Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá khả năng kết dính của gelatin và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG


ĐINH VĂN BÌNH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ
KHẢ NĂNG KẾT DÍNH CỦA GELATIN
VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG


ĐINH VĂN BÌNH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ
KHẢ NĂNG KẾT DÍNH CỦA GELATIN
VÀ ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

Chun ngành: Cơng nghệ thực phẩm và đồ uống
Mã số: 60 54 01 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:

HD1:TS.Phan Thế Anh.
HD2: PGS.TS. Đặng Minh Nhật

Đà Nẵng – Năm 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Đinh Văn Bình


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1.

Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 1

2.

Mục tiêu nghiên cƣ́u .................................................................................. 2

3.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................. 3

4.

Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 3

5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................. 5

6.

Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài ............................................... 5

Kế t cấ u luâ ̣n văn ........................................................................................ 7
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 8
7.

1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT KEO THƢ̣C PHẨM ....................................... 8
1.1.1. Giới thiệu về chất keo thực phẩm ................................................... 8
1.1.2. Phân loại và tính chất chung của keo thực phẩm............................ 8
1.2. TỔNG QUAN VỀ COLLAGEN ............................................................ 11
1.2.1. Giới thiệu chung về collagen ........................................................ 11
1.2.2. Thành phần và cấu tạo của collagen ............................................. 11
1.2.3. Sự thay đổi cấu trúc từ collagen sang gelatin. .............................. 13
1.3. TỔNG QUAN VỀ GELATIN................................................................. 15
1.3.1. Giới thiệu gelatin .......................................................................... 15
1.3.2. Thành phần hóa học của gelatin ................................................... 15
1.3.3. Tính chất của gelatin ..................................................................... 16
1.3.4. Phân loại gelatin............................................................................ 18

CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... 19
2.1. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT ............................................................... 19
2.2. QUY TRÌNH THU NHẬN GELATIN ................................................... 20
2.3. XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT, CẤU TRÚC CỦA GELATIN ..................... 23
2.3.1. Xác định hàm lƣợng protein ......................................................... 23


2.3.2. Xác định hàm lƣợng lipid ............................................................. 25
2.3.3. Xác định hàm lƣợng ẩm ................................................................ 25
2.3.4. Xác định độ tro.............................................................................. 26
2.3.5. Xác định hàm lƣợng kim loại nặng (As, Hg, Cd, Pb) .................. 27
2.3.6. Xác định độ bền gel của gelatin .................................................... 29
2.3.7. Xác định độ nhớt của dịch gelatin ................................................ 29
2.3.8. Xác định độ kết dính. .................................................................... 31
2.3.9. Xác định góc nghỉ ......................................................................... 32
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................. 34
3.1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CHẾ PHẨM KEO THỰC PHẨM,
GELATIN THƢƠNG MẠI VÀ THU NHẬN TỪ DA CÁ NGỪ .................. 34
3.2. ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN GEL CỦA CHẾ PHẨM KEO THỰC PHẨM,
GELATIN THƢƠNG MẠI VÀ THU NHẬN TỪ DA CÁ NGỪ .................. 37
3.3. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG KẾT
DÍNH CỦA CỦA CHẾ PHẨM KEO THỰC PHẨM, GELATIN THƢƠNG
MẠI VÀ THU NHẬN TỪ DA CÁ NGỪ....................................................... 38
3.3.1. Nồng độ gelatin ............................................................................. 38
3.3.2. Thời gian chờ ................................................................................ 41
3.3.3. Nhiệt độ bảo quản. ........................................................................ 42
3.4. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA GELATIN Ở CÁC MƠ
HÌNH THỰC PHẨM KHÁC NHAU ............................................................. 45
3.4.1. Vật liệu nghiên cứu làm nền là bánh tráng Đại Lộc ..................... 45
3.4.2. Vật liệu nghiên cứu làm nền là gluten bô ̣t mỳ .............................. 51

3.4.1. Vật liệu nghiên cứu làm nền là màng đâ ̣u nành............................ 58
3.4.2. Tổ ng hơ ̣p các k ết quả nghiên cứu về độ kết dính trên các bề mă ̣t
nền thực phẩm khác nhau........................................................................ 64


3.5. NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN KHẢ NĂNG CHẢY CỦA CHẾ PHẨM
KEO THỰC PHẨM. ....................................................................................... 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AOAC

Association of analytical communities

BYT

Bộ Y Tế

ISO

International Standard of Organization

ND

Not detected

NMKL

Nordic Committee on Food Analysis

PPM

Part per million

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Số hiệu

Tên bảng

Trang

1.1.

Các loại keo thực phẩm thông dụng

9

2.1.

Chƣơng triǹ h cha ̣y của lò vi sóng MAR 6

28

2.2.

Chế độ phân tích của thiết bị ICP-MS

28

3.1.

Thành phần hóa học của các nguyên liệu nghiên cứu

35

3.2.

Góc nghỉ của các nguyên liệu nghiên cứu

65


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Tên hình

Số hiệu
1.1.
1.2.

Cấu tạo phân tử collagen
Trình tự sắp xếp của các amino acid trong chuỗi α của

collagen loại I ở bò.

Trang
12
12

1.3.

Sự chuyển đổi từ collagen sang gelatin

13

1.4.

Sự phân bố điện tích chuỗi peptit trong phân tử collagen

14

1.5.

Tỉ lệ các thành phần acid amin cơ bản của gelatin

16

1.6.

Ảnh hƣởng của nồng độ, nhiệt độ lên độ nhớt của gelatin

17

1.7.

Hình ảnh của sản phẩm gelatin dạng bột và dạng miếng

18

2.1.

Nề n nhƣ̣a PE

20

2.2.

Nề n bánh tráng Đa ̣i Lô ̣c

20

2.3.

Nề n màng đậu nành

20

2.4.

Nề n gluten

20

2.5.

Da cá trƣớc và sau khi xƣ̉ lý

21

2.6.

Da cá đƣợc ngâm với axit và kiềm

21

2.7.

Da cá trƣớc và sau khi trích ly

22

2.8.

Thiế t bi ̣vô cơ hóa

23

2.9.

Thiế t bi ̣chƣng cấ t đa ̣m

24

2.10.

Thiế t bi sấ
̣ y

25

2.11.

Lị nung

26

2.12.

Lị vi sóng (áp lực cao)

27

2.13.

Thiế t bi ̣ICP-MS

29

2.14.

Nhớt kế (OSVAL)

30

2.15.

Lƣ̣c kế

31

2.16.

Mô hin
̀ h mẫu

31


Tên hình

Số hiệu

Trang

2.17.

Cách dán dung dịch keo trên các bề mặt khác nhau

32

2.18.

Mô hin

̀ h du ̣ng cu ̣ đo góc nghỉ

32

2.19.

Sàng 1mm

33

3.1.

3.2.
3.3.
3.4.

3.5.

3.6.

Hàm lƣợng protein, lipid, độ tro và độ ẩm trong các loại
gelatin nghiên cƣ́u
Giá trị Bloom của các mẫu gelatin thu nhận từ da cá ngừ,
gelatin thƣơng mại và chế phẩm gelatin
Độ nhớt của các dung dịch gelatin ở các nồng độ khác nhau
Độ kết dính của dung dịch gelatin ở các nồng độ khác nhau
trên bề mặt nền nhựa PE
Độ kết dính của dung dịch gelatin ở các thời gian chờ khác
nhau trên bề mặt nền nhựa PE tại nồng độ 15%
Độ kết dính ở nồng độ 15%, thời gian chờ 25 giờ trên bề

mặt nhƣ̣a PE ở các điều kiện sử dụng khác nhau

36

38
39
40

42

43

Độ kết dính ở các n ồng độ 10% theo thời gian chờ khác
3.7.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25oC, bề mặt bánh tráng Đa ̣i Lơ ̣c

46

Độ kết dính ở các n ồng độ 15% theo thời gian chờ khác
3.8.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25oC, bề mặt bánh tráng Đa ̣i Lơ ̣c

47

Độ kết dính ở các n ồng độ 20% theo thời gian chờ khác
3.9.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25oC, bề mặt bánh tráng Đa ̣i Lơ ̣c

47

Độ kết dính ở các n ồng độ 25% theo thời gian chờ khác
3.10.

3.11.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25 C, bề mặt bánh tráng Đa ̣i Lô ̣c
o

Độ kết dính ở các n ồng độ 25% theo thời gian chờ khác
nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 4oC, bề mặt bánh tráng Đa ̣i Lô ̣c

48

49


Số hiệu
3.12.

3.13.

Tên hình
Độ kết dính ở các n ồng độ 25% theo thời gian chờ khác
nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản <-18oC, bề mặt bánh tráng Đa ̣i Lô ̣c
Độ kết dính ở các n ồng độ 25% theo thời gian chờ khác
nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 40oC, bề mặt bánh tráng Đa ̣i Lô ̣c

Trang
49

50

Độ kết dính ở các n ồng độ 10% theo thời gian chờ khác
3.14.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25oC, bề mă ̣t gluten bơ ̣t mỳ

52

Độ kết dính ở các n ồng độ 15% theo thời gian chờ khác
3.15.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25oC, bề mă ̣t gluten bơ ̣t mỳ

53

Độ kết dính ở các n ồng độ 20% theo thời gian chờ khác
3.16.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25oC, bề mă ̣t gluten bô ̣t mỳ

53

Độ kết dính ở các n ồng độ 25% theo thời gian chờkhác
3.17.

3.18.

3.19.

3.20.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25oC, bề mă ̣t gluten bơ ̣t mỳ
Độ kết dính ở thời gian chờ 25 giờ theo nồ ng độ khác nhau,
nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 4oC, bề mă ̣t gluten bơ ̣t mỳ
Độ kết dính ở thời gian chờ 25 giờ theo nồ ng độ khác nhau,
nhiê ̣t đô ̣ bảo quản <-18oC, bề mă ̣t gluten bô ̣t mỳ
Độ kết dính ở thời gian chờ 25 giờ theo nờ ng độ khác nhau,
nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 40oC, bề mă ̣t gluten bơ ̣t mỳ

54

55

56

57

Độ kết dính ở các n ồng độ 10% theo thời gian chờ khác
3.21.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25oC, bề mặt màng đâ ̣u nành

59

Độ kết dính ở các n ồng độ 15% theo thời gian chờ khác
3.22.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25oC, bề mặt màng đâ ̣u nành

59

Độ kết dính ở các n ồng độ 20% theo thời gian chờ khác
3.23.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25oC, bề mặt màng đâ ̣u nành

60


Tên hình

Số hiệu

Độ kết dính ở các n ồng độ 25% theo thời gian chờ khác
3.24.

3.25.

3.26.

3.27.

nhau, nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 25 C, bề mặt màng đâ ̣u nành
o

Độ kết dính ở thời gian chờ 25 giờ theo nờ ng độ khác nhau,

nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 4oC, bề mặt màng đâ ̣u nành
Độ kết dính ở thời gian chờ 25 giờ theo nồ ng độ khác nhau,
o

nhiê ̣t đô ̣ bảo quản <-18 C, bề mặt màng đâ ̣u nành
Độ kết dính ở thời gian chờ 25 giờ theo nồ ng độ khác nhau,
o

nhiê ̣t đô ̣ bảo quản 40 C, bề mặt màng đâ ̣u nành

Trang
60

61

62

63

Mố i tƣơng quan giƣ̃a các bề mă ̣t nề n nghiên cƣ́u và đơ ̣ kế t
3.28.

dính tại điểm cực đại : nồ ng đô ̣ 15%, thời gian chờ 25 giờ
và bảo quản ở <-18oC

64


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay việc sử dụng keo thực phẩm chủ yếu để làm các hợp chất ổn
định/làm bền, chất làm đặc hay là chất tạo gel. Bên cạnh đó tồn tại một tiềm
năng lớn của chất keo thực phẩm là khả năng kết dính đƣợc ứng dụng trong
cơng nghiệp thủy sản, nhằm tạo hình các sản phẩm thủy sản, đồng thời cũng
nhờ khả năng kết dính để tăng cƣờng sự hình thành khối trong ngành bánh
kẹo. Chính vì sự lạm dụng q mức các sản phẩm keo thực phẩm có nguồn
cơng nghiệp làm ảnh hƣởng đến sức khỏe của con ngƣời, điều đó làm cho sự
lên ngơi của keo thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên. Gelatin là một trong
những loại keo thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên, tuy nhiên điều đó khơng có
nghĩa là gelatin có thể sử dụng đƣợc trong bất cứ ngành nghề nào trong lĩnh
vực thực phẩm mà cần khảo sát để biết đƣợc mức độ và khả năng ứng dụng
của gelatin nhƣ thế nào trong công nghiệp thực phẩm.
Gelatin là sản phẩm thủy phân một phần của collagen, có nguồn gốc tự
nhiên từ da, mơ của khớp mối và xƣơng động vật. Gelatin có rất nhiều ứng
dụng quan trọng nhƣ: đóng vai trị là chất tạo kết cấu, làm bền hệ nhũ tƣơng
trong sản xuất thực phẩm; là thành phần để sản xuất vỏ thuốc viên nhộng, mỹ
phẩm; là chất bổ sung vào khẩu phần ăn để tăng sức khỏe; là một thành phần
trong sản xuất phim ảnh và đƣợc sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nhƣ kỹ
thuật đúc điện, chống thấm nƣớc, môi trƣờng nuôi cấy vi sinh. Ngồi ra,
gelatin cịn là chất sử dụng trong điều tra, quản lý nhân sự để xác định, nhận
dạng dấu vân tay, … [18].
Trƣớc đây việc sản xuất gelatin thƣờng đƣợc sử dụng nguyên liệu từ phế
thải chế biến gia súc, không thể đáp ứng nhu cầu sử dụng gelatin của ngƣời
Do Thái và Hồi Giáo [8]. Ngoài ra, tình hình trên thế giới hiện nay thƣờng có
nhiều bệnh dịch đối với gia súc, có thể gây ảnh hƣớng đến sức khỏe nhƣ bệnh


2

heo tai xanh, lở mồm long móng, bị điên,… làm cho sản phẩm gelatin từ gia
súc gây cho ngƣời tiêu dùng cảm giác lo ngại. Vì vậy, gelatin sản xuất từ cá
sẽ đƣợc ngƣời tiêu dùng chấp nhận một cách rộng rãi hơn cả vì liên quan đến
vấn đề tơn giáo và sức khỏe.
Hiện nay ngành đánh bắt và chế biến thủy sản đang có chiều hƣớng
phát triển mạnh. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ đó ở nƣớc ta, một số lƣợng
lớn các phế phụ phẩm bị thải ra nhƣ: đầu, da, vây, xƣơng, nội tạng, chất béo
khác, nƣớc thải sau chế biến…. Lƣợng phế phụ phẩm này chƣa đƣợc xử lý
thích hợp dẫn đến ơ nhiễm mơi trƣờng và gây lãng phí. Trong khi đó lƣợng
phế phẩm này là một nguồn nguyên liệu chứa thành thành phần giá trị cao, có
nhiều ứng dụng quan trọng trong cơng nghiệp và đời sống đó là gelatin. Việc
nghiên cứu cơng nghệ sản xuất gelatin từ phế thải của công nghiệp chế biến
thủy hải sản ở Việt Nam cũng đã đƣợc tiến hành rất nhiều. Tuy nhiên, việc
đánh giá khả năng kết dính của gelatin thu nhận từ da cá ngừ nhằm thay thế
cho gelatin từ động vật có vú trong lĩnh vực thực phẩm vẫn chƣa đƣợc quan
tâm nghiên cứu. Do đó, tơi đề xuất và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đánh giá
khả năng kết dính của gelatin và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm”
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá thành phần hóa học của gelatin thƣơng mại (Knox), chế phẩm
gelatin (Powder), gelatin thu nhận từ da cá ngừ.
- Khảo sát tính chất kết dính của các loại gelatin trên.
- Đánh giá khả năng ứng dụng của gelatin ở các mơ hình thực phẩm khác
nhau.


3

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng:

 Chế phẩm keo thực phẩm từ gelatin dùng để kết dính thủy sản tại
Cơng ty chế biến và xuất khẩu thủy sản Thọ Quang đƣợc cung cấp bởi
Công ty Ajinomoto Nhật Bản
 Gelatin thƣơng mại ứng dụng trong lĩnh vực dƣợc phẩm đƣợc cung
cấp bởi Công ty Tam Long Gelatin.
 Gelatin nghiên cứu thu đƣợc từ quy trình chiết tách da cá ngừ của
nhà máy chế biến thủy sản Bình Định.
- Mơ hình:
 Sản phẩm mơ hình thực phẩm dùng để khảo sát tính kết dính: tinh
bột (bánh tráng Đại Lộc), protein không tan trong nƣớc (gluten bột
mỳ), protein ƣa nƣớc (màng của bột đậu nành).
- Địa điểm:
 Phịng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ thực phẩm – Khoa công nghệ Trƣờng cao đẳng Lƣơng thực – Thực phẩm Đà Nẵng.
 Phịng thí nghiệm Bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Hóa –
Trƣờng đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng.
 Phịng thí nghiệm hóa học Trung tâm Chất lƣợng nơng lâm thủy sản
vùng 2.
 Phịng thí nghiệm cơ lý , Công ty Cổ phầ n Keyhinge Toys Viê ̣t Nam ,
khu công nghiê ̣p Hòa Khánh, Đà Nẵng.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
a. Phƣơng pháp vật lý
- Xác định độ ẩm theo phƣơng pháp NMKL số 23 – 1991: Mẫu đƣợc làm
khô trong tủ sấy ở 105oC trong thời gian ít nhất 16 giờ. Hàm lƣợng ẩm đƣợc
xác định từ khối lƣợng mất đi sau khi sấy khô.


4

- Xác định độ nhớt: Đo bằng nhớt kế OSVAL.
- Xác định độ kết dính: Thực hiện bằng phƣơng pháp đo lực kéo xé trên

các bề mặt nền khác nhau.
- Xác định góc nghỉ: Sử dụng dụng cụ đo góc nghỉ các đố i tƣơ ̣ng gelatin
nghiên cƣ́u theo TCVN 8724 : 2012, sau khi các hỗn hợp gelatin đã đƣợc qua
sàng 1mm để tạo kích thƣớc đờ ng nhất.
b. Phƣơng pháp hóa lý
- Xác định độ tro theo phƣơng pháp NMKL số 173-2005.: Mẫu đƣợc tro
hóa trong lị nung ở 550oC cho đến khi tro xuất hiện màu xám trắng. Hàm
lƣợng tro đƣợc xác định từ khối lƣợng tro cịn lại sau khi tro hóa.
- Xác định độ pH: Sử dụng pH kế
- Xác định độ bền của gelatin: Đo giá trị Bloom.
- Xác định hàm lƣợng kim loại nặng. Mẫu thực phẩm làm đồng nhất
đƣợc vơ cơ hóa bằng acid HNO3, H2O2 và HCl trên thiết bị microwave. Hàm
lƣợng từng kim loại có trong mẫu đƣợc xác định bằng kỹ thuật khối phổ phát
xạ plasma (ICP-MS) [12].
c. Phƣơng pháp hóa sinh
- Xác định hàm lƣợng protein: Mẫu đƣợc vơ cơ hóa bằng acid sulfuric
đậm đặc. Hỗn hợp phản ứng đƣợc kiềm hóa bởi NaOH và lƣợng NH3 giải
phóng ra sẽ đƣợc chƣng cất và thu hồi trong dung dịch acid boric. Hàm lƣợng
ni tơ của mẫu đƣợc xác định bằng cách chuẩn độ boric acid với HCl.
- Xác định hàm lƣợng lipid: Mẫu đƣợc xử lý với acid hydrochloric 8M
và sau đó thêm vào ethanol 95%, chất béo giải phóng đƣợc trích ly bởi hỗn
hợp diethyl ether và petroleum ether. Dung môi đƣợc làm bay hơi và lƣợng
chất béo còn lại đƣợc xác định bằng cách cân.


5

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
a. Ý nghĩa khoa học
- Cung cấp thông tin về thành phần hóa học của gelatin thu nhận từ da cá

ngừ.
- Đánh giá khả năng kết dính của gelatin trên một số mơ hình thực phẩm
khác nhau.
- Khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng kết dính của gelatin.
b. Ý nghĩa thực tiễn
- Đặt cơ sở cho việc tạo ra chế phẩm keo thực phẩm từ gelatin da cá có
giá trị thƣơng mại cao, giải quyết lƣợng phế phẩm dƣ thừa từ ngành chế biến
thủy sản, đa dạng hóa sản phẩm cho ngành cá ngừ Việt Nam, tăng nguồn thu
nhập, cải tạo kinh tế, nâng cao đời sống cho ngƣ dân, đảm bảo an toàn thực
phẩm và phù hợp tôn giáo.
- Đề xuất các điều kiện sử dụng thích hợp của keo gelatin.
6. Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài
a. Các nghiên cứu trong nƣớc
Hiện nay các đề tài nghiên cứu trong nƣớc chỉ dừng ở việc tối ƣu các
điều kiện chiết tách gelatin từ nguồn phụ phế phẩm của các loại cá khác nhau.
- Năm 2007, Vũ Thị Kim Duyên, Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm
gelatin từ da cá ngừ [3]. Trong nghiên cứu này tác giả đã tối ƣu hóa đƣợc q
trình xử lý bằng NaOH, q trình trích ly và đề xuất đƣợc quy trình sản xuất
gealatin từ da cá ngừ.
- Năm 2012, Nguyễn Thị Thảo đã có nghiên cứu thu nhận gelatin từ da
cá thác lác bằng phƣơng pháp kiềm và đề xuất ứng dụng trong công nghệ thực
phẩm [6]. Trong nghiên cứu này tác giả đã tìm ra các thơng xử lý da cá thác
lác bằng phƣơng pháp kiềm, xây dựng đƣợc phƣơng trình hồi quy của hiệu


6

suất thu nhận gelatin, từ đó đề xuất đƣợc quy trình sản xuất gelatin từ da cá
thác lác.
- Năm 2012, Cao Phan Thị Ngọc Dung đã có nghiên cứu thu nhận

gelatin từ da cá rô phi (Oreochromis noliticus) và đề xuất ứng dụng [1]. Trong
nghiên cứu này tác giả đã tối ƣu hóa đƣợc q trình xử lý bằng NaOH và đề
xuất đƣợc quy trình sản xuất gealatin từ da cá rơ phi.
b. Các nghiên cứu ngồi nƣớc
Trong các đề tài nghiên cứu đƣợc thực hiện ở nƣớc ngoài, ngoài việc tối
ƣu các điều kiện chiết tách gelatin cũng có một số đề tài nghiên cứu khả năng
bám dính của gelatin trên mơ hình gỗ và khả năng bám dính của gelatin biến
tính.
- 2007, Jae-Hwan Yoon đã nghiên cứu tối ƣu hóa độ kết dính của gelatin
chế biến từ da lƣng của cá ngừ vây vàng [18]. Trong nghiên cứu này tác giả
đã tối ƣu hóa độ kết dính của gelatin từ da cá ngừ vây vàng bằng hai biến độc
lập là nồng độ gelatin và thời gian làm cứng (độ kết dính tối đa 49,84 kgf
/cm2 trong điều kiện điều trị nồng độ gelatin 15,85% và thời gian làm cứng
25,68 giờ).
- 2008, Hai Ying Liu đã có nghiên cứu về sự thu nhận và tính chất của
gelatin từ da cá tra [15]. Gelatin đƣợc chiết xuất từ da cá tra đƣợc bảo quản
bằng các phƣơng pháp khác nhau (khô, đông lạnh và tƣơi). So với gelatin từ
da tƣơi và đơng lạnh, gelatin từ da cá da tra khơ có độ bền gel cao hơn.
- 2009, Jonhard Eysturskaro đã có nghiên cứu về ảnh hƣởng của đặc tính
về cấu trúc và tính chất cơ lý của gelatin theo điều kiện xử lý gelatin [21]. 18
điều kiện khác nhau về năng suất, trọng lƣợng phân tử trung bình, điều kiện
bảo quản đã đƣợc nghiên cứu. Gelatin đƣợc trích xuất từ da cá với năng suất
trung bình 8,9 ± 0,8% (trung bình ± SD; n = 54), trên cơ sở khối lƣợng ƣớt,
với trọng lƣợng phân tử trung bình lên đến 250 kg / mol.


7

- 2011, Ju-Yeon Kim đã có nghiên cứu ảnh hƣởng của glutaraldehyde
vào khả năng keo sinh học giữa da thỏ và màng sinh học chế biến từ gelatin

của cá ngừ vây vàng [20]. Tại đây tác giả đã cho kết quả gelatin từ da cá ngừ
sau khi xử lý với 0,5M glutaraldehyde ở 60oC và độ pH trung tính trong 2 giờ
đã cho độ kết dính gấp 5 lần so với gelatin từ da cá ngừ ban đầu chƣa xử lý.
- 2012, Jittender Kumar Jakhar đã nghiên cứu về đặc điểm của gelatin từ
da cá da mú [19]. Trong nghiên cứu này tác giả đã tìm ra các thơng xử lý da
cá mú bằng phƣơng pháp kiềm, xây dựng đƣợc quy trình sản xuất gelatin từ
da cá mú.
7. Kế t cấ u luâ ̣n văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, trong luận văn
gồm có các chƣơng nhƣ sau :
- Chƣơng 1: Tổng quan
- Chƣơng 2: Nguyên liệu và phƣơng pháp nghiên cứu
- Chƣơng 3: Kết quả và bàn luận


8

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT KEO THƢ̣C PHẨM
1.1.1. Giới thiệu về chất keo thực phẩm

Các hợp chất keo thực phẩm thƣờng đƣợc ngành công nghiệp thực phẩm
và phụ gia gọi theo những ứng dụng của chúng là: các hợp chất ổn định/làm
bền, chất làm đặc hay là chất tạo gel. Trong tự nhiên các hợp chất này vốn có
sẵn trong cơ thể sinh vật và chúng có chức năng quan trọng giúp sinh vật phát
triển tốt. Trong công nghiệp thực phẩm, nhiều hợp chất loại này đƣợc chiết
xuất từ nguyên liệu tự nhiên bao gồm các nguồn thực vật trên cạn, dƣới nƣớc
hay động vật, vi sinh vật. Hợp chất keo đƣa vào thực phẩm để tạo ra sự thay

đổi về cấu trúc ngoại quan, tính lƣu biến hay tính chất cảm quan tùy theo yêu
cầu của ngƣời tiêu dùng. Với những ứng dụng hiệu quả trong lĩnh vực công
nghiệp, keo thực phẩm đƣợc xem là chủ đề hấp dẫn và đầy hứa hẹn, thu hút
sự quan tâm của các nhà nghiên cứu cũng nhƣ doanh nghiệp ứng dụng sản
phẩm. Có thể liệt kê 4 vai trị lợi ích mà keo thực phẩm mang lại nhƣ sau:
- Cung cấp sự tiện lợi vì sự sẵn có trong tự nhiên và cơ thể sinh vật.
- Cải thiện và nâng cao chất lƣợng vì các đặc tính quan trọng: tạo gel, tạo
đă ̣c, làm chất ổn định hoặc làm bền.
- Có lợi ích chức năng cho sức khỏe vì đƣợc xem là có các đặc tính của
chất xơ.
- Hạ giá thành sản phẩm một cách đáng kể khi đƣơ ̣c sƣ̉ du ̣ng để thay thế
các chất keo khác.
1.1.2. Phân loại và tính chất chung của keo thực phẩm

Về mặt phân loại keo thực phẩm, ngƣời ta thƣờng phân loại theo nguồn
gốc, xuất xứ trong tự nhiên cũng nhƣ bản chất tự nhiên hay bán tổng hợp của
chúng, một cách khái quát có thể phân thành 2 loại: keo thực phẩm tự nhiên


9

và keo thực phẩm bán tổng hợp. Bảng 1 liệt kê các loại keo thực phẩm tự
nhiên và keo thực phẩm bán tổng hợp.
Bảng 3.1. Các loại keo thực phẩm thông dụng
Keo thực phẩm tự nhiên
Gum Aribic (acacia gum)
Trong dịch chiết từ cây (nhựa cây)

Gum Tracaganth
Gum Kayara

Locust bean gum (LBG)

Trong hạt hoặc củ

Guar gum
Konjac flour
Agar

Trong rong biển

Alginate
Carrageenan
Pectin

Nguồn khác

Gelatin
Tinh bột
Keo thực phẩm bán tổng hợp
Carboxymethyl cellulose ( CMC)

Dẫn xuất từ cellulose

Methyl cellulose
Microcrystalline celluse (MC)
Carboxylmethyl starch

Dẫn xuất từ tinh bột (tinh bột biến tính) Hydroxyethyl starch
Hydropropyl starch
Xanthan gum

Tổng hợp từ vi sinh vật
Dextran


10

Keo thực phẩm bán tổng hợp
Low methoxyl pectin (LMP)
Nguồn khác

Propylene glycol alginate
Carboxylmethyl locus bean gum
Carboxymethyl guar gum

Tính chất chung của keo thực phẩm là tạo độ nhớt và tạo gel [21].
 Tạo độ nhớt
Khi kết hợp với nƣớc, keo thực phẩm tạo ra một dung dịch hoặc phân tán
có độ nhớt cao. Độ nhớt này phụ thuộc vào nồng độ chất keo trong nƣớc, bản
chất hóa học, cấu trúc phân tử... kết quả là các loại keo thực phẩm khác nhau
có thể là có độ nhớt rất khác nhau ở cùng nồng độ. Chính tính chất tạo nhớt
này làm chúng đƣợc ứng dụng để tạo nhớt, tạo đặc cho các sản phẩm dạng
lỏng; là chất tạo nhũ và làm bền hệ nhũ tƣơng; là chất chống lắng các nguyên
liệu dạng hạt rắn lơ lửng trong thực phẩm lỏng; chất giữ ẩm để làm mềm; chất
làm ổn định để tạo xốp cho các sản phẩm bánh nƣớng và kiểm soát sự hình
thành các tinh thể đá trong các sản phẩm lạnh đơng...
 Tạo gel
Chỉ có một số loại gel thực phẩm có tính chất này. Sự tạo gel là sự tạo
thành mạng lƣới liên kết chặt chẽ, có cấu trúc của keo thực phẩm với nhau và
với nƣớc, kết quả là đem lại trạng thái rắn (hóa rắn) cho các thực phẩm ban
đầu có trạng thái lỏng. Nồng độ và điều kiện tạo gel của các loại keo thực

phẩm cũng rất khác nhau. Tính chất tạo gel này có vơ số ứng dụng trong công
nghiệp thực phẩm để sản xuất ra các sản phẩm có cấu trúc gel từ mềm, đàn
hồi đến cứng mềm dễ gãy. Ngoài ra, trong những năm gần đây ngƣời ta đã sử
dụng một số keo thực phẩm nhƣ một nguồn chất xơ hòa tan. Nhiều bằng
chứng khoa học đã chứng tỏ các lợi ích chức năng của một số keo thực phẩm,


11

chẳng hạn nhƣ gum arabic và guar gum. Khoa học cũng cho thấy khả năng
tiềm tàng của chúng trong việc hạ thấp cholesterol và làm giảm nguy cơ ung
thƣ. Việc sử dụng các chất keo này trong các chƣơng trình giảm cân cho
ngƣời tiêu dùng đã đƣợc thực hiện và chắc chắn chúng sẽ đƣợc sử dụng rộng
rãi trong tƣơng lai.
1.2. TỔNG QUAN VỀ COLLAGEN
1.2.1. Giới thiệu chung về collagen
Collagen là protein khơng hịa tan, dạng sợi và tham gia chủ yếu vào
thành phần cấu tạo mô liên kết và xƣơng ở động vật có xƣơng sống [3].
Giống nhƣ những protein khác, collagen tồn tại dạng cấu trúc bậc 1, bậc
2, bậc 3 và bậc 4. Collagen chiếm khoảng 25% - 30% tổng lƣợng protein có
trong cơ thể ở các động vật có xƣơng sống.
Collagen đƣợc phân bố trong các bộ phận nhƣ da, cơ, gân, sụn, răng, hệ
thống mạch máu của động vật và có mặt trong các lớp màng liên kết bao
quanh các cơ và là thành phần chính của dây chằng và gân [12].
1.2.2. Thành phần và cấu tạo của collagen
Đơn vị cơ bản của collagen là tropocollagen, gồm 3 chuỗi α liên kết
xoắn ốc với nhau tạo thành những sợi nhỏ. Mỗi phân tử tropocollagen dài
300nm, dày 1.5nm. Các phân tử tropocollagen sẽ liên kết ngang với nhau
bằng liên kết cộng hóa trị. Nhờ các liên kết ngang này, các phân tử
tropocollagen hình thành nên sợi collagen. Các sợi collagen rất dài và mảnh,

chúng sắp xếp tạo ra mạng collgen [3].
Hiện nay có khoảng 27 loại collagen khác nhau đã đƣợc xác định. Loại I
đƣợc tìm thấy rộng rãi trong da, xƣơng, gân và dây chằng. Loại II thƣờng ở
trong sụn, thủy tinh thể của mắt. Loại III trong thành mạch máu. Các loại
khác có mặt với hàm lƣợng thấp trong một số cơ quan xác định.


12

Hình 1.1. Cấu tạo phân tử collagen [3]
90% collagen trong cơ thể ngƣời và động vật là collagen loại I, II, III.
Collagen loại I phổ biến nhất và đƣợc sử dụng trong sản xuất gelatin. Cấu trúc
cơ bản của collagen loại I gồm 1014 amino acid liên kết với nhau hình thành
nên chuỗi có khối lƣợng phân tử vào khoảng 100000 g.mol-1. Chuỗi này
đƣợc gọi là chuỗi α gồm 334 đơn vị lặp lại của chuỗi Gly-X-Y (hình 1.2). Chỉ
tại điểm kết thúc N-, C-, có chuỗi ngắn gồm 15 – 26 amino acid không tuân
theo cấu trúc này. Trong đó, Glycine chiếm khoảng 33% các amino acid,
proline và hydroxyproline chiếm khoảng 22%. Proline thƣờng xuất hiện ở vị
trí X và hydroxyproline hầu nhƣ ln xuất hiện ở vị trí Y. Và 45% các amino
acid còn lại sẽ kết hợp với các amino acid này tạo nên mạng không gian và
tính chất tĩnh điện cho collagen [21].

Hình 1.2. Trình tự sắp xếp của các amino acid trong
chuỗi α của collagen loại I ở bò [24]
Proline và hydroxyproline liên quan tới cấu trúc bậc 2 của collagen.
Những amino acid này giúp giới hạn sự quay của bộ khung polypeptide, do


13

đó góp phần tạo nên sự bền vững cho cấu trúc xoắn ốc bậc 3. Nhóm hydroxyl
của hydroxyproline đóng vai trò quan trọng trong sự bền vững cấu trúc xoắn
bậc 3 của collagen. Polypeptide của collagen mà thiếu hydroxyproline sẽ tạo
nên cấu trúc gấp khúc ở nhiệt độ thấp và sẽ không bền vững ở nhiệt độ thân
nhiệt [21].
1.2.3. Sự thay đổi cấu trúc từ collagen sang gelatin.
Collagen là chất duy nhất có thể chuyển thành gelatin dƣới tác dụng của
nƣớc và nhiệt, đó là kết quả của sự mở vòng xoắn 3 sợi kèm theo sự phá vỡ
liên kết hydro. Hình 1.3 thể hiện sơ đồ của quá trình chuyển đổi từ collagen
sang gelatin.

Hình 1.3. Sự chuyển đổi từ collagen sang gelatin [22]
Collagen có thể tác dụng với axit và kiềm. Mạch của collagen có gốc
carboxyl và amin, trong môi trƣờng axit, ion H+ tác dụng với gốc amin tạo
NH3+. Trong mơi trƣờng kiềm thì gốc amin bị ức chế và hình thành COO[3]. Hình 1.4 thể hiện sự phân bố điện tích trên chuỗi peptit trong phân tử
collagen.