明胶工艺课件(PPT 180页)

基底膜蛋白聚糖
层黏连蛋白
19
巢蛋白
胶原蛋白的共价键
20
21
吡啶啉是由一个 原 胶 原 的 N末 端 区和另一个相邻 的 原 胶 原 的 C末 端区之间形成。
随着年龄的增长， 胶原蛋白之间的交 联键会增多。
22
23
明胶成分与特性
• 成分 • 由动物的骨或皮中所含的胶原经部分水解制得。胶原是由 3条本身为左
生物学家将肽称为“氨基酸链”，将小分子活性多肽统称为“生物活性 肽”。
13
14
• 氨基酸
• 含氨基（－NH2）又含羧基（-COOH）的有机化合物。 • 氨基与羧基结合在同一碳原子上的称为α-氨基酸。 • α-氨基酸相互间失水形成肽键连接（见图）的化合物为蛋白质或肽。由
于氨基从α顺次向相邻的碳原子移动，因此被称之为β-，γ－，δ-氨基酸等， 但并不存在于蛋白质中。 • 氨基酸是本世纪初由费歇尔等（E．Fisher etal．）阐明的。构成一般蛋 白质的有23种（半胱氨酸和胱氨酸另计），立体构型均属L-型。 • 天然产的氨基酸的结构上都具有共同特点：即在羧基邻位α—碳原子上有 一个氨基，因此称α—氨基酸。天然蛋白质是由不同的α—氨基酸，通过 肽键结合而成的复杂高分子化合物，结构和组成
30
• 食用明胶作为一种增稠剂广泛使用于食 品工业的添加如果冻、食用色素、高级 软糖、冰其淋、干酷、酸奶、冷冻食品 等。在化工行业主要用作粘合、乳化和 高级化妆品等制作的原料。
31
明胶在糖果中的应用
• 据报道，全世界的明胶有60％以上用于食品糖果工业。 在糖果生产中，明胶用于生产奶糖。蛋白糖、棉花糖， 果汁软糖、晶花软糖，橡皮糖等软糖。明胶具有吸水 和支撑骨架的作用，明胶微粒溶于水后，能相互吸引、 交织，形成叠叠层层的网状结构，并随温度下降而凝 聚，使糖和水完全充塞在凝胶空隙内，使柔软的糖果 能保持稳定形态，即使承受较大的荷载也不变形。明 胶能控制糖结晶体变小，并防止糖浆中油水相对分离， 作为乳化剂，黏合剂用于糖果制造中，可减少脆性， 有利于成型，便于切割，从而防止了各类型糖果的破 碎，提高成品率。
28
• 【性状】 本品为淡黄色至黄色、半透明、微带
光泽的粉粒或薄片；无臭；潮湿后，易 为细菌分解；在水中久浸即吸水膨胀并 软化，重量可增加5 ～10倍。 本品在热 水、醋酸或甘油与水的热混合液中溶解， 在乙醇、氯仿或乙醚中不溶。
29
明胶应用
• 食用明胶可用于医用软硬胶囊、外科敷 料、止血海棉、肉冻、食品添加剂、罐 头、糖果、冰糕、火腿肠、皮冻、汽水 悬浮剂、检剂、淀剂、雪糕等食品行业 等、执行国家标准GB6783-94。 药用明胶主要用于软硬胶囊、片剂糖衣 的原材料。 工业明胶主要用于胶合板、纱布、砂石、 印刷、粘合剂等。
26
明胶的性质
• 明胶的成品为无色或淡黄色的透明薄片或微粒。明胶 不溶于冷水，但可缓慢吸水膨胀软化，明胶可吸收相 当于其重量5—10倍的水。
• 依据来源不同，明胶的物理性质也有较大的差异，其 中以猪皮明胶性质较优，透明度高，可塑性强。 明胶可溶于热水，形成热可逆性凝胶，它具有极 其优良的物理性质，如胶冻力、亲和性、高度分散性、 低粘度特性、分散稳定性、持水性。被覆性、韧性及 可逆性等，因此明胶是一种重要的食品添加剂，如作 为食品的胶冻剂、稳定剂。增稠剂、发泡剂。乳化剂、 分散剂、澄清剂等，被广泛应用。
组织的种类有关。如糖类胶原的含糖量每100个AA中仅 有22糖分子。其中8-9个单糖，13半乳糖，这些以多聚 糖的形式结合到多肽链的羟基氨基酸残基上。
38
明胶生产的要点可概括为四点:
• (1)明胶生产是一个复杂的化工生产过程，工序多，包括了 化工生产的主要基本单元操作:物料粉碎、物料输送、萃取、 过滤、蒸发、干燥。其中任何一个单元操作不慎都将影响 产品的产量和质量。
60年代，常称蛋白质为朊，过去叫胶朊。（60 年代，当朊废除之后）就有胶原之称。
4
5
6
7
8
9
胶原蛋白
上述胶原第一种水解产物：胶原蛋白。 胶原三螺旋结构彻底松开，成了3条自由 肽链，且降解成可分散的肽，其中包括小肽。 因此胶原蛋白是多肽混合物。 分子从几千到几十万。 无生物活性。 能溶于冷水，被酸分解。
37
物质组成：
胶原和明胶都是由18种AA，牛骨，牛皮，猪皮明 胶AA十分接近。这决定了不同来源的明胶具有共性。
1. 胶原 AA:甘氨酸, 丙氨酸,赖氨酸和羟脯氨酸,
2. 明胶 以上四种占明胶氨基酸67％，其次谷氨酸，天冬
氨酸，精氨酸20％，组氨酸少量，无色氨酸。 在明胶分子中还有一定量的糖，而且含量糖量与
旋螺旋体的多肽链分子相互交联，并向一个共同轴线盘绕成的一个右旋 超螺旋体。其分子量约为300000。 • 特性 • 亲水性好，能形成凝胶冻，溶胶和凝胶能随温度可逆转化，成膜性好， 具表面活性。 • 胶原在热水的作用下，首先是形成交联的氢键或静电性键断裂，然后是 共价键的水解断裂，引起其超螺旋体的解体。这个作用称为解旋。解旋 的产物就是可溶性的明胶质，是18种氨基酸排列成长链的高分子。 • 同时必然伴随着一部分明胶质的降解。因此明胶是指制造过程的总产物。 虽然它不是均一的,但在化学性质上却是确定的,平均分子量在30000左右。 产品还有少量的有机和无机杂质,形状呈薄片或不规则的小颗粒，色泽为 浅黄到棕黄色。
24
• 明胶的分子既没有固定的结构，又没有固定的 分子量。但它们的分矛量都是简单的蛋白质分 子量的整数倍，并且往往是成儿何级数系中的 倍数。
• 因此，我们所说的商品明胶，是许多明胶质的 混合物，它们的分子量各不相同，自15000至 250,000不等。各种成分的多少，一方面依赖一 于原料的性质，另一方面也与制造的方法有关。
10
11
• 胶原蛋白(Collagen)又称胶原， • 是由三条肽链拧成的螺旋形纤维状蛋白质。
胶原蛋白是动物结缔组织重要的蛋白质，结缔 组织除了含60～70％的水分外，胶原蛋白占了 约20～30％，因为有高含量的胶原蛋白，结缔 组织具有了一定的结构与机械力学性质，如张 力强度、拉力、弹力等以达到支撑、保护的功 能。
33
药用明胶
• 明胶的凝胶性、固水性、粘结性和溶解 性等多种特性，令明胶在医药行业有关 广泛的用途，其中最主要的有硬胶囊、 软胶囊、代血浆和包衣等。
• 治疗应用在医疗上，明胶是止血剂，也 是碘及矾中毒的解毒剂;它能治血友病、 紫斑病及出血性紫斑病等病症。
34
照相明胶
• 明胶在胶卷生产的每一步骤都起着非常关键的作用， 它既能维持感光银盐的稳定分散, 以能让乳剂成熟更易 于控制，同时还影响胶卷曝光和冲晒的效果。是国内 照相企业主要的供应商，特别是彩胶已大量地被应用 于彩色照片的制造冲印。 照相明胶是明胶中的高档产品，是感光材料生产中 三大重要材料之一，由于它的物理化学性能独特，至 今在银盐感光材料中做为载体，还没有可以全面取代 明胶的物质。照相明胶可以广泛地应用于生产各种胶 片、胶卷、医用X光胶片、印刷片、相纸等感光工业中。 照相明胶分为彩色感光照相明胶和黑白照相明胶。
15
• 一分子氨基酸的α－羧基和一分子氨基酸 的α－氨基脱水缩合形成的酰胺键，即CO-NH-。氨基酸借肽键联结成多肽链。
16
17
18
胶原蛋白属于结构蛋白质，使骨、腱、软骨和皮肤具有机械强度。胶原 蛋 白 至 少 包 括 四 种 类 型 ， 称 胶 原 蛋 白 I、 Ⅱ 、 Ⅲ 和 Ⅳ 。 腱 的 胶 原 纤 维 具 有 很 高 的 抗 张 强 度 (tensile strength)， 约 为 20-30kg／ mm2， 相 当 于 12号 冷 拉 钢 丝 的 拉 力 。 骨 铬 中 的 胶 原 纤 维 周 围 排 列 着 羟 基 磷 灰 石 (hydroxyapatite， Ca10(PO4)6(OH)2） 结 晶 。 脊 椎 动 物 的 皮 肤 含 有 编 织 比 较 疏 松 ， 向 各 个 方 向 伸 展的胶原纤维。血管亦含有胶原纤维。
3
胶原
胶原是可转变成明胶的物质。是动物骨、皮 中最重要的蛋白质，如存在真皮结缔组织胶原纤 维中的胶原，约占真皮干物质的98%。
胶原（collagen）,有表达为胶原蛋白的意思， 中国人把胶原蛋白称为水解胶原，这是不想把胶 原和胶原蛋白混为一谈
必须是其三螺旋结构没有改变的那类蛋白质， 还保留有生物学活性。
36
注 意 ！（区别）
1.从广意上讲： 明胶属于“胶原蛋白”，但是明胶的分子
量比胶原蛋白高一些。而且明胶的肽链之间还 有小量的氢键。 2.从结构上讲：
胶原是具有共价键连接三股α肽链的蛋白 质；明胶是共价主链基本上被打断，只剩次级 链的蛋白质；而胶原蛋白基本上不被共价键和 次级键束缚，比较自由的α-肽链。
• 胶原变成明胶后，不能再恢复到原先的结构。 明胶在40℃时能无限溶解于水，而胶原则不能 溶解。
25
• 特性： ⑴、药用明胶是选用动物皮、骨和筋腱，经复杂的
理化处理制得的无脂肪高蛋白易被人体吸收的高级胶 品。具有粘度高、冻力高、易凝冻等物理特点。外观 为淡黄色至黄色细粒,应保持干燥、洁净、均匀,无夹杂 物。应通过孔径4mm标准筛网。
胶原蛋白富含除色氨酸和半胱氨酸外的18 种氨基酸，其中维持人体生长所必需的氨基酸 有7种。所以胶原蛋白的营养十分丰富。
是氨基酸通过肽键彼此连结而成的小分子化合物，一般都由L 型α-氨基酸组成，也称多肽，是生物体内一类重要的活性物质。它们的 化学结构式如图。 肽是两个或两个以上的氨基酸以肽键相连的化合物。一个氨基酸不能称 为肽，也不能合成肽，必须是两个或两个以上氨基酸以肽键相连的化合 物。两个氨基酸以肽键相连的化合物称为二肽；三个氨基酸以肽键相连 的化合物称为三肽，以此类推，三十四个氨基酸以肽键相连的化合物称 为三十四肽。 分子量段在5000～180之间的才能称为肽。分子量段在5000～1000之间的 称为大肽。分子量段在1000～180之间的称为小肽、寡肽、低聚肽，也称 为小分子活性多肽。