明膠的制備及應(yīng)用

明膠的制備及應(yīng)用031104馮細(xì)昌201010009601.明膠的制備動(dòng)物的骨、生皮、肌腱、膜等結(jié)締組織或表皮組織中含有豐富的膠原。膠原由多種蛋白質(zhì)組成，是制膠的主要成分。它不溶于水、酸、堿和鹽的稀溶液，在一定pH值的熱水中，膠原發(fā)生部分水解，使原來的高聚物變成低分子量、能溶于熱水、具有一定黏度的膠液。由此可見，明膠是由膠原轉(zhuǎn)化生成的一種親水性膠凝物質(zhì)。膠原分子表面的側(cè)基能與水分于以氫鍵結(jié)合，發(fā)生膨脹，形成明膠。堿法制備國內(nèi)外制備明膠普遍采用的是堿法生產(chǎn)。明膠可以以制革廠廢棄邊角料一毛邊皮為原料，經(jīng)堿浸泡、酸浸泡、水解、熬膠等精制過程而制得，其生產(chǎn)工藝流程如圖l所示。此種制備方法工藝簡單，成本低，但是產(chǎn)品中含鹽量較高，相對分子質(zhì)量分布較寬，對設(shè)備的材質(zhì)要求較高。而且生產(chǎn)中堿浸泡、酸浸泡、中和等工段產(chǎn)生的大量廢水成分復(fù)雜，COD含量高，廢水難治理治理投資及設(shè)施運(yùn)行成本大。酶法制備由于堿法制備的上述缺點(diǎn)，目前生產(chǎn)明膠的較先進(jìn)的方法為酶法制備。酶法制備周期短，產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量分布較窄，易控制。酶法生產(chǎn)的大概步驟為：皮革邊角料等*酶處理-石灰乳浸泡(1天》10%鹽酸中和*加水熬膠赤水濃縮葉凝膠干燥粉碎產(chǎn)品。2.明膠的性質(zhì)及應(yīng)用2.1.明膠在食品中的應(yīng)用明膠成品除含有少量水分和無機(jī)鹽外，其中蛋白質(zhì)含量占82%以上，含有除色氨酸以外的幾乎所有的人體必需氨基酸，此外還含有多種微量元素，所以明膠是一種理想的蛋白源。由于明膠具有優(yōu)良的物理性質(zhì)如：膠凍力，親和力，高度分散性，分散穩(wěn)定性，持水性，被覆性，韌性及可逆性。是一種重要的食品添加劑。明膠可廣泛應(yīng)用于食品制造，可作食品的凝膠劑，穩(wěn)定劑，乳化劑，結(jié)晶調(diào)節(jié)劑，增稠劑發(fā)泡劑，膠粘劑，分散劑，澄清劑等。膠凝劑。食用明膠與水可形成熱可逆性凝膠，類似瓊脂和果膠，其差別在于食用明膠的熔點(diǎn)低，非常接近人的口腔溫度。食用明膠做成的膠凍比起瓊脂和果膠凍更富有彈性，它比牛軋?zhí)呛凸浱歉捉馈Ｊ秤妹髂z和瓊脂相混可制得較脆的明膠食物，食用明膠與阿拉伯膠相混可避免產(chǎn)品中膠凍硬化。食用明膠膠凍幾乎不脫水收縮，所以食用明膠廣泛應(yīng)用于糖果工業(yè)中，太妃糖，高級奶糖，口香糖，橡皮糖，果汁軟糖中加入食用明膠可顯著地改善咀嚼性能，并使這些糖果韌而不粘，留味長久。利用這一特性，食用明膠還廣泛應(yīng)用于肉類罐頭，火腿，香腸等。（2） 發(fā)泡劑，攪打劑。食用明膠溶液經(jīng)劇烈攪拌可產(chǎn)生豐富的泡沫，而這些泡沫又能在較長時(shí)間保持不合并，不破碎，因此明膠被廣泛用作起泡劑?？捎米髦圃烀藁ㄌ恰＃?） 乳化劑，穩(wěn)定劑和結(jié)晶調(diào)節(jié)劑。食用明膠不僅可作為乳液穩(wěn)定劑，還是微小泡沫及懸浮固體的保護(hù)膠體。食用明膠有助于形成水包油性乳劑，可使肉制品油脂乳化，保持原有特色。（4） 膠黏劑。在糖果或糕點(diǎn)生產(chǎn)當(dāng)中，食用明膠的粘結(jié)作用可以制作多層糖果或多層蛋糕，高透明度的食用明膠還可以將各種糖果或蛋糕包起來制成各種造型。（5） 澄清劑。食用明膠可用于果汁，酒精及醋類產(chǎn)品的澄清，明膠可以與產(chǎn)品中固有或添加的丹寧質(zhì)及類似物質(zhì)反應(yīng)生成絮凝沉淀，靜置后沉淀物便和產(chǎn)品中的混濁物一并沉下，經(jīng)過濾即可達(dá)到除去沉淀物的目的。明膠在化妝品中的應(yīng)用明膠作為一種蛋白質(zhì)、對皮膚和毛發(fā)具有保護(hù)、保濕、去污等作用，能增加毛發(fā)的抗張強(qiáng)度和彈性，因此常用作燙發(fā)、整理、漂洗和干燥類化妝品的制造，在市場上常見的發(fā)用化妝品有：保持水分的香波、頭發(fā)調(diào)理膏或液、羊毛-蛋白質(zhì)護(hù)發(fā)素、蛋白質(zhì)定發(fā)膠等。明膠與維生素物質(zhì)配合使用，可制成營養(yǎng)、護(hù)膚美容、抗皺等化妝品，如明膠與維生素E配合使用制成防皺美容霜。在醫(yī)學(xué)美容中，明膠可制成復(fù)方針劑作皮下注射，用以使皮膚皺紋消失而變得平滑。明膠軟膠囊和微膠囊也廣泛地用于化妝品，如防皺霜膠囊、護(hù)膚霜膠囊、潤膚油膠囊、爽口液膠囊、改善呼吸膠囊、沐浴泡沫膠囊、口紅膠囊、牙膏膠囊等。許多添加劑也可以制成微膠囊形式加于各種化妝品中，如膠凍、膏霜、洗液、乳液、浴液、香波等。明膠具有良好的保濕性能。保濕劑有助于在干燥的空氣中保持皮膚角質(zhì)層正常的水分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：10%?20%）,防止皮膚因水分不足而產(chǎn)生皺裂、粗糙等。因此，將明膠的保濕功效更好的應(yīng)用于護(hù)膚品生產(chǎn)中成為化妝行業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。將中性膠原溶液和酸溶膠原溶液與合成的肥皂、香皂及其它洗凈劑配合使用，可防止皮膚免受各種洗滌劑的有害作用（如刺激作用）。據(jù)認(rèn)為，這是因?yàn)槊髂z、膠原的水解物及其衍生物能在洗滌劑外形成膠束而使合成的肥皂、香皂及其它洗凈劑趨于溫和。同時(shí)，它們可增強(qiáng)洗凈劑的去污作用而不降低或僅略為降低泡沫活性。含蛋白質(zhì)的肥皂和洗凈劑還具有優(yōu)良的保濕效果，對某些油類物質(zhì)如染眉油、口紅、眼臉膏等有極好的乳化性，洗后能使皮膚感覺柔和、不發(fā)干和不發(fā)粘。含蛋白質(zhì)的毛發(fā)化妝品能增加毛發(fā)的抗張強(qiáng)度和彈性，因此常用作燙發(fā)、整理、漂洗和干燥類化妝品的制造；由于蛋白質(zhì)能降低表面活性劑、堿和過氧化物對毛發(fā)的損傷，故常添加蛋白質(zhì)以制造護(hù)發(fā)素。在市場上常見的發(fā)用化妝品有：保持水分的香波、頭發(fā)調(diào)理膏或液、羊毛-蛋白質(zhì)護(hù)發(fā)素、蛋白質(zhì)定發(fā)膠等。明膠、膠原的水解物與維生素類物質(zhì)配合使用可制成營養(yǎng)、護(hù)膚美容、抗皺等化妝品，如膠原水解物與維生素E配合使用制成搞皺美容霜；也可制成復(fù)方針劑作皮下注射，用以使皮膚皺紋消失而變得平滑。明膠軟膠囊和微膠囊也廣泛地用于化妝品，如防皺霜膠囊、護(hù)膚霜膠囊、潤膚油膠囊、推拿油膠囊、清洗-卸裝油膠囊、爽口液膠囊、改善呼吸膠囊、沐浴泡沫膠囊、口紅膠囊、牙膏膠囊、卷煙用薄荷微膠囊等；許多添加劑也可以制成微膠囊形式加于各種化妝品中，如膠凍、膏霜、洗液、乳液、浴液、香波，等等。2.3.明膠在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用明膠在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用有：1.特殊食用：明膠是一種動(dòng)物性的蛋白質(zhì)，有一定營養(yǎng)價(jià)值，可以作為嬰孩、營養(yǎng)不良的兒童、肺病和糖尿病患者及發(fā)高燒的病人的健康食品添加劑。2.治療應(yīng)用：在醫(yī)療上，明膠是止血?jiǎng)彩堑饧按壷卸镜慕舛緞?。它與相應(yīng)藥物配伍，能治療血友病、紫斑病及出血性紫斑病、嬰兒黑糞、動(dòng)靜脈病、咯血、胃出血、腸出血、血尿、嬰兒下痢、慢性腸炎、動(dòng)脈石灰化等病癥。3.配藥用：在藥物制造上，明膠是膠囊、蟻醛明膠、甘油明膠和材料。、其中膠囊是醫(yī)藥（例如各種霉素藥丸）及滋補(bǔ)品（例如魚肝油丸）的外殼套子；蟻醛明膠是外科敷料、防腐劑、膠狀傷藥；甘油明膠是油膏底劑、軟膏、硬膏、外科探條及塞藥、涂劑、顯微鏡片之包衣，錠劑之成分、丸劑。從具體的產(chǎn)品來看明膠的應(yīng)用:1.膠囊明膠在醫(yī)藥工業(yè)上的需要量大約為明膠總產(chǎn)量的巧?20%。膠囊分硬、軟兩種，硬質(zhì)膠囊由純明膠制成，具有高凝膠強(qiáng)度的明膠最適用于制硬質(zhì)膠囊，它是由形狀大小不同內(nèi)裝藥物并互相緊密套合而成。軟質(zhì)膠囊一般以中級明膠和甘油為原料。它是將油類、對明膠無溶解作用的液體藥物或混懸液封閉于球形或橢圓形的軟性膠囊中制成的。與片劑相比，膠囊具有很多優(yōu)點(diǎn)：（l）大多數(shù)固體藥物均可裝入膠囊；（2）在存放過程中，膠囊中的藥物能保持較長時(shí)間的穩(wěn)定，而片劑隨著保存時(shí)間的延長會引起變質(zhì)；（3）明膠膠囊沒有異味；（4）吞服容易，因?yàn)槟z囊與口中的唾液相接觸時(shí)，外層表面的溶解，相當(dāng)一于膠囊外涂上了一層液態(tài)明膠，起潤滑劑作用。（5）膠囊吞人胃中,在幾分鐘內(nèi)，即被溶解而片劑則不然，往往在到達(dá)小腸之前仍保持完整的片狀，或雖已化解、但有小塊或顆粒存在。2.片劑和丸劑在許多片劑和丸劑的制造中，明膠起著粘結(jié)劑和配料劑的作用。在醫(yī)藥工業(yè)上，一般都把藥物分散在明膠溶液中，充分混和后進(jìn)行干燥，再把干燥的混合物先磨成粉，繼而沖壓成片劑和丸劑。為保護(hù)藥效和掩蓋不良的藥味，亦可在藥片或藥丸上再涂上一層明膠糖衣。3.明膠敷料在用以治療潰瘍性靜脈曲張的溫拿氏糊劑或鋅明膠等專門的保護(hù)性敷料中，明膠是一種重要的組成部分。這種在正常體溫下以液態(tài)形式敷于傷口上的糊劑是由氧化鋅粉、明膠、甘油和水調(diào)制的。4.明膠海錦明膠海綿是由明膠制成的海綿狀物，具有良好的止血作用，能使創(chuàng)口滲血區(qū)血液很快凝結(jié)，被人體組織逐漸吸收，多用于止住和吸收內(nèi)臟手術(shù)時(shí)毛細(xì)血管滲出性出血。2.4.明膠在造紙中的應(yīng)用（1）膠黏劑。明膠作為膠粘劑，其對纖維的粘合并不亞于合成樹脂，其優(yōu)越性在于適用期長，但其耐水性較差。為提高其耐水性，通常在明膠粘合劑中加多聚甲醛硬化交聯(lián)劑，可降低明膠的水溶性，在沒有改變膠原的生物降解的前提下，使得明膠分子鏈間形成交聯(lián)鍵，使粘度提高，加強(qiáng)了凝固的結(jié)構(gòu)，提高了明膠機(jī)械性能。明膠作為枯合劑，可用于砂布、砂紙的制造，此外也可用于生產(chǎn)膠帶紙。（2） 凝絮劑。在廢水處理中，明膠對除去樹脂酸和脂肪酸等有很好的效果，比常用的陽離子絮凝劑要好。首先加人足夠t的陰離子明膠使其與樹脂酸、脂肪酸混合，然后加人足夠量的陽離子聚合物，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，使聚合物與脂肪酸及樹脂酸發(fā)生絮凝，即達(dá)到除去樹脂酸和脂肪酸的目的。（3） 膠粘劑。明膠作為膠粘劑，其對纖維的粘合并不亞于合成樹脂，其優(yōu)越性在于適用期長，但其耐水性較差。為提高其耐水性，通常在明膠粘合劑中加多聚甲醛硬化交聯(lián)劑，可降低明膠的水溶性，在沒有改變膠原的生物降解的前提下，使得明膠分子鏈間形成交聯(lián)鍵，使粘度提高，加強(qiáng)了凝固的結(jié)構(gòu),提高了明膠機(jī)械性能。明膠作為枯合劑，可用于砂布、砂紙的制造，此外也可用于生產(chǎn)膠帶紙。3.展望明膠作為一種重要的工業(yè)助劑，在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，其需求量日益增大且價(jià)格也與日俱增，開辟生產(chǎn)明膠的新原料已顯得愈加重要。通常的明膠是從陸生動(dòng)物的皮和骨等結(jié)締組織中提取而成，其原料有限、工藝復(fù)雜，成本自然高，而且滿足不了國內(nèi)外市場的需求。酶法是目前工業(yè)上采用較多的方法，酶法工藝引入的溶劑量較少，既可最大限度抑制副反應(yīng)的發(fā)生，又能提高使用體系局部濃度、大大提高反應(yīng)速率，并且該法節(jié)能環(huán)保、無污染。因此，研究酶法制備明膠具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在明膠的應(yīng)用中，研究開發(fā)出具有多功能型的明膠制品及其改性產(chǎn)品將是今后的