gelatin tu nguyen lieu da catra

Luận văn đính kèm theo đây với đề tài: “Nghiên cứu sản xuất gelatin
từ nguyên liệu da cá Tra” do sinh viên Phan Văn Trơn thực hiện và báo cáo
ngày 21/05/2009 đã được hội đồng chấm luận văn thông qua. Luận văn đã
được chỉnh sửa hoàn chỉnh và được giáo viên hướng dẫn phê diệt.
Cần Thơ, ngày 27 tháng 05 năm 2009
Giáo viên hướng dẫn

Ths. LÊ THỊ MINH THỦY


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp tôi đã gặp
không ít khó khăn về nhiều mặt, nhờ sự động viên của gia đình, sự giúp đỡ của
thầy cô và các bạn cùng lớp chính vì vậy sau 13 tuần quyết tâm và nổ lực thực
hiện tôi đã hoàn thành đề tài “Nghiên cứu sản xuất gelatin từ nguyên liệu da
cá Tra”. Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn:
Cô Lê Thị Minh Thủy là người hướng dẫn đã quan tâm, tận tình hướng
dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Thầy Nguyễn Thanh Trí Bộ môn Dinh Dưỡng & Chế Biến Thủy Sản,
Khoa Thủy Sản, Trường Đại Học Cần Thơ.
Anh Nguyễn Hoàng Đức Trung Bộ môn Dinh Dưỡng & Chế Biến Thủy
Sản, Khoa Thủy Sản, Trường Đại Học Cần Thơ.
Toàn thể quý thầy cô Bộ môn Dinh Dưỡng & Chế Biến Thủy Sản, Khoa
Thủy Sản, Trường Đại Học Cần Thơ đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến
thức quý báo cho tôi.
Tập thể lớp Chế Biến Thủy Sản K31 đã chia sẻ và giúp đỡ tôi trong
suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài.

Cần Thơ, ngày 15 tháng 05 năm 2009
Phan Văn Trơn

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................... i
MỤC LỤC ......................................................................................................... ii
KÝ HIỆU VIẾT TẮT ....................................................................................... iv
DANH SÁCH BẢNG........................................................................................ v
DANH SÁCH HÌNH ........................................................................................ vi
TÓM LƯỢT..................................................................................................... vii
Chương 1- ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................. 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................... 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài .......................................................... 2
1.3 Nội dung nghiên cứu.......................................................................... 2
Chương 2 – LƯỢT KHẢO TÀI LIỆU .............................................................. 3
2.1 Giới thiệu nguồn nguyên liệu cá Tra.................................................. 3
2.1.1 Phân loại................................................................................ 3
2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của cá Tra....................................... 4
2.2 Đánh giá về tầm quan trọng việc tận dụng nguồn phế liệu cá Tra..... 4
2.3 Giới thiệu về gelatin........................................................................... 4
2.3.1 Định nghĩa gelatin ................................................................. 4
2.3.2 Collagen ................................................................................ 4
2.3.3 Sự chuyển đổi collagen – gelatin .......................................... 5
2.3.4 Cấu trúc của gelatin............................................................... 6
2.3.5 Tính chất hóa lý của gelatin .................................................. 6
2.4 Một số nghiên cứu có liên quan về gelatin ........................................ 9
Chương 3 – PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............ 12
3.1 Phương tiện ...................................................................................... 12
3.1.1 Nguyên liệu ......................................................................... 12
3.1.2 Hóa chất .............................................................................. 12

3.1.3 Thiết bị và dụng cụ.............................................................. 12
3.2 Phương pháp nghiên cứu.................................................................. 13
3.2.1 Phân tích thành phần nguyên liệu ....................................... 13
3.2.2 Xác định độ nhớt của gelatin .............................................. 13
3.2.3 Quy trình trích ly gelatin từ da cá Tra................................. 13
3.2.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm............................................ 18
3.3 Công thức tính toán .......................................................................... 20
3.4 Phương pháp xử lý số liệu................................................................ 21
Chương 4 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................... 24
4.1 Thành phần hóa học của nguyên liệu da cá Tra............................... 22
4.1 Kết quả thu nhận khả năng thu hồi gelatin da cá Tra....................... 23
4.3 Kết quả phân tích độ nhớt của gelatin cá Tra................................... 25
4.4 Kết quả độ nhớt của ba loại gelatin.................................................. 27
4.5 Kết quả hàm lượng ẩm của ba loại gelatin....................................... 28
4.6 Kết quả hàm lượng tro của ba loại gelatin ....................................... 29
4.7 Dự tính chi phí sản xuất 1kg gelatin từ da cá Tra ............................ 30

ii


Chương 5 – KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................... 31
5.1 Kết luận ............................................................................................ 31
5.2 Đề nghị ............................................................................................. 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 34
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 35

iii


KÝ HIỆU VIẾT TẮT

ĐBSCL

Đồng Bằng Sông Cửu Long

TB

Trung bình

HSTHG

Hiệu suất thu hồi gelatin

iv


DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của cá Tra................................................... 4
Bảng 2.2: Độ hoà tan của gelatin theo nhiệt độ................................................. 7
Bảng 2.3: Điểm đông đặc và điểm nóng chảy của dd keo có nồng độ khác
nhau.................................................................................................................... 7
Bảng 2.4: Tỷ lệ (%) axit amin trong 100g gelatin sau khi thủy phân.............. 10
Bảng 2.5: Thành phần axit amin của một số loại gelatin ................................ 10
Bảng 3.1: Phân tích thành phần nguyên liệu ................................................... 13
Bảng 4.1: Kết quả hiệu suất thu hồi của gelatin cá tra ở 3 chế độ thời gian và 4
chế độ nồng độ khác nhau................................................................................ 23
Bảng 4.2: Kết quả phân tích độ nhớt của gelatin cá tra ở 3 chế độ thời gian và
4 chế độ nồng độ khác nhau ............................................................................ 25
Bảng 4.3: Kết quả phân tích độ nhớt của ba loại gelatin ................................. 27

Bảng 4.4: Kết quả phân tích hàm lượng ẩm của ba loại gelatin ...................... 28
Bảng 4.5: Kết quả phân tích hàm tro của ba loại gelatin................................. 29
Bảng 4.6: Chi phí sản xuất 1kg gelatin từ da cá Tra........................................ 30
Bảng 4.7: Giá thành của 3 loại gelatin phân tích............................................. 30
Bảng a.1: Kết quả phân tích thành phần nguyên liệu da cá Tra ...................... 35
Bảng b.1: Kết quả phân tích các chỉ tiêu của gelatin da cá Tra....................... 35
Bảng b.2: Kết quả phân tích các chỉ tiêu của gelatin Trung Quốc .................. 35
Bảng b.3: Kết quả phân tích các chỉ tiêu của gelatin Úc ................................. 35

v


DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Cấu trúc phân tử gelatin..................................................................... 6
Hình 3.1: Sơ đồ quy trình trích ly gelatin từ da cá Tra.................................... 14
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm ................................................................... 19
Hình 4.1: Kết quả phân tích thành phần hoá học của nguyên liệu da cá Tra ......
.......................................................................................................................... 22
Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi của gelatin cá tra ở 3 chế độ thời
gian và 4 nồng độ HCl khác nhau.................................................................... 23
Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn độ nhớt của gelatin cá Tra ở 3 chế độ thời gian và 4
chế độ nồng độ khác nhau................................................................................ 25
Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn độ nhớt của 3 loại gelatin...................................... 27
Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn hàm lượng ẩm của 3 loại gelatin........................... 28
Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn hàm lượng tro của 3 loại gelatin ........................... 29
Hình 5.1: Quy trình sản xuất gelatin da cá Tra với các thông số đã khảo sát .....
.......................................................................................................................... 32

vi

TÓM LƯỢC
Đi đôi với diện tích nuôi cá Tra tăng dẫn đến sản lượng cá cũng tăng
lên rất lớn. Do đó lượng phụ phẩm da cá từ các nhà máy chế biến thủy sản
ngày càng nhiều và nó là nguồn nguyên liệu thích hợp cho việc sản xuất
gelatin.
Đề tài nhằm mục đích tận dụng nguồn phế phẩm da cá của quá trình sản
xuất các sản phẩm cá Tra phi lê lạnh đông góp phần tạo ra một hướng mới cho
việc tận dụng nguồn phế phẩm này. Đồng thời góp phần nâng cao giá trị của
nguyên liệu cá Tra cũng như phế phẩm từ cá Tra.
Để khảo sát khả năng trích ly gelatin từ da cá Tra, thí nghiệm được tiến
hành nhằm khảo sát ảnh hưởng của các thông số như: nồng độ axit HCl, thời
gian ngâm HCl (thời gian thủy phân) lên chất lượng của gelatin được đánh giá
bằng các chỉ tiêu như hiệu suất thu hồi gelatin, độ nhớt, hàm lượng ẩm và tro.
Từ kết quả của thí nghiệm cho phép rút ra các thông số kỹ thuật tối ưu
cho quy trình trích ly gelatin từ da cá Tra bằng axit HCl. Trong đó: thời gian
thuỷ phân trong HCl nồng độ 0,04% là 1 giờ. Sản phẩm gelatin sản xuất từ da
cá Tra có độ nhớt cao hơn gelatin Trung Quốc và Úc, hàm lượng ẩm và tro
thấp hơn gelatin Trung Quốc và Úc nên thời gian bảo quản kéo dài hơn.

vii


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 1 – Đặt vấn đề

Chương 1
ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Gelatin được biết đến từ lâu và nó đã được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực như: Trong công nghệ chế biến thực phẩm, trong kỹ thuật nhiếp
ảnh, trong công nghiệp và cả trong y học.
Hiện nay, trên thế giới sản xuất khoảng 140.000 đến 160.000 tấn gelatin
mỗi năm và mức độ sử dụng gelatin trong thực phẩm trung bình khoảng 3%,
chủ yếu sử dụng trong kẹo mứt và những sản phẩm có năng lượng thấp.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, thủy sản nước ta đã trở thành
một trong những ngành kinh tế mũi nhọn. Vùng ĐBSCL nói riêng, nuôi trồng
thủy sản là một thế mạnh của vùng. Một số tỉnh thuộc ĐBSCL như Cần Thơ,
An Giang, Vĩnh Long, Đồng Tháp với điều kiện tự nhiên ưu đãi đã và đang
phát triển mạnh nghề nuôi trồng và chế biến thủy sản mà đặc biệt là mặt hàng
cá Tra phi lê lạnh đông.
Theo số liệu của Hải quan, tính đến ngày 14/11/2008, tổng kim ngạch
xuất khẩu thuỷ sản của cả nước đã chạm mức 4 tỷ USD. 10 tháng đầu năm,
xuất khẩu thuỷ sản của cả nước đạt 1.054.600 tấn, trị giá 3,828 tỷ USD. Trong
đó cá Tra, Basa chiếm 32,4%, với 550.070 tấn, trị giá 1,240 tỷ USD.
(Nguồn: />
Phần thịt cá được sử dụng trong sản phẩm cá Tra phi lê chiếm khoảng
30% (định mức tiêu hao nguyên liệu là 3) trọng lượng thân cá. Phần phụ phẩm
còn lại chủ yếu là da, xương chiếm khoảng 70% trong đó phần da cá chiếm từ
5 đến 7% được một số nhà máy chế biến thành các sản phẩm giá trị gia tăng
như dầu cá, bột cá,… phần lớn là bán với giá rẽ cho những người có nhu cầu
sử dụng.
Việc nghiên cứu, khảo sát trích ly gelatin từ da cá Tra sẽ tăng giá trị của
các phần phụ phẩm, góp phần thiết thực trong việc giải quyết khó khăn cho
người dân nuôi cá tra ở các tỉnh ĐBSCL và các nhà máy sản xuất mặt hàng cá
Tra phi lê lạnh đông. Chính vì vậy việc tận dụng nguồn phế liệu cá Tra để sản
xuất gelatin đang là một nhu cầu cần thiết và ý nghĩa hiện nay, đề tài “Nghiên
cứu sản xuất gelatin từ nguyên liệu da cá Tra” đã được thực hiện.

1


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 1 – Đặt vấn đề

1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu quy trình thích hợp để trích ly gelatin từ da cá Tra.
Tối ưu hóa các thông số kỹ thuật cơ bản có ảnh hưởng đến các chỉ
tiêu chất lượng của gelatin trong quá trình sản xuất gelatin từ da cá
Tra.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của gelatin da cá Tra
như: Thời gian ngâm HCl, Nồng độ HCl xử lý.
Khảo sát hiệu suất thu hồi gelatin bởi thời gian ngâm HCl và nồng
độ HCl xử lý.

2


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 2 – Lượt khảo tài liệu

Chương 2
LƯỢT KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu nguồn nguyên liệu cá Tra
Cá Tra tên tiếng Anh là (Shutchi catfish), tên khoa học là

(Pangasianodon hypophthalmus) là một trong những đối tượng nuôi trồng thủy
sản đang được phát triển với tốc độ nhanh tại các tỉnh ĐBSCL (tập trung chủ
yếu ở bốn tỉnh Cần Thơ, An Giang, Vĩnh Long và Đồng Tháp) và là một trong
những loài cá có giá trị xuất khẩu cao. Cá Tra Việt Nam được nhiều thị trường
ưa chuộng vì màu sắc cơ thịt trắng, thịt cá thơm ngon.
Hình thức nuôi: Nuôi thâm canh, bán thâm canh với các mô hình nuôi
bè, nuôi trong ao hầm. Ngoài ra, trong mấy năm gần đã phát triển nuôi cồn và
đăng quần cũng cho hiệu quả cao.
- Hình thức khai thác: Lưới, đăng, vó
- Mùa sinh sản: Cá Tra (từ tháng 2 đến 10)
- Mùa thu hoạch: Quanh năm.
- Kích thước thu hoạch: 30 đến 40cm, lớn nhất 90cm.
- Thị trường xuất khẩu: Cá Tra của Việt Nam đã xuất khẩu sang nhiều
thị trường trên thế giới thuộc các châu lục khác nhau.
- Sản phẩm xuất khẩu: Dưới dạng nguyên con, phi lê đông lạnh, các
mặt hàng chế biến và hàng giá trị gia tăng.
2.1.1 Phân loại
Theo hệ thống phân loại của G.V. Lindberg (1974), cá Tra thuộc:
Lớp

Cá Pisces

Bộ

Cá Nheo Siluriforms
Họ

Cá Tra Pangasidae
Giống

Cá Tra Pangasianodon

Loài Cá Tra Pangasisus hypophthalmus (Sauvage
1878).

3


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 2 – Lượt khảo tài liệu

2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của cá Tra
Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của cá Tra
Thành phần dinh dưỡng trên 100g sản phẩm ăn được
Calo
124,52

Calo từ Tổng lượng
chất béo
chất béo
30.84

3,42g

Chất béo
bão hòa

Cholesterol

1,64g

25,2mg

Natri

Protein

70,6mg 23,42g

(Nguồn: />
2.2 Đánh giá về tầm quan trọng của việc tận dụng nguồn phế liệu cá Tra
Trong nền kinh tế thị trường hiện nay các công ty luôn tìm cách để tăng
thêm thu nhập, giảm chi phí sản xuất để giảm giá thành sản phẩm tạo ra lợi thế
cạnh tranh. Vì vậy các công ty đã áp dụng các biện pháp như: giảm chi phí
điện năng, nước… Bên cạnh đó việc tận dụng nguồn phế liệu để trực tiếp sản
xuất ra các sản phẩm không những tăng thu nhập cho công ty mà còn giải
quyết rất nhiều công ăn việc làm cho công nhân, nâng cao giá trị sử dụng của
nguồn phế phẩm.
Chính vì vậy, việc sử dụng một cách có hiệu quả nguồn phế liệu giúp
công ty tăng lợi thế trong cạnh tranh.
2.3 Giới thiệu về gelatin
2.3.1 Định nghĩa gelatin
Gelatin là một hợp chất cao phân tử thu nhận được từ sự chuyển hóa
của collagen, là một thành phần protein cơ bản của động vật tìm thấy trong
xương, da, gân (Ramchandran, 1967). Mặc dù, thuật ngữ gelatin cũng đề cập
tới những chất keo khác nhưng nó chỉ được ứng dụng đối với những nguyên
liệu protein từ colagen (Rose, 1987).
Theo báo cáo số 48B của tổ chức y tế thế giới (FAO/WHO,1973) giới
thiệu tiêu chuẩn và sự nhận dạng gelatin và phân loại gelatin như là một thực

phẩm có thể ăn được.
2.3.2 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 và cơ quan. Collagen là thành phần
cấu tạo chiếm khoảng 30% của tất cả các protein có trong động vật có xương

4


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 2 – Lượt khảo tài liệu

sống và động vật không xương sống. Dưới kính hiển vi nó có dạng là sợi trắng
đục được bao quanh bởi các protein và mucopolysaccharide khác.
Thành phần axit amin của collagen gồm có 18 trong số 20 loại axit
amin được tìm thấy trong protein. Collagen chứa một hàm lượng cao glysin,
prolin và hydroxyprolin. Các axit amin khác chỉ chiếm khoảng 13 đến 15%.
Hydroxyprolin là thành phần đặc trưng của collagen, nó chiếm khoảng 2%
trong elastin (Lâm Trọng Hiếu, 2003, Trường Đại Học Cần Thơ).
2.3.3 Sự chuyển đổi collagen – gelatin
Sự chuyển đổi collagen thành gelatin là sự chuyển đổi cần thiết trong
việc sản xuất gelatin. Đó là sự chuyển đổi của những sợi collagen có tổ chức
cao phân tử không tan trong nước tạo thành một hệ thống khử polyme gọi là
gelatin có thể tan trong nước đã được mô tả bởi Veis (1964). Có loại gelatin
phụ thuộc vào cấu trúc collagen và sự đa dạng trong việc lựa chọn phương
pháp xử lý nguyên liệu.
Mặc dù sản xuất gelatin với phương pháp hiện đại đã được dùng nhưng
sản xuất gelatin thương mại vẫn còn phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm. Nó đòi
hỏi phải xúc tác thủy phân bằng axit hay kiềm cho ra gelatin, một dạng keo

trong nước (việc thủy phân bằng enzyme cũng được sử dụng). Cách đơn giản
nhất để chuyển đổi collagen thành gelatin là làm biến đổi tính tan của
collagen. Biến tính nhiệt có thể được thực hiện bằng cách gia nhiệt collagen
trong môi trường axit yếu ở 40OC. Ở chế độ xử lý này, các sợi collagen tách ra
thành các đơn vị tropocollagen do bị cắt đứt liên kết hydro và liên kết kỵ nước,
những liên kết này giúp cho sự ổn định đường xoắn ốc của collagen (John and
Courts, 1977). Giai đoạn tiếp theo trong sự thủy phân collagen là sự duỗi
thẳng của mạch bao gồm việc cắt đứt cầu nối giữa các phân tử của ba chuỗi
xoắn ốc và giúp gelatin hòa tan.
Sự thủy phân collagen có thể tạo nên
- Sự hình thành của ba chuỗi α độc lập.
- Sự hình thành một chuỗi β (2 chuỗi α được liên kết bởi một
hoặc hai liên kết cộng hóa trị) và một chuỗi α độc lập.
- Sự tạo thành một chuỗi γ (gồm 3 chuỗi liên kết bởi cầu nối
đồng hóa trị).
Sự khác biệt chủ yếu giữa sự hình thành chuỗi α, β, γ của gelatin là
trọng lượng phân tử. Sự hình thành chuỗi α có trọng lượng phân tử thay đổi từ

5


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 2 – Lượt khảo tài liệu

80.000 đến 125.000, chuỗi β từ 160.000 đến 250.000 và chuỗi γ từ 240.000
đến 375.000 (Poppe, J.1995).
2.3.4 Cấu trúc của gelatin
Giống như cấu trúc của colagen, gelatin có cấu trúc dạng chuỗi. Chuỗi
gelatin gồm những phân tử có kích thước siêu nhỏ liên kết lại với nhau bằng

liên kết hydro tạo thành mạng lưới gelatin.

Hình 2.1: Cấu trúc phân tử gelatin
Công thức tiêu biểu của gelatin là – Alanin – Glycin – Prolin – Arginin
– Glycin – Glutamic – 4 Hydroxyproline – Glycin – Prolin –
Cho nên khi phối trộn chitosan và gelatin sẽ xảy ra tương tác hóa học
giữa nhóm – NH2 của chitosan và nhóm – COOH của gelatin.
2.3.5 Tính chất hóa lý của gelatin
2.3.5.1 Sự hòa tan
Gelatin không tan trong nước dưới 200C mà chỉ hút nước và trương nở.
Khi nhiệt độ tăng lên, nó tan ra và hình thành dung dịch thể keo. Dung dịch
này đem làm lạnh, dù nồng độ rất thấp (0,25%) cũng có thể đông đặc.
Trong nước lạnh gelatin không hoà tan, một phần nở ra, hút từ 5 đến 15
lần nước đồng thời hình thành keo đông. Trong môi trường nước, gelatin hút
vào lượng nước kết hợp chừng 66 đến 71% (so với chất khô tuyệt đối). Lấy 1g
gelatin ngâm vào 100 ml nước, xác định độ hoà tan của nó cho kết quả như
Bảng 2.2:

6


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 2 – Lượt khảo tài liệu

Bảng 2.2: Độ hoà tan của gelatin theo nhiệt độ
Nhiệt độ (OC)

Số g trong 100 ml nước

10
15
20
24
27
30

0,030
0,055
0,080
0,200
0,700
0,870

(Nguồn PGS.TS. Trần Thị Luyến, NXB Nông NghiệpTP.HCM,2006)

Mức độ hòa tan của gelatin bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như: nhiệt độ,
nồng độ và kích thước hạt gelatin. Gelatin không tan trong alcohol và hầu hết
các dung môi hữu cơ khác.
Lực liên kết keo đông của gelatin là liên kết hydro thông qua cầu nối
hydrat được thể hiện như hình vẽ sau:

C = O … H – OH … H – N

Mạch
Gelatin

N – H … OH – H … O = C
C = O … H – OH … H – N

Mạch
Gelatin

N – H … OH – H … O = C

Khi nhiệt độ tăng lên, keo đông tan ra hết do liên kết hydro không bền
nhiệt, nồng độ dung dịch trên 1% khi làm lạnh thì đông đặc trở lại.
Sức đông của dung dịch keo ngoài quan hệ với nồng độ ra còn liên
quan tới nguyên liệu và độ thuần khiết của nguyên liệu. Trong điều kiện áp
lực, nhiệt độ cao thì sức đông của nó giảm đi nhanh chóng do gelatin bị thủy
phân cắt thành mạch ngắn dần làm giảm liên kết hydro tạo gel. Nhiệt độ đông
đặc của gelatin phụ thuộc vào nồng độ của nó như Bảng 2.3:
Bảng 2.3: Điểm đông đặc và điểm nóng chảy của dd keo có nồng độ khác nhau

Nồng độ (g/l)
( C)
50
100
150
O

Điểm đông đặc (OC)
17.8
21.0
25.5

Điểm nóng chảy
21.6
29.6
29.4

(Nguồn PGS.TS. Trần Thị Luyến, NXB Nông NghiệpTP.HCM,2006)

7


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 2 – Lượt khảo tài liệu

2.3.5.2 Điểm đẳng điện
Gelatin có thể hoạt động trong môi trường axit hoặc trong môi trường
kiềm tùy thuộc vào pH. Trong dung dịch axit gelatin tham gia tích cực hơn
dung dịch kiềm. Ở pH trung tính, gelatin tham gia không đáng kể và được biết
như là một pH đẳng điện hay điểm đẳng điện.
Điểm đẳng điện của gelatin có thể thay đổi từ 4,8 đến 9,4 (Eastoe et al,
1961 được trích dẫn bởi Lâm Trọng Hiếu, 2003). Quá trình xử lý gelatin bằng
axit tạo điểm đẳng điện cao pI = 7 ÷ 9. Quá trình xử lý gelatin bằng kiềm,
collagen chịu sự tác động trong môi trường kiềm trước khi trích ly. Sự thủy
phân bằng kiềm làm cho axit amin asparagine và glutamine của chuỗi
polypeptide trở thành axit aspartic và axit glutamic một cách nhanh chóng và
kết quả là gelatin được tạo ra có điểm đẳng điện pI = 4,8 ÷ 5,2.
2.3.5.3 Khả năng tạo gel
Thành phần của gelatin là các axit amin nhận được từ sự thủy phân
collagen. Khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại tạo thành một mạng
lưới không gian có trật tự gọi là sự tạo gel.
Khi protein bị biến tính, các cấu trúc (trừ cấu trúc bậc một) bị phá hủy,
liên kết giữa các phân tử bị đứt. Các mạng polypeptide duỗi ra gần nhau tiếp
xúc và liên kết với nhau tạo thành mạng lưới không gian 3 chiều và mỗi vị trí
tiếp xúc của các mạch là một nút. Các thành phần còn lại hình thành một mạng

lưới không gian vô định hình chứa đầy pha phân tán (H2O) khi nồng độ tăng
thì khả năng gel hóa tăng vì khả năng tiếp xúc giữa các mạch tăng. Các mắt
lưới trong gel gelatin chủ yếu là do các liên kết hydro liên kết hydro là liên kết
tạo ra sự linh động làm cho gel có độ dẻo nhất định. Khi ta tăng nhiệt độ các
liên kết hydro bị đứt và gel sẽ nóng chảy, khi để nguội liên kết hình thành trở
lại và gel lại hình thành (Phạm Thu Cúc, 2002). Để tạo ra gel chắc hơn người
ta có thể axit hóa nhẹ hay kiềm nhẹ để đưa pH của protein về điểm đẳng điện
làm cho lực đẩy tĩnh điện trong gel triệt tiêu.
2.3.5.4 Độ nhớt
Độ nhớt phụ thuộc vào nồng độ, độ nhớt tăng theo sự tăng nồng độ của
gelatin.
Độ nhớt cũng phụ thuộc vào nhiệt độ (trên 40OC thì độ nhớt giảm, độ
nhớt giảm càng nhanh khi nhiệt độ tăng cao), pH (độ nhớt thấp nhất xảy ra tại
điểm đẳng điện pI của gelatin).

8


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 2 – Lượt khảo tài liệu

Độ nhớt gelatin làm ảnh hưởng đến đặc tính gel và điểm nóng chảy.
Gelatin có độ nhớt cao mức độ nóng chảy và sự thành lập gel sẽ cao hơn so
với gelatin có độ nhớt thấp.
2.3.5.5 Điểm nóng chảy
Điểm nóng chảy là nhiệt độ mà ở đó có thể làm mềm gel của gelatin.
Các yếu tố ảnh hưởng đến điểm nóng chảy.
Thời gian ổn định: Theo Stainsby and Taylor (1985) xác định
rằng điểm nóng chảy của gelatin ở cấp độ cao thì phụ thuộc vào

những điều kiện thời gian ổn định đầu tiên.
Nồng độ: Khi độ tinh khiết của gelatin tăng thì điểm nóng chảy
của gelatin cũng tăng.
Muối: NaCl hạ thấp điểm nóng chảy của gelatin.
2.3.5.6 Độ trong
Độ trong của dung dịch gelatin phụ thuộc vào sự trích ly và điều kiện
trích ly. Lần trích ly đầu tiên cho gelatin có độ trong cao nhất, và giảm dần ở
các lần trích ly sau. Dung dịch gelatin có độ đục cao nhất ở điểm đẳng điện.
Để cải thiện độ trong của gelatin, trong quá trính ly có thể tiến hành lọc, tẩy
trắng và lắng trong.
2.3.5.7 Màu sắc
Màu sắc của gelatin phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, phương pháp
sản xuất và số lần trích ly. Màu sắc được đánh giá bằng thiết bị đo màu phân
tích.
2.3.5.8 Độ ẩm
Hàm lượng ẩm của gelatin có thể lên đến 16%. Tuy nhiên, người ta
thường bảo quản gelatin ở độ ẩm từ 10 đến 13%, tại 13% ẩm và nhiệt độ 25OC
gelatin cân bằng với độ ẩm tương đối của không khí RH = 60 ÷ 65%.
2.4 Một số nghiên cứu có liên quan về gelatin
Gelatin không là chất hóa học đơn lẻ mà là hỗn hợp của những thành
phần nhỏ được sắp xếp hoàn toàn do những amino axit tham giam bằng liên
kết peptide tạo thành dạng polyme khác nhau về khối lượng phân tử từ 15.000
đến 400.000 (Theo trích dẫn của Hồ Thị Xuân Hồng, 1998). Gelatin chứa
50,5% carbon, 6,8% hydrogen, 17% nitrogen, 25,2% oxygen và 0,5% lưu
huỳnh.

9


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 2 – Lượt khảo tài liệu

Bảng 2.4: Tỷ lệ (%) axit amin trong 100g gelatin sau khi thủy phân
Loại axit amin

Tỷ lệ

Loại axit amin

Tỷ lệ

Loại axit amin

Tỷ lệ

Tyrosin

0,4

Threonin

2,0

Arginin

10,0

Methionin

0,7

Valin

2,2

Glutamic axit

10,3

Histidin

0,8

Leucin

2,5

Alanin

10,4

Hydroxylysin

0,9

Lysin

2,9

Hydroxyprolin

11,4

Isoleusin

1,0

Serin

3,4

Prolin

12,0

Phenylalanin

1,1

Aspartic axit

4,8

Glycin

23,2

Nguồn: Bringing Chemistry to Life, 2003

Năm 1860 gelatin từ cá đã xuất hiện trên thị trường, nhưng sự hiểu biết
về nó còn rất hạn chế. Đến năm 1956 Gustarson đã tiến hành nghiên cứu các
khả năng phản ứng của colagen.
Năm 1960 Piez và Gress đã nghiên cứu thành phần acid amin của
gelatin từ một số loài cá và cho kết quả như Bảng 2.5:
Bảng 2.5: Thành phần axit amin của một số loại gelatin
Số lượng axit amin/1000g gelatin
Tên axit amin
Gelatin da cá chép Gelatin da cá tuyết
Glycin
Alanin
Valin
Isoleucin
Leucin
Prolin
Lyzin
Hydroxyprolin
Histidin
Phenylalanin
Arginin
Tyrosin
Aspartic axit
Serin
Glutamic axit
Threoinin
Methionin
Cystin
Hydroxylysin
Lyzin
Histidin

Arginin
Aspartic axit
Glutamic axit

317
120
19
12
25
124
73
14
3,2
43
27
12
<1
4,5
27
4,5
53
47
74

345
107
19
11
23
102

53
13
3,5
69
25
13
<1
6
25
7,5
51
52
75
10

Gelatin da cá chó
328
114
18
9,2
20
139
70
14
1,8
41
25
12
<1
7,9

22
7,4
45
54
81


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 2 – Lượt khảo tài liệu

Nguồn: PGS.TS. Trần Thị Luyến, NXB Nông NghiệpTP.HCM,2006

Những năm gần đây có một số đề tài nghiên cứu về các yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình nấu keo từ da cá Basa như:
Năm 2005, Vũ Trần Tùng đã nghiên cứu thành phần hoá học của da cá
Basa, tối ưu hoá các công đoạn xử lý NaCl, NaOH, Citric, trích ly. Từ đó đưa
ra quy trình sản xuất gelatin từ da cá Basa.
Năm 2006, Trần Duy Phong đã nghiên cứu xử lý da cá bằng Na2CO3
để khử mỡ và điều chỉnh pH, nghiên cứu ảnh hưởng của pH trong nước
nấu đến chất lượng gelatin và nghiên cứu ảnh hưởng của công đoạn cô đặc và
sấy lạnh đến chất lượng của gelatin.
Gelatin da cá Tra đã được Lâm Trọng Hiếu (2003), Võ Quốc Văn
(2004) và Nguyễn Thị Thùy Linh (2005) thử nghiệm trích ly và đã khảo sát
một số yếu tố trong quá trình trích ly ảnh hưởng đến chất lượng gelatin như:
ảnh hưởng của thời gian trích ly, ảnh hưởng của nồng độ HCl, ảnh hưởng của
thời gian thủy phân, ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly.
Lâm Trọng Hiếu (2004) sinh viên Bộ môn Công nghệ Thực phẩm,
Khoa Nông nghiệp Trường Đại học Cần thơ đã xây dựng quy trình sản xuất
gelatin từ da cá Tra. Tác giả đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố

tác động (thời gian trích ly, nồng độ của dung dịch axit sử dụng trích ly, thời
gian thủy phân và nhiệt độ trích ly) đến các chỉ tiêu chất lượng của gelatin (độ
nhớt, độ bền gel, hàm lượng protein và chỉ số màu). Axit được sử dụng trong
quá trình thí nghiệm là axit HCl. Tuy nhiên, do thời gian tiến hành và điều
kiện thí nghiệm có hạn, tác giả chưa có điều kiện nghiên cứu sử dụng dung
dịch HCl cho quá trình thủy phân ở mức độ thấp hơn 1% chưa nghiên cứu các
ảnh hưởng của thời gian trích ly ở mức nhỏ hơn 5 giờ; sản phẩm tạo ra có mùi
nặng và không xử lý loại bỏ được mùi cho sản phẩm.
Kiến thức về các đặc tính của gelatin của cá vẫn chưa hoàn thiện và nó
cần thiết có thêm nhiều kiến thức về chất lượng và mục đích sử dụng của
những loại gelatin này, đặc biệt nếu gelatin từ cá được sản xuất với quy mô
ngày càng lớn hơn so với hiện nay.

11


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 3 – Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

Chương 3
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Phương tiện
3.1.1 Nguyên liệu
Nguyên liệu chính được sử dụng trong thí nghiệm là da cá Tra được thu
mua ở các công ty chế biến thủy sản. Da cá sau thu mua được vận chuyển về
phòng thí nghiệm, rửa sạch, bảo quản ở tủ đông (t ≤ - 18OC) và tiến hành sản
xuất gelatin.
3.1.2 Hóa chất
- Dung dịch axit HCl 0,03%; 0,04%; 0,05%; 0,06%

- Dung dịch axit Citric (C6H8O7.H2O) 0,085%
- Dung dịch nước vôi (CaO) 0,11%
- Dung dịch H2SO4 đậm đặc
- Dung dịch NaOH (30%)
- Chất xúc tác phân tích đạm
3.1.3 Thiết bị và dụng cụ
- Tủ sấy
- Tủ đông -20OC
- Máy đo pH
- Máy đo độ nhớt
- Nhiệt kế
- Cân bàn, cân điện tử
- Bếp gas
- Lò nung
- Hệ thống Soxhlet
- Hệ thống chưng cất đạm
- Bình hút ẩm
- Cốc xứ (cốc nhôm)

12


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 3 – Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

3.2 Phương pháp nghiên cứu
3.2.1 Phân tích thành phần nguyên liệu
Da cá Tra được loại bỏ thịt, mỡ còn bám trên da và được tiến hành phân
tích thành phần nguyên liệu theo các chỉ tiêu và phương pháp trong Bảng 3.1:

Bảng 3.1: Phân tích thành phần nguyên liệu
Chỉ tiêu

Phương pháp

Hàm lượng ẩm

Phân tích hàm lượng ẩm bằng phương pháp sấy
đến khối lượng không đổi.
Xác định hàm lưọng tro của da cá bằng lò nung.
Phân tích hàm lượng đạm bằng phương pháp
Kjeldahl.
Phân tích hàm lượng chất béo bằng phương pháp
Soxhlet.

Hàm lưọng tro
Hàm lượng đạm
Hàm lượng chất béo

3.2.2 Xác định độ nhớt của gelatin
Xác định độ nhớt của gelatim bằng máy đô độ nhớt Brookfield LV
3.2.3 Quy trình trích ly gelatin từ da cá Tra
Quy trình trích ly gelatin từ da cá Tra được thực hiện như Hình 3.1:

13


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 3 – Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

Da cá
tra

Rửa 1 – Xử lý – Rửa 2

Ngâm vôi

- Thời gian: 4 ngày
- Nồng độ: 0,11%
- v/w = 7:1

Rửa 3

Ngâm HCl

- Thời gian: 1÷ 3 giờ
- Nồng độ: 0,03 ÷ 0,06%
- v/w = 6:1
- Trong quá trình ngâm thay dung dịch HCl 2 lần

Rửa 4
Ngâm axit citric

- Thời gian: 30 phút
- Nồng độ: 0,085%
- v/w = 6:1
- 15 phút thay C6H8O7.H2O một lần

Rửa 5

Nấu

- Thời gian: 100 phút
- Nhiệt độ: 70 – 80OC
- v/w = 2:1

Lọc
Làm đông – Tách nước

Sấy

- Thời gian: 2 – 3 ngày
- Nhiệt độ: 50 – 55OC
- Độ ẩm: 10 – 13%

Nghiền

Gelatin

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình trích ly gelatin từ da cá Tra

14


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 3 – Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu
Nguyên liệu của quá trình sản xuất gelatin là phụ phẩm da cá Tra trong
quy trình sản xuất các sản phẩm cá Tra phi lê lạnh đông của các nhà máy chế
biến thủy sản trên địa bàn thành phố Cần Thơ.
Rửa
Mục đích: Chủ yếu là rửa sạch các tạp chất bẩn và loại bỏ một phần vi
sinh vật tồn tại trên nguyên liệu.
Da cá nếu chưa sử dụng phải được đưa đi cấp đông ngay và bảo quản ở
nhiệt độ ≤ -18OC cho đến khi sử dụng (thời gian bảo quản nguyên liệu không
quá 5 ngày).
Da cá được ngâm khoảng 10 phút trong nước sạch với tỷ lệ v/w = 6:1
(dung dịch v, khối lượng da cá w).
Xử lý
Mục đích: Nguyên liệu được cắt làm đôi hoặc làm ba tùy theo kích
thước nguyên liệu tạo ra sự đồng đều về kích cỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho
các công đoạn sản xuất sau.
Ngâm vôi
Mục đích quan trọng của quá trình xử lý kiềm là để phá hủy một vài
liên kết hóa học có mặt trong collagen làm cho collagen có thể hòa tan trong
nước. Ngoài ra còn loại bỏ hiệu quả các chất béo, các protein không bền, các
phân tử nhỏ ở dạng polysaccharide, các hợp chất hữu cơ nhỏ khác và các sắc
tố.
Qua nhiều nghiên cứu người ta xác định ngâm vôi là phương pháp có
hiệu quả nhất trong việc xử lý nguyên liệu vì trong quá trình ngâm vôi
collagen ít tổn thất nhất.
Để tăng hiệu quả cho quá trình ngâm vôi phải thường xuyên khuấy đảo.
Độ pH của nước vôi từ 12.2 đến 12.4. Ta có thể bổ sung thêm một lượng ít
NaOH 0.2M để tăng độ kiềm tính, nhưng nếu dùng lượng kiềm quá nhiều thì
sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của gelatin sau này.

15


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 3 – Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

Ngâm axit HCl (thủy phân)
Mục đích: - Trung hòa lượng vôi và xút
- Khử các chất khoáng
- Phân giải collagen.
Axit thường dùng là axit HCl, không dùng axit H2SO4 do axit H2SO4 dễ
tạo thành CaSO4 không hòa tan làm ảnh hưởng đến chất lượng của gelatin sau
này theo phản ứng.
Ca3(PO4)2

+ 3H2SO4 = 3CaSO4

+

2H3PO4

HCl sẽ tác dụng với chất khoáng sản sinh ra muối hòa tan và H3PO4 tự
do. Phản ứng như sau:
Ca3(PO4)2 + 4HCl =

2CaCl2 +

Ca(H2PO4)2

Ca3(PO4)2 + 6HCl =

3CaCl2 +

2H3PO4

Nhưng Ca(H2PO4)2 có tính axit, nó có thể tác dụng với Ca3(PO4)2 tạo
thành CaHPO4 không tan trong nước
Ca(H2PO4)2

+ Ca3(PO4)2 = 4CaHPO4

Phản ứng này xảy ra trong điều kiện tuần hoàn của axit chậm, do đó
trong quá trình ngâm axit phải thường xuyên loại bỏ những muối trên bằng
cách khuấy đều và thay nước nhiều lần. Trong quá trình ngâm thấy có bọt nổi
lên là do khí CO2 thoát ra do phản ứng giữa canxi cacbonat CaCO3 với axit
Chlohydric (HCl).
CaCO3

+

2HCl

= CaCl2

+ CO2

+

H2O

Độ pH thay đổi từ 3.5 đến 4.5, tỷ lệ v/w = 6:1 với nồng độ và thời gian
thủy phân khác nhau được khảo sát.
Trích ly (nấu keo)
Mục đích: Trích ly là bước làm cho collagen biến thành gelatin dưới tác
dụng của nhiệt. Đưa nguyên liệu đã được thủy phân vào nước đun nóng để
collagen từ từ tách ra thành dung dịch keo. Tỷ lệ v/w = 2:1 với nhiệt độ và thời
gian trích ly được khảo sát.

16


Luận văn tốt nghiệp K31

Chương 3 – Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

Lọc
Mục đích: Tách riêng phần dung dịch lọc và bã lọc để loại bỏ các chất
béo và những cặn bã còn sót lại.
Qúa trình lọc được thực hiện bằng lưới lọc hoặc bông thủy tinh hoặc
bằng bông gòn.
Làm đông – cắt sợi
Mục đích: - Tạo khối cho gelatin, làm keo đông lại tự nhiên (keo có khả
năng đông lại ở nhiệt độ thường).
- Tách nước
- Cắt sợi tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình làm khô (sấy)
- Cắt sợi để làm tăng diện tích bay hơi
Sấy
Mục đích: Tách nước để đưa về độ ẩm bảo quản.
Sau khi cắt miếng cho vào dụng cụ tiến hành sấy khô. Keo trong công

đoạn làm đông có hàm lượng nước cao từ 60 đến 70% nếu nhiệt độ làm khô
cao > 37OC thì keo sẽ bị tan chảy ra. Vì vậy nhiệt độ làm khô ban đầu phải <
20OC về sau có thể nâng lên từ 25 đến 30OC để tăng tốc độ làm khô keo.
Lưu ý: Làm khô vừa phải để tránh hiện tượng keo bị rạn nứt. Dung dịch
được cô đặc đến khi đạt độ ẩm < 15%, thời gian càng ngắn càng tốt (45 đến
48h).
Nghiền
Mục đích: Nghiền nhỏ để tạo kích thước đồng đều, tạo độ mịn cho sản
phẩm, tăng giá trị cảm quan.
Thành phẩm – Bảo quản
Mục đích: Tránh tiếp xúc với các yếu tố môi trường, giữ ổn định các
thành phần trong sản phẩm để kéo dài thời gian bảo quản và sử dụng.
Gelatin sau khi sấy đạt độ ẩm yêu cầu và nghiền nhỏ xong được cho
vào các túi PE hàn hoặc cột kín miệng túi lại và bảo quản ở nơi thoáng mát.

17