明膠的理化性質(zhì)和分類

明膠是一種大分子的親水膠體，是膠原部分水解后的產(chǎn)物。按其性能和用途可分為照相明膠、食用明膠和工業(yè)明膠。根據(jù)用途不同，對(duì)明膠的質(zhì)量要求也不一樣。用作粘結(jié)劑使用時(shí)，主要要求粘接強(qiáng)度。用于照相、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域時(shí)，則強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的純度。
膠原分子是由三條多肽鏈相互纏繞所形成的螺旋體，通過(guò)工藝過(guò)程的處理，膠原分子螺旋體變性分解成單條多肽鏈（α-鏈）的α-組分和由兩條α鏈組成的β-組分及由三條α鏈組成的γ-組分，以及介于其間和小于α-組分或大于γ-組分的分子鏈碎片。由此可見(jiàn)，明膠是一個(gè)具有一定分子量分布的多分散體系，其分子量分布因工藝條件不同而有所差別，并影響到明膠的理化性能。

一、理化性質(zhì)：
明膠是膠原變性所得的產(chǎn)物，屬蛋白質(zhì)大分子范疇，它具有與蛋白質(zhì)大分子相類似的特性，但由于分子結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了其理化性質(zhì)又有*之處。

1、等電點(diǎn)
據(jù)報(bào)道酸法豬皮明膠的等電點(diǎn)一般在pH 7.5～9的范圍內(nèi)，而堿法明膠的等電點(diǎn)在pH 4.8～5.0范圍內(nèi)。這兩種不同工藝制得的明膠相混合使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)不相容的現(xiàn)象，如乳劑分層、透明度降低、凝聚等等，因此在混膠時(shí)要注意膠的等電點(diǎn)及使用時(shí)的pH。 

2、表面活性
由氨基酸構(gòu)成的多肽鏈存在著親水區(qū)和疏水區(qū)，因而明膠和一些表面活性劑一樣具有適當(dāng)?shù)谋砻婊钚?。研究表明，明膠溶液的表面張力與其濃度、溫度、pH值等因素有關(guān)。在明膠溶液濃度為1%或1%以下、溫度為10～45℃，在溶液形成少于1小時(shí)的界面上進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)在pH=2～3之間其表面張力最大，而最小表面張力則出現(xiàn)在等電點(diǎn)處。研究還指出，表面張力在30℃以下隨溫度而直線下降，在30～40℃之間下降更為急劇，在40℃以上時(shí)隨著溫度的不斷增高而進(jìn)一步下降，其下降速率比純水的要大。凡出現(xiàn)老化的地方，表面張力一般會(huì)隨時(shí)間而下降。

3、凝膠強(qiáng)度
當(dāng)溫?zé)岬拿髂z水溶液冷卻時(shí)，其黏度逐漸升高，如果濃度足夠大，溫度充分低，明膠水溶液即轉(zhuǎn)變?yōu)槟z。明膠凝膠類似于固體的物質(zhì)，能夠保持其形狀，并具有彈性。明膠凝膠在受熱后能可逆地又轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤籂顟B(tài)。這是明膠的特性。將明膠溶液在低溫下冷卻至發(fā)生凝膠化并在一定的低溫下老化一定時(shí)間，即可測(cè)得其穩(wěn)定的凝膠強(qiáng)度數(shù)值。明膠的凝膠強(qiáng)度與明膠的分子量及其分布、氨基酸組成及工藝過(guò)程有關(guān)，不同用途的明膠所要求的凝膠強(qiáng)度也不同。

明膠溶液的凝凍及其隨后的凝膠網(wǎng)絡(luò)的變化是由于溶液中無(wú)序明膠分子部分地回復(fù)到膠原結(jié)構(gòu)而引起的。非常均一的明膠稀溶液中所誘導(dǎo)和產(chǎn)生的更廣泛的向膠原的逆轉(zhuǎn)，這也是凝膠形成機(jī)理本質(zhì)上類似的這種逆轉(zhuǎn)過(guò)程，稱之為“復(fù)性"，但由于受明膠分子分散性、復(fù)雜的化學(xué)組成和它們非常的濃度的影響而有所變化。在復(fù)性過(guò)程中，明膠的組分所起的作用有所不同。
明膠凝膠在冷卻到0℃以下時(shí)，內(nèi)部水分結(jié)冰，其結(jié)晶晶格的引力超過(guò)了明膠分子對(duì)水分子的引力，水分就在凝膠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中間形成冰的結(jié)晶，并逐漸擴(kuò)大。溫度越低，結(jié)晶的水分越多。在俄羅斯的寒冷季節(jié)，有時(shí)利用天然冷風(fēng)使明膠淡液結(jié)出冰晶，得到濃縮的凝膠，這比蒸發(fā)法減少水分既經(jīng)濟(jì)而又不影響質(zhì)量。
皮明膠在結(jié)冰時(shí)冰晶在凝膠內(nèi)部形成，將冰晶除去，剩下一個(gè)和凍豆腐類似的立體網(wǎng)絡(luò)；但在骨明膠結(jié)冰時(shí)，冰晶在凝膠的表面及四周產(chǎn)生。這說(shuō)明非常相似的兩種明膠，其凝膠中的分子結(jié)構(gòu)與組織并不*相同，骨明膠內(nèi)部的水分可以更自由地運(yùn)動(dòng)。

4、黏度
黏度反映了微小的纖維狀肽鏈分子溶解并分散在水中時(shí)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。對(duì)于稀溶液來(lái)說(shuō)，由于體系中分子數(shù)極少，內(nèi)摩擦力幾乎為零，其所表現(xiàn)出的黏度反映了多肽鏈體系平均分子量的大小。因此，在固定溫度、pH等的條件下，稀溶液的黏度測(cè)定主要用于測(cè)定明膠體系的平均分子量。而在濃溶液的情況下，其黏度主要是由明膠分子之間的流體力學(xué)的相互作用所引起的。在明膠濃溶液的濃度范圍內(nèi)，影響?zhàn)ざ鹊闹饕兞渴菧囟?、pH值和所加的鹽類；此外，明膠的平均分子量和分子量分布也影響到明膠的黏度。
商品明膠黏度與濃度的關(guān)系在早期研究中被確定為“黏度是濃度的指數(shù)函數(shù)"；隨后的研究發(fā)現(xiàn)，黏度的對(duì)數(shù)對(duì)濃度作圖始終是一條曲線，只是隨著濃度的增加而曲率呈下降趨勢(shì)。明膠濃溶液的黏度在等電點(diǎn)pH下處于z低值，而在鹽溶液加入時(shí)，所有pH值下的溶液黏度均相應(yīng)地降低。

二、分類：
（1）明膠按照生產(chǎn)方式分為堿法明膠（又稱B型明膠）、酸法明膠（又稱A型明膠）、酶法明膠。三種明膠最大的不同點(diǎn)即為明膠生產(chǎn)過(guò)程中的前處理過(guò)程采用不同的方法。B型明膠的產(chǎn)量居三種明膠之s，原料在堿性介質(zhì)中預(yù)處理，中和后在中性介質(zhì)中提取得到。A型明膠是指原料在酸性介質(zhì)中預(yù)處理，酸性介質(zhì)中提取得到的明膠。酶法明膠是指原料經(jīng)酶預(yù)處理，在適度pH值的介質(zhì)中提取的明膠。

（2）明膠按照用途可以分為食用明膠、藥用明膠、照相明膠、工業(yè)明膠。
（3）明膠按照品質(zhì)不同可以分為高檔明膠、低檔明膠、骨膠，其中高檔明膠簡(jiǎn)稱明膠，國(guó)外稱為Gelatin，低檔明膠和骨膠則稱為Glue。