Gelatina - Gelatin

Gelatina in fogli (o in foglie) per la cottura

La gelatina o gelatina (dal latino : gelatus che significa "rigido" o "congelato") è un ingrediente alimentare traslucido, incolore e insapore, comunemente derivato dal collagene prelevato da parti del corpo animale. È fragile quando è asciutto e gommoso quando è umido. Può anche essere indicato come collagene idrolizzato, idrolizzato di collagene, idrolizzato di gelatina, gelatina idrolizzata e peptidi di collagene dopo che è stato sottoposto a idrolisi. È comunemente usato come agente gelificante in alimenti, bevande, farmaci, capsule di farmaci e vitamine , pellicole e carte fotografiche e cosmetici.

Le sostanze contenenti gelatina o che funzionano in modo simile sono chiamate sostanze gelatinose . La gelatina è una forma di collagene idrolizzata irreversibilmente , in cui l'idrolisi riduce le fibrille proteiche in peptidi più piccoli ; a seconda dei metodi fisici e chimici di denaturazione, il peso molecolare dei peptidi rientra in un ampio intervallo. La gelatina si trova nei dessert di gelatina , nella maggior parte delle caramelle gommose e nei marshmallow , nei gelati , nelle salse e negli yogurt . La gelatina per cucinare si presenta sotto forma di polvere, granuli e fogli. I tipi istantanei possono essere aggiunti al cibo così come sono; altri devono prima immergersi nell'acqua.

Caratteristiche

Proprietà

La gelatina è un insieme di peptidi e proteine prodotti dall'idrolisi parziale del collagene estratto dalla pelle, dalle ossa e dai tessuti connettivi di animali come bovini domestici, polli, maiali e pesci. Durante l'idrolisi, alcuni dei legami tra e all'interno delle proteine ​​componenti vengono rotti. La sua composizione chimica è, per molti aspetti, molto simile a quella del suo collagene genitore. I gradi fotografici e farmaceutici di gelatina generalmente provengono da ossa di bovini e pelle di maiale. La gelatina è classificata come idrogel .

Amino acid composizione

La gelatina è quasi insapore e inodore con un aspetto incolore o leggermente giallo. È trasparente e fragile e può presentarsi sotto forma di fogli, scaglie o polvere. I solventi polari come l'acqua calda, il glicerolo e l'acido acetico possono sciogliere la gelatina, ma è insolubile in solventi organici come l'alcol. La gelatina assorbe 5-10 volte il suo peso in acqua per formare un gel. Il gel formato dalla gelatina può essere fuso per riscaldamento e ha una viscosità crescente sotto sforzo ( tissotropico ). Il punto di fusione superiore della gelatina è inferiore alla temperatura corporea umana , un fattore importante per la sensazione in bocca degli alimenti prodotti con la gelatina. La viscosità della miscela gelatina-acqua è maggiore quando la concentrazione di gelatina è elevata e la miscela viene mantenuta fresca a circa 4 °C (39 °F). La gelatina commerciale avrà una forza del gel di circa 90-300 grammi Bloom utilizzando il test Bloom della forza del gel. La forza della gelatina (ma non la viscosità) diminuisce se viene sottoposta a temperature superiori a 100 °C (212 °F) o se viene tenuta a temperature prossime a 100 °C per un lungo periodo di tempo.

Le gelatine hanno diversi punti di fusione e temperature di gelificazione, a seconda della fonte. Ad esempio, la gelatina derivata dal pesce ha un punto di fusione e gelificazione inferiore rispetto alla gelatina derivata da manzo o maiale.

Composizione

Quando è secca, la gelatina è costituita dal 98-99% di proteine, ma non è una proteina nutrizionalmente completa poiché manca il triptofano ed è carente di isoleucina , treonina e metionina . Il contenuto di aminoacidi del collagene idrolizzato è lo stesso del collagene. Il collagene idrolizzato contiene 19 aminoacidi, principalmente glicina (Gly) 26-34%, prolina (Pro) 10-18% e idrossiprolina (Hyp) 7-15%, che insieme rappresentano circa il 50% del contenuto totale di aminoacidi. La glicina è responsabile dell'impaccamento stretto delle catene. La presenza di prolina limita la conformazione. Questo è importante per le proprietà di gelificazione della gelatina. Altri amminoacidi che contribuiscono fortemente includono: alanina (Ala) 8–11%; arginina (Arg) 8–9%; acido aspartico (Asp) 6–7%; e acido glutammico (Glu) 10-12%.

Ricerca

Digeribilità

Uno studio del 2005 sugli esseri umani ha rilevato che il collagene idrolizzato viene assorbito come piccoli peptidi nel sangue.

Effetti sulla pelle

L'ingestione di collagene idrolizzato può influenzare la pelle aumentando la densità delle fibrille e dei fibroblasti di collagene , stimolando così la produzione di collagene. È stato suggerito, sulla base di studi sui topi e in vitro , che i peptidi di collagene idrolizzato hanno proprietà chemiotattiche sui fibroblasti o un'influenza sulla crescita dei fibroblasti.

Effetti articolari

Alcuni studi clinici riportano che l'ingestione orale di collagene idrolizzato riduce i dolori articolari, quelli con i sintomi più gravi che mostrano i maggiori benefici.

Tuttavia, altri studi clinici hanno prodotto risultati contrastanti. Nel 2011, il gruppo di esperti dell'Autorità europea per la sicurezza alimentare sui prodotti dietetici, l'alimentazione e le allergie ha concluso che "non è stato stabilito un rapporto di causa ed effetto tra il consumo di idrolizzato di collagene e il mantenimento delle articolazioni". Altri quattro studi hanno riportato benefici senza effetti collaterali; tuttavia, gli studi non erano estesi e tutti raccomandavano ulteriori studi controllati. Uno studio ha scoperto che il collagene orale ha migliorato i sintomi solo in una minoranza di pazienti e ha riportato la nausea come effetto collaterale. Un altro studio non ha riportato alcun miglioramento nell'attività della malattia nei pazienti con artrite reumatoide. Un altro studio ha scoperto che il trattamento con collagene può effettivamente causare un'esacerbazione dei sintomi dell'artrite reumatoide .

Problemi di sicurezza

Il collagene idrolizzato, come la gelatina, è costituito da sottoprodotti di origine animale dell'industria della carne o talvolta da carcasse di animali rimosse e ripulite dai masticatori , tra cui pelle, ossa e tessuto connettivo.

Nel 1997, la Food and Drug Administration (FDA) statunitense, con il supporto del comitato consultivo TSE ( encefalopatia spongiforme trasmissibile ), ha iniziato a monitorare il potenziale rischio di trasmissione di malattie animali, in particolare l'encefalopatia spongiforme bovina (BSE), comunemente nota come morbo della mucca pazza . Uno studio della FDA di quell'anno affermava: "... passaggi come il calore, il trattamento alcalino e la filtrazione potrebbero essere efficaci nel ridurre il livello di agenti contaminanti della TSE; tuttavia, le prove scientifiche sono insufficienti in questo momento per dimostrare che questi trattamenti sarebbero efficaci rimuovere l'agente infettivo della BSE se presente nel materiale di partenza." Il 18 marzo 2016 la FDA ha messo a punto tre norme provvisorie finali precedentemente emanate volte a ridurre ulteriormente il potenziale rischio di BSE negli alimenti per l'uomo. La regola finale ha chiarito che "la gelatina non è considerata un materiale bovino proibito se è prodotta utilizzando i processi industriali consueti specificati".

Il Comitato Scientifico Direttivo (SSC) dell'Unione Europea nel 2003 ha dichiarato che il rischio associato alla gelatina ossea bovina è molto basso o nullo.

Nel 2006, l' Autorità europea per la sicurezza alimentare ha dichiarato che il parere SSC è stato confermato, che il rischio di BSE della gelatina di origine ossea era basso e che ha raccomandato l'eliminazione della richiesta del 2003 di escludere il cranio, il cervello e le vertebre di origine bovina più anziani di 12 mesi dal materiale utilizzato nella produzione della gelatina.

Produzione

Produzione di gelatina per regione geografica

La domanda mondiale di gelatina è stata di circa 620.000 tonnellate (1,4 × 10 9  libbre) nel 2019. Su scala commerciale, la gelatina è costituita da sottoprodotti delle industrie della carne e del cuoio . La maggior parte della gelatina è derivata da pelli di maiale, ossa di maiale e bovino o pelli di bovini spaccate. La gelatina ottenuta da sottoprodotti del pesce evita alcune delle obiezioni religiose al consumo di gelatina. Le materie prime vengono preparate mediante diversi processi di polimerizzazione, acidi e alcali che vengono impiegati per estrarre l'idrolizzato di collagene essiccato. Questi processi possono richiedere diverse settimane e le differenze in tali processi hanno grandi effetti sulle proprietà dei prodotti finali di gelatina. ^

La gelatina può essere preparata anche in casa. La bollitura di alcuni tagli cartilaginei di carne o ossa provoca la dissoluzione della gelatina nell'acqua. A seconda della concentrazione, il brodo risultante (una volta raffreddato) formerà naturalmente una gelatina o un gel. Questo processo viene utilizzato per l' aspic .

Sebbene esistano molti processi in base ai quali il collagene può essere convertito in gelatina, tutti hanno diversi fattori in comune. I legami intermolecolari e intramolecolari che stabilizzano il collagene insolubile devono essere rotti e anche i legami idrogeno che stabilizzano l' elica del collagene devono essere rotti. I processi di produzione della gelatina consistono in diverse fasi principali:

  1. Pretrattamenti per rendere le materie prime pronte per la fase di estrazione principale e per rimuovere le impurità che possono avere effetti negativi sulle proprietà fisico-chimiche del prodotto finale di gelatina.
  2. Idrolisi del collagene in gelatina.
  3. Estrazione della gelatina dalla miscela di idrolisi, che di solito viene eseguita con acqua calda o soluzioni acide diluite come processo a più stadi.
  4. I trattamenti di raffinazione e recupero comprendenti filtrazione, chiarificazione, evaporazione, sterilizzazione, essiccazione, invecchiamento, macinazione e setacciatura per rimuovere l'acqua dalla soluzione di gelatina, per miscelare la gelatina estratta e per ottenere il prodotto finale essiccato, miscelato e macinato.

Pretrattamenti

Se la materia prima utilizzata nella produzione della gelatina è derivata dalle ossa , vengono utilizzate soluzioni acide diluite per rimuovere il calcio e altri sali. È possibile utilizzare acqua calda o più solventi per ridurre il contenuto di grassi, che non deve superare l'1% prima della fase di estrazione principale. Se la materia prima è costituita da pellami e pelli; riduzione della pezzatura, lavaggio, depilazione delle pelli e sgrassaggio sono necessari per preparare le pelli alla fase di idrolisi.

Idrolisi

Dopo la preparazione della materia prima, cioè rimuovendo alcune delle impurità come grasso e sali, il collagene parzialmente purificato viene convertito in gelatina mediante idrolisi. L'idrolisi del collagene viene eseguita con uno dei tre diversi metodi: idrolisi acida , alcalina e enzimatica . Il trattamento con acido è particolarmente adatto per materiali meno reticolati come il collagene della pelle di maiale e normalmente richiede da 10 a 48 ore. Il trattamento con alcali è adatto per collagene più complessi come quello che si trova nelle pelli bovine e richiede più tempo, normalmente diverse settimane. Lo scopo del trattamento con alcali è distruggere alcuni legami chimici ancora presenti nel collagene. Nell'industria della gelatina, la gelatina ottenuta da materie prime trattate con acido è stata chiamata gelatina di tipo A e la gelatina ottenuta da materie prime trattate con alcali è indicata come gelatina di tipo B.

Sono in corso progressi per ottimizzare la resa di gelatina mediante l'idrolisi enzimatica del collagene. Il tempo di trattamento è più breve di quello richiesto per il trattamento con alcali e si traduce in una conversione quasi completa al prodotto puro. Le proprietà fisiche del prodotto finale di gelatina sono considerate migliori.

Estrazione

L'estrazione viene eseguita con soluzioni acquose o acide a temperature appropriate. Tutti i processi industriali si basano su valori di pH neutri o acidi perché, sebbene i trattamenti alcalini accelerino la conversione, favoriscono anche i processi di degradazione. Le condizioni di estrazione acide sono ampiamente utilizzate nell'industria, ma il grado di acido varia con i diversi processi. Questa fase di estrazione è un processo multistadio e la temperatura di estrazione di solito viene aumentata nelle fasi di estrazione successive, il che garantisce una degradazione termica minima della gelatina estratta.

Recupero

Questo processo include diverse fasi come filtrazione, evaporazione, essiccazione, macinazione e setacciatura. Queste operazioni dipendono dalla concentrazione e dipendono anche dalla particolare gelatina utilizzata. La degradazione della gelatina dovrebbe essere evitata e ridotta al minimo, quindi per il processo di recupero viene utilizzata la temperatura più bassa possibile. La maggior parte dei recuperi sono rapidi, con tutti i processi eseguiti in più fasi per evitare un esteso deterioramento della struttura peptidica. Una struttura peptidica deteriorata comporterebbe una bassa resistenza del gel, che generalmente non è desiderata.

Usi

Storia antica delle applicazioni alimentari

Il Kitab al-Tabikh del X secolo include una ricetta per una gelatina di pesce, preparata facendo bollire le teste di pesce.

Una ricetta per il brodo di carne in gelatina si trova in Le Viandier , scritto intorno al 1375.

Nella Gran Bretagna del XV secolo, gli zoccoli dei bovini venivano bolliti per produrre un gel. Alla fine del XVII secolo, l'inventore francese Denis Papin aveva scoperto un altro metodo di estrazione della gelatina tramite bollitura delle ossa. Nel 1754 fu concesso un brevetto inglese per la produzione di gelatina. Nel 1812, il chimico Jean-Pierre-Joseph d'Arcet (fr) sperimentò ulteriormente l'uso dell'acido cloridrico per estrarre la gelatina dalle ossa, e successivamente l'estrazione a vapore, che era molto più efficiente. Il governo francese considerava la gelatina una potenziale fonte di proteine ​​accessibili ed economiche per i poveri, in particolare a Parigi. Le applicazioni alimentari in Francia e negli Stati Uniti durante il 19° secolo sembrano aver stabilito la versatilità della gelatina, compresa l'origine della sua popolarità negli Stati Uniti come Jell-O . Dalla metà del 1800, Charles e Rose Knox di New York producevano e commercializzavano gelatina in polvere, diversificando il fascino e le applicazioni della gelatina.

Usi culinari

Probabilmente meglio conosciuto come agente gelificante in cucina , diversi tipi e gradi di gelatina sono utilizzati in un'ampia gamma di prodotti alimentari e non. Esempi comuni di alimenti che contengono gelatina sono i dessert di gelatina , le sciocchezze , l' aspic , i marshmallow , le caramelle di mais e le confezioni come Peeps , orsetti gommosi , snack alla frutta e gelatine . La gelatina può essere utilizzata come stabilizzante , addensante o texturizzante in alimenti come yogurt, crema di formaggio e margarina ; viene utilizzato, inoltre, negli alimenti a ridotto contenuto di grassi per simulare la sensazione di grasso in bocca e creare volume. Viene anche utilizzato nella produzione di diversi tipi di gnocchi cinesi di zuppa, in particolare gnocchi di zuppa di Shanghai, o xiaolongbao , così come Shengjian mantou , un tipo di gnocco fritto e al vapore. I ripieni di entrambi sono realizzati unendo carne di maiale macinata a cubetti di gelatina e, durante la cottura, la gelatina si scioglie, creando un interno vellutato con una caratteristica collosità gelatinosa.

La gelatina viene utilizzata per la chiarifica dei succhi, come il succo di mela, e dell'aceto.

La colla di pesce si ottiene dalle vesciche natatorie dei pesci. È usato come chiarificante per vino e birra. Oltre alla gelatina di corna di cervo, dalle corna di cervo (da cui il nome "corno di cerbiatto"), la colla di pesce era una delle più antiche fonti di gelatina.

Cosmetici

Nei cosmetici, il collagene idrolizzato può essere trovato nelle creme topiche, fungendo da balsamo per la consistenza del prodotto e idratante. Gli impianti di collagene o i filler dermici vengono utilizzati anche per affrontare la comparsa di rughe, difetti di contorno e cicatrici da acne, tra gli altri. La Food and Drug Administration degli Stati Uniti ne ha approvato l'uso e identifica le cellule bovine (bovine) e umane come fonti di questi riempitivi. Secondo la FDA, gli effetti desiderati possono durare 3-4 mesi, che è relativamente il più breve rispetto ad altri materiali utilizzati per lo stesso scopo.

Altri usi tecnici

Capsule di gelatina
  • Alcune apparecchiature di illuminazione professionali e teatrali utilizzano gel colorati per cambiare il colore del raggio . Storicamente, questi erano realizzati con gelatina, da cui il termine gel colorato.
  • In origine, la gelatina costituiva l'involucro di tutte le capsule di farmaci e vitamine per renderle più facili da deglutire. Mentre lo fa tipicamente ancora ipromellosio , un vegetariani -acceptable alternativa alla gelatina che è più costoso da produrre, è anche usato.
  • Alcune colle animali come la colla per pelli possono essere gelatina non raffinata.
  • Viene utilizzato per trattenere i cristalli di alogenuro d'argento in un'emulsione praticamente in tutte le pellicole e le carte fotografiche . Nonostante gli sforzi significativi, non sono stati trovati sostituti adatti con la stabilità e il basso costo della gelatina.
  • Utilizzato come veicolo, rivestimento o agente separatore per altre sostanze, ad esempio, rende solubile in acqua il -carotene , conferendo così un colore giallo a qualsiasi bevanda analcolica contenente -carotene.
  • La gelatina balistica viene utilizzata per testare e misurare le prestazioni dei proiettili sparati da armi da fuoco .
  • La gelatina è usata come legante nelle teste dei fiammiferi e nella carta vetrata .
  • I cosmetici possono contenere una variante non gelificante della gelatina sotto il nome di collagene idrolizzato (idrolizzato).
  • La gelatina fu usata per la prima volta come collante per la superficie esterna della carta nel 1337 e continuò come agente collante dominante di tutte le carte europee fino alla metà del XIX secolo. Nei tempi moderni, si trova principalmente nella carta per acquerelli e occasionalmente in carte da stampa lucide, carte artistiche e carte da gioco. Mantiene le rughe nella carta crespa .
  • Biotecnologia : la gelatina viene anche utilizzata nella sintesi di idrogel per applicazioni di ingegneria tissutale . La gelatina è anche usata come agente saturante nei test immunologici e come rivestimento. Il saggio di degradazione della gelatina consente di visualizzare e quantificare l'invasione a livello subcellulare invece di analizzare il comportamento invasivo di cellule intere, per lo studio di protrusioni cellulari chiamate invadopodi e podosomi , che sono strutture protrusive nelle cellule tumorali e svolgono un ruolo importante nell'attaccamento cellulare e nel rimodellamento della matrice extracellulare (ECM).

Restrizioni dietetiche e sostituti della gelatina

Il consumo di gelatina di particolari animali può essere vietato da regole religiose o tabù culturali.

  • Le usanze islamiche halal ed ebraiche kosher richiedono gelatina proveniente da fonti diverse dai maiali, come i bovini (che sono stati macellati secondo i regolamenti religiosi) o il pesce (che possono consumare). D'altra parte, i giuristi islamici hanno sostenuto che il trattamento chimico "purifica" la gelatina tanto da essere sempre halal, argomento molto comune in campo medico. Allo stesso modo, la gelatina in medicina è probabilmente ammissibile nell'ebraismo, poiché non è usata come cibo.
  • I Rom sono cauti nei confronti dei prodotti di gelatina che potrebbero essere stati ottenuti da cavalli, poiché la loro cultura vieta il consumo di cavalli . Alcune aziende specificano la fonte della gelatina utilizzata. Quasi nessuna gelatina industriale è derivata dal cavallo.

Vegani e vegetariani non mangiano cibi contenenti gelatina di origine animale. Allo stesso modo, i costumi sikh , indù e giainisti possono richiedere alternative alla gelatina provenienti da fonti diverse dagli animali, poiché molti indù, la maggior parte dei giainisti e alcuni sikh sono vegetariani. Alternative parziali alle gelatine derivate da animali includono gli estratti di alghe agar e carragenina e gli estratti vegetali pectina e konjac .

Riferimenti

link esterno

Mezzi relativi alla gelatina su Wikimedia Commons