Definición e aplicación do coláxeno, a xelatina e o coláxeno hidrolizado. Resumo.

coláxeno,xelatina, e coláxeno hidrolizado son derivados de proteínas estreitamente relacionados con distintas características estruturais e propiedades funcionais, amplamente utilizados en alimentación, farmacia, cosmética e nutracéuticaindustrias. Este artigo compara sistematicamente as súas estruturas moleculares, procesos de produción e funcionalidades clave, analiza as súas aplicacións na promoción da saúde, Fabricación de alimentose coidado da pel, e proporciona información para unha selección racional baseada en casos de uso específicos. Ao aclarar conceptos erróneos comúns e destacar as evidencias científicas, este traballo serve como unha guía completa para investigadores, profesionais da industria e consumidores que buscan comprender estas proteínas versátiles.

1. Introdución

O coláxeno é a proteína fibrosa máis abundante na matriz extracelular dos animais, representando entre o 25 e o 30 % do total de proteínas corporais nos mamíferos. Desempeña un papel fundamental no mantemento da integridade estrutural da pel, os ósos, as articulacións, os tendóns e os tecidos conxuntivos (Ricard-Blum, 2011). xelatina ecoláxeno hidrolizado derivan do coláxeno mediante un procesamento controlado, conservando os perfís clave de aminoácidos (por exemplo, glicina, prolina, hidroxiprolina) e presentando propiedades físicas e químicas modificadas. Malia a súa orixe compartida, estas tres substancias difiren significativamente en peso molecular, solubilidade e funcionalidade, o que leva a diversas aplicacións en todas as industrias. Co crecente interese dos consumidores polos ingredientes naturais, os produtos antienvellecemento e os alimentos funcionais, comprender as diferenzas entre o coláxeno, a xelatina e o coláxeno hidrolizado tornouse cada vez máis importante para o desenvolvemento de produtos e o consumo informado.

2. Características estruturais e procesos de produción

2.1 Coláxeno

• Estrutura molecularO coláxeno nativo consiste nunha estrutura de tripla hélice formada por tres cadeas polipeptídicas (cadeas α) entrelazadas por pontes de hidróxeno. Cada cadea contén secuencias repetidas de Gly-XY (X adoita ser prolina, Y é hidroxiprolina), que estabilizan a hélice e contribúen á resistencia á tracción do coláxeno (Brodsky & Shah, 2016). O peso molecular do coláxeno nativo oscila entre os 300 kDa e os 400 kDa, o que o fai insoluble en auga e na maioría dos solventes orgánicos.
• Fontes e extracciónO coláxeno extráese principalmente de subprodutos animais como peles bovinas, pel porcina, escamas de peixe e patas de galiña. O proceso de extracción implica desengraxamento, desmineralización e tratamento ácido/alcalino para eliminar as proteínas non coláxenas, seguido de precipitación e purificación para obter coláxeno en forma de po ou xel (Li et al., 2020).

2.2 Xelatina

• Estrutura molecularA xelatina prodúcese mediante a hidrólise parcial do coláxeno, que rompe a estrutura de tripla hélice en cadeas polipeptídicas enroladas aleatoriamente. O seu peso molecular oscila entre os 10 kDa e os 100 kDa, cunha distribución máis ampla en comparación co coláxeno nativo. A xelatina conserva a secuencia Gly-XY pero carece da tripla hélice ordenada, o que lle permite formar unha rede de xel termorreversible ao arrefriarse (Zhang et al., 2018).
• Proceso de produciónA fabricación de xelatina implica dous métodos principais: a hidrólise ácida (xelata tipo A) e a hidrólise alcalina (xelata tipo B). A hidrólise ácida utilízase para o coláxeno da pel porcina, mentres que a hidrólise alcalina é axeitada para peles e ósos bovinos. Despois da hidrólise, a solución fíltrase, concéntrase e sécase por pulverización para producir xelatina en po. O grao de hidrólise contrólase para equilibrar a forza de xelificación, a viscosidade e a solubilidade (Regenstein e Regenstein, 2012).
  
  

  2.3 coláxeno hidrolizado

  • Estrutura molecularO coláxeno hidrolizado (tamén chamado péptidos de coláxeno ou hidrolizado de coláxeno) sofre unha hidrólise encimática ou ácida adicional de xelatina, o que resulta en cadeas peptídicas máis pequenas cun peso molecular de 1 kDa a 10 kDa. Estes péptidos curtos son solubles en auga a todas as temperaturas e non forman xeles, xa que o seu tamaño molecular é demasiado pequeno para formar unha rede estable (Pei et al., 2019).
  • Proceso de produción: coláxeno hidrolizado prodúcese normalmente tratando a xelatina con encimas proteolíticos (por exemplo, tripsina, pepsina) ou ácidos fortes, seguido de ultrafiltración para separar os péptidos por peso molecular. O proceso garante unha alta biodispoñibilidade, xa que os pequenos péptidos poden absorberse rapidamente no tracto gastrointestinal sen necesidade de dixestión adicional (Jongjareonrak et al., 2014).
  3. Diferenzas funcionais clave

  Propiedade	coláxeno	Xelatina	coláxeno hidrolizado
  Solubilidade	Insoluble en auga (temperatura ambiente)	Soluble en auga quente; forma xel ao arrefriar	Soluble en auga (fría/quente)
  Peso molecular	300–400 kDa	10–100 kDa	1–10 kDa
  Estrutura	Tripla hélice	Bobina aleatoria	Péptidos curtos (sen hélice)
  Propiedade de xelificación	Non	Si (termoreversible)	Non
  Biodispoñibilidade	Baixo (require dixestión)	Moderado	Alta (absorción rápida)
  Estabilidade térmica	Desnaturaliza a 60–70 °C	Desnaturaliza a 30–40 °C (fúndese)	Estable á maioría das temperaturas

   

  4. Aplicacións

  4.1 Saúde e nutracéuticos

  • coláxenoDebido á súa baixa solubilidade e biodispoñibilidade, o coláxeno nativo raramente se usa como suplemento dietético. En cambio, utilízase en dispositivos médicos como apósitos para feridas, andamiaxes de enxeñaría de tecidos e sistemas de administración de fármacos, aproveitando a súa biocompatibilidade e soporte estrutural (Lee et al., 2021).
  • XelatinaComo suplemento nutricional, xelatina proporciona aminoácidos que favorecen a saúde intestinal, a calidade do sono (a través da glicina) e o metabolismo óseo. Tamén se emprega en formulacións farmacéuticas (por exemplo, cápsulas, comprimidos) como aglutinante e desintegrante (Khan et al., 2016).
  • coláxeno hidrolizadoA forma máis empregada nos suplementos, o coláxeno hidrolizado, está probado para favorecer a saúde das articulacións ao reducir a dor e mellorar a mobilidade (Veronese et al., 2019). Tamén mellora a hidratación, a elasticidade e a síntese de coláxeno da pel, o que o converte nun ingrediente clave nos suplementos antienvellecemento. Ademais, utilízase na nutrición deportiva para promover a recuperación muscular e reducir a inflamación inducida polo exercicio (Zdzieblik et al., 2015).

   

  4.2 Industria alimentaria

  • coláxenoÚsase en carnes procesadas (por exemplo, salchichas, perritos quentes) para mellorar a textura e a retención de auga. Tamén se engade a produtos do mar para mellorar a firmeza (Liu et al., 2018).
  • XelatinaUn aditivo alimentario versátil, a xelatina úsase para producir xeleas, nubes, caramelos de goma e iogur, xa que lle proporciona propiedades xelificantes, espesantes e estabilizantes. Tamén se emprega en produtos de panadería para mellorar a elasticidade da masa e a súa vida útil (Regenstein e Regenstein, 2012).
  • coláxeno hidrolizadoEngádese a alimentos funcionais como barras de proteínas, batidos e bebidas enriquecidas polo seu alto contido en proteínas e solubilidade. Non altera o sabor nin a textura dos alimentos, o que o fai ideal para a fortificación (Pei et al., 2019).

  4.3 Cosméticos e coidado da pel

  • coláxenoÚsase en cremas, sérums e máscaras para mellorar a firmeza da pel e reducir as engurras. Non obstante, o seu gran tamaño molecular limita a penetración nas capas máis profundas da pel, polo que actúa principalmente como hidratante superficial (Schmidt e Schumann, 2017).
  • XelatinaEngádese a máscaras faciais e envolturas corporais polas súas propiedades hidratantes e formadoras de película. Axuda a reter a humidade e mellorar a textura da pel temporalmente (Zhang et al., 2018).
  • coláxeno hidrolizadoUn ingrediente popular en produtos antienvellecemento para o coidado da pel, xa que as súas pequenas cadeas peptídicas poden penetrar no estrato córneo e estimular a síntese de coláxeno nos fibroblastos da pel. Reduce as engurras, mellora a elasticidade da pel e potencia a función barreira (Jongjareonrak et al., 2014).
  5. Seguridade e consideracións

  As tres proteínas son recoñecidas xeralmente como seguras (GRAS) pola FDA e a EFSA. Non obstante, os consumidores con alerxias a produtos animais (por exemplo, carne de vaca, porco, peixe) deben evitalas. Para os consumidores halal e kosher, hai dispoñible xelatina derivada de fontes permitidas (por exemplo, xelatina de peixe para halal). Ademais, a calidade dos produtos de coláxeno depende da fonte, o método de extracción e a distribución do peso molecular; os consumidores deben elixir produtos de fabricantes de renome con certificacións de probas de terceiros.

  6. Conclusión

  O coláxeno, a xelatina e o coláxeno hidrolizado son derivados distintos con estruturas e funcionalidades únicas. O coláxeno nativo destaca nas aplicacións estruturais, a xelatina é valorada polas súas propiedades xelificantes en alimentos e produtos farmacéuticos e coláxeno hidrolizado destaca pola súa alta biodisponibilidade e os seus beneficios para a saúde en suplementos e coidados da pel. Comprender as súas diferenzas permite o seu uso específico en diversas industrias e a toma de decisións informadas por parte dos consumidores. As investigacións futuras poden centrarse no desenvolvemento de alternativas baseadas en plantas, na mellora da eficiencia da extracción e na exploración de novas aplicacións en nutrición personalizada e medicina rexenerativa.