明膠的應(yīng)用研究進展

郭 允，楊碩曄

(1.鄭州市衛(wèi)生學(xué)校，鄭州450005;2.河南工業(yè)大學(xué)，鄭州450001)

明膠是由18 種氨基酸與肽交聯(lián)形成的直鏈聚合物。由于其具有良好的生物降解性、生物相容性與組織相容性，降解后可形成無毒產(chǎn)物被排出體外等優(yōu)點，而且價格低廉，因此作為生物高分子材料和醫(yī)用材料，被廣泛應(yīng)用到工業(yè)、食品、藥品等領(lǐng)域［1］。但由于其來源及制備方法的多樣性，明膠的應(yīng)用有嚴(yán)格的要求和限制，如果將工業(yè)明膠用到藥品等領(lǐng)域，將會給制藥企業(yè)和人民帶來很大的危害。因此，為了使其更規(guī)范化的使用，避免不必要的危害，本文就明膠的特點及應(yīng)用等方面作一簡單綜述。

1 明膠的特點

明膠為無色、無臭的淡黃色至黃色的半透明、微帶光澤的微?；虮∑?受潮后，易被細(xì)菌分解;不溶于冷水，但在水中久浸即吸水膨脹并軟化，重量可增加5 ～10 倍。溶于熱水、醋酸或甘油與水的熱混合液，不溶于乙醇、氯仿或乙醚。

2 明膠的應(yīng)用與發(fā)展前景

2.1 藥用明膠 藥用明膠是選用動物皮、骨和筋腱，經(jīng)復(fù)雜的理化處理制得的無脂肪高蛋白，易被人體吸收，具有黏度高、凍力高、易凝凍等物理特點。藥用明膠應(yīng)干燥、潔凈、均勻，無夾雜物，外觀為淡黃色至黃色細(xì)粒，應(yīng)通過孔徑4 mm 標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)，其溶液無不適氣味，人們習(xí)慣稱藥用明膠為醫(yī)用明膠，或醫(yī)藥明膠。

藥用明膠主要用于代血漿、止血海綿、軟硬膠囊、片劑糖衣的原材料、微球與微囊的囊材料等藥物緩釋材料及生物膜材料［2-9］。郝艷茹［10］等采用噴霧干燥和冷凍干燥工藝方法制備注射用琥珀酰明膠，將藥物制成固體制劑，以提高其穩(wěn)定性及運輸貯藏的便易性，彌補了多肽生物制品輸液劑存在著藥物性質(zhì)不穩(wěn)定、不便運輸貯藏等缺點。

需要注意的是，市售的大部分明膠膠原都提取自豬和牛的結(jié)締組織和硬骨料組織中，而這恰恰限制了明膠的使用。世界上有相當(dāng)一部分人群不能食用豬制品，如希伯來人、穆斯林、素食主義者，而明膠產(chǎn)品并未標(biāo)明其動物來源，因此在上述人群中明膠的使用受到了限制。近年來，由于瘋牛病(BSE)在世界范圍內(nèi)傳播，所以，來源于動物的明膠不應(yīng)再用于動物飼料或獸藥等用途。此外，由于明膠的親水性，使得內(nèi)容物中親水性物質(zhì)向明膠膠殼中遷移，且明膠會與含醛基化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等，從而限制了它的廣泛使用，尤其是在中藥中的應(yīng)用。因此，利用化學(xué)合成法合成類膠原蛋白，以及運用基因工程技術(shù)，通過不同表達系統(tǒng)生產(chǎn)重組膠原蛋白和明膠，解決了傳統(tǒng)提取方法存在的缺點，同時也改善了親水性、免疫排異性等特性，并賦予其新的生物醫(yī)學(xué)性能，成為近年來的研究熱點［11］。同時，明膠衍生物及其復(fù)合物的應(yīng)用與研究也受到越來越多的關(guān)注和研究，如牛金柱［12］等研究發(fā)現(xiàn)20%利多卡因明膠纖維網(wǎng)不但止血效果優(yōu)于氧化纖維素和明膠海綿，且具有緩釋止痛作用。

2.2 食用明膠 食用明膠是由豬、牛、騾、馬的皮子之角料，經(jīng)除雜、消毒、蒸煮形成汁子，再經(jīng)脫水，制造形成的膠條、膠片、粉粒狀物(應(yīng)通過孔徑4 mm標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)即5 目)。該品含有18 種氨基酸和90%的膠原蛋白，有很大的營養(yǎng)價值，不僅具保健美容效果，還具有優(yōu)良的膠體保護性、表面活性、黏稠性、成膜性、懸乳性、緩沖性、浸潤性、穩(wěn)定性和水易溶性等，因此，常作為添加劑廣泛地用于食品工業(yè)中，如用于果凍、食用色素、高級軟糖、冰淇淋、干酪、酸奶、冷凍食品等的制作中;明膠還可以做粉條，使其更勁道;在化工行業(yè)主要用作粘合、乳化和高級化妝品等制作的原料［13］。

需注意的是，明膠還含有無機元素，某些無機元素對人體維持正常生命過程是必需的，某些則是有害于人體健康的，還有些在微量時是有益的而過量時則是有害的。因此在制備及使用過程中必須嚴(yán)格控制質(zhì)量，防止某些元素超標(biāo)而危害人類健康［14］。另外，用水解膠原蛋白方法得到的明膠中，含有一定量的亞硝酸鹽，若將其作為食用明膠，需預(yù)先對其進行處理，以除去亞硝酸鹽［15］。

2.3 工業(yè)明膠 工業(yè)明膠含18 種氨基酸，水分和無機鹽含量在16%以下，蛋白質(zhì)含量在82%以上，是一種理想的蛋白源。無不良?xì)馕叮瑹o肉眼可見雜質(zhì)。工業(yè)明膠是一種精細(xì)化學(xué)品，根據(jù)制備方法的不同，又可劃分出皮膠、骨膠，以及熱溶膠粉、蛋白專用膠、飼料專用膠、火柴專用膠等，主要用于以下幾方面:

一是用于火柴制造業(yè)，主要利用膠體的起泡性形成孔隙，結(jié)合氧化劑，起火劑和填充劑，使其瞬間引燃。二是作為粘和劑，利用其高強度、彈性和韌性等特點，來生產(chǎn)砂布、砂紙、粘合木器、裝訂書本以及用于禮品盒流水線、高級樂器、家具行業(yè)中。三是利用電解作用，將其加入電解質(zhì)中，可幫助生成平滑、致密的陽極沉淀，消除生產(chǎn)損耗。四是用于紡織物優(yōu)化，在紗束上可形成膜，以此增加纖維的韌性、強度、平滑性和彈性，防止斷裂。五是和重鉻酸鹽配合制造負(fù)型感光耐蝕膜。六是提取水解蛋白，用于添加劑中。

明膠是制革工業(yè)副產(chǎn)物，從廢邊腳料中提取，如何高附加值地利用這一副產(chǎn)物，對減少環(huán)境污染，維持制革工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。范浩軍［16］等將工業(yè)明膠作了精細(xì)化改性，其改性后的產(chǎn)品性能優(yōu)良，可用作發(fā)泡復(fù)鞣劑、消光補傷劑和蛋白涂飾等，顯示出這種廢棄物潛在的經(jīng)濟價值會達到理想的修飾效果。

需要注意的是，工業(yè)明膠相對于藥用明膠、食用明膠，其質(zhì)量較差，雜質(zhì)也比較多，在實際中，嚴(yán)禁不法分子將工業(yè)明膠用于藥用和食品領(lǐng)域。2012年4月，網(wǎng)傳老酸奶和果凍里有破皮鞋做的工業(yè)明膠，甚至醫(yī)用膠囊里也有工業(yè)明膠成分，已有多家藥企被處罰，并及時召回含工業(yè)明膠的膠囊殼和膠囊。

2.4 照相明膠 在日常生活中，人們通常將照相明膠與工業(yè)明膠、食用明膠、藥用明膠一起稱為明膠。照相明膠，是根據(jù)明膠的質(zhì)量指標(biāo)和用途不同劃分出來的一種產(chǎn)品。照相明膠是明膠中的高檔產(chǎn)品，是感光材料生產(chǎn)中三大重要材料之一，由于其物理化學(xué)性能獨特而被用作銀鹽感光材料載體，目前還沒有可以全面取代明膠的物質(zhì)［17］。因此被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)各種膠片、膠卷、醫(yī)用X 光膠片、印刷片、相紙等感光工業(yè)中。

照相明膠分為彩色感光照相明膠和黑白照相明膠。國外彩色感光材料用的照相明膠主要以新鮮牛骨料為原料，我國利用的是牦牛骨作為原料，研制的彩色感光材料用于照相明膠取得了較好的進展［18］。黑白照相明膠除用于黑白正負(fù)片、相紙、醫(yī)用和工業(yè)用X 光膠片外，還廣泛用于報紙和書刊的印刷膠片。

3 展望

綜上所述，明膠以其獨特的優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于日常生活，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，明膠這種性能優(yōu)異的天然高分子生物材料將會進一步展現(xiàn)出其他生物材料不可比擬的優(yōu)勢。但是仍然要注意對其進行區(qū)分，以防止帶來危害?？梢灶A(yù)見，在不久的將來，將會有更多明膠基復(fù)合材料出現(xiàn)并造福于人類，從而大大地提高人類的生命質(zhì)量和生活水平。相信隨著科技的發(fā)展和研究的深入，明膠必將會更好地造福于人類。

［1］國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典(二部)［S］.2010年版.北京:中國醫(yī)藥科技出版社，2010:203.

［2］吳 紅，范 黎，張 慧，等. 糖類交聯(lián)明膠微球的制備及其釋藥特性研究［J］.中國藥房，2008，19(1):36.

［3］佃少娜，伍善廣，李 桃，等. 肺靶向紅霉素明膠微球的安全性評價［J］.中國藥房，2008，19(4):261 -263.

［4］胡志遠，張曉非，王彥利. 高效液相色譜法測定琥珀酰明膠注射液中明膠的含量［J］. 解放軍藥學(xué)學(xué)報，2006，22(3):224-225.

［5］曹豐亮，席延偉，唐 琳，等. 姜黃素肺靶向明膠微球的制備及性質(zhì)研究［J］.中藥材，2009，32(3):423 -426.

［6］董 智. 明膠和吸收性明膠海綿的總蛋白質(zhì)含量測定［J］. 藥物分析雜志，2011，31(8):1 563 -1 566.

［7］孫維彤，李 旭，于 蓮，等. 雙氯芬酸鈉殼聚糖明膠復(fù)合微球的釋藥機制研究［J］. 中國生化藥物雜志，2011，32(3):437-439.

［8］裴世成，伍善廣，馮藝萍. 正交試驗優(yōu)選α -細(xì)辛腦明膠微球制備工藝［J］.中國藥房，2011，22(47):4 452 -4 453.

［9］關(guān)林波，但衛(wèi)華，曾 睿，等. 明膠及其在生物材料中的應(yīng)用［J］.材料導(dǎo)報，2006，20:380 -383.

［10］郝艷茹，高亦鯤，姜同英，等. 注射用琥珀酰明膠的制備［J］.沈陽藥科大學(xué)學(xué)報，2010，27(10):767 -771.

［11］劉 斌，雷云霆，張 靜，等. 重組膠原蛋白和明膠的研究進展［J］.中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2011，42(11):563 - 567.

［12］牛金柱，馮晉斌，王東海，等. 利多卡因明膠纖維網(wǎng)在燒傷取皮部位止血、止痛的臨床觀察［J］. 華北國防醫(yī)藥，2004，16(3):160 -161.

［13］《明膠科學(xué)與技術(shù)》編輯部信息組. 食用明膠的營養(yǎng)價值及明膠食品［J］.明膠科學(xué)與技術(shù)，2006，26(3):135 -145.

［14］袁 彤. 食用明膠的安全性［J］.FOOD SAFETY GUIDE，2009，4:59

［15］汪東風(fēng). 食品中有害成分化學(xué)［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006:225 - 227.

［16］范浩軍，石 碧，李 玲，等. 工業(yè)明膠精細(xì)化作系列皮革化學(xué)品［J］.皮革化工，1999:16(5):12 -13.

［17］崔海萍，閆 軍，萬紅敬. 照相明膠在鹵化銀感光乳劑中的作用［J］.材料導(dǎo)報，2006，20(9):68 -72.

［18］李青鳳. 利用牦牛骨制感光材料用照相明膠［J］.明膠科學(xué)與技術(shù)，2005，25(4):183 -185.