山东师范大学化学化工与材料科学学院本科生选修课《现代生活化学》论文
明胶与生活
孙顺娜 201001030118 化学工程与工艺
摘要：近几年，食品安全已经成为一个重要问题。近期，“明胶”成为一个热点词汇，下面从生活和化学角度讨论一下明胶的相关性质和用途。
中央电视台《每周质量报告》在4月15日播出的节目中曝光了13种铬超标的胶囊药物，其成分含有不可食用的工业明胶，铬含量严重超标。报道指出，在浙江省新昌县，一些药用胶囊生产厂从河北、江西等地购买用工业皮革下脚料加工的工业明胶，代替食用明胶作原料生产药用胶囊，并将这些胶囊买到企业。央视记者对胶囊类药品进行了买样送检，发现包括长春海外制药、修正药业、通化金马药业在内的9家药品生产企业生产的13种 产品铬超标。曝光的药物胶囊中，部分铬含量大幅超过国家规定的2毫克/公斤标准上限，其中，炎立消胶囊中铬含量甚至达到181.54毫克/公斤。据专家介绍，铬是一种毒性很大的重金属，容易进入人体细胞，对肝、肾等内脏器官和DNA造成损伤，在人体内蓄积具有致癌性并可能诱发基因突变。这则消息让所有消费者瞠目结舌，当治病救命药物都出现这种问题时，我们还能相信什么。
随之而来的是酸奶、果冻等食品的添加剂的质疑，这些本来都是很受青睐的休闲食品，现在却让人们对这些零食望而生畏。这些食品中的添加剂明胶的来源真是让人匪夷所思。
明胶按用途可分为照相明胶、食用明胶、药用明胶和工业明胶四类，在化工行业主要用作粘合、乳化和高级化妆品等的制作材料。按提取方法可分为A型明胶(酸法水解)和B型明胶（碱法水解）。大多数的A型明胶由猪皮中得到。一般用稀的无机酸（盐酸、硫酸、亚硫酸、磷酸）在PH1-
3、温度15-20摄氏度下处理，直到膨胀到最大，将膨胀的原料用水清洗以除去多余的酸，然后将PH调到
3.5-4.5，并使转变为明胶后用热水提取。B型明胶一般使用去无机物的骨头（骨胶原）或牛皮，在15-25摄氏度下将动物组织在氢氧化钙（石灰浆）中保持1-3个月。石灰处理之后，用冷水尽可能多的洗去原料上的石灰。用酸（盐酸、硫酸或磷酸）中和原料溶液，最后采用和酸法相同的处理方法提取明胶。
明胶为淡黄的或黄色透明或半透明有光泽脆性薄片或粉粒，其相对密度约为1.27，无臭，无味。不溶于冷水，可吸收5-10倍重量的水而膨胀软化，溶于热水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等溶剂，溶于乙酸、甘油和水溶液中。10%-15%的溶液形成凝胶。在干燥条件下能长期贮存，但遇湿空气后便会受潮，易受细菌作用而霉变。明胶贮存于阴凉、通风、干燥环境中，并做到防热、防潮。
明胶是胶原在酸、碱、酶或高温作用下的变性产物，其分子链上部分保留着三股螺旋结构。分子之间有大量氢键存在，从微观上说，由胶原纤维的规则结构转化为明胶的无规则结构，主要经过如下变化：胶原纤维-细纤维-微纤维-纤丝-原纤维-胶原分子-原胶原-明胶。这些变化包含两个基本过程。第一个是热变性过程。在此过程中氢键或静电性的化学键断裂，胶原螺旋解体，三条缠绕的多肽链相互松开，形成许多无规线团。第二个过程是共价键的水解断裂。在此过程中，共价键受酸或碱的影响而发生断裂，从而释放出多肽碎片—明胶。明胶的相对分子质量从几千到十万，分子量分布很宽，明胶已经失去了生物活性，在冷水中溶胀而不溶解，但可溶于热水中形成粘稠溶液，冷却后冻成凝胶状态。明胶在热水中的可溶解性质使它的应用范围十分广泛，而且明胶分子链上含有大量羟基、氨基和羧基等活性基团，易根据需要进行化学改性，赋予明胶独特的性能。组成明胶的蛋白质中含有的18种氨基酸，其中7种为人体所必须，除16%以下的水和无机盐外，明胶中蛋白质的含量占82%以上。
由于生物原料组成的复杂性和生产处理过程中的多种变化，致使明胶夹带杂质。他们的含量虽不多，但却具有很大照相活性，因此被称为活性杂质。明胶中的活性杂质主要有：磷酸盐、亚硝酸盐等无机盐；钙、镁、钾、钠、铜、铁、锌等金属离子代硫酸盐，胱氨酸及其分解产物等含硫化物；核酸及其降解产物嘌呤等有机碱。硫代硫酸盐能提高乳剂的感光度,是存于明胶中的天然增感剂；核酸及嘌呤类杂质是天然抑制剂，他们既降低感光度，又抑制灰雾，并提高乳剂的稳定性。明胶中的活性杂质极其复杂，其含量和种类往往随使用原材料、生产工艺的不同而有所差异。
食品工业中的应用，胶原或明胶加入肉制品中可以改善结缔组织的嫩度，使其具有更良好的品质，增加蛋白质含量，口感好又营养，明胶可作为冷冻食品的改良剂，用作增稠剂，增稠熔点较低，
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易溶于热水中，具有入口即化的特点，常用作餐用胶冻、粮食胶冻、果冻等。在冰淇淋、雪糕等生产中，加入明胶可以防止形成粗粒的冰晶，保持组织细腻和降低融化速度。明胶在冰淇淋中的用量一般为0.25%-0.60%。在啤酒喝葡萄酒行业，鱼胶和明胶作为沉降，澄清剂，获得很好效果，产品质量也非常稳定，在过久酿造中也起到增稠、乳化、稳定、澄清等作用。在茶饮料生产中，明胶勇于防止因长期保存而变浑浊，改善茶饮料品质，胶原多肽可广泛勇于中性奶饮料、酸性奶饮料、鲜牛奶、酸奶等液体乳制品中，起到抗乳清析出、乳化稳定等功效。也可添加到奶粉中，既可提高奶粉的营养价值，又可增加奶粉的保健功能，加速骨骼发育，增强智力，提高机体免疫能力。
明胶的制备主要有石灰乳法和盐酸法，也可以利用制革生产中的铬革边角废料（蓝矾皮）生产明胶，流程如下：蓝矾皮-玻璃-浸灰-漂浸-浸灰-漂浸-抽提-浓缩-滴胶-烘干-粉碎。食用明胶是由猪、牛、骡、马的皮子的角料，经除杂、消毒、蒸煮形成汁，再经过脱水、制造形成的胶条、胶片、粉粒状物，一般常用粉粒状胶。食用明胶作为一种增稠剂广泛用于食品工业的添加，如果冻、食用色素、高级软糖、冰淇淋、酸奶、冷冻食品等。药用明胶是选用动物皮、骨和筋腱，经复杂的理化处理得的无脂肪高蛋白易被人体吸收的高级胶品，具有粘度高、冻力高、易凝冻等物理特点。照相明胶是明胶中的高档产品，是感光材料生产中的三大重要材料之一。明胶在胶卷生产的每一个步骤都起着非常关键的作用，它既能维持感光银盐的稳定分数，以能让乳剂更易于控制，同时还影响胶卷曝光和冲晒的效果。照相明胶可广泛应用于各种胶片、胶卷、医用x光胶片、印刷片、相纸等感光工业中。照相明胶分为彩色照相明胶和黑白照相明胶，其中彩色感光照相明胶是照相明胶中的高档产品，不仅具有更高的物理性能，对重金属等微量元素含量更有严格的控制要求，还具备更优良的感光性能，是目前世界上仅有极少数国家能够生产。
明胶是亲水性胶体，有保护胶体的作用，可做疏水胶体的稳定剂、乳化剂。明胶也是典型的两性聚电解质，在水中可将带点微粒凝聚成块，因而可做酒类及酒精的澄清剂。作为分散剂、粘结剂、增稠剂、稳定剂、乳化剂广泛用于感光材料、制药、食品、造纸、印刷、纺织、印染、电镀、化妆品、细菌培养、农药加工等工业生产中，应用及其广泛。
在乳制品行业中最新最火爆的产品“老酸奶”以“纯天然，高营养”火热销售，它的价格是普通酸奶的一倍多。然而对照其与普通酸奶的配料表发现原料上差不多，并没有增加什么。其营养成分与其他产品相比并无优势，甚至有的还偏低。“从感官品尝来说，叶感觉有些产品的蛋白质含量偏低，而果冻感太强。”中国农业大学食品学院营养与食品安全系副教授范志红撰文这样写道。与传统“老酸奶”相比现在的产品增加了明胶，明胶、果胶等物质本身没什么营养性特质和功能，使用它主要是为了改善酸奶组织状态，使酸奶粘度稠，硬度增加，口感好，维持稳定的凝固状，保存时间长。明胶主要是从动物身上提炼出来的蛋白，按照国家标准可以添加到乳制品中，在标准的添加量内使用是没有问题的。但是，如果真用皮革下脚料制出的明胶加入食品或药物中，那后果是很严重的，因为那其中会有铬，铁、铝等重金属和其他杂质。而真正能够加入到食品中的是明胶中的食用明胶。
正是因为明胶在食品、制药等工业上的重要地位和大量使用，是生产商产生了从明胶上偷工减料，赚取高额利润的邪恶念头。中国医药包装协会提供的数字显示，用药用明胶或食用明胶生产的空心胶囊每吨可以卖到3万元-5万元，1万粒胶囊的成本大约在150元左右。以工业明胶生产的胶囊每吨大约只要2万元-3万元，1万粒胶囊成本可降至大约100元左右。 据介绍，药用胶囊的主要原料明胶分很多档次，顶级的达5万-6万元/吨，差的只要1万-2万元。但制成胶囊后的出厂价差别却没有那么大：以万粒为计价单位，好的170-180元，差的120-130元。 也就是说，如果能够逃过监管，违规企业只要付出大企业成本的16%-40%，就可以挣到其30%-50%的销售收入，利润空间被数倍放大。
面对接二连三出现在食品生产工业中的安全问题，我们要进行深刻的反思。化学化工知识的应用是为了造福人类的，不知为何在我们总是在掌握了一种技术后再利用它寻找捷径，去赚取那些昧心的利润。我想对于这些本不该出现的问题，整个社会都是有责任的。作为未来化学人，我们应该更加注重绿色化学，寻找更加绿色环保健康的生产加工过程，这真是一个很艰巨的任务，同时，也要唤起社会各界的社会责任感，相互配合，共同打造碧水蓝天。
参考文献
1.郑学晶、霍书浩，天然高分子材料，2010.12
2.健康报，CN11—0010 ,第9098期
