الجيلاتين من اللاتينية: gelatus = القاسية ، أوالمجمدة هي مادة هلامية شبه صلبة وشفافة وفي بعض اللأحيان تميل للون الأصفر، عديمة الطعم والرائحة موجودة في الحيوانات خاصة جلد الخنزير ، وتتكون مع الغلي المستمر لأنسجة حيوانية أونباتية. ولهذا نجد جيلاتين حيواني يتكون عادة من غلي سيقان الأبقار والمواشي و جلود الخنازير والجيلاتين النباتي يتكون عن طريق غلي بعض الطحالب البحرية. والجيلاتين هوبروتين غير كامل. .

التكوين والصفات

يعتبر الجيلاتين واحداً من المكونات الغذائية المهمة والذي يدخل في الكثير من الصناعات الغذائيةوالصناعات الدوائية، والجيلاتين تعبير عن بروتين سهل الهضم مشتق بالأساس من بروتين الكولاجين والذي عادةً ما تكون مصادره جلود وعظام الحيوانات (على سبيل المثال رقائق العظام البقرية والجلود الخنزيرية)، كما تم أيضاً إنتاج جيلاتين ذي مصدر سمكي بسبب المخاوف التي طرأت في استخدام الجيلاتين البقري خاصةً بعد تفشي سقم جنون البقر.

يمتاز الجيلاتين بصفات وظيفية متعددة ومهمة فبالإضافة لاعتباره كمصدر بروتيني فإنه يدخل في الكثير من الصناعات الغذائية بسبب صفاته الوظيفية ومن هذه الصفات:

1. قابلية عالية للارتباط بالماء
2. قابلية الاستحلاب
3. قابلية تكوين الرغوة
4. عامل مثخن
5. قابلية إعطاء اللزوجة
6. قابلية إعطاء المرونة (الليونة)
7. القابلية على تكوين طبقة تحيط بالمادة الغذائية
8. عامل شد بالمنتج الغذائي

انتاجه وتصنيعه

كمية الإنتاج العالمي من الجيلاتين حوالي 300,000 طن سنويا (حوالي £ 600,000,000) قريبا مماثلة لتلك التي من مادة الكولاجين الأم يتم إنتاج (تصنيع) الجيلاتين بواسطة إجراء عملية تحلل مائي مسيطر عليه (Controlled Hydrolysis) للكولاجين القابل للذوبان بالماء حيث عادةً ما تستخدم في تصنيع الجيلاتين مواد أولية مثل عظام الماشية وجلود الخنازير لاحتوائها على كميات كبيرة من الكولاجين. على نطاق تجاري،قد يكون الجيلاتين المنتج الثانوي لصناعة اللحوم والجلود الحيوانية والأسماك . تضم عملية تصنيع الجيلاتين ثلاث خطوات رئيسية:

المستوى الأولى

تتضمن إزالة المواد الكولاجينية من المادة الأولية

المستوى الثانية

يتبعها المستوى الثانية التي تتم عندها إجراء عملية التحلل المائي المسيطر عليه لتحويل الكولاجين إلى جيلاتين

المستوى الثالثة

في حين تشتمل المستوى الثالثة عملية استرداد وتجفيف للمنتج النهائي.

تمر عملية استخلاص الجيلاتين من خزين الكولاجين بسلسلة من العمليات المترابطة تشتمل على معاملات حامضية وقاعدية، إضافة لعمليات الاستخلاص بالبخار عالي الضغط.

إن عملية تصنيع الجيلاتين من الكولاجين بواسطة الـ Alkaline Procedure هي الأكثر استخداماً بالأنظمة التجارية للتصنيع والتي تتم باستخدام محلول مشبع من هيدروكسيد الكالسيوم والتي تتسبب في إنتاج مركبات غير كولاجينية مثل الكيراتين والجلوبيولين والميوكوبولي سكرا يد والايلاستين والميوسينات والالبومينات إضافة لتحول قسم من الدهون إلى مركبات قطبية والتي يمكن إزالتها بسهولة بالغسل.

بعد تكليس الجلود باستخدام هيدروكسيد الكالسيوم يفترض أن تنتفخ ألياف الكولاجين ويقل الالتحام الداخلي لتلك الألياف، بعدها يتم غسل ومعادلة الكولاجين باستخدام ماء بارد جاري ولمدة يوم إلى يومين ثم يتم خفض الأس الهيدروجيني (pH) للكولاجين ويتم إزالة الكلس بالغسل وباستخدام حمض الهيدروكلوريك وحامض الكبرتيك حتى يصبح الكولاجين ليناً.

وعند هذه الفترة وبعد إضافة الحوامض فإن الكولاجين يجب حتىقد يكون على أس هيدروجيني (pH) ما بين 5,0 - 8,0حينهاقد يكون جاهزا للاستخلاص.

استخلاص الجيلاتين

أما عملية الاستخلاص فإنها تبدأ باستخدام درجة حرارة 54-60 م ولمدة 3-5 ساعة وتستمر حتى الغليان حيث حتى النوعية الأفضل للمنتج يتم الحصول عليها عند استخدام درجات حرارة استخلاص منخفضة في حيث تكون كمية الناتج أكبر عند درجات حرارة استخلاص عالية.

إن المستخلص (ناتج الاستخلاص) السائل يحتاج للفلترة لإزالة الحبيبات الصغيرة المتواجدة في سائل الاستخلاص كما يتم في بعض الأحيان استخدام الكربون المنشط لإزالة الصبغات (أوالألوان) المتواجدة في محلول الجيلاتين.

يتم بعدها هجريز المنتج باستخدام درجات الحرارة العالية حيث يتم استخدام التبخير بالضغط باستخدام أوعية أوأحواض مناسبة لهذا الغرض، يتم بعدها تجفيف المنتج (الجيلاتين) بأحد هذه الطرق الثلاث:

2- استخدام اسطوانة التجفيف

3- التجفيف بالرذاذ

أما عملية تصنيع الجيلاتين من الكولاجين بواسطة Acid Procedure فإنها عادةً ما تستخدم على الجلود ذات المصدر الخنزيري وعلى العظام، حيث يتم أولاً غسل جلود الخنزير لإزالة الأملاح من تلك الجلود إضافة لإزالة الدم وبقايا المواد غير المرغوب بها.

وبسبب احتواء جلود الخنزير على نسبة دهون تقدر بـ %8-15، لذا فيتم إزالتها قبل عملية الاستخلاص الحامضي ويتم ذلك بالتسخين باستخدام الماء الحار 55-60 م بعدها يتم المزج والتحريك لمدة 4-6 ساعة يليها الغسل بدرجة حرارية من 40-55 م.

بعد الغسل وإزالة الدهون يتم تنقيع الجلود في حامض غير عضوي وبهجريز %5 وباستخدام حامض الهيدروكلوريك أوالسلفوريك أوحامض الفوسفوريك وعلى أس هيدروجيني حوالي ِب أربعة مما يجعل الكولاجين ينتفخ ويصبح بشكل ذائب.

بعد 10-72 ساعة من التنقيع يتم التخلص من الحامض ويغسل الكولاجين بحمل الأس الهيدروجيني للجلد إلى حوالي أربعة إلىخمسة وعند هذا أل ِب فإن الكولاجين يبقى بشكل منتفخ.

بعد المعاملة بالحامض فإن الكولاجين يتم استخلاصه بدرجة حرارة منخفضة أولية مقارنة بالجلود البقرية وغالباً ما تكون الطريقة مماثلة للمعاملة بالقاعدة وبالرغم من ذلك فإن الجيلاتين المنتج من جلود الخنزيرقد يكون ذات قوة أعلى وذات لون وصفاء أفضل مقارنة بالجيلاتين المنتج من جلود الماشية وباستخدام المعاملة القاعدية.

ومن الواجب الإشارة إلى حتى عملية تصنيع الجيلاتين بالطريقة الحامضية أوالقاعدية يفترض أن ينتج عنها نوعان أوصنفان مختلفان من الجيلاتين واعتماداً على الطريقة المستخدمة، إحداهما درجة أولى وتسمى تكون فيها الحالة الجزيئية غير محطمة في حين الثانية Class أوالنوع B والتي يتم فيها الاستخلاص باستخدام طرق خشنة، وتبعاً لذلك فإن الأوزان الجزيئية الناتجة بعد الاستخلاص تكون متباينة وذات صفات متغايرة.

ولكن وعلى الرغم من ذلك فإن كلا النوعين من الجيلاتينقد يكونان ذائبين ولهما القابلية لتكوين الهلام (Gel) عند تبريد المحلول الساخن الحاوي عليه لذا فبالإمكان استخدامهما في الصناعات على اختلاف أنواعها.

استخدامات الجيلاتين المتنوعة

1-استخدام الجيلاتين في عمليات التصنيع الغذائي

يدخل الجيلاتين في تصنيع الكثير من الأغذية بسبب صفاته الوظيفية الآنفة الذكر. عملى سبيل المثال، فان الجيلاتين يدخل في صناعة الألبان كعامل مجلتن وبصناعة الآيس كريم كمادة مثبتة، حيث يعتقد حتى الجيلاتين يثبط تكوين الحبيبات الثلجية Crystals ويثبط حدوث تحبب اللاكتوز خلال عملية الحفظ بالتجميد.

كذلك فان الجيلاتين يدخل في صناعة الأجبان مثل جبن الحلوم، إضافة لاستخدامه في صناعة الحلويات المتنوعة وصناعة الشوكولاته، كما يدخل في صناعة أنواع اللبان المتنوعة لإعطاء الليونة للمنتج ويدخل أيضاً في إنتاج زبدة المارجرين كمادة مستحلِبة بسبب قابلية الجيلاتين العالية للارتباط بالماء، كما حتى الجيلاتين يدخل في صناعة السكاكر ومنتجات اللحوم وفي صناعة العصائر حيث حتى إضافة الجيلاتين إلى المنتج الغذائي يفترض أن يضمن قوام ناعم ويزيل القوام الحبيبي في المنتج الغذائي كما ويسمح بتحرر النكهات الاروماتية المتواجدة في المنتج.

لا تقتصر أهمية إضافة الجيلاتين على صفاته الوظيفية بل حتى الجيلاتين يضاف للمنتج الغذائي كمصدر بروتيني كما هوالحال في المشروبات الرياضية (مشروبات الطاقة) إضافة لاستخداماته المتعددة على سبيل المثال في صناعة السلامي أوالسجق، حيث يستخدم الجيلاتين كطبقة خارجية لحماية المنتج من الجفاف إضافة لحمايته من الأكسدة خاصة في إنتاج النقانق.

كما يستخدم الجيلاتين مع الروبيان والكثير من الأطعمة البحرية مثل سرطان البحر لتصبح هذه الأطعمة أكثر جاذبية للمستهلك إضافة لحماية هذه الأطعمة من الضوء والأكسدة.

كذلك يستخدم الكولاجين المستخلص من الجلود لعمل مواد الاستحلاب والتي عادة ما تستخدم في المنتجات الحيوانية بسبب قابليتها للارتباط بالدهون وبكميات كبيرة وبالتالي تكون لها فائدة كبيرة لاستخدامها كمادة(مالئة) لمنتجات اللحوم المتنوعة.

2- استخدام الجيلاتين في إنتاج المستلزمات الصيدلانية

لا يقتصر استخدام الجيلاتين على الأغذية ومنتجاتها بل يتعداه لاستخدامات عديدة خاصة في صناعة المستلزمات الصيدلانية حيث تشكل كمية استخدامه في تلك الصناعات بحوالي %6,5 من كمية إنتاج الجيلاتين الكلية.

عملى سبيل المثال لا الحصر يستخدم الجيلاتين في صناعة الكبسولات الطبية على اختلاف أنواعها، والتي عادة ما تملأ بحبيبات صلبة مطحونة، أونصف صلبة في حين تحوي الكبسولات الصلبة على مواد صيدلانية سائلة، حيث توفر هذه الكبسولات طريقة مثالية لتوصيل الجرعات الطبية (الدوائية)، كذلك يستخدم الجيلاتين في تغليف الحبوب حيث يتم تغطيس هذه الحبوب بالجيلاتين أويتم رشها به.

إن استخدام الجيلاتين في صناعة الكبسولات والحبوب ذات فائدة كبيرة وعديدة عملى سبيل المثال تسهل في عملية بلع المادة العلاجية (الدواء) وتُجنب الطعم غير المرغوب فيه، إضافة لمنع وصول الرطوبة، الحرارة، الضوء والأوكسجين للمادة المستخدمة بالدواء نفسه.

كما حتى الجيلاتين يدخل أيضاً في صناعة الضمادات الجراحية وفي صناعة المواد الغروية التي تستخدم كبديل لبلازما الدم وإن ملائمة الجيلاتين للأنسجة البشرية يجعله ذات أهمية كبيرة في استخدامه لعلاج الجروح.

إن الجيلاتين يدخل أيضا في صناعة مواد التجميل المتنوعة باعتباره مادة مثبتة إضافة لصفاته الاستحلابية، كما أنه يدخل في صناعة الكثير من المراهم الطبية كما هوالحال في صناعة ألمراهم الواقية وكذلك صناعة جيلاتين الزنك.

الكشف عن نوعية (مصدر) الجيلاتين يمكن حتى تبرز أهمية الكشف عن نوعية الجيلاتين (مصدره) بعد معهدتنا بإمكانية استخدام الجيلاتين ومنه ذات المصدر الخنزيري في الكثير من المنتجات الغذائية بسبب الصفات الوظيفية المتعددة التي يمنحها الجيلاتين للمنتج الغذائي عملى سبيل المثال يمكن حتى يستخدم كعوامل استحلاب وعوامل مثخنة أولإعطاء اللزوجة للمنتج وزيادة مرونته إضافة لاستخدام الجيلاتين كعامل شد بالمنتجات الغذائية المتنوعة.

ومن أجل الكشف عن الجيلاتين وتحديد مصدره فمن الواجب استخدام طرق التشخيص الجزيئي والمعتمدة على المحتوى الوراثي (DNA) لتمييز مصدر الجيلاتين خاصة إذا فهمنا حتى تقنيات التشخيص المناعي والتي تعتمد على ارتباط الأجسام المضادة بالمستضدات والتي تعتمد عليها تقنية الامتصاص المناعي المرتبط بالإنزيم Enzyme Linked Immuno Sorbant Assay - ELIS تعطي في أغلب الأحيان نتائج موجبة أوسالبة خاطئة عند استخدامها للكشف عن مصدر الجيلاتين بالعينة الغذائية.

تعتبر تقنية التفاعل المتسلسل لإنزيم البلمرة والتي تسمى Technique - PCR Polymerase Chain Reaction واحدة من أدق التقنيات المستخدمة لهذا الغرض والتي لها القدرة في الكشف عن تتابعات نيوكليوتيدية معينة ضمن جين السايتوكروم بـ Cytochrome B gene وباستخدام بوادئ خاصة، حيث يمكن لهذه البوادئ حتى تلتحم مع تلك التتابعات.

ومن خلال تطبيق تقنية الـ PCR يفترض أن يتم تضخيم تلك البتر ومن خلال استخدام مجسات تهجين متخصصة يتم الكشف عن نواتج التضخيم وبالتالي يمكننا الكشف عن الجيلاتين ذات المصدر الخنزيري في تلك العينة، ومن الضروري عند إجراء هذا الفحص استخدام عينات سيطرة موجبة وأخرى سالبة للتأكد من كفاءة عملية التضخيم باستخدام تقنية الـ PCR إضافة لاستخدام عينات سيطرة موجبة وأخرى سالبة للتأكد من كفاءة عملية التهجين Hybridization.

كذلك من الواجب أيضا استخدام عينات سيطرة موجبة (مثل طبقات جيلاتينية أومسحوق الجيلاتين ذات مصدر خنزيري) كذلك عينات سيطرة سالبة (الجيلاتين ذات مصدر بقري) للتأكد من النتائج المحصل عليها أثناء إجراء الفحص.

انظر ايضا

• دب مطاطي

المراجع