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破皮鞋明膠的前世今生:明膠無處不在

來源:東方早報 作者: 2012-5-26

摘要: 明膠是動物的皮、骨、筋腱中的膠原(細胞外最重要的水不溶性纖維蛋白),經部分水解后,提純而獲得的蛋白質制品,屬于天然的高分子多肽聚合物,各種動物的骨和皮都可以提煉。明膠按用途可分為食用、藥用、照相及工業四類。不僅隱身酸奶、果凍、蛋糕等食物中,明膠還可以輔助數字相片打印。明膠也是一種去污劑,可有效地清......


明膠是動物的皮、骨、筋腱中的膠原(細胞外最重要的水不溶性纖維蛋白),經部分水解后,提純而獲得的蛋白質制品,屬于天然的高分子多肽聚合物,各種動物的骨和皮都可以提煉。

明膠按用途可分為食用、藥用、照相及工業四類。不僅隱身酸奶、果凍、蛋糕等食物中,明膠還可以輔助數字相片打印。明膠也是一種去污劑,可有效地清潔石棉污漬,還可用于清潔歷史文件。它還被制作成包裹藥物的膠囊、替代血漿和創傷敷料,以及其他更多應用。

19世紀初,持續不斷的戰爭使法國倍感煎熬。戰爭之地,滿目瘡痍。人們忍饑挨餓,流離失所。當英格蘭海軍封鎖法國海岸,肉類瞬間成為稀缺品,這促使了政治家和科學家開始尋找可替代的蛋白質供人們食用,最終鎖定研究目標——明膠。

明膠是動物的皮、骨、筋腱中的膠原(細胞外最重要的水不溶性纖維蛋白),經部分水解后,提純而獲得的蛋白質制品,屬于天然的高分子多肽聚合物,各種動物的骨和皮都可以提煉。不過,身為昔日的宮廷“奢侈品”,明膠的平民化道路并非一帆風順。

1803年和1818年,巴黎醫院的軍事行政官安東·亞歷克西斯凱德·沃克斯(Anton Alexis Cade de Vaux)針對“從骨頭中提取明膠并做成了肉湯”發表了報道,并委托一位化學家以此匯編為一種生產明膠的方法,他們試圖弄清人們在饑荒時是否可以靠明膠生存,結果并未如愿。法國生理學家馬讓迪發現,如果單純用明膠飼養狗,狗的體重會逐漸減輕,最后死去。

雖然明膠并未在拿破侖戰爭時期為人們帶來希望,但不久后,美國人便將明膠帶進廚房并充分開發其輔料潛力。1845年,美國人彼得·庫珀(Peter Cooper)利用明膠制作了凝膠狀點心并獲得專利。此后的150多年間,“吉露果子凍”、果汁軟糖、橡皮小熊糖、水果酸奶酪,相繼問世,這些“明膠零食”無一不風靡全球。

光輝歲月一去不復返,從彼時的貴族佐料、科技新貴到今日的丑聞纏身,明膠這位日用品中的常客,可謂“人紅是非多”。

只是還原事實始末,誰又能說,“明膠”本身錯在哪里。

宮廷奢侈品

明膠的歷史之長,足以證明人類利用食物的能力。

大約8000年前,位于現中東地區的穴居人已經可以從動物組織中提取黏膠。3000年之后,古埃及人完全掌握了黏膠的功能。考古學家們在埃及古城底比斯(現今為埃及中部的路克索)和埃及女王哈特謝普蘇特墓和發現,當時動物膠原在埃及已經普及到家居裝修,他們將從木頭膠質中提取的一種木質黏膠作為黏合劑黏合家居。就連金字塔文獻也記載有埃及人提煉膠的方法——熬骨頭也能獲得膠。

“生物黏合劑”,這是明膠最先被發掘的功用。

在公元剛開始的幾個世紀里,明膠的應用得到了廣泛認可。在此期間,人們從獸皮和獸骨中獲得膠原。與此同時,也獲得了一種新產品——冷時會凝固的天然提取品。事實上,這正是可食用明膠的雛形。

一個新事物的產生,往往需要消耗一段時間才能成為大眾消費品,明膠剛進廚房的那幾個世紀,它只是貴族的奢侈品,被用于宮廷和貴族家中的醬品制作。在英格蘭亨利八世統治時期(1491-1547),小牛骨醬這個菜品是每次宴會的必備。

到了17世紀下葉,明膠終于被科學家而不只是廚子發掘出潛力。法國數學家丹尼斯·帕潘于1682年發明了一個壓力烹飪罐,他稱之為“助消化器”,它可以在骨頭變軟之前把骨頭煮熟。帕潘曾建議用扇骨來熬湯。1681年,他甚至向英格蘭國王查理二世提出,從骨頭中提取出的果凍狀膠可以作為糧食被人們食用。明膠作為膠原蛋白的主要水解產物,一般是從動物的皮、骨、結締組織中提取的,本身對人體無害,還有膠原蛋白的部分功效,甚至由于其不含脂肪和膽固醇的蛋白質,說具有一定的營養價值也不為過。但是,明膠只是營養不完全的蛋白質,缺乏某些必需氨基酸,從而無法合成人體所需的全部蛋白質。至于這個,要到拿破侖戰爭時期才被發現。

19世紀初,拿破侖戰爭持續進行。當時,法國港口被英國海軍封鎖,造成了城內肉類短缺,饑餓迅速蔓延。政治家和科學家不得不開始尋找可替代的蛋白質,并確實找到了,那就是明膠。

在1803年和1818年,巴黎醫院的軍事行政官安東·亞歷克西斯凱德·沃克斯針對“從骨頭中提取明膠并做成了肉湯”發表了報道,并委托一位化學家匯編成生產明膠的方法。由此,明膠作為一種有營養價值的蛋白質被系統的研究,其生產和應用也得以改進。

第一個生產明膠并初具規模的公司是Coignet & Cie公司,它于1818年成立于法國里昂。這家公司第一個將“皮革”( 所謂皮革制品) 作為原料,并且引進了工業烘干厚明膠工藝。這種方法一直延續到20世紀中葉。被賣出的第一批標為“粉末明膠”的產品,實際上只是被磨碎的厚瓣狀或條狀明膠。

雖然明膠的營養不完整,雖然它無法完全替代蛋白質,但這都不影響明膠進軍食品界,相反,它將以迅雷不及掩耳之勢搶占零食界的版圖,即便被真正“掛在嘴邊”的時間并不長。

甜食控的創新

1845年對于明膠是關鍵一年,美國人彼得·庫珀發明的凝膠狀點心為明膠在零食界占得了一席之地。

時隔45年后的1890年,又一明膠新發現為經濟蕭條時期的人們帶去甜味。家庭裝的顆粒明膠是由美國Charles Knox和德國DGF AG生產的杰作。由此,明膠成為眾多食品中一種基本并普遍存在的成分而在全球得到普及。

1897年,在凝膠狀點心中水果香料的新產品問世,那就是風靡一時的“吉露果子凍”。在美國,“吉露果子凍”每年銷售近30億盒,明膠從貴族奢侈品轉向平民零食。

巨大商機面前,英國郎特里公司(Rowntree)緊跟著發明了另一種凝膠狀點心。從1923年生產一種類似于“吉露果子凍”的產品開始,直到1932年,他們生產出一種稱為“凝膠塊”的濃縮正方晶體。這種“凝膠塊”有不同的水果口味。盡管這種產品在英國很暢銷,但卻未能打開海外市場。

當時,不僅食品工業,明膠生產也開辟了新的應用領域。明膠更多的功能被開發,并用于生產更多產品以滿足消費者需要。很多明膠產品真正地被人們“掛在嘴邊”。

20世紀初,美國引入果汁軟糖,并在50年代風靡全國。上世紀30年代引入如今全球聞名的壓制成的動物狀凝膠點心,上世紀70年代生產出水果酸奶酪。1984年,瑞典Lage Sundstroem公司研制出低脂肪人造黃油和三明治,并大規模投入生產。其中,明膠作為乳化劑和穩定劑,以滿足口感上對黃油密度和流動性的挑剔。

不難發現,明膠在甜食中的應用是最大的。明膠之所以被用于糖果,是由于它可使液體凝凍化,吃到嘴里以后逐漸融化。添加明膠較多的糖果,融化得更慢,從而使甜味和香味滯留時間更久。據報道,全世界的明膠有60%以上用于食品糖果工業。在糖果生產中,明膠作為攪打劑,用于生產奶糖、蛋白糖、棉花糖、果汁軟糖、晶花軟糖、橡皮糖等軟糖。

明膠具有吸水和支撐骨架的作用,明膠微粒溶于水后,能相互吸引、交織,形成疊疊層層的網狀結構,并隨溫度下降而凝聚,使糖和水完全充塞在凝膠空隙內,使柔軟的糖果能保持穩定形態,即使承受較大的荷載也不變形,通過調節明膠和水的添加量可以制得各種質地的明膠軟糖。

明膠在糖果中的一般加量為5%~10%。在晶花軟糖中明膠用量6%時效果最好。在橡皮糖中明膠的加量為6.7%。在牛軋糖中為0.6%~3%或更多些。在糖果黏液的濃糖漿中加量為1.5%~9%,糖味錠劑或棗子糖果的配料要求含明膠2%~7%。在糖果生產中,使用明膠較淀粉、瓊脂更富有彈性、韌性和透明性,特別是生產彈性充足、形態飽滿的軟糖和奶糖時, 需要凝膠強度大的優質明膠。

而在一些西式的點心,例如蛋糕、冰淇淋、布丁、果泥糕中,明膠凝膠比瓊脂和果膠凝膠更富有彈性,而且膠凍在溫熱而尚未溶化的糖漿中不會結晶,溫熱的膠凍在凝塊被攪碎后還可重新形成膠凍,因此口感更好。

此外,明膠凝膠的脫水收縮小,添加到瓊脂中可改善瓊脂果凍的脫水收縮現象。添加明膠制得的乳蛋糕的皮面和刀切面光滑,使得蛋糕的外形更加美觀。甜點之所以吸引人,除了口味以及口感外,精致的外形也會令人食指大動。

隨處可見“明膠”

如今,明膠早已應用廣泛。盡管不能直接吃或者用,但隨手拿起食品包裝,幾乎都能配料標簽上找到“明膠”二字。

目前,明膠按用途可分為食用、藥用、照相及工業四類。不僅隱身食物中,明膠還可以幫助把數字相片高質量地打印在有明膠膜的照相紙或傳統照片紙上。明膠也是一種去污劑,可有效地清潔被石棉污染的建筑上的污漬。明膠還可用于清潔歷史文件。它還有利于醫療中傷口和骨骼的愈合,以及其他更多的應用。

能夠被如此廣泛應用,與其“好生產”不無關系。明膠是動物的皮、骨、筋腱中的膠原(細胞外最重要的水不溶性纖維蛋白),經部分水解后,提純而獲得的蛋白質制品,屬于天然的高分子多肽聚合物,因而,各種動物的骨和皮都可以利用。

現在明膠大生產中最常用的是豬、牛的皮和骨,其中含有85%~90%的蛋白質,0.3%~2%的礦物質,9%~12%的水分。干明膠顆粒能吸水膨脹,之后加熱溶化就變成具有流動性的凝膠,冷卻之后會形成有彈性的膠凍。

作為一種重要的高分子生物材料,明膠具有許多優良的物理化學性質,如親水性強、在水中形成高黏度的溶液、溶液冷卻后具有形成凝膠的能力、溶膠與凝膠間可發生可逆性轉化、成膜性好、側鏈基團反應活性高等,因而廣泛應用于許多科學和應用領域。

盡管明膠有如此多的應用,但并不是它所有的功能都被徹底地被開發出來了,也可以說,它的有些功能被過度開發甚至扭曲變形了。

國家對明膠的應用有相關標準規定。其中,根據國家標準QB/T 4087-2010食用明膠(Edible Gelatin)規定,食用明膠應為動物的骨和皮等提取而成,嚴禁使用制革廠鞣制后的任何廢料。

除了所用原料必須符合標準外,作為一種蛋白質,膠液是細菌生長繁殖的良好場所,因此國家規定生產過程中的衛生環境、生產裝備、衛生管理、人員管理等都應符合相關標準。國標同時規定,醫用明膠需滿足食用明膠標準。

皮革煉膠之禍

在走過一段相當長的輝煌歲月后,明膠近來聲名日下,日子不好過。

有報道稱,工業明膠流入食品企業,又有報道稱皮革下腳料被漂白清洗后,流向藥品市場。難怪有網友調侃皮鞋很忙。

要了解工業明膠對人體的傷害就必須從源頭說起。通常,從動物皮到皮革,大體要經過四個階段的處理。首先是預處理,去肉防腐;然后是準備階段,脫脂脫毛;接下來是鞣制,最后是整飾。其中的鞣制階段,皮革變得柔軟和耐用。鞣制的過程,是高價陽離子和膠原蛋白發生一系列化學反應的過程。自從1893年美國人馬丁·丹尼斯(Martin Dennis)發明鉻鞣制法之后,世界上約90%的皮革都是用這個方法鞣制而成的。這就是為什么皮革中會含有大量的鉻。

自然界有兩種主要的鉻的形態,一種三價鉻,就是用來鞣制的鉻,它是陽離子,帶三個正電荷。離子電荷是能發生鞣制的關鍵,除了三價鉻,我們生活中常見的三價陽離子,比如三價鐵、鋁,還有些不常見的,比如鋯和鈦,都是可以用來鞣制的。只是鉻鞣制工藝成熟,性價比高,至今依然統治著皮革及其制品行業。

另一種鉻的形態就是臭名昭著的六價鉻,它和氧原子抱著一起形成原子團,以鉻酸根的形式存在。六價鉻有很強的生物毒性,長期接觸有致癌性,急性毒性劑量范圍在50-150微克/千克。即使在皮革行業中,六價鉻也是人見人厭的化學物質。

各國對皮革中的六價鉻含量都有明確要求,最嚴格的是德國,2010年德國新修訂的法令規定,皮革中不得有六價鉻的檢出。

雖然皮革的鞣制使用的是三價鉻,但由于氧化等因素,膠囊中可能會含有六價鉻。六價的鉻離子是強氧化劑,對皮膚黏膜有很強的刺激和腐蝕作用,是公認的致癌物。人食用了含六價鉻的明膠,將長期留存人體中,損害骨骼組織,使骨骼變脆易折,對于生長發育中的兒童,將嚴重影響一生的健康。

從皮革廢料中提取食用明膠本身是一種違法行為。雖然,這些工業明膠中的鉻的含量較低,在低劑量下,一般不會立即出現明顯癥狀。但對于病人,危害卻是不可忽略的,不能因為每日每次量小可能危害不大就寬恕。

另外,看整個生產程序,工業明膠里面的毒物不僅僅是六價鉻,在之前提到的皮革處理過程中,防腐時可能用到五氯苯酚,準備工作會用到硫化鈉,染色工藝會用到偶氮染料,打光工藝會用到甲醛……還有許多化學制劑用在各個程序,髙度懷疑其是致癌物。這些未知的毒素可能危害更大。因此,從皮革加工的下腳料得到的膠原蛋白中,問題不僅僅是鉻,而是它的不確定性。

這些非食物成分的毒物在低劑量下,一般不會立即出現明顯癥狀,但長期會増加多種疾病風險,尤其是癌癥

如此多的不確定性,不清楚它的危害有多大,本身就是非常危險的事情。

無所不在的明膠

明膠早已應用廣泛,其膠凝性、親水性、吸附性和易于生產,使其可以制作食品、膠囊、去污劑、影印材料、替代血漿、創傷敷料……盡管明膠有如此多的應用,但并不是它所有的功能都被徹底地被開發出來了,或者說,有些功能被過度開發甚至扭曲了。

金字塔壁畫中,古埃及人將明膠用于家具黏合。

家庭裝的顆粒明膠1890年誕生。

食品中的常客

食用明膠主要應用于醫藥和食品工業。根據制作工藝不同,食用明膠又可分成A型與B型。A型為酸法明膠,一般以月齡較短的豬的皮和骨頭為原料,采用酸法水解。B型為堿法明膠,以2-3年牛皮及牛骨為原料,經過6-8周的石灰水浸泡(堿法水解)。

明膠是食品工業中的一種重要配料和添加劑,在食品加工中作為膠凝劑、增稠劑、穩定劑、乳化劑和澄清劑使用。

酸奶冷飲

在冷飲制品中,利用明膠吸附水分的作用可以作為穩定劑使用,它的作用是抑制冰晶的生成和長大、保持組織細膩和降低熔化速度,使冰淇淋具有堅實而光滑的質構。

如,在冰淇淋制造中,明膠用作保護膠體形成凝膠時,可以防止冰和糖形成大顆粒,從而使產品口感細膩、柔軟和疏松。明膠可作為增稠劑和穩定劑用于冰淇淋和酸奶等產品。1.5%的明膠在70%糖漿中幾乎可以完全抑制糖結晶。

為制作“內外俱美”的冰淇淋,明膠的含量必須恰如其分。明膠在冰淇淋中一般用量為0.2%~0.6%,通常用來在0.5%,若用量過多將使凍結攪拌時間延長。

火腿香腸

明膠具有膠凝性,明膠凝膠具有加熱熔化冷卻膠凝的可逆性,因而,可添加到肉制品,用于香豬肉、肉凍、罐頭火腿、口條、小牛肉、火腿餡餅、肉類罐頭及鎮江肴肉等制品的生產,起粘結、整形作用,提高了肉制品的產量和質量。

如,明膠可用于生產人造腸衣來代替天然腸衣,經交聯、煙熏或酶處理后,人造腸衣具有與天然腸衣相同的強度。

明膠還可對一些肉制品起乳化劑的作用,如乳化肉醬和奶油湯的脂肪,并保護產品原有的特色。

飲料酒類

明膠可作為澄清劑用于啤酒、果酒、露酒、果汁、黃酒、巴旦木果仁乳飲料等產品的生產,經明膠澄清的飲料的色澤和口感會更好,避免飲料因長期存放發生混濁。

這種澄清劑的作用機理是明膠能與丹寧生成絮狀沉淀,靜置后,呈絮狀的膠體微粒可與渾濁物吸附、凝聚、成塊而共沉,再經過濾去除。

對于不同的飲料,明膠可根據需要和不同的物質一起使用,達到不同的效果。

比如說,在桑椹汁的生產工藝中,明膠需要和單寧、硅膠共同起澄清劑的作用。對于巴旦木果仁乳飲料,明膠可與海藻酸鈉一起作為復合增稠劑,制成一種風味獨特且口感優良的乳飲料。

針對不同的飲料,明膠的添加量也不相同。在果汁飲料中,明膠加量為2%~3%,如澄清楊梅果汁時,用的是含明膠1%的水溶液。在啤酒澄清中所用的是含明膠0.5%的水溶液。而在澄清葡萄酒時,明膠用量為0.1-0.3 g/L。

在茶飲料的生產中, 對于不同的茶飲料,明膠可與不同的物質配合使用, 達到改善茶飲料品質的目的。

比如說,在黑茶的制備過程中,明膠和硅膠的共同作用,可以防止黑茶飲料因長期存放發生混濁。在綠茶的制備工藝中,經明膠和乙烯吡咯烷酮的混合物處理后,綠茶冷飲的口感便會更好。

糖衣與保鮮膜

利用明膠的涂抹性或成膜性,明膠可應用于在食品包裝領域,制成可食用膜。目前已有用明膠合成的生物可降解膜,應用于水果和肉類保鮮、食品包裝或直接食用。

明膠之所以可以做膜材料,主要是因為其含有纖維狀的三元螺旋結構,由鏈間的交聯和空隙間的水形成了網絡結構,這種結構特性使得明膠的性質與合成的聚合物的性質最相似。當明膠膠凝時,水被擠出蛋白質的矩陣收縮為橡膠態的膜,干燥后即變為玻璃態的明膠膜。

明膠膜可以作粘合劑、模具延緩劑、可以作為抗氧化劑的載體,還有阻氧和在油炸食品時阻止過分吸油等功能。

在食品生產中,明膠還可用于制作蛋糕和各種糖衣。由于明膠的穩定性,這種糖衣即使在熱天,當液相增加時也不致滲入糕餅中,而且還能控制糖晶體的大小。明膠還可用于制作彩珠冰淇淋的彩珠、無糖罐頭等。在食品包裝方面,明膠可合成明膠膜。明膠膜又稱可食包裝膜、生物可降解膜。現已證明明膠膜具有良好的抗拉強度、熱封性、較高的阻氣、阻油阻濕性能。

因此,近年來,日本等國較多地將明膠用于食品涂層。在食品表面涂覆明膠具可抑制渴變反應;防止糖類吸潮,避免結塊;防止食品腐敗氧化,延長食品保存性;作為穩定劑還能防止產品干縮變形。可謂功能強大。

醫生的助手

拿破侖戰爭時期,法國人雖然未能研究出明膠代肉的方法,卻發現了明膠在醫藥領域的新用途。1834年,法國藥劑師弗朗索瓦·莫特制造出明膠膠囊,這是世界上最早的明膠空心膠囊專利。

“最初的膠囊”就是在一個皮革袋中充滿溶有水銀的濃縮明膠溶液,冷凍并干燥后,將看似膠囊的明膠薄膜從皮革袋上剝落。這些膠囊使藥物更容易被服用,而且第一次使藥物免受熱、冷和濕度等外界環境影響。如此一來,藥物口服從此不再有苦味。

后來者居上,美國反倒成了明膠膠囊生產的領頭羊。1897 年,位于美國印第安納波利斯的Eli Lilly公司將粉末或顆粒狀藥物填充到非常薄的、有兩部分構成的硬明膠膠囊中。1913年,這家公司又發明了全球第一臺自動生產硬明膠膠囊機。

約在1930年,一個更偉大的發明徹底改革了軟膠囊的生產:羅伯特·舍雷爾(Robert P.Scherer)發明了一臺自動連續生產軟膠囊的機器,該發明迅速席卷世界。由此,明膠也可以用于其他藥物,例如,它可用于口腔崩解片和微膠囊,防止其中藥物成分受光照和氧氣的影響。

明膠在藥物生產上的價值遠大于此。它具有高相容性和低過敏性,是藥物體系最理想的組分。也正由于它的這些特殊性能,明膠被應用于醫學各個領域。

例如,從1940年開始,明膠海綿成為外科手術中必不可少的止血劑。有趣的是,歷史上,明膠早已有類似應用:在公元3世紀,中國和日本曾把明膠用于止血。

而在緊急醫療中,以明膠為基料的物質可以被用來替代或增稠血漿。或許是因為傷員對于血漿的急需,這項研究開始于第一次世界大戰期間,到第二次世界大戰即成功地大規模應用。

如今,明膠在醫藥中的應用約占總產量的15%~20%。在醫療上,明膠是止血劑,也是碘及礬中毒的解毒劑。它與相應藥物配伍,能治療血友病、紫斑病、出血性紫斑病、嬰兒黑糞、咯血、胃出血、腸出血、血尿、嬰兒下痢、慢性腸炎、動脈石灰化等病癥。

藥用膠囊

明膠具有成膜性,因此在藥物制造上,明膠是制造硬膠囊和軟膠囊殼的主要材料,同時還可制造蟻醛明膠和甘油明膠等。膠囊制劑由膠囊殼和內封藥物組成,具有生物利用度高、藥劑貯藏穩定以及密封安全等諸多優點,是目前保健品和藥品的主要包裝形式之一。

硬膠囊殼由高凝膠強度的純明膠制成。軟膠囊以中等凝膠強度的明膠和甘油為原料組成,將油類或對明膠無溶解作用的液體藥物或混懸液封閉于球形或橢圓形的軟性膠囊中制成的。

蟻醛明膠是外科敷料、防腐劑、膠狀傷藥。甘油明膠是油膏底劑、軟膏、硬膏、外科探條及塞藥、涂劑、顯微鏡片的包衣等。

血液替代品

現代醫學中,緊急缺血狀況下,可使用明膠的稀釋液作為血漿的代用品。

近年來,臨床常用的有脲聯明膠和琥珀明膠兩種溶液,琥珀酰明膠是目前廣泛應用于臨床的血漿代用品,現在新興的明膠代血漿主要有聚明膠肽和多聚明膠肽。

明膠作為血液替代品時,其優點是無特異抗原性、分子量大、可以保持膠體的特性、在體內無蓄積、可參與體內代謝以及大量輸入無毒性反應等。

明膠不但可作血液的替代品,而且也可以用于手術中補充血量及血壓。陳仁軍等學者在解決剖宮產腰麻聯合硬膜外麻醉時所致的低血壓時,在麻醉開始時注射多聚明膠肽(多聚明膠肽是一種由牛的動物膠制成的代血漿,其滲透壓和黏稠度與人體血液相似),結果表明多聚明膠肽能有效預防低血壓等不良反應

止血材料

將滅菌后的明膠攪打至發泡,再用甲醛等處理可以制備止血海綿。止血海綿可以用作外科手術的局部止血劑,或者作為藥物敷料,在特定部位作組織治療。

包衣片、緩釋材料

以明膠為原料可制備水凝膠、脂質體、包衣片、微膠囊、納米微球等緩釋藥物制劑和靶向藥物制劑,可以有效提高藥物的利用率,降低毒副作用、延長藥物作用時間。

創傷敷料

明膠的特性,也常應用在創傷敷料上。

明膠是膠原經溫和斷裂后的產物,因而保留了膠原大部分性能,且又由于降解賦予了它新的性能——具有促進細胞粘附和生長的性能,與生物組織具有良好的親和性,而且具有活化巨噬細胞和止血功能,因而可以用來制造創傷敷料。

改寫影印歷史

如果沒有明膠,攝影的歷史將完全不同。

法國人路易·雅克·達蓋爾(Louis Jacques Mande Daguerre,1787-1851)發明了照片影印的“銀版照相”術,完成了攝影術的決定性突破。但是,這種技術有些復雜,很難操作。而且,它僅僅適用于獨特的制版和攝影場合。由于價格高,它的應用僅僅局限于能擔負起其費用的業余愛好者之中。

半個世紀之后,明膠的應用使攝影不再復雜,由此開始普及。1880年由明膠感光乳劑涂布的可現成使用的干燥照相版投入使用。在此基礎上,人們發明了照相底片。而攝影的最終普及是在1888年喬治·伊士曼發明了著名的“柯達1號相機”。

這臺照相機用膠卷代替了傳統照相版,這讓攝影愛好者用更優惠的價格便可以照出好的照片。曝光和感光膠片中不可或缺的一部分是膠片上覆蓋的高品質明膠層。這些明膠要求絕對純凈且在黏質和結構上是完全均一的。很多感光工業公司,如柯達公司,設置了專門的明膠生產車間,并且很快開始和照相(感光)明膠公司聯合。

明膠使產品涂布成均勻的薄膜,可控制鹵化銀結晶,明膠中存在的微量化合物能直接影響鹵化銀顆粒的感光度。明膠在感光膠片制造中的多功能性質是其他任何一種合成聚合物所無法比擬的。

由于感光膠片對明膠質量要求較高,因此用于照相工業的是質量最好的牛骨明膠。

19世紀末20世紀初,德國和法國開始從事感光明膠的生產。接下來的發展使兩種工業的結合更加緊密,至少在各地區。例如,1921年,喬治·伊士曼與大西洋彼岸的海因里希(Heinrich Stoess)在長期合作后,在德國埃伯巴赫(Eberbach——創立第一家美德合資企業——Odin工廠,該工廠向柯達提供感光明膠。

當時,柯達最大的競爭者也不甘示弱,愛克發公司(Agfa)與DGF(Deutsche Gelatine Fabriken AG)公司簽約,由后者向其提供所有感光明膠。事實上,早在1964年,愛克發已經開始獨自生產明膠。

后來,愛克發完全收購了Koepff和Sohne公司,至2000年,愛克發所需部分明膠由其位于德國海爾布隆的工廠生產。

柯達和愛克發為了明膠較勁之時,恐怕沒有意識到,他們簽字的所有文件也都用到了明膠。

當時文件的復制都是用復寫紙,這種“新型”紙張源自19世紀60年代NCR公司的巴雷特·格雷(Barrett Green)和施萊歇爾(Schleicher)的一項發明。

他們在明膠和阿拉伯膠反應的基礎上,發明了一種微膠囊——把各種特殊染料包覆在微膠囊中,然后涂抹在將要寫字的紙背面,鋼筆或打字機鍵的壓力使膠囊破裂,釋放出無色的墨汁,而涂抹在復印紙正面的特殊物質可以使墨汁顯現,于是文字就神奇地印在紙上了。

在明膠的幫助下,人們結束了“黑手指”時代,不必再用手謄寫文件了。

時至今日,工業明膠的應用領域遠不止于此。在造紙工業,明膠一直作為紙張的表面施膠材料,提高紙張的干、濕強度及抗摩擦能力,同時提高紙張表面光澤度和質量,減少墨水和油的滲透程度。

此外,明膠的吸油性可用于回收地面潑濺的油,明膠的吸水性可用于農業殺蟲劑的可控緩釋體系。用明膠、淀粉、海藻膠質、角藻膠作為殼材料,做成高濃度的膠囊型洗滌劑,具有良好儲藏性、除垢作用和生物降解作用。

藏身化妝

美容領域,明膠同樣無所不在。

明膠與維生素物質配合使用,可制成營養、護膚美容、抗皺等化妝品。比如說,柜臺上暢銷的防皺美容霜,便可由明膠與維生素E配合制成。

而在“微整形”流行的時代,明膠在醫學美容中亦有用武之地。明膠可制成復方針劑作皮下注射,用以使皮膚皺紋消失而變得平滑。

明膠軟膠囊和微膠囊也廣泛地用于化妝品,如防皺霜膠囊、護膚霜膠囊、潤膚油膠囊、爽口液膠囊、改善呼吸膠囊、沐浴泡沫膠囊、口紅膠囊、牙膏膠囊等。

許多化妝品添加劑也可以微膠囊形式,被加入各種化妝品中,比如膠凍、膏霜、洗液、乳液、浴液、香波等。

明膠何以受到化妝品廠商的青睞,在于其良好的保濕性能。保濕劑有助于在干燥的空氣中保持皮膚角質層正常的水分,防止皮膚因水分不足而產生皺裂、粗糙等。因此,將明膠的保濕功效更好地應用于護膚品生產中成為化妝行業研究的熱點之一。

可以說,化妝品的吸濕保濕性能與配料的親水基團的種類和數量有關,明膠親水基團(不考慮肽鍵)的種類主要是氨基、羧基、少量的羥基等,親水基團含量大的,吸濕性強。

日本還有用不溶于水的N-酰化明膠包裹化妝品的報道,它既阻止了顏料與皮膚的直接接觸,又具有保濕作用。

如今,明膠的新研究不僅有望惠及美容人士,更可能為需要假肢的殘障人士和機器人研究帶去希望。

有研究用動物的表皮、外殼或分泌物(例如,蠶絲)為原料進行降解處理,精制成水解明膠(膠原蛋白),再與水溶性的合成或半合成高分子成膜物質、護膚藥品以及助劑等進行復配,制成膠狀物質,涂在皮膚表面便可產生一層似皮非皮的仿生薄膜,稱之為仿生皮膚。

阮光鋒系中國農業大學食品科學與營養工程學院營養與食品安全專業碩士研究生


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