膠原分子是由三條多肽鏈相互纏繞所形成的螺旋體，通過工藝過程的處理，膠原分子螺旋體變性分解成單條多肽鏈（α-鏈）的α-組分和由兩條α鏈組成的β-組分及由三條α鏈組成的γ-組分，以及介于其間和小于α-組分或大于γ-組分的分子鏈碎片。由此可見，明膠是一個具有一定分子量分布的多分散體系，其分子量分布因工藝條件不同而有所差別，并影響到明膠的理化性能。
明膠，無色至淺黃色固體，成粉狀、片狀或塊狀。有光澤，無嗅，無味。相對分子質量約50000～100000。相對密度1.3～1.4。不溶于水，但浸泡在水中時，可吸收5～10倍的水而膨脹軟化，如果加熱，則溶解成膠體，冷卻至35～40℃以下，成為凝膠狀；如果將水溶液長時間煮沸，因分解而使性質發(fā)生變化，冷卻后不再形成凝膠。不溶于乙醇、乙醚和氯仿，溶于熱水、甘油、丙二醇、乙酸、水楊酸、苯二甲酸、尿素、硫脲，硫氰酸鹽和溴化鉀等。本品濃度在5%以下不凝固，通常以10%～15%的溶液形成凝膠。膠凝化的溫度隨濃度、共存的鹽類和pH值而不同。粘度及凝膠強度因相對分子質量分布情況而異，同時受pH、溫度和電解質的影響。本品溶液如遇甲醛，則變成不溶于水的不可逆凝膠。本品易吸濕，因細菌而腐敗，保存時應注意。水解時，可得到各種氨基酸。
當溫熱的明膠水溶液冷卻時，其黏度逐漸升高，如果濃度足夠大，溫度充分低，明膠水溶液即轉變?yōu)槟z。明膠凝膠類似于固體的物質，能夠保持其形狀，并具有彈性。明膠凝膠在受熱后能可逆地又轉變?yōu)槿芤籂顟B(tài)。這是明膠無可比擬的特性。將明膠溶液在低溫下冷卻至發(fā)生凝膠化并在一定的低溫下老化一定時間，即可測得其穩(wěn)定的凝膠強度數(shù)值。明膠的凝膠強度與明膠的分子量及其分布、氨基酸組成及工藝過程有關，不同用途的明膠所要求的凝膠強度也不同。 [2]
明膠溶液的凝凍及其隨后的凝膠網(wǎng)絡的變化是由于溶液中無序明膠分子部分地回復到膠原結構而引起的。非常均一的明膠稀溶液中所誘導和產(chǎn)生的更廣泛的向膠原的逆轉，這也是凝膠形成機理本質上類似的這種逆轉過程，稱之為“復性”，但由于受明膠分子分散性、復雜的化學組成和它們非常的濃度的影響而有所變化。在復性過程中，明膠的組分所起的作用有所不同。 [2]
明膠凝膠在冷卻到0℃以下時，內(nèi)部水分結冰，其結晶晶格的引力超過了明膠分子對水分子的引力，水分就在凝膠內(nèi)部網(wǎng)絡中間形成冰的結晶，并逐漸擴大。溫度越低，結晶的水分越多。在俄羅斯的寒冷季節(jié)，有時利用天然冷風使明膠淡液結出冰晶，得到濃縮的凝膠，這比蒸發(fā)法減少水分既經(jīng)濟而又不影響質量。
皮明膠在結冰時冰晶在凝膠內(nèi)部形成，將冰晶除去，剩下一個和凍豆腐類似的立體網(wǎng)絡；但在骨明膠結冰時，冰晶在凝膠的表面及四周產(chǎn)生。這說明非常相似的兩種明膠，其凝膠中的分子結構與組織并不完全相同，骨明膠內(nèi)部的水分可以更自由地運動。
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