Коллаген, желатин және гидролизденген коллагеннің анықтамасы және қолданылуы

коллаген,желатинжәне гидролизденген коллаген тағам, фармацевтика, косметика және нутрицевтика салаларында кеңінен қолданылатын, құрылымдық және функционалдық қасиеттері ерекше ақуыз туындылары болып табылады.Бұл мақалада олардың молекулалық құрылымдары, өндіріс процестері және негізгі функциялары жүйелі түрде салыстырылады, денсаулықты нығайтудағы қолданылуы талданады, Азық-түлік өндірісі, және тері күтімі, және нақты пайдалану жағдайларына негізделген рационалды таңдау үшін түсініктер береді. Жалпы қате түсініктерді түсіндіру және ғылыми дәлелдерді көрсету арқылы бұл жұмыс осы жан-жақты ақуыздарды түсінуге тырысатын зерттеушілерге, сала мамандарына және тұтынушыларға кешенді нұсқаулық ретінде қызмет етеді.

1. Кіріспе

Коллаген - жануарлардың жасушадан тыс матрицасында ең көп кездесетін талшықты ақуыз, сүтқоректілердің жалпы дене ақуызының 25-30%-ын құрайды. Ол терінің, сүйектердің, буындардың, сіңірлердің және дәнекер тіндердің құрылымдық тұтастығын сақтауда маңызды рөл атқарады (Рикард-Блум, 2011). желатин жәнегидролизденген коллаген бақыланатын өңдеу арқылы коллагеннен алынады, негізгі аминқышқылдарының профильдерін (мысалы, глицин, пролин, гидроксипролин) сақтайды, сонымен қатар өзгертілген физикалық және химиялық қасиеттерін көрсетеді. Ортақ шығу тегіне қарамастан, бұл үш зат молекулалық салмағы, ерігіштігі және функционалдығы бойынша айтарлықтай ерекшеленеді, бұл салалар бойынша әртүрлі қолданыстарға әкеледі. Табиғи ингредиенттерге, қартаюға қарсы өнімдерге және функционалды тағамдарға тұтынушылардың қызығушылығының артуымен коллаген, желатин және гидролизденген коллаген арасындағы айырмашылықтарды түсіну өнімді әзірлеу және ақпараттандырылған тұтыну үшін маңызды бола бастады.

2. Құрылымдық сипаттамалары және өндірістік процестер

2.1 Коллаген

• Молекулалық құрылымТабиғи коллаген сутегі байланыстары арқылы өзара байланысқан үш полипептидтік тізбектен (α-тізбектерден) тұратын үштік спиральды құрылымнан тұрады. Әрбір тізбекте қайталанатын Gly-XY тізбектері бар (X көбінесе пролин, Y гидроксипролин), олар спиральды тұрақтандырады және коллагеннің созылу беріктігіне ықпал етеді (Бродский және Шах, 2016). Табиғи коллагеннің молекулалық салмағы 300 кДа-дан 400 кДа-ға дейін, бұл оны суда және көптеген органикалық еріткіштерде ерімейді.
• Дереккөздер және өндіруКоллаген негізінен ірі қара терісі, шошқа терісі, балық қабыршақтары және тауық аяқтары сияқты жануарлардан алынатын қосымша өнімдерден алынады. Экстракция процесі коллаген емес ақуыздарды кетіру үшін майсыздандыруды, минералсыздандыруды және қышқыл/сілтілік өңдеуді, содан кейін ұнтақ немесе гель түрінде коллаген алу үшін тұндыру мен тазартуды қамтиды (Li және т.б., 2020).

2.2 Желатин

• Молекулалық құрылымЖелатин коллагеннің ішінара гидролизі арқылы өндіріледі, бұл үштік спираль құрылымын кездейсоқ шиыршықталған полипептидтік тізбектерге бөледі. Оның молекулалық салмағы 10 кДа-дан 100 кДа-ға дейін, табиғи коллагенмен салыстырғанда кең таралуы бар. Желатин Gly-XY тізбегін сақтайды, бірақ реттелген үштік спиральға ие емес, бұл салқындатылған кезде термоқайтымды гель желісін құруға мүмкіндік береді (Zhang et al., 2018).
• Өндіріс процесіЖелатин өндірісі екі негізгі әдісті қамтиды: қышқыл гидролизі (А типті желатин) және сілтілі гидролиз (В типті желатин). Қышқыл гидролизі шошқа терісінен коллаген алу үшін қолданылады, ал сілтілі гидролиз ірі қара мал терісі мен сүйектеріне жарамды. Гидролизден кейін ерітінді сүзіліп, концентрленіп, желатин ұнтағын алу үшін бүріккішпен кептіріледі. Гидролиз дәрежесі гель түзілу беріктігі, тұтқырлығы және ерігіштігі теңестіру үшін бақыланады (Regenstein & Regenstein, 2012).
  
  

  2.3 Гидролизденген коллаген

  • Молекулалық құрылымГидролизденген коллаген (коллаген пептидтері немесе коллаген гидролизаты деп те аталады) одан әрі ферментативті немесе қышқылдық гидролизге ұшырайды желатиннәтижесінде молекулалық салмағы 1 кДа-дан 10 кДа-ға дейінгі кішірек пептидтік тізбектер пайда болады. Бұл қысқа пептидтер кез келген температурада суда ериді және гель түзбейді, себебі олардың молекулалық өлшемі тұрақты желі құру үшін тым кішкентай (Пей және т.б., 2019).
  • Өндіріс процесі: Гидролизденген коллаген әдетте желатинді протеолитикалық ферменттермен (мысалы, трипсин, пепсин) немесе күшті қышқылдармен өңдеу, содан кейін пептидтерді молекулалық салмағы бойынша бөлу үшін ультрафильтрация арқылы өндіріледі. Бұл процесс жоғары биожетімділікті қамтамасыз етеді, себебі ұсақ пептидтер асқазан-ішек жолында одан әрі қорытылмай тез сіңуі мүмкін (Jongjareonrak et al., 2014).
  3. Негізгі функционалдық айырмашылықтар

  Мүлік	Коллаген	Желатин	Гидролизденген коллаген
  Ерігіштігі	Суда ерімейді (бөлме температурасында)	Ыстық суда ериді; салқындаған кезде гель түзеді	Суда ериді (ыстық/суық)
  Молекулалық салмақ	300–400 кДа	10–100 кДа	1–10 кДа
  Құрылым	Үштік спираль	Кездейсоқ катушка	Қысқа пептидтер (спиральсыз)
  Гельдеу қасиеті	Жоқ	Иә (термометриялық қайтымсыз)	Жоқ
  Биожетімділігі	Төмен (ас қорытуды қажет етеді)	Орташа	Жоғары (жылдам сіңіру)
  Термиялық тұрақтылық	60–70°C температурада денатурацияланады	30–40°C температурада денатурацияланады (балқыған күйінде)	Көптеген температураларда тұрақты

   

  4. Қолданбалар

  4.1 Денсаулық сақтау және нутрицевтика

  • КоллагенЕрігіштігі мен биожетімділігінің төмендігіне байланысты табиғи коллаген тағамдық қоспа ретінде сирек қолданылады. Оның орнына ол биоүйлесімділігі мен құрылымдық қолдауын пайдалана отырып, жара таңғыштары, тіндерді инженерлік тұрғыдан өңдеуге арналған каркастар және дәрі-дәрмек жеткізу жүйелері сияқты медициналық құрылғыларда қолданылады (Lee et al., 2021).
  • Желатин: Тағамдық қоспа ретінде, желатин ішек денсаулығын, ұйқы сапасын (глицин арқылы) және сүйек метаболизмін қолдайтын аминқышқылдарымен қамтамасыз етеді. Ол сондай-ақ фармацевтикалық құрамдарда (мысалы, капсулалар, таблеткалар) байланыстырушы және ыдыратушы ретінде қолданылады (Khan et al., 2016).
  • Гидролизденген коллагенҚоспаларда ең көп қолданылатын түрі гидролизденген коллаген ауырсынуды азайту және қозғалғыштығын жақсарту арқылы буындардың денсаулығын қолдайтыны дәлелденген (Veronese және т.б., 2019). Ол сондай-ақ терінің ылғалдануын, серпімділігін және коллаген синтезін жақсартады, бұл оны қартаюға қарсы қоспалардың негізгі ингредиенті етеді. Сонымен қатар, ол бұлшықеттердің қалпына келуін ынталандыру және жаттығудан туындаған қабынуды азайту үшін спорттық тамақтануда қолданылады (Zdzieblik және т.б., 2015).

   

  4.2 Тамақ өнеркәсібі

  • Коллаген: Өңделген ет өнімдерінде (мысалы, шұжықтар, хот-догтар) құрылымын және суды сақтауды жақсарту үшін қолданылады. Сондай-ақ, қаттылықты арттыру үшін теңіз өнімдеріне қосылады (Liu et al., 2018).
  • ЖелатинЖелатин әмбебап тағамдық қоспа болып табылады, ол желе, зефир, кәмпиттер және йогурт өндіру үшін қолданылады, бұл гель түзу, қоюландыру және тұрақтандыру қасиеттерін береді. Ол сондай-ақ нан-тоқаш өнімдерінде қамырдың серпімділігін және сақтау мерзімін жақсарту үшін қолданылады (Regenstein & Regenstein, 2012).
  • Гидролизденген коллагенАқуыздың жоғары мөлшері мен ерігіштігі үшін ақуыз батончиктері, смузилер және байытылған сусындар сияқты функционалды тағамдарға қосылады. Ол тағамдардың дәмін немесе құрылымын өзгертпейді, бұл оны байыту үшін өте қолайлы етеді (Пей және т.б., 2019).

  4.3 Косметика және тері күтімі

  • КоллагенТерінің серпімділігін жақсарту және әжімдерді азайту үшін кремдерде, сарысуларда және маскаларда қолданылады. Дегенмен, оның үлкен молекулалық мөлшері терінің терең қабаттарына енуін шектейді, сондықтан ол негізінен беткі ылғалдандырғыш ретінде әрекет етеді (Schmidt & Schumann, 2017).
  • ЖелатинЫлғалдандыратын және қабықша түзетін қасиеттері үшін бет маскалары мен дене орамалдарына қосылады. Ол ылғалды сақтауға және терінің құрылымын уақытша жақсартуға көмектеседі (Чжан және т.б., 2018).
  • Гидролизденген коллагенҚартаюға қарсы тері күтімі өнімдерінің танымал ингредиенті, себебі оның ұсақ пептидтік тізбектері мүйізді қабатқа еніп, тері фибробласттарында коллаген синтезін ынталандыра алады. Ол әжімдерді азайтады, терінің серпімділігін жақсартады және тосқауыл қызметін күшейтеді (Jongjareonrak және т.б., 2014).
  5. Қауіпсіздік және ескеретін жайттар

  FDA және EFSA үш ақуыздың барлығын қауіпсіз (GRAS) деп таныды. Дегенмен, жануарлардан алынатын өнімдерге (мысалы, сиыр еті, шошқа еті, балық) аллергиясы бар тұтынушылар олардан аулақ болу керек. Халал және кошерлік тұтынушылар үшін рұқсат етілген көздерден алынған желатин (мысалы, халал үшін балық желатині) қолжетімді. Сонымен қатар, коллаген өнімдерінің сапасы көзге, экстракция әдісіне және молекулалық салмақтың таралуына байланысты - тұтынушылар үшінші тарап сынақ сертификаттары бар беделді өндірушілердің өнімдерін таңдауы керек.

  6. Қорытынды

  Коллаген, желатин және гидролизденген коллаген – ерекше құрылымдары мен функциялары бар ерекше туындылар. Табиғи коллаген құрылымдық қолданыстарда жақсы қолданылады, желатин тамақ және фармацевтикадағы гель түзу қасиеттерімен бағаланады және гидролизденген коллаген қоспалар мен тері күтіміндегі жоғары биожетімділігімен және денсаулыққа пайдасымен ерекшеленеді. Олардың айырмашылықтарын түсіну әртүрлі салаларда мақсатты пайдалануға және тұтынушылардың хабардар таңдауына мүмкіндік береді. Болашақ зерттеулер өсімдік негізіндегі баламаларды әзірлеуге, экстракция тиімділігін арттыруға және жекелендірілген тамақтану мен регенеративті медицинада жаңа қолданбаларды зерттеуге бағытталуы мүмкін.