Ζελατίνη

Η ζελατίνη είναι ημιδιαφανές, άχρωμο, χωρίς γεύση συστατικό τροφίμων, που προέρχεται από ζωικό κολλαγόνο. Είναι εύθρυπτο όταν είναι στεγνό και εύκαμπτο όταν είναι υγρό. Μπορεί επίσης να αναφέρεται ως υδρολυμένο κολλαγόνο, προϊόν υδρόλυσης κολλαγόνου, προϊόν υδρόλυσης ζελατίνης, υδρολυμένη ζελατίνη και πεπτίδια κολλαγόνου που έχουν υποβληθεί σε υδρόλυση. Χρησιμοποιείται συνήθως ως παράγοντας πηκτωματοποίησης σε τρόφιμα, καθώς και σε φάρμακα, κάψουλες φαρμάκων και βιταμινών, φωτογραφικές μεμβράνες, χαρτιά και καλλυντικά. Οι ουσίες που περιέχουν ζελατίνη ή λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο καλούνται ζελατινώδεις ουσίες. Η ζελατίνη είναι μια μη αναστρέψιμη υδρολυμένη μορφή κολλαγόνου, όπου η υδρόλυση κομματιάζει τα ινίδια πρωτεΐνης σε μικρότερα πεπτίδια. Ανάλογα με τις φυσικές και χημικές μεθόδους μετουσίωσης, το μοριακό βάρος των πεπτιδίων εμπίπτει σε ένα ευρύ φάσμα. Η ζελατίνη βρίσκεται σε ζελέ (επιδόρπια ζελατίνης), ζελεδάκια και μάρσμελοου, και επίσης σε παγωτά, σάλτσες και γιαούρτια. Η ζελατίνη για το μαγείρεμα είναι διαθέσιμη ως σκόνη, κόκκοι και φύλλα. Οι στιγμιαίοι τύποι μπορούν να προστεθούν στο φαγητό όπως είναι, ενώ άλλοι πρέπει να εμβαπτιστούν σε νερό για να χρησιμοποιηθούν. Το όνομά της προέρχεται από τη λατινική λέξη gelatus, η οποία σημαίνει σκληρός ή παγωμένος.

 Η ζελατίνη είναι μείγμα πεπτιδίων και πρωτεϊνών που παράγονται από τη μερική υδρόλυση κολλαγόνου που εξάγεται από το δέρμα, τα οστά και τους συνδετικούς ιστούς ζώων όπως τα κατοικίδια βοοειδή, το κοτόπουλο, οι χοίροι και τα ψάρια. Κατά τη διάρκεια της υδρόλυσης, οι φυσικοί μοριακοί δεσμοί μεταξύ μεμονωμένων ινιδίων κολλαγόνου διασπώνται σε μορφή που αναδιατάσσεται πιο εύκολα. Η χημική του σύνθεση είναι, από πολλές απόψεις, σχεδόν ίδια με εκείνη του μητρικού κολλαγόνου. Οι φωτογραφικές και φαρμακευτικές ποιότητες ζελατίνης γενικά προέρχονται από οστά βοοειδών και δέρμα χοίρου. Η ζελατίνη έχει προλίνη, υδροξυπρολίνη και γλυκίνη στην πολυπεπτιδική αλυσίδα της. Η ζελατίνη διαλύεται εύκολα σε ζεστό νερό και μετατρέπεται σε γέλη κατά την ψύξη. Όταν όμως προστίθεται απευθείας στο κρύο νερό, δεν διαλύεται καλά. Η ζελατίνη είναι επίσης διαλυτή στους περισσότερους πολικούς διαλύτες. Τα διαλύματα ζελατίνης παρουσιάζουν ιξωδοελαστική ροή και διπλή διάθλαση. Η διαλυτότητα προσδιορίζεται με τη μέθοδο παρασκευής. Τυπικά, η ζελατίνη μπορεί να διασπαρεί σε σχετικά πυκνό οξύ. Τέτοια διαλύματα είναι σταθερές για 10-15 ημέρες με ελάχιστες ή καθόλου χημικές μεταβολές και είναι κατάλληλα για σκοπούς επικάλυψης ή για εξώθηση σε λουτρό καταβύθισης. Οι μηχανικές ιδιότητες των πηκτωμάτων ζελατίνης είναι πολύ ευαίσθητες στις μεταβολές της θερμοκρασίας, στο προηγούμενο θερμικό ιστορικό των γελών και στο χρονικό διάστημα από την παρασκευή. Αυτές οι γέλες υπάρχουν μόνο σε μια μικρή περιοχή θερμοκρασιών, όπου το ανώτερο όριο είναι το σημείο τήξης της γέλης, το οποίο εξαρτάται από την ποιότητα και τη συγκέντρωση της ζελατίνης, αλλά τυπικά είναι μικρότερο από 35° C, και το κατώτερο όριο το σημείο πήξης όπου κρυσταλλοποιείται ο πάγος. Το ανώτερο σημείο τήξης είναι κάτω από τη θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος, ένας παράγοντας που είναι σημαντικός για την αίσθηση που αφήνουν στο στόμα τα τρόφιμα που παράγονται με ζελατίνη. Το ιξώδες του μίγματος ζελατίνης-νερού είναι μεγαλύτερο όταν η συγκέντρωση της ζελατίνης είναι υψηλή και το μείγμα διατηρείται ψυχρό στους περίπου 4° C. Η αντοχή της γέλης προσδιορίζεται ποσοτικά χρησιμοποιώντας τη δοκιμή Bloom. Η αντοχή της ζελατίνης (αλλά όχι το ιξώδες) μειώνεται αν υποβληθεί σε θερμοκρασίες άνω των 100° C ή αν διατηρείται σε θερμοκρασίες κοντά στους 100° C για παρατεταμένο χρονικό διάστημα. Η παγκόσμια παραγωγή ζελατίνης είναι περίπου 375.000-400.000 τόνοι ετησίως. Σε εμπορική κλίμακα, η ζελατίνη παράγεται από υποπροϊόντα της βιομηχανίας κρέατος και δέρματος. Η πλειονότητα της ζελατίνης προέρχεται από δέρματα χοίρων, οστά χοίρων και βοοειδών ή τομάρια βοοειδών. Η ζελατίνη που παράγεται από υποπροϊόντα ψαριών αποφεύγει ορισμένες από τις θρησκευτικές αντιρρήσεις στην κατανάλωση ζελατίνης.Οι πρώτες ύλες παρασκευάζονται με διαφορετικές διαδικασίες σκλήρυνσης, όξυνσης και αλκαλοποίησης ώστε να εξαχθεί το αποξηραμένο προϊόν υδρόλυσης κολλαγόνου. Αυτές οι διεργασίες μπορεί να διαρκέσουν αρκετές εβδομάδες και οι διαφορές σε τέτοιες διεργασίες έχουν μεγάλες επιπτώσεις στις ιδιότητες των τελικών προϊόντων ζελατίνης. Η ζελατίνη μπορεί επίσης να παρασκευαστεί στο σπίτι. Το βράσιμο ορισμένων χόνδρινων τεμαχίων κρέατος ή οστών οδηγεί σε διάλυση της ζελατίνης στο νερό. Ανάλογα με τη συγκέντρωση, το προκύπτον υγρό όταν ψυχθεί θα σχηματίσει φυσικό ζελέ. Έτσι φτιάχνεται η πηχτή. Ενώ υπάρχουν πολλές μέθοδοι όπου το κολλαγόνο μπορεί να μετατραπεί σε ζελατίνη, όλες έχουν πολλούς κοινούς παράγοντες. Οι διαμοριακοί και ενδομοριακοί δεσμοί που σταθεροποιούν το αδιάλυτο κολλαγόνο πρέπει να σπάσουν και επίσης πρέπει να σπάσουν οι δεσμοί υδρογόνου που σταθεροποιούν την έλικα κολλαγόνου. Οι διαδικασίες παρασκευής της ζελατίνης αποτελούνται από πολλά κύρια στάδια: Προεργασίες για την παρασκευή των πρώτων υλών έτοιμων για το κύριο στάδιο εκχύλισης και για την απομάκρυνση ακαθαρσιών που μπορεί να έχουν αρνητικές επιπτώσεις στις φυσικοχημικές ιδιότητες του τελικού προϊόντος ζελατίνης. Υδρόλυση κολλαγόνου σε ζελατίνη. Η εκχύλιση της ζελατίνης από το μείγμα υδρόλυσης, η οποία συνήθως γίνεται με διάλυμα ζεστού νερού ή αραιού οξέος ως διαδικασία πολλαπλών σταδίων. Οι επεξεργασίες διύλισης και ανακτήσεως περιλαμβάνουν διήθηση, διαύγαση, εξάτμιση, αποστείρωση, ξήρανση, κοπή, αλέθρωση και κοσκίνιση για να απομακρυνθεί το νερό από το διάλυμα ζελατίνης, να αναμιχθεί η εκχυλισθείσα ζελατίνη και να ληφθεί ξηρό, αναμεμιγμένο, αλεσμένο τελικό προϊόν. Η πρώτη χρήση της ζελατίνης στα τρόφιμα τεκμηριώνεται τον 15ο αιώνα στη Μεσαιωνική Βρετανία, όπου οι οπλές βοοειδών βράζονταν για παρατεταμένες χρονικές περιόδους για να παράγουν μια γέλη. Αυτή η διαδικασία ήταν επίπονη και χρονοβόρα και γινόταν κυρίως στα πλουσιότερα νοικοκυριά. Το πρώτο καταγεγραμμένο αγγλικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την παραγωγή ζελατίνης χορηγήθηκε το 1754. Μέχρι τα τέλη του 17ου αιώνα, ο Γάλλος εφευρέτης Ντενί Παπέν (Denis Papin) ανακάλυψε μια άλλη μέθοδο εκχύλισης ζελατίνης μέσω βρασμού οστών. Το 1812, ο χημικός Ζαν-Πιερ-Ζοσέφ ν'Αρς πειραματίστηκε περαιτέρω με τη χρήση υδροχλωρικού οξέος για να εξαγάγει ζελατίνη από οστά και αργότερα με εκχύλιση με ατμό, η οποία ήταν πολύ πιο αποτελεσματική. Η γαλλική κυβέρνηση θεωρούσε τη ζελατίνη πιθανή πηγή φθηνής, προσβάσιμης πρωτεΐνης για τους φτωχούς, ιδιαίτερα στο Παρίσι. Διάφορα τρόφιμα και συνταγές από τη Γαλλία και τις Ηνωμένες Πολιτείες κατά τη διάρκεια του 19ου αιώνα φαίνεται να καθιέρωσαν την ευελιξία της ζελατίνης, συμπεριλαμβανομένης της προέλευσης της δημοτικότητάς της στις ΗΠΑ ως Jell-O. Από τα μέσα του 1800, οι Τσαρλς και Ρόουζ Νοξ, από τη Νέα Υόρκη, διέθεσαν στην αγορά σκόνη ζελατίνης.Πιθανώς καλύτερα γνωστό ως παράγοντας πηκτωματοποίησης στο μαγείρεμα, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι και ποιότητες ζελατίνης σε μια ευρεία γκάμα τροφίμων και μη εδώδιμων προϊόντων. Τα συνηθισμένα παραδείγματα τροφίμων που περιέχουν ζελατίνη είναι επιδόρπια ζελατίνης, τα τράιφλ, τα ζελεδάκια και τα μάρσμελοου. Η ζελατίνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σταθεροποιητής, πυκνωτικό ή υφοποιητής σε τρόφιμα όπως το γιαούρτι, το τυρί κρέμα και η μαργαρίνη. Χρησιμοποιείται επίσης σε τρόφιμα με μειωμένη περιεκτικότητα σε λιπαρά για την προσομοίωση της αίσθησης του λίπους στο στόμα και τη δημιουργία όγκου. Χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή πολλών τύπων ζυμαρικών στην κινεζική κουζίνα, όπως το σιαλογκμπάο και το σέγκτζιαν μάντου. Η γέμιση και των δύο παρασκευάζεται συνδυάζοντας χοιρινό κρέας με κύβους ζελατίνης και στη διαδικασία μαγειρέματος η ζελατίνη λιώνει, δημιουργώντας ένα εσωτερικό σούπας με χαρακτηριστική ζελατινώδη υφή. Στη κοσμητική, το υδρολυμένο κολλαγόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κρέμες, που λειτουργούν ως βελτιωτικό υφής προϊόντος και ενυδατική κρέμα. Τα εμφυτεύματα κολλαγόνου χρησιμοποιούνται μεταξύ άλλων για την αντιμετώπιση της εμφάνισης ρυτίδων, ελλείψεων περιγράμματος και ουλών ακμής. Η Αμερικανική Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) ενέκρινε τη χρήση της και αναγνωρίζει τα αγελαδινά και τα ανθρώπινα κύτταρα ως πηγές αυτών των υλικών πληρώσεως. Σύμφωνα με τον FDA, οι επιδιωκόμενες επιδράσεις μπορεί να διαρκέσουν 3-4 μήνες, διάστημα σχετικά βραχύβιο σε σύγκριση με άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται για τον ίδιο σκοπό.Χρησιμοποιείται επίσης στις κάψουλες των χαπιών. Το υδρολυμένο κολλαγόνο, όπως η ζελατίνη, παράγεται από ζωικά υποπροϊόντα από τη βιομηχανία κρέατος, συμπεριλαμβανομένου του δέρματος, των οστών και του συνδετικού ιστού. Το 1997, η αμερικανική Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA), με την υποστήριξη της συμβουλευτικής επιτροπής για τη μεταδοτική σπογγώδη εγκεφαλοπάθεια, άρχισε να παρακολουθεί τον πιθανό κίνδυνο μετάδοσης ζωικών ασθενειών, ιδίως της σπογγώδους εγκεφαλοπάθειας των βοοειδών (ΣΕΒ), γνωστή και ως νόσος των τρελών αγελάδων. Μια μελέτη του FDA από εκείνο το έτος δήλωσε: «... τα στάδια όπως η θερμότητα, η αλκαλική επεξεργασία και η διήθηση θα μπορούσαν να είναι αποτελεσματικά στη μείωση του επιπέδου των μολυσματικών παραγόντων πράιον · ωστόσο, τα επιστημονικά στοιχεία είναι ανεπαρκή αυτή τη στιγμή για να αποδείξουν ότι αυτές οι διεργασίες αφαιρούν τον μολυσματικό παράγοντα της ΣΕΒ εάν υπάρχει στο αρχικό υλικό». Στις 18 Μαρτίου 2016 η FDA οριστικοποίησε τρεις προηγούμενους τελικούς κανόνες που αποσκοπούσαν στην περαιτέρω μείωση του δυνητικού κινδύνου ΣΕΒ στην ανθρώπινη διατροφή. Ο τελικός κανόνας διευκρίνισε ότι «η ζελατίνη δεν θεωρείται απαγορευμένο υλικό βοοειδών εάν παρασκευάζεται χρησιμοποιώντας τις συνήθεις βιομηχανικές διεργασίες που καθορίζονται».Η επιστημονική συντονιστική επιτροπή (ΕΣΕ) της Ευρωπαϊκής Ένωσης το 2003 δήλωσε ότι ο κίνδυνος που συνδέεται με τη ζελατίνη των οστών βοοειδών είναι πολύ μικρός ή μηδενικός. Το 2006, η Ευρωπαϊκή Αρχή για την Ασφάλεια των Τροφίμων δήλωσε ότι επιβεβαιώθηκε η γνώμη της ΕΣΕ, ότι ο κίνδυνος της ΣΕΒ από ζελατίνη από οστά ήταν μικρός και ότι συνιστά την αφαίρεση της αίτησης του 2003 για την εξαίρεση του κρανίου, του εγκεφάλου και των σπονδύλων βόειας προέλευσης παλαιότερων από 12 μήνες από το υλικό που χρησιμοποιείται στην κατασκευή ζελατίνης.Ορισμένες κλινικές μελέτες αναφέρουν ότι η κατάποση από το στόμα του υδρολυμένου κολλαγόνου μειώνει τον πόνο των αρθρώσεων και τα άτομα με τα πιο έντονα συμπτώματα παρουσιάζουν το μεγαλύτερο όφελος. Η ευεργετική δράση είναι πιθανόν να οφείλεται στη συσσώρευση υδρολυμένου κολλαγόνου στον χόνδρο και να διεγείρει την παραγωγή κολλαγόνου από τα χονδροκύτταρα, τα κύτταρα του χόνδρου. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι η ημερήσια πρόσληψη υδρολυμένου κολλαγόνου αυξάνει την πυκνότητα οστικής μάζας σε αρουραίους. Φαίνεται ότι τα υδρολυμένα πεπτίδια κολλαγόνου διεγείρουν τη διαφοροποίηση και τη δράση των οστεοβλαστών - τα κύτταρα που κατασκευάζουν οστά - σε σχέση με εκείνη των οστεοκλαστών (κύτταρα που καταστρέφουν τα οστά). Ωστόσο, άλλες κλινικές δοκιμές έχουν δώσει μικτά αποτελέσματα. Το 2011, η Ευρωπαϊκή Αρχή για την Ασφάλεια των Τροφίμων, αρμόδια για τα διαιτητικά προϊόντα, τη διατροφή και τις αλλεργίες, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι «δεν υπήρξε σχέση αιτίου-αποτελέσματος μεταξύ της κατανάλωσης υδρολυμένου κολλαγόνου και της συντήρησης των αρθρώσεων». Τέσσερις άλλες μελέτες ανέφεραν όφελος χωρίς παρενέργειες. Ωστόσο, οι μελέτες δεν ήταν εκτεταμένες και όλες συνιστούσαν περαιτέρω ελεγχόμενη μελέτη. Μια μελέτη διαπίστωσε ότι το κολλαγόνο από το στόμα βελτίωσε τα συμπτώματα μόνο σε μειοψηφία ασθενών και αναφέρθηκε η ναυτία ως παρενέργεια. Μια άλλη μελέτη δεν ανέφερε βελτίωση της νόσου σε ασθενείς με ρευματοειδή αρθρίτιδα. Μια άλλη μελέτη έδειξε ότι η θεραπεία με κολλαγόνο μπορεί στην πραγματικότητα να προκαλέσει επιδείνωση των συμπτωμάτων της ρευματοειδούς αρθρίτιδας.