天然生物高分子材料——明胶是以动物的骨、皮、筋、腱和鳞等为原料经适度水解所制得的食品添加剂。明胶具有生物可降解性、良好的生物相容性和凝胶性、低成本等优点,因而在生物医学材料中具有无可比拟的应用空间,是较为广泛应用的一种传统药用辅料。
明胶在生物医学材料中的应用
血液代用品
在部分手术或者是急性大出血等诸多状况下都必须进行输血。不过,血源紧张、血液配置相对较为繁杂,以及异体供血具有一定风险等各个方面的问题,也在很大程度上使临床治疗的及时性、有效性与安全性受到了阻碍。而血浆代用的方法正好能够将此类问题较好解决,所以具有极大的临床应用潜力与技术改进空间。因此明胶类材料,比如琥珀酰明胶与聚明胶肽等,在临床上被普遍当作血浆替代品应用。明胶类血浆替代品,关键会在血容量下降与休克等较为紧急的状况下加以运用。利用胶体渗透作用,可以起到扩充血容量与改善微循环等较多作用。明胶类血液代用品具备了可降解性、大量输入无毒性、无免疫原性等非常多的优势。
止血材料
从最近几年来看,针对新型止血材料的开发,医学界也相对更为重视。可吸收性明胶海绵因为本身具备了止血效果比较好、价格低廉与可加工性强等优势,所以这一止血材料备受人们关注。明胶止血海绵的止血机理,主要是经过堵塞血管产生网状结构,从而使血小板凝集与纤维蛋白原沉积。这对于血栓的形成非常有利,进而使凝血时间减少,最终起到止血作用。根据其凝血机理来讲,明胶止血海绵关键具备了机械压迫作用与吸水作用,在整个凝血过程当中,比如,对凝血酶原激活等重要止血过程的产生,并没有起到比较显著的推动作用。临床采用的普通吸收性明胶海绵,存在组织异物反应大、止血效率较低与容易脱落等很多劣势。当前经常把明胶加以改性,或者和其它材料实行复配,从而制出性能相对较好的止血材料。
其它应用
明胶主要是来自机体组织当中的胶原蛋白,所以具备了非常突出的生物性能,比如,生物相容性好与生物可降解性等各个方面,从而在生物医学领域当中已经被普遍应用。明胶不仅可以应用在以上各个方面,同时在皮肤病的治疗中也被普遍应用,比如通过水解明胶,可以对皮肤皲裂、鱼鳞病与头皮屑多等进行治疗。并且,在内科病当中,明胶同样也得到了非常广泛的应用。在中国药典当中,叙述了大分子明胶具备润燥与生血等功效,且针对贫血与失血等诸多症状也都具有一定疗效。而水解明胶,在治疗慢性胃炎等症状时,同样有着极为明显的效果。
近年国内开始重视低脂肪、无胆固醇的植物蛋白资源开发。为了提高中华民族健康素质,中国食品工业协会也提出了植物蛋白与动物蛋白并举的方针。那么植物蛋白作为食品添加剂是否真的具有营养价值呢?
将植物蛋白作为食品添加剂按不同比例添加到肉制品、乳制品等食品中,不仅可提高食品的营养价值,而且可改善食品本身的结构性能,有利于人体消化吸收。例如在火腿中添加大豆蛋白,可增强其保水性和保油性,同时使瘦肉用量减少,降低生产成本。
除丰富的营养价值外,植物蛋白的生物学活性和药理学特性也日益引起人们的关注。如植物蛋白对肝硬化患者的营养支持作用、降低胆固醇、抗肿瘤和改善心血管功能等。植物蛋白含有丰富的支链氨基酸,口感好,有利于增加患者的蛋白质摄入量,使机体处于正氮平衡,从而改善其营养状态,利于肝功恢复。与常规饮食相比,给肝硬化患者以植物蛋白为主的高热量食谱4周,可减轻患者的疲劳感,提高其血清白蛋白的含量。植物蛋白在糖尿病防治方面也具有重要作用。研究发现,植物伸展蛋白可与人体内的GLP-1受体结合,从而刺激胰岛细胞分泌出大量胰岛素,显著降低血糖含量。
尽管植物蛋白具有很高的营养价值,但其作为食品添加剂仍存在2个主要问题:
①优质植物蛋白资源的筛选;
②植物蛋白添加技术的研究。
如果以上2个问题得到妥善解决,一方面能够获得更多优质的植物蛋白资源,另一方面可研制出更多的新型食品,促进食品工业的发展。目前人们已利用大豆分离蛋白开发出多种特殊的植物蛋白保健食品,如专门针对动物乳品敏感的婴儿特制的豆制健康食品,以及针对老年人和病人特制的植物蛋白功能食品等。
增稠剂在食品加工中重要作用之一即为利用其黏度保持制品的稳定均一性,因此,增稠剂的黏度是一个很重要的指标。
结构及相对分子质量对黏度的影响
一般增稠剂是在溶液中容易形成网状结构或具有较多亲水基团的物质,具有较高的黏度。随着相对分子质量增加,形成网状结构的几率也增加,因此,增稠剂的分子质量越大,黏度也越大。
浓度对黏度的影响
增稠剂浓度增高,相互作用几率增加;附着的水分子增多,黏度增大。
pH值对黏度的影响
介质的pH值与增稠剂的黏度及其稳定性的关系极为密切。在酸度较高的汽水、酸奶等食品中,宜选用侧链较大或较多,而位阻较大,又不易发生水解的藻酸丙二醇酯和黄原胶等;而海藻酸钠和羧甲基纤维素钠等则宜在豆奶等接近中性的食品中使用。
温度对黏度的影响
随着温度的升高,一般溶液的黏度降低;少量氯化钠存在时,黄原胶的黏度在-4℃—93℃范围内变化很小。这也是增稠剂中的特例。
切变力对增稠剂溶液黏度的影响切变力的作用是降低分散相颗粒间的相互作用力。这种作用力大,结构黏度降低。增稠剂的协同效应与增稠剂有较好增效作用的匹配是:羧甲基纤维素钠与明胶,卡拉胶、瓜尔豆胶和羧甲基纤维素钠,琼脂与刺槐豆胶,黄原胶与刺槐豆胶。