Nghiên cứu quy trình sản xuất gelatin da cá tra bằng phương pháp kiềm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG

PHAN THỊ TRÚC MAI

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT GELATIN
DA CÁ TRA BẰNG PHƯƠNG PHÁP KIÈM

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THựC PHẨM

Cần Thơ,


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG
NGHỆ THựC PHẨM

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT GELATIN
DA CÁ TRA BẰNG PHƯƠNG PHÁP KIÈM

Giáo
viên
hướng
dân:
Sinh
viên

thưc
hiên:
Phan Thị Trúc Mai MSSV: LT10022 Lóp: CNTP K36LT
TS. Bùi Hữu Thuận

Cần Thơ,


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36 - 2012

Trường Đại học cần Thơ

Luận văn đính kèm theo đây, với đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất gelatỉn
da cá tra bằng phương pháp kiềm” do sinh viên Phan Thị Trúc Mai thực hiện
và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua.
Cần Thơ, ngày.... tháng......năm 2012
Giáo viên hướng dẫn

Chủ tịch hội đồng


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36 - 2012

Trường Đại học cần Thơ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu và kết quả đuợc trình bày trong luận văn là trung thực
và chua từng đuợc ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào truớc đây.
Sinh viên thực hiện
Phan Thị Trúc Mai

Luận văn Tốt nghiệp khóa 36 - 2012

Trường Đại học cần Thơ

LỜI CẢM TẠ
Trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp tôi đã gặp không ít khó khăn về nhiều
mặt, nhờ sự giúp đỡ của cha mẹ, thầy cô và bạn bè tôi đã hoàn thành đề tài này.
Xin cảm ơn các thây cô Bộ môn Công nghệ Thực phâm - Khoa Nông Nghiệp &
Sinh học ứng dụng đã giảng dạy và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu cho
tôi.
Xin chân thành cảm ơn Thầy Bùi Hữu Thuận, Thầy đã huớng dẫn tận tình và chu
đáo, đã tạo những điều kiện thuận lợi, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu đế
tôi hoàn thành tốt quyển luận văn này.
Bên cạnh đó, xin cảm ơn toàn thế cán bộ phòng thí nghiệm và các bạn sinh viên
lớp Công nghệ Thực phẩm K36LT đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.
Cần Thơ, ngày tháng năm 2012
Sinh viên thực hiện
Phan Thị Trúc Mai


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36 - 2012

Trường Đại học cần Thơ

TÓM TẮT
Da cá tra là phụ phẩm của quá trình chế biến cá tra fille công nghiệp, chiếm từ 57% khối lượng nguyên liệu phần lớn chỉ được sử dụng trong chế biến thức ăn gia
súc hay xuất khẩu với giá rất thấp. Đây là nguồn nguyên liệu thích hợp cho việc
sản xuất gelatin. Đe tài “chế biến gelatin da cá tra bằng phương pháp kiềm” được

tiến hành nhằm mục đích tận dụng nguồn phụ phấm dồi dào, bước đầu khảo sát
khả năng sản xuất gelatin da cá tra bằng natri hydroxit.
Thí nghiệm được tiến hành nhằm khảo sát ảnh hưởng của các thông số: nồng độ
NaOH 0,1N; 0,2N; 0,3N, 0,4N với thời gian ngâm 15 phút; 25 phút; 35 phút ở
nhiệt độ 45°c đến mức độ sạch và tỉ lệ thu hồi của nguyên liệu trong công đoạn
làm sạch da cá tra. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH 0,0IN; 0,02N; 0,03N; 0,04N;
0,05N với thời gian thủy phân 4 giờ, 5 giờ, 6 giờ, 7 giờ, 8 giờ ở nhiệt độ 45 °c
trong công đoạn xử lý NaOH đến độ bền gel của gelatin. Xác định các tính chất
của sản phấm gelatin sản xuất bằng natri hydroxit so với gelatin sản xuất bằng
acid acetic và gelatin trên thị trường xuất xứ Trung Quốc với các chỉ tiêu: độ bền
gel, hàm lượng protein, độ ấm và hiệu suất thu hồi.
Ket quả thí nghiệm cho thấy nồng độ NaOH, thời gian ngâm và thời gian thủy
phân ảnh hưởng đến công đoạn làm sạch và xử lý NaOH. Với thời gian ngâm là
15 phút và nồng độ NaOH 0,2N ở nhiệt độ 45°c đạt giá trị cảm quan và hiệu suất
thu hồi cao nhất. Thời gian thích họp để thủy phân da cá tra là 7 giờ với nồng độ
NaOH 0,03N ở nhiệt độ 45°c cho độ bền gel cao nhất. Các đặc tính phẩm chất
của gelatin da cá tra sản xuất bằng NaOH và acid acetic cao hon gelatin xuất xứ
Trung Quốc hiện hành trên thị trường.
MỤC LỤC


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36 - 2012

Trường Đại học cần Thơ


Luận văn Tốt nghiệp khóa 36 - 2012
DANH SÁCH HÌNH

Trường Đại học cần Thơ

Luận văn Tốt nghiệp khóa 36 - 2012
DANH SÁCH BẢNG

Trường Đại học cần Thơ


CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐÈ
1.1 ĐẶT VÁN ĐÈ

Gelatin là một hợp chất cao phân tử thu nhận được từ collagen, một loại protein
văn của
tốt nghiệp
khóa
36 xương,
liên thông
- 2012
Trường Đụi học cần Thơ
chủ yếu có trong các môLuận
liên kết
động vật
như:
da và
gân. Gelatin
được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chế biến thực phấm, trong kỹ thuật
nhiếp ảnh, trong công nghiệp và cả trong y học.
Gelatin được sử dụng trong các sản phẩm thực phẩm. Các thực phẩm có sử
dụng gelatin có thế được chia làm một số nhóm như: kẹo và mứt cô đặc; các sản
phẩm từ sừa; các sản phẩm từ thịt;... Gelatin được sử dụng rộng rãi do nhừng

tính chất chức năng vật lỷ hơn là nhừng giá trị dinh dường protein của nó.
Chúng có nhiệt độ nóng chảy dưới 37°c, điều này làm cho chúng tan chảy trong
miệng và rất dễ hòa tan. Gelatin được sử dụng rộng rãi trong các sản phâm thịt
đê làm tăng thêm mùi vị của sản phẩm bên cạnh sự tạo gel làm cho sản phẩm có
hình dáng đẹp. Trong một số trường hợp, sự keo hóa được biết đến như một đặc
tính tạo sự hấp dẫn. Chẳng hạn trong đồ hộp thịt, gelatin có thế được thêm vào
hộp trước khi thanh trùng. Trong quá trình thanh trùng, các chất tiết ra từ thịt
được hấp thụ bởi gelatin và tồn tại dưới dạng gel khi mở nắp hộp.
Gelatin được sử dụng trong các sản phẩm từ sữa như là một chất tạo cấu trúc.
Hơn nữa, nó còn có những đặc tính hấp dẫn ngay cả trong trường họp có sự
hiện diện của chất béo. Gelatin giúp tạo sự ổn định cho sản phẩm, làm giảm xu
hướng tách nước do sự kết họp với casein trong sũa, làm tăng hiệu suất sản
xuất. Gelatin có thế cho vào sữa trước khi lên men và nhiệt độ nóng chảy thấp
của nó làm cho sản phấm có tính đặc thù khi sử dụng.
Trong sản phấm kẹo mứt, gelatin được sử dụng như chất tạo gel trong sản phấm
kết dính. Trong việc sản xuất nhùng sản phẩm này, gelatin kết hợp với đường và
đường siro. Sự cạnh tranh nước giữa gelatin và hợp chất cao phân tử đường
trong sản phẩm có hàm lượng nước thấp có thể dẫn đến sự kết tủa của gelatin
làm cho sản phâm trở nên cứng hơn.
Trong kỳ thuật nhiếp ảnh, gelatin được sử dụng trong việc làm phim.
Trong công nghiệp, gelatin được sử dụng làm keo dán kỳ thuật.
Trong y học, gelatin được sử dụng làm vỏ nhộng thuốc (capsules).
Hiện nay trên thế giới gelatin được sản xuất khoảng 140.000 - 160.000 tấn mỗi
năm và mức độ sử dụng gelatin trong thực phấm tăng trung bình khoảng 3%,
chủ yếu sử dụng trong kẹo mứt và những sản phấm có năng lượng thấp.
Ó Việt Nam trong những năm gần đây, thủy sản đã trở thành một trong những
ngành kinh tế mũi nhọn về kim ngạch xuất khấu trong cả nước, đạt 2.246 tỉ
USD trong năm 2003. Một số tỉnh thuộc đồng bằng Sông Cửu Long như: An

Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long và cần Thơ với điều kiện thiên nhiên ưu đãi đã
và đang phát triển mạnh ngành nuôi trồng, chế biến và xuất khẩu thủy sản;
trong cá tra phi lê đông lạnh là một trong những mặt hàng chủ lực. Trong năm
2003, riêng tỉnh An Giang
đã văn
cungtốtcấp
khoảng
150.000
cá -tra
nguyên Trường
liệu
Luận
nghiệp
khóa
36 liên tấn
thông
2012
Đụi học cần Thơ
cho các nhà máy chế biến thủy sản. Phần thịt cá được sử dụng trong sản phấm
phi lê chiếm khoảng 30% trọng lượng thân cá; phần phụ phấm mà chủ yếu là
da, xương chiếm khoảng 70% (trong đó phần da cá chiếm 5-7%) trọng lượng
thân cá thường được bỏ đi hoặc bán đi với giá rất thấp.
Việc khảo sát, nghiên cứu trích ly gelatin từ da cá tra sẽ làm tăng giá trị các
phần phụ phấm, góp phần thiết thực trong việc giải quyết khó khăn cho người
dân nuôi cá tra ở các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long và các nhà máy sản xuất
mặt hàng cá tra phi lê đông lạnh.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN cứu
Sản xuất ra sản phẩm gelatin da cá tra bằng phương pháp kiềm, các thí nghiệm
được tiến hành như sau:
Ánh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian ngâm đến quá trình làm sạch da cá

tra ở nhiệt độ 45°c.
Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian thủy phân collagen đến độ bền
gel của gelatin ở nhiệt độ 45°c.
Xác định các tính chất của sản phấm gelatin da cá sản xuất bằng
phương pháp kiềm (NaOH) so với gelatin sản xuất bằng acid acetic và
gelatin trên thị trường xuất xứ Trung Quốc.


CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 GIỚI THIỆU Sơ LƯỢC VỀ CÁ TRA

Cá tra là một loài cá có giá trị kinh tế cao, trong tự nhiên cá tra phân bố ở sông
Chao Phraya (Thái Lan) và lưu vực sông Mekong (Thái Lan, Lào, Campuchia
và Việt Nam).
Theo Mai Đình Yên et al. (1992) cá tra có thân dài, dẹp ngang, đầu nhỏ vừa
phải, viền lưng dốc từ đầu mõm đến gốc vây lưng, mắt tương đối to, miệng
rộng, hai lỗ mùi nằm gần nhau, răng khẩu cái và răng khẩu lá mía biến thành 4
đốm dẹp hình vòng cung. Có 2 đôi râu, râu hàm trên ngắn hơn Vi chiều dài đầu,
râu hàm dưới ngắn hon % chiều dài đầu. Vây lưng và vây ngực có một gai cứng
mang răng cưa ở mặt sau. Khởi điểm vây lưng gần như đối xứng với vây bụng.
Vây mỡ nhỏ, vây hậu môn tưong đối dài, vây đuôi phân thùy sau. Thân có màu
xám, hơi xanh ở trên lưng, hai bên hông và bụng nhạt. Vây lưng và vây bụng
màu xám đen, phần cuối vây dOuoói có màu hơi đỏ. Cá có kích thước tương đối
lớn. Mầu lớn nhất gặp được dài 90cm, nặng 17kg.
Theo hệ thống phân loại của G. V. Lindberg (1974) cá tra
thuộc c' Lớp Cá Pisces •S Bộ Cá Nheo Siluriíonns s Họ Cá
Tra Pangasidae Giống Cá Tra Pangasius
s Loài Cá Tra Pangasius hypophthalmus (Sauvage 1878).
Cá tra là một trong 9 loài thuộc giống Pangasius được phát hiện ở đồng bằng

Sông Cửu Long (ĐBSCL). Đây là loài cá nuôi rất quen thuộc vì có tính háu ăn,
có thể tận dụng được nhiều loại thức ăn khác nhau. Mặt khác, chúng chịu đựng
được tốt với môi trường khắc nghiệt, nuôi được ở mật độ cao, sống được ở
nhiều loại hình mặt nước, cả những ao hồ có hàm lượng oxy hòa tan thấp, tăng
trưởng nhanh. Cá tra có một vị trí quan trọng trong sản xuất nghề cá ở ĐBSCL.
Từ những năm 1940, cá tra đã được nuôi trong ao và việt phát triển nghề nuôi
cá tra ở ĐBSCL đã góp phần cung cấp nguồn thực phấm chính yếu cho người
dân. Vào những năm 1980, cá tra vẫn đang là đối tượng nuôi chủ yếu ở ĐBSCL,
90% diện tích ao hầm ở nông thôn nuôi cá tra. Tại các tỉnh An Giang, Đồng
Tháp, Vĩnh Long và cần Thơ nghề nuôi cá bè đã và đang phát triển mạnh mẽ,
mang tính công nghiệp. Kể từ năm 1990, sản phâm cá tra phi lê đông lạnh đã trở
thành một trong những mặt hàng chủ lực góp phần vào sự tăng trưởng liên tục
của ngành thủy sản Việt Nam.
Phụ phấm từ quy trình sản xuất cá sau khi phi lê có thế chiếm 75% trọng lượng
nguyên liệu (Shahidi, 1994), trong đó riêng phần da cá (được tính từ hai miếng


thịt cá sau phi lê) chiếm từ 5-7% trọng lượng thân cá; đây chính là nguồn
nguyên liệu tuyệt vời cho việc điều chế những thực phẩm giàu protein, bên cạnh
việc làm giảm sự ô nhiễm môi trường và cải thiện chất lượng trong chế biến cá.
2.2 GELATIN

Định nghĩa
Thuật ngữ gelatin đã trở nên phố biến từ những năm 1700, được bắt nguồn từ
tiếng Latin gelatus, nghĩa là màng hay chất làm đông. Hiện nay có nhiều cách
khác nhau đe định nghĩa gelatin:
Theo Ramachandran (1967), gelatin là một polypeptide có khối lượng phân tử
lớn, có nguồn gốc từ collagen, thành phần protein chính của tế bào động vật, có
trong xương, da và nội tạng.
Theo Rose (1987), mặc dù thuật ngừ gelatin đôi khi được dùng để chỉ cho nhiều

loại gel khác nhau nhưng chủ yếu dùng đế chỉ những họp chat protein có nguồn
gốc từ collagen.
Theo Bailey và Paul (1998), gelatin về căn bản là protein tinh sạch dùng trong
thực phấm, thu nhận từ collagen đã bị thoái hóa do nhiệt, có cấu trúc như
protein động vật.
Theo tô chức y khoa của Mỳ (USP - United States Pharmacopedia, 1990),
gelatin được định nghĩa như là một sản phấm của quá trình thủy phân collagen
có nguồn gốc từ da, xương của động vật. Năm 1973, WHO đã đưa ra tiêu chuấn
nhận biết và độ tinh sạch của gelatin thực phấm và xem gelatin như là một loại
thực phấm. Tượng tự, EC - Europe an Community cũng đã xếp gelatin vào thực
phấm chứ không phải là phụ gia nên gelatin không có số đăng kí của phụ gia
“E”.
Như vậy, có thể xem gelatin là một sản phẩm có nguồn gốc từ collagen bằng
cách thủy phân acid hay kiềm. Chính vì thế, các tính chất của gelatin phụ thuộc
vào nguồn gốc, tuổi và loại của collagen nguyên liệu.
(Nguồn: Võ Quốc Văn, 2004)

2.2.1

Collagen
Collagen là một thành phần cấu trúc chính của các sợi mô liên kết màu trắng và
nó hiện diện trong tất cả các mô, cơ quan. Collagen là thành phần cấu tạo chiếm
khoảng 30% của tất cả protein có trong động vật có xương sống và động vật
không xương sống, dưới kính hiển vi, nó được nhìn thấy là các sợi trắng đục
được bao quanh bởi các protein và mucopolysaccharide khác.
Collagen có trong xương, da, gân, sụn và trong hệ thống tim mạch. Collagen là
protein hình sợi, không đàn hồi được, do đó bảo vệ cơ chống sự kéo căng. Khi
xử lý nhiệt trong môi trường ấm, các sợi collagen co lại, sau đó bị gelatin hóa

2.2.2

khi nhiệt độ cao. Ớ trạng thái tự nhiên, collagen chỉ bị pepsine và collagenase
thủy phân sau khi biến tính mới bị trypsine, chymotrypsine, cacboxypeptydase
thủy phân (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2008).
Trong tổng số 20 acid amin đuợc tìm thấy trong protein, thành phần cấu tạo của
collagen có đến 18 loại. Trong collagen chứa một lượng cao glycin, prolin và
hydroxyprolin; các acid amin khác chỉ chiếm 13-15%. Hydroxyprolin là thành
phần chủ yếu, đặc trưng của collagen, nó chỉ tìm thấy khoảng 2% trong elastin.
Nhiều tác giả đã mô tả chi tiết về cấu trúc hóa học của collagen (Babian và
Bowns, 1997; John, 1997; Veis, 1978; Ledward, 1986; Rose, 1987; Stainsby,
1990, Võ Quốc Văn, 2004)
Sự chuyển đổi collagen - gelatin
Sử chuyên đôi của collagen thành gelatin là sự chuyên đôi chủ yêu xảy ra trong
việc sản xuất gelatin. Sự chuyển đổi này của nhừng thớ có tổ chức cao của
collagen, chúng không tan trong nước, tạo thành một hệ thống khử polymer gọi
là gelatin đã được mô tả chi tiết bởi Veis (1964). Sự phức tạp trong cấu trúc của
collagen và sự đa dạng của các phương pháp xử lý bang enzym và hóa chất có
thế áp dụng trong sản xuất gelatin, giải thích sự hiện diện đa dạng của nhiều loại
gelatin.
Mặc dù những phương pháp kiếm soát chất lượng và sản xuất hiện đại đã được
sử dụng nhưng sản xuất gelatin thương mại vẫn còn phụ thuộc nhiều vào kinh
nghiệm. Nó đòi hỏi xúc tác thủy phân bang acid hoặc kiềm cho gelatin, một
dạng keo tan trong nước. Enzym thủy phân cũng được sử dụng trong việc thủy
phân gelatin. Cách đơn giãn nhất để chuyển đổi collagen thành gelatin là làm
biến đổi tính tan của collagen. Biến tính nhiệt có thế thực hiện bằng cách gia
nhiệt collagen trong môi trường acid yếu đến nhiệt độ khoảng 40°c. Tại điểm
này các thớ và sợi collagen tách ra thành các đơn vị tropocollagen do bị cắt đứt
các liên kết hydro và liên kết kỵ nước, việc này giúp cho sự ổn định đường xoắn
ốc của collagen (Johns và Courts, 1977; Võ Quốc Văn, 2004). Bước tiếp theo

phản ứng thủy phân collagen là bẻ gãy các liên kết nội phân tử giừa 3 chuồi của
xoắn ốc.
Phản ứng thủy phân collagen có the dẫn đến 3 kết quả:
V Sự hình thành của 3 chuỗi a độc lập.
V Sự hình thành của một chuỗi ß (2 chuỗi a được liên kết bởi một hoặc hai liên kết
cộng hóa trị) và một chuỗi a độc lập.
V Sự hình thành của một chuồi Ỵ (3 chuồi liên kết bởi liên kết cộng hóa trị).
Điếm khác biệt chủ yếu giữa các hình thức a, ß và Y của gelatin là trọng lượng
phân tử. Ớ dạng a, trọng lượng phân tử thay đối từ 80.000 - 125.000 và ở dạng ß
từ 160.000 - 250.000. Ở dạng y có trọng lượng phân tử từ 240.000 - 375.000.
2.2.3


(Võ Tấn Thành, 2000).
Gelatin thương mại được chia làm 2 nhóm: gelatin nhóm A thu được từ cách
tiền xử lý bang acid và gelatin nhóm B thu được từ cách tiền xử lý bằng kiềm.
Một số nguyên liệu, chẳng hạn nhu xuơng có thể đuợc tiền xử lý bằng cả 2 quá
trình nhưng những loại khác nhau, ví dụ như da heo thì quy trình xử lý bởi một
phưong pháp riêng biệt (Võ Quốc Văn, 2004).
Sản xuất gelatin
Gelatin được sản xuất từ sự thủy phân collagen, với nguồn nguyên liệu chủ yếu
là da và xương. Ngoài ra, còn có thế sử dụng bong bong cá. Sản xuất gelatin
công nghiệp ở nước Mỳ được bắt đầu vào năm 1850. Vào khoảng thời gian này,
nguồn nguyên liệu chủ yếu là xương, da thú nhưng việc sản xuất chỉ tăng đáng
kế vào năm 1930 khi da heo được sử dụng như một nguồn nguyên liệu. Ớ Châu
Âu, 25 - 30 năm sau sự sản xuất gelatin mới bắt đầu, nhưng hiện nay Châu Âu
là một trong những khu vực sản xuất gelatin nhiều nhất.
Với nguồn nguyên liệu thô ban đầu khác nhau, gelatin sản xuất từ xương, da, da
heo, cũng có sự phân biệt. Gelatin cũng phân biệt theo tiến trình sản xuất.
Gelatin được chia làm hai dạng: gelatin A được trích từ việc xử lý axit và

gelatin B được trích từ việc xử lý kiềm (Fereidoon Shahidi, 2007; Võ Quốc
Văn, 2004).
2.2.5
Xử lý
Sản xuất gelatin công nghiệp liên quan đến các quá trình xử lý và điều kiện thủy
phân cấu trúc tổ chức collagen để đạt được gelatin có thể tan. Điều này có thể
được thực hiện bằng một quy trình xử lý axit hoặc kiềm.
2.2.5.1
Xử lý băng axid
Trong thời gian gần đây, quá trình xử lí bang acid ngày càng trở nên quan trọng
ở Châu Âu, có thế rút ngắn thời gian thủy phân trong thời gian ngắn (10-48
giờ).
Quá trình này thích hợp dùng cho những collagen có ít liên kết ngang cộng hóa
trị thường được tìm thấy trong da heo, da cá hay protein xương sạch - các loại
collagen còn trẻ, chưa trưởng thành. Da của heo con thường khoảng 9 tháng
tuổi có ít liên kết ngang nên ngâm trong dung dịch acid 18-24 giờ sẽ tạo hiệu
quả cho quá trình chuyển đổi. Acid sulfuric và acid chlohydric thường được
dùng, có thể kết hợp với acid phosphoric đê làm chậm quá trình tạo màu. Riêng
đối với da cá nước ngọt, nhiều loại acid hữu cơ có thế được sử dụng như: acid
acetic, acid citric hoặc acid lactic...để làm trương nở da một cách có hiệu quả.
Ưu điểm của quá trình xử lỷ acid là thời gian xử lý nhanh.
Quá trình xử lý bằng axit đã được sử dụng rộng rãi đối với các chế phẩm
collagen. Điều kiện xử lý axit phổ biến nhất được sử dụng là dung dịch axit
2.2.4


acetic 0,5M (Fereidoon Shahidi, 2007; Võ Quốc Văn, 2004).
2.2.5.2
Xử lỷ bằng kiềm
Xương hoặc da được ngâm trong môi trường kiềm (thường sử dụng vôi hoặc

NaOH) trong nhiều tuần ở nhiệt độ môi trường. Sự hình thành trong dung dịch
xử lý bảo đảm loại trừ hiệu quả chất béo, các protein không bền và các phân tử
nhỏ ở


dạng polysaccharides và các họp chất hữu cơ nhỏ khác. Xuất phát tù’ sự loại trừ
này, một mục đích quan trọng của quá trình xử lỷ kiềm là để tiêu hủy một vài
liên kết hóa học trong collagen làm cho collagen có thể hòa tan trong nước. Quá
trình xử lỷ kiềm có thế kéo
dàivăn
từ 6tốt
- 20
tuần. khóa 36 liên thông — 2012 Trường Đụi học cần Thơ
Luận
nghiệp
Một lợi thế của phương pháp xử lý bằng kiềm có thế loại bỏ một lượng đáng kế
các chất phi collagen (Fereidoon Shahidi, 2007; Võ Quốc Văn, 2004).
Tính chất của gelatin
Khi dùng gelatin trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, tính chất công nghệ
của gelatin là yếu tố được quan tâm hàng đầu. Các tính chất này ảnh hưởng tới
chất lượng sản phấm, khả năng ứng dụng của gelatin vào các loại sản phấm
khác nhau. Vì vậy cần phải nghiên cứu đầy đủ, sâu sắc các tính chất công nghệ
của gelatin nhằm nâng cao khả năng ứng dụng của gelatin.
2.2.6.1
Câu trúc hóa học của gelatin
Trong thành phần của gelatin, protein chiếm 86 - 90%, muối vô cơ chiếm không
quá 2%, nước chiếm từ 8 - 12%. Phân tích 100g gelatin ta thu được 18 loại axit
amin với tỉ lệ như trong bảng sau:
Báng 2.1: Thành phần axit amỉn trong gelatin
Tỷ

Loại axit
Tỷ
Tỷ
Loại axit
Loại axit
lệ
amin
lệ
lệ
amin
amin
Tyrosin
0,4
Threonin
Arginin
2,0
10,0
Methionin
0,7
Valin
Glutamic
10,3
2,2
acid
Histidin
0,8
Leucin
2,5
Alanin
10,4

Hydroxylys 0,9
Hydroxypr
Lysin
2,9
11,4
in
olin
Isoleucin
Serin
3,4
Prolin
1,0
12,0
Phenylalan
Aspartic
4,8
Glycin
23,2
1,1
yn
acid
T
(Nguôn: Bringing Chemistty to Life, 2003)
Thành phần protein trong gelatin có gần đầy đủ các loại acid amin, ngoại trừ
tryptophan và cystein chỉ đôi khi tìm thấy dạng vết.
Tỉ lệ giữa các acid amin có thế khác nhau, phụ thuộc vào nguyên liệu và
phương pháp sản xuất. Các acid amin liên kết với nhau theo liên kết peptide tạo
thành phân tử gelatin.
Mặc dù có gần đủ các loại acid amin nhưng gelatin không phải là một hệ protein
hoàn chỉnh, khi so sánh với hệt protein trứng hay sữa thì gelatin có một hệ

protein không hoàn chỉnh và chưa cân đối. Protein của gelatin cũng tương tự
như các nguồn khác thiếu thành phần tryptophan, có tỉ lệ giữa các acid amin
không cân đối so với nhu cầu hấp thu các loại acid amin của con người.
2.2.6


Alanine
Arginine Aspartic acid Glutamic acid Glycine Histidine Hydroxylysine
Hydroxy proline Isleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine Proline
Serine Threanine Thyrosine Valine
Luận
văn
tốt
nghiệp
khóa 36
0
5
10
15 20 25
30 liên
35thông — 2012 Trường Đụi học cần Thơ
Amino Acid Composition [Mol %]
■ Type A Gelatine
■ Type B Gelatine
Hình 2.Ỉ Tỉ lệ các thành phần acid amin cơ bản của gelatin
(Nguồn: Bringing Chemistry to Life, 2003)
Gelatin không là chat hóa học đơn giản mà là sự kết hợp của những amino axit
liên kết peptid tạo thành dạng polymer khác nhau có khối lượng phân tử từ
15000 - 400000 (Theo trích dẫn của Hồ Thị Xuân Hồng, 1998; Võ Quốc Văn,
2004). Gelatin chứa 50,5% carbon, 6,8% hydrogen, 17% nitrogen, 25,2%

oxygen và 0,5% lưu huỳnh.
Hình 2.2: Một phần cấu tạo hóa học của gelatin
Ç=KHj
I*
(Nguồn:
atin, co.za)


Luận văn tốt nghiệp khóa 36 liên thông — 2012

Trường Đụi học cần Thơ

Tính chất vật lí của gelatin
Gelatin là chất rắn dạng miếng, vảy, bột hoặc hạt, không mùi, không vị, trong
suốt, có màu tù' vàng nhạt đến màu trắng. Ớ nhiệt độ và độ ẩm bình thuờng,
gelatin chứa từ 9-12% ấm và có tỉ trọng riêng từ 1,3-1,4.
Các hạt gelatin rắn khi ngâm trong nuớc sẽ hút nước và trương nở. Gelatin có
the hấp thu một lượng nước gấp 5-10 lần khối lượng của nó. Khi gia nhiệt,
gelatin đã hydrat hóa sẽ nhanh chóng chuyên thành dạng dung dịch.
Gelatin tan trong các polyol như glycerin, propylen glycol, sorbitol, mannitol,
không tan trong con, acetone, ecu, benzen, ether và các dung môi hữu cơ khác.
Các muối phosphate, citrate, sulfate ở nồng độ thấp cũng làm gelatin trong dung
dịch nồng độ cao kết tủa.
'C Điêm đăng điện
Điểm đẳng điện (pl) của dung dịch 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 của dung dịch gelatin phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại
gelatin, phương pháp sản xuất:
Nguồn nguyên liệu: gelatin có nguồn gốc từ xương có pl trong khoảng 6,57,5; còn gelatin có nguồn gốc từ da heo có pl khoảng 7,5 - 9,0.
Phương pháp sản xuất: gelatin được sản xuất bằng phương pháp acid có pl

khoảng 6,5 - 9,0. Gelatin được sản xuất bằng phương pháp base có pl 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 bang base đã cắt đứt hầu hết các liên
kết và chỉ còn một tỉ lệ nhỏ các nhóm amin.
V Độ nhớt (Võ Quốc Văn, 2004)
Theo Johnston (1983), gelatin có độ nhớt cao sẽ có giá trị kinh tế cao hơn. Độ
nhớt của dung dịch phụ thuộc vào:
Đặc tính nguyên liệu gelatin: theo Gudmunsson và Hafsteinsson (1977), độ
nhớt của dung dịch gel phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng phân tử hơn là
thành phần acid amin của gelatin đó.
Nồng độ dung dịch: độ nhớt của dung dịch đậm đặc phụ thuộc chủ yếu vào
tương tác thủy động học giữa các phân tử gelatin.
Dung môi: ảnh hưởng của dung môi và các phân tử càng trở nên kém quan
trọng khi nồng độ dung dịch tăng lên.
pH của dung dịch: độ nhớt nhỏ nhất tại điếm đắng điện pl.
Nhiệt độ: trên 40°c độ nhớt sẽ giảm theo tỉ lệ mũ với độ tăng của nhiệt độ.
Tại giá trị pl dung dịch có độ nhớt nhỏ nhất. Ngoài khoảng pl, dung dịch có
nồng độ càng cao, độ nhớt càng tăng mạnh.
s Khả năng tạo gel
Gelatin trương nở khi được cho vào nước, hấp thụ một thể tích nước bằng 5 - 10

2.2.6.2


Luận văn tốt nghiệp khóa 36 liên thông — 2012

-

Trường Đụi học cần Thơ

lần thể tích của bản thân nó. Khi được gia nhiệt đến nhiệt độ cao hon điểm tan
chảy, gelatin đã trương nở hòa tan và tạo thành gel khi được làm nguội. Quá
trình chuyến đôi giữa dạng dung dịch và dạng gel có tính thuận nghịch. Tính
chất này được lợi dụng trong nhiều quá trình chế biến thực phẩm.
Ngoài ra, gel của gelatin bắt đầu tan chảy ở 27 - 34°c và có khuynh hướng tan
trong miệng. Tính chất này được ứng dụng nhiều trong thực phẩm. Cơ chế cơ
bản của sự tạo gel là sự thay đôi ngẫu nhiên của dạng xoắn ốc. Acid amin của
các chuỗi polypeptide khác nhau tạo một hình thể xoắn ốc khi làm nguội và các
vòng xoắn này được ồn định nhờ các cầu hydro, tạo gel ba chiều. Sự tạo gel của
gelatin được xem như sự tái tạo một phần collagen và phần đã được tái tạo này
hoạt động như một đoạn chức năng của gel.
Quá trình thủy phân có thể được xúc tiến bởi nhiều tác nhân: acid, base, nhiệt
độ, enzyme, vi khuẩn và chiếu xạ, tạo nên sự giảm từng bước trong tính chất tạo
gel của gelatin. Phạm vi thủy phân được xác định bằng cách đo độ bền gel.
Dung dịch 6,667% trong nước
Điều chỉnh pH bang acid citric hoặc NaOH đến giá trị thích hợp.
Dung dịch được giữ ở 60°c, 80°c, 100°c trong 3 giờ, 8 giờ, và 24 giờ. Đo độ
bền
gel theo tiêu chuẩn Anh sau 17 giờ ở 10°c.
c' Khả năng tạo màng của hỗn hợp gelatin với các phụ gia khác
Trong ngành công nghiệp như thực phâm hay dược phâm, màng gelatin được
dùng
rất phồ biến. Tuy nhiên màng gelatin luôn được tạo thành cùng với các phụ gia
khác
nhằm hồ trợ các đặc tính của nhau và hạ giá thành sản phẩm.
c' Điểm nóng chảy
Điểm nóng chảy là nhiệt độ làm mềm gel của gelatin. Các yếu tố ảnh hưởng đến
diêm nóng chảy:
Thời gian ổn định: điếm nóng chảy của gelatin ở cấp độ cao phụ thuộc vào
những điều kiện trong thời gian on định đầu tiên.

Nồng độ: khi độ tinh khiết của gelatin tăng, điểm nóng chảy cũng tăng.
Muối: NaCl hạ thấp điếm nóng chảy của
gelatin. c' Độ trong
Độ trong của dung dịch gelatin phụ thuộc vào sự trích ly và điều kiện trích ly. Ớ
lần trích ly đầu tiên, gelatin có độ trong cao nhất, và độ trong giảm dần ở các
lần trích ly sau. Dung dịch gelatin có độ đục cao nhất ở điếm đắng điện. Đe cải
thiện độ trong của gelatin, trong quá trình trích ly có thế tiến hành lọc, tấy trắng
và lắng trong (Lâm Trọng Hiếu, 2003).
c Màu sắc


Luận văn tốt nghiệp khóa 36 liên thông — 2012

Trường Đụi học cần Thơ

Màu sắc của gelatin phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, phuơng pháp sản xuất và
số lần trích ly. Màu sắc được đánh giá bằng thiết bị phân tích màu (colorimeter).
VĐộ ẩm
Gelatin thường được bảo quản ở độ ấm 10 -13%, tại 13% ấm và nhiệt độ 25°c
gelatin cân bằng với độ ấm tương đối của không khí RH = 60 - 65%.
2.3 ỨNG DỤNG CỦA GELATIN

Với những đặc tính của gelatin như đã trình bày thì so với nhiều loại phụ gia
khác có tính chất tương tự gelatin có nhiều ưu điểm hơn.
Gelatin được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Quan trọng nhất là
trong công nghệ thực phâm và dược phâm. Ngoài ra còn phải kê đên các ngành
như điện ảnh, mỳ phẩm, sơn, chất dán,....
Trong thực phẩm
Bảnh kẹo
“Thạch” dùng đế tráng miệng: thành phần bao gồm đường saccharose, glucose

syrup, đường nghịch đảo, gelatin, dịch trái cây, chất đệm, màu và mùi. Toàn bộ
hỗn hợp được hòa tan trong nước nóng sau đó đem làm nguội đế tạo nên sản
phẩm thạch mềm dai và trong.
Trong kẹo, gelatin có vai trò là chất tạo bọt (làm giảm sức căng bề mặt của pha
lỏng), chất ổn định (tạo độ bền cơ học cần thiết tránh biến dạng sản phẩm), chất
liên kết (liên kết một lượng lớn nước kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm).
2.3.1.2
Các sản phấm từ sữa
Gelatin được sử dụng như một phụ gia tạo cấu trúc trong công nghiệp sữa và
các sản phẩm từ sữa. Gelatin có thể được bổ sung vào sữa trước khi lên men và
điểm tan chảy thấp của chúng (< 37°C) tạo cho sản phẩm cuối cùng cảm giác
đặc trưng trong miệng.
2.3.1.3
Công nghiệp thịt
Các sản phẩm thịt giữ một vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phấm ở
nhiều quốc gia. Gelatin thu được từ nguyên liệu động vật và có thế xem như
một thành phần tự nhiên của protein thịt trong các sản phấm từ thịt.
2.3.1
2.3.1.1

Công nghiệp dưọc phẩm
Gelatin là thành phần của viên ngậm, viên bao, dung dịch đắng trương chứa từ
0,5 - 0,77% gelatin hoặc gelatin là thành phần của một loại thuốc sát trùng được
sử dụng như nước mắt nhân tạo.
2.3.3
Công nghiệp hình ảnh
Gelatin được sử dụng trong nhiếp ảnh với 3 chức năng:
- Tác nhân liên kết
- Tạo ra nhũ tưong trong đó gelatin hút nước, tạo thành dung dịch khi gia nhiệt và
2.3.2

Luận văn tốt nghiệp khóa 36 liên thông — 2012

-

Trường Đụi học cần Thơ

chuyến thành dạng gel khi làm nguội, sau khi chiết hết nước hình thành một
trạng thái bền.
Thế tích trương nở của gelatin bảo đảm cho các phản ứng hóa học diễn ra trong
suốt quá trình tráng phim.
Gelatin thường được dùng là gelatin loại B, sản xuất từ xương.
Các lĩnh vực khác
Gelatin còn được dùng trong các lĩnh vực như sản xuất thuốc nhuộm, sơn, mực
in, màng polymer...
Trong công nghệ sản xuất giấy và mực in, gelatin dùng trong ảnh bản kẽm và
định dạng khổ giấy. Đôi khi còn dùng trong sản xuất một vài loại giấy đặc biệt
như giấy tín dụng của ngân hàng, giấy dán...
Trong công nghệ mạ điện, gelatin giúp tạo ra một lóp màng phủ đồng
nhất và mỏng. Trong công nghệ sinh học, gelatin có thể dùng làm môi
trường nuôi cấy vi sinh vật, là nguồn cung cấp nitrogen cho vi sinh vật
phát triển...

2.3.4


2.5 QUY TRÌNH SẢN XUẤT GELATIN TỪ DA CÁ TRA BẰNG PHƯƠNG
PHÁP KIÈM
2.5.1

Quy trình sản xuất

Hình 2.4 Quy trình sản xuất gelatỉn từ da cá tra bằng phương pháp kiềm
2.5.2
Thuyết minh quy trình
2.5.2.1
Nguyên liệu
Nguyên liệu của quá trình sản xuất gelatin là phụ phấm da cá tra trong quy trình


sản xuất cá phi lê của các nhà máy chế biến thủy sản.
2.5.2.2
Làm sạch
- Rửa: Da cá tra tuơi sau khi philê được cắt làm đôi, rửa bằng nước sạch đế chuấn
bị cho các thí nghiệm tiếp theo. Da cá nếu chưa sử dụng phải được đưa đi cấp
đông ngay và bảo quản ở nhiệt độ -20°c cho đến khi sử dụng (thời gian bảo quản
không quá 5 ngày).
- Làm sạch: Da cá sau khi làm sạch được xử lý trước bằng cách ngâm trong dung
dịch 0,2N NaOH (tỷ lệ 1:5), sau đó da cá được làm sạch bằng nước và đe ráo
trước khi thủy phân.
2.5.23 Xử lỉ
Hoá chất sử dụng trong quá trình thủy phân là NaOH.
2.53.4
Trích ly
Nguyên liệu sau khi thủy phân được tiến hành trích ly gelatin trong nước nóng.
2.53.5
Lọc
Hỗn họp sau khi trích ly được tiến hành lọc thô bằng lưới lọc, sau đó lọc bằng
bông thủy tinh hoặc bông gòn đế loại bỏ các chất béo và những cặn bã còn sót lại.

Dung dịch sau khi lọc có the ly tâm trong thời gian 5 phút ở tốc độ 6.000
vòng/phút đế loại bỏ những cặn bã có kích thước nhỏ.
2.53.6
Cỏ đặc
Dịch lọc được cô đặc chân không ở nhiệt độ 55°c cho đến khi nồng độ chất khô
đạt từ 25 - 45%.
2.53.7
Sẩy
Dung dịch sau khi cô đặc được tiến hành sấy bằng không khí đối lưu ở nhiệt độ
55°c cho đến khi độ ẩm thấp hon 15%.
2.53.8
Nghiền
Gelatin sau khi sấy đạt độ ấm yêu cầu được nghiền nhỏ bằng thủ công bay bằng
máy.
2.53.9
Sản phâm
Cho gelatin vào các túi PE hàn/ cột kín miệng và bảo quản ở nơi thoáng mát (Cao
Thị Huỳnh Châu, 2007).


CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM

Địa điểm thực hiện thí nghiệm
Thí nghiệm được tiên hành tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phâm khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng - Trường Đại Học cần Thơ.
Thời gian thực hiện: từ 02/01/2012 đến 28/4/2012

3.1.1

Nguyên liệu

Da cá tra lấy từ CTCP XNK Thủy sản cần Thơ Casimex

3.1.2

Hóa chất
NaOH độ tinh khiết > 96,0%, Guangdong, China
Chất xúc tác phân tích đạm và một số hóa chất
khác

3.1.3

3.1.4 Dụng cụ và thiết
bị lạnh
-Tủ
thủy
tinh
-Tủ (xem phụ lục A.2)
- HệDụng
thốngcụđốt
đạm
Kjeldahl
cấp bị
đông
- Thiết
đo độ bền gel (xem phụ lục A.3)
Tủ
sấy
- Cân phân tích: độ chính xác ± 0,000 lg -Các dụng cụ khác...
Lò nung
3.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

Mục đích thí nghiệm
Mục đích thí nghiệm nhằm tìm ra thời gian, nồng độ NaOH thủy phân thích hợp
để thu được gelatin có chất lượng cao.

3.2.1

Nội dung và bố trí thí nghiệm
Phân tích thành phần hóa học da cả tra
Mầu nguyên liệu phân tích được chuấn bị bằng cách loại bỏ thịt, mờ bám trên da,
cắt nhỏ, rửa sạch sau đó tiến hành phân tích các bước kế tiếp.
Bảng 3.1 Phưong pháp phân tích hóa học
Chỉ tiêu
Phương pháp
- Hàm lượng ẩm
- Sử dụng phương pháp sấy mẫu ở nhiệt
độ 100-105°c đến khối lượng không
- Hàm lượng đạm
- Dùng phương pháp Kjeldahl
- Hàm lượng chất béo
- Sử dụng phương pháp Soxlet

3.2.2
3.2.2.1