Tổng quan tài liệu về gelatin và ứng dụng của nó trong công nghệ thực phẩm 3


Việt Nam là quốc gia có tiềm năng xuất khẩu thủy sản rất lớn. Năm 2006,
tổng sản lượng cá tra, cá basa của các tỉnh ĐBSCL 825.000 tấn. Đầu năm 2008, đạt
1 triệu tấn, chủ yếu là mặt hàng cá cá phi lê. Tại các nhà máy chế biến thủy sản, cá
tươi được lóc hai miếng phi lê để chế biến xuất khẩu. Phần còn lại chiếm 60% gồm
da, xương, đầu bụng, mỡ, ruột, kỳ vi… Như vậy, sẽ có khoảng 600.000 tấn phụ
phẩm sau xuất khẩu cần được xử lý. Hiện nay mỡ cá được nghiên cứu ứng dụng
làm biodesel hoặc xuất thô sang Trung Quốc, các phần còn lại được sản xuất thành
bột cá làm thức ăn cho gia súc.Ngoài ra, nghành giết mỗ và chế biến gia súc, gia
cầm ở Việt Nam cũng đã thải ra một lượng phế phẩm khá lớn mà trong đó cũng chủ
yếu là da và xương. Nếu như phế phẩm của các nghành công nghiệp này chỉ được
chế biên thành bột thức ăn gia súc hay các dạng sản phẩm thô, giá trị thấp khác thì
hiệu quả kinh tế mang lại không cao hoặc nếu như loại bỏ hẳn thì phải tốn thêm chi
phí cho cho việc xử lý chất thải.Trong khi thành phần chính trong da, xương là
collagen có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm, dược phẩm và y học
và gần đây được ứng dụng khá nhiều trong công nghệ thực phẩm.
Trong công nghiệp thực phẩm, gelatin là một trong những loại keo ưa nước
hoặc hợp chất cao phân tử tan được trong nước có thể sử dụng như tác nhân tạo gel,
tạo độ đặc hoặc tác nhân ổn định cấu trúc. Gelatin khác với các loại keo khác ở chỗ
trong khi hầu hết các loại keo khác là polysaccharide (như carrageenan, pectin,
agar,…) thì gelatin lại là một loại protein chứa tất cả các acid amin thiết yếu ngoại
trừ tryptophane. Hiện nay, lượng gelatin được sản xuất hàng năm trên thế giới ước
tính khoảng 2000 tấn và lượng gelatin sử dụng trong thực phẩm mỗi năm tăng
khoảng 3%, chủ yếu trong sản xuất bánh kẹo và thực phẩm năng lượng thấp.
Đồ án công nghệ với đề tài “ Tổng quan tài liệu về gelatin và ứng dụng của
nó trong công nghệ thực phẩm” sẽ cung cấp một cái nhìn cụ thể hơn về tính chất và
ứng dụng của loại protein này.
 
Giới thiệu về collagen- nguồn nguyên liệu sản xuất gelatin
1.1.1. Định nghĩa và chức năng collagen
Colagen và elastine là 2 protein chiếm trên 50% protein có trong xương, da,

gân, sụn và hệ thống tim mạch. Nó là protein hình sợi đàn hồi được. Do đó bảo vệ
cơ chống lại sự kéo căng. Tropocolagen là đơn vị cơ sở của collagen có hình trụ
( dài gần 30nm, đường kính 1,5 nm) do 3 chuỗi polypeptide cuốn lại thành xoắn ốc
kép với bước là 0,9nm. Trong mỗi chuỗi polypeptide có các đoạn cấu trúc (Gly-X-
Y)
n
lặp lại nhiều lần. Trong đó n bằng 5 hoặc bằng 6,X : proteinoline/
hidroproteinoline; Y: alanine/hidroproteinoline.
Xen giữa các đoạn cấu trúc này là các vùng có cực. Các gốc glycin ( chiếm
33% tổng lượng acid amin ) thường nằm trong xoắn ốc kép 3,còn các acid amin thì
nằm ngoài xoắn ốc này. Do đó có thể tương tác giữa các phân tử collagen đàn hồi
được là do các cầu đồng hóa trị giữa nhóm ɛ- NH
2
của gốc hydrolysine và chức
andehyt của lysine hoặc gốc hydroxyllysine nằm ở phần không xoắn ốc.
Ở động vật non các cầu đồng hóa trị nối các phân tử tropocolagen với nhau
tương đối không bền nên dễ dàng bị phá hủy bởi pH, nhiệt độ và tác nhân biên tính.
Ngược lại ở động vật già các cầu này thường thay thế bởi các cầu khác bền hơn nên
làm tăng độ cứng của thịt.
Trong quá trình chin của thịt,collagen chỉ bị biến đổi chút ít. Trong quá trình
xử lý nhiệt độ trong môi trường ẩm, các sợi collagen co lại sau đó bị gelatin hóa khi
ở nhiệt độ cao.Trên 80
0
C collagen bị hòa tan hay bị getin hóa do các sợi bị phân ly
và xoắn ốc kép 3 bị duỗi ra, phân tử bị thủy phân từng phần
Ở trạng thái tự nhiên, collagen bị peptine và colagenase thủy phân sau khi
biến tính mới bị tripsine, chimotripsine, cacbonxypeptydase thủy phân .
Trong quá trình gia nhiệt độ tới 50
0
C, phân tử bị co ngắn 1/3 .Khi đến 61

0
C,
gần ½ số sợi collagen bị co. Khi nhiệt độ lên đến 100
0
C, collagen bị thủy phân và
tạo ra gelatin.
Ngoài chức năng tự nhiên của nó trong cơ thể, collagen có cũng được sử
dụng trong các ứng dụng kỹ thuật và y tế như là một mô hình sinh lý bề mặt cho
nuôi cấy tế bào, cấy ghép sinh học và chỉ đạo sự phát triển của tế bào.
1.1.2. Cấu tạo hóa học và hình dáng phân tử collagen
Collagen cấu thành nên khoảng 30% protein người, một tỉ lệ tương tự được
tìm thấy ở các loài động vật khác. Phân tử collagen có cấu tạo xoắn ốc bậc ba, là sự
lặp lại của chuỗi (Gly – X – Y), có các thành phần sau:
 Glycine (Gly) chiếm số lượng lớn, khoảng 33%.
 Proline (Pro) và hydroxyproline (Hyp) cũng có một tỉ lệ khá lớn, khoảng
22%.
 Hydroxylysine (Hyl) chiếm khoảng 1%.
Đơn vị cơ bản của collagen là tropocollagen, gồm 3 chuỗi α liên kết nhau tạo
thành những sợi nhỏ.
Tropocollagen
Hình 1. Cấu tạo phân tử tropocollagen
Các phân tử tropocollagen sẽ liên kết ngang với nhau theo kiểu cộng hóa trị.
Loại liên kết này không thông dụng, thường chỉ có ở collagen hay các chất dẻo.
Hình 2. Liên kết ngang giữa các phân tử tropocollagen
Nhờ các liên kết ngang này, các phân tử tropocollagen hình thành nên sợi
collagen. Các sợi collagen rất dài và mảnh, chúng sắp xếp tạo ra mạng collagen.
Hình 3. Cấu tạo phân tử collagen
Sự sắp xếp khác nhau của các chuỗi α đã hình thành nên cấu trúc xoắn bậc ba
phức tạp khác nhau của các loại collagen.
1.1.3. Tính chất collagen

1.1.3.1.Tác dụng với nước
+ Collagen không hòa tan trong nước mà nó hút nước để nở ra, cứ 100g
Collagen khô có thể hút được khoảng 200g nước, trong đó khoảng 70g là nước liên
kết và 20g là liên kết vững chắc.
+ Collagen kết hợp với nước nở ra trong nước, độ dày tăng lên chừng 25%
nhưng độ dài tăng lên không đáng kể, tổng thể tích của phân tử collagen tăng lên 2
– 3 lần.
+ Do nước phân cực tác dụng lên liên kết hydro trong liên kết phối trí của
collagen làm giảm tính vững chắc của sợi gelatin từ 3 – 4 lần. Khi nhiệt độ tăng lên
cao, tính hoạt động của mạch polypeptide tăng mạnh, làm cho mạch bị yếu và bắt
đầu đứt thành những mạch polypeptide tương đối nhỏ. Khi nhiệt độ tăng lên trong
khoảng 60 – 65
0
C collagen hút nước bị phân giải. Nhiệt độ phân giải của collagen
trong nguyên liệu chưa xử lý tương đối cao. Khi nguyên liệu đã khử hết chất
khoáng, thì nhiệt độ phân giải sẽ giảm xuống.
1.1.3.2.Tác dụng với acid và kiềm
+ Do trên mạch của collagen có gốc carboxyl và amin nên có thể tác dụng
được với acid và kiềm.
+ Trong điều kiện có acid tồn tại, ion của nó tác dụng với gốc amin, điện tích
trên carboxyl bị ức chế (hình thành acid yếu có độ ion hóa thấp). Trái lại gốc amin
bị ion hóa tạo NH
3
+
.
Môi trường H
+
Môi trường OH
-
Trong điều kiện có nước, nước có thể tác dụng với nhóm gốc có mang điện

trong kết cấu protide và những ion Na
+
, Cl
-
hình thành tác dụng hợp nước phụ của
collagen, khiến collagen trong môi trường acid, kiềm có độ hút nước cao hơn trong
nước nguyên chất.
Ngoài ra acid và kiềm có thể làm cho collagen biến đổi như sau
- Cắt đứt mạch muối (liên kết giữa –NH3
+
…COO
-
) làm đứt mạch peptide
trong mạch chính.
- Làm đứt liên kết hydrogen giữa gốc –CO…NH– của mạch xung quanh nó.
- Làm acid amin bị phân hủy giải phóng amoniac.
Cùng với những biến đổi đó, điểm đẳng điện của collagen hạ xuống thấp, (vì
những biến đổi đó mang tính chất thủy phân làm cho các nhóm gốc có tính hoạt
động tăng lên nhiều).
Collagen phân giải biến thành gelatin, căn cứ vào giả thuyết của Hofmeister
phản ứng sẽ tiến hành như sau:
NH
3
+
…Cl
-
COOH
COOH
NH
3

+
…Cl
-
NH
3
+
…Cl
-
COOH COOH
NH
3
+
…Cl
-
COO
-
NH
3
++
H
3
N
+
H
3
N
NH
3
+
OOC

Na
+ -
OH H
+
HO
-
H
+
Cl
-
H
+
OH
-
H
+
OH
-
Na
HO
-
H
+
Cl
-
H
+
OH
-
t

0
;xt
COO
-
…Na
+
NH
2
COO
-
…Na
+
NH
2
NH
2
COO
-
…Na
+
NH
2
COO
-
…Na
+
C
102
H
149

N
31
O
38
+ H
2
O C
102
H
151
N
31
O
39
(Collagen) (Gelatin)
Lúc xử lý ở nhiệt độ cao trong nước, keo dễ tiếp tục thủy phân thành:
C
102
H
151
N
31
O
39
+ 2H
2
O C
55
H
85

N
17
O
22
+ C
47
H
70
O
19
+
7N
2
(Gelstose) (Gletone)
Từ đó thấy rằng trong quá trình trích ly gelatin cần thiết phải khống chế nhiệt
độ và thời gian thích hợp để đảm bảo chất lượng của gelatin.
1.1.3.3. Các tính chất khác của collagen
+ Collagen trong dung dịch muối trung tính cùng với gốc –COOH và –NH
2
tạo thành các hợp chất muối. Tác dụng phân giải collagen của NaCl so với Na
2
SO
4
mạnh hơn (độ điện ly của NaCl lớn hơn).
+ Nhiều thực nghiệm cho thấy rằng tác dụng của trypsine đối với collagen đã
xử lý (như đun nóng, ngâm acid, kiềm, muối, tác dụng của pepsine, tác dụng cơ
học…) thì nó có tác dụng phân giải, với điều kiện thích hợp nhất là nhiệt độ 37
0
C,
pH = 8,1 – 8,2.

1.2. Định nghĩa gelatin
Gelatin là polypeptit cao phân tử thu nhận từ collagen - thành phần protein
chủ yếu của mô liên kết động vật - bao gồm xương, da và gân. Tên “gelatin” được
sử dụng phổ biến từ khoảng năm 1700 có nguồn gốc từ chữ Latin “gelatus”. Thuật
ngữ gelatin mặc dù đôi khi được dùng để đề cập đến các tác nhân tạo gel nói
chung nhưng lại riêng dùng để nói đến vật liệu protein tạo ra từ collagen đã bị
thoái hoá do nhiệt .
1.3. Lịch sử phát triển các ứng dụng của gelatin
Thời kì 1800–1865
t
0
Trong giai đoạn đầu này, gelatine được sản xuất với mục đích ăn và được áp
dụng với một số tư nhân hoặc các doanh nghiệp nhỏ trên một quy mô bán thương
mại.Tuy nhiên, một số nhà sản xuất keo nhỏ đã tồn tại và nhìn thấy khả năng thay
đổi sản xuất của họ để sản xuất gelatine.
+ Pháp
Sản xuất đầu tiên của gelatine quy mô công nghiệp của công ty Coignet được
báo cáo vào năm 1818. Ngay sau đó, họ đã mua keo hơn nữa và các nhà
máy nhỏ gelatine ở Pháp và Bỉ và cũng bắt đầu xuất khẩu .
+ Bỉ / Anh
Trong những năm tiếp theo, các công ty nhỏ bắt đầu ở Bỉ và nhiều khả
năng xuất hiện ở Anh. Tuy nhiên, không có chi tiết được biết đến .
Giai đoạn 1866-1990
+ Đức
Gelatine sản xuất trở nên rất phổ biến trong thời gian này, và tổng
cộng 16 nhà máy được báo cáo 1900. Một số được dựa trên các cây keo sửa đổi, và
những người khác bắt đầu khi các xưởng thuộc da quyết định nâng cấp giá
trị ẩn bởi sản phẩm của họ chia tách và miếng thay vì bán hoặc bán phá giá.
G iai đoạn 1901-1914
Đây là giai đoạn tăng trưởng nhanh chóng cho ngành công nghiệp gelatin. Tại

Pháp, cả Coignet và Rousselot phát triển doanh nghiệp của họ rất thành công.
G iai đoạn 1915-1918
Chiến tranh thế giới thứ nhất đã có một tác động rất tiêu cực đến sản xuất
gelatin. Châu Âu nhập khẩu nguyên liệu giảm, các tiện ích khan hiếm, và sản
xuất giảm ở Đức vào năm 1918 khoảng 1/3của mức bình thường. Các nhà máy ở
Bỉ cũng đã ngừng sản xuất trong chiến tranh. Nhưng ở Pháp, các nhà máy
Pháp, các nhà máy CoignetIsle-sur-Sorgue mở rộng, và rất sớm (năm 1918) đã lợi
dụng nhu cầu thị trường. Chủ yếu thị trường sản xuất gelatin ứng dụng trong lĩnh
vực nhiếp ảnh đã được phát triển liên quan đến tầm quan trọng của việc sử dụng
quân sự của nhiếp ảnh.
Giai đoạn 1919-1939
Ngay sau khi kết thúc chiến tranh, ngành công nghiệp gelatine hồi phục nhanh
chóng và mở rộng trên toàn thế giới.
Giai đoạn 1940-1948
Chiến tranh thế giới thứ hai ảnh hưởng đến toàn bộ ngành công nghiệp gelatin ở
Châu Âu rất nhiều. Một số nhà máy đã bị phá hủy hoàn toàn và không được xây
dựng lại. Trong chiến tranh, những gì sản xuấtđược tập trung vào gelatine để phục
vụ cho mục đích chụp ảnh vì tầm quan trọng quân sự của mình, hầu hết các nhà
máy khác ở lục địa châu Âu đã đóng cửa.
Giaiđoạn 1949-1972
Pháp
Sau chiến tranh, Coignet và Rousselot chi phối trong ngành công nghiệp
gelatin ở Pháp. Những năm 1960 công ty Weishardt ít phát triển. Nhưng sau đó
họ mở rộng và bắt đầu xuất khẩu số lượng lớn của gelatine như da heo, chủ yếu
là Đức
Giai đoạn 1973-1993
Ý
Tại thời điểm này, Italy gelatine mở rộng nhà máy của họ xấp xỉ.3000
tấn / năm, năng lực và bắt đầu sử dụng da của lợn, như nhiều người trong
số các xưởng thuộc da của Ý đã bị đóng cửa bởi các cơ quan có thẩm quyền vì ô

nhiễm bởi nước thải của họ. Kết quả là,da chia tách đã trở thành nguồn cung ngắn.
G iai đoạn 1994-2005
Pháp
Trong năm 1996, Rousselot đã trở thành công ty đầu tiên để di chuyển vào
Trung Quốc, thành lập một liên doanh Khai Bình với một nhà sản xuất địa phương
để sản xuất gelatin . Năm 2000, tổng sản lượng của Rousselot một ít hơn 45000 tấn
Năm 2001, một nghiên cứu mang tính quốc tế được khởi xướng bởi gme dưới sự
bảo trợ của uỷ ban âu châu một lần nữa xác nhận rằng gelatin được sản xuất theo
quy trình được đưa ra bởi gme đảm bảo an toàn tối đa cho người sử dụng.
1.4. Cấu tạo gelatin
Cấu trúc bậc 1 : phân tử gelatin gồm có 18 amino acid khác nhau liên kết theo
một trật tự xác định, tuần hoàn, tạo nên chuỗi polypeptide với khoảng 1000 acid
amin. Chuỗi peptide có chiều dài khác nhau phụ thuộc nguồn nguyên liệu, chuỗi có
một đầu là nhóm amino, một đầu là nhóm carboxyl. Cấu trúc thường gặp của
gelatin là Gly – X – Y (với X chủ yếu là nhóm proline còn Y chủ yếu là nhóm
hydroxyproline).
Hình 4: Cấu trúc Gly – X – Y thường gặp của gelatin
Gelatin chứa nhiều nhóm glycine, proline và 4-hydroxyproline. Cấu trúc cơ
bản của chuỗi gelatin là: – Ala – Gly – Pro – Arg – Gly – Glu – Hyp – Gly – Pro.
Hình 5. Cấu trúc cơ bản của gelatin.
Cấu trúc bậc 2: tổ hợp của 3 chuỗi polypeptide xoắn lại theo hình xoắn ốc.
Cấu trúc bậc 3: chuỗi xoắn đó tự xoắn quanh nó, tạo nên cấu trúc phân tử
dạng dây thừng, gọi là proto fibril.
Trong phân tử gelatine có một số nhóm tích điện: carboxyl, imidazole, amino,
guanidino. Tỷ lệ các nhóm này ảnh hưởng đến pH và pI của gelatin. Ngoài ra còn
các nhóm không mang điện tích là các nhóm hydroxyl (serine, threonine,
hydroxyproline, hydroxylysine, tyrosine) và các nhóm peptide (-CO-NH-) quy định
khả năng tạo liên kết hydro, quy định cấu trúc phân tử.
1.5. Thành phần gelatin
Tất cả các acid amin có mặt trong protein đều hiện diện ở gelatin ngoại trừ

tryptophane và cystine mặc dù cũng phát hiện ra vết của chúng.
Bảng 1.5.1. Thành phần acid amin thu được khi thủy phân 100g mẫu gelatin.
Acid amin Khối lượng (gam)
Glycine
Alanine
Valine
Leucine
Isoleucine
Phenylalanine
Trytophane
Serine
Threonine
Tyrosine
Proline
Hydroxyproline
Methionine
Cysteine
Cystine
Lysine
Arginine
Histidine
Acid aspartic
Acid glutamic
Hydroxylysine
26 – 31
8 – 11
2,6 – 3,4
3,0 – 3,5
1,4 – 2
2 – 3

-
2,9 – 4,2
2,2 – 4,4
0,2 – 1
15 – 18
13 – 15
0,7 – 1
-
vết
4 – 5
8 – 9
0,7 – 1
6 – 7
11 – 12
0,8 – 1,2
Hình 5. Thành phần phần trăm acid amin của gelatin.
Bảng 1.5.2. Tỷ lệ và thành phần các acid amin trong gelatin sản xuất từ da và
xương
Thành phần amino acid
Từ da
(%)
Từ xương (%)
Aspartate 5,2 5,3
Glutamate 7,1 7,3
Hydroxyproline 5,6 5,6
Serine 6,3 6,3
Glycine 35,8 35,8
Histidine 1,2 1,1
Arginine 5,3 5,4
Threonine 2,3 2,4

Alanine 10,3 10,3
Proline 9,8 9,5
Tyrosine 0,5 0,5
Valine 1,7 1,8
Methionine 1,7 1,6
Isoleucine 1,1 1,2
Leucine 2,0 2,1
Phenylalanine 1,2 1,2
Lysine 2,7 2,5
1.6. Phân loại gelatin
Có rất nhiều cách để phân loại gelatin tùy thuộc vào phương pháp sản xuất,
nguyên liệu, đặc tính sản phẩm… sau đây là vài cách phân loại cơ bản:
1.6.1. Phân loại dựa theo nguồn gốc nguyên liệu
Dựa vào nguồn gốc nguyên liệu để sản xuất ra gelatin, người ta chia gelatin
thành hai loại:
 Gelatin động vật: là gelatin sản xuất từ da, xương, gân động vật có vú.
 Gelatin cá: gelatin sản xuất từ da các loại cá như cá tuyết, cá trắm cỏ…
1.6.2. Phân loại dựa theo phương pháp sản xuất
Dựa vào phương pháp sản xuất ra gelatin, người ta chia gelatin thành hai
loại:
 Gelatin loại A: quá trình sản xuất xử lý bằng acid, dùng khi sản xuất gelatin
đi từ da heo.
 Gelatin loại B: quá trình sản xuất xử lý bằng kiềm, dùng khi sản xuất gelatin
đi từ da bò và xương gia súc.
1.6.3. Phân loại dựa vào hình dáng bên ngoài
Dựa vào hình dáng bên ngoài, người ta chia gelatin thành hai loại:
 Gelatin dạng hạt
Hình 6. Gelatin dạng hạt
 Gelatin dạng tấm
Hình 7. Gelatin dạng tấm

Phân loại dựa theo cấu trúc phân tử
Có 3 loại:
 Gelatin thuỷ phân
+ Là gelatin mất khả năng tạo gel khi bị thủy phân thành các polypeptit
mạch ngắn.
+ Các sản phẩm thủy phân này được tạo ra bằng cách sử dụng enzym thực
hiện quá trình thủy phân, sau đó tiệt trùng, cô đặc và cuối cùng là sấy phun.
Ứng dụng:
• Là chất tạo cấu trúc cho các sản phẩm sữa
• Chất tạo nhũ trong công nghệ chế biến các sản phẩm từ thịt.
• Là nguồn protein trong thực phẩm ăn kiêng, chất mang trong quá trình
tạo hạt mà không làm biến đổi các tính chất vật lí, hóa học của hạt, chất
tạo bọt…
 Gelatin ester hoá:
+ Gelatin ester hoá bởi các acid béo, giúp cải thiện khả năng tạo nhũ, mở
rộng chức năng sinh học của acid béo (một số acid béo không thể bổ sung trực
tiếp vào thực phẩm do mùi vị kém, dễ bị oxy hoá, không tan trong nước…
Quá trình ester hoá gelatin giúp bổ sung acid béo vào thực phẩm).
 Gelatin tan trong nước lạnh (gelatin sử dụng liền – instant gelatins)
+ Đây là loại gelatin khi sấy không qua pha tạo gel.
+ Có cấu trúc vô định hình, không tạo tinh thể. Cấu trúc vô định hình của
gelatin loại này cho phép nó trương nở rất nhanh và rất mạnh.
+ Mạng phân tử ba chiều của nó liên kết lỏng lẻo, sự sắp xếp của các phân
tử là hoàn toàn ngẫu nhiên, lực liên kết giữa các phân tử cũng như lực liên kết
nội phân tử rất yếu nên nước có thể dễ dàng xâm nhập vào cấu trúc phân tử
với một lượng lớn nhất có thể và tạo thành cấu trúc tương tự gel.
+ Loại gelatin này hút ẩm mạnh và khó tạo gel khi nồng độ thấp.
 

2.1. Nguyên liệu sản xuất gelatin

Nguyên liệu để sản xuất gelatin bao gồm:
 Nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật có vú: da và xương động vật là nguồn
nguyên liệu đầu tiên để sản xuất gelatin thương mại. Hiện nay nguồn nguyên
liệu này vẫn đóng vai trò chính của ngành công nghiệp sản xuất gelatin.
• Da heo: có thể sử dụng ở dạng tươi, đông lạnh để sản xuất gelatin. Da
heo được cung cấp bởi các nhà sản xuất thịt.
• Da chưa thuộc: trong công nghiệp chế biến da, da chưa thuộc được
bảo quản bằng muối hoặc canxi hydroxit để giữ trạng thái tươi cho đến
khi chúng được sử dụng trong quy trình sản xuất gelatin.
• Mẩu xương: trong quy trình sản xuất thịt thì xương là sản phẩm phụ và
được sử dụng để sản xuất gelatin. Tuy nhiên trước khi được sử dụng
nó phải trải qua quá trình tiền xử lý nghiêm ngặt. Bước đầu tiên là
xương được cắt ra thành từng khúc dài khoảng từ 5
÷
10mm. Sau đó là
công đoạn xử lý tẩy nhớt bằng nước nóng, sấy khô và phân loại. Các
mẩu xương này sẽ được lưu trữ trong các silo cho đến khi được đưa
vào sử dụng.
• Ossein: là các mẫu xương qua quá trình khử khoáng. Quá trình khử
khoáng sử dụng acid HCL loãng được tiến hành ở nhiệt độ thấp trong
vài ngày sử dụng dòng chảy ngược để loại khỏi xương các phần chứa
phosphate.
 Nguyên liệu có nguồn gốc từ cá: da cá và bong bóng cá gần đây được quan
tâm để sản xuất gelatin. Mặc dù chất lượng gelatin thu được từ nguồn
nguyên liệu này là chưa ổn định nhưng đây là nguồn nguyên liệu giàu tiềm
năng trong tương lai.
Hình 2.1. Tỉ lệ nguyên liệu dùng sản xuất gelatin năm 2006
Với:
Da heo : 144300 tấn
Da bò chưa thuộc : 89500 tấn

Xương : 76300 tấn
Loại khác :4900 tấn
2.2. Nguyên tắc sản xuất gelatin
Gelatin được sản xuất từ những nguyên liệu giàu collagen. Thông qua các quá
trình xử lý (bằng acid, kiềm, hoặc enzym kết hợp với nhiệt độ) các liên kết ngang
trong sợi collagen bị phân cách thành từng phần nhỏ, sau đó là sự duỗi thẳng mạch
giúp tạo thành gelatin hòa tan. Quá trình thủy phân sẽ tạo ra:
 3 chuỗi alpha tự do.
 1 chuỗi beta và 1 chuỗi alpha độc lập.
 1 chuỗi gamma.
Sự khác biệt giữa các chuỗi alpha, beta và gama là trọng lượng phân tử của
chúng. Chuỗi alpha=80000
÷
125000đvc, chuỗi beta=160000
÷
250000đvc, chuỗi
gamma=240000
÷
375000đvc.
2.3. Sự thay đổi cấu trúc từ collagen sang gelatin
+ Một trong những thay đổi đáng chú ý từ collagen sang gelatin là sự thủy
phân nhóm amide của asparagine và glutamine. Sự chuyển đổi này làm tăng các
phần acid aspartic và glutamic trong gelatin .
+ Trong quá trình sản xuất gelatin từ da heo (gelatin loại A) thì da heo được
xử lý trong môi trường acid loãng và thời gian ngắn do đó mà chỉ có một lượng nhỏ
nhóm amid bị loại bỏ cùng với sự tăng nhẹ lượng acid. Gelatin loại B được sản
xuất qua quá trình xử lý kiềm khắc nghiệt hơn và thời gian tiến hành cũng dài hơn
do đó mà quá trình thủy phân nhóm amide của asparagine và glutamine trở nên triệt
để hơn. Chính điều này giải thích sự khác biệt về điểm đẳng điện của gelatin loại A
và gelatin loại B.

Hình 2.2. Sự thuỷ phân nhóm amid của collagen trong quá trình
chuyển sang gelatin
2.4. Phương pháp sản xuất gelatin trong công nghiệp
Hiện nay có hai quy trình khác nhau được sử dụng để sản xuất gelatin theo
quy mô công nghiệp, hai quy trình này khác nhau về phương thức sử dụng để phân
tách mối liên kết collagen. Quy trình được sử dụng sẽ ảnh hưởng đến những đặc
tính chính của sản phẩm gelatin thu được. Nhìn chung quá trình sản xuất gelatin sẽ
bao gồm các bước cơ bản sau:
 Tiền xử lý nguyên liệu thô.
 Trích ly.
 Tinh sạch.
 Cô đặc.
 Sấy.
 Nghiền, sàng, trộn.

2.4.1. Tiền xử lý nguyên liệu thô
Quá trình tiền xử lý sẽ giúp chuyển đổi collagen thành dạng thích hợp cho quá
trình trích ly. Mục đích của quá trình này:
+ Bẽ gãy các liên kết ngang cộng hóa trị của collagen để giải phóng ra những
chuỗi alpha tư do.
+ Loại bỏ những thành phần hữu cơ khác như máu, đường, chất nhầy…rong
có trong nguyên liệu.
Hiệu quả của quá trình xử lý collagen liên quan đến tỷ lệ liên kết ngang có
trong nguyên liệu. Quá trình xử lý bằng acid ít có tác động đến các liên kết trong
collagen hơn so với dùng phương pháp kiềm nên thường được dùng cho da heo hay
ossein- các loại collagen còn trẻ, chưa trưởng thành. Dựa vào phương pháp tiền xử
lý này mà người ta phân loại gelatin thành 2 loại: gelatin loại A (dùng phương pháp
acid), gelatin loại B (dùng phương pháp kiềm)
 Quá trình xử lý bằng acid
Heo thường được giết mổ ở độ tuổi tương đối trẻ khoảng 5- 7 tháng (khác với

nhiều loại gia súc khác) do đó ở da heo mức độ liên kết ngang chưa cao và da heo
được xem là nguyên liệu thích hợp nhất để áp dụng phương pháp xử lý bằng acid.
Acid sulfuric và acid clohydric thường được dùng, ngoài ra còn kết hợp với acid
photphoric nhằm làm chậm quá trình tạo màu.
• Ưu điểm : Thời gian xử lý nhanh.
• Nhược điểm :Ảnh hưởng đến mùi và hương vị của sản phẩm cuối cùng
Tiến hành: nguyên liệu sau khi xử lý sạch được đem ngâm vào dung dịch acid
nồng độ không quá 5%. Giá trị pH nằm trong khoảng 3,5
÷
4,5, nhiệt độ tối thích là
15
o
C. Quá trình xử lý bằng acid sẽ ngừng lại khi nguyên liệu đã được acid hoá hoàn
toàn hay trương nở tối đa. Sau đó lượng acid dư được tháo bỏ và nguyên liệu được
đem rửa bằng nước lạnh.
Sau khi xử lý bằng acid cần tăng pH lên khoảng 2-4 bằng cách tăng thêm chất
kiềm.Tiếp đó đưa da ngâm vào nước trong thời gian 24h. Tỷ lệ độ săn chắc gel
trong quá trình khai thác tiếp theo được quy định bởi độ pH và thời gian khai thác/
sử dụng nhiệt độ.Cả 2 yếu tố đó đề ảnh hưởng đến tốc độ khai thác.Vì vậy các nhà
sản xuất phải tìm ra tỉ lệ tối ưu giữa việc khai thác nhanh chóng và hóa chất không
mong muốn.
Hình 2.3. Sự phụ thuộc giữa số lượng gelatin chiết xuất vào pH và nhiệt độ
Hình 2.4. Miếng da heo tươi để sản xuất gelatin
 Quá trình xử lý bằng kiềm
Quá trình xử lí bằng kiềm thường được dùng cho da bò, ossein.
Tiến hành :Nguyên liệu được ngâm trong dung dịch kiềm trong vài tuần ở
nhiệt độ môi trường. Vôi là tác nhân phổ biến nhất, khá yếu, không làm tổn thất
nguyên liệu vì quá trình thuỷ phân quá mạnh. Tuy nhiên, phản ứng xảy ra chậm,
kéo dài đến 8 tuần hay hơn mới kết thúc. Hỗn hợp gồm 3% vôi với lượng ít CaCl
2

hay NaOH sẽ cho kết quả tốt hơn. Nếu dùng NaOH thì quá trình xử lí sẽ kéo dài
khoảng 10
÷
14 ngày. Quá trình này giúp làm phá vỡ các liên kết ngang trong
collagen và hình thành nên collagen tan được trong nước, đồng thời loại bỏ tạp chất
giúp quá trình trích ly được thuận lợi hơn.
Sau khi xử lý bằng dung dịch kiềm,vật liệu được rửa kiềm bằng dung dịch
acid. Hầu hết các muối trung tính được sản xuất trong quá trình này, sau đó về cơ
bản loại bỏ bằng cách rửa nhiều.
Ưu điểm : Sự có mặt của Ca(OH)
2
sẽ giúp cân bằng sự khác biệt nhất
định giữa các thành phần trong nguyên liệu thô.Từ đó giúp cho năng suất cao hơn.
Nhược điểm : Nếu dùng với một lượng kiềm lớn thì collagen sẽ hòa tan trong
nước lạnh, năng suất giảm đi
Hình 2.5. Da bò cắt nhỏ chuẩn bị cho quá trình khai thác gelatin B
2.4.2. Quá trình trích ly
Dùng nước ấm trích ly nhằm rửa sạch các chất hoá học đã dùng trong quá
trình tiền xử lý và tiếp tục làm đứt hẳn các liên kết trong nguyên liệu, hình thành
các phân tử gelatin.
Thông thường nhiệt độ trích ly khoảng 55
÷
90
0
C, có thể trích ly nhiều lần để
tăng hiệu suất trích ly nhưng không được quá nhiều lần vì sẽ làm giảm chất lượng
của gelatin (thường từ 2
÷
4 lần, thời gian trích ly sau dài hơn lần trích ly trước).
2.4.3. Quá trình tinh sạch

Dịch trích ly được lọc qua cát lọc để tách huyền phù (lipid, sợi collagen chưa
thuỷ phân) sau đó qua cột trao đổi ion hay lọc tinh để tách muối vô cơ và chỉnh pH
về 5 ÷ 5,8.
Đối với các loại trọng lượng phân tử thấp của gelatine, nhà sản xuất có thể
sử dụng kỹ thuật màng vi lọc hiện đại thay vì máy ly tâm và các bộ lọc. Với kích
thước lỗ chân lông khoảng 1 micron, hầu hết các phân tử gelatine tuyến
tính có thể đi qua màng, trong khi các hạt hình cầu chất béo hoặc chất rắn được giữ
trở lại.(những thành phần này không thích hợp để sản xuất gelatin
Hình 2.6. Màng vi lọc ở nhà máy lọc gelatine trọng lượng phân tử thấp
2.4.4. Quá trình cô đặc
Thiết bị thường dùng là thiết bị cô đặc dạng màng rơi, tuần hoàn hay các thiết
bị bay hơi lớp mỏng , thực hiện trong điều kiện chân không với nhiệt độ vừa đủ để
tránh hiện tượng thoái hóa hoặc thay đổi tính chất vật lý của gelatin.Quá trình này
tiến hành ở nhiệt độ 52
0
C hoặc trong khoảng 50-100
0
C tùy thuộc vào thiết bị cô
đặc. Nước sau khi cô đặc được ngưng tụ được dùng để tái chế, tái sử dụng như làm
vệ sinh cho thiết bị.Nồng độ cuối cùng được điều chỉnh thong qua thiết bị bay hơi,
kích thước trong đó.Tùy thuộc vào từng loại gelatin mà nồng độ gelatin khoảng
50% là đạt được yêu cầu. Dung dịch sau cô đặc có độ nhớt cao được đưa qua lưới
lọc để khử sạch lại.
2.4.5. Quá trình sấy
Trước khi sấy, dung dịch gelatin đã được cô đặc sẽ đem tiệt trùng nhanh ở
140
0
C rồi làm lạnh nhanh tạo dạng gel. Gel gelatin được đưa qua thiết bị sấy liên
tục sử dụng không khí nóng 32
÷

60
0
C (nhiệt độ không khí được giữ ổn định) rồi tạo
hình theo yêu cầu.
Trong suốt quá trình sấy, hàm lượng nước được loại bỏ bởi sử dụng lọc,
không khí tách ẩm và tiêu diệt vi sinh vật. Bởi vì điểm nóng chảy thấp, gelatin
không thể được sấy khô bằng cách sử dụng trực tiếp không khí ấm áp.Do đó, ban
đầu, độ ẩm tương đối của không khí khô là 10-15%. Nhiệt độ không khí ban đầu là
khoảng 30
0
C, và sẽ dần tăng lên theo mức độ khô của các gelatine.Lúc này không
khí sẽ hấp thụ nước là sẽ làm khô gelatin.Đến cuối của quá trình, không khí vào
khoảng khí 60
0
C, có độ ẩm cao.Trước khi sẵn sàng cho việc lưu trữ trung
gian, gelatin được nghiền và xay đến một kích thước rất nhỏ.
Ngoài ra, có thể dùng phương pháp sấy phun nhằm tránh thay đổi tính chất
của gelatin.
Hình 2.7. Gelatin được đẩy từ trao đổi nhiệt trong hình dạng “mì sợi”
sang thiết bị băng tải máy sấy
 !"#
Khi gelatin được ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, các đặc
tính kỹ thuật của gelatin là yếu tố được quan tâm hàng đầu. Các đặc tính này ảnh
hưởng tới chất lượng sản phẩm, khả năng ứng dụng của gelatin vào các loại sản
phẩm khác nhau. Vì vậy cần phải nghiên cứu đầy đủ, sâu sắc các đặc tính kỹ thuật
của gelatin nhằm nâng cao khả năng ứng dụng của gelatin.
3.1. Điểm đẳng điện
Điểm đẳng điện (pI) của hệ khuếch tán được định nghĩa là giá trị pH của môi
trường mà tại đó các hạt phân tán không chuyển động trong điện trường.
Điểm đẳng điện có vai trò rất quan trọng trong việc xác định hiệu quả hoạt

động bề mặt của gelatin.Về mặt lý thuyết, phương pháp để xác định điểm đẳng điện
của 2 loại gelatin A và B có khác nhau nhưng trên thực tế có thể được xem là giống
nhau.
Giống như các loại protein khác, gelatin có thể xem là acid hay bazo, điều này
phụ thuộc vào giá trị pH.
+ Trong dung dịch acid (pH< 5), gelatin tích điện dương, còn trong dung dịch
base (pH >9), gelatin tích điện âm. Trong trường hợp dung dịch gelatin có pH
(5÷9), gelatin kiềm tính sẽ tích điện âm, gelatin acid tính sẽ tích điện dương. Tại
điểm trung gian, khi gelatin không chuyển động trong điện trường thì xem là điểm
đẳng điện.
.
Hình.1: Khả năng tích điện của gelatin loại A và B trong dung dịch có pH khác
nhau
Điểm đẳng điện của dung dịch gelatin phụ thuộc vào:
+ Nguồn nguyên liệu: gelatin có nguồn gốc từ ossein thì pI trong khoảng 6,5
÷
7,5; từ da heo thì pI trong khoảng 7,5
÷
9,0.
+ Phương pháp sản xuất: gelatin được sản xuất bằng phương pháp acid có pI
trong khoảng 6,5
÷
9,0. Gelatin được sản xuất bằng phương pháp kiềm có pI trong
khoảng 4,8
÷
5,2. Sự khác nhau này là do các phản ứng làm phá vỡ các liên kết
trong quá trình sản xuất. Quá trình xử lí bằng kiềm đã cắt đứt hầu hết các liên kết
và chỉ còn một tỉ lệ nhỏ các nhóm amin.
Giá trị pI và sự phân bố khối lượng phân tử sẽ có ảnh hưởng đến độ nhớt, độ
bền gel của dung dịch gelatin… và từ đó quyết định đến khả năng ứng dụng của

gelatin trong các lĩnh vực khác nhau.
3.2. Sự phân bố khối lượng của gelatin
Gelatin có bloom cao thường chứa một tỉ lệ lớn (30 – 35%) các phân tử có
kích thước giống nhau dưới dạng các chuỗi α-và β Phần lớn các gelatin cũng
chứa các tổ hợp với phân tử có khối lượng trên 10 triệu và các polypeptit với các
phân tử có khối lượng ít hơn 80.000.
Sự phân bố khối lượng phân tử: các dạng gelatin thường gặp bao gồm các
chuỗi δ với khối lượng phân tử 230.000-340.000, chuỗi β với khối lượng phân tử
123.000 – 230.000, chuỗi α với khối lượng phân tử 80.000 – 125.000 và các chuỗi
α nhỏ 10.000 – 80.000
Ứng dụng tính chất này trong sản xuất vỏ gelatin (vỏ con nhộng) sử dụng
lượng chuỗi gama cao sẽ cho ra một cấu hình quá nhanh và độ nhớt dung dịch tăng
lên nên vỏ tạo ra không bị méo mó. Ngược lai nếu sử dụng chuỗi gama với một
lượng quá nhỏ gel sẽ hình thành chậm chạp và hỏng đến nỗi không thể lấy vỏ ra
hoàn toàn từ phân bố gel hình trụ. Những đoạn α, β, góp phần vào độ bền và độ
nhớt của gel và nếu mẫu này có nhiều chuỗi sub-α nó sẽ có độ nhớt tương đối thấp
và cấu hình kém, kết quả là độ nhớt của gel sẽ không phù hợp cho quá trình đóng
bao. Nói chung lượng chuỗi gama cao sẽ cho ra cấu hình gel tốt nhưng lượng chuỗi
sub-α sẽ cho ra cấu hình gel kém.