Zahlreiche Industriezweige profitieren

Gelatine ist ein unverzichtbarer Allrounder, der in unzähligen Produkten und Anwendungen verwendet wird. Die meisten Leute verbinden Gelatine nur mit Desserts und Fruchtgummis. Doch Gelatine spielt auch eine wichtige Rolle in unterschiedlichen technischen Anwendungen. Auch Kollagenpeptid ist bei den verschiedensten Produkten und Anwendungen gefragt. Seine diversen Eigenschaften und Funktionalitäten ermöglichen einen Nutzen für die Endverbraucher, den es vor vielen Jahren noch nicht gab.

Gelatine ist universal und der Rohstoff für Innovationen

Gelatine entfaltet nicht nur in der Nahrungsmittel-, Pharma- und Fotoindustrie ihre gesunde und stabilisierende Wirkung. Zahlreiche Industriezweige profitieren von den positiven Eigenschaften des Naturproduktes. Folgende Beispiele zeigen das breite Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten.

""
  • Stammzellentherapie

    Stammzellen werden auf speziellen Oberflächen gezüchtet und mit ihnen in den menschlichen Körper eingepflanzt. Als Träger werden häufig Materialien wie Latex, Styropor oder sogar Glaspartikel verwendet, da sich Stammzellen auf diesen Materialien gut „festhalten“ können. Diese Stoffe können jedoch zu unerwünschten Nebenwirkungen führen, da der menschliche Organismus sie nicht biologisch abbauen kann. Ein Träger aus Gelatine ist eine schonende Alternative, da es sich um ein reines Naturprodukt handelt. Gelatine ist für den Körper sehr gut verträglich und kann von ihm vollständig abgebaut werden. 

  • Gewebe aus dem Drucker

    Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrentechnik in Stuttgart haben für 3-D-Druck geeignete biologische Tinten aus Gelatine entwickelt, um künstliches Gewebe herzustellen. Während des Druckvorgangs bleiben die biologischen Tinten flüssig. Werden sie anschließend mit UV-Licht behandelt, vernetzen sie sich jedoch zu Hydrogelen, die sich weder bei Erwärmen noch in Wasser auflösen. Die Wissenschaftler können die chemische Modifizierung der Biomoleküle so steuern, dass die resultierenden Gele eine unterschiedliche Festigkeit und Quellfähigkeit aufweisen. Damit lassen sich die Eigenschaften natürlicher Gewebe nachbilden – von festem Knorpel- bis hin zu weichem Fettgewebe. So können beispielsweise für Unfallopfer passgenaue Implantate angefertigt werden. 

  • Käfige für Bakterien

    Gelatine kann zur tiefgehenden Untersuchung des Wachstums und Verhaltens von Bakteriengemeinschaften genutzt werden. Forscher an der University of Texas in Austin, USA, haben mit einem lasergestützten Verfahren Gelatinekäfige für Keime entwickelt. Die Bedingungen in diesen Käfigen lassen sich exakt kontrollieren, sodass das Entstehen von Antibiotika-Resistenzen oder Therapien gegen Infektionen erforscht werden können, wie die Wissenschaftler um Jodi Connell im Wissenschaftsmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) schreiben.

  • Lebensmittelindustrie

    Eine Studentin der Brunel Universität in Großbritannien hat ein so genanntes „Bump Mark“, also ein „Beulen-Etikett“, aus Gelatine entwickelt. Es kann die üblichen Vermerke zur Mindesthaltbarkeit bei verderblichen Lebensmitteln ersetzen oder zumindest ergänzen. In dem mit Gelatine gefüllten Aufkleber befinden sich kleine Beulen. Solange die Gelatine fest ist, sind sie nicht spürbar. Mit ablaufender Haltbarkeit des Lebensmittels zersetzt sich die Gelatine allerdings, wird flüssig und der Verbraucher kann die Beulen deutlich mit dem Finger ertasten. Gelatine ist ein Protein und „altert“ ähnlich wie Milch, Fleisch oder Käse, zumal der Aufkleber den gleichen Bedingungen ausgesetzt ist wie der Inhalt der Packung.
    Durch Variieren der Gelatinemenge im Etikett kann die unterschiedlich lange Haltbarkeit verschiedener Lebensmittel berücksichtigt werden: Je mehr Gelatine enthalten ist, desto länger bleibt sie fest und bedeckt die Beulen.
    Für alle Verbraucher, insbesondere jedoch für Menschen mit Sehschwäche könnte das „Beulen-Etikett“ eine große Erleichterung bedeuten, da so das mühsame Entziffern von Mindesthaltbarkeitsdaten entfiele. Zudem könnte es die Unsicherheit vieler Verbraucher im Umgang mit dem Mindesthaltbarkeitsdatum beenden: Gerade in westlichen Ländern werden sehr viele Lebensmittel weggeworfen, die eigentlich noch völlig in Ordnung sind, nur weil das Haltbarkeitsdatum überschritten wurde.

  • Wollähnliches Garn

    Unter der Leitung von Wendelin Stark und Philipp Stössel hat ein Team aus Schweizer Forschern ein Verfahren zur Herstellung einer wollähnlichen Faser entwickelt, bei dem Restmaterial aus fleischverarbeitenden Anlagen verwendet wird. Bei dieser Technik wird tierische Gelatine in Fasern verwandelt, die zahleiche Eigenschaften von Wolle aufweisen, wie zum Beispiel deren Weichheit und wärmeisolierenden Eigenschaften. Stössel beschreibt den Vorgang folgendermaßen: Alle kleinen Teilchen, die es nicht auf den Teller schaffen, werden in Wasser gelöst, mithilfe eines organischen Lösungsmittels abgeschieden und anschließend gepresst. Das Material wird dann durch eine Spritze herausgedrückt und kann sich als Gelatine verfestigen. Diese Stränge werden auf einer patentierten Maschine gedehnt und getrocknet und können nach wenigen Stunden zu Garnknäueln versponnen werden.
    Die neue Wolle wird aus einem Material hergestellt, das sonst in den Abfall geworfen werden würde. Ihre CO2-Bilanz fällt außerdem wesentlich besser aus als bei mancher synthetischen Alternative auf Erdölbasis.

Fakten über Gelatine

Wein soll klar und ohne sichtbare Fremdstoffe oder Trübstoffe sein. Doch am Ende seiner Gärung bleibt eine trübe Flüssigkeit, die nicht so schön goldgelb oder rubinrot ist, wie es der Verbraucher gerne hätte. Das Gebräu wird daher noch in einem speziellen Behandlungsverfahren geschönt bzw. geklärt. Dazu werden dem Wein Stoffe zugesetzt, die die spätere Bildung von Trübungen und Schleiern verhindern. Speziell aufbereitete Speisegelatine gilt als bewährtes Mittel zur Klärung des Weins. Die Gelatine verbindet sich mit dem Gerbstoff des Weins zu unlöslichen Flocken, umschließt die Trübungsteilchen und sinkt mit ihnen zu Boden. Diese können dann vor dem Abfüllen in Flaschen entfernt werden. Gelatine hilft also lediglich dabei, die feinen Partikel und Trübungsteilchen zu entfernen und ist kein Zusatzstoff.

Speziell ausgewählte Gelatinen und Kollagenpeptide werden in großem Umfang als Pflanzendünger eingesetzt. Durch den langsamen Abbau von Aminosäuren wird der Stickstoffgehalt genau dosiert. Gelatine hat damit einen positiven Einfluss auf die Stoffwechselmechanismen von Pflanzen.

Gelatine ist seit der Steinzeit bis heute einer der wichtigsten Klebstoffe. Ihre Klebekraft verdankt sie dem Glutin – einem Hauptbestandteil von Gelatine. Glutin ist der Namensgeber für die ganze Gruppe der Glutinleime, die mit dem Erhitzen formbar werden und mit dem Auskühlen erstarren und binden. In der Denkmalpflege wird spezielle Gelatine auch heute noch als historisches Bindemittel für Leimfarben und als Bindemittelkomponente von Farben verwendet. Die Klebekraft kann bei guter Gelatine bis 1,6 Tonnen pro Quadratzentimeter betragen. Im Musikinstrumentenbau, z.B. bei edlen Geigen, sowie in der Holzverleimung hochwertiger Möbelstücke findet Gelatine bis heute noch Verwendung. Im Gegensatz zu synthetischem Kleber kann die Leimung mit Gelatine jederzeit wieder problemlos durch die Zufuhr von Wärme und Feuchtigkeit geöffnet werden, ohne dass Schäden an den Werkstücken entstehen. Synthetischer Klebstoff bleibt nach dem Aushärten hart, was zur Beschädigung von Musikinstrumenten oder Möbelstücken führen kann.

Wenn Asbest falsch behandelt wird, kann die Luft, die man einatmet, mehrere Millionen Krebserreger beinhalten. Bei der Renovierung von Gebäuden, die durch Asbest verunreinigt sind, werden die verschmutzten Flächen mit einer Gelatinelösung besprüht. Dies schafft ein elastisches Netzwerk, das die Fasern bindet. Dadurch tritt das Asbest nicht aus, wenn es entfernt wird. Wenn Gelatine als Bindemittel benutzt wird, kann das gebundene Asbestgemisch in einem anschließenden Prozess mit Zement vermischt werden. Der daraus resultierende Block ist so hart, dass die Asbestfasern permanent gebunden bleiben und ordnungsgemäß entsorgt werden können.

Durch das Hinzufügen von Gelatine in elektrolytische Bäder können Zink und Cadmium gereinigt werden. Gelatine ermöglicht die Abscheidung von Verunreinigungen und schafft damit die Grundlage zur Erzeugung von Metallen von hoher Reinheit.

Um Krankheitserreger zu beseitigen und somit Patienten zu heilen, wird bei einigen Erkrankungen eine Stammzellentherapie durchgeführt. Dafür werden Stammzellen auf speziellen Oberflächen gezüchtet und gemeinsam mit ihnen in den menschlichen Körper eingepflanzt. Als Träger werden hierfür häufig Materialien wie Latex-, Styropor- und sogar Glaspartikel verwendet, da sich die Stammzellen auf diesen Materialien gut „festhalten“ können. Der menschliche Organismus kann diese Stoffe allerdings nicht biologisch abbauen, weshalb es zu unerwünschten Nebeneffekten kommen kann. Gelatine als Trägermaterial bietet eine schonende Alternative, da es sich um ein reines Naturprodukt handelt. Sie ist sehr gut verträglich und kann vom Körper vollständig abgebaut werden.

Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB aus Stuttgart ist es gelungen, für 3-D-Druck geeignete Biotinten auf Gelatinebasis zu entwickeln, um künstliches Gewebe herzustellen. Während des Drucks sind die Biotinten flüssig. Werden sie danach mit UV-Licht bestrahlt, vernetzen sie sich zu Hydrogelen, die sich weder unter Wärmeeinfluss noch in Wasser auflösen. Die chemische Modifizierung der Biomoleküle können die Forscher so steuern, dass die resultierenden Gele unterschiedliche Festigkeiten und Quellbarkeiten besitzen. Damit lassen sich die Eigenschaften von natürlichen Geweben nachbilden – von festem Knorpel- bis hin zu weichem Fettgewebe. So können zum Beispiel für Unfallopfer passgenaue Implantate angefertigt werden.

Auch bei der detaillierten Untersuchung vom Wachstum und Verhalten von Bakteriengemeinschaften findet Gelatine ihren Einsatz. Forscher der University of Texas in Austin, USA, haben mit einem lasergestützten Verfahren Gelatinekäfige für Keime entwickelt, in denen sich die Bedingungen exakt kontrollieren lassen. Auf diese Weise können die Entstehung von Resistenzen gegen Antibiotika oder Therapien gegen Infektionen erforscht werden, schreiben die Wissenschaftler um Jody Connell im Wissenschaftsmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS).

Eine Studentin der Brunel Universität in Großbritannien hat ein so genanntes „Bump Mark“, also ein „Beulen-Etikett“, aus Gelatine entwickelt. Es könnte die üblichen Vermerke zur Mindesthaltbarkeit bei verderblichen Lebensmitteln ersetzen oder zumindest ergänzen. In dem mit Gelatine gefüllten Aufkleber befinden sich kleine Beulen. Solange die Gelatine fest ist, sind sie nicht spürbar. Mit ablaufender Haltbarkeit des Lebensmittels, zersetzt sich die Gelatine allerdings, wird flüssig und der Konsument kann die Beulen deutlich mit dem Finger ertasten. Gelatine ist ein Protein und „altert“ ähnlich wie Milch, Fleisch oder Käse, zumal der Aufkleber den gleichen Außenbedingungen ausgesetzt ist wie der Inhalt der Packung.

Durch Variieren der Gelatinemenge im Etikett kann die unterschiedlich lange Haltbarkeit verschiedener Lebensmittel berücksichtigt werden: Je mehr Gelatine enthalten ist, desto länger bleibt sie fest und bedeckt die Beulen.

Für alle Konsumenten, insbesondere jedoch für Menschen mit Sehschwäche könnte das „Beulen-Etikett“ eine große Erleichterung bedeuten, da so das mühsame Entziffern von Mindesthaltbarkeitsdaten entfiele. Zudem könnte es die Unsicherheit vieler Verbraucher im Umgang mit dem Mindesthaltbarkeitsdatum beenden: Gerade in westlichen Ländern werden sehr viele Lebensmittel weggeworfen, die eigentlich noch völlig in Ordnung sind, nur weil das Haltbarkeitsdatum überschritten wurde.

Gelatine ist dank ihrer Stabilität sowie ihrer elastischen Bindeeigenschaft ideal, um brüchige Stuckdecken zu restaurieren oder zu verstärken. So behandeln Stuckateure mit ihr die Oberflächen von kunstvollen Stuckaturen. Dazu wird warme, dickflüssige Gelatine zwischen mehreren Schleifgängen mit einem Naturhaarpinsel auf die Oberfläche von Stuckmarmor aufgetragen und dann bearbeitet. Diesen Vorgang nennt man Feinspachtelung. Müssen ganze Teile nachgebaut werden, wird Gelatine sofort dem Marmor beigemischt. Er härtet dann nicht so schnell und kann gut bearbeitet werden. Ist der Stuckmarmor getrocknet, wird er steinhart und hält für die nächsten Jahrhunderte. Das gilt auch für Deckenfresken: In der Sixtinischen Kapelle in Rom bewahrt die Gelatinepaste der Restaurateure die Leuchtkraft der Farben Michelangelos.

Auch im Bereich der Buchrestauration wird Gelatine eingesetzt. Gründe dafür sind ihre gut regulierbare Klebkraft und ihre Elastizität. Sie ist außerdem wieder leicht zu entfernen und hinterlässt keine Rückstände. Dieser Punkt ist in der Papierrestaurierung besonders wichtig. Erst seit Mitte des 19. Jahrhunderts wird Papier aus Holz hergestellt. Der damals verwendete saure Holzleim lässt wertvolle Folianten in Archiven und Bibliotheken verspröden und zerfallen. Gelatine wird hier als „Naturkleber“ zum Ausbessern von Bruchstellen oder zum Nachleimen benutzt. Doch Gelatine erfüllt noch einen weiteren Zweck: Sie wird zur Verstärkung des Papiers oder des Pergaments eingesetzt. Die Restauratoren spalten angegriffene Seiten in Vorder- und Rückseite, um sie danach mit einem hauchdünnen Spezialpapier wieder zu verstärken. Dazu werden die Handschriften auf ein Trägerpapier geklebt, von dem sie später wieder „abgerissen“ werden. Als Klebemittel dient Gelatine, die dank ihrer Reversibilität ermöglicht, das Trägerpapier wieder von der Handschrift zu lösen.

Ebenso kann Gelatine auch Farbe und Schrift eines historischen Textes fixieren und den so genannten sauren Tintenfraß aufhalten. Dabei greifen die Chemikalien der Tinte das Papier an und lösen es auf. Wird Wasser hinzugefügt, geht der Verfall rasant. Doch Gelatine stoppt diesen Prozess. So konnten die wertvolle Original-Partituren, die nach der Flutkatastrophe im Sommer 2002 in Dresden beschädigt wurden, mit Hilfe von Gelatine restauriert werden.

Auch Kriminalexperten greifen auf Gelatine zurück, wenn es darum geht, einen Mordfall aufzuklären. Sie nutzen sie bei Verbrechen, bei denen weder Hülse noch Geschosse geschweige denn eine Waffe am Tatort auffindbar sind. Die Frage nach der verwendeten Waffe und Munition wird mit einem speziellen Gelatineblock gelöst. Denn der Block, genannt „ballistische Gelatine“, kommt in seiner Dichte und seinen Eigenschaften in etwa denen des menschlichen Gewebes nahe. Um Verletzungsmuster noch besser analysieren zu können, werden zusätzlich künstliche Knochen und Venen in den Gelatineblock eingegossen.

Experten für Wundballistik schießen aus unterschiedlichen Distanzen und Winkeln mit verschiedenen Waffen auf den Gelatineblock. Anschließend werden die Schusskanäle vermessen und die Bewegungsenergie errechnet. Diese Erkenntnisse werden mit den Wunden des Opfers verglichen. Das gibt Aufschluss darüber, welche Waffe vermutlich eingesetzt wurde. Das Geschossverhalten lässt sich dank der Durchsichtigkeit der Gelatine besonders gut nachvollziehen. Sie ermöglicht den Experten, das Verhalten des Geschosses zusätzlich mit einer Hochgeschwindigkeitskamera zu filmen und zu fotografieren.

Auch Kriegschirurgen machen sich diese Erkenntnisse zu nutzen. Mit der Kenntnis über das ballistische Verhalten eines Geschosses im Körper können sie eine exaktere Diagnose stellen. Bei mehreren Patienten mit Schussverletzungen können sie schneller beurteilen, wer zuerst behandelt werden muss.

Die bekannteste forensische Methode, bei der Gelatine eingesetzt wird, ist die Sicherung von Fingerabdrücken. Die Suche nach Spuren erfolgt durch das Einstauben von Gegenständen mit Pinsel und Pulver. Das Pulver klebt am Schweiß und am Fett, aus dem die Spur besteht. Für die Sicherung werden Fotos angefertigt. Danach wird die Spur auf die aus Gelatine bestehende Schicht einer speziellen Folie übertragen und die Folie wiederum auf eine Unterlage. Ähnliche gelatinehaltige Folien werden auch für die Sicherung von Handschuh-, Schuh-, Fuß- oder Reifenspuren sowie von Staubabdrücken und Mikrospuren verwendet.

Klaffende Fleischwunden, verbrannte Haut, entstellte Gesichter: Was an Halloween gelegentlich arglosen Hausbesitzern beim Öffnen der Tür, regelmäßig jedoch Zuschauern von Horror- und Actionfilmen Schauer des Grauens über den Rücken treibt, hat oft mit Gelatine zu tun. Denn seit jeher nutzen Maskenbildner Gelatine für die Darstellung von Wunden und Hautveränderungen aller Art.

Und selbst im Zeitalter der Computeranimation wird der Stoff, aus dem die (Alb-) Träume sind, auch in Hollywood bei Film- und Fernsehproduktionen eingesetzt – und nicht nur für Masken. So manches „Organ“, das in TV-Serien über kriminaltechnische Ermittler auf dem Seziertisch landet, besteht aus eingefärbter Gelatine. So genannte Special-Effects-Gelatine kann auch zum Abdecken störenden Haarwuchses und der Augenbrauen verwendet werden, ebenso für das Einsetzen von Tonsuren in das Echthaar. Die Vorteile des Materials liegen auf der Hand: Gelatine ist ein flexibles und preisgünstiges Material, das gut eingefärbt und einfach verarbeitet werden kann. Und im Gegensatz zu anderen Materialien, wie z.B. Latex, löste Gelatine auch bei direktem Hautkontakt so gut wie keine Allergien aus. Nicht zuletzt aus diesen Gründen nutzen Halloween-Fans Gelatine gerne für ihre individuelle Maskierung in der „Nacht der Geister“.

Beim Synchronschwimmen geht es nicht um schnelle Zeiten. Eleganz ist gefragt. Deshalb heißt es vor dem Wettkampf: ab in die Maske. Denn mehr als alles andere, muss die Frisur sitzen. Große Variationsmöglichkeiten gibt es allerdings nicht. Ein Dutt ist Muss. Bei dünnen oder kurzen Haaren hilft ein falsches Haarteil aus. Dann wird flüssige Gelatine auf die Haare aufgetragen. Nach dem Austrocknen wird sie hart und verhindert, dass die Haare verrutschen.

Die meisten kennen Gelatine hauptsächlich von den allseits beliebten Gummibärchen. Aber in Waschmitteln? Wasch- bzw. Reinigungsmittel unterliegen hinsichtlich ihrer Lieferform widersprüchlichen Anforderungen: Auf der einen Seite besteht der Wunsch, Wasch- bzw. Reinigungsmittel in möglichst konzentrierter Form anzubieten, um Verpackungsmaterial und Energiekosten einzusparen. Auf der anderen Seite gestalten sich die Handhabung und das Dosieren der Wasch- bzw. Reinigungsmittel umso schwieriger, je konzentrierter die Mittel vorliegen. Nicht nur eine Unterdosierung, sondern auch eine Überdosierung führt gerade bei hochkonzentrierten Waschmitteln zu nicht zufriedenstellenden Waschergebnissen. Diese Probleme werden durch Verkapselung der Wasch- bzw. Reinigungsmittel gelöst. Die Verkapselung geschieht durch wasserlösliche polymere Substanzen wie z.B. Gelatine. Die Kapselhüllen lösen sich auf und zerfallen während des Waschprozesses durch Kontakt mit Wasser, wobei der dosierte Kapselinhalt in der Waschtrommel freigegeben wird. Ein weiterer Vorteil: Gelatine bewirkt eine Reduzierung der für das menschliche Auge sichtbaren Vergrauung der Wäsche. Die Gelatinestruktur verändert sich unter dem Einfluss von Tensiden bei 40°C so, dass sie den emulgierten Schmutz umschließt. Dadurch wird die Graufärbung von Textilien beim Waschen bzw. das Wiederaufziehen von bereits losgelöstem Schmutz auf das Gewebe reduziert.