Skilgreining og notkun kollagens, gelatíns og vatnsrofins kollagens. Ágrip

kollagen,gelatínog vatnsrofið kollagen eru náskyldar próteinafleiður með mismunandi byggingareiginleika og virkni, mikið notaðar í matvælum, lyfjum, snyrtivörum og næringarfræðil atvinnugreinar. Þessi grein ber kerfisbundið saman sameindabyggingu þeirra, framleiðsluferli og lykilvirkni, greinir notkun þeirra í heilsufarsfræðslu, Matvælaframleiðsla, og húðvörur, og veitir innsýn í skynsamlega val byggða á tilteknum notkunartilfellum. Með því að skýra algengar misskilninga og varpa ljósi á vísindalegar sannanir þjónar þessi vinna sem ítarleg leiðarvísir fyrir vísindamenn, fagfólk í greininni og neytendur sem vilja skilja þessi fjölhæfu prótein.

1. Inngangur

Kollagen er algengasta trefjaríka próteinið í utanfrumuefni dýra og nemur 25–30% af heildarpróteini í líkama spendýra. Það gegnir mikilvægu hlutverki í að viðhalda byggingarheild húðar, beina, liða, sina og bandvefja (Ricard-Blum, 2011). gelatín ogvatnsrofið kollagen eru unnin úr kollageni með stýrðri vinnslu, þar sem lykil amínósýrur (t.d. glýsín, prólín, hýdroxýprólín) varðveitast en sýna breytta eðlis- og efnafræðilega eiginleika. Þrátt fyrir sameiginlegan uppruna eru þessi þrjú efni mjög ólík hvað varðar mólþyngd, leysni og virkni, sem leiðir til fjölbreyttrar notkunar í mismunandi atvinnugreinum. Með vaxandi áhuga neytenda á náttúrulegum innihaldsefnum, öldrunarvarnavörum og virkum matvælum hefur skilningur á muninum á kollageni, gelatíni og vatnsrofnu kollageni orðið sífellt mikilvægari fyrir vöruþróun og upplýsta neyslu.

2. Byggingareiginleikar og framleiðsluferli

2.1 Kollagen

• SameindabyggingUpprunalegt kollagen samanstendur af þrefaldri helixbyggingu sem myndast af þremur fjölpeptíðkeðjum (α-keðjum) sem fléttast saman með vetnistengjum. Hver keðja inniheldur endurteknar Gly-XY raðir (X er oft prólín, Y er hýdroxýprólín), sem stöðuga helixinn og stuðla að togstyrk kollagens (Brodsky & Shah, 2016). Mólþungi upprunalegs kollagens er á bilinu 300 kDa til 400 kDa, sem gerir það óleysanlegt í vatni og flestum lífrænum leysum.
• Heimildir og útdrátturKollagen er aðallega unnið úr aukaafurðum úr dýrum eins og nautgripahúðum, svínaskinn, fiskhreistrum og kjúklingafótum. Útdráttarferlið felur í sér fituhreinsun, steinefnahreinsun og sýru-/basameðferð til að fjarlægja prótein sem ekki innihalda kollagen, og síðan útfellingu og hreinsun til að fá kollagen í duft- eða hlaupformi (Li o.fl., 2020).

2.2 Gelatín

• SameindabyggingGelatín er framleitt með að hluta vatnsrofi kollagens, sem brýtur þríþætta helixbyggingu þess í handahófskenndar fjölpeptíðkeðjur. Mólmassi þess er á bilinu 10 kDa til 100 kDa, með breiðari dreifingu samanborið við náttúrulegt kollagen. Gelatín heldur Gly-XY röðinni en skortir raðaða þríþætta helixinn, sem gerir því kleift að mynda hitaafturkræft gelnet þegar það er kælt (Zhang o.fl., 2018).
• FramleiðsluferliFramleiðsla á gelatíni felur í sér tvær meginaðferðir: sýruvatnsrof (gelatín af gerð A) og basískt vatnsrof (gelatín af gerð B). Sýrt vatnsrof er notað fyrir kollagen úr svínaskinn, en basískt vatnsrof hentar fyrir nautgripahúðir og bein. Eftir vatnsrof er lausnin síuð, þykkt og úðaþurrkuð til að framleiða gelatínduft. Vatnsrofsstigið er stýrt til að jafna hlaupstyrk, seigju og leysni (Regenstein & Regenstein, 2012).
  
  

  2.3 Vatnsrofið kollagen

  • SameindabyggingVatnsrofið kollagen (einnig kallað kollagenpeptíð eða kollagenhýdrólýsat) gengst undir frekari ensím- eða sýruvatnsrof gelatín, sem leiðir til minni peptíðkeðja með mólþunga frá 1 kDa til 10 kDa. Þessi stuttu peptíð eru leysanleg í vatni við öll hitastig og mynda ekki gel, þar sem mólstærð þeirra er of lítil til að mynda stöðugt net (Pei o.fl., 2019).
  • Framleiðsluferli: Vatnsrofið kollagen er yfirleitt framleitt með því að meðhöndla gelatín með próteinkljúfandi ensímum (t.d. trypsíni, pepsíni) eða sterkum sýrum, og síðan með örsíun til að aðskilja peptíð eftir mólþyngd. Ferlið tryggir mikla líffræðilega aðgengileika, þar sem smáu peptíðin geta frásogast hratt í meltingarveginum án frekari meltingar (Jongjareonrak o.fl., 2014).
  3. Lykilmunur á virkni

  Eign	Kollagen	Gelatín	Vatnsrofið kollagen
  Leysni	Óleysanlegt í vatni (stofuhita)	Leysanlegt í heitu vatni; myndar gel þegar það kólnar	Leysanlegt í vatni (heitt/kalt)
  Mólþungi	300–400 kDa	10–100 kDa	1–10 kDa
  Uppbygging	Þrefaldur helix	Handahófskennd spóla	Stutt peptíð (engin helix)
  Gelmyndandi eiginleikar	Nei	Já (hitaviðsnúanlegt)	Nei
  Líffræðilegt aðgengi	Lítið (krefst meltingar)	Miðlungs	Mikil (hröð frásog)
  Hitastöðugleiki	Eyðst við 60–70°C	Eyðst við 30–40°C (bráðnar)	Stöðugt við flest hitastig

   

  4. Umsóknir

  4.1 Heilbrigði og næringarefni

  • KollagenVegna lítillar leysni og lífvirkni er innfæddur kollagen sjaldan notaður sem fæðubótarefni. Þess í stað er hann notaður í lækningatæki eins og sáraumbúðir, vefjaverkfræðigrindur og lyfjagjöfarkerfi, og nýtir sér lífsamhæfni þess og uppbyggingu (Lee o.fl., 2021).
  • GelatínSem fæðubótarefni, gelatín veitir amínósýrur sem styðja við heilbrigði þarmaflórunnar, svefngæði (með glýsíni og beinbrot. Það er einnig notað í lyfjaformúlur (t.d. hylki, töflur) sem bindiefni og sundrunarefni (Khan o.fl., 2016).
  • Vatnsrofið kollagenVatnsrofið kollagen er algengasta formið í fæðubótarefnum og hefur reynst styðja við heilbrigði liða með því að draga úr verkjum og bæta hreyfigetu (Veronese o.fl., 2019). Það eykur einnig rakastig húðarinnar, teygjanleika og kollagenmyndun, sem gerir það að lykilinnihaldsefni í öldrunarvarna fæðubótarefnum. Að auki er það notað í íþróttanæringu til að stuðla að vöðvabata og draga úr bólgu af völdum áreynslu (Zdzieblik o.fl., 2015).

   

  4.2 Matvælaiðnaður

  • KollagenNotað í unnum kjötvörum (t.d. pylsum, pylsum) til að bæta áferð og vökvasöfnun. Það er einnig bætt í sjávarafurðir til að auka fastleika (Liu o.fl., 2018).
  • GelatínGelatín er fjölhæft aukefni í matvælum og er notað til að framleiða hlaup, sykurpúða, gúmmínammi og jógúrt, þar sem það veitir hlaupmyndandi, þykkjandi og stöðugandi eiginleika. Það er einnig notað í bakarívörur til að bæta teygjanleika og geymsluþol deigs (Regenstein & Regenstein, 2012).
  • Vatnsrofið kollagenBætt í starfræna matvæli eins og próteinstykki, þeytinga og víggirta drykki vegna mikils próteininnihalds og leysni. Það breytir ekki bragði eða áferð matvæla, sem gerir það tilvalið til víggirðingar (Pei o.fl., 2019).

  4.3 Snyrtivörur og húðvörur

  • KollagenNotað í kremum, sermum og maska ​​til að bæta stinnleika húðarinnar og draga úr hrukkum. Hins vegar takmarkar stór sameindastærð þess innrásina í dýpri húðlög, þannig að það virkar fyrst og fremst sem rakakrem á yfirborðið (Schmidt & Schumann, 2017).
  • GelatínBætt í andlitsgrímur og líkamsvafninga vegna rakagefandi og filmumyndandi eiginleika þess. Það hjálpar til við að halda raka inni og bæta áferð húðarinnar tímabundið (Zhang o.fl., 2018).
  • Vatnsrofið kollagenVinsælt innihaldsefni í húðvörum gegn öldrun, þar sem smáar peptíðkeðjur þess geta komist inn í hornlagið og örvað kollagenmyndun í vefjafrumum húðarinnar. Það dregur úr hrukkum, bætir teygjanleika húðarinnar og eykur starfsemi húðhindrana (Jongjareonrak o.fl., 2014).
  5. Öryggi og atriði sem þarf að hafa í huga

  Öll þrjú próteinin eru almennt viðurkennd sem örugg (GRAS) af FDA og EFSA. Hins vegar ættu neytendur með ofnæmi fyrir dýraafurðum (t.d. nautakjöti, svínakjöti, fiski) að forðast þau. Halal- og kosher-neytendur geta fengið gelatín úr leyfilegum uppruna (t.d. fiskgelatín fyrir halal). Að auki fer gæði kollagenafurða eftir uppruna, útdráttaraðferð og dreifingu sameindaþyngdar — neytendur ættu að velja vörur frá virtum framleiðendum með prófunarvottorð frá þriðja aðila.

  6. Niðurstaða

  Kollagen, gelatín og vatnsrofið kollagen eru aðskildar afleiður með einstaka uppbyggingu og virkni. Innfæddur kollagen er framúrskarandi í uppbyggingu, gelatín er metið fyrir hlaupmyndandi eiginleika sína í matvælum og lyfjum, og vatnsrofið kollagen Skýrist af mikilli aðgengileika og heilsufarslegum ávinningi í fæðubótarefnum og húðvörum. Skilningur á muninum gerir kleift að nota þetta efni markvisst í ýmsum atvinnugreinum og upplýsta ákvörðun neytenda. Framtíðarrannsóknir gætu beinst að því að þróa plöntutengda valkosti, bæta skilvirkni útdráttar og kanna ný notkunarsvið í sérsniðinni næringu og endurnýjandi læknisfræði.