Khảo sát điều kiện trích ly gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
*

KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY GELATIN TỪ
VẢY CÁ ĐỔNG QUÉO BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT
HỢP AXIT VÀ BAZƠ

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NHẬT TUYỀN

Đà Nẵng – Năm 2018
i


TĨM TẮT

Tên đề tài: Khảo sát điều kiện trích ly gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương
pháp kết hợp axit và bazơ.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Nhật Tuyền
MSSV: 107130126
Lớp: 13H2B
Ngày nay, lượng phế phụ phẩm của ngành chế biến thủy hải sản ngày càng lớn.
Chúng không những gây ô nhiễm mơi trường mà cịn gây lãng phí vì từ những phụ phế
phẩm này có thể chiết xuất gelatin- là một chất tạo đặc. Để trích ly gelatin có nhiều phương
pháp, trong đề tài này em sử dụng phương pháp hóa học kết hợp axit và bazơ nhằm thu
được gelatin có chất lượng và hiệu suất thu hồi cao nhất từ nguồn vảy cá đổng quéo. Do đó
cần phải khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tiền xử lý.
- Xác định thành phẩn hóa học của vảy cá đổng quéo.
- Khảo sát yếu tố nồng độ dung dịch NaOH và thời gian ngâm của quá trình tiền xử lý
đến nồng độ chất khô và độ nhớt của dịch gelatin thu được. Kết quả thu được với nồng độ

NaOH 0,5% và thời gian ngâm 3 giờ cho dịch gelatin có độ Bx và độ nhớt cao nhất.
- Khảo sát yếu tố nồng độ dung dịch HCl và thời gian ngâm của quá trình tiền xử lý
đến nồng độ chất khô và độ nhớt của dịch gelatin thu được. Kết quả thu được với nồng độ
HCl 0,3M và thời gian ngâm 2 giờ cho dịch gelatin có độ Bx và độ nhớt cao nhất.
- Khảo sát trình tự xử lý axit và bazơ, thời gian ngâm hai loại hóa chất của quá trình
tiền xử lý kết hợp. Kết quả thu được với quá trình xử lý NaOH trước trong thời gian 1 giờ
và xử lý HCl sau trong thời gian 2 giờ cho gelatin có chất lượng cao nhất và hiệu suất thu
hồi lớn nhất.
- Qua các thí nghiệm xác định các chỉ tiêu chất lượng của gelatin thì gelatin thu được
có hàm lượng protein cao hơn gelatin khi xử lý bằng phương pháp axit, và độ Bloom cao
hơn gelatin khi xử lý bằng phương pháp axit hay phương pháp bazơ.
Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 4 chương:
+ Chương 1: Tổng quan
+ Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
+ Chương 3: Kết quả và thảo luận
+ Chương 4: Kết luận và kiến nghị
ii


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Nhật Tuyền

Lớp: 13H2B

Khoa: Hóa

Số thẻ sinh viên: 107130126
Ngành: Công nghệ thực phẩm

1. Tên đề tài đồ án:Khảo sát các điều kiện trích ly gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng
phương pháp kết hợp axit và bazơ
2. Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Đặt vấn đề
- Chương 1: Tổng quan

5.
6.
7.
8.

-

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

-

Chương3: Kết quả và thảo luận
Chương 4: Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo

-

Phụ lục

Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): Khơng
Họ tên người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan
Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 10/01/2018
Ngày hoàn thành đồ án: 30/05/2018
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2018
Trưởng bộ môn

PGS.TS Đặng Minh Nhật

Người hướng dẫn

TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

iii


LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập và nghiên cứu làm đề tài “Khảo sát điều kiện trích ly gelatin
từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ ”, với sự hướng dẫn của tận
tình của cơ Nguyễn Thị Trúc Loan, em đã hồn thành xong đồ án tốt nghiệp của mình.
Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cơ khoa Hóa trường
Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng nói chung, Bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm nói riêng
đã cho em hành trang kiến thức vững chắc cho việc nghiên cứu cũng như công việc của em
sau này.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Trúc Loan đã tận tâm

hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Nhờ sự theo sát và góp ý nhiệt tình
của cơ đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng hạn và tốt nhất có thể.
Ngồi ra, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến q thầy cơ phịng thí nghiệm khoa Hóa
trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, phịng thí nghiệm trường Cao đẳng lương thực thực
phẩm đã tạo điều kiện cho em về trang thiết bị, phịng thí nghiệm, giúp em hoàn thành đề
tài thuận lợi và đúng tiến độ.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong hội đồng bảo vệ tốt nghiệp đã
dành thời gian quý báu của mình để đọc và nhận xét đồ án của em.
Đà Nẵng, ngày 22 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Nhật Tuyền

iv


CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng em. Các số liệu sử dụng phân
tích trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đã cơng bố theo đúng quy định. Các kết quả
nghiên cứu trong đồ án do em tự thực hiện, phân tích một cách trung thực, khách quan và
phù hợp với thực tiễn của Việt Nam.Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ
nghiên cứu nào khác.
Tác giả

Nguyễn Nhật Tuyền

v


MỤC LỤC

TÓM TẮT .........................................................................................................................i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................iv
CAM ĐOAN .................................................................................................................... v
MỤC LỤC .......................................................................................................................vi
DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................. iviii
DANH SÁCH HÌNH VẼ .................................................................................................ix
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN ................................................................................................. 3
1.1. Tổng quan về nguồn nguyên liệu............................................................................ 3
1.1.1. Cá đổng quéo .................................................................................................. 3
1.1.2. Vảy cá ............................................................................................................. 3
1.2. Giới thiệu về collagen và gelatin ............................................................................ 4
1.2.1. Collagen .......................................................................................................... 4
1.2.2. Gelatin ............................................................................................................ 6
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 27
2.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................... 27
2.1.1. Nguyên liệu ................................................................................................... 27
2.1.2. Hóa chất ........................................................................................................ 28
2.1.3. Dụng cụ và máy móc thiết bị (phụ lục 2) ....................................................... 28
2.2. Phương pháp nghiên cứu và sơ đồ bố trí thí nghiệm ............................................. 29
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 29
2.2.2. Bố trí thí nghiệm ........................................................................................... 30
2.3. Phương pháp xử lý số liệu .................................................................................... 34
vi


Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. .................................................................. 35
3.1. Thành phần hóa học của vảy cá đổng quéo ........................................................... 35

3.2. Ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý vảy cá đến chất lượng dịch chiết gelatin....... 35
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian ngâm đến chất lượng dịch chiết
gelatin…. ................................................................................................................ 36
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ HCl và thời gian ngâm đến chất lượng dịch chiết gelatin
................................................................................................................................ 37
3.2.3. Khảo sát trình tự xử lý và thời gian ngâm của phương pháp kết hợp đến chất
lượng dịch chiết gelatin ........................................................................................... 39
3.3. Xác định chất lượng gelatin thành phẩm .............................................................. 44
3.3.1. pH và thành phần hóa học gelatin thành phẩm ............................................... 44
3.3.2. Xác định hàm lượng kim loại nặng ................................................................ 45
3.3.3.

Xác định tổng vi sinh vật hiếu khí ........................................................... 45

3.3.4.

Xác định độ bền gel ................................................................................. 45

3.4.

Tổng kết kết quả đánh giá chất lượng gelatin................................................... 45

3.5.

Hiệu suất thu hồi gelatin .................................................................................. 46

3.6.

Tính kinh tế của sản phẩm nghiên cứu............................................................. 47

3.7. Đề xuất quy trình cơng nghệ................................................................................ 48
3.7.1. Quy trình cơng nghệ ..................................................................................... 48
3.7.2. Thuyết minh quy trình ................................................................................... 49
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. ...................................................................... 51
4.1. Kết luận .............................................................................................................. 51
4.2. Kiến nghị ........................................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC 1
PHỤ LỤC 2

vii


DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bảng 1.1 Sự phân bố các amino axit trong chuỗi polypeptide ………………………......5
Bảng 1.2. Các thành phần trong gelatin ……………………………..……………….......8
Bảng 1.3. Thành phần phần trăm các axit amin thu được khi thủy phân 100g gelatin
………………………………………………………………………………………….....8
Bảng 1.4. Sự khác biệt cơ bản giữa hai loại gelatin ………………………………..…....9
Bảng 1.5. So sánh gelatin từ da cá với gelatin từ động vật …………………….………..11
Bảng 1.6. Khả năng ứng dụng gelatin vào thực phẩm dựa vào độ Bloom ………….…...15
Bảng 3.1. Một số thành phần hóa học cơ bản trong vảy cá đổng quéo và vảy cá
hồi……………………………………………………………………..………………….34
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian ngâm đến độ Bx dịch chiết gelatin
……………………………………………………………………………………………35
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian ngâm đến độ nhớt dịch chiết
gelatin……………………………………………………………………………………35
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của nồng độ HCl và thời gian ngâm đến độ Bx dịch chiết
gelatin……………………………………………………………………………………36

Hình 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ HCl và thời gian ngâm đến độ nhớt dịch chiết gelatin
……………………………………………………………………………………………37
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của quá trình xử lý NaOH trước, HCl sau và thời gian ngâm lên nồng
độ chất khô, độ nhớt dịch gelatin và độ khử khoáng ………..………...............39 Bảng 3.7.
Ảnh hưởng của quá trình xử lý NaOH trước, HCl sau và thời gian ngâm lên hiệu suất và độ
Bloom
……………………………..……….………………………........40
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của quá trình xử lý HCl trước, NaOH sau và thời gian ngâm lên nồng
độ chất khô, độ nhớt dịch gelatin và độ khử khoáng …………....................….41 Bảng 3.9.
Ảnh hưởng của quá trình xử lý HCl trước, NaOH sau và thời gian ngâm lên hiệu suất và độ
Bloom…………..………………………………………………..………42
Bảng 3. 10.
Thành phần hóa học của gelatin thành phẩm……………………………….43 Bảng 3.11:
So sánh chất lượng gelatin thành phẩm với các loại gelatin sản xuất bằng phương pháp khác
và chỉ tiêu của gelatin thực phẩm……………………………....…….44 Bảng 3. 12: Chi phí
để thu nhận 1 kg gelatin thành phẩm…………………………...…46

viii


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1. Cá đổng qo……………………………………………………………..…….3
Hình 1.2. Cấu trúc xoắn ba của collagen…………………………………………....…….4
Hình 1.3. Cấu trúc hóa học của phân tử gelatin ……..………………………....………....7
Hình 1.4. Kẹo có gelatin………………………………………………………………....14
Hình 1.5. Thực phẩm chức năng có gelatin………………………………………….…..15
Hình 1.6. Nang mềm………………………………………………………………….….16
Hình 1.7. Nang cứng………………………………………………………………….….16
Hình 1.8. Ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý bằng kiềm và axit đối với collagen....…..17

Hình 1.9. Ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý bằng kiềm đối với collagen…..…….…...17
Hình 1.10. Ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý bằng axit đối với collagen ….….……...18
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm…………………………………….…………………..32
Hình 3.1. Vảy cá ngâm NaOH……………………………….……………………...…...36
Hình 3.2. Vảy cá sau khi ngâm NaOH…………………………...……………..….…….36
Hình 3.3. Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ HCl và thời gian ngâm đến độ khử khống.…37
Hình 3.4. Vảy cá ngâm HCl……………………………………………………….….…38
Hình 3.5.Vảy cá sau khi ngâm HCl………………………………………………….…...38
Hình 3.6. Gelatin thành phẩm…..………………………………………………….……. 46
Hình 3.7. Quy trình cơng nghệ đề xuất sản xuất gelatin quy mơ phịng thí nghiệm…..48

ix


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

MỞ ĐẦU

Việt Nam là một quốc gia ven biển có rất nhiều lợi thế về việc khai thác và đánh bắt
các nguồn lợi thủy sản đa dạng và phong phú mang lại nhiều lợi nhuận cho đất nước nhưng
bên cạnh đó nó cũng là một thách thức lớn đối với mơi trường do thải nhiều phụ phế phẩm
như da, vảy, nội tạng, xương, đầu… Lượng phụ phế phẩm này nếu không được xử lý thích
hợp sẽ gây ơ nhiễm mơi trường và lãng phí [1], [2]. Vì vậy, chúng ta cần tận dụng chúng
để sản xuất các sản phẩm có ích điển hình là gelatin- chất có nhiều ứng dụng quan trọng
trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm, y học, mỹ phẩm….. mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Hiện nay trên thế giới gelatin được sản xuất khoảng 140.000 – 160.000 tấn mỗi năm
từ da heo, xương bò nhưng nguồn nguyên liệu này khơng bảo đảm an tồn do dịch bệnh bị
điên, heo tai xanh… Ngồi ra, mức độ sử dụng gelatin trong thực phẩm tăng trung bình
khoảng 3%, chủ yếu sử dụng trong kẹo mứt và những sản phẩm có năng lượng thấp [3].
Chính vì thế, để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ gelatin trên thế giới cũng như đảm bảo vệ sinh an

tồn thực phẩm thì việc nghiên cứu sản xuất gelatin từ nguồn nguyên liệu an toàn, cụ thể là
phế phẩm thủy hải sản là điều rất cần thiết.
Phụ phế phẩm để sản xuất gelatin được nghiên cứu chủ yếu là từ da cá và xương cá,
còn vảy cá thì chưa có biện pháp xử lý triệt để mặc dù hàng năm lượng vảy cá được thải ra
môi trường là rất lớn, chiếm từ 1 - 4% khối lượng các lồi cá có vảy [4]. Do đó cần phải
nghiên cứu các phương pháp thích hợp để thu nhận gelatin từ vảy cá. Có nhiều phương
pháp thu nhận gelatin như: phương pháp axit, kiềm, enzyme hoặc kết hợp các phương pháp
trên lại với nhau tùy vào mục đích thu nhận và sử dụng gelatin. Trong đề tài này em sử
dụng phương pháp hóa học kết hợp axit và bazơ vì phương pháp axit có tác dụng khử
khống ngun liệu tốt tạo ra sản phẩm có hàm lượng kim loại nặng ở mức thấp nhất, hiệu
suất cao, thời gian ngắn, nhưng độ tinh sạch khơng cao trong khi đó kiềm lại có tác dụng
loại protein tạp rất tốt để tạo ra sản phẩm đạt độ tinh khiết cao nhưng hiệu suất và độ khử
khoáng thấp [5]. Nên cần nghiên cứu phương pháp kết hợp để khắc phục những nhược điểm
và phát huy những ưu điểm của từng phương pháp riêng lẻ.
Từ những giá trị kinh tế và tính hữu ích mà gelatin mang lại,nhu cầu sử dụng ngày
một tăng cao trên thị trường Việt Nam và thế giới cũng như nguồn nguyên liệu vảy cá dồi
dào, ổn định và giá rẻ từ các nhà máy thủy sản ở nước ta với sự hỗ trợ và giúp đỡ cung cấp
nguồn nguyên liệu từ công ty thủy sản Sơn Trà, sự hướng dẫn từ Tiến sĩ Nguyễn Thị Trúc
SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 1


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

Loan nên em chọn đề tài “Nghiên cứu thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo (Japanese
horsehead fish) bằng phương pháp kiềm kết hợp axit” với mong muốn tạo ra sản phẩm
có chất lượng gelatin tốt và hiệu suất cao có giá trị kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi

trường.
❖ Mục đích nghiên cứu của đề tài:
- Xác định thành phần hóa học của vảy cá đổng quéo.
- Khảo sát nồng độ và thời gian thích hợp của q trình tiền xử lý bằng kiềm và axit
riêng biệt.
- Khảo sát trình tự xử lý và thời gian xử lý của quá trình tiền xử lý kết hợp bằng kiềm
và axit.
- Đánh giá hiệu suất thu hồi và chất lượng gelatin thành phẩm.
❖ Mục tiêu cần đạt được của đề tài:
- Chọn được trình tự xử lý và thời gian xử lý của phương pháp tiền xử lý kết hợp để
có được sản phẩm gelatin có chất lượng và hiệu suất cao nhất.
❖ Đối tượng nghiên cứu: Vảy cá đổng quéo của nhà máy thủy sản Sơn Trà Đà Nẵng.
❖ Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp vật lý, phương pháp hóa học, phương pháp
hóa lý... phương pháp xử lý số liệu như excel, minitab, ANOVA…
❖ Nội dung bài báo cáo: gồm 4 chương.
- Chương 1: Tổng quan.
- Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu.
-

Chương 3: Kết quả và thảo luận.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.

SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 2


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về nguồn nguyên liệu
1.1.1. Cá đổng quéo
Cá đổng quéo, còn được gọi là cá đầu vuông; tên tiếng Anh: Horsehead fish, Japanese
horsehead fish, Tilefish; tiếng Nhật: Aka Amadai; tên khoa học: Branchiostegus japonicus
(Houttuyn, 1782), phân bố nhiều nơi trên thế giới: Nam Châu Phi và Tây Thái Bình Dương,
Phillipin, Nhật Bản, Trung Quốc; ở Việt Nam, cá được đánh bắt ở Vịnh Bắc Bộ, miền
Trung, Đông và Tây Nam Bộ. Mùa vụ đánh bắt quanh năm bằng câu và lưới kéo đáy.
Đặc điểm: thân tương đối dài và dẹt hai bên. Phần trước đầu (trán) nhô cao.Phần tia
cứng phát triển kém hơn phần tia mềm. Vây hậu môn rất dài. Vây bụng rất dài. Vây bụng
rất gần vây ngực. Ở phần sau mắt có một vết màu trắng bạc. Chiều dài vậy ngực hơi lớn
hơn chiều dài vậy bụng một chút nhưng không đạt tới khởi điểm vây hậu mơn. Thân có
màu đỏ rực rỡ pha lẫn màu vàng, trên lưng và trên vây đuôi có các vệt ngang màu da trời.
Cá đổng qo thích sống ở đáy bùn, sỏi hoặc cát và được biết là sống ở các hang. Độ
sâu thường là 100 ÷ 250 mét [56].

Hình 1.1: Cá đổng quéo [61]
1.1.2. Vảy cá
Vảy nhỏ, đường bên hoàn chỉnh, vây lưng tương đối dài và khơng lõm.
Vảy cá có thành phần vơ cơ chiếm hơn một nửa, nhiều nhất là canxiphotphat (38-40%)
[21]. Chất hữu cơ chủ yếu là hợp chất có đạm mà nhiều nhất là collagen và ichthylepidin,
tỷ lệ giữa 2 chất này là 4:1, nguyên tố cấu tạo của ichthylepidin là N (16%) và S (1,1%)
[57].

SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 3


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

1.2. Giới thiệu về collagen và gelatin
1.2.1. Collagen
1.2.1.1. Định nghĩa collagen
Collagen là một loại protein được tìm thấy ở động vật, đặc biệt là trong các mô thịt và
mô liên kết của động vật có vú. Nó là thành phần chính của mơ liên kết, và là loại protein
có nhiều nhất trong các lồi động vật có vú, chiếm khoảng 25% đến 35% protein cơ thể [4].
Collagen là protein có cấu trúc bậc 4 điển hình, do các đơn vị trococollagen cấu trúc
bậc 3 tổ hợp theo các hướng dọc và ngang làm cho collagen có nhiều mức cấu trúc. Trong
cấu trúc phân tử collagen, do tương tác giữa các mạch polypeptide làm cho phân tử có
những vùng kỵ nước và vùng mang điện tích sẽ tạo nên khả năng háo nước làm trương nở
protein [5], [22].
Collagen chiếm tới 25% tổng lượng protein trong cơ thể người, là thành phần chính
của các mơ liên kết, có khả năng đàn hồi và chịu lực rất cao, cũng như của da, gân, xương,
dây chằng, sụn giác mạc, xương, mạch máu, ruột, đĩa đệm.và răng trong cơ thể. tế bào phổ
biến nhất tạo ra collagen là nguyên bào sợi [57].
1.2.1.2. Cấu tạo và thành phần hóa học của collagen
Phân tử collagen (hay cịn gọi là tropocollagen) là một protein hình trụ, dài khoảng
300 nm, đường kính khoảng 1,5 nm. Nó bao gồm 3 chuỗi polypeptide (gọi là chuỗi α) cuộn
lại với nhau. Mỗi chuỗi α cuộn thành đường xoắn ốc theo hướng từ phải sang trái với 3 gốc
trên một vòng xoắn. Ba chuỗi này xoắn lại với nhau theo hướng từ trái sang phải tạo thành
đường bộ ba xoắn ốc [6]. Mỗi chuỗi polypeptide có trọng lượng phân tử khoảng 100kDa
[22], tạo nên tổng trọng lượng phân tử collagen khoảng 300kDa [23].

Hình 1.2: Hình ảnh cấu trúc xoắn ba của collagen [62]
Collagen khơng có chứa tryptophan và cystein giàu thành phần glycine, proline

và hydroxyproline, là một trong số ít những protein có chứa hydroxylysine. Nó chứa khoảng
33% glycine, 12% proline và 11% hydroxyproline [24]. Mặc khác,trong collagen khoáng
SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 4


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

chiếm khoảng 1%. Sự phân bố các amino axit trong chuỗi polypeptide thể hiện trong bảng
1.1:
Bảng 1. 1: Sự phân bố các amino axit trong chuỗi polypeptide.[7]
Triplet

Tỉ lệ

Gly-X-X
Gly-X-I

0,44
0,2

Gly-I-X

0,27

Gly-I-I

0,09

1.2.1.3. Phân loại collagen
Collagen tồn tại ở nhiều bộ phận trong cơ thể. Đã có 29 loại collagen được tìm
thấy và thơng báo trong các tài liệu khoa học. Trên 90% collagen trong cơ thể là dạng I, II,
III, VÀ IV.
Collagen I: Có trong da, gân, mạch máu, các cơ quan, xương.
Collagen II: Có trong sụn xương.
Collagen III: Có trong bắp, tìm thấy bên cạnh collagen I.
Collagen IV: Thành phần chính cấu tạo màng tế bào [25].
1.2.1.4. Tính chất collagen
a. Tác dụng với nước
Collagen khơng hịa tan trong nước mà nó hút nước để nở ra, cứ 100g Collagen
khơ có thể hút khoảng 200g nước. Collagen kết hợp với nước nở ra trong nước, độ dày tăng
lên chừng 25% nhưng độ dài tăng lên khơng đán kể, tổng thể tích của phân tử tăng lên 2-3
lần.
b. Tác dụng với axit, kiềm
Collagen có thể tác dụng với axit và kiềm co mạch của Collagen có gốc cacboxyl
và amin. Hai gốc này quyết định tính chất của collagen. Trong điều kiện có axit, ion của nó
phản ứng với gốc amin, điện tích trên carboxyl bị ức chế, tạo ra axit yếu có độ ion hóa thấp.
Ngược lại, gốc amin bị ion hóa tạo ra NH3.
Ngồi ra axit và kiềm còn gây ra một số biến đổi [7]:
• Cắt đứt mạch muối (liên kết giữa –NH3+ và COO-) làm đứt mạch peptide trong
mạch chính
• Làm đứt liên kết hydrogen giữa gốc –CO, NH- của mạch xung quanh nó
• Làm axit amin bị phân hủy giải phóng ra amoniac
c. Các tính chất khác của collagen
SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 5


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

• Khả năng tạo nhũ tương: Collagen là một protein không tan và có ít dấu hiệu
cho thấy là chất nhũ hóa tuy nhiên collagen sản xuất từ da sống đã xử lý biến tính ở mức
độ khác nhau có thể là chất nhũ hóa tốt hơn sữa gầy.
• Khả năng hòa tan: Collagen tan trong glycerin, axit acetic, ure nhưng không tan
được trong nước lạnh. Collagen cũng được phân chia thành bốn lớp trên cơ sở tính hịa tan
trong các dung dịch đệm khác nhau: tan trong muối, tan trong axit, tan trong kiềm và khơng
tan trong kiềm.
• Sự biến tính: Dưới tác dụng của các chất như axit, kiềm, muối các dung môi
alcohol, và các tác nhân vật lý như khuấy trộn, nghiền, tia cực tím.. các cấu trúc bậc hai, ba
và bốn của protein bị thay đổi so với ban đầu và có những tính chất mới.
1.2.1.5. Cơ chế biến đổi collagen thành gelatin
Dưới tác dụng của nhiệt độ, thời gian và xúc tác phù hợp thì collagen sẽ bị thủy phân
thành gelatin căn cứ vào giả thiết của Hofmeister
C102H149N31O38
+
H2 O
=>
C102H151N31O39
(collagen)
tº
(gelatin)
Khi xử lý collagen thủy phân dưới tác dụng nhiệt độ, các sợi collagen bị phân cắt
thành những đoạn ngắn hơn do mất liên kết hydrogen và hydrophybic, những liên kết này
giúp cho sự ổn định của xoắn ốc collagen.

Tiếp đó là q trình duỗi thẳng của mạch bao gồm việc cắt đứt đầu nối giữa các phân
tử của 3 chuỗi xoắn ốc và gelatin được hòa tan.
Tuy nhiên nếu trích ly ở nhiệt độ quá cao và thời gian lâu thì collagen ngồi việc tạo
gelatin cịn tạo ra một số sản phẩm phụ không mong muốn: gelatose và gelatone làm giảm
độ nhớt và nhiệt độ đông đặc của dung dịch.
tº
C102H151N31O39
+
(gelatin)
1.2.2. Gelatin
1.2.2.1. Định nghĩa gelatin

2H2O

=>

C55H85N17O22
(galatone)

+ C47H70O19 + 7N2
(gelatose)

Gelatin là polypeptide cao phân tử được thu nhận từ collagen - thành phần protein
chủ yếu của mô liên kết động vật, bao gồm xương, da, gân động vật và da, vảy cá...Tên
gelatin được sử dụng phổ biến từ năm 1700 có nguồn gốc từ chữ Latin “gelatus”. Thuật
ngữ gelatin đơi khi được đề cập các tác nhân tạo gel nói chung nhưng lại riêng dùng để nói
đến vật liệu protein tạo ra từ collagen đã bị thối hóa do nhiệt [26].
SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 6


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

Theo dược điển của Mỹ [27]: Gelatin là sản phẩm thu được bởi sự thủy phân một phần
collagen có nguồn gốc từ da, mô liên kết hoặc xương động vật.
Theo dược điển Châu Âu [28] : gelatin là một loại protein tinh chế, được thu bởi sự
thủy phân một phần collagen bằng phương pháp axit (gelatin loại A), kiềm (gelatin loại B)
hoặc enzyme.
Theo “Food Chemical Codex 5th, 2003: gelatin là sản phẩm thu được bằng phương
pháp thủy phân kiềm, axit hoặc enzyme collagen- thành phần chính của da, xương và mơ
liên kết ở động vật
1.2.2.2. Cấu tạo gelatin
Gelatin có cấu trúc gần giống với collagen, gồm 18 axit amin liên kết với nhau theo
một trật tự xác định, tuần hoàn tạo nên chuỗi polypeptide với khoảng 1000 đơn vị, hình
thành nên cấu trúc bậc 1. Chuỗi polypeptide có chiều dài khác nhau phụ thuộc nguồn
nguyên liệu, chuỗi có 1 đầu là nhóm amino, 1 đầu là nhóm cacboxyl [57]. Gelatin thường
có cấu trúc Gly-X-Y (với X chủ yếu là nhóm proline, cịn Y là nhóm hydroyline). Cứ 3
chuỗi polypeptide xoắn lại theo hình xoắn ốc tạo nên cấu trúc bậc II. Ở cấu trúc bậc III,
chuỗi xoắn đó tự xoắn quanh nó tạo cấu trúc dạng dâu thừng, gọi là “proto fibril” [10].
Trong phân tử gelatin tồn tại một số nhóm mang điện tích: carboxyl, imiazole, amino,
guanidine. Tỷ lệ của chúng ảnh hưởng đến pH và pI của gelatin. Mặc khác, khả năng tạo
liên kết hydro, cấu trúc phân tử phụ thuộc vào số lượng nhóm khơng mang điện tích như
các nhóm hydroxyl (Serine, Threonine, Hydroxyproline, Hydrolysine, Tyrosine) và các
nhóm peptide (-CO-NH-)[8].

Hình 1.3: Cấu trúc hóa học của phân tử gelatin.[63]
1.2.2.3. Thành phần hóa học của gelatin

Thành phần chủ yếu của gelatin là protein, đặc biệt không chứa chất béo, cacbonhydrat
và chất xơ được thể hiện ở bảng 1.2:
SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 7


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

Bảng 1. 2: Các thành phần trong gelatin.
P
B
Protein
Béo
Cacbonhydrat Chất xơ
Tro
8
8
0
0
Hàm lượng(%) 8-16
85 - 90
0
0
0
≤ 2,0
Vì là sản phẩm của quá trình thủy phân collagen, gelatin cũng có thành phần axit amin
Thành phần

Độ ẩm

tương tự như collagen [5] được thể hiện ở bảng 1.3:
Bảng 1.3: Thành phần phần trăm các axit amin thu được khi thủy phân 100g gelatin [32].
Thành phần

Tỷ lệ (%)

Alanine
Arginine*
Aspartic acid

8-11
8-9
6-7

Glutamic acid
Glycine
Histidine*
Hydroxyproline

11-12
26-31
0,7-1
13-15

Hydroxylysine
Isoleucine*
Leucine*

Methionine*

0,8-1,2
1,4-2
3-3,5
0,7-1

Phenylalanine*
Lysine
Proline
Serine
Systeine

2-3
4-5
15-18
2,9-4,2
0

Threonine*
Trytophan*
Tyrosine
Valine*

2,2-4,4
0
0,2-1
2,6-3,4
*Những chữ đánh dấu sao là axit amin thiết yếu

1.2.2.4. Phân loại gelatin
a. Theo phương pháp sản xuất

SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 8


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

Loại A: Có nguyên liệu từ da heo, da cá, và thỉnh thoảng từ xương, phân tử collagen
đơn giản, được tách chiết với axit, thường ở pH=4. Gelatin được sản xuất thường có điểm
đẳng điện từ 8-9.
Loại B: Nguyên liệu thường được sử dụng là da bò hoặc da động vật già bị giết mổ,
phân tử collagen phức tạp hơn. Khi thủy phân asparagines và glutamine tạo thành axit
asparagic và axit glutamic tương đối nhanh chóng làm sản phẩm có độ nhớt cao hơn. Gelatin
được sản xuất thường có điểm đẳng điện từ 4,8-5,4.
Hỗn hợp gelatin loại A và B: chất lượng sản phẩm tốt như là gelatin được sản xuất
bởi hai phương pháp trên nhưng có điểm đẳng điện nằm ngoài giới hạn [9].
Sự khác biệt giữa hai loại gelatin này được thể hiện ở bảng 1.4
Bảng 1.4: Sự khác biệt cơ bản giữa hai loại gelatin [30]
Loại A

Loại B

pH

3,8-5,5

5,0-7,5

Điểm đẳng điện

8,0-9,0

4,8-5,4

Boom gel

50-300

50-300

Độ tro (%)

0,3-2,0

0,5-2,0

b. Theo nguồn gốc nguyên liệu để sản xuất, người ta chia gelatin thành hai loại [10]:
• Gelatin động vật: là gelatin sản xuất từ da, xương, gân của động vật có vú.
• Gelatin cá: là gelatin sản xuất từ da và vảy của các loài cá như cá tuyết, cá tra,
cá basa, cá rô phi và nhiều lồi các khác.
c. Theo cấu trúc phân tử
• 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 q trình thủy phân, sau đó tiệt trùng, cơ đặc và cuối cùng là sấy phun [10].
• Gelatin ester hoá: gelatin ester hoá bởi các axit béo, giúp cải thiện khả năng tạo

nhũ, mở rộng chức năng sinh học của axit béo (một số axit béo không thể bổ sung trực tiếp
vào thực phẩm do mùi vị kém, dễ bị oxy hố, khơng tan trong nước… Q trình ester hố
gelatin giúp bổ sung axit béo vào thực phẩm) [31].
• 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 vơ định hình, khơng tạo tinh thể [6]. Cấu
trúc vơ định hình của gelatin loại này cho phép nó trương nở rất nhanh và rất mạnh, loại
gelatin này hút ẩm mạnh và khó tạo gel khi nồng độ thấp [11].

SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 9


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

1.2.2.5. Tính chất gelatin
a. Tính chất vật lý
• Gelatin thương mại ở dạng tinh khiết, khô, không mùi, không vị, cứng, giịn,
màu vàng nhạt đến hổ phách, trong suốt, có độ ẩm từ 8 – 13% và tỷ trọng 1,3 - 1,4. Nó là
một thực phẩm, khơng phải là phụ gia thực phẩm nên khơng có giới hạn sử dụng.
Tính chất gelatin phụ thuộc vào pH, nguyên liệu thu nhận, nhiệt độ, nồng độ, thời
gian và phương pháp chế biến. Gelatin là một chất keo sinh học được ứng dụng nhiều trong
sản xuất keo.
• Khả năng hịa tan
Gelatin có thể hịa tan một phần trong nước lạnh, có khả năng hút nước hoặc trương
nở khi được khuấy trong nước. Gelatin có khả năng hấp thu khoảng 5-10 lần thể tích của
nó. Khi gia nhiệt ở 40°C sẽ chảy ra, hòa tan và tạo gel khi làm nguội. Sự chuyển từ dạng
sol sang dạng gel có tính thuận nghịch và có thể lặp đi lặp lại nhiều lần. Đây là tính chất

quan trọng được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực thực phẩm của gelatin [31].
Mức độ hòa tan của gelatin bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: nhiệt độ, nồng độ và
kích thước hạt gelatin.
Gelatin tan trong các polyol như glycerin, propylen glycol, sorbitol, manitol, không
tan trong cồn, aceton, CCl4, benzen, ether và các dung môi hữu cơ khác, các muối phosphat,
citrat, sulfat ở nồng độ thấp cũng làm gelatin trong dung dịch nồng độ cao kết tủa.
b.

Tính chất hóa học
• Độ bền gel
Là yếu tố quan trọng đánh giá chất lượng gelatin khi đơng. Nó được đặc trưng

bởi độ Bloom. Độ bền gel phụ thuộc vào nồng độ gelatin và khả năng hình thành gel.
Gelatin có khả năng hình thành và ổn định liên kết hydro với phân tử nước để hình thành
dạng cấu trúc gel ổn định 3 chiều.
Gelatin thu từ động vật có độ Bloom cao hơn và ổn định hơn từ cá.
Gelatin trên thị trường có độ Bloom từ 150-300, gelatin có chất lượng thấp nếu
độ Bloom< 150, chất lượng trung bình từ 150-220, chất lượng cao từ 220-300.
So sánh cả hai loại gelatin từ động vật và từ cá được thể hiện ở bảng 1.5:

Bảng 1. 5: Bảng so sánh gelatin từ da cá với gelatin từ động vật [9].
SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 10


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

Gelatin cá
Khối lượng phân tử nhỏ
Mạch polypeptid ngắn

Gelatin động vật
Khối lượng phân tử lớn
Mạch polypeptid dài

Độ Bloom thấp
Độ Bloom cao
0
Nhiệt độ tạo gel thấp (8- 10 C)
Nhiệt độ tạo gel cao (30- 350C)
Hàm lượng proline và hydroxyproline thấp Hàm lượng proline và hydroxyproline
cao
❖ Cơ chế tạo gel:
✓ Giai đoạn 1: hấp thụ và trương nở để tạo dung dịch, giai đoạn xảy ra khi cho gelatin
vào nước và gia nhiệt ở 45-60°C. Gelatin trương nở khi được cho vào nước, hấp thụ một
thể tích nước bằng 5-10 lần thể tích của bản thân nó. Khi được gia nhiệt đến nhiệt độ cao
hơn điểm tan chảy, gelatin đã trương nở hòa tan và tạo thành gel khi được làm nguội. Quá
trình chuyển đổi 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 [12].
✓ Giai đoạn 2: tạo liên kết ngang nối các phân tử gelatin lại với nhau thành không
gian 3 chiều, giai đoạn này xảy ra khi dung dịch gelatin được làm nguội ở 8-10°C.
Ngoài ra, gel của gelatin bắt đầu tan chảy ở 27-340C và có khuynh hướng tan trong
miệng. Tính chất này đươc ứng dụng nhiều trong thực phẩm. Cơ chế cơ bản của sự tạo gel
là sự thay đổi ngẫu nhiên của dạng xoắn ốc [33]. Amino axit của các chuỗi polypeptit khác
nhau tạo một hình thể xoắn ốc khi làm nguội và các vòng xoắn này được ổn 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 [34].

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel và độ bền gel [13]:
✓ Nhiệt độ tạo gel: Nhiệt độ càng cao thì khả năng khuếch tán của nước càng
mạnh. Ở nhiệt độ <200C, gelatin vẫn có khả năng tạo gel dù hàm lượng thấp. Ở nhiệt độ
20-300C, dung dịch gelatin tồn tại nhiều dạng: gel, dịch nhớt, dịch lỏng, phụ thuộc vào nhiệt
độ và hàm lượng gelatin. Ở nhiệt độ >350C, phân tử gelatin rời rạc dù hàm lượng gelatin
cao nhưng vẫn không liên kết với nhau, chỉ tăng độ nhớt mà không tạo gel bền. Nhiệt độ
tạo gel càng thấp thì gel có độ bền càng lớn.
✓ Thời gian tạo gel: Thời gian càng dài liên kết ngang tạo thành càng nhiều và gel
có độ bền càng lớn.
✓pH dung dịch tạo gel: pH của gelatin càng gần điểm đẳng điện thì khả năng
khuếch tán nước vào càng cao. Tại điểm đẳng điện thì khả năng khuếch tán nước là cao
SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 11


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

nhất,gelatin trưởng nở nhanh nhất và khối gel tạo thành có độ bền lớn nhất. Nguyên nhân
là do ở pI các protein trung hòa về điện,các mạnh gelatin sẽ dễ tiến lại gần và tạo các liên
kết với nhau.
✓Các thành phần khác trong dung dịch tạo gel: Trong các sản phẩm thực phẩm,
gelatin thương sử dụng phối hợp với các hợp chất khác để làm thay đổi khả năng tạo gel và
độ bền của nó theo u cầu sản phẩm.
• Độ nhớt
Độ nhớt cũng quan trọng như khả năng tạo gel và cũng phụ thuộc vào nhiệt độ
cũng như nồng độ. Độ nhớt tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ.
Dưới 200C dung dịch sẽ tồn tại ở dạng gel (ngoại trừ nồng độ quá thấp). Trong khoảng 20–

350C, dung dịch vừa tồn tại dạng gel vừa tồn tại dạng dung dịch nhớt hoặc ở dạng chất lỏng
có độ nhớt khơng ổn định [12]. Trên 350C, các phân tử gelatin trở nên rời rạc cho dù có
tăng nồng độ trong dung dịch lên thì chúng vẫn khơng liên kết với nhau.
• Tính lưỡng tính
Gelatin là một protein điển hình có khả năng hoạt động như một axit hay một
bazơ [25]. Tính chất lưỡng tính là do các nhóm cacboxyl (- COOH) thể hiện tính axit, và
nhóm amin ( -NH2) thể hiện tính kiềm được tạo ra trong suốt quá trình thủy phân. Một cách
tổng quát, gelatin tồn tại trong dung dịch dưới dạng lưỡng cực +NH3 - CH2-COO-, thường
được gọi là ion “Zwitter”.
✓ Trong mơi trường axit, sự phân ly của nhóm axit bị kìm hãm, gelatin tác
dụng như một bazơ, tích điện “ + “ (Cation), chuyển về cực “ –“ trong điện trường.
✓ Ngược lại trong môi trường kiềm sự phân ly của nhóm bazơ bị kìm hãm,
gelatin tác dụng như một axit, tích điện “ –“ ( Anion) và chuyển về cực “ + “ trong điện
trường.
Tính lưỡng tính được xác định dễ dàng khi cho phản ứng với axit hay bazơ [3].
• Điểm đẳng điện
Phân tử gelatin tích điện trong dung dịch kiềm hay axit, chúng sẽ di chuyển trong
điện trường. Ở pH = 2 tất cả nhóm cacboxyl khơng tích điện, phân tử gelatin mang điện
tích dương cực đại. Khi pH tăng các nhóm cacboxyl bắt đầu tích điện và ở pH = 6,5 tất cả
các nhóm cacboxyl tích điện âm. Điện tích của phân tử ảnh hưởng đến tính chất của gelatin.
Ở pH mà khơng có sự di chuyển xảy ra gọi là điểm đẳng điện và tại điểm này dung dịch
gelatin kém bền nhất, dễ kết tủa, có hàm lượng tối đa các phân tử protein khơng tích điện.
Tính lưỡng tính và điểm đẳng điện của gelatin loại A nằm trong khoảng pH = 7 - 9 và phụ
SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 12

Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

thuộc vào thời gian xử lý. Gelatin loại B có quá trình xử lý gelatin bằng kiềm, collagen chịu
sự tác động trong mơi trường kiềm trước khi trích ly. Sự thủy phân bằng kiềm làm cho axit
amin asparagine và glutamine của chuỗi polypeptide trở thành axit aspatic và glutamic một
cách nhanh chóng và kết quả tạo ra điểm đẳng điện là 4,8 - 5,2 [9]. Ngồi ra điểm đẳng điện
cịn phụ thuộc vào nồng độ muối trong dung dịch.
• Tính ổn định gelatin
Gelatin khơ được bảo quản trong điều kiện kín ở nhiệt độ phịng có thể bảo
quản trong nhiều năm [36].
Tính ổn định của gelatin phụ thuộc vào nhiệt độ và pH. Sự giảm độ bền gel và
độ nhớt theo thời gian có thể hạn chế nếu giữ gelatin trong giới hạn pH từ 5-7 và nhiệt độ
thấp.
Duy trì tính ổn định là chức năng của pH và các chất điện giải trong dung dịch
gelatin. Tuy nhiên nó sẽ giảm khi nhiệt độ tăng.
Dung dịch hoặc gel gelatin có tính mẫn cảm với vi khuẩn và các enzym phân
hủy protein [31].
• Tính trương phồng
Đặc tính trương phồng của gelatin khơng những quan trọng trong sự savon hóa
mà cịn trong q trình sản xuất phim ảnh và sự hịa tan của bao con nhộng trong dược
phẩm [13].
Trong gelatin, những liên kết ngang được cho rằng có liên quan đến sự ảnh
hưởng đến nhau giữa các chuỗi và điều này làm giảm sự trương phồng. Sự ổn định những
liên kết ngang phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, thời gian và chất điện giải [12].
Các chất điện giải ảnh hưởng đến sự trương phồng của gelatin được sắp xếp
theo trật tự của Hofmeister như sau: Ba2+, Ca2+, Mg2+, Cs+, Rb+, NH4+, K+, Na+,Li+, SO42-,
CH3COO-, Cl-, Br-, NO3-, I-, SCN- [13].
Tại pH thấp hơn điểm đẳng điện, các anion sẽ ảnh hưởng đến sự phồng, trong
khi ở pH cao hơn pH của điển đẳng điện, thì cation đóng vai trị làm giảm sự phồng. Các
anion sẽ phá vỡ sự liên kết hydro vốn là nhân tố làm gia tăng sự phồng [10].

• Tính đơng đặc
Gelatin có tính chất hình thành gel- dung dịch thuận nghịch. Nhiệt độ đông đặc
phụ thuộc vào hàm lượng proline và hydroproline [21].
Gelatin có nguồn gốc từ gia súc có nhiệt độ tạo gel cao 30-350C.
Gelatin da cá, hàm lượng proline và hydroproline thấp có nhiệt độ tạo gel thấp
SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 13


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

8-100C [40].
1.2.2.6. Ứng dụng của gelatin
a. Trong công nghiệp thực phẩm
Gelatin là một trong những loại chất keo ưa nước, được sử dụng như những tác
nhân tạo gel, tạo độ đặc hoặc tác nhân ổn định cấu trúc. Gelatin khác với những chất keo
khác ở chỗ: trong khi hầu hết các loại chất keo khác là polyssachride (như carrageenan,
pectin, agar,…) thì gelatin là một loại protein chứa tất cả các amino axit thiết yếu, ngoại trừ
trytophane.
• Trong cơng nghiệp sản xuất bánh kẹo : gelatin tham gia tạo cấu trúc, độ dai,
độ dẻo cho sản phẩm.Trong kẹo dẻo người ta thống kê có khoảng 1,7-2,5% gelatin giúp
ngăn chặn sự kết tinh đường, một số sản phẩm ở vỏ kẹo có chứa 0,5-1% gelatin với vai trị
làm giảm sự tan chảy[9].

.
Hình 1. 4: Kẹo có gelatin [64]
• Trong cơng nghiệp sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa

- Tạo các mối liên kết với nước: gelatin có khả năng trương nở để tạo liên kết
gấp 5 lần khối lượng của chúng với nước. Nó giúp ngăn cản sự rỉ nước trong các sản phẩm
sữa.
- Củng cố cấu trúc cho cấc sản phẩm bơ sữa như tạo độ mịn, độ sánh.
- Tạo cấu trúc mềm.
• Trong cơng nghiệp sản xuất đồ uống.
- Gelatin là tác nhân tinh sạch phổ biến trong quá trình sản xuất rượu vang đỏ giúp
tạo kết tủa nhanh.
• Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm từ thịt
- Gelatin đã được sử dụng từ nhiều thập niên để sản xuất ra món thịt đơng, các sản
phẩm xúc xích. Gelatin còn được sử dụng để tiêm vào thịt nhằm mục đích tăng hàm lượng
SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 14


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

protein trong sản phẩm. Vì khả năng liên kết tốt với nước gelatin còn được sử dụng để gia
tăng hàm lượng ẩm và hạ giá thành sản phẩm.
- Trong các sản phẩm như thịt hộp, thịt nguội,...gelatin giúp giữ hương vị tự nhiên
cho sản phẩm.
• Trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức năng.
Gelatin có các thuộc tính như: là nguồn protein chất lượng cao, chứa 9 axit amin
cần thiết, không chứa cholesterol, đường và chất béo, không gây dị ứng, dễ dàng được tiêu
hóa. Nhờ vào tính chất này mà chúng được xem xét để sản xuất các sản phẩm thực phẩm
dành cho người ăn kiêng. Hơn thế nữa, gelatin cịn có tác dụng làm giảm lượng muối trong
máu. Gelatin cũng đóng vai trị quan trọng trong việc giảm cân nhờ khả năng tạo gel hóa.

Nó có thể thay thế ở một mức độ nào đó cho các sản phẩm có hàm lượng chất béo cao.

Hình 1. 5: Thực phảm chức năng có gelatin [65]
Bảng 1.1: Khả năng ứng dụng gelatin vào thực phẩm dựa vào độ Bloom[5]
Loại thực phẩm

Mức độ sử dụng

Sản phẩm từ sữa

0,2 - 1,0%

150 - 250

Thực phẩm đông lạnh

0,1 - 0,5%

225 - 250

Kẹo dẻo

1,7 - 2,5%

225 - 275

Vỏ kẹo

0,5 - 1,0%

50 - 100

Bánh xốp

0,5 - 1,0%

50 - 100

Sản phẩm từ thịt

1,0 - 5,0%

175 - 275

Rượu, bia, nước trái cây

0,02 - 0,15%

100 - 200

Bloom

b. Trong y học
Dùng trong bào chế thuốc như là thành phần chính trong bao nang cứng, bao nang mềm.
Gelatin được ứng dụng làm màng bao cho các loại thuốc có tác dụng đặc biệt, giúp chống

SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 15


Khảo sát điều kiện thu nhận gelatin từ vảy cá đổng quéo bằng phương pháp kết hợp axit và bazơ

lại dịch vị của dạ dày tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định chính xác lượng thuốc cần
dùng.
- Nang mềm: Gelatin có độ Bloom thấp (150 - 200g) của loại A, (125 - 175 g) của loại
B hoặc hỗn hợp hai loại trên. Thơng thường là hình dạng giống viên bi, hình hạt đậu,...dung
tích chứa khoảng 0,1 - 0,5g dịch lỏng.
- Nang cứng: Gelatin có độ Bloom từ vừa đến cao (240-300g) của loại A, (200-250g)
của loại B hoặc là hỗn hợp của cả hai loại này. Nang cứng gồm hai mảnh lồng khít vào
nhau hình con nhộng, thành mỏng, kích cỡ 1/ 40mm. Đựng chất rắn đã nghiền nhỏ hoặc
dạng hạt kích thước nhỏ. Gelatin cịn được sử dụng làm gạc y tế trong tiểu phẫu.

Hình 1.6: Nang mềm [66]
Hình 1.7: Nang cứng [67]
Ngồi ra gelatin cịn giúp bảo vệ các thành phần vitamin trước các thành phần nhạy cảm
của oxy hoặc ánh sáng. Các bọt gelatin có thể sử dụng trong q trình cầm máu do đó giúp
tăng khả năng hàn gắn vết thương đặc biệt trong nha khoa và phẫu thuật.
Gelatin thiên nhiên giúp cho người bệnh về xương và viêm khớp mãn tính do cung
cấp cho cơ thể các amino axit đặc biệt là glycine và proline. Vì vậy, gelatin có tác động
ngăn ngừa và tái sinh lên xương, đặc biệt là hệ thống vận động: xương, sụn, gân, dây chằng.
Gelatin là nguồn thực phẩm giàu protein, khơng cholesterol, khơng đường, khơng béo.
Nó dễ tiêu hóa và được phân hủy hồn tồn trong cơ thể người mà hiếm xảy ra dị ứng. Nhờ
vào những tính chất đặc biệt đó mà gelatin chiếm vị trí quan trọng trong bữa ăn. Hơn nữa,
gelatin cịn có tác dụng làm giảm lượng muối trong máu.
Gelatin cũng đóng vai trị quan trọng trong việc giảm cân nhờ khả năng tạo gel hóa.
Nó có thể thay thế ở một mức độ nào đó cho các sản phẩm có hàm lượng chất béo cao.
1.2.2.7. Cơ sở lý thuyết của q trình trích ly gelatin:

Collagen có thể tác dụng với axit và kiềm do trên mạch collagen có gốc carboxyl và
amin. Hai gốc này quyết định hai tính chất của nó. Trong điều kiện có axit tồn tại, ion của

SVTH: Nguyễn Nhật Tuyền

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

Page 16