Как коллаген превращается в желатин?

За пределами биофармацевтики · Часто задаваемые вопросы о съедобном желатине

Краткий ответ:Нагревание разрушает слабые связи, удерживающие тройную спираль коллагена вместе, и расщепляет некоторые пептидные нити, поэтому гигантские нерастворимые молекулы коллагена разворачиваются и растворяются в горячей воде в виде гораздо более мелких растворимых цепочек желатина. Поскольку часть химических свойств цепочек коллагена сохраняется, охлаждение позволяет цепочкам снова объединиться в сеть, образующую гель — именно поэтому желатин обратимо застывает и плавится.

Начнём с молекулы: коллаген — это прочный канат.

Сырая шкура или кожа насыщена коллагеном I типа, белком, имеющим структуру, напоминающую веревку. Три длинные полипептидные цепи плотно обвиваются друг вокруг друга.тройная спиральЗатем эти спирали сшиваются бок о бок и конец к концу. В результате получается огромная, прочная и практически нерастворимая в холодной воде молекула — именно такой и должна быть несущая нагрузку ткань. Производство желатина не создает новую молекулу из ничего; оно берет эту веревку и аккуратно раскручивает и укорачивает ее.

Нагрев раскручивает тройную спираль.

Тройная спираль удерживается вместе в основном за счет слабых нековалентных сил — водородных связей между тремя нитями. Сама по себе эта структура стабильна только в организме животного; как только соединительная ткань попадает в горячую воду, тепловая энергия преодолевает эти слабые связи. Нити начинают разделяться, подобно веревке, распадающейся на три нити. Это «разматывание» является важнейшим первым шагом: оно освобождает отдельные цепи коллагена от жесткой спирали, позволяя им свободно перемещаться в воде.

Небольшой гидролиз разрывает цепи.

Одно лишь нагревание разрыхляет спираль, но неповрежденные цепи все равно будут слишком длинными и запутанными, чтобы раствориться или впоследствии аккуратно затвердеть. Во время экстракции некоторые пептидные связи — соединения между аминокислотами вдоль каждой цепи — также разрываются в результате гидролиза, обычно с помощью слабокислой или щелочной обработки, применяемой при предварительной обработке. Каждый разрыв укорачивает цепи, поэтому желатин в растворе представляет собой совокупность гораздо меньших, более подвижных фрагментов, а не полноразмерный коллаген исходной ткани.

Стоит различать два изменения на молекулярном уровне:

• Денатурация — разматывание.Нагрев разделяет три нити спирали на свободные цепочки. Речь идёт о структуре, а не о длине цепочек.
• Частичный гидролиз — укорачивание.Пептидные связи разрываются, укорачивая цепи и повышая растворимость. Слово «частично» имеет значение: пищевой желатин намеренно не расщепляется полностью, потому что именно цепи, оставшиеся достаточно длинными для переплетения, придают гелю прочность.

Охлаждение позволяет цепочкам частично свернуться и затвердеть гель.

Это тот самый замечательный этап, который превращает желатин в желатин. Когда горячий раствор остывает, укороченные цепи не возвращаются к неповрежденным тройным спиралям коллагена, но их части снова соединяются: образуются короткие спиральные «зоны соединения», где участки цепи складываются обратно в локальные структуры, подобные тройным спиралям, и эти соединения удерживают цепи вместе в трехмерной сети, которая задерживает воду. Эта сеть — это гель, который вы можете увидеть на охлажденном десерте. Поскольку соединения слабые и обратимые, нагревание геля снова расплавляет его, а охлаждение снова затвердевает — желатиновые желе можно многократно расплавлять и затвердевать, в отличие от большинства белков, которые необратимо затвердевают при денатурации.

Почему важны детали конверсии

Понимание этого процесса преобразования — это мост между необработанной шкурой на приемном складе и функциональным порошком в мешке. Чтобы увидеть коллагеновую сторону до его преобразования, прочитайте...Из чего делают съедобный желатин?Чтобы увидеть, где именно происходят эти химические процессы внутри всего растительного потока, см.Как производится пищевой желатин.