧的病人的健康食品添加剂。2.治疗应用：在医疗上，明胶是止血剂，也是碘及矶中毒的解毒剂。它与相应药物配伍，能治疗血友病、紫斑病及出血性紫斑病、婴儿黑粪、动静脉病、咯血、胃出血、肠出血、血尿、婴儿下痢、慢性肠炎、动脉石灰化等病症。3.配药用：在药物制造上，明胶是胶囊、蚁醛明胶、甘油明胶和材料。、其中胶囊是医药（例如各种霉素药丸）及滋补品（例如鱼肝油丸）的外壳套子；蚁醛明胶是外科敷料、防腐剂、胶状伤药；甘油明胶是油膏底剂、软膏、硬膏、外科探条及塞药、涂剂、显微镜片之包衣，锭剂之成分、丸剂。从具体的产品来看明胶的应用:1.胶囊明胶在医药工业上的需要量大约为明胶总产量的巧〜20%。胶囊分硬、软两种，硬质胶囊由纯明胶制成，具有高凝胶强度的明胶最适用于制硬质胶囊，它是由形状大小不同内装药物并互相紧密套合而成。软质胶囊一般以中级明胶和甘油为原料。它是将油类、对明胶无溶解作用的液体药物或混悬液封闭于球形或椭圆形的软性胶囊中制成的。与片剂相比，胶囊具有很多优点：（l）大多数固体药物均可装入胶囊；（2）在存放过程中，胶囊中的药物能保持较长时间的稳定，而片剂随着保存时间的延长会引起变质；（3）明胶胶囊没有异味；（4）吞服容易，因为胶囊与口中的唾液相接触时，外层表面的溶解，相当一于胶囊外涂上了一层液态明胶，起润滑剂作用。（5）胶囊吞人胃中,在几分钟内，即被溶解而片剂则不然，往往在到达小肠之前仍保持完整的片状，或虽已化解、但有小块或颗粒存在。2.片剂和丸剂在许多片剂和丸剂的制造中，明胶起着粘结剂和配料剂的作用。在医药工业上，一般都把药物分散在明胶溶液中，充分混和后进行干燥，再把干燥的混合物先磨成粉，继而冲压成片剂和丸剂。为保护药效和掩盖不良的药味，亦可在药片或药丸上再涂上一层明胶糖衣。3.明胶敷料在用以治疗溃疡性静脉曲张的温拿氏糊剂或锌明胶等专门的保护性敷料中，明胶是一种重要的组成部分。这种在正常体温下以液态形式敷于伤口上的糊剂是由氧化锌粉、明胶、甘油和水调制的。4.明胶海锦明胶海绵是由明胶制成的海绵状物，具有良好的止血作用，能使创口渗血区血液很快凝结，被人体组织逐渐吸收，多用于止住和吸收内脏手术时毛细血管渗出性出血。2.4.明胶在造纸中的应用（1）胶黏剂。明胶作为胶粘剂，其对纤维的粘合并不亚于合成树脂，其优越性在于适用期长，但其耐水性较差。为提高其耐水性，通常在明胶粘合剂中加多聚甲醛硬化交联剂，可降低明胶的水溶性，在没有改变胶原的生物降解的前提下，使得明胶分子链间形成交联键，使粘度提高，加强了凝固的结构，提高了明胶机械性能。明胶作为枯合剂，可用于砂布、砂纸的制造，此外也可用于生产胶带纸。（2） 凝絮剂。在废水处理中，明胶对除去树脂酸和脂肪酸等有很好的效果，比常用的阳离子絮凝剂要好。首先加人足够t的阴离子明胶使其与树脂酸、脂肪酸混合，然后加人足够量的阳离子聚合物，如聚胺、聚丙烯酞胺、丙烯酞胺共聚物、聚烯丙基二甲胺抓化物等，使聚合物与脂肪酸及树脂酸发生絮凝，即达到除去树脂酸和脂肪酸的目的。（3） 胶粘剂。明胶作为胶粘剂，其对纤维的粘合并不亚于合成树脂，其优越性在于适用期长，但其耐水性较差。为提高其耐水性，通常在明胶粘合剂中加多聚甲醛硬化交联剂，可降低明胶的水溶性，在没有改变胶原的生物降解的前提下，使得明胶分子链间形成交联键，使粘度提高，加强了凝固的结构,提高了明胶机械性能。明胶作为枯合剂，可用于砂布、砂纸的制造，此外也可用于生产胶带纸。3.展望明胶作为一种重要的工业助剂，在各个领域都有广泛的应用，其需求量日益增大且价格也与日俱增，开辟生产明胶的新原料已显得愈加重要。通常的明胶是从陆生动物的皮和骨等结缔组织中提取而成，其原料有限、工艺复杂，成本自然高，而且满足不了国内外市场的需求。酶法是目前工业上采用较多的方法，酶法工艺引入的溶剂量较少，既可最大限度抑制副反应的发生，又能提高使用体系局部浓度、大大提高反应速率，并且该法节能环保、无污染。因此，研究酶法制备明胶具有明显的经济效益和社会效益。在明胶的应用中，研究开发出具有多功能型的明胶制品及其改性产品将是今后的