明膠的熱處理方法

明膠是一種膠體，它是從骨、生皮、肌鍵、膜及其它動物結締組織的生膠質(又稱膠原)中提取出來的蛋白質。它具有許多優良的物理及化學性質，如親水性強、具有形成膠凍能力、由它形成的溶膠與凝膠能可逆轉化、成膜性能好、側鏈基團反應活性很高以及帶電性質隨介質pH值變化的典型的兩性電解質特性等。正因為這些優點，明膠廣泛地被應用于許多和工業技術，如生物化學、食品工業、印刷工業、感光化學工業以及制藥工業等。

傳統的將膠原轉化為明膠的方法有：熱處理法、鹽堿法、酸法和堿法。當前國產明膠有80鑄以上是用堿法生產的。雖然皮料可用堿法工藝制取明膠，但我國從皮原料制膠的廠仍以堿法為主。

采用堿法以皮料生產明膠一般存在下述問題：

a.生產周期長提膠的前處理常需要15d左右，要生產明膠則需要   長的時間。

b.得率低按現行生產工藝，需4t干皮或8-9t濕皮生產1t明膠。

c.好膠率低在上述生產的1t明膠中，好膠率僅占70%左右。

d.生產工藝復雜現在的工藝流程耗能大，設備投資大，占地面積大。

e.現行的生產過程中還存在環境污染問題，至今仍無方法來解決。

f.氨基酸損失大如經長時間堿處理膠原生產的明膠含氮量低于18%，而母膠原含有18.6%。在堿性條件下，除酞氨基受到損失以外，還有些精氨酸轉化為鳥氨酸。堿法膠的等電點在pH5(士0.2)左右。

在以上幾種方法中，將預處理的膠原轉化為明膠時，都采用熱水提膠，提膠溫度約從55℃到100℃分為6至8個階梯，提膠時間共需60h左右。由于長時間的高溫熬膠，使膠原分子受到破壞，大分子的蛋白質長鏈被水解為長度不等的大小分子混合體，因而使明膠性能變差。特別是后幾次提膠，溫度很高，使膠原分子破壞   甚，以至于只能生產出工業用的火柴膠。

為了傳統的明膠生產工藝中的弊端，既要求縮短前處理時間，又要求克服長時間高溫熬膠這一缺點，以便不僅使生產周期大幅度縮短，而且使明膠質量提高，這就導致了人們對酶法制膠工藝的研究。

用酶處理使膠原溶解并經熱變性而成為明膠的方法稱為酶法。

從含膠原物質制取明膠，需要在分子水平上完成以下程序

a.促使原料中非膠原物質的水解，從而使之分離。

b.破壞膠原分子內的末端膚交聯，使膠原大分子聚集體解聚而成為可溶性膠原。

c.破壞各鏈間的氫鍵，使三股螺旋體解體，膠原分子的a鏈分散開，成為明膠。

由于氫鍵的力量相對較弱，所以末端膚的破壞，實際上就成了不溶性膠原向明膠轉化的控制步驟。

用生物化學的方法來處理含膠原的原料是   和日本工作者先發展起來的。較詳細的研究酶法制膠始于1962年，以追求膠原在酶作用下易于溶解且有較高的回收率為目標，見于報道的主要有日本的西原富雄，   和匈牙利的Duschanck等人。他們研究的對象主要是牛皮，且所使用的酶大多是胃蛋白酶、胰蛋白酶、無花果蛋白酶、菠蘿蛋白酶以及通常篩選菌種后培養的對膠原蛋白具有高活力的酸性微生物蛋白酶等等，而這些條件都是我們目前難以具備的。

國內關于酶解制膠的研究大約從1966年開始，到目前為止，雖然在這方面的研究也取得了一些進展，但仍未實現工業化，這主要與原料的預處理及生產過程的控制有關。另外，使用動物性蛋白酶，使得產品的成本提高也是一大障礙。由于我國的養豬業較為發達，且豬皮通常作為制革原料，在制革過程中會產生大量的副產品—豬膠皮，因此，本實驗即從我國的國情出發，選用制革廠的副產品—豬膠皮為原料，使用國產的蛋白酶—7.398，3942，537等作為研究用酶，在借鑒   成功經驗的基礎上，從實際出發，對原料的預處理和采用1398中性蛋白酶酶解制膠的工藝路線及其控制條件進行了較為和系統的研究，為我國明膠工業趕上世界水平找出一條切實可行的捷徑。

本實驗的主要工作有：

a.豬膠皮中主要成分分析。

b.酸處理對豬膠皮的溶脹和對膠原蛋白變性溫度的影響。

c.酶解制膠工藝的研究。

d.明膠理化性能的檢測。