دانلود تحقیق ژلاتین ماهی

چکیده غذا و صنعت دارو سازی در سراسر دنیا شاهد تقاضای روزافزونی برای کلاژن و ژلاتین می‌باشد.

ژلاتین‌های پستانداران (وابسته به خوک و گاو) که به عنوان محبوب‌ترین و گسترده‌ترین نوع ژلاتین مورد استفاده قرار می‌گیرد، مبحثی است که مورد اجبار و شک و تردید اساسی در مصرف کنندگان قرار گرفته است و این شک و تردیدها به علت مربوط بودن به سلامت و مباحث فرهنگی اجتماعی است، می‌باشد.

ژلاتین ماهی (مخصوصاً ماهی‌های آب گرم) خصوصیات مشابهی را با ژلاتین خوکی (Porcine) دارند و ممکن است به عنوان جایگزینی برای ژلاتین پستانداران در جهت استفاده از آنها در محصولات غذایی بکار روند.

تولید و استفاده از ژلاتین ماهی نه تنها نیاز مصرف کننده را ارضا می‌کند، بلکه به عنوان ابزاری در جهت استفاده از برخی از فرآورده‌های فرعی صنعت ماهیگیری بکار می‌رود.

این مرور بر روی خصوصیات منحصر بفرد، مزایا، اجبارات و چالش‌هایی که در تولید و استفاده از ژلاتین‌ ماهی موجود می‌باشد و در جهت فراهم آوردن یک دید جامع و یک بینش عمیق‌تر بر روی عناصر غذایی مهم عمل می‌کند، همانطور که دورنهایی است برای بهره‌برداری بازرگانی در آینده و راهنمایی است برای مطالعات آینده.

مقدمه ژلاتین، یکی از محبوب‌ترین پلی‌مرهای زیستی است که به طور گسترده‌ای در غذا، داروسازی، لوازم آرایشی و کاربردهای عکسبرداری استفاده می‌شود و همه آنها به خاطر خصوصیات تکنولوژیکی و وظیفه‌ای آن است.

در صنعت غذاسازی، ژلاتین در ساخت مرباجات و شیرینی‌جات (اساساً برای فرهم آوردن آدامس‌ها، نساجی و پایاسازی کف) تولیداتی با چربی پایین (برای تولید خامه، کاهش چربی)، لبنیات (برای تثبیت و پایاسازی و بافندگی) چیزهای پخته شده (برای امولسیون‌سازی، تهیه ژله و پایاسازی و تثبیت) و محصولات گوشتی (برای فراهم آوردن پیوند آب) بکار می‌رود.

در زمینه‌های پزشکی و داروسازی، ژلاتین به عنوان جایگاهی برای ایمپلانت‌، در داروهای قابل تزریق برای ارائه میکروسفرها و در تزریقات درون وریدی استفاده می‌شود.

همچنین گزارش‌هایی وجود دارد که در آن واکسن‌های ویروسی رقیق و زنده در جهت ایمنی در برابر کرم کدو، اوریون، سرخجه، استفالوپاتی ژاپنی، هاری، دیفتری و کزاز است که شامل ژلاتینی است که به عنوان تثبیت کننده بکار می‌رود.

در صنعت داروسازی، ژلاتین به طور گسترده‌ای برای ساخت کپسول‌های سخت و نرم، بسط دهنده‌های پلاسما و در معالجه زخم‌ها استفاده می‌شود.

ژلاتین حاوی کالری کمی است و به طور معمول برای استفاده در مواد خوراکی توصیه شده است.

از آن جهت که باعث افزایش میزان پروتئین می‌شود و مخصوصاً در غذاهای مربوط به بدن‌سازی نیز مفید جلوه کرده است.

علاوه بر این، ژلاتین برای کاهش میزان کربوهیدرات موجود در غذا بکار می‌رود که برای بیماران دیابتی فرمول‌سازی شده‌اند.

درخواست جهانی برای ژلاتیم در تمام این سال‌ها رو به افزایش بوده است.

گزارشات اخیر نشان داده است که تولید جهانی سالیانه ژلاتین در حدود 326000 تن می‌باشد که همراه با ژلاتین مشتق شده از پوست خوک که به عنوان بالاترین میزان تولید خارجی 46 درصدی به حساب می‌آید و توسط پوست خام گاوی (4/29%)، استخوان‌ها (1/23%) و منابع دیگر (5/1%) به دنبال آن می‌آید.

با وجودی که ژلاتین دامنه وسیعی از موارد استعمال مفید دارد، بدبینی و روابط قوی هنوز هم با توجه به موارد استفاده آن به مصرف کنندگان فشار زیادی وارد می‌آورد.

این مسائل به تمایلات مذهبی (که هم یهودیان و هم مسلمانان استفاده از هرگونه محصول مربوط به خوک را ممنوع دانسته، در صورتی که هندیان استفاده از گوشت گاو را ممنوع می‌دانند) و همچنین هواخواهی و تبعیت از گیاهخواری در سراسر دنیا مربوط می‌شود.

علاوه بر این دلواپسی و نگرانی محققان در این باره است که آیا بافت‌های حیوانی که از ژلاتین‌و کلاژن مشتق شده است، ظرفیت انتقال حاملان ژن‌های بیماری‌زا مثل پروتئین پریون را دارند یا خیر؟

به هرحال، مطالعاتی که توسط چندین نویسنده هدایت شد، نشانگر این مطلب است که فرآیندتولید ژلاتین مانع موثری در برابر پریون‌های BSE می‌باشد.

برای نمونه در مارس سال 2003، کمیته علمی گوساله‌پروری اروپا ثابت کرد که خطر مربوط به ژلاتین استخوانی گاوی (بوین) نزدیک به صفر است.

با وجودی که ژلاتین خوکی (پورسین) برای ترازهای بالای تولید بکار می‌روند، اما مقادیر چشمگیری از ژلاتین که در صنعت داروسازی و مواد خوراکی بکار می‌رود از گاوهای مشتق شده‌اند.

بخش BSE درست مثل وابستگی‌های مذهبی به تحقیقات فشرده‌ای مخصوصاً در اروپا وادار شده است تا بتواند جایگزین‌هایی را برای ژلاتین مشتق شده از پستانداران شناسایی کرده و به توسعه آن بپردازد.

علاوه بر این، رقابت‌های زیادی در میان سازندگان وجود دارد که در جهت تهیه پوست خوک و سایر منابع پستانداران است و تقاضاهای روزافزون و قیمت‌های رو به افزایشی را موجب شده است.

به هرحال، جایگزین‌های زیادی موجود است، ولی غیرممکن است که ما بتوانیم ژلاتین را به طور کلی حذف کنیم.

محققان از انجمن‌ها و صنعت‌های مختلف توانسته‌اند جایگزینی برای ژلاتین پیدا کنند.

در بین دهه اخیر علاقه زیادی در بازارهای ژلاتین مشتق شده از ماهی و ماکیان موجود بوده است.

پوست ماکیان و استخوان‌ها در آینده نزدیک برای تهیه ژلاتین مورد استفاده قرار خواهد گرفت، اما محصولات تجاری به طور رایجی توسط محصولات قانونی محدود شده است.

پوستی که از ماکیان بدست می‌آید، به عنوان ماده خام برای سایر کاربردهای غذایی و خوراکی بکار می‌رود.

در این رابطه، ژلاتین‌ ماهی به عنوان بهترین جایگزین ژلاتین‌هادی پستانداران شناخته شده است، مخصوصاً دارای کیفیتی است که همان نقطه ذوب پایین آن می‌باشد.

با این وجود، تولید ژلاتین‌ ماهی هنوز در مراحل اولیه آن می‌باشد و فقط به حدود یک درصد تولید ژلاتین‌ جهانی سالیانه کمک می‌کند.

گرفتن ماهی اساساً برای مصرف انسان و یا سایر استفاده‌های کم مثل تولید مواد خوراکی و خوراک دام کاربرد دارد.

ماهی به عنوان غذای انسان استفاده می‌شود و به عنوان 78% کل ماهیگیری در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه است.

صرف‌نظر از 21 درصدی که برای استفاده‌های غیرخوراکی می‌باشد.

فرآیندسازی به سمت تولید حجم زیادی از ضایعات ماهی (مثل پوست، استخوان و بال ماهی) هدایت می‌شود که به طور کلی دور ریخته می‌شوند.

نتیجتاً تحقیقاتی در زمینه افزایش استفاده از ضایعات کلاژن‌دار ماهی‌ها در جهت تولید ژلاتین صورت گرفته است.

با وجودی که ژلاتین ماهی از سال 1950 مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته استئ، اغلب مطالعات بر روی ژلاتین به ژلاتین پستانداران ارجاع داده می‌شود و فقط در این چند سال اخیر است که مطالعات فشرده‌ای روی ژلاتین‌ ماهی انجام شده است و در مطبوعات به چاپ رسیده است.

تلاش‌های محققان ممکن است مستقیماً به وقفه وجوددر BSE در اروپا ربط داده شود.

این ضروری بود که برای فرآهم آوردن یک بینش درونی در جهت کشف ژلاتین ماهی به عنوان جایگزینی برای ژلاتین پستانداران هدف‌گذاری شده بود.

البته ناکید بیشتری روی روش‌های استخراج و ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی، وظیفه‌ای و حسی داشت.

کلاژن و ژلاتین نه مثل پروتئین‌هایی که به طور طبیعی وجود دارند، ژلاتین از پروتئین فیبردار کلاژن مشتق شده است که جزء اصلی پوست حیوانات، استخوان و بافت‌های تماسی است.

ژلاتین از طریق هیدرولیز جزئی کلاژن به وی تولید می‌شود.

در طول ساخت ژلاتین، مواد خام حیوانی با اسید رقیق و آلکالی مورد واکنس قرار می‌گیرند که نتیجه آن شکستن پیوندهاست.

ساختار شکسته می‌شود و به کلاژن قابل حل در آب گرم تبدیل شده و ژلاتین شکل می‌گیرد.

برخی از انواع 27 کلاژن شناسایی شده‌اند و طبقه‌بندی ساده آن را در جدول 1 نشان داده‌ایم.

جدول 1 مولکول‌های کلاژن از 3 زنجیره α تشکیل شده‌اند و این سه زنجیره به هم بافته شده است که کلاژن 3 پاریچه را بوجود می‌آورند و شکل یک ساختار سه بعدی را به خود گرفه و یک ایده‌آل هندسی برای پیوندهای بین زنجیره هیدروژنی فراهم می‌آورد.

هر زنجیره موجود در مارپیچ به صورت ساعت گرد در حال گردش است.

این مارپیچ 3تایی تقریباً nm300 طول دارد و شامل وزن مولکولی حدود 105kDa می‌باشد.

مارپیچ‌های 3 تایی توسط پیوندهای هیدروژن‌های بین زنجیره محکم می‌شوند مصنوع‌سازی کلاژن باعث تفکیک میله‌ها و تفکیک کلی یا جزئی زنجیره‌ها می‌شود که به علت نابودی پیوندههای هیدروژنی، فقدان استحکام مارپیچ 3تایی و مصنوع‌سازی کلاژن و پلی‌مرهایی است که به شکل کلوئید موجود می‌باشند.

ژلاتین‌های صنعتی مخلوطی از ترکیبات مختلف است: زنجیره‌های α- (زنجیره تک پلی‌مری)، زنجیره β- (زنجیره α- با پیوند کووالانسی دوگانه) و زنجیره‌های γ- (زنجیره α- با پیوند کووالانسی 3 گانه).

تشکیل کلاژن شامل 20 آمینواسید می‌باشد.

با وجودی که برخی از تفاوت‌های موجود در ترکیب آمینواسیدها در سراسر کلاژن‌هایی که از منابع مختلف مشتق شده‌اند بارز است، باز هم خصوصیات معینی وجود دارد که مرسوم بوده و به خصوصیات کلاژن‌ها مربوط می‌شود فقط پروتئین پستانداران است که شامل مقادیر زیادی هیدروکسی پرولین و هیدروکسی لیزین بوده و محتوای مجموع آمینواسیدی آن (پرولین و هیدروکسی پرولین) بالا می‌باشد.

ترکیب آمینواسید ژلاتین بسیار نزدیک به آمینواسیدهای کلاژن مبداء می‌باشد و توسط تکرار رشته سه تایی Gly-x-y بوجود می‌آیند که در اینجا x همان پرولین و y هیدروکسی پرولین می‌باشد.

جدول 2 نشان دهنده نوعی ترکیب آمینواسیدی از ژلاتین خوکی (پورسین) می‌باشد.

ژلاتین ماهی ژلاتین حاصل از منابع دریایی (پوست، استخوان‌ها، باله ماهی‌های آب‌های سرد و گرم) می‌تواند جایگزین خوبی برای ژلاتین گاوی (بوین) باشد.

یکی از مزایای اصلی منابع ژلاتین دریایی، این است که آنها ربطی به خطر ابتلا به انسفالوپاتی بونی اسفنجی ندارند.

ژلاتین ماهی برای مسلمانان قابل قبول بوده و می‌تواند با محدودیت‌های کمی در بین یهودیان و هندویان استفاده شود.

علاوه بر این، پوست ماهی که یکی از اصلی‌ترین محصولات فرعی صنعت تولید ماهی می‌باشد، در حالی که مسبب آلودگی و ضایعات است، می‌تواند به عنوان باارزش‌ترین منبع ژلاتین مورد بهره‌برداری قرار گیرد.

پوست ماهی شامل مقادیر قابل توجهی کلاژن است: Nagai و Suzuki در سال2000 گزارش کردن که اتلاف محتویات کلاژن موجود در پوست ماهی در گربه ماهی ژاپنی، ماهی آزاد با کالیفرنیا، کوسه ماهی سربزرگ، به ترتیب 4/51%، 8/49% و حدود 1/50% است.

تولید ژلاتین‌ ماهی واقعاً جدید به نظر نمی‌رسد.

از زمانی که در سال 1960 توسط استخراج اسید، تولید شد با وجودی که اغلب آنها برای مصارف صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چندی بعد، چندین گروه تحقیقی جنبه‌های مختلف ژلاتین ماهی را مورد تحقیق و بررسی قرار دادند.

ژلاتین از پوست‌ها و استخوان‌های ماهی‌های گوناگون موجود در آب سرد (مثل ماهی آزاد) و ماهی‌های آب گرم مثل (ماهی تن، گربه ماهی، تیلاپیا، کوسه و میگو) بدست می‌آید.

جدول 3 گزارشات گوناگونی را فهرست‌بندی می‌کند که درباره استخراج و توصیف ویژگی‌های اختصاصی ژلاتین ماهی به بحث می‌پردازد.

تبدیل کلاژن به ژلاتین محلول می‌تواند توسط حرارت دادن کلاژن در اسید یا آلکالی بدست آید.

محلول‌سازی گرمایی کلاژن (در حضور اسید یا آلکالی) در صورت شکافتن تعدادی از پیوندهای کووالانسی بین مولکولی است که در کلاژن موجود می‌باشد.

علاوه بر این، برخی از پیوندهای آمیدی موجود در زنجیره‌های مقدماتی مولکول‌های کلاژن است که دست هیدرولیز شده‌اند.

فرآیند استخراج می‌تواند طول زنجیره پلی‌پپتید و ویژگی‌های وظیفه‌ای ژلاتین را تحت تاثیر قرار دهد.

این عوامل به پارامترهایی مثل (دما، زمان pH)، پیش درمان و خصوصیات و روش‌های نگهداری مواد خام آغازین بستگی دارد.

تمام فرآیندهای ساخت ژلاتین شامل 3 مرحله اساسی می‌باشند: فرآوری مواد خام، استخراج ژلاتین، خالص‌سازی و خشک کردن.

علاوه بر این، ژلاتین ساخته شده اغلب ترکیب می‌شود تا اینکه ژلاتینی را با کیفیت تجاری بالا و ویژگی‌های خاص برای کاربردهای خاص تولید کند.

وابسته به روش‌هایی که کلاژن در آن فرآوری می‌شود، دو نوع مختلف از ژلاتین تولید می‌شود (هر کدام با خصوصیات متفاوت) نوع A ژلاتین (در نقطه ایزوالکتریک pH 6-9) از کلاژنی که تحت عمل اسید بوده، بوجود می‌آید و نوع B ژلاتین (در نقطه ایزوالکتریک pH 5) از کلاژنی که تحت آلکالی بوده تولید می‌ود.

معالجات اسیدی اغلب برای کلاژن‌هایی که پیوند کووالانسی کمتری دارند، مناسب است، مانند پوست‌های ماهی و خوک، در حالی که معالجات آلکالی اغلب برای کلاژن‌هایی که پیچیده‌ترند، در لایه پوستی گاوی دیده می‌شوند، مناسب‌تر خواهد بود.

ژلاتین ماهی با استفاده از تعدادی از روش‌های گوناگون می‌تواند استخراج شود که در جدول 4 به طور خلاصه به آن اشاره کرده‌ایم.

روش‌های مستقیمی که برای آماده‌سازی ژلاتین کاربرد دارد، شامل فرآورده های شیمیایی مواد خام و شرایط دمایی ملایم در طی فرآیند استخراج است.

Gomez و Montero در سال 2001 روشی را برای استخراج ژلاتین همراه با ظرفیت ژله‌ای بودن بالای آن از پوست ماهی‌ها گزارش کردند که این روش‌ها اساساً به فرآورده‌های حاصل از اسیدهای ملایم برای متورم کردن کلاژن بستگی داشت و به دنبال آن استخراج در آب در دمای متوسط 45 درجه سانتیگراد می‌آمد.

کل فرآیند به خاطر میزان اسیدی که در پیوندهای موجود در کلاژن ماهی وجود داشت، حدود 24 ساعت طول کشید و معادله ملایم اسیدی برای تولید تورم متناسب و از هم گسیختن پیوندهای غیرکووالانسی بین مولکولی و فرامولکولی کافی به نظر می‌رسید.

درمان‌های گرمایی در بالای 40 درجه سانتیگراد پیوندهای هیدروژنی را از بین برده و تعدادی از پیوندهای کووالانسی را نیز می‌شکند که مارپیچ‌های سه گانه را از طریق انتقال مارییچ به مارپیچ سست کرده و باعث تبدیل آنها به ژلاتین محلول می‌شود.

پلی‌مرهایی که دارای وزن مولکولی بالایی هستند، از طریق دوام پیوندهای ممکن ژلاتینی را