دانلود تحقیق ژلاتین ماهی

چکیده غذا و صنعت دارو سازی در سراسر دنیا شاهد تقاضای روزافزونی برای کلاژن و ژلاتین می‌باشد.

ژلاتین‌های پستانداران (وابسته به خوک و گاو) که به عنوان محبوب‌ترین و گسترده‌ترین نوع ژلاتین مورد استفاده قرار می‌گیرد، مبحثی است که مورد اجبار و شک و تردید اساسی در مصرف کنندگان قرار گرفته است و این شک و تردیدها به علت مربوط بودن به سلامت و مباحث فرهنگی اجتماعی است، می‌باشد.

ژلاتین ماهی (مخصوصاً ماهی‌های آب گرم) خصوصیات مشابهی را با ژلاتین خوکی (Porcine) دارند و ممکن است به عنوان جایگزینی برای ژلاتین پستانداران در جهت استفاده از آنها در محصولات غذایی بکار روند.

تولید و استفاده از ژلاتین ماهی نه تنها نیاز مصرف کننده را ارضا می‌کند، بلکه به عنوان ابزاری در جهت استفاده از برخی از فرآورده‌های فرعی صنعت ماهیگیری بکار می‌رود.

این مرور بر روی خصوصیات منحصر بفرد، مزایا، اجبارات و چالش‌هایی که در تولید و استفاده از ژلاتین‌ ماهی موجود می‌باشد و در جهت فراهم آوردن یک دید جامع و یک بینش عمیق‌تر بر روی عناصر غذایی مهم عمل می‌کند، همانطور که دورنهایی است برای بهره‌برداری بازرگانی در آینده و راهنمایی است برای مطالعات آینده.

مقدمه ژلاتین، یکی از محبوب‌ترین پلی‌مرهای زیستی است که به طور گسترده‌ای در غذا، داروسازی، لوازم آرایشی و کاربردهای عکسبرداری استفاده می‌شود و همه آنها به خاطر خصوصیات تکنولوژیکی و وظیفه‌ای آن است.

در صنعت غذاسازی، ژلاتین در ساخت مرباجات و شیرینی‌جات (اساساً برای فرهم آوردن آدامس‌ها، نساجی و پایاسازی کف) تولیداتی با چربی پایین (برای تولید خامه، کاهش چربی)، لبنیات (برای تثبیت و پایاسازی و بافندگی) چیزهای پخته شده (برای امولسیون‌سازی، تهیه ژله و پایاسازی و تثبیت) و محصولات گوشتی (برای فراهم آوردن پیوند آب) بکار می‌رود.

در زمینه‌های پزشکی و داروسازی، ژلاتین به عنوان جایگاهی برای ایمپلانت‌، در داروهای قابل تزریق برای ارائه میکروسفرها و در تزریقات درون وریدی استفاده می‌شود.

همچنین گزارش‌هایی وجود دارد که در آن واکسن‌های ویروسی رقیق و زنده در جهت ایمنی در برابر کرم کدو، اوریون، سرخجه، استفالوپاتی ژاپنی، هاری، دیفتری و کزاز است که شامل ژلاتینی است که به عنوان تثبیت کننده بکار می‌رود.

در صنعت داروسازی، ژلاتین به طور گسترده‌ای برای ساخت کپسول‌های سخت و نرم، بسط دهنده‌های پلاسما و در معالجه زخم‌ها استفاده می‌شود.

ژلاتین حاوی کالری کمی است و به طور معمول برای استفاده در مواد خوراکی توصیه شده است.

از آن جهت که باعث افزایش میزان پروتئین می‌شود و مخصوصاً در غذاهای مربوط به بدن‌سازی نیز مفید جلوه کرده است.

علاوه بر این، ژلاتین برای کاهش میزان کربوهیدرات موجود در غذا بکار می‌رود که برای بیماران دیابتی فرمول‌سازی شده‌اند.

درخواست جهانی برای ژلاتیم در تمام این سال‌ها رو به افزایش بوده است.

گزارشات اخیر نشان داده است که تولید جهانی سالیانه ژلاتین در حدود 326000 تن می‌باشد که همراه با ژلاتین مشتق شده از پوست خوک که به عنوان بالاترین میزان تولید خارجی 46 درصدی به حساب می‌آید و توسط پوست خام گاوی (4/29%)، استخوان‌ها (1/23%) و منابع دیگر (5/1%) به دنبال آن می‌آید.

با وجودی که ژلاتین دامنه وسیعی از موارد استعمال مفید دارد، بدبینی و روابط قوی هنوز هم با توجه به موارد استفاده آن به مصرف کنندگان فشار زیادی وارد می‌آورد.

این مسائل به تمایلات مذهبی (که هم یهودیان و هم مسلمانان استفاده از هرگونه محصول مربوط به خوک را ممنوع دانسته، در صورتی که هندیان استفاده از گوشت گاو را ممنوع می‌دانند) و همچنین هواخواهی و تبعیت از گیاهخواری در سراسر دنیا مربوط می‌شود.

علاوه بر این دلواپسی و نگرانی محققان در این باره است که آیا بافت‌های حیوانی که از ژلاتین‌و کلاژن مشتق شده است، ظرفیت انتقال حاملان ژن‌های بیماری‌زا مثل پروتئین پریون را دارند یا خیر؟

به هرحال، مطالعاتی که توسط چندین نویسنده هدایت شد، نشانگر این مطلب است که فرآیندتولید ژلاتین مانع موثری در برابر پریون‌های BSE می‌باشد.

برای نمونه در مارس سال 2003، کمیته علمی گوساله‌پروری اروپا ثابت کرد که خطر مربوط به ژلاتین استخوانی گاوی (بوین) نزدیک به صفر است.

با وجودی که ژلاتین خوکی (پورسین) برای ترازهای بالای تولید بکار می‌روند، اما مقادیر چشمگیری از ژلاتین که در صنعت داروسازی و مواد خوراکی بکار می‌رود از گاوهای مشتق شده‌اند.

بخش BSE درست مثل وابستگی‌های مذهبی به تحقیقات فشرده‌ای مخصوصاً در اروپا وادار شده است تا بتواند جایگزین‌هایی را برای ژلاتین مشتق شده از پستانداران شناسایی کرده و به توسعه آن بپردازد.

علاوه بر این، رقابت‌های زیادی در میان سازندگان وجود دارد که در جهت تهیه پوست خوک و سایر منابع پستانداران است و تقاضاهای روزافزون و قیمت‌های رو به افزایشی را موجب شده است.

به هرحال، جایگزین‌های زیادی موجود است، ولی غیرممکن است که ما بتوانیم ژلاتین را به طور کلی حذف کنیم.

محققان از انجمن‌ها و صنعت‌های مختلف توانسته‌اند جایگزینی برای ژلاتین پیدا کنند.

در بین دهه اخیر علاقه زیادی در بازارهای ژلاتین مشتق شده از ماهی و ماکیان موجود بوده است.

پوست ماکیان و استخوان‌ها در آینده نزدیک برای تهیه ژلاتین مورد استفاده قرار خواهد گرفت، اما محصولات تجاری به طور رایجی توسط محصولات قانونی محدود شده است.

پوستی که از ماکیان بدست می‌آید، به عنوان ماده خام برای سایر کاربردهای غذایی و خوراکی بکار می‌رود.

در این رابطه، ژلاتین‌ ماهی به عنوان بهترین جایگزین ژلاتین‌هادی پستانداران شناخته شده است، مخصوصاً دارای کیفیتی است که همان نقطه ذوب پایین آن می‌باشد.

با این وجود، تولید ژلاتین‌ ماهی هنوز در مراحل اولیه آن می‌باشد و فقط به حدود یک درصد تولید ژلاتین‌ جهانی سالیانه کمک می‌کند.

گرفتن ماهی اساساً برای مصرف انسان و یا سایر استفاده‌های کم مثل تولید مواد خوراکی و خوراک دام کاربرد دارد.

ماهی به عنوان غذای انسان استفاده می‌شود و به عنوان 78% کل ماهیگیری در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه است.

صرف‌نظر از 21 درصدی که برای استفاده‌های غیرخوراکی می‌باشد.

فرآیندسازی به سمت تولید حجم زیادی از ضایعات ماهی (مثل پوست، استخوان و بال ماهی) هدایت می‌شود که به طور کلی دور ریخته می‌شوند.

نتیجتاً تحقیقاتی در زمینه افزایش استفاده از ضایعات کلاژن‌دار ماهی‌ها در جهت تولید ژلاتین صورت گرفته است.

با وجودی که ژلاتین ماهی از سال 1950 مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته استئ، اغلب مطالعات بر روی ژلاتین به ژلاتین پستانداران ارجاع داده می‌شود و فقط در این چند سال اخیر است که مطالعات فشرده‌ای روی ژلاتین‌ ماهی انجام شده است و در مطبوعات به چاپ رسیده است.

تلاش‌های محققان ممکن است مستقیماً به وقفه وجوددر BSE در اروپا ربط داده شود.

این ضروری بود که برای فرآهم آوردن یک بینش درونی در جهت کشف ژلاتین ماهی به عنوان جایگزینی برای ژلاتین پستانداران هدف‌گذاری شده بود.

البته ناکید بیشتری روی روش‌های استخراج و ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی، وظیفه‌ای و حسی داشت.

کلاژن و ژلاتین نه مثل پروتئین‌هایی که به طور طبیعی وجود دارند، ژلاتین از پروتئین فیبردار کلاژن مشتق شده است که جزء اصلی پوست حیوانات، استخوان و بافت‌های تماسی است.

ژلاتین از طریق هیدرولیز جزئی کلاژن به وی تولید می‌شود.

در طول ساخت ژلاتین، مواد خام حیوانی با اسید رقیق و آلکالی مورد واکنس قرار می‌گیرند که نتیجه آن شکستن پیوندهاست.

ساختار شکسته می‌شود و به کلاژن قابل حل در آب گرم تبدیل شده و ژلاتین شکل می‌گیرد.

برخی از انواع 27 کلاژن شناسایی شده‌اند و طبقه‌بندی ساده آن را در جدول 1 نشان داده‌ایم.

جدول 1 مولکول‌های کلاژن از 3 زنجیره α تشکیل شده‌اند و این سه زنجیره به هم بافته شده است که کلاژن 3 پاریچه را بوجود می‌آورند و شکل یک ساختار سه بعدی را به خود گرفه و یک ایده‌آل هندسی برای پیوندهای بین زنجیره هیدروژنی فراهم می‌آورد.

هر زنجیره موجود در مارپیچ به صورت ساعت گرد در حال گردش است.

این مارپیچ 3تایی تقریباً nm300 طول دارد و شامل وزن مولکولی حدود 105kDa می‌باشد.

مارپیچ‌های 3 تایی توسط پیوندهای هیدروژن‌های بین زنجیره محکم می‌شوند مصنوع‌سازی کلاژن باعث تفکیک میله‌ها و تفکیک کلی یا جزئی زنجیره‌ها می‌شود که به علت نابودی پیوندههای هیدروژنی، فقدان استحکام مارپیچ 3تایی و مصنوع‌سازی کلاژن و پلی‌مرهایی است که به شکل کلوئید موجود می‌باشند.

ژلاتین‌های صنعتی مخلوطی از ترکیبات مختلف است: زنجیره‌های α- (زنجیره تک پلی‌مری)، زنجیره β- (زنجیره α- با پیوند کووالانسی دوگانه) و زنجیره‌های γ- (زنجیره α- با پیوند کووالانسی 3 گانه).

تشکیل کلاژن شامل 20 آمینواسید می‌باشد.

با وجودی که برخی از تفاوت‌های موجود در ترکیب آمینواسیدها در سراسر کلاژن‌هایی که از منابع مختلف مشتق شده‌اند بارز است، باز هم خصوصیات معینی وجود دارد که مرسوم بوده و به خصوصیات کلاژن‌ها مربوط می‌شود فقط پروتئین پستانداران است که شامل مقادیر زیادی هیدروکسی پرولین و هیدروکسی لیزین بوده و محتوای مجموع آمینواسیدی آن (پرولین و هیدروکسی پرولین) بالا می‌باشد.

ترکیب آمینواسید ژلاتین بسیار نزدیک به آمینواسیدهای کلاژن مبداء می‌باشد و توسط تکرار رشته سه تایی Gly-x-y بوجود می‌آیند که در اینجا x همان پرولین و y هیدروکسی پرولین می‌باشد.

جدول 2 نشان دهنده نوعی ترکیب آمینواسیدی از ژلاتین خوکی (پورسین) می‌باشد.

ژلاتین ماهی ژلاتین حاصل از منابع دریایی (پوست، استخوان‌ها، باله ماهی‌های آب‌های سرد و گرم) می‌تواند جایگزین خوبی برای ژلاتین گاوی (بوین) باشد.

یکی از مزایای اصلی منابع ژلاتین دریایی، این است که آنها ربطی به خطر ابتلا به انسفالوپاتی بونی اسفنجی ندارند.

ژلاتین ماهی برای مسلمانان قابل قبول بوده و می‌تواند با محدودیت‌های کمی در بین یهودیان و هندویان استفاده شود.

علاوه بر این، پوست ماهی که یکی از اصلی‌ترین محصولات فرعی صنعت تولید ماهی می‌باشد، در حالی که مسبب آلودگی و ضایعات است، می‌تواند به عنوان باارزش‌ترین منبع ژلاتین مورد بهره‌برداری قرار گیرد.

پوست ماهی شامل مقادیر قابل توجهی کلاژن است: Nagai و Suzuki در سال2000 گزارش کردن که اتلاف محتویات کلاژن موجود در پوست ماهی در گربه ماهی ژاپنی، ماهی آزاد با کالیفرنیا، کوسه ماهی سربزرگ، به ترتیب 4/51%، 8/49% و حدود 1/50% است.

تولید ژلاتین‌ ماهی واقعاً جدید به نظر نمی‌رسد.

از زمانی که در سال 1960 توسط استخراج اسید، تولید شد با وجودی که اغلب آنها برای مصارف صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چندی بعد، چندین گروه تحقیقی جنبه‌های مختلف ژلاتین ماهی را مورد تحقیق و بررسی قرار دادند.

ژلاتین از پوست‌ها و استخوان‌های ماهی‌های گوناگون موجود در آب سرد (مثل ماهی آزاد) و ماهی‌های آب گرم مثل (ماهی تن، گربه ماهی، تیلاپیا، کوسه و میگو) بدست می‌آید.

جدول 3 گزارشات گوناگونی را فهرست‌بندی می‌کند که درباره استخراج و توصیف ویژگی‌های اختصاصی ژلاتین ماهی به بحث می‌پردازد.

تبدیل کلاژن به ژلاتین محلول می‌تواند توسط حرارت دادن کلاژن در اسید یا آلکالی بدست آید.

محلول‌سازی گرمایی کلاژن (در حضور اسید یا آلکالی) در صورت شکافتن تعدادی از پیوندهای کووالانسی بین مولکولی است که در کلاژن موجود می‌باشد.

علاوه بر این، برخی از پیوندهای آمیدی موجود در زنجیره‌های مقدماتی مولکول‌های کلاژن است که دست هیدرولیز شده‌اند.

فرآیند استخراج می‌تواند طول زنجیره پلی‌پپتید و ویژگی‌های وظیفه‌ای ژلاتین را تحت تاثیر قرار دهد.

این عوامل به پارامترهایی مثل (دما، زمان pH)، پیش درمان و خصوصیات و روش‌های نگهداری مواد خام آغازین بستگی دارد.

تمام فرآیندهای ساخت ژلاتین شامل 3 مرحله اساسی می‌باشند: فرآوری مواد خام، استخراج ژلاتین، خالص‌سازی و خشک کردن.

علاوه بر این، ژلاتین ساخته شده اغلب ترکیب می‌شود تا اینکه ژلاتینی را با کیفیت تجاری بالا و ویژگی‌های خاص برای کاربردهای خاص تولید کند.

وابسته به روش‌هایی که کلاژن در آن فرآوری می‌شود، دو نوع مختلف از ژلاتین تولید می‌شود (هر کدام با خصوصیات متفاوت) نوع A ژلاتین (در نقطه ایزوالکتریک pH 6-9) از کلاژنی که تحت عمل اسید بوده، بوجود می‌آید و نوع B ژلاتین (در نقطه ایزوالکتریک pH 5) از کلاژنی که تحت آلکالی بوده تولید می‌ود.

معالجات اسیدی اغلب برای کلاژن‌هایی که پیوند کووالانسی کمتری دارند، مناسب است، مانند پوست‌های ماهی و خوک، در حالی که معالجات آلکالی اغلب برای کلاژن‌هایی که پیچیده‌ترند، در لایه پوستی گاوی دیده می‌شوند، مناسب‌تر خواهد بود.

ژلاتین ماهی با استفاده از تعدادی از روش‌های گوناگون می‌تواند استخراج شود که در جدول 4 به طور خلاصه به آن اشاره کرده‌ایم.

روش‌های مستقیمی که برای آماده‌سازی ژلاتین کاربرد دارد، شامل فرآورده های شیمیایی مواد خام و شرایط دمایی ملایم در طی فرآیند استخراج است.

Gomez و Montero در سال 2001 روشی را برای استخراج ژلاتین همراه با ظرفیت ژله‌ای بودن بالای آن از پوست ماهی‌ها گزارش کردند که این روش‌ها اساساً به فرآورده‌های حاصل از اسیدهای ملایم برای متورم کردن کلاژن بستگی داشت و به دنبال آن استخراج در آب در دمای متوسط 45 درجه سانتیگراد می‌آمد.

کل فرآیند به خاطر میزان اسیدی که در پیوندهای موجود در کلاژن ماهی وجود داشت، حدود 24 ساعت طول کشید و معادله ملایم اسیدی برای تولید تورم متناسب و از هم گسیختن پیوندهای غیرکووالانسی بین مولکولی و فرامولکولی کافی به نظر می‌رسید.

درمان‌های گرمایی در بالای 40 درجه سانتیگراد پیوندهای هیدروژنی را از بین برده و تعدادی از پیوندهای کووالانسی را نیز می‌شکند که مارپیچ‌های سه گانه را از طریق انتقال مارییچ به مارپیچ سست کرده و باعث تبدیل آنها به ژلاتین محلول می‌شود.

پلی‌مرهایی که دارای وزن مولکولی بالایی هستند، از طریق دوام پیوندهای ممکن ژلاتینی را بوجود می‌آوردند که به ماهیت و درجه محلول‌سازی بستگی دارد.

Sadowka and Kolozeik در سال 2004 نشان دادند که امکان این مطلب وجود دارد که بتوان عملیات‌های شیمیایی را حذف کرد و زمان استخراج را از پوست ماهی‌های آب سرد از 12 ساعت به 30 دقیقه کاهش داد، اما مواد خام خرد شده باید به جای پوست استفاده شود.

به خاطر ویژگی‌های ساختاری کلاژن، پوست ماهی‌ها نمی‌تواند به راحتی در چرخ گوش خرد شود.

با این وجود، آنها می‌توانند به راحتی بعد از عملیات با اسید استیک رقیق در دمای زیر 15 درجه سانتیگراد برای مدت 2 ساعت ترکیب شوند.

پیش از استخراج، روش‌هایی در جهت محافظت از مواد خام کشف شدند که چندین خصوصیت فیزیکی ژلاتین ماهی را تحت تاثیر قرار دادند.

چندی از محققان در سال 2003 این طور گزارش کردند که ژلاتین حاصل از پوست در دمای 12- درجه سانتیگراد یخ می‌زند و مقادیر قدرت ژل پایین‌تر از ژلاتینی است که از پوست ماهی‌های تازه و پوست‌های یخ زده در دمای 20- درجه بدست می‌آید.

آنها به خصوصیات ژلاتینی که (با استفاده از 50mmol/L اسید استیک) از پوست گربه ماهی استخراج شده بود، نگاهی انداختند.

آنها اعلام کردند که در مقایسه با ژلاتین حاصل از پوست تازه و پوست یخ زده، ژلاتین بدست آمده از پوست خشک شده‌ی گربه ماهی، استحکام ژلی بالاتری از خود نشان داده و آنها این خصوصیت را به محتوای زیاد زنجیره – α موجود در ژلاتین حاصل از پوست‌های خشک شده ربط دادند.

آنها همچنین مشاهده کردند که نقاط ذوب و ژله‌ای شدن از محلول ژلاتینی پوست خشک شده گربه ماهی شبیه به نقاط موجود در محلول ژلاتینی پوست تازه بوده، اما کاملاً با نقاط موجود در ژلاتین پوست یخ زده متفاوت می‌باشد.

به طور میانگین، محلول استخراجی ژلاتین ماهی پایین‌تر از ژلاتین پستانداران است که تقریباً 6 تا 19 درصد قرار می‌گیرد.

استخراج پایین‌تر محصول ژلاتین ماهی می‌تواند به علت کمبود کلاژن استخراج شده از طریق تراوش در طی مرحله‌های شست و شو بوده و یا می‌تواند به علت هیدرولیز ناقص کلاژن باشد.

علاوه بر این، گزارش شده است که ترشحات درونی پروتئاز به پوست شامل تجزیه مولکول‌های ژلاتین (مخصوصاً زنجیره‌های β, α) در طی فرآیند استخراج در دماهای بالا بوده که به استحکام پایین آن مربوط می‌شود.

با اضافه کردن پروتئاز بازدارنده به همراه فرآیند کمکی پپسین می‌توان ابزار کارآیی را بوجود آورد تا در فراهم آوردن محصولات بیشتر از طریق هیدرولیز پپتیدها موثر مواقع شود.

برای استخراج ژلاتین از ماهی (رباینده چشم درشت) فرآیند کمکی پپسین در ترکیب با پروتئاز بازدارنده (پپ استالین) می‌تواند باعث افزایش محصول از 2/22% به 3/40% باشد (محصول بر اساس محتوای هیدروکسی پرولین ژلاتین در مقایسه با هیدروکسی پرولین پوست در قبل از استخراج، مورد محاسبه قرار گرفته است.

رحمان السیدی این طور شرح داد که تولید بیشتر ژلاتین (18%) از پوست ماهی تن با باله‌هایی زرد است.

محصول و کیفیت ژلاتین نه تنها توسط گونه‌ها و بافت‌های مختلفی که استخراج شده‌اند قرار می‌گیرد، بلکه تحت تاثیر خود فرآیند استخراج نیز خواهد بود.

بعدها Zho و Regeustein به مطالعه و بررسی شرایط استخراج برای ژلاتین پوست ماهی پولاک پرداختند.

محصولات مشاهده شده برای ژلاتین پوست ماهی پولاک در مطالعات آنها بین 3 تا 19درصد متغیر بود و بسیار نسبت به دمای پیش معالجه و غلظت H+ حساس بود عملیات قبلی در دمای اتاق به سمت کمبود زیاد ژلاتین هدایت می‌شد.

با وجودی که می‌توانست میزان چسبندگی آن را افزایش دهد.

آنها پیشنهاد کردند که از دمای پایین عملیات باید در طی استخراج ژلاتین از پوست ماهی پولاک استفاده شود و این نتیجه برای سایر ماهی‌های آب سرد هم صدق می‌کرد.

در مقایسه، محققان دیگری در سال 1997 با استفاده از استخراج مدام از تمام پوست‌های ماهی کاد، به تولید ژلاتین بین 11 تا 14% رسیدند که به غلظت هیدروکسیدیسیدم، اسید سولفوریک، محلول‌های اسید سیتریک بستگی داشت که در عملیات مقدماتی مواد خام مورد استفاده قرار می‌گیرند.

Ulmo-Monetro اینطور گزارش کردند که محصول استخراج‌ها در میان گونه‌های مختلف ماهی‌ها متفاوت خواهد بود (ماهی سول 83%، گلریم 477%، ماهی کاد 2/7%).

آنها همچنین بیان داشتند که پوست بازویی نیازمند دماهای استخراج بالاتری (80 درجه) هستند، اما حتی تحت این شرایط، تولید فقط 6/2% بوده، یعنی پایین‌تر از محصولاتی است که در روش‌های ملایم‌تری از پوست ماهی استخراج می‌شوند.

در مورد گونه‌های دیگر، محصول استخراج شده از ژلاتین پوست مابین 5/5 تا 21درصد از وزن آغازین مواد خام قرار گرفته است.

تفاوت موجود بین این مقادیر به تفاوت‌های موجود در ترکیب پوست‌ها و مقدار اجزاء قابل حل در پوست بستگی دارد و این ویژگی‌ها هم بر اساس نوع ماهی‌ها و سس ماهی‌ها نیز فرق خواهد کرد.

به علاوه تفاوت در روش‌های استخراج می‌تواند تاثیری روی تولیدات هم داشته باشد.

دامنه‌ی وسیعی از محصولات ژلاتینی می‌توان به محتوای کلاژن موجود در مواد خام بستگی داشته باشد.

به هر حال، این اطلاعات در داده‌های منتشر شده موجود نمی‌باشد.

انتشار محصولات ژلاتینی به عنوان وزن ژلاتین خشک در مقایسه با وزن ژلاتین مرطوب، رایج بوده، ولی معتبر نیستند.

محتوای آب ممکن است به خاطر عملیات‌های مختلفی که در پوست انجام می‌شود، فرق داشته باشند.

این عملیات‌ها شامل: فریز کردن، نمک سود کردن، بریدن، تخلیه و غیره باشد.

بنابراین محصولات ژلاتین می‌تواند به عتوان مقدار ژلاتین خشک در مقایسه با مقدار مواد خشک در پوست گزارش شوند.

3.2.

ویژگی‌های شیمیایی، فیزیکی شیمیایی، وظیفه‌ای از ژلاتین ماهی در مصارف خوراکی، مهمترین خصوصیت ژلاتین، استحکام ژله‌ای، چسبندگی و نقاط ذوب و ژله‌ای شدن آن است.

این ویژگی‌ها تحت تاثیر عوامل زیادی قرار می‌گیرند، مثل میانگین وزن مولکوی و انتشار وزن مولکولی، غلظت محلول ژلاتینی و زمان بالغ شدن ژل، دمای بالغ شدن ژل، pH و محتوای نمکی.

بررسی‌های زیادی روی خصوصیات غذایی ژلاتین ماهی صورت گرفته است.

چندی از محققان، به طور مستقیم ماهی و ژلاتین خوکی (پورسین) را با هم مقایسه کرده‌اند.

علاوه بر این، ویژگی‌های وظیفه‌ای و فیزیکی و شیمیایی ژلاتین ماهی، به طور گسترده‌ای مورد مطالعه قرار گرفته است، مخصوصاً در رابطه با ویژگی‌های جریان و تغییر شکل مواد مثل امولسیون‌سازی و کف‌سازی، تشکیل فیلم و خصوصیات حسی.

3.2.1.

ویژگی‌های ساختاری و شیمیایی جدول 2 ترکیب آمینواسیدی از انواع مختلف ژلاتین ماهی را به طور خلاصه نشان داده است.

به طور کلی، کلاژنی که در پوست ماهی وجود دارد، وجود تنوعات گسترده‌ای در ترکیبات آمینواسیدی را در مقایسه با کلاژن پستانداران نشان می‌دهد.

مقدار هیدروکسی پرولین آنها و محتویات پرولین، کمتر از مقدار آن در کلاژن‌های پستانداران بوده و در عوض با وجود مقدار زیاد سرین و تریونین، جبران خواهد شد.

به طور کلی، کلاژن‌های ماهی حاوی میزان کمی آمینواسید نسبت به کلاژن‌های پستانداران بوده و این مطلب می‌تواند دلیلی برای مصنوع‌سازی در دمای پایین باشد.

منبع و نوع کلاژن خواهد توانست ویژگی‌های ژلاتین‌ها را تحت تاثیر قرار دهد.

ژلاتین‌های ماهی حاوی غلظت کمتری از آمینواسیدهایی مثل هیدروکسی پرولین و پرولین در مقایسه با ژلاتین‌های پستانداران بودن و ژلاتین‌های ماهی آب گرم مثل تولاپیا و ماهی تن حاوی آمینواسید بالاتری نسبت به ژلاتین‌های ماهی آب سرد است.

میزان هیدروکسی پرولین و پرولین برای ژلاتین پستانداران حدود 30%، برای ژلاتین‌های ماهی آب گرم 25-22% (تیلاپیا) و برای ژلاتین‌های آب‌های سرد (کاد)، حدود 17% خواهد بود.

Avena در سال 2006 خصوصیات مشابهی را گزارش کردند که در آن ژلاتین‌های ماهی آب سرد حاوی میزان کمتری از هیدروکسی پرولین، پرولن، والین و رسوبات لویسین نسبت به ژلاتین‌های پستانداران بوده، اما حاوی میزان بیشتری از گلیسین، سرین، تریونین، اسید اسپارتیک، میتونین و رسوبات و پسمانده‌های هیستیدین خواهد بود.

با این وجود، هم ماهی‌های آب سرد و هم ژلاتین‌های پستانداران دارای میزان مشابهی از آلانین، اسید گلوتامیک، سیستئین، ایزولوسین، تیروسین، فنیل آلانین، هوموسیستین، هیدروکسی لیزین، لیزین و رسوبات و پس مانده‌های آرگیمین است.

Haug در سال 2004 یک مطالعه مقایسه‌ای روی ویژگی‌های جریان و تغییر شکل مواد در ماهی و ژلاتین‌های پستانداران انجام داد که به تفاوت‌های اساسی بین ژلاتین پستانداران و ماهی‌ها دست یافت.

این تفاوت‌ها به محتوای آمینواسیدها، پرولین و هیدروکسی پرولین ربط داده می‌شود که زمانی که ژلاتین یک شبکه ژله‌ای را تشکیل می‌دهد، به تثبیت آن می‌پردازد.

هرچه که میزان هیدروکسی پرولین و پرولین کم باشد، به ژلاتین ماهی ضریب ژله‌ای بودن پایین و دماهای ذوب و ژله‌ای شدن پایین را می‌دهد.

باید به خاطر سپرده شود که ساختار مارپیچی ژل ژلاتینی که به عنوان خصوصیت ژل به شمار می‌رود، توسط حد و مرزهای وابسته به طرز استقرار اجزاء اتم در فضا تثبیت می‌شود.

این حد و مرزها توسط حلقه‌های پیدرولیدین آمینواسیدها به علاوه پیوندهای هیدروژنی بین باقیمانده‌های آمیتواسیدها تحمیل می‌شود.

جدا از ترکیب آمینواسیدها، خصوصیات وظیفه‌ای ژلاتین توسط انتشار وزن و ساختارهای مولکولی و ترکیب‌های بین واحدهای فرعی آن، تحت تاثیر قرار می‌گیرد.

در طی فرآیند ساخت ژلاتین، تبدیل کلاژن به مولکول‌های ژلاتینی با جرم‌های مختلف به علت شکستن پیوندهای کووالانسی بین زنجیره‌ای و شکستن نامطلوب پیوندهای پپتیدی فرازنجیره‌ای می‌باشد.

در نتیجه، ژلاتین بدست آمده دارای وزن مولکولی پایین‌تری نسبت به کلاژن بومی بوده و حاوی مخلوطی از خرده‌های باقیمالنده با وزن مولکولی در دامنه بین Kpa250-80 می‌باشد.

ژلاتین‌های پستانداران و ماهی‌ها حاوی بس پاشیدگی انتشار وزن مولکولی بود که به ساختار کلاژنت و فرآیند تولید مربوط می‌شود.

علاوه بر الیگومرهای مختلف واحدهای فرعی آلفا، زنجیره‌های هیدرولیز شده آلفا نیز موجود می‌باشد که مخلوطی حاوی مولکول‌هایی با وزن مولکولی مختلف است، را رشد می‌دهد.

بس پاشیدگی به صورت کسری از میانگین وزن شده وزن مولکولی (Mw) به تعداد میانگین وزن مولکولی (Mn) محاسبه می‌شود که همیشه مقدار بیشتر از 2 را دارا می‌باشد.

تراکم زنجیره γ- و زنجیره β- در ژلاتین‌های پوست ماهی پولاک و ماهی آزاد و همچنین در ژلاتین‌های پوست ماهی و پستانداران تجاری دیده می‌شود.

مقادیر زیاد زنجیره β, γ- تاثیرات منفی برخی از ویژگی‌های وظیفه‌ای ژلاتین ماهی را نشان می‌دهد که از این قرار است: چسبندگی پایین نقاط تشکیل و ذوب پایین که در نتیجه زمان تشکیل طولانی‌تری می‌باشد.

تحقیقاتی که روی ژلاتین‌های ماهی‌های آزاد و پولاک شده است، بیانگر این مطلب است که ژلاتین‌های موجود در این ماهی‌ها وزن مولکولی متفاوتی در مقایسه با ژلاتین پورسین (خوکی) داشته و ژلاتین‌های آنها زنجیره‌هایی با وزن مولکولی پایین دارند.

علاوه بر این، ژلاتین‌های ماهی شامل انواع وزن مولکولی پایین‌تری هستند که در ژلاتین پورسین موجود نمی‌باشد.

3.2.2.

ویژگی‌های جریان و تشکیل مواد ژلاتین به عنوان یک ژل فیزیکی شناخته شده است.

روابط و پیوندهای بین زنجیره‌ها که مواد را می‌سازند، ماهیتاً فیزیکی می‌باشد.

برخی از ژل‌های فیزیکی، مثل آگلی نت، از نظر گرمایی برگشت‌پذیر نیستند.

بنابراین انرژی پیوند در ژلاتین نسبتاً ضعیف بوده، در نتیجه ژلاین قادر به ساخت ژل‌هایی است که از نظر گرمایی برگشت‌پذیر باشند.

جدا از ژلاتین، کاسیس (پروتئین شبیه که توده‌های کروی به قطر nm300-20 می‌سازد) آگارزو، پکتین، کاراکیناز (پلی ساکاریدی که از آلگائی استخراج می‌شود) هم می‌توانند ژل‌هایی را بسازند که از نظر گرمایی برگشت‌پذیر باشند.

استحکام ژله و نقطه ذوب ژل، اساسی‌ترین ویژگی فیزیکی ژل‌های ژلاتینی است.

اینها توسط وزن مولکولی و پیوندهای پیچیده‌ای که توسط آمینواسیدها تعبین می‌شود و نسبت زنجیره‌های آلفا و بتای موجود در ژلاتیم هدایت می‌شوند.

استحکام ژل به اندازه تکه‌هایی که حاوی وزن مولکولی تقریبی 100000gmol-1 وابسته است.

یک رابطه‌ی قوی بین استحکام ژل و محتوای زنجیره α- در ژلاتین وجود دارد.

به عبارت دیگر، نسبت بالایی از پپتیدهایی که دارای وزن مولکولی بالاتر یا پایین‌تر از زنجیره‌های α- هستند، استحکام ژل را کاهش خواهد داد.

استحکام ژل از ژلاتین‌های تجاری با استفاده از ارزش شمش (Bloom) نشان داده می‌شود.

ارزش یا میزان شمش وزنی در گرم است که برای گودال عمق خاصی به کار می‌روند تا سطح ژل استاندارد و تعدیل کننده‌ی گرما را به عمقی که تحت شرایط استاندارد است، تنزل دهند.

استحکام ژلی از ژلاتین‌های تجاری در دامنه‌ی بین 100 تا 300 بوده، اما ژلاتین‌هایی که دارای میزان بلوم 250 تا 260 هستند، مطلوب‌تر می‌باشند.

جدول 5 میزان بلوم برخی از ژلاتین‌های ماهی را نشان می‌دهد.

ژلاتین ماهی حاوی میزان بلوم به پاین صفر تا 270 است که در مقایسه با میزان بلوم بالا برای ژلاتین پورسین (خوکی) و گاوی (بوین) در دامنه 240-200 قرار گرفته است.

با این وجود، میزان بلوم به بزرگی 426 برای پوست ماهی تن باله زرد گزارش شده است.

برخی از انواع ژلاتین‌های ماهی آب سرد، میزان بلوم نسبتاً بالایی را نزدیک میزان بلوم ژلاتین خوک نشان داده‌اند.

ژل‌هایی که دارای استحکام بالایی می‌باشند، تنها آن دسته از ژلاتین‌هایی را شناسایی می‌کنند که از پوست ماهی‌های آب گرم مثل تیلاپیا استخراج شده‌اند.

برای مثال میزان بلوم بین 128 تا 273 برای ژلاتین تیلاپیا گزارش شده است.

به عبارت دیگر، محلول‌های ژلاتین ماهی آب سرد می‌توانند در حالت مایع تحت شرایط استاندارد آزمایش بلوم در 10 درجه سانتیگراد باقی بمانند.

میزان بلوم از 70 تا 110 برای کاد، پولاک آلاسکا و ماهی آزاد گزارش شده است (جدول 5).

دامنه وسیعی از میزان بلوم که در ژلاتین‌های مختلف دیده می‌شود، از تفاوت محتوای پرولین و هیدروکسی پرولین در کلاژن گونه‌های مختلف است و با دمای محل سکونت جانوران ارتباط دارد.

Badi and Howell اثبات کردند که آمینواسیدهای آبگریز (, Val, Leu, Ile, Pro, Phe, Met) می‌توانند به میزان بلوم بالای ژلاتین ماهی تیلاپیا و ژلاتین ماکارل اسبی مربوط می‌شود.

پیشنهاد شده است که شرایط استخراج می‌تواند انتشار و ترکیب آمینواسیدهای آبگریز را تحت تاثیر قرار دهد که این آمینواسیدها خود می‌توانند ویژگی‌های فیزیکی ژلاتین را حتی بیشتر از محتوای آمینواسیدی تحت تاثیر قرار دهد.

جدا از متغیرهای مربوط به منشاء مواد خام، شرایط استخراج هم می‌تواند روی نقطه ژل‌شدگی و استحکام ژل تاثیر بگذارد.

برای مثال استفاده از غلظت بالای اسید سولفوریک، هیدورکسی سدیم و اسید سیتریک در ژلاتین ماهی کاد، پایین‌ترین میزان بلوم را نشان داده است و بیانگر این مطلب است که توانایی تشکیل ژل ژلاتینی به هیدرولیز اسید و آلکالی حساس بوده و هر دوی آنها درجه پیوند موجود در کلاژن را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

Arnesen و Gildberg در سال 2007 به بحث در مورد این مطلب پرداختند که اندازه‌گیری مقدار بلوم استاندارد ممکن است اثر غلطی روی پتانسیل استحکام ژل موجود در ژلاتین ماهی‌ها بگذارد.

ژل‌های ژلاتین در طی فرآیند ذخیره استحکا پیدا می‌کنند.

آنها متذکر شدند که استحکام بخشی نسبی در ژلاتین‌های ماهی بسیار بیشتر از استحکام بخشی در ژلاتین پورسین (خوکی) می‌باشد.

استحکام ژل ژلاتینی ماهی کاد که در دمای 65 درجه سانتیگراد استخراج می‌شود، حدود 250 درصد افزایش می‌یابد.

البته وقتی که حدود 6 روز بعد از اندازه‌گیری میزان بلوم ذخیره شود، در حالی که افزایش استحکام مربوط به ژل ژلاتینی پورسین (خوکی) فقط حدود 23 درصد خواهد بود.

مهمترین ویژگی ژلاتین محلول‌پذیری آن در آب و توانایی آن در تشکیل ژل‌هایی است که از نظر گرمایی برگشت‌پذیر باشند.

به عنوا ژلی که از نظر گرمایی قابلیت برگشت‌پذیری دارد، ژل‌های ژلاتینی زمانی که دما از نقطه معین هم بالاتر رود، شروع به ذوب شدن می‌کنند که به آن نقطه ذوب ژل می‌گویند و معمولاً پایین‌تر از دمای بدن انسان است.

خصوصیت ذوب شدن در دها یکی از مهمترین ویژگی‌های ژل‌های ژلاتینی است که در صنعت‌ داروسازی و خوراکی مورد بهره‌برداری قرار گرفته است.

ویژگی‌های مربوط به تغییر شکل مواد از ژل‌های ژلاتینی که از نظر گرماییی برگشت‌پذیرند، اولاً نقش گرما را نشان داده (زیر نقطه ذوب ژل)، ثانیاً غلظت ژلاتین را برای آن نوع از ژلاتین داده شده، نشان می‌دهد.

تغییر شکل کلاژن به ژلاتین به عنوان تفکیک ساختارهای مارپیچی به مارپیچ‌های تصادفی تفسیر شده است.

به خنک کردن، مارپیچ‌های تصادفی دست‌خوش تغییراتی از این مارپیچ‌ها به مارپیچ‌های حلزونی می‌شوند که در طی این تغییر آنها تلاش در جهت تغییر ساختار اولیه دارند.

شبکه 3 بعدی حاصل مسئول استحکام و درستی ژل ژلاتین می‌باشد.

تفاوت اساسی بین خصوصیات ژلاتین‌های ماهی و پستانداران در این است که ژلاتین های ماهی دارای دمای پایین ذوب و ژل‌شدگی بوده، اما چسبندگی نسبی بالاتری دارد.

نقاط ذوب و ژل شدگی برای ژلاتین های بوین (گاوی) و پورسین (خوکی) در دامنه‌ای از 20 تا 25 و 28 تا 30 درجه سانتیگراد به ترتیب صورت می‌گیرد (جدول 5).

دامنه گسترده‌ای از دماهای ژل شدگی به منشاء مواد خام اولیه بکار رفته در فرآیند برمی‌گردد.

Gilsenam و Rosl-Murphy به مقایسه خصوصیات مربوط به تغییر کل مواد و نقاط ذوب ژلاتین پستانداران با ژلاتین‌های انواع مختلف ماهی‌ها پرداختند.

آنها مشاهده کردند که ژلاتین‌های ماهی آب سرد دارای غلظت بالاتر و نقطه ذوب پایین‌تری نسبت به پستانداران بوده که به سبب محتوای کم آمینواسیدی آن می‌باشد و در عوض باعث کاهش تمایل به تشکیل مارپیچ‌های بین مولکولی می‌شود.

ژلاتین‌های ماهی آب گرم دارای خصوصیاتی مشابه با نمونه‌های پستانداران می‌باشد.

تحقیقات مشابهی انجام گرفت که در نهایت این طور نتیجه‌گیری کردند که به طور کلی، دمای ذوب ژلاتین‌هایی که از پوست ماهی آب سرد مشتق می‌شود به طور چشمگیری پایین‌تر از آن دسته کلاژن‌ها و ژلاتین‌هایی بوده که از پوست پستانداران و ماهی‌هایی که در آب گرم زندگی می‌کنند و این نتایج به سبب محتوای آمینواسیدی پایین‌تر و هیدروکسی پرولین کمتر می‌باشد.

نتیجتاً ژلاتین‌های ماهی آب سرد به عنوان مایع چسبناکی در دمای اتاق عمل کرده که کاربرد آن را در بسیاری از عملیات‌ها محدود می‌سازد.

در سال 2002 خصوصیات مربوط جریان و تغییر شکل مواد (استحکام ژل و چسبندگی آن) و همچنین خصوصیات ساختاری و شیمیایی (تشکیل آمینواسید، انتشار وزنی بین مولکولی و ساختار مارپیچی سه گانه) ژلاتین استخراج شده از پوست چندین نوع گونه‌های دریایی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت.

ژلاتین‌های بدست آمده از ماهی‌های پهن، بهترین قابلیت ژل‌شدگی و برگشت‌پذیری گرمایی ژل را نسبت به ماهی‌های آب سرد نشان می‌دهد.

تفاوت رفتاری موجود بر اساس ترکیب آمینواسیدی آنها و نسبت زنجیر کلاژن α1/α2 و انتشار وزنی بین مولکولی می‌باشد.

آنها نشان دادند که با وجود ترکیب آمیتواسیدی برای تعیین ویژگی‌های ژلی ژلاتین موردنظر مهم است.

میانگین وزن مولکولی و انتشار زنجیره‌های α, β, γ هم به هنگام ملاحظه خصوصیات فیزیکی آماده‌سازی ژلاتین نیز مهم جلوه می‌کند.

این مطلب با بیانات Liu در سال 2008 ربط پیدا می‌کند که متدکر شد: آن ژلاتینی که حاوی زنجیره‌های α- بیشتری می‌باشدف استحکام ژلی بالاتری از خود نشان می‌دهد.

بنابراین تمامی مرحله‌های فرآیندسازی در طی استخراج ژلاتین باید از تفکیک ساختار پپتیدی در جهت فراهم آوردن ژلانینی با استحکام ژلی بالا ممانعت شود.

ویژگی‌های امولسیون‌سازی و کف‌سازی ژلاتین و تا حد هم کلاژن، به عنوان عامل امولسیون‌ساز و کف‌ساز و مرطوب کننده در پزشکی، داروسازی، تکنیکی و خوراکی به علت خصوصیات فعال بودن سطحی آنها، استفاده می‌شوند.

تحقیقات گذشته نشان داده است که ژلاتین یک فعال سطحی است و قادر به واکنش به عنوان یک ماده امولسیون کننئده در امولسیون‌های روغن در آب است.

مناطق آب‌گریزی در زنجیره پپتیدی مسئول دادن خصوصیات کف‌سازی و امولسیون‌سازی در ژلاتین موردنظر است.

با این وجود، ژلاتین به طور کلی ماده امولسیون کننده ضعیف‌تری است نسبت به سایر مواد فعال سطحی مثل پروتئین‌های کروی.