د علياء محمود مصطفي تكتب: مصادر بديلة للجيلاتين من جلود الأسماك

باحث بمعهد بحوث تكنولوجيا الأغذية – قسم بحوث اللحوم والاسماك

“الجيلاتين” هو مجموعة من أجزاء البروتين التي يتم الحصول عليها عن طريق التحلل المائي الجزئي للكولاجين، وهو بروتين هيكلي طبيعي موجود بشكل أساسي في الأنسجة الضامة للحيوانات

ويعد الكولاجين هو الجزيء الأولي للجيلاتين

يمتلك الجيلاتين والكولاجين تشابهات ملحوظة في تركيبهما الكيميائي، حيث يتم استخراج الجيلاتين من الكولاجين عن طريق التحلل المائي الجزئي حيث يشكل الكولاجين حوالي 20-25٪ من إجمالي محتوى البروتين الموجود في الثدييات. يتميز هذا البروتين بتركيبته الفريدة من الأحماض الأمينية، وخاصة بسبب وجود حمضين أمينيين معدلين، هما هيدروكسي برولين وهيدروكسي ليسين هذه الأحماض الأمينية ضرورية لاستقرار الكولاجين ووظيفته، مما يساعد في سلامته البنيوية ودوره في توفير القوة والدعم لمختلف أنسجة الجسم.

استخلاص الكولاجين إلى الجيلاتين

تتضمن عملية إنتاج الجيلاتين تقليديًا ثلاث مراحل معالجة مميزة  تبدأ هذه المراحل بعمليات المعالجة الأولية لإزالة الملوثات غير الكولاجينية وإعداد الكولاجين للاستخراج اللاحق.

بعد ذلك، تُستخدم تقنيات الاستخلاص المائي لتحويل الكولاجين إلى جيلاتين.

بعد ذلك، تُجرى سلسلة من عمليات التنقية والاستخلاص لإنتاج شكل من الجيلاتين عالي التكرير ومجفف تمامًا.

تضمن هذه الخطوات أن يكون المنتج النهائي خاليًا من الشوائب ويلبي معايير الجودة المطلوبة لمختلف التطبيقات.

• أثناء المعالجة الأولية، تخضع المواد الخام لغسيل مائي مكثف لإزالة الشوائب المرئية. بعد ذلك، تخضع للمعالجات الأولية بالأحماض أو القلويات أو الأملاح المحايدة أو الإنزيمات. تؤدي خطوات المعالجة الأولية الأولية وظيفتين أساسيتين: أولاً، تغيير بنية الكولاجين عن طريق تكسير الروابط المتقاطعة داخل الجزيئات، مثل الروابط التساهمية والهيدروجينية، وثانيًا، إزالة الملوثات الإضافية.
• بعد هذه المعالجات الأولية، تتضمن المرحلة الثانية استخلاص الجيلاتين باستخدام الماء الساخن، عادةً عند درجات حرارة أعلى من 40 درجة مئوية. لتحقيق إنتاج جيلاتين محسن، تم تصميم عملية الاستخلاص لتحسين الظروف مثل درجة الحرارة ودرجة الحموضة ووقت الاستخلاص.
• خلال المرحلة النهائية، يخضع الجيلاتين المستخرج لسلسلة من تقنيات الفصل، والتي تشمل الترشيح والتنقية والتجفيف. يزيل الترشيح المواد غير القابلة للذوبان، مثل الكولاجين غير المتحلل والدهون. لإزالة الأملاح غير العضوية بشكل فعال، تتم التنقية باستخدام أعمدة التبادل الأيوني والترشيح الفائق. بعد ذلك، يتعرض الجيلاتين لعمليات التجفيف والطحن.

استخدامات الجيلاتين

يستخدم الجيلاتين في استخدامات مختلفة، مثل العمل كمكون في المنتجات الغذائية، وإنتاج الأدوية، والمساهمة في التقدم في القطاع الطبي الحيوي، وإيجاد تطبيقات في مجموعة واسعة من القطاعات غير الغذائية. وتنبع هذه الشعبية من قدرته على تكوين المواد الهلامية والمستحلبات والمثبتات وتعديل نسيج المكونات التي يتم تعزيزها بها

ونجد أنه تستمر صناعة الجيلاتين العالمية في التوسع، حيث تقترب من قيمة سوقية تبلغ حوالي 5 مليارات دولار أمريكي، مع توقعات تشير إلى ارتفاع متوقع إلى 6.67 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2027 مما يجعل الاستثمار البحثي في مجال انتاج الجيلاتين من مصادر مستحدثة له مستقبلا واعدا.

يتم الحصول على المصدر الأساسي للجيلاتين من عظام وجلود الماشية والخنازير، حيث كان جلد الخنزير هو الخيار المفضل والأكثر استخدامًا في السنوات السابقة وقد بلغ الإنتاج العالمي السنوي للجيلاتين حوالي 326000 طن متري، مصدره في الغالب من جلد الخنزير (46٪) وجلود الأبقار (29.4٪) والعظام (23.1٪.  أظهر الإنتاج التجاري للجيلاتين من مصادر الثدييات تأثيرًا ضارًا نتيجة لتفشي مرض جنون البقر بالإضافة الى ان الجيلاتين المستخرج من الخنازير محرم في الديانة الاسلامية وييتميز جيلاتين السمك بحساسية أقل مقارنة بالجيلاتين التقليدي، وقبول ثقافي وديني أوسع، مع نشاط حيوي أعلى

يمثل جلد السمك حوالي 8-10٪ من إجمالي وزن الأسماك، وهو يعد منتجًا ثانويًا مهمًا لصناعة تقطيع الأسماك. وفي العادة، تم استخدام جلد السمك في المقام الأول كعلف للحيوانات. ومع ذلك، فإن جلد السمك غني بالبروتين، وخاصة الكولاجين، مما يجعله مصدرًا واعدًا لإنتاج الجيلاتين ويضيف قيمة كبيرة لهذا المنتج الثانوي.

على مدار السنوات الأخيرة، أجريت أبحاث كبيرة فيما يتعلق باستخراج الجيلاتين من جلد السمك، وكانت النتائج واعدة حيث تم إنتاج الجيلاتين باستخدام جلد مجموعة من أنواع الأسماك في المياه الدافئة، بما في ذلك سمك القرموط الافريقي وسمك البلطي النيلي وسمك المبروك ، وسمك القرش، والتونة، بالإضافة إلى أسماك المياه الباردة مثل سمك النازلي، وسمك القد، وبولوك ألاسكا، والسلمون. وقد قدمت الأبحاث المكثفة حول استخراج الجيلاتين رؤى قيمة حول مصادر الجلد من أنواع مختلفة من الأسماك، حيث تتراوح نسبة الجيلاتين المستخرجة من 2 إلى 20٪ عبر طرق استخراج مختلفة

كذلك تم تحميل الجيلاتين بمواد مضادة للأكسدة ومضادات للميكروبات واستخدامها كأفلام غذائية مأكولة يتم تغليف الأطعمة المختلفة بها لزيادة مدة حفظ الأغذية والحفاظ عليها من التلف السريع وبالتالي إطالة فترة صلاحيتها للاستهلاك

استخدامات جيلاتين الأسماك:

• صناعة الأغذية:

يمكن استخدام جيلاتين الأسماك في صناعة الأطعمة المختلفة مثل الحلوى والجيلاتين والزبادي والمشروبات.

• مستحضرات التجميل:

يستخدم جيلاتين الأسماك في صناعة منتجات العناية بالبشرة والشعر.

• الأدوية:

يدخل جيلاتين الأسماك في صناعة بعض الأدوية والكبسولات.

• الصناعات الأخرى:

يمكن استخدام جيلاتين الأسماك في صناعة الغراء والمواد اللاصقة.

فوائد استخدام جيلاتين الأسماك:

• مصدر مستدام:

يعتمد إنتاج جيلاتين الأسماك على مخلفات الأسماك، مما يقلل من الهدر ويوفر مصدرًا مستدامًا للجيلاتين.

• خصائص فريدة:

يتميز جيلاتين الأسماك بخصائص فريدة  مثل كونه مضاد للاكسدة ومضاد للميكروبات تلك الخصائص تجعله مناسبًا للاستخدام في العديد من التطبيقات.

• بديل للجيلاتين الحيواني:

يمكن أن يكون جيلاتين الأسماك بديلاً للجيلاتين المشتق من الحيوانات، خاصةً في حالة المستهلكين الذين يفضلون المصادر غير الحيوانية.

وفي النهاية يمكننا القول انه وفقا للعديد من الأبحاث الحديثة يُمثل الجيلاتين وببتيدات الجيلاتين المشتقة من جلود الأسماك ومخلفاتها الثانوية  موردًا حيويًا واعدًا ومتعدد الاستخدامات، يتمتع بإمكانيات هائلة للابتكار والتطبيق في علوم الأغذية والصحة والتكنولوجيا الحيوية