化学本质:明胶属于蛋白质类物质,其基本组成单位是氨基酸,通过肽键连接形成多肽链,进而构成具有一定空间结构的明胶分子。不同来源以及不同制备工艺下的明胶,其氨基酸组成和比例会有所差异。
分类:按用途可分为食用明胶、药用明胶、工业明胶等;按照提取原料来源又可分为牛皮明胶、猪皮明胶、骨明胶等,不同来源的明胶在性能特点上也存在一定区别。
外观:通常呈现为无色至淡黄色、半透明的薄片或颗粒状固体,外观较为均匀、光滑,通过观察其颜色、透明度及形态等可对其质量进行初步判断,一般来说,颜色浅、透明度高且质地均匀的明胶质量相对较好。
溶解性:可溶于热水,在热水中能缓慢吸水溶胀,进而溶解形成具有一定黏性的胶体溶液,其溶解性与温度密切相关,水温越高,溶解速度相对越快;在冷水或有机溶剂中溶解性很差,不过长时间浸泡在冷水中,明胶也会有一定程度的吸水变软现象。
凝胶特性:明胶溶液具有独特的凝胶性能,当温度降低时,溶液会逐渐转变为凝胶状态,形成具有一定弹性和强度的凝胶体,凝胶的形成温度、强度等性质受明胶浓度、溶液酸碱度、离子强度等多种因素影响,例如提高明胶浓度通常会使凝胶强度增强。
熔点:一般其凝胶的熔点相对较低,大约在 25 - 35℃之间(不同类型及质量的明胶会有一定差异),所以在常温下,明胶凝胶可能会出现缓慢融化的情况,尤其是在温度稍高的环境中。
两性性质:由于明胶是由氨基酸组成的蛋白质类物质,分子中既有氨基(-NH₂)又有羧基(-COOH),所以具备两性性质,既能与酸发生反应生成相应的盐,表现出碱性;又能与碱反应生成盐,体现酸性,例如在酸性溶液中,氨基会与氢离子结合,而在碱性溶液中,羧基会与氢氧根离子结合。
水解特性:在酸、碱或酶的作用下,明胶容易发生水解反应,肽键断裂,逐步分解为分子量更小的多肽以及氨基酸,水解程度受水解条件(如酸或碱的浓度、温度、反应时间以及酶的种类和用量等)的影响,过度水解会使其失去原有的凝胶等性能,变成小分子的氨基酸溶液,在食品加工、制药等应用场景中需要合理控制水解情况。
与其他物质的反应:能与一些具有活性官能团的物质发生化学反应,比如可以和醛类物质发生交联反应,通过醛基与明胶分子中的氨基等反应,形成交联网络结构,改变明胶的物理化学性质,提升其凝胶强度、稳定性等,在一些工业应用及食品保鲜等方面有利用价值。
食品领域:作为一种常用的食品添加剂,食用明胶应用十分广泛。常用于制作果冻、布丁、软糖、酸奶等食品,利用其凝胶特性使产品形成特定的质地和口感;还可作为增稠剂添加到一些酱汁、汤品等中,增加其黏稠度,改善食品的感官品质,同时满足相关食品加工工艺的要求。
医药领域:药用明胶在药物制剂方面有着重要作用,可用于制作胶囊外壳,包裹药物粉末或颗粒,便于服用且保护药物不受外界环境影响,还能控制药物的释放速度;此外,在一些外用制剂(如凝胶剂、涂膜剂等)中,利用其形成凝胶的能力,使药物能更好地附着在皮肤表面发挥药效,提高药物的使用效果。
化妆品领域:添加到面霜、乳液、面膜等化妆品中,可起到增稠、保湿、成膜等作用,帮助保持化妆品的质地稳定,增加皮肤对化妆品中有效成分的吸收,同时赋予皮肤一定的滋润感,提升化妆品的使用体验和护肤效果。
工业领域:工业明胶可应用于造纸、印刷、纺织、照相胶片等多个行业。例如在造纸中作为施胶剂,提高纸张的抗水性;在印刷制版中辅助形成感光涂层;在纺织行业可用于织物的上浆,增强织物的挺括度和耐磨性等;在照相胶片中曾是重要的感光材料成分之一,不过随着数码技术的发展,其在这方面的应用已逐渐减少。
原料预处理:若是采用动物皮为原料,首先要进行脱毛、去脂等处理,骨头原料则需要经过清洗、粉碎等操作,去除杂质,保证原料的洁净度和合适的形态,以便后续提取。
提取过程:常用的提取方法有酸法、碱法和酶法。酸法一般是用稀盐酸等酸溶液浸泡处理后的原料,在一定温度下保持一段时间,使原料中的胶原蛋白溶出;碱法是利用氢氧化钠等碱溶液进行类似的处理,酶法则是借助特定的蛋白酶来促使胶原蛋白从原料中释放出来,之后通过过滤等方式收集含有明胶的提取液。
提纯与干燥:提取液需经过多步提纯操作,如通过离子交换树脂去除其中的盐分、重金属离子等杂质,再经过浓缩、干燥(可采用真空干燥、喷雾干燥等方式)等步骤,将明胶制成所需的薄片或颗粒状成品,确保产品符合相应的质量标准。
质量标准:不同应用领域的明胶有不同的质量标准要求,例如食用明胶需符合食品安全相关国家标准,对重金属含量(如铅、砷等)、微生物指标(如菌落总数、大肠菌群等)、凝胶强度等都有严格限定;药用明胶更是有着高标准的质量管控,要确保其安全性、纯度以及在药物制剂中的适用性等;工业明胶也有相应的行业质量指标来衡量其品质优劣,比如在黏度、透明度等方面的要求。
储存:应储存于阴凉、干燥、通风良好的环境中,避免阳光直射以及高温、高湿环境,防止因受潮、受热导致明胶结块、变质等情况出现,同时要密封保存,适宜的储存温度一般在 10 - 30℃左右,在这样的储存条件下,可在较长时间内维持其性能稳定,保障应用效果。
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陈顺