Коллаген, желатин ба гидролизжүүлсэн коллагены тодорхойлолт ба хэрэглээ

коллаген,желатин, ба гидролизжүүлсэн коллаген нь хоорондоо нягт холбоотой уургийн деривативууд бөгөөд өвөрмөц бүтцийн шинж чанар, үйл ажиллагааны шинж чанартай бөгөөд хоол хүнс, эм зүй, гоо сайхан, нутрасевтикт өргөн хэрэглэгддэг.l салбарууд. Энэхүү нийтлэлд тэдгээрийн молекулын бүтэц, үйлдвэрлэлийн процесс, гол функцуудыг системтэйгээр харьцуулж, эрүүл мэндийг дэмжихэд ашиглах хэрэглээг нь шинжилсэн болно. Хүнсний үйлдвэрлэл, болон арьс арчилгааны талаарх мэдээлэл, мөн тодорхой хэрэглээний тохиолдлуудад үндэслэн оновчтой сонголт хийх ойлголтыг өгдөг. Нийтлэг буруу ойлголтыг тодруулж, шинжлэх ухааны нотолгоог онцолсноор энэхүү бүтээл нь эдгээр олон талт уургийг ойлгохыг эрэлхийлж буй судлаачид, салбарын мэргэжилтнүүд болон хэрэглэгчдэд цогц гарын авлага болж өгдөг.

1. Танилцуулга

Коллаген нь амьтдын эсийн гаднах матрицад хамгийн их агуулагддаг ширхэгт уураг бөгөөд хөхтөн амьтдын биеийн нийт уургийн 25-30%-ийг эзэлдэг. Энэ нь арьс, яс, үе мөч, шөрмөс болон холбогч эдийн бүтцийн бүрэн бүтэн байдлыг хадгалахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг (Рикард-Блум, 2011). желатин мөнгидролизжүүлсэн коллаген хяналттай боловсруулалтын аргаар коллагенаас гаргаж авдаг бөгөөд гол амин хүчлийн профайлыг (жишээ нь, глицин, пролин, гидроксипролин) хадгалж, өөрчлөгдсөн физик болон химийн шинж чанарыг харуулдаг. Эдгээр гурван бодис нь нийтлэг гарал үүсэлтэй хэдий ч молекулын жин, уусах чадвар, үйл ажиллагааны хувьд мэдэгдэхүйц ялгаатай байдаг нь салбар бүрт олон янзын хэрэглээнд хүргэдэг. Байгалийн гаралтай найрлага, хөгшрөлтийн эсрэг бүтээгдэхүүн, үйл ажиллагааны хүнсний бүтээгдэхүүний хэрэглэгчдийн сонирхол нэмэгдэхийн хэрээр коллаген, желатин, гидролизжүүлсэн коллагены ялгааг ойлгох нь бүтээгдэхүүн боловсруулах, мэдээлэлтэй хэрэглээнд улам бүр чухал болж байна.

2. Бүтцийн шинж чанар ба үйлдвэрлэлийн процессууд

2.1 Коллаген

• Молекулын бүтэцУугуул коллаген нь устөрөгчийн холбоогоор холбогдсон гурван полипептидийн гинж (α-гинж)-ээр үүссэн гурвалсан спираль бүтцээс бүрдэнэ. Гинж бүр нь давтагдсан Gly-XY дарааллыг агуулдаг (X нь ихэвчлэн пролин, Y нь гидроксипролин) бөгөөд энэ нь спиральийг тогтворжуулж, коллагены суналтын бат бэхэд хувь нэмэр оруулдаг (Brodsky & Shah, 2016). Уугуул коллагены молекул жин нь 300 кДа-аас 400 кДа хооронд хэлбэлздэг тул усанд болон ихэнх органик уусгагчдад уусдаггүй.
• Эх үүсвэр ба олборлолтКоллагеныг голчлон үхрийн арьс, гахайн арьс, загасны хайрс, тахианы гуя зэрэг амьтны гаралтай дайвар бүтээгдэхүүнээс гаргаж авдаг. Олборлох үйл явцад коллаген бус уургийг зайлуулахын тулд тосгүйжүүлэх, эрдэсгүйжүүлэх, хүчил/шүлтлэг боловсруулалт хийх, дараа нь тунадасжуулах, цэвэршүүлэх зэрэг үйлдлүүд хийгддэг бөгөөд ингэснээр коллагеныг нунтаг эсвэл гель хэлбэрээр гаргаж авдаг (Li et al., 2020).

2.2 Желатин

• Молекулын бүтэцЖелатин нь коллагены хэсэгчилсэн гидролизийн үр дүнд үүсдэг бөгөөд энэ нь гурвалсан спираль бүтцийг санамсаргүй ороомог полипептидийн гинж болгон задалдаг. Түүний молекул жин нь 10 кДа-аас 100 кДа хүртэл хэлбэлздэг бөгөөд уугуул коллагентай харьцуулахад илүү өргөн тархалттай байдаг. Желатин нь Gly-XY дарааллыг хадгалдаг боловч дараалсан гурвалсан спиральгүй тул хөргөхөд термоэргэх гель сүлжээ үүсгэх боломжийг олгодог (Zhang et al., 2018).
• Үйлдвэрлэлийн үйл явцЖелатин үйлдвэрлэхэд хоёр үндсэн арга байдаг: хүчиллэг гидролиз (А хэлбэрийн желатин) ба шүлтлэг гидролиз (В хэлбэрийн желатин). Хүчиллэг гидролизийг гахайн арьснаас коллаген гаргаж авахад ашигладаг бол шүлтлэг гидролизийг үхрийн арьс, ясанд тохиромжтой. Гидролизийн дараа уусмалыг шүүж, өтгөрүүлж, шүршиж хатааж желатин нунтаг гарган авдаг. Гидролизийн түвшинг хянаж, гелийн бат бэх, зуурамтгай чанар, уусах чадварыг тэнцвэржүүлдэг (Regenstein & Regenstein, 2012).
  
  

  2.3 Гидролизжүүлсэн коллаген

  • Молекулын бүтэцГидролизд орсон коллаген (коллагены пептид буюу коллагены гидролизат гэж нэрлэдэг) нь цаашдын ферментийн эсвэл хүчлийн гидролизд ордог желатин, 1 кДа-аас 10 кДа хүртэлх молекул жинтэй жижиг пептидийн гинж үүсгэдэг. Эдгээр богино пептидүүд нь бүх температурт усанд уусдаг бөгөөд гель үүсгэдэггүй, учир нь тэдгээрийн молекулын хэмжээ нь тогтвортой сүлжээ үүсгэхэд хэтэрхий жижиг байдаг (Пей нар, 2019).
  • Үйлдвэрлэлийн үйл явц: Гидролизжүүлсэн коллаген ихэвчлэн желатиныг протеолитик ферментүүд (жишээ нь, трипсин, пепсин) эсвэл хүчтэй хүчлүүдээр боловсруулж, дараа нь пептидийг молекул жингээр нь ялгахын тулд хэт шүүлтүүрээр боловсруулснаар үйлдвэрлэдэг. Энэ процесс нь өндөр биоидэвхийг хангадаг, учир нь жижиг пептидүүд нь цаашдын боловсруулалтгүйгээр ходоод гэдэсний замд хурдан шингэж чаддаг (Jongjareonrak et al., 2014).
  3. Үндсэн үйл ажиллагааны ялгаанууд

  Үл хөдлөх хөрөнгө	Коллаген	Желатин	Гидролизжүүлсэн коллаген
  Уусах чадвар	Усанд уусдаггүй (өрөөний температурт)	Халуун усанд уусдаг; хөргөхөд гель үүсгэдэг	Усанд уусдаг (халуун/хүйтэн)
  Молекулын жин	300–400 кДа	10–100 кДа	1–10 кДа
  Бүтэц	Гурвалсан спираль	Санамсаргүй ороомог	Богино пептидүүд (спиральгүй)
  Геллингийн өмч	Үгүй	Тийм (дулааныг эргүүлж болно)	Үгүй
  Биологийн хүртээмж	Бага (хоол боловсруулах шаардлагатай)	Дунд зэрэг	Өндөр (хурдан шингээлт)
  Дулааны тогтвортой байдал	60–70°C-д чанараа алддаг	30–40°C-д денатурацид ордог (хайлмал)	Ихэнх температурт тогтвортой

   

  4. Аппликейшнүүд

  4.1 Эрүүл мэнд ба хоол тэжээлийн эмүүд

  • КоллагенУусах чадвар багатай, биоидэвхтэй байдлаас шалтгаалан уугуул коллагеныг хоолны нэмэлт тэжээл болгон ховор хэрэглэдэг. Үүний оронд үүнийг шархны боолт, эдийн инженерчлэлийн шат, эм хүргэх систем зэрэг эмнэлгийн хэрэгсэлд био нийцтэй байдал болон бүтцийн дэмжлэгийг ашиглан ашигладаг (Lee et al., 2021).
  • Желатин: Хоол тэжээлийн нэмэлт тэжээл болгон желатин гэдэсний эрүүл мэнд, нойрны чанар (глицинээр дамжуулан), ясны солилцоог дэмждэг амин хүчлүүдийг өгдөг. Мөн эмийн найрлагад (жишээ нь, капсул, шахмал) холбогч ба задлагч болгон ашигладаг (Khan et al., 2016).
  • Гидролизжүүлсэн коллагенНэмэлт тэжээлд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг хэлбэр болох гидролизжүүлсэн коллаген нь өвдөлтийг бууруулж, хөдөлгөөнийг сайжруулснаар үе мөчний эрүүл мэндийг дэмждэг нь батлагдсан (Veronese et al., 2019). Энэ нь мөн арьсны чийгшил, уян хатан чанар, коллагены нийлэгжилтийг сайжруулдаг тул хөгшрөлтийн эсрэг нэмэлт тэжээлийн гол орц болдог. Нэмж дурдахад, үүнийг спортын хоол тэжээлд булчингийн нөхөн сэргэлтийг дэмжих, дасгал хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй үрэвслийг бууруулахад ашигладаг (Zdzieblik et al., 2015).

   

  4.2 Хүнсний үйлдвэрлэл

  • КоллагенБоловсруулсан махан бүтээгдэхүүнд (жишээлбэл, хиам, хот-дог) бүтэц, ус хадгалах чадварыг сайжруулах зорилгоор ашигладаг. Мөн хатуулаг нэмэгдүүлэхийн тулд далайн гаралтай бүтээгдэхүүнд нэмдэг (Liu et al., 2018).
  • ЖелатинОлон талын хэрэглээтэй хүнсний нэмэлт болох желатиныг вазелин, зефир, чихэр, тараг үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд энэ нь гель үүсгэх, өтгөрүүлэх, тогтворжуулах шинж чанартай болгодог. Мөн зуурмагийн уян хатан чанар, хадгалах хугацааг сайжруулахын тулд нарийн боовны бүтээгдэхүүнд ашигладаг (Regenstein & Regenstein, 2012).
  • Гидролизжүүлсэн коллаген: Уургийн өндөр агууламж болон уусах чадварын улмаас уургийн батончик, смүүти, баяжуулсан ундаа зэрэг функциональ хүнсний бүтээгдэхүүнд нэмдэг. Энэ нь хүнсний амт, бүтцийг өөрчилдөггүй тул баяжуулахад тохиромжтой (Пей нар, 2019).

  4.3 Гоо сайхны бүтээгдэхүүн ба арьс арчилгаа

  • Коллаген: Арьсны чангаралтыг сайжруулж, үрчлээг багасгахын тулд тос, серум, маск зэрэгт ашигладаг. Гэсэн хэдий ч түүний том молекулын хэмжээ нь арьсны гүн давхаргад нэвтрэхийг хязгаарладаг тул голчлон гадаргуугийн чийгшүүлэгч үүрэг гүйцэтгэдэг (Schmidt & Schumann, 2017).
  • ЖелатинЧийгшүүлэх болон хальс үүсгэх шинж чанартай тул нүүрний маск болон биеийн боолтонд нэмдэг. Энэ нь чийгийг хадгалж, арьсны бүтцийг түр зуур сайжруулахад тусалдаг (Zhang et al., 2018).
  • Гидролизжүүлсэн коллаген: Хөгшрөлтийн эсрэг арьс арчилгааны бүтээгдэхүүний түгээмэл орц найрлагад багтдаг, учир нь түүний жижиг пептидийн гинж нь эвэрлэг давхаргад нэвтэрч, арьсны фибробласт дахь коллагены нийлэгжилтийг идэвхжүүлдэг. Энэ нь үрчлээг багасгаж, арьсны уян хатан чанарыг сайжруулж, саад тотгорын үйл ажиллагааг сайжруулдаг (Jongjareonrak et al., 2014).
  5. Аюулгүй байдал ба анхаарах зүйлс

  FDA болон EFSA нь гурван уургийг ерөнхийдөө аюулгүй (GRAS) гэж хүлээн зөвшөөрдөг. Гэсэн хэдий ч амьтны гаралтай бүтээгдэхүүнд (жишээлбэл, үхрийн мах, гахайн мах, загас) харшилтай хэрэглэгчид тэдгээрээс зайлсхийх хэрэгтэй. Халал болон кошер хэрэглэгчдийн хувьд зөвшөөрөгдсөн эх үүсвэрээс гаргаж авсан желатин (жишээлбэл, халал загасны желатин) байдаг. Нэмж дурдахад, коллагены бүтээгдэхүүний чанар нь эх үүсвэр, гаргаж авах арга, молекулын жингийн тархалтаас хамаарна - хэрэглэгчид гуравдагч этгээдийн туршилтын гэрчилгээтэй нэр хүндтэй үйлдвэрлэгчдийн бүтээгдэхүүнийг сонгох хэрэгтэй.

  6. Дүгнэлт

  Коллаген, желатин, гидролизжүүлсэн коллаген нь өвөрмөц бүтэц, үйл ажиллагаатай өвөрмөц деривативууд юм. Уугуул коллаген нь бүтцийн хэрэглээнд маш сайн байдаг бөгөөд желатин нь хоол хүнс, эмийн үйлдвэрлэлд гелжих шинж чанараараа үнэлэгддэг бөгөөд гидролизжүүлсэн коллаген Нэмэлт тэжээл болон арьс арчилгааны өндөр био хүртээмжтэй байдал болон эрүүл мэндэд үзүүлэх ашиг тусаараа ялгардаг. Тэдгээрийн ялгааг ойлгох нь янз бүрийн салбарт зорилтот хэрэглээ, хэрэглэгчдийн мэдээлэлтэй сонголт хийх боломжийг олгодог. Ирээдүйн судалгаа нь ургамлын гаралтай хувилбаруудыг боловсруулах, хандлах үр ашгийг дээшлүүлэх, хувь хүнд тохирсон хоол тэжээл, нөхөн төлжих анагаах ухаанд шинэ хэрэглээг судлахад чиглэгдэж магадгүй юм.