بخشی از مقاله
چکیده
ژلاتین ماده ای پروتئینی و کلوئیدی است که در صنایع غذایی، داروئی، نظامی و پزشکی کاربرد فراوان دارد. که هرساله مقادیر قابل ملاحظه ای برای م صارف مختلف وارد ک شور می شود. این مح صول در صنایع غذایی برای تهیه مارمالاد، ژله ها، ب ستنی و شیرینی جات استفاده می شود. ژلاتین به آسانی در بدن جذب شده و حتی به هضم سایر مواد غذایی از طریق تشکیل امولسیون کمک می کند. ژلاتین نقش کاربردی مهمی در پلیمرهای زیستی مواد غذایی برای بهبود الاستیسیته، ثبات و پایداری دارد که مورد استفاده قرار می گیرد که می توان آن را نه تنها از پو ست و ا ستخوان حیوانات خ شکی، بلکه از ماهی و ح شرات به د ست آورد.
در سالهای اخیر ژلاتین هایی از ماهی و حشرات به عنوان منابعی غنی از ژلاتین ارائه شده است که برای مسلمانان و یهودیان قابل قبول می باشد.به عنوان مثال برای ژلاتین ماهی قابل ذکر است که مقادیر قابل توجهی از باقیمانده ماهی ها از جمله ماهی کپور نقره ای یا فیتوفاگ که مورد مطالعه قرار گرفته است حدود 55 تا 60 درصد تحت عنوان ضایعات هدر می رود در صورتی که می تواند منبع مناسبی برای استخراج ژلاتین باشد.
استفاده بهینه از مواد اولیه قابل دسترس و ارزان یعنی مقادیر فراوان ضایعات شیلات و بهینه سازی شرایط برای استخراج ژلاتین از جمله اقداماتی است که می توان برای کاهش واردات ژلاتین از پوست خوک و ضایعات دامی به کشور انجام داد. با این که ویژگی های مواد خام دریایی با گونه های پستانداران و پرندگان متفاوت است. فرآیند استخراج ژلاتین دریایی به دو روش فرآیند اسیدی و قلیایی انجام می گیرد. آزمایش میکروساختاری ژلاتین حشرات با بررسی توسط میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که ژلاتین سن خربزه دارای بهترین شبکه ژلاتین با کوچکترین فضای خالی است.
مقدمه
تاریخچه تولید و ا ستفاده ژلاتین به ع صر فراعنه م صر باز می گردد و به نام چ سب ا ستخوان شهرت دا شته است. برای اولین بار پاپین در سال 1681 ژلاتین را به کمک دیگ معروف خود که پیشتاز اتوکلاوهای امروزی بود تهیه نمود، سپس در سال 1888 تولید صنعتی آن تو سط دان شمندی به نام coigent انجام گرفت.[1] ژلاتین یک ماده پروتئینی خالص به دست آمده از دناتوراسیون کلاژن است که ساختار اصلی پروتئینی حیوانات را ت شکیل می دهد[2] .این ماده پروتئینی محلول در آب بوده که با تخریب ساختار دوم و سوم و تا حدودی ساختار اولیه کلاژن تهیه می شود.
[3]شایان ذکر است که ژلاتین ، پلی پپتیدی با وزن مولکولی بالا و هیدروکلوئیدی مهم است، که در طیف گسترده ای از محصولات غذایی استفاده می شود و به همین سبب است که از دیگر هیدروکلوئید ها متمایز می باشد زیرا بسیاری از هیدروکلوئید های مورد استفاده در صنعت پلی ساکارید هستند اما ژلاتین پروتئینی قابل هضم و دارای تمامی اسیدهای آمینه ضروری از جمله تریپتوفان می باشد.
[4]ترکیب اسید های آمینه در ژلاتین براساس شرایط محیطی به ویژه درجه حرارت و با توجه به پرولین و هیدروکسی پرولین از گونه ای به گونه دیگر متفاوت است.[5] ژلاتین علاوه بر صنعت غذایی در صنایع دارویی، پزشکی ، نظامی و صنایع مرتبط دیگر مانند نساجی وعکاسی کاربرد دارد. به عنوان مثال در مصارف پزشکی در انعقاد خون، جانشینی برای سرم خون و حتی در تهیه محیط کشت باکتری ها و در داروسازی نیزبرای تهیه کپسول و قرص و هم چنین به عنوان تصفیه کننده در نوشیدنی ها و آب میوه ها بکار می رود.
منابع ژلاتین : ژلاتین از پوست و استخوان گاو، پوست خوک،ماهی و اخیراَ حشرات به عنوان منابع اصلی و تجاری تولید می شود. که در بسیاری از غذاها به عنوان عامل ثبات و چسبندگی بافت ها مورد استفاده است، برای مثال ژلاتینی که از حشرات به دست می آید می تواند به مقدار % ./5 در تولید بستنی استفاده گردد که این ژلاتین با ژلاتین ا ستخراج شده تجاری تفاوت قابل توجهی دارد که در ادامه تو ضیح داده می شود.
6] بخشی ازژلاتین تولید شده در جهان که از پوست و استخوان خوک تهیه می شود مصرف آن از لحاظ شرعی در ک شورهای م سلمان ا شکال دارد و هم چنین بیماری جنون گاوی می تواند از طریق م صرف ژلاتین آلوده این دام ها به انسان منتقل شود، ولی ژلاتینی که از ضایعات ماهی استخراج می شود این معایب را نداشته وحتی به راحتی قابل دسترس و ارزان قیمت می باشد [7] .از دو حشره سن خربزه و سن ذرت خوشه ای در سودان نیز می توان ژلاتین حلال خوراکی تهیه نمود.
ژلاتین پ ستانداران : ژلاتین پستانداران از کلاژن اصلی بافت همبند و استخوان های حیوانات مهره دار م شتق شده ا ست. ژلاتین دو نوع از پ ستانداران مطالعه شده از گاو و خوک ن شان داد هر دو منبع وزن های مولکولی مختلفی در محدوده 10 تا 400 کیلو دالتون دارند. در نتیجه ارتباط بسیاری بین وزن مولکولی و استحکام ژل، از ژلاتین با نقطه ذوب و نقطه ایزوالکتریک بالا نشان داده است.
[8]ژلاتین های پستانداران - بز و گاو - با وجود محدودیت های عمده و شک و تردید در میان مصرف کنندگان به دلیل نگرانی های اجتماعی و فرهنگی و همچنین سلامت ، به عنوان محبوب ترین ژلاتین بطور گسترده ای استفاده می شود.. [9] ژلاتین ماهی : بعد از فیله کردن ماهی، زباله ای که از آن باقی می ماند شامل پوست و استخوان حاوی مقدار بالای کلاژن است که می تواند برای تولید ژلاتین مورد استفاده باشد[10] .هم چنین استخراج ژلاتین از پوست ماهی می تواند جایگزینی قابل قبول برای غذاهای یهودیان و محصولات حلال مسلمانان باشد. عملکرد وکیفیت ژلاتین نه تنها تحت تأثیر گونه یا بافتی که از آن استخراج شده بلکه به شرایط فرآیند از جمله دما، زمان، PH در قبل و حین استخراج بستگی دارد. [11]
ژلاتین ح شرات : ژلاتین ح شرات ممکن ا ست جایگزینی برای مح صولات مورد تأیید م سلمانان با شد.در سودان از معروفترین حشرات خوراکی ملخ صحرایی می باشد که در کنار گونه های گوناگون حشرات ، سن سورگوم یا ذرت خوشه ای - - Agonoscelis versicoloratus versicoloratus و سن خربزه - - Coridius viduatus ارائه شده است.[12]پروتئین دو گونه موجود - سن ذرت خوشه ای وسن خربزه - دارای 16 اسیدآمینه ضروری شناخته شده است.
کلاژن در ماهی : شاید جالب ترین کلاژن ماهی که تا کنون ا ستخراج شده الا ستوایدین - Elastoidin - باشد که یک پروتئین به دست آمده از باله کوسه ماهی است. این کلاژن بطور غیر عادی حاوی مقدار زیادی تیروزین - % 7/25 - است ضمن آن که حاوی مقداری - % 0/18 - سیستئین می باشد.تبدیل کلاژن غیر محلول به ژلاتین توأم با شکستن اتصالات کووالانت بین مولکولی و خارج مولکولی بوده و باعث برهم خوردن ساختمان پروتئین شده که بعداَ منجر به کلاژن محلول خواهد شدکیفیت. ژلاتین شدیداَ بستگی به خواص رئولوژیک آن یعنی خاصیت تغییر شکل آن دارد. فایده پوست ماهی برای تولید ژلاتین نه فقط در بهره برداری از محصولات جانبی صنعت ماهی ، بلکه در کمک به حفظ محیط زیست است که می تواند به عنوان یک منبع پایدار نیز مطرح باشد.
ا ستخراج و آماده سازی ژلاتین ح شرات : ژلاتینی که از سن ذرت خوشه ای بدست می آید ژلاتین بیشتری از ژلاتین سن خربزه دارد لازم به ذکر است در 3 روشی که برای استخراج ژلاتین از این حشرات بکار برده می شود - استخراج با آب مقطر ،استخراج با آب داغ و استخراج با اسید ملایم - ، استخراج ژلاتین توسط آب داغ اثر بهتری نسبت به آب مقطر و اسید را نشان می دهد .[13] در مطالعات متعدد به استخراج ژلاتین با ا سید ا ستیک ا شاره شده ا ست ولی با این حال برای برای تولید ژلاتین از ماهی ب صورت و سیعی از ا سید سیتریک که رنگ وبویی به ژلاتین نمی دهد استفاده می گردد.
[14]خاصیت حل شوندگی کلاژن تحت تأثیر PH اسید و قدرت یونی آن می باشد،که افزایش یون های H باعث نزدیکی آب به فیبرهای کلاژن شده و این آب به و سیله نیروهای الکتروا ستاتیک بین گروه های قطبی باردار یا به و سیله ات صالات هیدروژنی بین گروه های قطبی غیر باردار و اتم های منفی نگهداری می شود. نوع اسید بکار برده شده نیز بر ویسکوزیته وخواص ژله ای شدن ژلاتین اثرمی گذارد. [15]
ساختار اولیه ژلاتین : ساختار اولیه ژلاتین شبیه کلاژن است این شباهت برای چندین بافت و گونه اثبات شده است.
ساختار دوم ژلاتین : وزن مولکولی جزئی ژلاتین مربوط به زنجیره و الیگومر آن است.ژلاتین از زنجیره پلی پپتیدی مختلف از جمله : زنجیره و زنجیره - دیمر زنجیره - α و - تیمر زنجیره - تشکیل شده است. [16] با افزایش زنجیره ترکیب پیچیده تر می شود. که نیاز است فرکشن های وزن مولکولی از یکدیگر تفکیک شوند، برای این منظور از الکتروفورز ژل پلی آکریل آمید - PAGE - برای طیف دقیقی از وزن مولکولی هم در صنعت وهم در آزمایشگاه استفاده می شود.
دناتوراسیون محلول کلاژن به ژلاتین : ساده ترین راه تبدیل کلاژن به ژلاتین دناتوراسیون محلول کلاژن ا ست،که این شامل هیدرولیز کلاژن تو سط ا سید، آنزیم و یا قلیا ا ست و دناتورا سیون حرارتی در 40 درجه سانتی گراد ب صورت ملایم و در محیط خنثی یا کمی ا سیدی انجام می گیرد .
