Gelatine
Gelatine oder Gelatine (aus dem Lateinischen: gelatus, was "steif" oder "gefroren" bedeutet) ist eine durchscheinende, farblose, geschmacklose Lebensmittelzutat, die in der Regel aus Kollagen von tierischen Körperteilen gewonnen wird. Sie ist spröde, wenn sie trocken ist, und gummiartig, wenn sie feucht ist. Es kann auch als hydrolysiertes Kollagen, Kollagenhydrolysat, Gelatinehydrolysat, hydrolysierte Gelatine und Kollagenpeptide bezeichnet werden, nachdem es hydrolysiert wurde. Es wird häufig als Geliermittel in Lebensmitteln, Getränken, Medikamenten, Arzneimittel- und Vitaminkapseln, fotografischen Filmen und Papieren sowie Kosmetika verwendet. ⓘ
Stoffe, die Gelatine enthalten oder in ähnlicher Weise funktionieren, werden als gelatineartige Stoffe bezeichnet. Gelatine ist eine irreversibel hydrolysierte Form von Kollagen, bei der durch die Hydrolyse Proteinfibrillen in kleinere Peptide zerlegt werden; je nach den physikalischen und chemischen Methoden der Denaturierung liegt das Molekulargewicht der Peptide in einem breiten Bereich. Gelatine ist in Gelatinedesserts, den meisten Gummibonbons und Marshmallows, Eiscreme, Dips und Joghurts enthalten. Gelatine zum Kochen gibt es in Form von Pulver, Granulat und Blättern. Instant-Gelatine kann den Lebensmitteln direkt zugegeben werden, andere müssen vorher in Wasser eingeweicht werden. ⓘ
Gelatine (fälschlicherweise häufig als Gelantine bezeichnet) ist ein Stoffgemisch aus geschmacksneutralen tierischen Proteinen. Hauptbestandteil ist denaturiertes bzw. hydrolysiertes Kollagen, welches aus dem Bindegewebe verschiedener Tierarten, vor allem Schweinen und Rindern, produziert wird. ⓘ
Gelatine gilt nicht als vollwertiges Nahrungsprotein (siehe auch Biologische Wertigkeit), da die essentielle Aminosäure Tryptophan fehlt. In ungereinigter Form ist Gelatine auch als Glutinleim bekannt. ⓘ
Merkmale
Eigenschaften
Gelatine ist eine Sammlung von Peptiden und Proteinen, die durch teilweise Hydrolyse von Kollagen aus Haut, Knochen und Bindegewebe von Tieren wie Hausrindern, Hühnern, Schweinen und Fischen gewonnen wird. Während der Hydrolyse werden einige der Bindungen zwischen und innerhalb der einzelnen Proteine aufgebrochen. Die chemische Zusammensetzung der Gelatine ähnelt in vielerlei Hinsicht derjenigen des Ausgangsmaterials Kollagen. Fotografische und pharmazeutische Qualitäten von Gelatine werden im Allgemeinen aus Rinderknochen und Schweinehaut gewonnen. Gelatine wird als Hydrogel eingestuft. ⓘ
Gelatine ist nahezu geschmack- und geruchlos und hat ein farbloses oder leicht gelbliches Aussehen. Sie ist transparent und spröde und kann in Form von Blättern, Flocken oder als Pulver vorliegen. Polare Lösungsmittel wie heißes Wasser, Glycerin und Essigsäure können Gelatine auflösen, aber sie ist in organischen Lösungsmitteln wie Alkohol unlöslich. Gelatine absorbiert das 5-10-fache ihres Gewichts an Wasser und bildet ein Gel. Das von Gelatine gebildete Gel kann durch Wiedererwärmung geschmolzen werden und weist unter Belastung eine zunehmende Viskosität auf (thixotrop). Der obere Schmelzpunkt von Gelatine liegt unter der menschlichen Körpertemperatur, ein Faktor, der für das Mundgefühl von mit Gelatine hergestellten Lebensmitteln wichtig ist. Die Viskosität des Gelatine-Wasser-Gemischs ist am größten, wenn die Gelatinekonzentration hoch ist und das Gemisch bei etwa 4 °C (39 °F) kühl gehalten wird. Handelsübliche Gelatine hat eine Gelfestigkeit von etwa 90 bis 300 Gramm nach Bloom, wobei der Bloom-Test der Gelfestigkeit verwendet wird. Die Festigkeit (nicht aber die Viskosität) von Gelatine nimmt ab, wenn sie Temperaturen über 100 °C ausgesetzt wird oder wenn sie über einen längeren Zeitraum bei Temperaturen nahe 100 °C gehalten wird. ⓘ
Gelatine hat je nach Quelle unterschiedliche Schmelzpunkte und Geliertemperaturen. So hat beispielsweise aus Fisch gewonnene Gelatine einen niedrigeren Schmelz- und Gelierpunkt als Gelatine aus Rind- oder Schweinefleisch. ⓘ
Wie alle anderen Proteine besitzt auch Gelatine amphotere Eigenschaften. Deshalb gibt es einen pH-Wert, an dem die (positive) elektrische Ladung der Aminogruppen so groß ist wie die (negative) Ladung der Carboxygruppen. Dieser isoelektrische Punkt der Gelatine ist von der Herstellungsart abhängig (saurer Aufschluss: pH-Wert 6,0 bis 9,5, alkalischer Aufschluss: pH-Wert 4,7 bis 5,6). Am isoelektrischen Punkt ist Gelatine am wenigsten löslich. Diese Eigenschaft kann beim Bestimmen des Punktes ausgenutzt werden. ⓘ
Da in Stoffgemischen im Lebensmittelbereich Hydroxyprolin nur in Gelatine in nennenswerten Mengen enthalten ist (ca. 13 %), lässt sich durch quantitative Bestimmung dieser Aminosäure die Menge der zugesetzten Gelatine gut abschätzen. Von der Gelatine abgegrenzt wird Kollagen-Hydrolysat, das durch Enzyme hydrolysiert und als Nahrungsergänzungsmittel vertrieben wird. ⓘ
Zusammensetzung
In trockenem Zustand besteht Gelatine zu 98-99 % aus Eiweiß, ist aber kein vollständiges Protein, da ihr Tryptophan fehlt und sie einen Mangel an Isoleucin, Threonin und Methionin aufweist. Der Aminosäuregehalt von hydrolysiertem Kollagen ist der gleiche wie der von Kollagen. Hydrolysiertes Kollagen enthält 19 Aminosäuren, vor allem Glycin (Gly) 26-34 %, Prolin (Pro) 10-18 % und Hydroxyprolin (Hyp) 7-15 %, die zusammen etwa 50 % des gesamten Aminosäuregehalts ausmachen. Glycin ist für die enge Packung der Ketten verantwortlich. Das Vorhandensein von Prolin schränkt die Konformation ein. Dies ist wichtig für die Gelierungseigenschaften von Gelatine. Weitere Aminosäuren mit hohem Anteil sind: Alanin (Ala) 8-11%, Arginin (Arg) 8-9%, Asparaginsäure (Asp) 6-7% und Glutaminsäure (Glu) 10-12%. ⓘ
Forschung
Verdaulichkeit
In einer Studie aus dem Jahr 2005 an Menschen wurde festgestellt, dass hydrolysiertes Kollagen als kleine Peptide im Blut absorbiert wird. ⓘ
Auswirkungen auf die Haut
Die Aufnahme von hydrolysiertem Kollagen kann sich auf die Haut auswirken, indem sie die Dichte von Kollagenfibrillen und Fibroblasten erhöht und dadurch die Kollagenproduktion anregt. Auf der Grundlage von Maus- und In-vitro-Studien wurde vermutet, dass hydrolisierte Kollagenpeptide chemotaktische Eigenschaften auf Fibroblasten haben oder das Wachstum von Fibroblasten beeinflussen. ⓘ
Gemeinsame Auswirkungen
Einige klinische Studien berichten, dass die orale Einnahme von hydrolisiertem Kollagen die Gelenkschmerzen lindert, wobei diejenigen mit den schwersten Symptomen den größten Nutzen zeigen. ⓘ
Andere klinische Studien haben jedoch gemischte Ergebnisse erbracht. Im Jahr 2011 kam das Gremium für diätetische Produkte, Ernährung und Allergien der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit zu dem Schluss, dass "ein kausaler Zusammenhang zwischen dem Verzehr von Kollagenhydrolysat und dem Erhalt der Gelenke nicht nachgewiesen werden konnte". Vier weitere Studien berichteten über einen Nutzen ohne Nebenwirkungen; die Studien waren jedoch nicht sehr umfangreich, und alle empfahlen weitere kontrollierte Studien. In einer Studie wurde festgestellt, dass orales Kollagen die Symptome nur bei einer Minderheit der Patienten verbesserte, und es wurde über Übelkeit als Nebenwirkung berichtet. Eine andere Studie berichtete über keine Verbesserung der Krankheitsaktivität bei Patienten mit rheumatoider Arthritis. Eine andere Studie ergab, dass die Behandlung mit Kollagen die Symptome der rheumatoiden Arthritis sogar verschlimmern kann. ⓘ
Sicherheitsbedenken
Hydrolysiertes Kollagen wird wie Gelatine aus tierischen Nebenprodukten der Fleischindustrie oder manchmal auch aus Tierkadavern hergestellt, die von Abdeckerinnen und Abdecker entfernt und gereinigt werden, einschließlich Haut, Knochen und Bindegewebe. ⓘ
1997 begann die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) mit Unterstützung des TSE-Beratungsausschusses (transmissible spongiforme Enzephalopathie) mit der Überwachung des potenziellen Risikos der Übertragung von Tierkrankheiten, insbesondere der bovinen spongiformen Enzephalopathie (BSE), die allgemein als Rinderwahnsinn bekannt ist. In einer FDA-Studie aus jenem Jahr heißt es: "...Schritte wie Hitze, alkalische Behandlung und Filtration könnten bei der Verringerung des Gehalts an kontaminierenden TSE-Erregern wirksam sein; allerdings reichen die wissenschaftlichen Erkenntnisse derzeit nicht aus, um nachzuweisen, dass diese Behandlungen den BSE-Erreger wirksam entfernen würden, falls er im Ausgangsmaterial vorhanden ist." Am 18. März 2016 stellte die FDA drei zuvor erlassene vorläufige endgültige Vorschriften fertig, die das potenzielle BSE-Risiko in Lebensmitteln weiter verringern sollen. In der endgültigen Regelung wurde klargestellt, dass "Gelatine nicht als verbotenes Material von Rindern gilt, wenn sie nach den angegebenen branchenüblichen Verfahren hergestellt wird." ⓘ
Der Wissenschaftliche Lenkungsausschuss (WLA) der Europäischen Union erklärte im Jahr 2003, dass das mit Rinderknochengelatine verbundene Risiko sehr gering oder gleich null ist. ⓘ
Im Jahr 2006 erklärte die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit, dass die Stellungnahme des WLA bestätigt wurde, dass das BSE-Risiko von aus Knochen gewonnener Gelatine gering sei, und empfahl die Aufhebung der Forderung aus dem Jahr 2003, Schädel, Gehirn und Wirbel von Rindern, die älter als 12 Monate sind, von der Verwendung in der Gelatineherstellung auszuschließen. ⓘ
Produktion
Die weltweite Nachfrage nach Gelatine belief sich im Jahr 2019 auf etwa 620 000 Tonnen (1,4×109 lb). Im kommerziellen Maßstab wird Gelatine aus Nebenprodukten der Fleisch- und Lederindustrie hergestellt. Die meiste Gelatine wird aus Schweinehäuten, Schweine- und Rinderknochen oder gespaltenen Rinderhäuten gewonnen. Mit Gelatine aus Fischnebenprodukten lassen sich einige der religiösen Einwände gegen den Verzehr von Gelatine ausräumen. Die Rohstoffe werden durch verschiedene Aushärtungs-, Säure- und Alkaliverfahren aufbereitet, mit denen das getrocknete Kollagenhydrolysat gewonnen wird. Diese Prozesse können mehrere Wochen dauern, und die Unterschiede in diesen Prozessen haben große Auswirkungen auf die Eigenschaften der endgültigen Gelatineprodukte. ⓘ
Gelatine kann auch zu Hause zubereitet werden. Wenn man bestimmte knorpelige Fleischstücke oder Knochen kocht, löst sich die Gelatine im Wasser auf. Je nach Konzentration bildet die entstehende Brühe (nach dem Abkühlen) auf natürliche Weise ein Gelee oder Gel. Dieses Verfahren wird für Aspik verwendet. ⓘ
Es gibt zwar viele Verfahren, mit denen Kollagen in Gelatine umgewandelt werden kann, doch haben sie alle mehrere Faktoren gemeinsam. Die inter- und intramolekularen Bindungen, die das unlösliche Kollagen stabilisieren, müssen aufgebrochen werden, und auch die Wasserstoffbrücken, die die Kollagenhelix stabilisieren, müssen aufgebrochen werden. Der Herstellungsprozess von Gelatine besteht aus mehreren Hauptschritten:
- Vorbehandlungen, um die Rohstoffe für den Hauptextraktionsschritt vorzubereiten und um Verunreinigungen zu entfernen, die sich negativ auf die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Gelatineendprodukts auswirken können.
- Hydrolyse von Kollagen zu Gelatine.
- Extraktion der Gelatine aus dem Hydrolysegemisch, die in der Regel mit heißem Wasser oder verdünnten Säurelösungen in einem mehrstufigen Prozess erfolgt.
- Die Behandlungen zur Raffination und Gewinnung umfassen Filtration, Klärung, Verdampfung, Sterilisation, Trocknung, Riffelung, Vermahlung und Siebung, um das Wasser aus der Gelatinelösung zu entfernen, die extrahierte Gelatine zu mischen und ein getrocknetes, gemischtes und gemahlenes Endprodukt zu erhalten. ⓘ
Vorbehandlungen
Handelt es sich bei dem für die Gelatineherstellung verwendeten Rohstoff um Knochen, werden verdünnte Säurelösungen verwendet, um Kalzium und andere Salze zu entfernen. Heißes Wasser oder verschiedene Lösungsmittel können verwendet werden, um den Fettgehalt zu reduzieren, der vor dem Hauptextraktionsschritt 1 % nicht überschreiten sollte. Besteht das Rohmaterial aus Häuten und Fellen, sind Zerkleinerung, Waschen, Enthaarung und Entfettung erforderlich, um die Häute und Felle für die Hydrolyse vorzubereiten. ⓘ
Hydrolyse
Nach der Aufbereitung des Rohmaterials, d. h. der Entfernung einiger Verunreinigungen wie Fett und Salze, wird das teilweise gereinigte Kollagen durch Hydrolyse in Gelatine umgewandelt. Die Hydrolyse von Kollagen wird mit einer von drei verschiedenen Methoden durchgeführt: der sauren, der alkalischen und der enzymatischen Hydrolyse. Die Säurebehandlung eignet sich besonders für weniger vollständig vernetzte Materialien wie Kollagen aus Schweinehaut und dauert normalerweise 10 bis 48 Stunden. Die Alkalibehandlung eignet sich für komplexeres Kollagen, wie es in Rinderhäuten vorkommt, und erfordert mehr Zeit, normalerweise mehrere Wochen. Der Zweck der Alkalibehandlung ist die Zerstörung bestimmter chemischer Vernetzungen, die im Kollagen noch vorhanden sind. In der Gelatineindustrie wird die aus säurebehandeltem Rohmaterial gewonnene Gelatine als Typ-A-Gelatine und die aus alkalibehandeltem Rohmaterial gewonnene Gelatine als Typ-B-Gelatine bezeichnet. ⓘ
Es gibt Fortschritte bei der Optimierung der Gelatineausbeute durch enzymatische Hydrolyse von Kollagen. Die Behandlungszeit ist kürzer als bei der Alkalibehandlung und führt zu einer fast vollständigen Umwandlung in das reine Produkt. Die physikalischen Eigenschaften des endgültigen Gelatineprodukts werden als besser angesehen. ⓘ
Auszug
Die Extraktion erfolgt entweder mit Wasser oder mit sauren Lösungen bei geeigneten Temperaturen. Alle industriellen Verfahren beruhen auf neutralen oder sauren pH-Werten, da alkalische Behandlungen zwar die Umwandlung beschleunigen, aber auch Abbauprozesse fördern. Saure Extraktionsbedingungen sind in der Industrie weit verbreitet, aber der Säuregrad variiert bei den verschiedenen Verfahren. Dieser Extraktionsschritt ist ein mehrstufiger Prozess, und die Extraktionstemperatur wird in der Regel in späteren Extraktionsschritten erhöht, was einen minimalen thermischen Abbau der extrahierten Gelatine gewährleistet. ⓘ
Erholung
Dieser Prozess umfasst mehrere Schritte wie Filtration, Verdampfung, Trocknung, Vermahlung und Siebung. Diese Vorgänge sind konzentrationsabhängig und hängen auch von der verwendeten Gelatine ab. Der Abbau der Gelatine sollte vermieden und minimiert werden, daher wird für den Rückgewinnungsprozess die niedrigstmögliche Temperatur verwendet. Die meisten Rückgewinnungen erfolgen schnell, wobei alle Prozesse in mehreren Stufen durchgeführt werden, um eine weitgehende Verschlechterung der Peptidstruktur zu vermeiden. Eine verschlechterte Peptidstruktur würde zu einer geringen Gelfestigkeit führen, was im Allgemeinen nicht erwünscht ist. ⓘ
Verwendet
Frühe Geschichte der Lebensmittelanwendungen
Das Kitab al-Tabikh aus dem 10. Jahrhundert enthält ein Rezept für eine Fischsülze, die durch Kochen von Fischköpfen hergestellt wird. ⓘ
Ein Rezept für gelierte Fleischbrühe findet sich in Le Viandier, geschrieben um 1375. ⓘ
Im 15. Jahrhundert wurden in Großbritannien Rinderhufe gekocht, um ein Gel zu erzeugen. Ende des 17. Jahrhunderts entdeckte der französische Erfinder Denis Papin eine andere Methode der Gelatinegewinnung durch Auskochen von Knochen. Ein englisches Patent für die Gelatineherstellung wurde 1754 erteilt. 1812 experimentierte der Chemiker Jean-Pierre-Joseph d'Arcet (fr) weiter mit der Verwendung von Salzsäure zur Extraktion von Gelatine aus Knochen und später mit der Dampfextraktion, die wesentlich effizienter war. Die französische Regierung sah in der Gelatine eine potenzielle Quelle für billige, leicht zugängliche Proteine für die arme Bevölkerung, insbesondere in Paris. Lebensmittelanwendungen in Frankreich und den Vereinigten Staaten im 19. Jahrhundert scheinen die Vielseitigkeit von Gelatine begründet zu haben, einschließlich des Ursprungs ihrer Popularität in den USA als Jell-O. Ab Mitte des 19. Jahrhunderts stellten Charles und Rose Knox aus New York Gelatinepulver her und vermarkteten es, wodurch die Attraktivität und die Verwendungsmöglichkeiten von Gelatine erweitert wurden. ⓘ
Kulinarische Verwendungen
Am bekanntesten ist sie wohl als Geliermittel in der Küche, doch werden verschiedene Arten und Qualitäten von Gelatine in einer Vielzahl von Lebensmitteln und Non-Food-Produkten verwendet. Gängige Beispiele für Lebensmittel, die Gelatine enthalten, sind Gelatinedesserts, Trifles, Aspik, Marshmallows, Candy Corn und Süßwaren wie Peeps, Gummibärchen, Fruchtsnacks und Gummibärchen. Gelatine kann als Stabilisator, Verdickungsmittel oder Texturgeber in Lebensmitteln wie Joghurt, Frischkäse und Margarine verwendet werden; sie wird auch in fettreduzierten Lebensmitteln eingesetzt, um das Mundgefühl von Fett zu simulieren und Volumen zu erzeugen. Es wird auch bei der Herstellung verschiedener Arten von chinesischen Suppenknödeln verwendet, insbesondere bei den Shanghainesischen Suppenknödeln oder Xiaolongbao sowie bei Shengjian Mantou, einer Art frittierter und gedämpfter Knödel. Für die Füllung beider Teigtaschen wird gemahlenes Schweinefleisch mit Gelatinewürfeln vermischt. Während des Kochens schmilzt die Gelatine und es entsteht ein suppenartiges Inneres mit einer charakteristischen klebrigen Gelatine. ⓘ
Gelatine wird zur Klärung von Säften, z. B. Apfelsaft, und von Essig verwendet. ⓘ
Isinglas wird aus den Schwimmblasen von Fischen gewonnen. Es wird als Schönungsmittel für Wein und Bier verwendet. Neben Hirschhorngelee, das aus Hirschgeweihen gewonnen wird (daher der Name "Hirschhorn"), war Isinglas eine der ältesten Quellen für Gelatine. ⓘ
Gelatine wird teilweise in Halbfettprodukten und Lightprodukten wie Halbfettmargarine, Halbfettbutter und fettreduzierten Käsesorten verarbeitet, außerdem als Geliermittel zur Herstellung von Süßwaren wie Gummibärchen, Weingummis, Weichkaramellen, Marshmallows, Schaumwaffeln, Lakritz oder Schokoküssen. Des Weiteren kann sie in Backwaren (Tortenguss) und Desserts (z. B. Errötendes Mädchen, Götterspeise, Mädchenröte, Schlagsahne), in Fleisch-, Fisch- und Wurstwaren wie zum Beispiel Sülze und Aspik, Pfefferminzbonbons und Weihnachtskonfekt enthalten sein. ⓘ
Als Schönungsmittel kommt sie bei Getränken wie Wein, Apfelwein, Essig und allen nicht naturtrüben Fruchtsäften, sowie in manchen Ländern bei Bier zum Einsatz. Sie dient der Entfernung von Trubstoffen sowie zur Verringerung des Gerbstoffanteils bei der Weinherstellung. Es kommt besonders seit Auftreten von BSE sowie wegen der jüdischen Speisegesetze auch Fischgelatine zum Einsatz. Sie dient als Ersatz für Lysozym und Kasein. ⓘ
Gelatine fällt in der EU und der Schweiz per Definition nicht unter die Lebensmittelzusatzstoffe und hat daher auch keine E-Nummer. Die FAO hat für Gelatine die INS-Nummer 367 vergeben. ⓘ
Kosmetika
In Kosmetika kann hydrolysiertes Kollagen in topischen Cremes enthalten sein, die als Texturverbesserer und Feuchtigkeitsspender dienen. Kollagenimplantate oder Dermalfüller werden unter anderem zur Behandlung von Falten, Konturdefekten und Aknenarben eingesetzt. Die U.S. Food and Drug Administration (FDA) hat ihre Verwendung genehmigt und nennt Rinder- und menschliche Zellen als Quellen für diese Füllstoffe. Nach Angaben der FDA hält die gewünschte Wirkung 3 bis 4 Monate an, was im Vergleich zu anderen Materialien, die für denselben Zweck verwendet werden, relativ kurzlebig ist. ⓘ
Andere technische Anwendungen
- Bestimmte professionelle und theatralische Beleuchtungsanlagen verwenden Farbgele, um die Farbe des Lichtstrahls zu verändern. In der Vergangenheit wurden diese mit Gelatine hergestellt, daher der Begriff Farbgel.
- Ursprünglich bestand die Hülle aller Medikamenten- und Vitaminkapseln aus Gelatine, um sie leichter schlucken zu können. Heute wird auch eine für Vegetarier akzeptable Alternative zu Gelatine, Hypromellose, verwendet, die in der Herstellung kostengünstiger ist als Gelatine.
- Einige tierische Leime, wie z. B. Hautleim, können aus unraffinierter Gelatine bestehen.
- Sie wird verwendet, um Silberhalogenidkristalle in einer Emulsion in praktisch allen fotografischen Filmen und Fotopapieren zu halten. Trotz erheblicher Anstrengungen konnte bisher kein geeigneter Ersatz gefunden werden, der die Stabilität und die niedrigen Kosten von Gelatine aufweist.
- Es wird als Träger, Beschichtungs- oder Trennmittel für andere Stoffe verwendet, z. B. macht es β-Carotin wasserlöslich und verleiht so allen β-Carotin-haltigen Erfrischungsgetränken eine gelbe Farbe.
- Ballistische Gelatine wird zum Testen und Messen der Leistung von mit Feuerwaffen verschossenen Geschossen verwendet.
- Gelatine wird als Bindemittel in Streichholzköpfen und Schleifpapier verwendet.
- Kosmetische Mittel können eine nicht gelierende Variante von Gelatine unter der Bezeichnung hydrolysiertes Kollagen (Hydrolysat) enthalten.
- Gelatine wurde erstmals 1337 als äußeres Oberflächenleimungsmittel für Papier verwendet und war bis zur Mitte des neunzehnten Jahrhunderts das wichtigste Leimungsmittel für alle europäischen Papiere. In der heutigen Zeit findet man sie hauptsächlich in Aquarellpapier und gelegentlich in glänzenden Druckpapieren, Künstlerpapieren und Spielkarten. Es erhält die Falten im Krepppapier.
- Biotechnologie: Gelatine wird auch bei der Synthese von Hydrogelen für Anwendungen in der Gewebezüchtung verwendet. Gelatine wird auch als Sättigungsmittel in Immunoassays und als Beschichtung verwendet. Der Gelatineabbau-Assay ermöglicht es, die Invasion auf subzellulärer Ebene zu visualisieren und zu quantifizieren, anstatt das invasive Verhalten ganzer Zellen zu analysieren, um zelluläre Ausstülpungen, die so genannten Invadopodien und Podosomen, zu untersuchen, die in Krebszellen hervorstechen und eine wichtige Rolle bei der Zellanhaftung und dem Umbau der extrazellulären Matrix (ECM) spielen. ⓘ
In der Maskenbildnerei in Film und Theater oder auch bei Rettungsübungen dient gefärbte Gelatine zur realistischen Wunddarstellung. Modelle menschlicher Organe zu Anschauungs- und Übungszwecken sind oft aus Gelatine gefertigt. ⓘ
Religiöse Erwägungen
Der Verzehr von Gelatine von bestimmten Tieren kann durch religiöse Vorschriften oder kulturelle Tabus verboten sein. ⓘ
Die islamischen Halal- und jüdischen Koscher-Bestimmungen verlangen im Allgemeinen, dass Gelatine aus anderen Quellen als Schweinen stammt, z. B. von Rindern, die gemäß den religiösen Vorschriften (Halal oder Koscher) geschlachtet wurden, oder von Fisch (der von Juden verzehrt werden darf). ⓘ
Andererseits haben einige islamische Rechtsgelehrte argumentiert, dass die chemische Behandlung die Gelatine so weit "reinigt", dass sie immer halal ist, ein Argument, das vor allem im Bereich der Medizin verbreitet ist. ⓘ
In ähnlicher Weise ist argumentiert worden, dass Gelatine in der Medizin im Judentum zulässig ist, da sie nicht als Lebensmittel verwendet wird. Nach den Jüdischen Speisegesetzen, dem von der Rabbinical Assembly, der Organisation der konservativen jüdischen Rabbiner, herausgegebenen Buch mit koscheren Richtlinien, ist alle Gelatine koscher und pareve, weil sie durch die chemische Umwandlung im Herstellungsprozess zu einer anderen physikalischen und chemischen Substanz wird. ⓘ
Sikh-, Hindu- und Jain-Bräuche erfordern möglicherweise Gelatinealternativen aus anderen Quellen als Tieren, da viele Hindus, die meisten Jains und einige Sikhs Vegetarier sind. ⓘ
Herstellung
Zur Gewinnung wird das zunächst unlösliche Bindegewebe von (vor allem) Haut und Knochen von Schweinen und Rindern, aber auch von Geflügel und Fischen einem Aufschlussverfahren (Hydrolyse) unterworfen, das die Peptid-Bindungen aufspaltet, sodass sich das so wasserlöslich gemachte Kollagen extrahieren lässt. Der Aufschluss kann durch Kochen (Herstellung einer Bouillon in der Küche) oder durch Behandlung mit Säuren und Basen und anschließende Extraktion (industrielle Herstellung) erfolgen. Gelatine kann 1–2 % anorganische Stoffe und bis zu 15 % Wasser enthalten. ⓘ
Rohstoffquellen
2019 wurden weltweit 621 000 Tonnen Gelatine verkauft. Etwa 80 % der in Europa verwendeten Speisegelatine wird aus Schweineschwarten hergestellt, 15 % aus Rinderspalt und 5 % aus Schweine- und Rinderknochen sowie Fisch. ⓘ
Wegen der BSE-Krankheit wurden im Jahr 1999 von der EU-Kommission Richtlinien für die Herstellung von Gelatine festgelegt. ⓘ
Fischgelatine wird aus dem in Fischhäuten enthaltenen Kollagen hergestellt, u. a. um damit jüdischen und islamischen Speisegesetzen zu entsprechen (siehe koscher und halāl). Allergische Reaktionen auf Fisch sind weit verbreitet. Andererseits liegen keine Berichte über klinische Reaktionen auf Gelatine in handelsüblichen Lebensmitteln vor. Es gibt keine ausreichenden Daten aus Provokationsstudien mit Personen, die eine Fischallergie haben und spezifisches IgE gegen Fischgelatine aufweisen beziehungsweise positiv auf einen Pricktest mit Fischkollagen oder Fischgelatine reagieren. Die EFSA bewertete 2004 die vom schweizerischen Duft- und Aromahersteller Givaudan vorgelegten Daten als unzureichend. Givaudan hatte einen Antrag auf Zulassung von Fischgelatine zur Verkapselung von Aromastoffen gestellt. Andererseits hieß es gleichzeitig, dass es nicht sehr wahrscheinlich sei, dass Fischgelatine unter den spezifizierten Verwendungsbedingungen eine schwere allergische Reaktion bei einer Mehrzahl der Personen mit Fischallergie auslösen würde. ⓘ
Industrieller Herstellungsprozess
Beschrieben wird das von den meisten Herstellern praktizierte Verfahren zur Herstellung von Gelatine wie folgt: Die Ausgangsmaterialien für die Gelatineherstellung sind Bindegewebe (Häute und Knochen, Rinderspalt) von Rindern, Schweinen, Fisch oder Geflügel. Zur Vorbehandlung werden Fett und anorganische Bestandteile vom Ausgangsmaterial grob entfernt und das Material zerkleinert (Knochen werden geschrotet, entfettet und während der Mazeration von Calciumcarbonat, Calciumphosphat und Calciumfluorid befreit; diese entmineralisierte Substanz nennt man Ossein). Abhängig vom Ausgangsmaterial wird eine von zwei Behandlungsmethoden gewählt:
- (A) Säurebehandlung: Das Material mit weniger quervernetztem Kollagen (z. B. aus Schweineschwarte) wird einen Tag lang mit Schwefel- oder Salzsäure behandelt und dann neutralisiert. Nach intensiver Auswaschung der Salze wird das Kollagen extrahiert.
- (B) Basische Behandlung: Das Material mit stark quervernetztem Kollagen (z. B. aus Rind) wird für einen Zeitraum von einigen Wochen bis mehrere Monate unter Bildung von Ammoniak mit Kalkmilch behandelt. ⓘ
Das vorbehandelte Material ist nun in warmem Wasser löslich (Bouillon) und wird über bis zu 5 Stufen mit steigender Temperatur extrahiert. Die Temperatur ist für die Gelierkraft (Bloomwert) bestimmend: Je niedriger sie ist, desto höher ist die Gelierkraft, die zuletzt mit höchster Temperatur gewonnenen Extraktionsfraktionen besitzen die niedrigsten Gelierkräfte. Zur Reinigung werden die Extrakte von verbliebenem Fett und Fasern separiert und filtriert. Zuletzt werden Calcium, Natrium, verbliebene Säurereste und andere Salze entfernt. ⓘ
In Vakuumtrocknern wird die dünnflüssige Gelatinelösung zu einer honigähnlichen Konsistenz eingedickt. Die hochkonzentrierte Gelatinelösung wird sterilisiert, abgekühlt und getrocknet, wobei sie gelieren und die gelierte Masse in Nudelform auf ein Trockenband extrudiert werden kann. Das Band durchläuft dann einen Trockentunnel, an dessen Ende die Gelatine bis auf einen Wassergehalt von 10–15 % getrocknet ist und noch zu Partikeln gewünschter Größe gemahlen wird. Zur Herstellung von Blattgelatine wird entsprechend nicht in Nudelform extrudiert, sondern ein Gelatinefilm erzeugt, für den als Trockenband ein weitmaschiges Netz dient. ⓘ
Verwendung
Pharmazeutische Technologie
Gelatine wird zur Herstellung von Hart- und Weichkapseln verwendet. In solche Gelatinekapseln wird der Arzneistoff, gegebenenfalls mit erforderlichen Hilfsstoffen verarbeitet, eingefüllt. Gelatine kann auch als Verdickungsmittel zur Viskositätserhöhung von flüssigen Arzneizubereitungen eingesetzt werden. Aus der Vielzahl der Gelatinetypen werden praktisch nur Gelatine A (durch sauren Aufschluss gewonnen) bzw. Gelatine B (durch alkalischen Aufschluss gewonnen) eingesetzt. In der Medizintechnik dient Gelatine unter anderem zur Beschichtung von Implantaten wie beispielsweise Gefäßprothesen. ⓘ
Rindergelatine in Form von Polygelin als Stabilisator ist bzw. war in mehreren Impfstoffen enthalten, so in jenen gegen FSME, Japanenzephalitis, Tollwut, Varizellen und im MMR-Impfstoff. Obwohl allergische Reaktionen auf Impfstoffe mit einer Häufigkeit von etwa 1 Reaktion zu 500.000 Impfdosen insgesamt selten sind, spielt die Allergie gegen Gelatine (in Kombination mit Thiomersal) als allergische Reaktion vom Soforttyp (bis hin zur Anaphylaxie) eine wichtige Rolle und gilt für etwa die Hälfte aller diesbezüglichen Komplikationen verantwortlich, sodass diese nun zunehmend aus Impfstoffen entfernt wird. ⓘ
Medizin
In der Notfallmedizin wird gelatinehaltige Infusionslösung als sogenannter Volumenersatz zur Behandlung eines Volumenmangelschocks verwendet. Ebenso dienen Schwämme aus Gelatine, die vom Körper resorbiert werden, zur Blutstillung während und nach Operationen. Sie können bis zum 45fachen Eigengewicht an Blut absorbieren und dienen als zelluläres Gerüst für die Wundheilung. ⓘ
Geigenbau
Gelatine wird im Geigenbau nach Erhitzung im Wasserbad als Grundierung direkt auf das Holz gegeben, um beim späteren Beizen eine gleichmäßige Tönung des Holzes zu gewährleisten. ⓘ
Nebenprodukte
Bei der Gelatineherstellung entstehen außer der Gelatine noch Nebenprodukte, die weiter genutzt werden: Fleischknochenmehl (zum Beispiel als Tierfutter oder Dünger), Knochenfett (zum Beispiel zur Seifenherstellung) und Calciumcarbonat (zum Beispiel für die Zahnpastaherstellung). Auch Metalle, Klebstoffe und besonders festes Papier können mit Hilfe von Gelatine hergestellt sein. ⓘ
Alternativen
Tierkrankheiten wie BSE haben in der Vergangenheit dazu geführt, dass einige Verbraucher Gelatine (insbesondere als Nahrungsmittel) meiden. Zudem ist Gelatine nicht vegetarisch. ⓘ
Die Ergebnisse der Ersatzverfahren schwanken in ihrer Vergleichbarkeit mit Gelatineprodukten sehr stark. ⓘ
Pflanzliche Dickungs- und Geliermittel sind meistens Polysaccharide, z. B. die aus verschiedenen Algen isolierten Alginate, Carrageenane und Agar-Agar, weiterhin auch Pektin aus Früchten, Gummi arabicum, Stärke verschiedenen Ursprungs, Guarkernmehl, Xanthan und Johannisbrotkernmehl. ⓘ
Alternative Verfahren zur Klärung von Flüssigkeiten arbeiten mit Ton, Tannin, Kieselgur oder Asbest. Statt Gelatine werden hier jedoch auch Casein (aus Milch), Chitin (aus der Fischerei-Abfallproduktion und der Biotechnik) und Hausenblase (Schwimmblase einer Störart) verwendet. Wenn Gelatine als Hilfsmittel bei der Herstellung benutzt wird, muss sie nicht als Inhaltsstoff deklariert werden. Ihre Verwendung lässt sich in diesen Fällen, wenn überhaupt, nur durch direkte Produktanfragen an den Hersteller klären. Bei Produkten der Pharmaindustrie und anderer Industrien kann zum Teil auf gelatinefreie Produkte zurückgegriffen werden. ⓘ