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- 概览
- 相关简介
- 理化性质
- 分类
- 明胶生产
- 明胶的改性
- 食品中的应用
- 医药应用
- 其他应用
- 药典信息
[míng jiāo]
一种大分子的亲水胶体
展开2个同名词条
明胶是一种大分子的亲水胶体，是胶原部分水解后的产物。按其性能和用途可分为照相明胶、食用明胶和工业明胶。根据用途不同，对明胶的质量要求也不一样。用作粘结剂使用时，主要要求粘接强度。用于照相、食品、医药等领域时，则强调产品的纯度。
明胶，无色至浅黄色固体，成粉状、片状或块状。有光泽，无嗅，无味。相对分子质量约50000～100000。相对密度1.3～1.4。不溶于水，但浸泡在水中时，可吸收5～10倍的水而膨胀软化，如果加热，则溶解成胶体，冷却至35～40℃以下，成为凝胶状；如果将水溶液长时间煮沸，因分解而使性质发生变化，冷却后不再形成凝胶。不溶于乙醇、乙醚和氯仿，溶于热水、甘油、丙二醇、乙酸、水杨酸、苯二甲酸、尿素、硫脲，硫氰酸盐和溴化钾等。本品浓度在5%以下不凝固，通常以10%～15%的溶液形成凝胶。胶凝化的温度随浓度、共存的盐类和pH值而不同。粘度及凝胶强度因相对分子质量分布情况而异，同时受pH、温度和电解质的影响。本品溶液如遇甲醛，则变成不溶于水的不可逆凝胶。本品易吸湿，因细菌而腐败，保存时应注意。水解时，可得到...
等电点
据报道酸法猪皮明胶的等电点一般在pH 7.5～9的范围内，而碱法明胶的等电点在pH 4.8～5.0范围内。这两种不同工艺制得的明胶相混合使用时会出现不相容的现象，如乳剂分层、透明度降低、凝聚等等，因此在混胶时要注意胶的等电点及使用时的pH。
表面活性
由氨基酸构成的多肽链存在着亲水区和疏水区，因而明胶和一些表面活性剂一样具有适当的表面活性。研究表明，明胶溶液的表面张力与其浓度、温度、pH值等因素有关。在明胶溶液浓度为1%或1%以下、温度为10～45℃，在溶液形成少于1小时的界面上进行测定，发现在pH=2～3之间其表面张力最大，而最小表面张力则出现在等电点处。研究还指出，表面张力在30℃以下随温度而直线下降，在30～40℃之间下降更为急剧，在40℃以上时随着温度的不断增高而进一步下降，其下降速率比纯水的要大。凡出现老化的地方，表面张力一般会随时间而下降。
凝胶强度
当温热的明胶水溶液冷却时，其黏度逐渐升高，如果浓度足够大，温度充分低，明胶水溶液即转变为凝胶。明胶凝胶类似于固体的物质，能够保持其形状，并具有弹性。明胶凝胶在受热后能可逆地又转变为溶液状态。这是明胶无可比拟的特性。将明胶溶液在低温下冷却至发生凝胶化并在一定的低温下老化一定时间，即可测得其稳定的凝胶强度数值。明胶的凝胶强度与明胶的分子量及其分布、氨基酸组成及工艺过程有关，不同用途的明胶所要求的凝胶强度也不同。 明胶溶液的凝冻及其随后的凝胶网络的变化是由于溶液中无序明胶分子部分地回复到胶原结构而引起的。非常均一的明胶稀溶液中所诱导和产生的更广泛的向胶原的逆转，这也是凝胶形成机理本质上类似的这种逆转过程，称之为“复性”，但由于受明胶分子分散性、复杂的化学组成和它们非常的浓度的影响而有所变化。在复性过程中，明胶的组分所起的作用有所不同。 明胶凝胶在冷却到0℃以下时，内部水分结冰，其结晶晶格的引力超过了明胶分子对水分子的引力，水分就在凝胶内部网络中间形成冰的结晶，并逐渐扩大。温度越低，结晶的水分越多。在俄罗斯的寒冷季节，有时利用天然冷风使明胶淡液结出冰晶，得到浓缩的凝胶，这比蒸发法减少水分既经济而又不影响质量。 皮明胶在结冰时冰晶在凝胶内部形成，将冰晶除去，剩下一个和冻豆腐类似的立体网络；但在骨明胶结冰时，冰晶在凝胶的表面及四周产生。这说明非常相似的两种明胶，其凝胶中的分子结构与组织并不完全相同，骨明胶内部的水分可以更自由地运动。
（1）明胶按照生产方式分为碱法明胶（又称B型明胶）、酸法明胶（又称A型明胶）、酶法明胶。三种明胶最大的不同点即为明胶生产过程中的前处理过程采用不同的方法。B型明胶的产量居三种明胶之首，原料在碱性介质中预处理，中和后在中性介质中提取得到。A型明胶是指原料在酸性介质中预处理，酸性介质中提取得到的明胶。酶法明胶是指原料经酶预处理，在适度pH值的介质中提取的明胶。
（2）明胶按照用途可以分为食用明胶、药用明胶、照相明胶、工业明胶。
酸法生产
明胶的生产主要由三部工序组成从原料的收集、保存和经过各种方式的对原料皮、骨的预处理，是明胶技术发展的前工序部分，胶原的降解即明胶的提取是第二工序部分，也是影响产率的关键部分，明胶的过滤、蒸发、灭菌、烘干等构成了明胶技术的后工序部分。 明胶的酸法与碱法生产通常是指明胶的原料前工序与提胶过程中化学处理方法不同。酸法明胶主要选用盐酸、硫酸、磷酸、乳酸、柠檬酸、醋酸等单一酸或复合酸对前工序进行原料膨胀等处理，并进一步用弱酸或强酸破坏分子间交联与断裂分子键，使多肽溶于酸水溶液中，亦称之为提胶。
碱法生产
碱法制备明胶过程中，含胶原的原料首先经浸灰、水洗和除脂等方式进行预处理，原料预处理后脂肪的含量较低，主要成分是胶原蛋白，在石灰或氢氧化钠和一定温度条件下胶原蛋白逐步降解为分子量不均一的多肽混合物，多肽溶液经浓缩、除湿和干燥等一系列处理后得到固体粉末。就产品的收率、性质和纯度而言，碱法能够生产出高质量的明胶。当前国产明胶约有80%以上是碱法明胶。 碱法制胶通常是指石灰法与烧碱法，石灰法猪皮制明胶生产工艺通常为：原料整理—石灰水预浸—水力除脂—石灰水浸渍—洗涤中和—熬胶—浓缩、漂白、凝胶化。
酶法生产
酶催化胶原降解制备明胶，与传统的碱法制备明胶的工艺相比，生产周期将会大大缩短，因此国外的明胶工作者一直重视对酶的研究。酶法制胶的研究从1962年开始，已经有50多年的历史，人们已经认识到了，经过酶对胶原降解能够制取明胶，但这样制取的明胶，其分子量分布偏宽，高分子量组份偏多，工艺上控制较难等。这些缺陷影响了明胶的质量。 酶解制胶的方法：用酶的溶液处理砸碎后的骨或皮胶原，然后在酸性溶液中搅拌，得到胶原溶液，再用碱中和到胶原等电点或用盐盐析，得到胶原的纤维沉淀，分离沉淀后再加热，即得到明胶另一种是酶代浸灰，用酶的溶液代替传统碱法制胶中石灰乳处理胶原骨素或皮，然后再按照传统方法完成余下的工序，这种工艺方法比第一种方法更适合于对骨明胶的制备。酶法制胶一般工艺：皮料—预处理—酶解—酶钝化—溶胶—分离纯化—成品。
纯物理改性
纯物理改性是指在不添加任何添加剂的情况下，通过明胶本身结构的改变来改变其某些性能。众所周知，明胶在其制品中是以胶原状的螺旋构象和卷曲构象的形式存在的，两种构象比例的不同，对明胶制品性能的影响很大。例如，明胶溶液或涂布成膜冷凝后放置一定时间，使明胶分子构象转变形成高度螺旋构象，此即为“复性”（renaturation），属纯物理改性。这在理论和实践上都具有重要的意义，但其中许多问题却远未获得实际解决而无法应用。
共混改性
共混改性或称物理-化学改性，是利用双组分或三组分体系来改变明胶原有的化学组成和结构以达到改性的目的。参与共混的组分又分为低分子化合物和高分子化合物。 （1）低分子化合物 添加低分子化合物如乙二醇、尿素、甘油、三乙醇胺等甚至水，它们都属于低分子量增塑剂，可以降低明胶膜的玻璃态转变温度，降低膜的脆性及改善韧性等性能。 （2）高分子化合物 参与共混的高分子化合物又分为天然高分子化合物和合成高分子化合物。 天然高分子化合物：纤维素衍生物加于照相明胶涂层中具有提高显影后银的遮盖力的作用。参与明胶共混的天然高分子化合物还有：卡拉胶、果胶、甲壳素、海藻酸钠、丝素蛋白、透明质酸等。明胶与卡拉胶的混合物可改变其流变性能：明胶具有牛顿流体行为，而明胶、卡拉胶却没有，它随着黏度的增加（卡拉胶量增加），其牛顿流体行为减小而变成假塑性体，在没有剪切作用情况下的黏度高于剪切时的黏度。 明胶与甲壳素的混合物可制备成创伤敷膜或在生物工程中制作支架。明胶、甲壳素共混膜能调变膜的透气率、吸水率、溶胀比等性能。明胶与海藻酸钠的混合凝胶按其明胶用量的不同，可用以调变混合凝胶的弹性模量，并且凝胶融化后的溶液比原始溶液有较高的黏度。明胶与丝素蛋白混合物可制备生物工程需要的支架，用以培养细胞。 合成高分子化合物：据文献报道，已经开发了多种合成高分子化合物与明胶共混来对明胶进行改性。如：在明胶中添加聚乙烯醇和胶体二氧化硅可以降低明胶膜的脆性和对湿度的敏感性；在明胶层中添加聚乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸-烷基丙烯酸酯的水溶性铵盐或碱金属盐、丙烯酸-N-取代丙烯酰胺、聚醋酸乙烯酯，以及丙烯酰胺-苯乙烯共聚物等，都可以提高感光层银的遮盖力，并在卤化银乳剂中起防灰雾作用；丙烯腈与丙烯酸及丙烯酸丁酯的混合聚合物可用来降低明胶层的脆性；甲基丙烯酸甲酯与丁二烯的共聚物、甲基丙烯酸- 2-乙酰乙酸乙酯-富马酸二（3-磺酸丙）酯-丙烯酸甲酯共聚物都是明胶的高分子增塑剂，并可改善明胶层的尺寸稳定性。
化学改性
明胶的化学改性是利用明胶分子链上各官能团能与低分子或高分子化合物进行反应的功能。众所周知，感光乳剂所用的PA胶即是明胶的酞酰化（明胶与苯酐反应）改性产物，它可以在乳剂制备中既用作为乳化用胶，又用作为乳剂沉降剂；马来酰化（MA）明胶是马来酸酐（maleic anhydride）与明胶反应的产物，可以用作为电沉积型光致抗蚀剂；明胶上的羧基与氯化亚砜反应得到酰氯，再与醇类如甲醇反应，则即得酯化明胶。 明胶的化学改性较多地在明胶与高分子化合物的单体进行接枝反应上进行开发与研究，这是因为通过接枝共聚反应所得到的接枝共聚物，既保留了母体明胶原有的许多宝贵的性能，如形成凝胶和形成螺旋结构的能力以及耐热性好等，又能从接枝组分中获得新的性质。例如，明胶接上聚丙烯酸丁酯，由于后者性能与橡胶相近，因而由此制成的膜，其弹性随接枝链的含量增加而提高；但若接上具有刚性链的丙烯腈，则共聚膜的脆性增大；将乙烯通过接枝共聚反应接到明胶分子链上去，所得到的是可生物降解的高分子材料，用于生产制品即为可生物降解制品。 在明胶上进行接枝反应的主要是丙烯酸系单体，如丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯类（如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯）、甲基丙烯酸甲酯，以及丙烯腈等，并已取得了广泛的应用。
糖果添加剂
据报道，全世界的明胶有60%以上用于食品糖果工业。在糖果生产中，明胶用于生产奶糖、蛋白糖、棉花糖、果汁软糖、晶花软糖、橡皮糖等软糖。明胶具有吸水和支撑骨架的作用，明胶微粒溶于水后，能相互吸引、交织，形成叠叠层层的网状结构，并随温度下降而凝聚，使糖和水完全充塞在凝胶空隙内，使柔软的糖果能保持稳定形态，即使承受较大的荷载也不变形。明胶在糖果中的一般加量为5%～10%。在晶花软糖中明胶用量6%时效果最好。在橡皮糖中明胶的加量为6.7%。在牛轧糖中为0.6%～3%或更多些。在糖果粘液的浓糖浆中加量为1.5%～9%，糖味锭剂或枣子糖果的配料要求含明胶2%～7%。在糖果生产中，使用明胶较淀粉、琼脂更富有弹性、韧性和透明性，特别是生产弹性充足、形态饱满的软糖、奶糖时，需要凝胶强度大的优质明胶。
冷冻食品改良剂
在冷冻食品中，明胶可用作胶冻剂，明胶胶冻的熔点较低，易溶于热水中，具有入口即化的特点，常用于制作餐用胶冻、粮食胶冻等。明胶还可用于制作果冻，明胶胶冻在温热而尚未溶化的糖浆中不会结晶，温热的胶冻在凝块被搅碎后还可重新形成胶冻。明胶作为稳定剂可用于冰淇淋、雪糕等的生产，明胶在冰淇淋中的作用是防止形成粗粒的冰晶，保持组织细腻和降低溶化速度。为获得优良的冰淇淋，明胶的含量必须恰如其分。明胶在冰淇淋中的一般用量为0.25%～0.6%，任何胶冻强度的明胶都可制得良好的冰淇淋，但不同强度必须配以相对应的浓度。
肉制品改良剂
明胶作为胶冻剂添加到肉制品中，用于香野猪肉、肉冻、罐头火腿、口条、小牛肉、火腿馅饼、罐头肉类及镇江肴肉等制品的生产，提高了产品的产量和质量。明胶还可对一些肉制品起乳化剂的作用，如乳化肉酱和奶油汤的脂肪，并保护产品原有的特色。在罐头食品中，明胶还可作为增稠剂，常常添加粉状明胶，也可加入一份明胶，二份水配成的浓胶冻。
囊材
明胶因其生物可降解性、良好的生物相容性和成膜性而在医药领域中广泛应用。 制作胶囊壳需要的原材料有十几种之多，在其中，明胶当仁不让，占据着头把交椅，占胶囊壳质量的90%以上。 明胶胶囊虽有很多优点，但也存在不足： （1）由于醛基、亚胺或酮类等基团的存在，胶囊在储存过程中易发生交联，形成稳定的明胶网络，减缓胶囊的溶出，降低其生物利用度； （2）明胶来源于动物的皮或骨，因此素食主义者用药时不方便； （3）明胶胶囊囊壳材料来源于动物皮或骨，易传播传染性海绵组织脑科疾病——疯牛病； （4）软胶囊囊壳机械特性易受温度和水分影响——囊壳中增塑剂的加入，增加了氧渗透率和水分在囊壳和胶囊内容物间的转移，极少量的水分变化就会对药物的溶出造成很大影响； （5）软胶囊还存在药物迁移的现象。因此，需要寻找改性明胶或明胶替代品来改善明胶胶囊的缺陷。 明胶胶囊的替代品有植物胶（魔芋胶、阿拉伯胶等）、微生物胶（黄原胶、结冷胶等）、海藻胶（卡拉胶、海藻酸盐类等）、淀粉等。
血浆扩容剂
明胶是胶原水解产物，是生物来源的多肽，具有良好的生物相容性。明胶经改性后凝固点降低，在较低的温度下能保持液体状态，可作为血浆替代品应用于临床，主要用于手术创伤、低血容量性休克等的血容量补充，聚明胶肽已被世界卫生组织（WHO）列为基本药物 。 目前，国内应用较多的血浆扩容剂产品有聚明胶肽注射液和琥珀酰明胶注射液。前者是六亚甲基二异氰酸酯通过脲桥键交联的脲联明胶注射液；后者是以琥珀酸酐为交联剂，交联改性的琥珀酰明胶注射液。明胶作为血浆容量扩充剂很好地解决了临床血源紧张、输血时的血型等问题。 明胶作为血浆替代品的使用量占全球血浆扩容剂（白蛋白、葡聚糖、羟乙基淀粉等）的25%，但明胶在临床应用中会产生毒副作用：频繁使用明胶注射液会导致急性肾损伤的发病率增加；减少凝血因子Ⅷ、Ⅰ和血管性血友病因子（von Willebrand Factor，vWF），降低血小板数量，诱导纤维蛋白聚合紊乱，延长出血时间；可引起严重的过敏反应等。
组织工程
明胶因其具有较高的生物相容性、生物可降解性且体内降解后不产生其他副产物、无免疫原性和血液相容性以及具有与胶原相同的组分和生物性质，广泛应用于组织工程和药物递送系统中。对于骨组织，理想的骨组织支架需具有生物活性和足够的机械强度、易于细胞黏附，但明胶在体内降解速度较快、机械性能差。有学者综合聚己内酯（PCL）良好的机械性能、其在体内降解速率与骨生长速率相当、磷酸钙修饰后的明胶的矿化作用，制备 3D双层支架——磷酸钙修饰的明胶/PCL支架（Gel/SG5/PCL），弥补了明胶在体内降解速度快、机械性能差等问题。 明胶或改性明胶也可作为非病毒载体用于基因药物的递送，可解决传统阳离子载体的细胞毒性及免疫原性等问题。siRNA诱导基因沉默，可用于包括癌症在内的多种疾病的治疗，但siRNA不稳定，易被酶降解。如果将 siRNA链5'-末端硫醇化，siRNA单体自发聚合形成聚siRNA，同样，用二硫化物修饰明胶链中的羧基得到硫醇化明胶。通过聚siRNA与硫醇化明胶间自发地交联而把siRNA载入硫醇化明胶纳米粒。载聚siRNA硫醇化明胶纳米粒在还原剂存在的条件下释放出siRNA单体，避免siRNA被酶降解，有效地将siRNA递送到病灶。
作铸涂纸的胶粘剂：由于生产铸涂纸所用的干酪素价格昂贵，经过实验室的研究试验和工厂的生产实验，水解和漂白处理后的工业低等级明胶可作为铸涂纸的胶粘剂。
明胶最重要的性能之一是形成可逆转换胶体的能力。可逆转换胶体在生产膜、织物、涂层、胶囊方面有很重要的应用。有专利报道了利用这种凝胶制造汽车部件的模子。由于明胶具有发泡性，因此它可以应用在防火剂、庄稼保护覆盖物、涂层衬底、抑制灰尘扩散材料及应用在制备吸收噪音的泡沫水泥化合物、热绝缘体和防火材料。利用明胶的粘性制成的皮胶比合成胶更常用、更环保，可用于造纸的施胶剂，来制造砂布、砂纸、胶带纸。美国航天局研制成功胶原蛋白强力粘合剂，用作飞机外壳铝板的粘结，其强度超过了任何一种铆接和粘接方式。明胶的可乳化性可以用作保护胶体、絮凝剂，用在化妆品、涂料中，而且胶冻强度（Bloom值）越高的明胶具有越高的乳化能力。明胶的吸油性可用于回收地面泼溅的油，明胶的吸水性可用于农业杀虫剂的可控缓释体系。
来源
本品为动物的皮、骨、腮与韧带中胶原蛋白经适度水解（酸法、碱法、酸碱混合法或酶法）后纯化得到的制品，或为上述不同明胶制品的混合物。
性状
本品为微黄色至黄色、透明或半透明、微带光泽的薄片或粉粒，无臭。在水中久浸即吸水膨胀并软化，重量可增加5~10倍。 本品在热水或甘油与水的热混合液中溶解，在乙醇、三氯甲烷或乙醚中不溶，在醋酸中溶解。
鉴别
1、取本品0.5g，加水50mL，加热使溶解，取溶液5mL，加重铬酸钾试液-稀盐酸（4:1）数滴，即产生橘黄色絮状沉淀。 2、取鉴别1项下剩余的溶液1mL，加水100mL，摇匀，加鞣酸试液数滴，即发生浑浊。 3、取本品，加钠石灰，加热，即发生氨臭。
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美国密苏里科技大学石油工程专业讲座教授. 展开 2个同名词条. 白宝君，男， 黑龙江省 巴彦县 人， 美国密苏里科技大学 石油工程专业讲座教授，博士生导师，凝胶颗粒波及控制研究中心主任。. [1] [3] 中文名. 白宝君. 民 族. 汉族. 出生地.
