Đề tài Sản xuất gelatin và ứng dụng

MỤC LỤC TỔNG QUAN: Collagen: Collagen là protein có nhiều trong da và xương động vật. Trong cơ thể người và đa số các loài động vật, collagen chiếm 30% lượng protein. Collagen không có tính đàn hồi nên có tác dụng bảo vệ cơ thể chống lại sự kéo căng. Collagen đã được nghiên cứu và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: thực phẩm, y học, dược phẩm, keo dán, phim ảnh… Cấu tạo: Phân tử collagen có cấu tạo xoắn ốc bậc ba với sự lặp lại của chuỗi (Gly – X – Y). Trong đó, X là proline còn Y là hydroxyproline. Cấu tạo của collagen rất khác biệt với bất cứ protein nào được biết tới, nét nổi bật nhất là trong thành phần collagen có chứa một lượng lớn glycine 33%, proline và hydroxyproline 22%, một lượng nhỏ hydroxylysine 1% (Eastoe, 1967). Đơn vị cơ bản của collagen là tropocollagen, gồm 3 chuỗi a liên kết nhau tạo thành những sợi nhỏ. Mỗi phân tử tropocollagen dài 300 nm, dày 1,5 nm và có khối lượng phân tử 300 000 dalton. 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 collagen. Hình 1.1 Liên kết ngang giữa các phân tử tropocollagen Hình 1.2 Cấu tạo phân tử collagen Sự sắp xếp khác nhau của các chuỗi a đã hình thành nên cấu trúc xoắn bậc ba phức tạp khác nhau của các loại collagen. Hiện nay có khoảng 27 loại collagen được xác định. Mỗi loại có trật tự thống nhất về acid amin trong chuỗi polypeptide ban đầu và đi kèm với những phân tử carbohydrate khác nhau. Trong các loại collagen được tìm thấy thì collagen loại I và III là nguồn nguyên liệu phổ biến sản xuất gelatin thương mại. Trong cơ thể người và động vật có đến 90% collagen là collagen loại I, II, III. Collagen loại I là phổ biến nhất và thường ở trong các mô liên kết như da, xương, gân. Collagen loại II hầu như tồn tại ở các mô sụn. Collagen loại III lại phụ thuộc rất lớn vào độ tuổi của động vật, da heo còn trẻ chứa tới 50%, theo thời gian tỷ lệ này giảm 5-10%. Bảng 1.1 Thành phần chuỗi a của 2 loại collagen dùng sản xuất geltine. Loại Thành phần chuỗi phân tử Phân bố I III {2[a 1(I)],[a 2(I)]} 3[a 1(III)] Da, xương, sụn… Da (không có trong xương) Sự phân bố thành phần acid amin trong các chuỗi a khác nhau sẽ tạo ra gelatin có những tính chất khác nhau. Bảng 1.2 Sự phân bố acid amin của 3 chuỗi a trong chuỗi collagen loại I và loại III. Thành phần Thành phần theo tỷ lệ/1000 a1 (loạiI) a2 (loạiI) a1 (loạiIII) 3– hydroxyproline 4– hydroxyproline Proline Lysine Hydroxylysine Glycine Cysteine Serine Alanine Histidine Valine Methionine Isoleucine Leucine Arginine Phenylalanine Aspartic acid Threonine Glutamic acid Tyrosine 1 108 124 26 9 333 0 34 115 3 21 7 6 19 50 12 42 16 73 1 2 93 113 18 12 338 0 30 102 12 35 5 14 30 50 12 44 19 68 4 0 125 107 30 5 350 2 39 96 6 14 8 13 22 46 8 42 13 71 3 Tính chất collagen: Phản ứng với acid và kiềm: Trên mạch collagen có các gốc amin và carboxyl nên collagen có tính chất lưỡng tính, có thể tác dụng với acid lẫn kiềm. Trong môi trường acid, các ion của acid sẽ tác dụng với các gốc amin, điện tích trên carboxyl bị ức chế (hình thành acid yếu có độ ion hóa thấp). Trái lại gốc amin bị ion hóa tạo NH3+. Trong điều kiện có nước, nước có thể tác dụng với nhóm gốc có mang điện trong kết cấu protide và những ion Na+, Cl- hình thành tác dụng hợp nước phụ của collagen, khiến collagen trong môi trường acid, kiềm có độ hút nước cao hơn trong nước nguyên chất. Dưới tác dụng của các acid và kiềm đủ mạnh sẽ làm cho collagen bị biến đổi, đây là một biến đổi quan trọng trong quá trình chuyển hóa collagen thành gelatin. Khi đó acid và kiềm sẽ cắt đứt các liên kết giữa – NH3+...COO- làm đứt mạch peptide trong mạch chính, phá vỡ các liên kết hydro giữa các gốc – CO…NH – của mạch xung quanh, phân hủy acid amin trong mạch giải phóng ammoniac. Khi cấu trúc collagen bị biến đổi thì pI của collagen hạ xuống thấp. Tác dụng thủy phân của acid và kiềm tăng khi nhiệt độ môi trường tăng. Mức độ thủy phân của acid và kiềm đối với collagen được đánh giá thông qua độ bền gel của gelatin - sản phẩm thủy phân của collagen. Do đó trong quá trình trích ly gelatin cần thiết phải khống chế nhiệt độ và thời gian thích hợp để đảm bảo chất lượng của gelatin thành phẩm. Phản ứng với nước: Collagen không hòa tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ hút nước để nở ra, cứ 100g collagen khô có thể hút được khoảng 200g nước, trong đó khoảng 70g là nước liên kết và 20g là liên kết vững chắc. Khi tác dụng với nước, độ dày của mạch sẽ tăng lên 25% và độ dài tăng lên không đáng kể, tổng thể tích của phân tử collagen tăng lên 2 – 3 lần. Do nước phân cực tác dụng lên liên kết hydro trong collagen làm giảm tính vững chắc của sợi gelatin từ 3 – 4 lần. Khi nhiệt độ tăng lên cao, tính hoạt động của mạch polypeptide tăng mạnh, làm cho mạch bị yếu và bắt đầu đứt thành những mạch polypeptide tương đối nhỏ. Khi nhiệt độ tăng lên trong khoảng 60 – 650C collagen hút nước bị phân giải. Nhiệt độ phân giải của collagen trong nguyên liệu chưa xử lý tương đối cao. Khi nguyên liệu đã khử hết chất khoáng, thì nhiệt độ phân giải sẽ giảm xuống. Gelatine: Lịch sử phát triển của ngành sản xuất gelatine: Thuật ngữ gelatin có nguồn gốc từ Latin là từ “gelatus”, nghĩa là màng hay chất làm đông. Theo các nghiên cứu cho thấy, từ hơn 2000 năm trước đây con người đã biết sử dụng mô liên kết và các sản phẩm của nó trong chế biến thực phẩm để tạo ra các sản phẩm dạng gel. Năm 1962, một người Pháp tên là Papin đã tạo ra được một hỗn hợp giống jelly từ xương. Năm 1700, thuật ngữ gelatin được sử dụng phổ biến. Đến năm 1754, bài báo đầu tiên trong lĩnh vực chất dính được đăng tải ở Anh về việc sản xuất chất hồ dán tự nhiên với thành phần cơ bản là gelatin và một vài chất khác của một thợ làm đồ gỗ. Năm 1850, công nghiệp sản xuất gelatin xuất hiện ở Mỹ với nguồn nguyên liệu chính lúc này là da chưa thuộc và xương từ heo và bò. Sau đó, nhiều nghiên cứu về gelatin được tiến hành đã làm tăng thêm các ứng dụng và ổn định tính chất của gelatin. Năm 1930, ngành sản xuất gelatin ở Châu Âu mới bắt đầu, nhưng sau đó không lâu Châu Âu lại trở thành khu vực sản xuất gelatin quan trọng nhất thế giới. Năm1973, WHO đã đưa ra tiêu chuẩn nhận biết và độ tinh sạch của gelatin thực phẩm và xem gelatin như một loại thực phẩm chứ không phải là phụ gia. Năm 1974, công nghiệp sản xuất gelatin phát triển vô cùng lớn mạnh dẫn đến yêu cầu thành lập “Hiệp hội gelatin của Châu Âu” (GME) để đại diện cho quyền lợi của các nhà sản xuất cũng như người tiêu dùng gelatin. Tuy nhiên, gelatin sản xuất từ da heo không được chấp nhận ở các nước Hồi giáo, trong khi đó các nước Ấn Độ giáo thì gelatin sản xuất từ bò chỉ được chấp nhận khi đã được làm theo những đòi hỏi của tôn giáo này. Ngoài ra, dịch bệnh bò điên đã làm sự tiêu thụ thịt bò giảm do đó nguồn nguyên liệu sản xuất gelatin từ bò trở giảm đi một cách đáng kể. Vì những lí do trên, gelatin có nguồn gốc từ động vật có vú gặp nhiều khó khăn dù gelatin có chất lượng tốt. Trong thời kỳ này, xu hướng tìm kiếm nguồn nguyên liệu mới để sản xuất trở nên cấp bách và nguồn nguyên liệu mới được chú ý khai thác nhiều nhất là phế liệu cá. Đối với ngành chế biến cá, sau khi lóc fillet, lượng phế thải chiếm 75% tổng khối lượng cá và 30% trong số đó là da và xương. Da và xương cá có chứa nhiều collagen, có thể đem sản xuất gelatin, từ đó giải quyết được vấn đề phế thải và đồng thời tạo ra sản phẩm có giá trị. Trong những năm gần đây đã có nhiều tài liệu nghiên cứu về gelatin da cá và so sánh gelatin da cá với gelatin từ nguồn nguyên liệu truyền thống. Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chỉ là các nghiên cứu ban đầu trong quá trình trích ly gelatin từ các loại khác nhau cũng như những ứng dụng của chúng trong thực phẩm. Định nghĩa gelatine: Hiện nay có nhiều định nghĩa khác nhau về gelatin. Năm 1967, Ramachandran định nghĩa gelatin là một polypeptide có khối lượng phân tử lớn có nguồn gốc từ collagen - một thành phần protein chính của mô liên kết -có nhiều trong xương, da và nội tạng. Năm 1987, Rose định nghĩa gelatin là từ để chỉ những hợp chất protein có nguồn gốc từ collagen. Năm 1998, Bailey và Paul định nghĩa gelatin về căn bản là protein tinh sạch dùng trong thực phẩm được thu nhận từ collagen đã bị thoái hóa do nhiệt, có cấu trúc như protein động vật. Năm 1990, tổ chức Y khoa của Mỹ (USP – United States Pharmacopeia) định nghĩa gelatin là một sản phẩm của quá trình phân giải collagen có nguồn gốc từ da, xương của động vật. Cấu tạo gelatine: Thành phần hóa học: Thành phần hóa học cơ bản của gelatin bao gồm: 85 – 90% protein, 0,5 – 2% muối khoáng, 8 – 13% nước. Gelatin có chứa gần đầy đủ các acid amin, ngoại trừ tryptophan và cysteine, cystine đôi khi chỉ tìm thấy ở dạng vết. Hình 1.3 Tỷ lệ thành phần các acid amin cơ bản của gelatine Trong gelatin không chứa cholesterol và purines. Gelatin chứa nhiều glycine và proline, hàm lượng của 2 acid amin này trong gelatin cao gấp 10 -20 lần so với các protein khác. Gelatin là một protein không hoàn hảo (gelatin có chứa 9 trong số 10 acid amin cần thiết cho cơ thể), gelatin có chứa nhiều acid amin không cần thiết như glycine và proline (hai acid amin này có thể được cơ thể tổng hợp) nhưng lại thiếu các acid amin cần thiết như tryptophan. Do đó, gelatin có giá trị dinh dưỡng thấp hơn so với protein sữa và trứng. Tỷ lệ giữa các acid amin trong gelatin có thể thay đổi, tỷ lệ này phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và phương pháp sản xuất. Bảng 1.3 Thành phần acid amin thu được khi thủy phân 100g mẫu gelatin Acid amin Khối lượng (gam) Glycine Alanine Valinet Leucine Isoleucine Phenylalanine Trytophane Serine Threonine Tyrosine Proline Hydroxyproline Methionine Cysteine Cystine Lysine Arginine Histidine Acid aspartic Acid glutamic Hydroxylysine 26 – 31 8 – 11 2,6 – 3,4 3,0 – 3,5 1,4 – 2 2 – 3 - 2,9 – 4,2 2,2 – 4,4 0,2 – 1 15 – 18 13 – 15 0,7 – 1 - vết 4 – 5 8 – 9 0,7 – 1 6 – 7 11 – 12 0,8 – 1,2 Cấu trúc phân tử gelatine: Cấu trúc phân tử gelatin gồm có 18 amino acid khác nhau liên kết với nhau theo một trật tự xác định, tuần hoàn, tạo nên chuỗi polypeptide có khoảng 1000 acid amin, hình thành nên cấu trúc bậc 1. Các chuỗi peptide có chiều dài khác nhau phụ thuộc nguồn nguyên liệu và phương pháp sản xuất. Mỗi chuỗi có một đầu là nhóm amino, còn một đầu là nhóm carboxyl. Gelatin có cấu trúc thường gặp là Gly – X – Y (với X chủ yếu là nhóm proline còn Y chủ yếu là nhóm hydroxyproline). Hình 1.4 Cấu trúc Gly – X – Y thường gặp của gelatin Gelatin chứa nhiều nhóm glycine, proline và 4-hydroxyproline. Cấu trúc cơ bản của chuỗi gelatin là: – Ala – Gly – Pro – Arg – Gly – Glu – Hyp – Gly – Pro. Hình 1.5 Cấu trúc cơ bản của gelatin Cứ 3 chuỗi polypeptide xoắn lại theo hình xoắn ốc tạo nên cấu trúc bậc 2. Ở cấu trúc bậc 3, chuỗi xoắn đó tự xoắn quanh nó, tạo nên cấu trúc phân tử dạng dây thừng, gọi là proto fibril. Hình 1.6 Cấu trúc không gian của chuỗi xoắn ốc Sự phân bố khối lượng phân tử của gelatine : Sự phân bố khối lượng có thể được xác định bằng phép lọc sắc kí gel, điện di gel polyacrylamide và sắc ký lỏng cao áp. Tùy thuộc vào từng loại nguyên liệu và phương pháp xử lý nguyên liệu và phương pháp trích ly mà gelatin thành phẩm sẽ chứa các phân đoạn phân tử có khối lượng khác nhau. Việc xác định những phân đoạn này sẽ giúp hiểu rõ hơn về độ bền của gel, độ nhớt cũng như việc đảm bảo chất lượng gelatin được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau. Phân đoạn , và các phần có khối lượng phân tử lớn hơn sẽ góp phần nâng cao độ nhớt, độ bền của gel. Do đó gelatin có độ bền gel cao thường chứa một tỷ lệ lớn các phân tử có kích thước giống nhau dưới dạng các chuỗi và (khoảng 30 – 50%). Bảng 1.4 Các phân đoạn phân tử chính trong gelatin. Phân đoạn phân tử Đặc điểm Q Khối lượng phân tử rất lớn 15 – 20x106 dalton, dạng nhánh có khả năng tạo gel rất tốt 1 – 4 Các chuỗi oligomer của chuỗi ( thường 5 – 8 chuỗi) X Oligomer của 4 chuỗi 285 000 dalton (3 chuỗi ) 190 000 dalton (2 chuỗi ) 95 000 dalton A –peptid 86 000 dalton -, -, - peptide 10 – 80 000 dalton Bảng 1.5 Tỷ lệ các phân đoạn phân tử trong gelatin có Bloom 250g [41] Nguồn gốc Độ nhớt (mp) Tỷ lệ giữa các phân đoạn < A A - peptidễ - peptidễ - X 1 – 4 Q 1 65 20 9 28 5 11 4 12 6 5 2 57 28 4 30 6 13 3 8 4 3 3 55 35 4 10 12 11 6 11 7 4 Chú thích: 1 : Ossein được xử lý kiềm 2 : Da sống được xử lý kiềm : Da heo được xử lý acid Phân loại gelatine: Gelatin có thể được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau với nhiều phương pháp sản xuất khác nhau. Do đó, khóa phân loại gelatin rất đa dạng, trong đó có 2 khóa phân loại cơ bản. Phân loại gelatine theo nguyên liệu sản xuất: Gelatin là sản phẩm từ collagen bị thoái hóa do nhiệt. Do đó các nguyên liệu có chứa collagen với hàm lượng lớn đều có thể sử dụng để sản xuất gelatin. Trong thực tế, gelatin thường được sản xuất từ 2 nguồn nguyên liệu là động vật có vú và cá. Dựa vào nguồn gốc nguyên liệu gelatin được chia thành 2 loại: Gelatin có nguồn gốc từ động vật có vú ( bò, heo) Đây là nguồn nguyên liệu đầu tiên để sản xuất gelatin và là nguồn nguyên liệu được sử dụng nhiều nhất để sản xuất gelatin. Trong thời gian gần đây, bệnh dịch bò điên đã làm giảm lượng nguyên liệu này để sản xuất gelatin. Gelatin sản xuất từ collagen của xương và da của động vật có vú được đánh giá là có chất lượng tốt nhất so với gelatin có nguồn gốc khác. Gelatin có nguồn gốc từ cá. Do những vấn đề về tôn giáo và bệnh bò điên mà gelatin có nguồn gốc từ động vật bị hạn chế sử dụng. Trong những năm gần đây, công nghiệp chế biến cá rất phát triển và phế liệu cá trở thành một nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất gelatin. Gelatin sản xuất từ cá có chất lượng không ổn định. Chất lượng gelatin có phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nguyên liệu mà các loại cá khác nhau thì có sự khác nhau rất lớn về thành phần acid amin. So với gelatin từ động vật có vú thì gelatin từ cá có chất lượng thấp hơn do cấu tạo da cá có chứa ít imino acid đặc biệt là hydroxyproline và proline hơn da và xương của động vật có vú. Ngoài ra, gelatin từ cá có màu đậm hơn so với gelatin từ động vật có vú và gelatin từ cá có mùi tanh khó chịu. Do những điểm yếu trên mà hiện nay ứng dụng gelatin từ cá còn thấp. Bảng 1.6 So sánh thành phần acid amin trong gelatin cá với gelatin động vật. Acid amin Tỷ lệ /1000 acid amin Gelatin cá Gelatin động vật có vú Ala Arg Asp Cys Glu Gly His Hyl Hyp Ile Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Try Tyr Val 112 49 48 - 72 347 11 5 60 11 21 28 13 13 96 63 24 - 9 18 114 51 45 - 71 313 5 11 86 11 25 34 6 13 135 37 18 - 3 22 Hình 1.7 Tỷ lệ nguyên liệu dùng để sản xuất gelatin năm 2006 Với : Da heo :144300 tấn Da bò : 89500 tấn Xương : 76300 tấn Loại khác : 4900 tấn Phân loại gelatine theo phương pháp sản xuất: dựa vào phương pháp xử lý collagen trong sản xuất gelatin người ta chia gelatin thành 2 loại chính. Gelatin loại A. Gelatin loại A thu được khi quá trình xử lý nguyên liệu dùng acid. Gelatin sản xuất bằng phương pháp này sẽ có các phân đoạn phân tử có khối lượng thấp hơn gelatin loại B do đó sẽ có độ nhớt thấp hơn và độ bền gel thấp hơn khi ở cùng một điều kiện tạo gel. Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất gelatin này là da heo, xương. Gelatin loại B. Gelatin thu được khi quá trình xử lý nguyên liệu dùng kiềm. Nguồn nguyên liệu để sản xuất gelatin loại B là da sống, xương. Một số loại gelatine khác: Gelatin tan trong nước lạnh. Các loại gelatin thông thường được sản xuất bằng cách tạo gel sau đó đem sấy nên gelatin thành phẩm ở dạng hạt thô có cấu trúc gel chặt chẽ. Khi muốn hòa tan tạo dung dịch gelatin ta phải gia nhiệt để tạo điều kiện cho nước xâm nhập vào hạt gel vì khi gia nhiệt các liên kết trong hạt gelatin sẽ yếu đi và nước sẽ dễ dàng xâm nhập vào hạt gelatin. Để bỏ qua giai đoạn gia nhiệt giúp việc hòa tan gelatin nhanh và dễ dàng, người ta đã tạo ra gelatin có khả năng tan trong nước lạnh. Đây là loại gelatin được tạo ra khi sấy mà không qua quá trình tạo gel, do đó mà sản phẩm có cấu trúc vô định hình. Cấu trúc này cho phép gelatin trương nở rất nhanh và rất mạnh trong nước lạnh. Mạng phân tử ba chiều của nó liên kết lỏng lẻo, sự sắp xếp của các phân tử là hoàn toàn ngẫu nhiên, lực liên kết giữa các phân tử cũng như lực liên kết nội phân tử rất yếu nên nước có thể dễ dàng xâm nhập vào cấu trúc phân tử với một lượng lớn nhất có thể và tạo thành cấu trúc tương tự gel. Loại gelatin này hút ẩm mạnh, trong quá trình hòa tan gelatin rất dễ bị vón cục, khó tạo gel khi nồng độ thấp và cấu trúc khối gel không chắc bằng gel tạo thành như cách thông thường. Gelatin loại này thường được dùng để làm chất ổn định trong một số thực phẩm như bánh gatô, các món tráng miệng. Gelatin thủy phân. Gelatin loại này được tạo ra do quá trình phân giải collagen sâu sắc. Gelatin thành phẩm có khối lượng phân tử thấp khoảng 3000 – 20000, có khả năng hòa tan trong nước lạnh và không có khả năng tạo gel. Dung dịch gelatin có độ nhớt thấp 20 – 50 mPas ở nồng độ 35% tại 250C. Gelatin loại này thường được sản xuất bằng cách sử dụng enzym thực hiện quá trình thủy phân, sau đó tiệt trùng, cô đặc và cuối cùng là sấy phun. Điểm đặc biệt của gelatin loại này là không có vị đắng như các sản phẩm thủy phân từ các protein khác. Do đó, gelatin thủy phân được sử dụng cho nhiều sản phẩm thực phẩm như chất tạo cấu trúc cho các sản phẩm sữa, chất tạo nhũ trong công nghệ chế biến các sản phẩm từ thịt, là nguồn protein trong thực phẩm ăn kiêng, chất làm trong cho một số loại thức uống, là chất mang trong quá trình tạo hạt mà không làm biến đổi các tính chất vật lí, hóa học của hạt, chất tạo bọt… Gelatin ester hóa. Gelatin được ester hoá bởi các acid béo, điều này giúp cải thiện khả năng tạo nhũ của gelatin đồng thời làm tăng khả năng ứng dụng của các acid béo mà bản thân một mình acid béo đó không thể bổ sung trực tiếp vào thực phẩm do không tan được trong nước, dễ bị oxy hóa… Tính chất của gelatine: Tính chất vật lý: Gelatin là chất rắn dạng miếng, vảy, bột hoặc hạt, không mùi, không vị, trong suốt, có màu từ trắng đến vàng nhạt, chứa 9 -12% ẩm và có tỉ trọng riêng từ 1,3-1,4. Tuy thành phần acid amin trong gelatin và trong collagen rất giống nhau nhưng gelatin và collagen lại có các tính chất rất khác nhau. Trong nước nóng (< 500C), gelatin sẽ hút nước, trương nở và tan tạo dung dịch nhớt, còn collagen chỉ bị co rút lại. Lượng nước gelatin hấp thụ có thể cao gấp 5 – 10 lần khối lượng của gelatin ban đầu. Trong dung dịch acid và kiềm, collagen trương nở nhưng không hòa tan, còn gelatin thì hòa tan rất nhanh. Gelatin có khả năng tan trong các polyol như glycerin, propylen glycol, sorbitol, manitol nhưng không tan trong cồn, aceton, CCl4, benzen, ether và các dung môi hữu cơ khác. Khi tan trong nước nóng, dung dịch là một hỗn hợp của gelatin và gelatose. Tỷ lệ giữa gelatin và gelatose ảnh hưởng đến chất lượng của keo, gelatose càng nhiều thì chất lượng càng thấp. Gelatin sẽ bị kết tủa ở nồng độ cao khi trong dung dịch có sự hiện diện của các muối phosphat, citrat, sulfat ở nồng độ thấp. Tính chất hóa lý: Độ nhớt Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng để đánh giá chất lượng của gelatin thành phẩm. Độ nhớt của gelatin thương mại thường 2 – 7cP, tối đa 3cP. Các dung dịch gelatin giống hệt nhau về khả năng tạo gel, thì độ nhớt của gelatin loại B thường cao hơn 30 – 50% độ nhớt của gelatin loại A. *Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của gelatin: Nguồn nguyên liệu: độ nhớt của dung dịch gelatin phụ thuộc rất nhiều vào sự phân bố khối lượng phân tử và thành phần acid amin trong gelatin đó. Trong đó, sự phân bố khối lượng phân tử có ảnh hưởng đến độ nhớt nhiều nhất. Các nguồn nguyên liệu khác nhau sẽ cung cấp các loại collagen khác nhau, trong quá trình phân giải sẽ tạo ra các dung dịch gelatin có sự phân bố khối lượng phân tử khác nhau và thành phần acid amin khác nhau. Nồng độ dung dịch: Độ nhớt của dung dịch gelatin tăng tỉ lệ thuận với sự tăng nồng độ gelatin. Khi nồng độ của dung dịch gelatin tăng thì tương tác thủy động học giữa các phân tử gelatin tăng làm cho tốc độ chảy của dung dịch giảm do đó độ nhớt của dung dịch tăng. Dung môi: dung môi có ảnh hưởng lớn đến các phân tử gelatin khi dung dịch có nồng độ thấp, ảnh hưởng này giảm khi nồng độ dung dịch tăng lên. pH dung dịch: độ nhớt dịch trích đạt giá trị thấp nhất khi pH = 6 – 8, pH có ảnh hưởng lớn nhất đến độ nhớt khi pH = 3 hoặc pH = 10,5 và có ảnh hưởng ít nhất đến độ nhớt khi ở điểm đẳng điện [13]. Tại pI, dung dịch có nồng độ càng cao thì độ nhớt càng tăng mạnh. Nhiệt độ: Dung dịch có nhiệt độ càng cao thì độ nhớt dung dịch càng thấp. Trên 400C thì độ nhớt sẽ giảm tỉ lệ mũ với độ tăng nhiệt độ. Điểm đẳng điện: Gelatin có thể hoạt động như một acid hoặc một kiềm tùy thuộc vào pH. Trong dung dịch acid gelatin tích điện dương và trong dung dịch kiềm nó tích điện âm. Điểm trung gian ở đó sự tích điện bằng 0 gọi là pI hoặc điểm đẳng điện. Sự thay đổi trong tỷ lệ của các nhóm carboxyl, amin có liên quan đến sự khác nhau về điểm đẳng điện của gelatin. Ở collagen, 35% nhóm acid nằm ở dạng amid. Do đó, collagen là một protein cơ bản có điểm đẳng điện là 9,4. Trong suốt quá trình điều chế gelatin, quá trình xử lý bằng acid hoặc kiềm sẽ thủy phân nhóm amid trong phạm vi lớn hoặc nhỏ hơn. Do đó, điểm đẳng điện của gelatin có thể thay đổi từ 9,4 (không thay đổi nhóm amid) đến 4,8 (90 – 95% các nhóm acid carboxylic tự do). Điểm đẳng điện có ảnh hưởng đến độ nhớt và độ bền gel từ đó ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng của gelatin. *Các yếu tố ảnh hưởng đến điểm đẳng điện: điểm đẳng điện của dung dịch gelatin chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nguồn nguyên liệu, phương pháp sản xuất… Nguồn nguyên liệu: Gelatin sản xuất từ các nguồn nguyên liệu khác nhau sẽ có thành phần acid amin khác nhau do đó dịch trích sẽ có pI khác nhau (gelatin có nguồn gốc từ ossein thì pI nằm trong khoảng 6,5 – 7,5 còn gelatin từ da heo thì pI nằm trong khoảng 7,5 – 9,0). Phương pháp sản xuất: Gelatin được điều chế bằng phương pháp acid có điểm đẳng điện cao 6,5 – 9 vì điều kiện thao tác công nghệ duy trì được giá trị gần với điểm đẳng điện của collagen. Gelatin được điều chế bằng phương pháp kiềm qua quá trình xử lý bằng kiềm dài hơn, cắt đứt hầu hết các liên kết và chỉ có một phần nhỏ các nhóm amin còn lại nên gelatin này có pH đẳng điện acid và thường nằm trong khoảng 4,8 – 5,2. Khả năng tạo gel: Khả năng tạo gel là một trong những tính chất chức năng quan trọng nhất của gelatin, là một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng gelatin và quyết định khả năng ứng dụng của gelatin. Độ bền của khối gel được đặc trưng bởi độ Bloom. Theo định nghĩa, độ Bloom là khối lượng tính bằng gam cần thiết tác dụng lên bề mặt gel tạo bởi pittông có đường kính 13 mm để khối gel lún xuống 4mm. Khối gel có hàm lượng gelatin là 6,67%, được tạo gel ở 100C trong 16 ¸ 18h. Gelatin trên thị trường có độ Bloom trong khoảng 150 ¸ 300 Bloom. Gelatin có chất lượng thấp sẽ có độ Bloom <150, gelatin có chất lượng trung bình thì Bloom từ 150 – 220, còn gelatin có chất lượng cao sẽ có Bloom từ 220 – 300. * Cơ chế tạo gel: gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: hấp thụ và trương nở trong nước để tạo dung dịch, giai đoạn xảy ra khi gelatin được cho vào nước và gia nhiệt ở 45 – 600C. 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 – 100C. Quá trình chuyển đổi giữa dạng dung dịch và dạng gel có tính thuận nghịch. Trong quá trình tạo gel, imino acid của các chuỗi polypeptid tạo một hình thể xoắn ốc khi làm nguội và các vòng xoắn này được ổn định nhờ các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl của acid amin và phân tử nước, tạo gel ba chiều. Một đặc điểm quan trọng của gel gelatin là có khả năng tan chảy ở nhiệt độ cơ thể tạo nên cảm giác tan trong miệng. Đây là một tính chất đặc biệt của gelatin so với các chất có khả năng tạo gel khác và tính chất giúp gelatin được ứng dụng trong nhiều quá trình chế biến thực phẩm. * Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel và độ bền gel Nhiệt độ tạo gel: Nhiệt độ càng cao thì khả năng khuếch tán của nước càng mạnh. Ở nhiệt độ 350C, phân tử gelatin rời rạc, dù hàm lượng gelatin cao chúng vẫn không liên kết với nhau, không tạo gel bền mà chỉ tăng độ nhớt. Nhiệt độ tạo gel càng thấp thì gel có độ bền gel càng lớn. Thời gian tạo gel: Thời gian tạo gel còn được gọi là thời gian trưởng thành. Thời gian tạo gel càng dài thì các liên kết ngang hình thành càng nhiều và càng ổn định nên độ bền gel sẽ càng lớn. Nồng độ dung dịch tạo gel: Trong dung dịch gelatin, nồng độ gelatin càng cao thì gel tạo thành có độ bền gel càng lớn. pH dung dịch tạo gel: Gelatin có giá trị pH 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 nhất, gelatin trương nở nhanh nhất và khối gel tạo thành có độ bền gel cao nhất. Nguyên nhân là do ở pI, các protein trung hòa về điện, các mạch gelatin sẽ dễ tiến lại gần nhau tạo liên kết với nhau. Các thành phần khác trong dung dịch tạo gel: Trong các sản phẩm thực phẩm, gelatin thường được dùng phối hợp với các hợp chất khác để làm thay đổi khả năng tạo gel và độ bền gel của khối gel tạo thnh theo yu cầu của sản phẩm Trong dung dịch đường, khi nồng độ đường trong hỗn hợp đường – gelatin 30% thì hỗn hợp cĩ tính chất của một chất lỏng. Trong dung dịch có pectin thì gel tạo thnh mềm v ít dai hơn. Trong dung dịch có agar thì gelatin tạo gel tốt hơn vì agar đóng vai trị l chất hỗ trợ, chất nền cho quy trình hịa tan gelatin. Nhưng khi nồng độ gelatin quá cao (cao hơn 2,5%) thì vai trò này bị đảo ngược lại. Khối gel tạo thành từ hỗn hợp agar – gelatin cứng và bền hơn so với gel tạo thành từ gelatin nhưng lại mềm hơn gel tạo từ agar. Khả năng tạo màng của gelatine với các phụ gia khác: Ngoài khả năng tạo gel, khả năng tạo màng cũng là tính chất giúp gelatin được ứng dụng rộng rãi trong công thực phẩm và dược phẩm. Gelatin thường được dùng chung với các chất tạo màng khác để hỗ trợ các đặc tính của nhau và hạ giá thành sản phẩm. Hỗn hợp tinh bột – gelatin: Trong hỗn hợp này gelatin có tác dụng cải thiện tính chất của màng và làm màng có tính chất như màng plastic. Nồng độ gelatin trong hỗn hợp càng cao thì càng làm tăng khả năng kéo giãn của màng. Tuy nhiên, tại pH của hỗn hợp bằng pI của gelatin thì không xảy ra phản ứng giữa gelatin và tinh bột, màng sẽ có tính kéo giãn kém. Khi pH hỗn hợp càng xa pI của gelatin thì liên kết giữa tinh bột và gelatin được hình thành làm cho khả năng kéo giãn của màng tăng lên. Hỗn hợp chitosan – gelatin: Trong hỗn hợp gelatin có tác dụng làm tăng hiệu quả tạo màng của chitosan trong điều kiện pH thấp và nhiệt độ cao. Màng tạo ra từ hỗn hợp này có khả năng tan trong nước ngay ở nhiệt độ thường. Hỗn hợp gellan – gelatin: Gel gellan có đặc tính cứng và giòn phụ thuộc chủ yếu vào pH và nồng độ, còn gel gelatin lại mềm, đàn hồi và phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ. Đặc tính cơ học của màng gellan/gelatin phụ thuộc vào tỉ lệ gellan : gelatin. Khi cho gellan vào dung dịch gelatin sẽ làm tăng khả năng liên kết mạng với nhau. Hàm lượng gelatin trong hỗn hợp tăng sẽ làm khả năng tan trong nước, tỉ lệ căng phồng và độ bền kéo của màng giảm nhưng sẽ làm cho độ giãn do kéo tăng. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GELLATIN TỪ DA CÁ TRA: Quy trình: Hiện nay có hai quy trình khác nhau được sử dụng để sản xuất gelatin theo quy mô công nghiệp, hai quy trình này khác nhau về phương thức sử dụng để phân tách mối liên kết collagen. Quy trình được sử dụng sẽ ảnh hưởng đến những đặc tính chính của sản phẩm gelatin thu được. Nhìn chung quá trình sản xuất gelatin sẽ bao gồm các bước cơ bản sau: Thuyết minh quy trình: Tiền xử lý nguyên liệu thô: Quá trình tiền xử lý sẽ giúp chuyển đổi collagen thành dạng thích hợp cho quá trình trích ly. Quá trình này giúp tạo hiệu quả cho việc bẻ gãy các liên kết ngang cộng hoá trị của collagen để giải phóng ra những chuỗi alpha tự do, đồng thời giúp loại bỏ các thành phần hữu cơ khác như máu, đường, chất nhầy…. có trong nguyên liệu. Hiệu quả của quá trình xử lý collagen liên quan đến tỷ lệ liên kết ngang có trong nguyên liệu. Quá trình xử lý bằng acid ít có tác động đến các liên kết trong collagen hơn so với dùng phương pháp kiềm nên thường được dùng cho da heo hay ossein- các loại collagen còn trẻ, chưa trưởng thành. Dựa vào phương pháp tiền xử lý này mà người ta phân loại gelatin thành 2 loại: gelatin loại A (dùng phương pháp acid), gelatin loại B (dùng phương pháp kiềm) Quá trình xử lý bằng acid: Heo thường được giết mổ ở độ tuổi tương đối trẻ (khác với nhiều loại gia súc khác) do đó ở da heo mức độ liên kết ngang chưa cao và da heo được xem là nguyên liệu thích hợp nhất để áp dụng phương pháp xử lý bằng acid. Acid sulfuric và acid clohydric thường được dùng, ngoài ra còn kết hợp với acid photphoric nhằm làm chậm quá trình tạo màu. Ưu điểm của phương pháp acid là thời gian xử lý nhanh. Tiến hành: nguyên liệu sau khi xử lý sạch được đem ngâm vào dung dịch acid nồng độ không quá 5%. Giá trị pH nằm trong khoảng 3,54,5, nhiệt độ tối thích là 15oC. Quá trình xử lý bằng acid sẽ ngừng lại khi nguyên liệu đã được acid hoá hoàn toàn hay trương nở tối đa. Sau đó lượng acid dư được tháo bỏ và nguyên liệu được đem rửa bằng nước lạnh. Ossein cũng có thể được sử dụng theo phương pháp này nhưng ít phổ biến. Quá trình xử lý bằng kiềm. Quá trình xử lí bằng kiềm thường được dùng cho da bò, ossein. Nguyên liệu được ngâm trong dung dịch kiềm trong vài tuần ở nhiệt độ môi trường. Vôi là tác nhân phổ biến nhất, khá yếu, không làm tổn thất nguyên liệu vì quá trình thuỷ phân quá mạnh. Tuy nhiên, phản ứng xảy ra chậm, kéo dài đến 8 tuần hay hơn mới kết thúc. Hỗn hợp gồm 3% vôi với lượng ít CaCl2 hay NaOH sẽ cho kết quả tốt hơn. Nếu dùng NaOH thì quá trình xử lí sẽ kéo dài khoảng 1014 ngày. Quá trình này giúp làm phá vỡ các liên kết ngang trong collagen và hình thành nên collagen tan được trong nước, đồng thời loại bỏ tạp chất giúp quá trình trích ly được thuận lợi hơn. Quá trình trích ly. Dùng nước ấm trích ly nhằm rửa sạch các chất hoá học đã dùng trong quá trình tiền xử lý và tiếp tục làm đứt hẳn các liên kết trong nguyên liệu, hình thành các phân tử gelatin. Thông thường nhiệt độ trích ly khoảng 55900C, có thể trích ly nhiều lần để tăng hiệu suất trích ly nhưng không được quá nhiều lần vì sẽ làm giảm chất lượng của gelatin (thường từ 24 lần, thời gian lần trích ly sau dài hơn lần trích ly trước). Quá trình tinh sạch. Dịch trích ly được lọc qua cát lọc để tách huyền phù (lipid, sợi collagen chưa thuỷ phân) sau đó qua cột trao đổi ion hay lọc tinh để tách muối vô cơ và chỉnh pH về 5 ¸ 5,8. Quá trình cô đặc. Thiết bị thường dùng là thiết bị cô đặc dạng màng rơi, nên thực hiện trong điều kiện chân không với nhiệt độ vừa đủ để tránh hiện tượng thoái hóa hoặc thay đổi tính chất vật lý của gelatin. Nồng độ sau cô đặc đạt từ 2545% phụ thuộc bản chất nguyên liệu và quá trình trích ly. Dung dịch sau cô đặc có độ nhớt cao được đưa qua lưới lọc để khử sạch lại. Quá trình sấy. Trước khi sấy, dung dịch gelatin đã được cô đặc sẽ đem tiệt trùng nhanh ở 1400C rồi làm lạnh nhanh tạo dạng gel. Gel gelatin được đưa qua thiết bị sấy liên tục sử dụng không khí nóng 32600C (nhiệt độ không khí được giữ ổn định) rồi tạo hình theo yêu cầu. Ngoài ra, có thể dùng phương pháp sấy phun nhằm tránh thay đổi tính chất của gelatin. SẢN PHẨM. Bảng 3.1 Thành phần hoá học và tính chất cơ bản của chế phẩm gelatin TN Đại lượng Giá trị Độ ẩm(%) Tro(%) Phân tử lượng (kD) Độ bền gel (N) Độ nhớt (cP) pH pI đẳng điện 8,69 0,34 87,63 1,05 18,49 4,0 5,25-5,5 Bảng 3.2 Tiêu chuẩn gelatin ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm. Thông số. “US Food Chemical V, 2003” “EUROPEAN REGUALATION NO853/2004M 2073/2005.” Tổn thất trong lúc sấy. 15%(105oC) - Tro. 3%(550oC) - Sulfur dioxide (SO2). 50 mg/kg 50 mg/kg Peroxide (H2O2). - 10 mg/kg Cadmium (Cd). - 0,5mg/kg Arsenic (As) - 1 mg/kg Copper (Cu) - 30 mg/kg Lead (Pb) 1,5mg/kg 5 mg/kg Zinc (Zn) - 50 mg/kg Chromium (Cr) 10 mg/kg 10 mg/kg Mercury (Hg) - 0,15 mg/kg Pentachlorophenol 0,3 mg/kg - Salmonella Không hiện diện trong 25g Không hiện diện trong 25g E. coli Không hiện diện trong 25g - ỨNG DỤNG Gelatin được ứng dụng rộng rãi phần lớn là do các tính chất ưu việt của gelatin hơn là do giá trị dinh dưỡng của gelatin. Bảng 4.1 So sánh khả năng ứng dụng của gelatin và các phụ gia có khả năng thay thế gelatin [57] Gelatin Chất thay thế gelatin Gelatin có nhiều ứng dụng: tạo gel, làm dày, tạo nhũ, tạo xốp, tạo màng… Không hydrocolloids đơn lẻ nào có cùng lúc nhiều ứng dụng như vậy. Gelatin tạo gel nghịch đảo nhiệt, tan chảy ở nhiệt độ cơ thể. Các hydrocolloids khác không có tính chất này Gelatin có khả năng tạo gel ở nhiều độ bền khác nhau nên tạo ra nhiều dạng sản phẩm. Các hydrocolloids khác chỉ thay đổi độ bền gel khi phối hợp với các chất khác như đường và muối. Gelatin là thực phẩm nên không hạn chế liều lượng sử dụng. Các phụ gia khác sử dụng phải đúng liều lượng. Công nghệ thực phẩm Gelatin chủ yếu được dùng làm phụ gia tạo gel trong các sản phẩm bánh và kẹo, tạo ra dạng gel mềm dẻo, trong suốt, nghịch đảo nhiệt khi làm nguội dưới 350C. Do khả năng tan chảy ở nhiệt độ cơ thể nên khi cho gelatin vào miệng nó sẽ tan chảy tạo nên cảm giác đầy miệng, vì vậy gelatin được sử dụng làm chất thay thế chất béo bổ sung vào các sản phẩm ít béo dành cho người ăn kiêng. Công nghiệp sản xuất bánh kẹo có lẻ là lĩnh vực có nhiều ứng dụng của gelatin nhất tính cho đến hiện nay. Gelatin được sử dụng trong các sản phẩm bánh kẹo ngọt như: “winegums”, “gummy bears”, “fruit chews”, “marshmallow” và ”licorice”. Chức năng của gelatin phụ thuộc vào loại sản phẩm. Trong “marshmallows”, gelatin đóng vai trò làm bền bọt. Trong “fruit chews” và “licorice”, gelatin tham gia tạo cấu trúc, độ dai cho sản phẩm. Trong “winegums” và “gummy bears”, đặc tính tạo gel của gelatin đóng vai trò quan trọng và độ Bloom yêu cầu từ 260280. Loại gelatin được sử dụng phụ thuộc vào đặc tính của sản phẩm cuối cùng. Yêu cầu về việc sử dụng gelatin trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo: Gelatin cần phải được hòa tan hoàn toàn trước để có thể phát huy các tính năng công nghệ của chúng. Để đạt được yêu cầu này thì cần phải thỏa mãn các vấn đề sau: Lượng nước thích hợp. Sự khuấy đảo hợp lý: khi phần gelatin được hydrate hóa chúng có khuynh hướng kết lại với nhau do vậy sự khuấy đảo hợp lý là cần thiết. Nhiệt độ: gelatin cần được gia nhiệt đến 60oC để có thể hòa tan hoàn toàn. Nó có thể hòa tan rất nhanh khi được đưa trực tiếp vào nước nóng lớn hơn 90oC hoặc gia nhiệt gelatin đã được làm ướt trong nước lạnh. Thời gian: gelatin cần thời gian để có thể hút nước. Khoảng thời gian này có thể kéo dài từ 15 phút cho đến 1 giờ tùy thuộc vào nồng độ dung dịch cần thu, kích thước các phần hòa tan và phương pháp sử dụng để chuẩn bị dịch hòa tan. Dung dịch gelatin này không tạo gel được cho đến khi nó được làm nguội đến nhiệt độ thích hợp và nó không giống như các chất tạo gel khác cần muối hoặc acid để tạo gel. Gel gelatin có tính thuận nghịch với nhiệt độ do vậy nó có thể tan chảy ra sau khi thể gel được tạo thành. Nhiệt độ tan chảy của chúng thấp hơn nhiệt độ thân nhiệt (khoảng 3536oC). Giá trị Bloom của gelatin là chỉ số đo đạc độ mạnh của gel gelatin. Chỉ số này càng cao thì độ bền của gel càng lớn ở cùng một nồng độ. Độ Bloom cho các ứng dụng tạo gel điển hình nằm trong khoảng từ 100280 tuy nhiên gelatin có độ Bloom trung bình và cao hơn được ưa chuộng trong lĩnh vực “gummy” bởi vì chúng tạo ra một cấu trúc đặc trưng và cải thiện khả năng định hình. Những thành phần khác như glucose, surcose và hàm lượng ẩm cũng là những nhân tố quan trọng trong việc hình thành nên cấu trúc của sản phẩm “gum” .Vì vậy việc xem xét ảnh hưởng của gelatin cũng gắn liền với những nhân tố này. Khi gelatin được ứng dụng trong sản xuất loại kẹo “chewy” thì độ Bloom thấp được ưa chuộng (độ Bloom nằm trong khoảng từ 70140). Mức độ sử dụng từ 0,2% trong kẹo “caramel” và “toffee” đến 2,5% trong kẹo “grained chew”. Nếu gelatin có độ Bloom cao được sử dụng thì lượng dùng có thể giảm đi một nửa. Khi gelatin được ứng dụng trong sản xuất loại kẹo “marshmallow” thì giá trị Bloom chỉ đóng vai trò nhỏ trong việc hình thành cấu trúc sản phẩm. Độ nhớt của gelatin: Trong quá trình sản xuất các sản phẩm “gum”: độ nhớt của gelatin có thể tác động đến quá trình cố định trong sản xuất sản phẩm “gum”, đặc biệt là khi gelatin có hàm lượng cao. Tuy nhiên trong một vài nhà máy, cả quy trình và việc lập công thức được xem xét khi cần định ra độ nhớt phù hợp. Trong nhiều trường hợp, độ nhớt của gelatin không đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm “gum”. Trong sản xuất các sản phẩm “chewy” thì độ nhớt của gelatin có thể có tác dụng thứ yếu trong quá trình đánh trộn tuy nhiên chúng có thể được điều chỉnh dễ dàng bằng sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình này. Trong quá trình sản xuất các sản phẩm “marshmallow” thì độ nhớt của gelatin đóng vai trò quan trọng hơn trong những ứng dụng khác của gelatin trong công nghệ sản xuất bánh kẹo. Độ nhớt của gelatin ảnh hưởng đến quá trình đánh trộn syrup, quá trình giữ các bọt khí… .Độ nhớt của gelatin còn đóng vai trò quan trọng khi kết hợp với các phương pháp tạo hình được sử dụng. Với phương pháp tạo hình sử dụng các khuôn tinh bột thì độ nhớt của khối kẹo yêu cầu phải thấp để nó có thể chảy dễ dàng vào các khuôn, còn trong phương pháp ép đùn thì độ nhớt của khối kẹo phải cao để định hình cho sản phẩm sau khi đùn. Gelatin là chất nhạy cảm với nhiệt độ và acid và đặc biệt là khi có sự kết hợp giữa hai yếu tố này có thể làm hỏng khả năng tạo gel của gelatin. Nếu quá trình nấu diễn ra nhanh thì gelatin có thể được đưa vào ngay từ đầu còn nếu quá trình nấu yêu cầu thời gian dài thì gelatin nên đưa vào quá trình trộn sau công đoạn nấu để hạn chế phản ứng Maillard và phản ứng nghịch đảo đường. Việc thêm acid vào nên giữ ở mức tối thiểu có thể được và nên thêm chỉ vào trước công đoạn đánh trộn tại nhiệt độ nhỏ nhất có thể. Bảng 4.2 Bảng ứng dụng của gelatin trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo [82] Loại sản phẩm. Chức năng. Độ Bloom. Loại gelatin. Độ nhớt. Lượng sử dụng. Gum gelatin. Tạo gel, tạo cấu trúc, xây dựng tính đàn hồi. 180260. A/B. Thấp, cao. 610%. Gum rượu. Tạo gel, tạo cấu trúc, xây dựng tính đàn hồi. 100180. A/B. Thấp, trung bình. 26%. Kẹo “chewy”. Tạo khí, tạo độ đàn dẻo, đàn hồi. 100150. A/B. Trung bình, cao. 0,53%. Kẹo “marshmallows”. Tạo khí, tạo gel, tác nhân bền vững. 200260. A/B. Trung bình, cao. 25%. Kẹo “nuga”. Tạo tính dai, đàn hồi. 100150. A/B. Trung bình, cao. 0,21,5%. Kẹo “liquorice”. Tạo gel, tạo cấu trúc, tính dẻo, đàn hồi. 120220. A/B. Thấp, trung bình. 38%. Lớp màng phủ ngoài. Tạo lớp màng, tạo liên kết. 120150. A/B. Trung bình, cao. 0,21%. Những vấn đề thường gặp trong quá trình sản xuất một số loại kẹo thông dụng có sử dụng gelatin. Bảng 4.3 Những vấn đề thường gặp trong sản xuất kẹo “gum” [76] Vấn đề. Nguyên nhân. Cách khắc phục. Gum không được tạo thành. Sự hỏng gelatin. Cắt giảm sự có mặt của nhiệt và acid. Gelatin không hoà tan. Đảm bảo rằng quá trình hoà tan được tiến hành đúng: hai phần nước một phần gelatin, có khuấy trộn và nhiệt độ tối thiểu là 60oC. Có thể do sự tương tác giữa các thành phần trong công thức. Xem xét lại công thức sử dụng. Gum bị mờ, đục. Có thể do sự tương tác giữa các thành phần trong công thức. Xem xét lại công thức sử dụng. Gelatin không hòa tan hoàn toàn. Tuân thủ hướng dẫn về sự hòa tan gelatin. Các bong bóng khí được giữ lại. Xem xét lại quá trình hòa tan gelatin và công đoạn loại khí trong quy trình sản xuất. Sự kết tinh lại đường. Sử dụng quá nhiều sucrose. Tăng việc sử dụng glucose hoặc các DE của glucose Sử dụng quá ít gelatin. Tăng mức độ sử dụng gelatin sẽ giúp ngăn cản quá trình kết tinh. Lượng ẩm nhiều. Tăng nhiệt độ nấu để làm tăng khả năng hoà tan, tăng độ đồng nhất; xem xét lại công thức sử dụng. Gum có màu vàng, nâu. Nhiệt độ nấu cao. Giảm nhiệt, thời gian nấu nên ngắn lại, thêm gelatin sau khi nấu. Gum quá mềm. Lượng gelatin sử dụng ít. Tăng lượng gelatin sử dụng. Độ “Bloom” không hợp lý. Tăng độ “Bloom”. Sự hỏng gelatin. Cắt giảm sự có mặt của nhiệt và acid. Việc sử dụng chất tạo ngọt không thích hợp. Xem xét lại các chất tạo ngọt về hàm lượng ẩm. Gum quá cứng Lượng gelatin sử dụng nhiều. Giảm lượng gelatin sử dụng. Độ “Bloom” không hợp lý. Giảm độ “Bloom”. Việc sử dụng chất tạo ngọt không thích hợp. Xem xét lại các chất tạo ngọt về hàm lượng ẩm. Bề mặt sản phẩm có hình dạng không được ưa chuộng. Điều kiện hồ hóa không hợp lý. Xem xét lại các điều kiện lý tưởng cho quá trình tạo hình và chất lượng bột đưa vào sản xuất. Sự lồi lõm ở mặt sau của sản phẩm. Sự đồng nhất trong quá trình định hình còn thấp. Tăng nhiệt độ nấu để tăng sự đồng nhất. Sản phẩm có mùi lạ. Sử dụng thành phần kém phẩm chất. Xem xét lại chất lượng của vật liệu sử dụng. Tinh bột bị nhiễm mốc. Đảm bảo tinh bột được sử dụng hợp lý và độ ẩm 58%. Sản phẩm có tính dính, nhớt Độ ẩm quá cao. Nấu ở nhiệt độ cao hơn để giảm ẩm; xem lại công thức sử dụng. Lượng nước thấp hơn độ ẩm cân bằng. Điều chỉnh lại chất tạo ngọt cho thích hợp với độ ẩm cân bằng của môi trường. Acid được đưa vào quá sớm. Việc thêm acid chỉ trước quá trình định dạng để tránh làm hư hỏng gelatin và quá trình chuyển đổi sucrose; xem lại công thức sử dụng. Sự khô cứng. Hoạt tính nước quá cao. Điều chỉnh lại chất tạo ngọt cho thích hợp với độ ẩm cân bằng của môi trường. Sản phẩm có chất lượng khác nhau. Quá trình kiểm soát kém. Xem lại điều kiện kiểm soát trong từng khâu: tạo hình, nấu, sấy khô. Bảng 4.4 Những vấn đề thường gặp trong sản xuất kẹo “chewy candy” [76] Vấn đề. Nguyên nhân. Biện pháp khắc phục. Sự kết tinh không mong muốn. Sự tạo mầm không điều khiển được trong khối kẹo. Các hạt lẫn khi được làm nguội có thể tạo mầm tinh thể. Các hạt này cần phải được làm ấm trước khi cho vào khối kẹo. Dịch syrup đường quá bão hòa. Sử dụng lượng glucose syrup nhiều hơn. Gelatin cũng giúp ngăn cản sự kết tinh trong trường hợp này. Tinh thể đường không được hoà tan trong khối kẹo. Đảm bảo quá trình nấu hoà tan hết các tinh thể đường. Sản phẩm có tính dính, nhớt. Độ đồng nhất thấp. Cần phải nấu để đạt được độ đồng nhất cao hơn. Phản ứng nghịch đảo đường sucrose trong quá trình nấu hoặc việc đưa acid vào ở nhiệt độ quá cao. Thời gian nấu nên rút ngắn lại. Thêm acid vào ở nhiệt độ thấp nhất có thể và chắc chắn là nó không trải qua quá trình nấu. Sự co rút lại. Khối kẹo quá đàn hồi. Cho dây kẹo được “nghỉ” trước khi đưa vào quá trình cắt, bao gói. Giảm lượng gelatin sử dụng nếu nó có độ Bloom cao. Xem lại công thức sử dụng. Giảm lượng đường có khối lượng phân tử cao (tăng hàm lượng glucose và các DE của glucose). Quá trình quật nên tiến hành ở nhiệt độ thấp. Hiện tượng dòng chảy nguội. Độ đồng nhất các thành phần còn thấp. Nấu sao cho đạt được độ đồng nhất cao hơn. Độ nhớt của khối kẹo quá thấp. Lập lại công thức sản xuất kẹo. Sử dụng các chất có khả năng tăng độ nhớt như: gelatin, maltodextrin, tinh bột. Bảng 4.5 Những vấn đề thường gặp trong sản xuất kẹo “marshmallows” [76] Vấn đề. Nguyên nhân. Cách khắc phục. Sản phẩm không định hình được. Sự hư hỏng gelatin. Cắt giảm sự có mặt của nhiệt và acid. Có thể do sự tương tác giữa các thành phần trong công thức. Xem xét lại công thức sử dụng. Độ bền của bọt thấp. Sấy sản phẩm ở nhiệt độ quá cao. Cắt giảm nhiệt độ sấy. Tinh bột cho sản phẩm đổ khuôn quá nóng. Giảm nhiệt độ của tinh bột lúc đổ khuôn. Đảm bảo rằng sử dụng gelatin với lượng tốt nhất cho quá trình đánh trộn. Xem xét loại gelatin và mức độ sử dụng. Quá trình đánh trộn chưa đủ. Tăng tốc độ hoặc thời gian của quá trình đánh trộn. Giảm lượng mẻ. Đánh trộn quá mức. Giảm thời gian hoặc tốc độ của quá trình đánh trộn. Vấn đề này thường không liên quan đến gelatin. Độ nhớt quá cao. Giảm hàm lượng chất khô. Thay đổi chất tạo ngọt để làm giảm độ nhớt. Tăng nhiệt độ. Màu vàng nhạt. Sự hiện diện của nhiệt độ cao. Giảm nhiệt độ, rút ngắn thời gian nấu hoặc thêm gelatin sau công đoạn nấu. pH quá cao. pH cao (>6) dẫn đến phản ứng Maillard. Cần phải giảm pH xuống bằng cách điều chỉnh công thức sử dụng. Marshmallow quá mềm. Lượng gelatin sử dụng thấp. Tăng lượng sử dụng. Gelatin có độ Bloom không đạt yêu cầu. Tăng độ Bloom. Sự hư hỏng gelatin. Cắt giảm sự có mặt của nhiệt và acid. Sử dụng chất tạo ngọt không hợp lý. Xem xét lại chất tạo ngọt đang sử dụng. Marshmallow quá cứng hoặc đàn hồi. Lượng gelatin sử dụng cao. Giảm lượng sử dụng. Gelatin có độ Bloom không đạt yêu cầu. Giảm độ Bloom. Sử dụng chất tạo ngọt không hợp lý. Xem xét lại chất tạo ngọt đang sử dụng. Độ đồng nhất quá cao. Giảm nhiệt độ nấu. Kiểm tra lượng ẩm mất đi trong quá trình đánh trộn. Sản phẩm có tính nhớt và dính. Độ ẩm quá cao. Nấu ở nhiệt độ cao hơn để làm giảm độ ẩm. Bao gói quá sớm sau quá trình tạo hình. Cho phép sản phẩm ổn định và tạo lớp vỏ cứng trước quá trình bao gói. Hoạt độ của nước thấp. Điều chỉnh lại chất tạo ngọt để điều chỉnh hoạt độ của nước. Acid được đưa vào quá sớm. Việc thêm acid chỉ nên trước quá trình định hình để tránh làm hỏng gelatin và ngăn cản phản ứng nghịch đảo đường. Bề mặt khô. Hoạt độ của nước cao. Điều chỉnh lại chất tạo ngọt để điều chỉnh hoạt độ của nước. Sự co rút. Sản phẩm đem đi đùn quá nóng. Giảm nhiệt độ đùn. Đối áp tại quá trình đánh trộn quá lớn. Đối áp lớn nhất theo đề nghị là 80psi. Cấu trúc có dạng sạn. Sự tái kết tinh đường. Đảm bảo rằng quá trình hoà tan hoà tan hết các tinh thể đường. Tăng việc sử dụng syrup glucose để ngăn chặn sự tái kết tinh. Lớp vỏ cứng ngoài bề mặt. Tinh bột cho sản phẩm đúc quá ẩm. Độ ẩm của tinh bột khô 58% Mùi vị lạ Quá trình vệ sinh kém. Xem lại khâu vệ sinh, kho lưu trữ nguyên vật liệu. Nguyên liệu kém chất lượng. Xem lại nguồn nguyên liệu sử dụng. Sự lên men. Quá trình vệ sinh kém. Xem lại khâu vệ sinh, kho lưu trữ nguyên vật liệu. Nguyên liệu kém chất lượng. Xem lại nguồn nguyên liệu sử dụng, đặc biệt là sự nhiễm vi sinh vật trong quá trình bảo quản. Độ ẩm quá cao. Xem lại hàm lượng nước trong công thức. Trong công nghệ sản xuất sữa: gelatin được sử dụng như một phụ gia tạo cấu trúc. Trong sản phẩm sữa, yoghurt, đặc biệt là yoghurt trái cây, gelatin có tác dụng ổn định cấu trúc giúp sản phẩm tránh được hiện tượng tách lỏng trong suốt quá trình xử lý và bảo quản. Khi sử dụng gelatin có thể được sử dụng riêng hoặc kết hợp với các chất phụ gia khác như carrageenan, tinh bột. Gelatin được sử dụng như một phụ gia tạo cấu trúc trong công nghiệp sữa và các sản phẩm từ sữa. Chức năng của chúng là: 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 các sản phẩm từ sữa: gelatin không tạo phản ứng với các thành phần của sữa và phụ thuộc vào hàm lượng sử dụng, gelatin có thể làm chặt cấu trúc cream, tạo lớp gel chắc từ dịch lỏng. Ngoài ra nó còn giúp ổn định các bọt khí của các sản phẩm từ sữa có bọt ở nhiệt độ thấp và ngăn cản sự hỏng cấu trúc cho sản phẩm trong suốt quá trình tồn trữ. Tạo bọt: giống như các loại protein khác, gelatin có khả năng tạo bọt tốt khi có mặt của đường và sữa. Sự có mặt của chất béo có xu hướng ngăn cản sự tạo bọt, vì vậy cần phải sử dụng thêm các phương pháp vật lý như: như bơm không khí, khí CO2, khí N2 để tăng thể tích và tạo bọt cho các sản phẩm sữa có bọt. Và chính gelatin cũng tham gia vào quá trình ổn định, sự bền chặt cho các sản phẩm sữa có bọt. Có khả năng trung hoà: gelatin không mùi do đó không ảnh hưởng đến mùi vị của sản phẩm. Nó không chịu sự tấn công của tác nhân oxy hoá, có khả năng ngăn cản sự biến tính và lưu giữ được mùi trái cây cho sản phẩm. Gelatin đóng vai trò của một chất keo làm nhiệm vụ bảo vệ: sự đông tụ của sữa và casein sẽ hoàn toàn hơn và đồng nhất hơn khi có mặt của gelatin (B.5.6). Tạo cấu trúc mềm: sự có mặt một lượng nhỏ gelatin trong các sản phẩm sữa luôn tạo cho sản phẩm cấu trúc mềm mại. Cách thức sử dụng gelatin trong quá trình sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa: Bột gelatin được hòa trộn với các thành phần bột khác như: đường, các chất tạo hương, một số chất ổn định khác rồi đưa vào dung dịch sữa. Hỗn hợp sữa nguội này được khuấy trộn, khi đó gelatin sẽ trương nở và hấp thụ một lượng nước gấp 10 lần khối lượng của chúng. Trong quá trình thanh trùng Pasteur gelatin sẽ được hòa tan. Khi sữa được lọc trước quá trình thanh trùng Pasteur thì tốt nhất là đưa gelatin vào dưới dạng dung dịch nếu không thì quá trình lọc sẽ loại bỏ những hạt gelatin còn đang trương nở. Thông thường để chuẩn bị dịch gelatin người ta cho gelatin vào nước nóng khoảng 8090oC kèm theo sự khuấy trộn sau đó làm nguội và giữ dung dịch này ở 5060oC. Dung dịch gelatin cũng có thể thêm vào sữa nguội kèm theo sự uc aikhuấy trộn liên tục. Gelatin có thể thêm vào sữa trước khi cấy giống mà không ảnh hưởng đến các điều kiện lên men. Gelatin không phản ứng với các thành phần của sữa và không tạo kết tủa. Mức độ bền vững của gelatin trong quá trình chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa: Gelatin là một loại protein, do đó nó có khả năng bị thủy phân bởi các tác nhân như: nhiệt độ, acid, kiềm, các tia phóng xạ, ezym, vi sinh vật. Nhưng nhìn chung độ mạnh của gel bị phá hủy khi gelatin chịu tác dụng đồng thời của pH (nhỏ hơn 4) và nhiệt độ (lớn hơn 60oC) trong một khoảng thời gian đủ lớn. Do đó quá trình tiệt trùng, thanh trùng, độ axit của sản phẩm từ sữa thường là không ảnh hưởng nhiều đến tác dụng của gelatin trong sản phẩm. Dung dịch gelatin có thể bền vững ở 60oC trong vòng vài giờ. Do đó, tác nhân thường gặp trong quá trình sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa không làm mất mát đáng kể độ mạnh gel được tạo bởi gelatin. Bảng 4.6 Ảnh hưởng của gelatin lên các thông số đâm xuyên và sự đông tụ của gel từ sữa [26] Mẫu Gelatin 230 Bloom (%) Độ chắc (N) Độ chuyển dịch (mm) Độ chắc của gel.102 (N/mm) Sự tách nước (mL/100mL) Gel sữa có mặt gelatin. 1,5 0,97 15,6 6,1 Không có sự đông tụ. Gel gelatin trong nước. 1,5 0,83 15,1 5,1 Không có sự đông tụ. Yoghurt. 0 0,17 20,0 0 2,1 Yoghurt. 1,5 1,53 11,2 13,9 0,1 Yoghurt + 5% chất khô từ sữa. 0 0,32 20,0 0 0,25 Yoghurt + 5% chất khô từ sữa. 1,5 1,57 8,3 17,9 0,03 Một số lĩnh vực có ứng dụng gelatin trong công nghiệp sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa: Yogurt: yogurt là sản phẩm từ sữa phổ biến trên toàn thế giới và gelatin được sử dụng phổ biến cho sản phẩm này với vai trò của một chất ổn định giúp ngăn cản sự tách nước từ khối đông. Ngoài ra nó còn tham gia vào tạo cấu trúc kem, cảm giác béo trong miệng vì nó có khả năng tan chảy tại nhiệt độ thân nhiệt. Sự tan chảy này đôi khi còn mang lại hương vị tốt cho sản phẩm. Hình 4.1 Cấu trúc vi mô của các loại yoghurt khác nhau [26] Hình a: yoghurt bình thường. Hình b: yoghurt + 5% chất khô sữa. Hình c: yoghurt + 1,5% gelatin. Hình d: yoghurt + 5% chất khô sữa+ 1,5% gelatin. Ký hiệu: fsg: các tấm phẳng của gelatin, pg: các hạt protein. Trong các sản phẩm kem: gelatin đóng vai trò của một tác nhân ổn định và nó có chức năng sau: Điều chỉnh độ nhớt của hỗn hợp. Giúp bền vững hệ nhũ tương cho tới khi được sử dụng. Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nạp khí, tăng thể tích cho sản phẩm. Ngăn cản sự biến tính trong quá trình bảo quản. Ngăn cản sự tạo thành tinh thể đá khi sản phẩm được lưu trữ ở nhiệt độ thấp. Tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm: khi ăn tạo cảm giác kem, béo cho sản phẩm mà không tạo cảm giác nhớt dính như ở các sản phẩm có hàm lượng béo cao. Khi kết hợp với các tác nhân ổn định khác, gelatin có khả năng tạo cho sản phẩm cấu trúc và hương vị thích hợp. Các sản phẩm sữa lên men có qua quá trình xử lý nhiệt: quá trình thanh trùng Pasteur cho yogurt và các sản phẩm sữa lên men làm tăng thời gian bảo quản cho sản phẩm nhưng lại làm mất tính ổn định của cấu trúc sản phẩm dẫn đến hiện tượng tách nước. Việc bổ sung hỗn hợp gelatin và tinh bột trước khi thanh trùng sẽ giúp tạo cấu trúc tốt và ngăn ngừa được bất kì sự tách lỏng nào. Cấu trúc của sản phẩm chỉ được ổn định bởi gelatin rất dễ bị biến đổi ở nhiệt độ bảo quản nên sự kết hợp giữa gelatin và tinh bột (0,40,6% gelatin và 11,5% tinh bột biến tính) giúp đạt hiệu quả cao hơn trong đó tinh bột biến tính giúp ổn định độ nhớt trong khoảng nhiệt độ 520oC và điều này giúp tránh được nguy cơ tách lỏng. Các sản phẩm tráng miệng có sử dụng sữa như thành phần tạo gel, hương vị cho sản phẩm: trong các sản phẩm này gelatin cũng đóng vai trò là chất ổn định, nó bị hòa tan trong quá trình xử lý nhiệt và sự có mặt của gelatin giúp ngăn cản sự tăng độ nhớt và tham gia tạo gel cho sản phẩm khi được làm nguội. Nó có thể được sử dụng riêng hoặc kết hợp với các chất tạo gel khác như carrageenan để tạo nên một cấu trúc gel mềm mại. Trong sản phẩm cheese (phó mát): gelatin được sử dụng trong sản xuất nhiều loại “cheese” khác nhau, phần lớn nó đóng vai trò của một chất nhũ hóa và tác động vào các mối liên kết với nước. Khi so sánh các sản phẩm “cheese” có sử dụng gelatin thì mức độ ẩm, cấu trúc và hương vị của sản phẩm tốt hơn so với các “cheese” được sản xuất theo phương pháp truyền thống. Và hiện nay các nhà nghiên cứu đang tìm cách sản xuất ra những loại “cheese” chứa ít chất béo từ gelatin. Mousse: chức năng của gelatin trong sản phẩm loại này là tham gia vào việc tạo bọt. Sử dụng gelatin kết hợp với các chất keo khác giúp làm bền vững hệ nhũ tương, quá trình tạo bọt và bền bọt được thực hiện dễ dàng. Trong các sản phẩm ít calo làm từ sữa: các sản phẩm ít calo này đòi hỏi phải cắt giảm lượng chất béo thậm chí là loại khỏi sản phẩm chất béo từ sữa. Thay thế vào đó là loại chất béo có nguồn gốc từ thực vật hoặc là sự kết hợp giữa chất béo từ thực vật và chất béo có sẵn trong sữa. Để làm bền vững hệ nhũ tương như thế thì cần phải có sự hiện diện của chất ổn định và chất nhũ hóa. Chất này giúp đảm bảo mối liên kết với nước, cải thiện cấu trúc (độ chắc, độ đặc, độ căng) cho sản phẩm. Gelatin có độ Bloom cao có khả năng thực hiện được chức năng này vì ngoài tính năng thông thường của gelatin, gelatin loại này có nhiệt độ tan chảy xấp xỉ bằng nhiệt độ của nhiều loại chất béo thông thường ( 3133oC). Một số chất keo ưa nước khác như: pectin, carrageenan, xanthan có thể kết hợp với gelatin để tăng khả năng liên kết với nước. Trong một số sản phẩm khác như: “pudding”, “milk shake”, các thức uống làm từ sữa thì vai trò của gelatin là ổn định cấu trúc tránh hiện tượng tách pha trong thời gian bảo quản. Bảng 4.7 Loại và lượng gelatin sử dụng trong công nghiệp chế biến sữa [82] Ứng dụng. Độ mạnh Bloom. Mức độ sử dụng. Yogurt. 150 0,22% Các sản phẩm sữa lên men qua xử lý nhiệt. 150 0,22% Jelly hương sữa. 150 0,22% Các sản phẩm kem tráng miệng. 150 0,22% Kem. 150 0,21% Các sản phẩm có hàm lượng calo thấp. 250 0,53% Mousse. 150-250 0,22% Bảng 4.8 Những vấn đề thường gặp trong quá trình sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa có sử dụng gelatin [76] Vấn đề. Nguyên nhân. Biện pháp khắc phục. Sản phẩm không đặc hoặc không định hình được. Gelatin chưa được hòa tan hết. Xem xét lại các điều kiện sản xuất để đảm bảo hoà tan hết lượng gelatin sử dụng. Độ Bloom quá thấp. Tăng độ Bloom của gelatin sử dụng. Lượng gelatin sử dụng quá ít. Tăng lượng gelatin sử dụng. Sự hư hỏng gelatin. Xem lại quá trình sản xuất, tránh sự hiện diện đồng thời của nhiệt độ cao và điều kiện acid. Sản phẩm có biểu hiện tách pha. Các điều kiện ảnh hưởng như trên. Cách thức khắc phục như trên. Sản phẩm quá chặt. Gelatin sử dụng có độ Bloom quá cao. Giảm độ Bloom của gelatin. Hàm lượng gelatin trong sản phẩm quá nhiều. Giảm mức độ gelatin sử dụng. Độ bền của bọt kém. Gelatin chưa được hòa tan hết. Xem xét lại các điều kiện sản xuất để đảm bảo hoà tan hết lượng gelatin sử dụng. Lượng gelatin sử dụng quá ít. Tăng lượng gelatin sử dụng. Nhiệt độ đánh trộn quá cao. Giảm nhiệt độ đánh trộn. Trong công nghệ sản xuất kem: gelatin giúp sản phẩm có cấu trúc mềm mại, ổn định để ngăn cản quá trình tách lỏng trong quá trình lạnh đông kem. Ngoài ra, gelatin có khả năng điều khiển quá trình kết tinh. Với dung dịch nồng độ gelatin 0,5%, trong quá trình lạnh đông kem nước sẽ không đông thành khối băng cứng mà chỉ tạo thành nhiều tinh thể đá nhỏ, ngăn cản tái kết tinh lactose trong quá trình bảo quản. Trong công nghiệp sản xuất thịt: gelatin được ứng dụng để tạo màng hàn kín khối thịt hun khói, làm tác nhân giữ nước, làm bền hệ nhũ tương và tạo cấu trúc đồng nhất cho các sản phẩm thịt hộp. Gelatin đã được sử dụng từ nhiều thập niên để sản xuất ra món thịt đông, các sản phẩm xúc xích. Vào thời điểm này gelatin còn được sử dụng rộng rãi để tiêm vào thịt nhằm mục đích tăng hàm lượng protein trong sản phẩm. Vì khả năng tạo liên kết tốt với nước gelatin còn được sử dụng để gia tăng hàm lượng ẩm và hạ giá thành sản phẩm. Tuy nhiên trong thời gian gần đây, việc sử dụng gelatin trong lĩnh vực này đã bị cắt giảm bởi các tổ chức bảo vệ người tiêu dùng. Một số sản phẩm từ thịt có sử dụng gelatin là: “Ham” (giăm bông): Đối với giăm bông có quá trình hun khói: bột gelatin hấp thu nước trong thịt và trong quá trình chế biến sẽ tạo một lớp màng giúp hàn kín khối thịt khi làm nguội. Đối với giăm bông có trải qua quá trình nấu: gelatin tạo gel với dịch lỏng tách ra trong quá trình chế biến, quá trình này giúp giữ nước bên trong và chung quanh sản phẩm. Gelatin cũng giúp làm cứng chắc lớp thạch thu được trực tiếp từ các mô liên kết nhằm tạo vẻ ngoài hấp dẫn và nhát cắt đẹp cho sản phẩm. Gelatin thủy phân được thêm vào các sản phẩm giăm bông nhằm tăng hàm lượng protein. Thịt hộp: gelatin tạo gel với nước thất thoát trong quá trình chế biến và thanh trùng. Gelatin được sử dụng trong sản phẩm này là loại gelatin có độ bền gel cao (200250 Bloom) với lượng 0,52%. Đối với các sản phẩm thịt có hàm lượng nước và hàm lượng chất béo cao rất dễ xảy ra hiện tượng tách nước, tách béo ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm. Gelatin giúp liên kết nước, làm bền hệ nhũ tương, tạo cấu trúc đồng nhất. Lượng gelatin sử dụng phụ thuộc vào sự có mặt của các tác nhân liên kết khác. Nước thịt đông: nước thịt đông được dùng rộng rãi làm lớp phủ ngoài và trang trí cho các sản phẩm thịt như: giăm bông, patê, thịt hộp. Các sản phẩm nước thịt đông truyền thống được làm từ gelatin loại B và carrageenan. Sự kết hợp giữa hai chất này mang lại cho sản phẩm nước thịt đông các tính chất sau: Giảm thời gian định hình. Gel tạo thành chắc, bền vững. Tăng nhiệt độ tan chảy (thêm 10% carrageenan vào gelatin sẽ giúp làm tăng độ tan chảy từ 30oC lên 53oC). Bảng 4.9 Bảng ứng dụng của gelatin trong công nghệ sản xuất thịt [82] Loại sản phẩm. Chức năng của gelatin. Độ Bloom. Loại gelatin. Độ nhớt. Hàm lượng sử dụng. Giăm bông. Tạo liên kết. 200250. A/B. Trung bình. 12%. Thịt đông. Tạo gel, tạo cấu trúc. 150280. A/B. Trung bình-cao. 3,58%. Thịt hộp. Tạo cấu trúc. 250280. A/B. Trung bình- cao. 1,53%. Thịt bò muối. Tạo liên kết. 250280. A/B. Trung bình- cao. 1,53%. Patê. Tác nhân làm ổn định. 180250. A/B. Trung bình-cao. 1,33%. Thịt đã nấu chín đông lạnh. Tạo liên kết với thịt. 200240. B. Trung bình-cao. 0,53%. Trong công nghiệp sản xuất thức uống, gelatin sử dụng làm chất làm trong sản phẩm. Bảng 4.10 Tóm tắt chức năng của gelatin trong các sản phẩm thực phẩm [57] Chức năng Ứng dụng Tạo gel Thực phẩm dạng gel, bánh kẹo, pate... Tác nhân tạo xốp Kẹo bông, kem phủ, trứng chiên phồng, kem trứng.. Bền hệ keo Bánk kẹo, kem, đường phủ, thực phẩm đông lạnh. Tác nhân liên kết Sữa, bánh kẹo, phomat, thịt hộp. Tác nhân làm trong Bia, rượu vang, nước trái cây. Tạo màng Bao trái cây, thịt. Tạo đặc Hỗn hợp thức uống dạng bột, nước thịt, nước canh thịt, kẹo jelly, syrup, sữa... Chất mang Có vai trò là chất để bảo vệ các chất màu, các hương liệu và các vitamin. Nhũ tương Nước sốt, thịt dạng paste, kem phủ, bánh kẹo, sữa. Chất ổn định Phomat, yoghurt, đường phủ, thực phẩm lạnh đông, chocolate sữa. Chất dính Bánh kẹo, sản phẩm thịt. Bảng 4.11 Loại gelatin dùng trong thực phẩm [57] Sản phẩm Nồng độ sử dụng Độ bloom Sữa 0,2 – 1% 150 – 250 Thực phẩm lạnh đông 0,1 – 0,5% 225 – 250 Thực phẩm gelatin 7 – 9% 175 – 275 Các loại bánh kẹo Kẹo dẻo 7 – 9% 200 – 275 Kẹo bông 1,7 – 2,5% 225 – 275 Kẹo đậu hình tròn 2 – 2,5% 225 – 250 Viên hình thoi 0,5 – 1% 50 – 100 Bánh quế 0,5 – 1% 50 – 100 Bánh mì và đường phủ 1 – 2% 225 – 250 Thực phẩm từ thịt 1 – 5% 175 – 275 Rượu, bia, nước trái cây 0,002 -0,015% 100 – 200 Dùng làm chất làm bền cho kem và các sản phẩm đông lạnh khác. Gelatin Bloom cao được bổ sung như chất keo bảo vệ cho kem, yoghurt và pie cream, giúp ngăn cản sự hình thành tinh thể đá. Trong công nghiệp thực phẩm, gelatin là một trong những loại chất keo ưa nước, được sử dụng như tác nhân tạo gel, tạo độ đặc hoặc tác nhân ổn định cấu trúc. Gelatin khác với các loại chất keo khác ở chỗ: trong khi hầu hết các loại chất keo khác là polyssacharide (như carrageenan, pectin, agar, …) thì gelatin là một loại protein chứa tất cả các acid amin thiết yếu, ngoại trừ trytophane. Hiện nay, lượng gelatin đươc sản xuất hàng năm trên thế giới ước tính khoảng trên 315.000 tấn và lượng gelatin được sử dụng trong công nghệ thực phẩm chiếm khoảng trên 60%, chủ yếu trong lĩnh vực công nghiệp sản xuất bánh kẹo. Theo tổ chức y tế thế giới WHO thì gelatin là an toàn cho sức khỏe và gelatin không được xem như là một phụ gia thực phẩm. Ứng dụng gelatin trong công nghiệp sản xuất đồ uống Các thức uống như rượu, rượu trái cây, các sản phẩm nước quả chưa lên men có chứa các thành phần không hòa tan làm đục sản phẩm thường không đạt hiệu quả cao nếu dùng phương pháp lọc để loại bỏ. Từ thời nền văn minh La Mã hoặc cũng có thể là vào trước đó, gelatin được sử dụng cho quá trình lọc trong rượu. Gelatin là tác nhân tinh sạch phổ biến trong quá trình sản xuất rượu vang đỏ. Ưu điểm của gelatin khi được sử dụng làm tác nhân tinh sạch là: Nâng cao thời gian bảo quản cho sản phẩm. Quá trình sử dụng dễ dàng. Khả năng tạo tủa nhanh. Tạo cho rượu có màu sáng mà không biến đổi màu đặc trưng của sản phẩm. Hiện nay gelatin và gelatin thủy phân thích hợp cho quá trình làm sạch rượu vang đỏ, bia và nước trái cây vì nó làm giảm độ đục, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm mà không ảnh hưởng tới hương vị của sản phẩm cuối cùng. Sử dụng gelatin trong quá trình tinh sạch rượu trắng và rượu nho hồng thường không có tính hệ thống. Hầu như là luôn cần phải thêm tannin vào quá trình tinh sạch để đảm bảo tính hiệu quả của quá trình và tránh xảy ra hiện tượng quá tinh sạch. Lựa chọn loại gelatin trong quá trình tinh sạch rượu: Theo quan điểm của châu Âu thì quá trình tinh sạch rượu sử dụng gelatin có bất lợi là: cần phải hòa tan dịch gelatin trước (cần nhiệt và thời gian), gelatin có khả năng tạo gel khi nhiệt độ thấp, khả năng bảo quản của dịch gelatin là thấp (vì dịch gelatin là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật). Do đó người châu Âu yêu cầu sử dụng gelatin có độ Bloom thấp ( gelatin loại A) hoặc gelatin thuỷ phân cho các ứng dụng làm sạch rượu. Tại Nam Mỹ quá trình tinh sạch rượu bằng gelatin có độ Bloom cao ( gelatin loại B) lại cho kết quả khả quan. Và trong những nghiên cứu sau này người ta phát hiện ra rằng độ Bloom không có ảnh hưởng quan trọng trong quá trình lọc trong rượu mà là điểm đẳng điện IEP. Gelatin loại A có độ Bloom cao có điểm đẳng điện gần 9, trong khi gelatin loại A có độ Bloom thấp lại có điểm đẳng điện gần 6 và gelatin loại B có điểm đẳng điện gần 5. Do đó tùy vào pH của dịch cần lọc trong mà sử dụng loại gelatin phù hợp. Các phản ứng của quá trình tinh sạch diễn ra với sự tham gia của gelatin là: Phản ứng cơ bản xảy ra với gelatin đó là phản ứng tạo phức giữa polyphenol có trong rượu và protein của gelatin để tạo nên các bông tụ lắng xuống. Phản ứng thứ hai ít được biết đến hơn nhưng không đóng vai trò quan trọng đó là phản ứng tạo phức giữa protein có trong rượu và protein thêm vào của gelatin. Phản ứng thứ ba là phản ứng giữa bentonite hoặc silica sol (có thể được thêm vào sau khi xử lý với gelatin) có khả năng hấp phụ hoặc tạo phức với những phần protein còn dư hòa tan trong sản phẩm. Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình tinh sạch là: Nhiệt độ: nhiệt độ là nhân tố chính ảnh hưởng đến quá trình tinh sạch. Điều kiện lạnh thường thích hợp cho quá trình keo tụ và lọc. Người ta chứng minh được rằng quá trình bông tụ khó xảy ra ở nhiệt độ 2530oC và thậm chí là không thể đặc biệt là đối với loại rượu trắng. Lượng chất kết tủa nhiều thu được ở nhiệt độ thấp có thể được giải thích bởi sự đồng lắng của các thành phần hơn là sự kết hợp giữa polyphenol với gelatin hoặc gelatin thuỷ phân trong quá trình tinh sạch. Nhiệt độ 1416oC là nhiệt độ phổ biến cho quá trình tinh sạch rượu. Nhiệt độ tốt nhất cho quá trình tinh sạch nước táo ép là 1015oC, đối với bia là 12oC. Độ acid. Trong rượu, độ acid càng yếu thì quá trình đông tụ sẽ diễn ra nhanh hơn. Trong nước táo ép, rượu chưa ủ chín chứa nhiều chất keo bảo vệ thì độ acid lại có ảnh hưởng ngược lại: độ acid càng mạnh quá trình lọc càng được tiến hành dễ dàng. Quả có độ chua cao, hàm lượng tanin thấp thì lượng gelatin cần dùng để tinh sạch nước quả sẽ thấp. Lượng gelatin sử dụng: nếu lượng gelatin được sử dụng quá nhiều sẽ dẫn đến hiện tượng quá tinh sạch. Đặc điểm của hiện tượng này là: Độ acid của sản phẩm tăng. Cách kiểm tra: khi thêm vào vài giọt dung dịch tanin vào dung dịch gelatin, không xảy ra hiện tượng kết tụ nhưng chất lỏng này trở nên mờ đục. Cách xử lý: sử dụng bentonite để hấp thụ lượng gelatin dư và luôn có quá trình kiểm tra sơ bộ để sử dụng lượng bentonite tối ưu. Bảng 4.12 Lượng gelatin sử dụng trong quá trình lọc trong các sản phẩm đồ uống Sản phẩm. Lượng gelatin sử dụng Đối với các sản phẩm rượu. Rượu trắng. Rượu nho hồng. Rượu đỏ: Rượu có vị gắt. Rượu đỏ thông thường. 27g/hl 38g/hl 1215g/hl 812g/hl Đối với sản phẩm nước táo ép. Sản phẩm làm từ táo đắng. Sản phẩm làm từ táo ngọt. Sản phẩm làm từ táo chát. Sản phẩm làm từ táo chua. 70120g/hl 50100g/hl 3080g/hl 2060g/hl Đối với bia. Khoảng 450g cho 150 lít bia. Ứng dụng gelatin trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức năng Gelatin có các thuộc tính như: là nguồn protein có chất lượng cao, không chứa cholesterol, đường và chất béo, không gây dị ứng, dễ dàng được tiêu hóa do đó chúng được xem xét để sản xuất các sản phẩm thực phẩm dành cho người ăn kiêng. Ngoài ra khi xem xét các tính năng công nghệ của chúng như khả năng tạo gel, liên kết, khả năng tạo màng mà chúng được sử dụng như là chất thay thế nhằm cắt giảm lượng muối, đường, chất béo cho các sản phẩm thực phẩm. Các ứng dụng của gelatin trong sản xuất các loại thực phẩm chức năng hiện nay là: Các sản phẩm “gum”: Sản phẩm “gum” trái cây chứa hàm lượng đường thấp: chúng có các tính chất cảm quan tương tự như các sản phẩm “gum” truyền thống. Hàm lượng đường trong sản phẩm được cắt giảm nhờ sử dụng các tác nhân thay thế đường như: polydextrose và nutriose, trong các sản phẩm này gelatin đóng vai trò là tác nhân liên kết. Các sản phẩm “gum” trái cây có hàm lượng protein cao: trong trường hợp này gelatin thủy phân được sử dụng và sản phẩm tạo thành sẽ có tác dụng hỗ trợ và bảo vệ các khớp xương, các sụn và dây chằng. Đây là một tính năng mới của gelatin đã được xem xét ứng dụng trong thời gian gần đây, vấn đề này sẽ được xem xét kỹ ở phần 5.1.6. Các sản phẩm “gum” trái cây có bổ sung chất xơ: các sản phẩm dạng này sẽ đóng vai trò điều hòa sự trao đổi chất trong cơ thể. Các sản phẩm “gum” trái cây khác như: gum trái cây có thành phần sữa, cà phê, “chocolate”. Các thanh “snack”: trong các sản phẩm dạng này gelatin thủy phân thường được sử dụng. Gelatin thủy phân là sản phẩm kết hợp ở mức độ cao cả tính năng công nghệ và dinh dưỡng. Các sản phẩm này có giá trị dinh dưỡng đặc biệt, cung cấp cho các vận động viên có mức độ hoạt động cao nhằm ngăn ngừa và bảo vệ các khớp cơ, dây chằng, xương. Bảng 4.13 Ích lợi của gelatin thủy phân trong các thanh “snack” [63] Các lĩnh vực ứng dụng. Lợi ích của gelatin thủy phân trong các thanh “snack”. Tăng cường lượng protein. Giảm lượng carbonhydrate. Giảm cân. Xây dựng khối cơ. Trong bánh kẹo. Thanh “chocolate”. - - - - Thanh ngũ cốc. + ++ + - Các sản phẩm dinh dưỡng. Thanh protein. ++ ++ - ++ Thanh năng lượng. ++ + - - Các thanh snack có mục đích dinh dưỡng đặc biệt. Các thanh bảo vệ, ngăn ngừa các bệnh về khớp. ++ + + + Các thanh dành cho người ăn kiêng có hàm lượng carbonhydrate thấp. ++ ++ + - Các thanh dinh dưỡng có tác dụng làm đẹp. ++ + + - Các sản phẩm snack khác. Thanh gia vị. + ++ - - Thanh kẹo ngọt. + ++ - - Chú thích: ++ được đề nghị cho các ứng dụng. + thích hợp cho các ứng dụng. Không được đề nghị cho các ứng dụng Bảng 4.14 Ứng dụng tính năng công nghệ của gelatin thủy phân trong việc sản xuất các thanh “snack” [63] Các lĩnh vực ứng dụng. Tính năng công nghệ của gelatin thủy phân trong các thanh “snack”. Sự hình thành bọt. Tác nhân kết dính. Khả năng cải thiện cấu trúc. Khả năng cải thiện mùi vị. Trong bánh kẹo. Thanh “chocolate”. ++ - + ++ Thanh ngũ cốc. _ ++ + + Các sản phẩm dinh dưỡng. Thanh protein. ++ + ++ ++ Thanh năng lượng. ++ + ++ ++ Các thanh snack có mục đích dinh dưỡng đặc biệt. Các thanh bảo vệ, ngăn ngừa các bệnh về khớp. + + + - Các thanh dành cho người ăn kiêng có hàm lượng carbonhydrate thấp. + + + + Các thanh dinh dưỡng có tác dụng làm đẹp. + + + - Các sản phẩm snack có tác dụng giải trí. Thanh gia vị. - ++ + + Thanh kẹo ngọt. - ++ + + Chú thích: ++ được đề nghị cho các ứng dụng. + thích hợp cho các ứng dụng. - không được đề nghị cho các ứng dụng. Các sản phẩm có chứa “chocolate”: “chocolate” là một sản phẩm phức tạp khi xem xét trên các khía cạnh vật lý và hóa học. Các ứng dụng của nó dựa trên các thuộc tính về độ nhớt, độ ẩm, hàm lượng béo và kích thước các phần tham gia. Bơ cacao đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong chất lượng sản phẩm và quy trình sản xuất đồng thời cũng tác động tới khuynh hướng sử dụng sản phẩm “chocolate” của người tiêu dùng (đặc biệt là các đối tượng ăn kiêng). Hiện nay khi sử dụng sản phẩm gelatin thủy phân để thay thế cho lượng bơ cacao trong “chocolate” thì các tính chất vật lý, cảm quan như màu sắc, mùi vị, độ nhớt, sự kết tinh và độ tan chảy tương tự như sản phẩm ban đầu. Và một nhân tố quan trọng giúp cho gelatin thủy phân có thể được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực này là gelatin thủy phân có thể thích hợp tốt với quy trình sản xuất “chocolate” hiện tại. Phó mát có hàm lượng béo thấp: theo các nhà dinh dưỡng phó mát giúp cải thiện hàm lượng canxi trong cơ thể nhưng mặt khác lại làm tăng lượng chất béo hấp thu. Và chất béo trong phó mát là thành phần quan trọng để tạo nên mùi vị ưa thích cho sản phẩm. Khi được sử dụng, gelatin có thể thay thế phần lớn chất béo trong phó mát bằng nước trong khi vẫn giữ được các đặc tính của phó mát truyền thống. Ngoài ra các cuộc kiểm nghiệm còn cho thấy rằng gelatin còn giúp cải thiện thuộc tính tan chảy của sản phẩm. Giá trị dinh dưỡng của gelatin thuỷ phân. Bảng 4.15 Thành phần amino acid trong các loại thực phẩm khác nhau [1] Amino acid. Gelatin thuỷ phân. Sữa. Thịt heo. Khoai tây. Bánh mì. Alanine. 9,27 0,12 1,53 0,11 0,24 Arginine*. 7,45 0,12 1,53 0,12 0,31 Aspartic acid. 5,63 0,28 2,34 0,43 0,39 Cystine. - - 0,31 - 0,2 Glutamic acid. 9,58 0,75 3,9 0,46 3,15 Glycine. 22,96 0,08 1,4 0,12 0,3 Histidine*. 0,61 0,09 0,99 0,04 0,18 Proline. 13,04 0,35 1,21 0,11 0,96 Hydroxyproline. 11,1 - - - - Hydroxylysine. 1,2 - - - - Isoleucine*. 1,4 0,21 1,27 0,1 0,38 Leucine*. 2,74 0,35 1,92 0,14 0,59 Lysine*. 3,8 0,26 2,2 0,13 0,2 Methionine*. 0,76 0,08 0,72 0,03 0,13 Phenylalanine*. 1,98 0,17 0,98 0,1 0,42 Serine. 3,5 0,19 1,1 0,1 0,39 Threonine*. 1,8 0,15 1,25 0,09 0,25 Trytophan*. - 0,05 0,31 0,03 0,08 Tyrosine. 0,3 0,17 0,91 0,08 0,21 Valine*. 2,1 0,23 1,42 0,13 0,39 Công nghệ dược phẩm Khoảng 6,5% gelatin sản xuất được dùng trong công nghiệp dược phẩm. Gelatin là thành phần quan trọng trong thuốc mỡ, như là gelatin zinc trong chữa bệnh giãn tĩnh mạch bị loét. Gelatin có thể tạo thành dạng miếng xốp vô trùng bằng cách đánh trộn nó thành dạng bọt, xử lý với formaldehyde và sấy khô. Những miếng xốp này được dùng trong giải phẫu, và cũng để cấy trực tiếp thuốc hoặc kháng sinh một vùng đặc biệt. Do gelatin là protein, nó được dùng làm chất giãn plasma của máu trong trường hợp bị thương hoặc sốc nghiêm trọng. Gelatin là thành phần của viên ngậm, thuốc đạn, dung dịch đẳng trương chứa từ 0,5 - 0,77% gelatin hoặc là thành phần của một loại thuốc sát trùng. Gelatin còn được ứng dụng làm viên bao nang trong dược phẩm. Viên bao nang gồm 2 loại: vỏ cứng và vỏ mềm. Với viên bao cứng, sử dụng gelatin có độ Bloom cao và độ nhớt của dung dịch giúp điều chỉnh độ dày của thành viên bao. Viên bao nang mềm sử dụng gelatin có độ Bloom thấp hơn, thông thường từ 150 – 200 và có bổ sung chất hóa dẻo (sorbitol, propylenglycol, saccharose và thường gặp nhất là glycerine). Ngoài ra, trong nha khoa, gelatin còn có trong thành phần của bọt biển sử dụng để thấm và cầm máu. Gelatin trong công nghiệp dược phẩm Gelatin là thành phần tá dược nhiều tác dụng trong nghành kỹ nghệ dược phẩm. Tiện ích của gelatin dựa trên sự kết hợp khả năng tạo màng và tạo gel một cách tự nhiên. Gelatin được sử dụng trong lĩnh vực y dược có mùi và vị trung hòa, không gây dị ứng và được hấp thụ hoàn toàn trong cơ thể con người. Các đặc tính kỹ thuật của gelatin được ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm là: Là một chất keo bảo vệ các thành phần nhạy cảm khỏi tác động của sự oxy hoá ánh sáng, và sự hấp thụ ẩm. Tạo mùi vị trung hòa. Là chất ổn định của hệ nhũ tương, huyền phù. Gelatin được hấp thụ dễ dàng vào trong cơ thể và không gây dị ứng. Là chất tạo bọt và ổn định trong quá trình sản xuất chất bọt cầm máu. Có thể sử dụng làm chất thay thế máu tạm thời. Dựa vào các đặc tính kỹ thuật trên gelatin có thể được sử dụng để sản xuất: Viên bao nang cứng Gelatin là thành phần chính trong viên bao nang cứng. Chúng được tạo ra bằng cách nhúng khuôn kim loại vào dung dịch gelatin còn đang nóng. Gelatin sẽ tạo gel và tạo nên một lớp màng liên tục xung quanh khuôn. Lớp màng sẽ được sấy khô và lấy ra khỏi khuôn. Viên nang cứng bao gồm 2 phần: phần thân và phần nắp. Hai phần này có thể lắp khít vào nhau sau khi đã được đổ đầy bằng thuốc ở dạng bột. Viên nang cứng có thể được dùng để bao gói thuốc ở dạng “paste” và lỏng nhưng không phổ biến. Trong ứng dụng này gelatin có nguồn gốc từ xương bò được ưa chuộng nhờ vào độ Bloom cao(độ Bloom từ 200260 thường được dùng trong sản xuất viên bao nang cứng) và độ nhớt đáp ứng được yêu cầu trong sản xuất. Hiện nay gelatin có nguồn gốc từ da bò và heo cũng đã được sử dụng trong lĩnh vực này. Trong những năm gần đây người ta đã nghiên cứu để tìm ra vật liệu có nguồn gốc không phải là động vật để làm ra các viên bao nang. Nguyên nhân chính của việc nghiên cứu này đó là vật liệu làm viên bao nang không có nguồn gốc từ động vật sẽ đáp ứng nhu cầu của người ăn kiêng và các thành phần tôn giáo khác nhau. Và vật liệu duy nhất có thể đáp ứng được các yêu cầu về tính linh động, khả năng tạo gel, dễ dàng sử dụng, tan được ở nhiệt độ cơ thể là hydroxylpropyl methyl cellulose (HPMC).Hiện nay HPMC chiếm khoảng 10% thị trường viên bao nang cứng. Hình 4.2 Viên bao nang cứng Viên bao nang mềm Viên bao nang mềm được sử dụng để bao gói thuốc ở dạng dầu hoặc dạng “paste”. Gelatin được sử dụng trong ứng dụng này có độ Bloom trung bình, từ 150200 độ Bloom. Hình 4.3 Viên bao nang mềm Viên con nhộng Trong viên con nhộng gelatin được sử dụng nhờ vào các đặc tính liên kết của nó. Chúng được sử dụng để nén trực tiếp sau khi bột thuốc đã được nghiền nhỏ. Trong ứng dụng này gelatin và gelatin thủy phân giúp tạo cho viên thuốc độ cứng, độ kết dính. Quá trình hòa tan viên thuốc phụ thuộc vào loại gelatin sử dụng: gelatin có độ Bloom càng cao thì viên thuốc càng rắn chắc khó hòa tan hơn và ngược lại. Các ứng dụng khác trong quá trình sản xuất thuốc Gelatin được ứng dụng làm màng bao cho các loại thuốc có tác dụng đặc biệt, giúp chống lại ảnh hưởng của dịch vị. Kỹ thuật này mở đường cho việc điều trị sử dụng chính xác lượng thuốc cần dùng. Các vitamin tan trong dầu như vitamin A và E, carotinoid và các acid béo chưa bão hòa…với sự hỗ trợ của gelatin sẽ dễ dàng hơn trong việc định lượng, thao tác trong sản xuất dựa vào độ nhớt ổn định của gelatin khi kết hợp với các thành phần khác trong thuốc. Ngoài ra gelatin còn giúp bảo vệ các thành phần vitamin trước các thành phần nhạy cảm như oxy hoặc ánh sáng. Trong kỹ thuật sản xuất các viên thuốc sủi bọt như các viên tăng lực đa vitamin thì thành phần nhũ hoá bao gồm gelatin, đường, thành phần nhạy cảm của thuốc sẽ được sấy phun và tạo liên kết để cho ra loại thuốc có đặc tính mong muốn. Thành phần cầm máu, hàn gắn vết thương Các bọt gelatin có thể được sử dụng trong quá trình cầm máu, do đó giúp tăng khả năng hàn gắn vết thương. Chúng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực nha khoa và phẫu thuật. Một trong những thuộc tính giúp cho những bọt này có thể phát huy hoạt tính sinh học một cách tối ưu là: khi chúng hoàn toàn được tái hấp thu trong cơ thể chúng có thể được lưu giữ lại tại các mô thí dụ như sau khi phẫu thuật, tại các mô cơ chúng sẽ kích thích các tế bào mới đi vào các vết thương do đó sẽ tăng tốc quá trình tái sinh tại mô cơ bị tổn thương. Khi được cấy vào các mô cơ, các bọt này có thể được tái hấp thụ trong vòng khoảng 3 tuần mà không để lại phần dư nào. Còn nếu chúng được đưa vào tại bề mặt của mô cơ bị hư hỏng thì chúng sẽ hoàn toàn bị hòa tan trong vòng từ 35 ngày. Các bọt gelatin này có thể hút chất lỏng của mô cơ. Cấu trúc xốp cho phép nó có khả năng hút chất lỏng có khối lượng gấp 50 lần khối lượng của chúng. Hình 4.4 Các bọt gelatin có tác dụng làm cầm máu Tác nhân thay thế máu. Trong trường hợp mất máu nghiêm trọng, ở cơ thể nói chung và não bộ nói riêng sẽ diễn ra tình trạng thiếu oxy. Nếu không có sẵn máu để truyền vào, “plasma expander” có thể được sử dụng như một giải pháp tình thế. “Plasma expander” giúp thay thế lượng máu đã mất, phục hồi lại thể tích máu và duy trì mức áp suất thích hợp. Tuy nhiên dung dịch đẳng trương chứa các ion muối vô cơ có khuynh hướng thoát ra ngoài mô cơ khá nhanh. “Plasma expander” bao gồm “pyrogene free water”, gelatin, muối trong đó gelatin chiếm khoảng 3,55,5%. Loại gelatin được sử dụng trong trường hợp này yêu cầu độ tinh khiết rất cao, đôi khi chúng còn được hiệu chỉnh bằng phương pháp hoá học để đạt được các thuộc tính và phải trải qua quá trình kiểm duyệt khắt khe để đảm bảo không gây ra bất kỳ sự dị ứng nào cho cơ thể. “Plasma expander” được sử dụng trong cơ thể con người có chu kỳ phân rã khoảng từ 46h. Hình 4.5 Plasma thay thế Vai trò của gelatin trong việc phòng ngừa bệnh thấp khớp và loãng xương Sự gia tăng của tuổi thọ, chứng béo phì, các nguồn thực phẩm “nghèo” tính dinh dưỡng cùng với chế độ hoạt động quá sức là những nguyên nhân chính dẫn đến các bệnh như : thấp khớp và loãng xương. Trong phần lớn các trường hợp, quá trình điều trị chỉ nhằm làm giảm đau và các triệu chứng gây ra bởi loại bệnh này. Do đó quá trình phòng ngừa loại bệnh này trở nên ngày càng quan trọng. Các cuộc thí nghiệm đã được thực hiện với một loại gelatin đặc biệt - gelatin thủy phân và từ kết quả thu được, các nhà khoa học chứng minh được rằng gelatin thủy phân tham gia vào quá trình phòng ngừa các bệnh do thoái hoá khớp xương gây ra. Cơ cấu của khớp Khớp là nơi hai đầu xương giáp tiếp với nhau, là một cơ quan tinh vi gồm nhiều thành phần giúp khớp vừa vững chắc vừa năng động tùy theo từng vị trí trên cơ thể. Hình 4.6 Đặc điểm của khớp [63] Sụn khớp: là một thành phần quan trọng, bao bọc các đầu xương như một lớp đệm để xương nhẹ nhàng trượt lên nhau trong khi khớp chuyển động. Ở đầu gối vì phải nâng đở sức nặng của cơ thể nên có thêm hai miếng sụn hình bán nguyệt tăng cường thêm. Màng bao quanh khớp: tiết ra chất nhờn để nuôi dưỡng sụn khớp và giúp sụn giữ được trơn mướt. Lớp màng ngoài, sợi gân, phần đuôi cơ bắp gắn vào xương sẽ tạo thành một lớp bao giữ cho khớp không bị trật ra ngoài. * Amino acid thiết yếu. Theo quan điểm y học: việc cung cấp đầy đủ glycine và proline sẽ là nhân tố cần thiết cho sự bền vững và tái sinh trong quá trình trao đổi chất của mô sụn. Quá trình tổng hợp một picrogram collagen loại II cần hơn một tỉ phân tử glycine và 620 triệu phân tử proline. Với một chế độ ăn “nghèo” protein hoặc sau quá trình hoạt động nặng không cung cấp đầy đủ các amino acid cần thiết thì quá trình đồng hóa trong trao đổi chất ở các khớp sẽ bị tác động, và quá trình tổng hợp các tế bào sụn sẽ giảm xuống. Gelatin thủy phân có hàm lượng glycine và proline cao gấp nhiều lần các loại protein khác (B.5.13). Và đây là sự khác biệt lớn nhất so với các loại thực phẩm khác giúp gelatin thủy phân có thể được xem xét trong các ứng dụng thực phẩm, y dược nhằm nâng cao quá trình bảo vệ cho các khớp cơ và xương. Ứng dụng của gelatin thủy phân trong việc phòng ngừa bệnh khớp thoái biến (một dạng phổ biến của viêm khớp). Đặc điểm của bệnh khớp thoái biến (H.4.7): Sụn khớp nứt mẻ, mỏng dần, để lộ hai đầu xương cọ xát vào nhau và có thể mọc gai. Màng bao khớp viêm, sưng, tiết thêm chất nhờn làm khớp sưng lên. Bọc khớp, sợi gân cũng dày thêm, co rút lại để xương nằm ở vị trí nguyên thủy, không trật ra ngoài. Các cơ bắp xung quanh yếu đi và teo nhỏ bớt. Hình 4.7 Đặc điểm của bệnh khớp thoái biến [63] Khi được sử dụng collagen thủy phân có tác động đồng thời tới sự trao đổi chất và sự tổng hợp collagen loại II, do đó nâng cao sự bền vững ở các khớp cơ (H.4.8). Hình 4.8 Vai trò của gelatin thủy phân trong sự kích thích tổng hợp collagen [63] Chú thích : hình bên phải có sự hiện diện của cụm collagen xác định gelatin thủy phân có khả năng kích thích sự tổng hợp collagen ở các tế bào sụn khác biệt với hình bên trái không có sử dụng collagen thủy phân. Ứng dụng của gelatin thủy phân trong việc phòng ngừa bệnh loãng xương Xương là một mô sống tăng trưởng và luôn ở một trạng thái động tức là có sự bình quân giữa tình trạng thành lập và phá hủy mô xương. Trong suốt cuộc đời của mỗi người, mô xương cũ sẽ mất đi và mô xương mới sẽ được tái tạo ra để thay thế. Sự quân bình này sẽ bị phá vỡ khi: Giảm lượng khoáng chất vào cơ thể (canxi). Giảm lượng vitamin D cung cấp. Bệnh nội tiết. Sử dụng một số loại thuốc. Ít hoạt động hoặc bị bệnh phải nằm bất động lâu. Giảm hoạt động của tế bào tạo xương do tuổi già. Khi được sử dụng các amino acid cùng với các chuỗi peptid của gelatin thủy phân sẽ qua thành ruột vào máu, từ đó chúng sẽ được vận chuyển đến các nơi cần thiết ở các mô xương. Tại đây chúng có khuynh hướng được hấp thụ bởi xương hình thành nên thể keo collagen. Thể này được nhìn nhận đóng vai trò của một màng sinh học lưu trữ canxi và muối. Điều này đảm bảo sự chắc chắn của xương. Theo các nghiên cứu lâm sàng thì việc sử dụng 10g gelatin thủy phân hàng ngày sẽ đảm bảo sự gia tăng liên tục proline và hydroproline trong huyết tương, điều này có ảnh hưởng tích cực đến sự trao đổi chất ở mô sụn, đảm bảo cho xương, khớp luôn chắc và khỏe mạnh. Gelatin trong lĩnh vực nhiếp ảnh Các đặc tính giúp cho gelatin được ứng dụng trong lĩnh vực này là: Là thành phần thiết yếu cho quá trình đông tụ và phát triển của dịch nhũ tương ảnh: bạc halogen. Là chất ổn định giữa thành phần gắn kết và hệ nhũ tương thuốc nhuộm. Là tác nhân gắn kết trong quá trình sản xuất trong các giấy in phun hiện nay. Khả năng trương nở tốt. Có tính bền vững cao. Các lĩnh vực khác Trong công nghệ sản xuất giấy và mực in, gelatin được dùng để sản xuất một số loại giấy đặc biệt như giấy tín dụng của ngân hàng, giấy dán… Trong công nghệ mạ điện: gelatin giúp tạo ra một lớp màng phủ đồng nhất và mỏng… Trong công nghệ sinh học: gelatin có thể dùng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật, là nguồn cung cấp nitơ cho vi sinh vật phát triển… Ngoài ra, gelatin còn được ứng dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm, trong kỹ thuật in lụa, in khắc trên bản kẽm do có khả năng tạo nhũ, ứng dụng tạo cấu trúc phủ bên ngoài cho thành phẩm cotton, da thuộc, tơ tằm và len. Gelatin trong các ứng dụng khác Ngoài những ứng dụng đã nêu trên gelatin có tham gia vào hàng loạt các ứng dụng đặc biệt khác như: Là thành phần trong các loại màng bao sinh học ứng dụng trong bao gói: trái cây, thịt cá. Đặc điểm của màng với sự hiện diện của gelatin là: Khả năng ngăn cản khí và các chất hòa tan tốt. Có khả năng chống lại sự oxy hóa, sự biến màu và sự xâm nhập của vi sinh vật tốt. Giảm sự hấp thụ dầu trong quá trình chiên. Nhược điểm của màng gelatin đó là thiếu độ bền cơ học do đó màng dựa trên gelatin thường kết hợp thêm các thành phần khác với tỷ lệ thích hợp để nâng cao độ bền cơ học. Là thành phần trong các loại thức ăn cho thú kiểng: trong các loại thức ăn này gelatin đóng vai trò là tác nhân liên kết đồng thời cũng là tác nhân gúp nâng cao giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm bằng cách nâng cao hàm lượng protein. Ngoài ra gelatin còn giúp bảo vệ các vitamin có trong các loại thức ăn cho động vật thông qua phương pháp vi bao. Là thành phần quan trọng trong môi trường nuôi cấy vi sinh vật thông qua khả năng tạo gel và giá trị dinh dưỡng cao. Trong các loại phân bón đặc biệt gelatin đóng vai trò vi bao các muối để trì hoãn quá trình phân giải các thành phần hoạt tính. Trong các sản phẩm mỹ phẩm gelatin có chức năng giữ ẩm cho da và tóc. Trong xây dựng khi gelatin được hòa trộn với bêtông sẽ tham gia vào quá trình giữ nước, làm cho bề mặt của bêtông không bị nứt nẻ. Trong quá trình sản xuất da nhân tạo: bột gelatin được sử dụng để kết hợp với chất nhựa tổng hợp tạo ra da. Khả năng đưa gelatin da cá vào trong các ứng dụng công nghiệp Như đã trình bày trong phần đầu của chương 5, gelatin có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp nhưng chủ yếu là của các loại gelatin sản xuất từ động vật có vú. Tuy nhiên, gelatin sản xuất từ da heo không được chấp nhận ở các nước Hồi giáo, trong khi đó ở các nước Ấn Độ giáo thì gelatin sản xuất từ bò chỉ được chấp nhận khi đã được làm theo những đòi hỏi của tôn giáo. Vì những lý do tôn giáo như vậy nên ở một số nơi trên thế giới không chấp nhận gelatin có nguồn gốc từ động vật có vú dù có chất lượng tốt và được ứng dụng nhiều lĩnh vực. Mặt khác, ngành chế biến cá có nhiều phế thải. Sau khi lóc phi lê, lượng phế thải chiếm 75% tổng khối lượng cá (theo Shahidi, 1994) và 30% trong số đó là da và xương (theo Goméz – Guillén và các cộng sự, 2002). Da và xương cá có chứa nhiều collagen, có thể đem sản xuất gelatin, từ đó giải quyết được vấn đề phế thải và đồng thời tạo ra sản phẩm có giá trị. Vì các lý do tôn giáo và xã hội trên, gelatin sản xuất từ cá đã có vị trí quan trọng trong những năm gần đây. Đã có nhiều nghiên cứu về gelatin từ da cá và kết quả thu được cho thấy rằng gelatin từ da cá khác với gelatin từ động vật có vú trên cạn và gelatin thu được từ các loại cá khác nhau cũng khác nhau về tính chất. Trong khi gelatin từ xương cá thì ít có nghiên cứu hơn, vì thế thuật ngữ “gelatin da cá” là thường dùng để chỉ gelatin sản xuất từ cá. Sự khác biệt chính về cấu trúc giữa gelatin da cá và gelatin có nguồn gốc từ động vật có vú đó là làm lượng các imino acid (hydroxylproline và proline), các imino acid này đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc hình thành vùng chuyển tiếp tạo gel và đảm bảo cho sự chắc chắn gel của gelatin, gelatin có nguồn gốc từ động vật có vú có hàm lượng các imino acid này lớn hơn gelatin da cá. Cá sinh sống trong môi trường nước càng lạnh thì hàm lượng các imino acid này càng thấp và ngược lại đối với cá sống trong môi trường nước ấm hơn. Do đó mà gelatin có nguồn gốc từ cá sống trong môi trường nước ấm có đặc tính gần giống với gelatin có nguồn gốc từ động vật có vú mà không cần phải trải qua nhiều quá trình hiệu chỉnh. Ngược lại, để có thể thay thế gelatin có nguồn gốc từ động vật có vú thì gelatin từ cá sống trong môi trường nước lạnh cần phải trải qua quá trình hiệu chỉnh bằng hóa học hoặc enzym. Tuy nhiên gelatin có nguồn gốc từ cá sống trong môi trường nước lạnh nếu không được hiệu chỉnh vẫn có thể được đưa vào trong các ứng dụng tạo gel ở nhiệt độ thấp cho các sản phẩm đông lạnh, tạo đặc cho sản phẩm vì chúng có độ nhớt cao. Ngoài những kiếm khuyết về tính năng công nghệ như trên, gelatin có nguồn gốc từ cá còn có những nhược điểm khác như: Vấn đề tinh khiết của gelatin: thành phần hóa học của gelatin từ cá không ổn định, khó kiểm soát và phụ thuộc vào loại cá và môi trường mà chúng sinh sống. Điều này được thể hiện qua nhiệt độ tan chảy và nhiệt độ tạo gel của các loại cá khác nhau thì khác nhau (B.5.14). Gelatin từ cá có mùi vị lạ và khó để tạo cho gelatin có mùi vị trung hòa như gelatin từ động vật có vú. Giá thành sản phẩm gelatin từ cá gấp cao gấp 3 lần so với gelatin có nguồn gốc từ động vật có vú. Hình 4.9 Độ nhớt của dung dịch gelatin nồng độ 10% ở các nhiệt độ khác nhau [31] Bảng 4.16 Nhiệt độ tan chảy và nhiệt độ tạo gel của các loại gelatin khác nhau [31] Loại gelatin. Nhiệt độ tan chảy (oC) Nhiệt độ tạo gel (oC) AF1 (Gelatin da bò có khối lượng phân tử cao) 29,7 22,6 AF4 (Gelatin da bò có khối lượng phân tử thấp) 23,9 16,3 AP1 (Gelatin da heo có khối lượng phân tử cao) 32,3 24,7 AP4 (Gelatin da heo có khối lượng phân tử thấp) 26,0 18,2 OC1 (Gelatin xương bò có khối lượng phân tử cao) 31,2 24,5 OC5 (Gelatin xương bò có khối lượng phân tử thấp) 23,8 16,7 PB1 (Gelatin xương heo có khối lượng phân tử cao) 33,2 26,0 PB2(Gelatin xương heo có khối lượng phân tử thấp) 29,7 21,9 CT (Gelatin từ cá “tilapia”) 25,8 18,2 CC (Gelatin từ cá tuyết có khối lượng phân tử thấp) 3,4 <0 IC (Gelatin từ cá tuyết) 10,3 3,6 M (Gelatin từ cá “megrim”) 20,0 11,8 Hiện tại chỉ mới có những nghiên cứu ban đầu trong quá trình trích ly gelatin từ các loại cá khác nhau cũng như ứng dụng của chúng trong thực phẩm. Gelatin và các chất cạnh tranh trong các ứng dụng Các nhân tố như: BSE (Bonvine Spongiform Encephalophathy), vấn đề ăn kiêng, tôn giáo đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển quá trình sử dụng gelatin trong các ứng dụng đặc biệt là trong lĩnh vực thực phẩm. Do đó mà trong lĩnh vực thực phẩm gelatin vấp phải sự cạnh tranh mạnh mẽ từ nhiều chất khác nhau, đa phần các chất này có nguồn gốc từ thực vật (B.5.15). Trong các ứng dụng y dược và nhiếp ảnh, những chất thay thế rất khó đáp ứng được các yêu cầu về tính năng công nghệ nên gelatin vẫn được sử dụng phổ biến. Bảng dưới đây liệt kê các chất cạnh tranh với gelatin (B.5.15). Gelatin là một chất keo có tính đa năng cao trong các ứng dụng công nghệ. Chất keo có thể thực hiện hai chức năng cơ bản sau: chúng làm tăng độ nhớt của sản phẩm hoặc cung cấp cho sản phẩm cấu trúc đặc biệt dựa vào khả năng tạo gel của chúng. Gelatin ngoài ra còn có các đặc tính khác như đóng vai trò làm chất bền vững hệ nhũ tương, ngăn cản sự tái kết tinh, là chất kết dính, tạo bọt, tạo màng, tác nhân lọc. Và không có loại chất keo nào có thể bao gồm tất cả các tính năng như trên trong tất cả các ứng dụng. Bảng 4.17 Những chất cạnh tranh với gelatin trong các ứng dụng. Lĩnh vực thực phẩm. Các sản phẩm phết lên bề mặt chứa ít chất béo. Pectin. Yogurt. Pectin, tinh bột, protein sữa. Ezim phản ứng với protein sữa. Ice cream. Carrageenan, CMC, alginates, carob và guar gums. Lĩnh vực y dược. Viên nang cứng. HPMC. Viên nang mềm. HPMC-a. Carrageenans-a. Tinh bột-b. Màng bao. HPMC. Povidone. Acrylates. Cellulose. Plasma expander. Albumen. Dextran. Hình 4.10 Các phần thị trường dành cho các chất keo quan trọng được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm [63] Bảng 4.18 So sánh các chất keo thường được sử dụng về tính lưu biến học [63] Chất keo. Gel hình thành. Ảnh hưởng tạo đặc. Sự trong suốt của gel. Khả năng tan trong nước lạnh. Sự bền vững với pH. Gelatin. +++ Có tính thuận nghịch với nhiệt độ, có nhiệt độ tan chảy khác nhau và sự tạo gel ở nhiệt độ thấp. +++ +++ 0 Ngoại trừ gelatin thủy phân và gelatin tan trong nước lạnh. ++ Agar-agar. +++ Có tính thuận nghịch với nhiệt độ, có nhiệt độ tan chảy khác nhau, tạo gel ở nhiệt độ cao. +++ + 0 ++ Alginates. +++ (với Calcium) +++ +++ +++ + Carrageenan. +++ (với ion dương) ++ ++ ++ ++ Carbonxymethyl cellulose (CMC). 0 +++ - +++ ++(pH 311) Gum arabic. 0 + - +++ ++(pH 49) Hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC). +++ Sự hình thành gel khi gia nhiệt. +++ + +++ +++(pH 110) Locust bean gum. 0 ++ - + +++(pH 311) Tinh bột biến tính. +++ +++ + 0 Ngoại trừ tinh bột biến tính bằng phương pháp vật lý. ++ Tinh bột. +++ +++ + 0 + Pectin. +++ -LM: cần Ca2+, không thuận nghịch với nhiệt độ. -HM cần đường H+, thuận nghịch với nhiệt độ. ++ +++ ++ + LM: pH 2,53,5 HM: pH 2,54,5 Bảng 4.19 So sánh các chất keo thường được sử dụng về tính chất chức năng [63] Chất keo. Khả năng đông tụ. Lớp màng tạo thành. Tác dụng nhũ hoá. Chất keo bảo vệ. Tác dụng với các chất keo khác. Gelatin. 0 +++ +++ +++ Có khả năng keo tụ với agar-agar, carraganeen, LM-pectin, alginates, gum arabic, CMC. Agar-agar. +++ +++ 0 0 Kết hợp với bean gum hoặc guar: mức độ đông tụ thấp, gel tạo thành có tính mềm dẻo hơn. Carrageenan. K-Ca:+++ I-Ca:+ ++ +++ +++ Kết hợp với bean gum hoặc guar: mức độ đông tụ thấp, gel tạo thành có tính mềm dẻo hơn. Alginates. ++ +++ +++ +++ Kết hợp với bean gum hoặc guar: mức độ đông tụ thấp, gel tạo thành có tính mềm dẻo hơn. Carbonxymethyl cellulose (CMC). 0 +++ +++ +++ Có tính năng công nghệ khi kết hợp với locust bean gum, guar, và HM-pectin. Gum arabic. 0 +++ +++ +++ Kết hợp với gelatin hình thành nên giọt tụ. Hydroxylpropylmethyl cellulose (HPMC). + +++ +++ 0 Có tính năng công nghệ khi kết hợp với xanthan. Locust bean gum. 0 + +++ 0 Kết hợp với xanthan: giúp tăng độ nhớt. Kết hợp với tác nhân tạo gel: tạo mức độ đông tụ thấp. Tinh bột biến tính. + ++ +++ 0 Kết hợp với gelatin: cải thiện khả năng định hình. Kết hợp với guar: tăng độ nhớt. Tinh bột. +++ 0 +++ 0 Kết hợp với gelatin: cải thiện khả năng định hình. Kết hợp với guar: tăng độ nhớt. Pectin. + +++ 0 0 Có khả năng keo tụ với gelatin. Xanthan. 0 ++ +++ +++ Kết hợp với locust bean gum: tăng độ nhớt. Kết hợp với guar: tăng độ nhớt. Đánh giá về chất lượng 0=không tốt, +++=rất tốt Nhìn tổng quát thì gelatin có những ưu và nhược điểm sau khi so sánh với các chất thay thế gelatin trong các ứng dụng. Bảng 4.20 Ưu và nhược điểm khi sử dụng gelatin trong các ứng dụng [63, 76, 77] Ưu điểm. Nhược điểm. Có tính đa năng (tạo cấu trúc, chất ổn định, chất nhũ hoá, tạo màng…). Tan chảy ngay trong miệng, tạo cảm giác và mùi vị ưa thích. Tạo cấu trúc độc đáo, tính dẻo, sáng cho sản phẩm. Dễ dàng đưa vào các ứng dụng. Không phải là phụ gia thực phẩm. Có chức năng ngăn ngừa bệnh thấp khớp và loãng xương. Là nguồn cung cấp protein. Tính bền vững với nhiệt độ thấp. Tạo gel ở nhiệt độ thấp. Quá trình tạo gel chậm. Chỉ hòa tan ở nhiệt độ cao (ngoại trừ gelatin hoà tan trong nước lạnh và gelatin thủy phân). Vấn đề quan ngại về bệnh bò điên BSE. Có nguồn gốc từ động vật do đó hạn chế đối tượng sử dụng. HƯỚNG PHÁT TRIỂN Từ những nghiên cứu tính chất của mẫu gelatin da cá TN chúng tôi có một số kết luận sau: Thành phần acid amin của gelatin da cá tra có tổng lượng Proline và 4-Hydroxyproline lớn và hàm lượng các axit amin không thay thế Met, Lys, Phe cao. Trong chế phẩm nghiên cứu có hàm lượng Ca khá lớn làm cho gel có thể trở nên cứng hơn và giòn hơn. Độ đục còn cao sẽ giới hạn lĩnh vực ứng dụng, vì vậy cần tiếp tục nghiên cứu phương pháp xử lý trong quá trình sản xuất. Đã khảo sát một số tính chất như điểm tạo gel, điểm tan chảy và ảnh hưởng của các yếu tố đến tính chất tạo gel và độ nhớt của dung dịch gelatin. Do có độ bền gel cao so với các loại gelatin da cá khác nên đây có thể là một nguồn gelatin thay thế gelatin da thú trong nhiều lĩnh vực ứng dụng. Việc nghiên cứu cụ thể về ứng dụng nguồn gelatin này trong từng lĩnh vực cần được tiếp tục nghiên cứu.