ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tiểu luận môn học
CNCB Thịt - Thủy sản

SẢN XUẤT GELATIN
TỪ DA CÁ

GVHD:

Th.S Nguyễn Thị Hiền
SVTH: MSSV
Vũ Tuấn Anh

60500099
Ngô Hoàng Tuấn Hải

60500758
Nguyễn Sông Lam 60501380
Âu Dương Quyên 60502302
2.2.1 Các loại protein tạp 13
2.2.2 Các thành phần khác 14
2.3 Collagen 14
2.3.1 Cấu tạo 14
2.3.2 Tính chất của collagen 16
3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 19
3.1: Sơ đồ khối 19
3.2 Thuyết minh quy trình 20
3.1.1 Khử béo 20
3.1.2 Rửa lần 1 20
3.1.3 Trương nở 20
3.1.4 Rửa lần 2 21
Sản xuất gelatin từ da cá

2

3.1.5 Trích ly 21
3.1.6 Lắng và lọc thô 23
3.1.7 Lọc tinh 23
3.1.8 Trao đổi ion 24
3.1.9 Sấy 24
4. TIÊU CHUẨN SẢN PHẨM 26
4.1 Gelatin ứng dụng trong thực phẩm 26
4.2 Gelatin ứng dụng trong dược phẩm 27
4.3 Gelatin ứng dụng trong công nghiệp 27
4.4 Tiêu chuẩn của gelatin theo phương pháp trích ly 28
5. SẢN PHẨM 29

Sản xuất gelatin từ da cá


1.3 Cấu tạo
Cấu trúc bậc 1 phân tử gelatin gồm có 18 amino acid khác nhau liên kết theo một
trật tự xác đònh, tuần hoàn, tạo nên chuỗi polypeptide với khoảng 1000 acid amin. Chuỗi
peptide có chiều dài khác nhau phụ thuộc nguồn nguyên liệu, chuỗi có một đầu là nhóm
amino, một đầu là nhóm carboxyl. Cấu trúc thường gặp của gelatin là Gly – X – Y (với X
chủ yếu là nhóm proline còn Y chủ yếu là nhóm hydroxyproline).

Hình 1.1: 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 1.2 Cấu trúc cơ bản của gelatin.
Cấu trúc bậc 2: tổ hợp của 3 chuỗi polypeptide xoắn lại theo hình xoắn ốc.
Cấu trúc bậc 3: chuỗi xoắn đó tự xoắn quanh nó, tạo nên cấu trúc phân tử dạng dây
thừng, gọi là proto fibril.
Sản xuất gelatin từ da cá

5

Trong phân tử gelatine có một số nhóm tích điện: carboxyl, imidazole, amino,
guanidino. Tỷ lệ các nhóm này ảnh hưởng đến pH và pI của gelatin. Ngoài ra còn các
nhóm không mang điện tích là các nhóm hydroxyl (serine, threonine, hydroxyproline,
hydroxylysine, tyrosine) và các nhóm peptide (-CO-NH-) quy đònh khả năng tạo liên kết
hydro, quy đònh cấu trúc phân tử.
1.4 Thành phần
Tất cả các acid amin có mặt trong protein đều hiện diện ở gelatin ngoại trừ
tryptophane và cystine mặc dù cũng phát hiện ra vết của chúng.
Bảng 1.1. Thành phần acid amin thu được khi thủy phân 100g mẫu gelatin.
Acid amin Khối lượng (gam)

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
Sản xuất gelatin từ da cá

6 Hình 1.3. Thành phần phần trăm acid amin của gelatin.

Bảng 1.2. Tỷ lệ và thành phần các acid amin trong gelatin sản xuất từ da và xương
Thành phần amino acid Từ da (%) Từ xương (%)
Aspartate 5,2 5,3
Glutamate 7,1 7,3
Hydroxyproline 5,6 5,6
Serine 6,3 6,3
Glycine 35,8 35,8
Histidine 1,2 1,1
Arginine 5,3 5,4
Threonine 2,3 2,4
Alanine 10,3 10,3

Có 3 loại:
- Gelatin thuỷ phân: là gelatin mất khả năng tạo gel khi bò thủy phân thành các
polypeptit mạch ngắn. Các sản phẩm thủy phân này được tạo ra bằng cách sử dụng enzym
thực hiện quá trình thủy phân, sau đó tiệt trùng, cô đặc và cuối cùng là sấy phun. Không
giống như các protein khác, các sản phẩm thủy phân từ gelatin không có vò đắng nên có thể
sử dụng cho nhiều sản phẩm thực phẩm: chất tạo cấu trúc cho các sản phẩm sữa, chất tạo
nhũ trong công nghệ chế biến các sản phẩm từ thòt, là nguồn protein trong thực phẩm ăn
kiêng, 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 hoá: gelatin ester hoá bởi các acid béo, giúp cải thiện khả năng tạo
nhũ, mở rộng chức năng sinh học của acid béo (một số acid béo không thể bổ sung trực
tiếp vào thực phẩm do mùi vò kém, dễ bò oxy hoá, không tan trong nước… Quá trình ester
hoá gelatin giúp bổ sung acid béo vào thực phẩm).
Sản xuất gelatin từ da cá

8

- Gelatin tan trong nước lạnh (gelatin sử dụng liền – instant gelatins): đây là loại
gelatin khi sấy không qua pha tạo gel, có cấu trúc vô đònh hình, không tạo tinh thể. Cấu
trúc vô đònh hình của gelatin loại này cho phép nó trương nở rất nhanh và rất mạnh. 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 và khó tạo gel khi nồng độ thấp.

1.6 Tính chất
Gelatin là chất rắn dạng miếng, vảy, bột hoặc hạt, không mùi, không vò, trong suốt,
có màu từ vàng nhạt đến màu trắng. Ở nhiệt độ thường và độ ẩm thường, gelatin chứa từ 9-
12% ẩm và có tỉ trọng riêng từ 1,3-1,4. (ĐƯA XUỐNG PHẦN SẢN PHẨM)
Các hạt gelatin rắn khi ngâm trong nước sẽ hút nước và trương nở. Gelatin có thể hấp

Gelatin trên thò trường có độ Bloom trong khoảng 50 ÷ 300 Bloom (gam).
Sản xuất gelatin từ da cá

9

1.6.2 Khối lượng phân tử và sự phân bố khối lượng phân tử
Gelatin có bloom cao thường chứa một tỉ lệ lớn (30 – 35%) các phân tử có kích thước
giống nhau dưới dạng các chuỗi α-và β Phần lớn các gelatin cũng chứa các tổ hợp với
phân tử có khối lượng trên 10 triệu và các polypeptit với các phân tử có khối lượng ít hơn
80.000.
Sự phân bố khối lượng phân tử: các dạng gelatin thường gặp bao gồm các chuỗi δ với
khối lượng phân tử 230.000-340.000, chuỗi β với khối lượng phân tử 123.000 – 230.000,
chuỗi α với khối lượng phân tử 80.000 – 125.000 và các chuỗi α nhỏ 10.000 – 80.000.
1.6.3 Điểm đẳng điện
Cũng giống như các protein khác, gelatin có thể hoạt động như một acid hoặc một
base, tùy thuộc vào pH. Trong dung dòch acid gelatin tích điện dương và trong dung dòch
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 tỉ lệ của các nhóm carboxyl, amin có liên quan đến sự khác nhau
trong điểm đẳng điện của gelatin. Ởû 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 lí bằng acid hoặc base sẽ thủy phân nhóm amid trong phạm vi lớn
hoặc nhỏ hơn.
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)
Gelatin được điều chế bằng phương pháp acid có điểm đẳng điện cao vì điều kiện
thao tác công nghệ duy trì được giá trò gần với điểm đẳng điện của collagen.
Gelatin được điều chế bằng phương pháp kiềm qua quá trình xử lí bằng kiềm dài hơn
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.

nên được dùng làm thực phẩm cho người ăn kiêng.
Trong CNSX kem: gelatin giúp tạo cấu trúc mềm mại cho sản phẩm, ngăn cản quá
trình tách lỏng khi làm lạnh đông kem. Sử dụng kết hợp với các chất ổn đònh khác nhằm
tạo độ tan chậm nhờ điều chỉnh độ nhớt của hỗn hợp. Gelatin có khả năng điều khiển quá
trình kết tinh. Nếu lạnh đông nước có 0,5% gelatin, nước không đông thành khối băng cứng
mà tạo thành nhiều tinh thể nhỏ. Tính chất này có ứng dụng trong khi bảo quản kem.
Trong CNSX kẹo mứt, gelatin được sử dụng làm chất tạo gel, tạo xốp, làm chậm quá
trình tan kẹo trong miệng với tỷ lệ 2 – 7%.
Trong CNSX rượu, bia và nước hoa quả, gelatin sử dụng làm chất làm trong.
Gelatin có khả năng hấp thụ nước gấp 5 ÷ 10 lần thể tích của nó nên được sử dụng
trong CNSX đồ hộp thòt để tránh hiện tượng rỉ nước. Đối với các sản phẩm thòt 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.
1.7.2 Trong công nghiệp dược phẩm
Gelatin là thành phần của viên ngậm, thuốc đạn, dung dòch đẳng trương chứa từ 0,5-
0,77% gelatin hoặc là thành phần của một loại thuốc sát trùng được sử dụng như nước mắt
nhân tạo. 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 dòch 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
Sản xuất gelatin từ da cá

11

(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.
1.7.3 Trong công nghiệp nhiếp ảnh
Gelatin được sử dụng trong nhiếp ảnh với 3 chức năng:

(Cá vồ đém)

Pangasius nasutus
(Cá sát bầu)

Pangasius sutchi
(Cá tra nghệ)
Hình 2.1: Hình ảnh một số loài trong giống cá Tra ở Việt Nam.

Ở nước ta hiện nay, cá Tra đang được coi là loại cá nuôi có năng suất cao nhất trong
nghề nuôi trồng thủy sản, năng suất trung bình khoảng 30 – 45 tấn/ha.
Với một năng suất lớn như vậy nhưng tỉ lệ thòt fillet của cá Basa chỉ chiếm 24,11%
tương tự với cá Tra thòt fillet là 39,3%1 thì lượng phụ phẩm là cực kỳ lớn. Để giải quyết
Sản xuất gelatin từ da cá

13

vấn đề này, người ta sử dụng da cá để sản xuất gelatin và nguyên liệu dùng để sản xuất
gelatin da cá chiếm khoảng 5 – 6%.
2.2 Cấu tạo da cá
Da cá có thể chia làm ba lớp:
- Lớp trong chủ yếu là lipid và thòt vụn còn sót
- Lớp giữa có thành phần chủ yếu là collagen
- Lớp ngoài thì thành phần chủ yếu là các protein tạp (như albumin, globulin,…),
sắc tố và chất khoáng.
Tính chất và hàm lượng của chúng có ảnh hưởng rất lớn đến qui trình sản xuất và
phẩm chất của gelatin.
2.2.1 Các loại protein tạp
Da cá có thành phần chủ yếu là collagen, ngoài ra còn có các protein tạp như
albumin, globulin, chất béo và chất khoáng…. Tính chất và hàm lượng của chúng có ảnh

Đối với acid nó tương đối ổn đònh là vì liên kết disulfit của nó không bò acid thủy
phân. Keratin có thể bò phá hủy trong môi trường kiềm tại liên kết disulfit của nó.
§ Elastin
Trong tổ chức mô liên kết của nguyên liệu da còn có elastin, nhưng cho tới nay việc
nghiên cứu elastin còn rất ít. Những tính chất đã được xác đònh là elastin tương đối ổn đònh
trong môi trường acid, kiềm, không tan trong nước. Trong quá trình trích ly gelatin, nó có
ảnh hưởng nhất đònh, nhưng có lợi cho quá trình.
2.2.2 Các thành phần khác
§ Chất béo
Sự tồn tại của chất béo ảnh hưởng xấu đến chất lượng của gelatin. Do đó trong quá
trình chế biến gelatin phải tìm cách khử nó đi bằng cách rửa sạch nhiều lần với nước ấm và
nước lạnh hoặc ngâm vôi (môi trường kiềm).
§ Khoáng
Chủ yếu là phosphate calci (Ca
3
(PO
4
)
2
) và carbonat canci (CaCO
3
). Sự tồn tại của
chúng làm cho chất lượng của gelatin giảm xuống. Do đó trước lúc trích ly phải khử bằng
cách ngâm acid (chủ yếu là HCl) để nó phân giải và khử đi.
§ Sắc tố
Các sắc tố (đen, đỏ, nâu…) ít tan trong nước và acid loãng mà có thể tan trong dung
dòch kiềm loãng (như dung dòch KOH, NaOH…).

2.3 Collagen
2.3.1 Cấu tạo

2.3.2.1 Tác dụng với nước
Collagen không hòa tan trong nước mà nó 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. Collagen kết hợp với nước nở ra trong nước, độ dày tăng lên chừng 25% nhưng
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 liên kết phối trí của 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 bò yếu và bắt đầu đứt thành những mạch
polypeptide tương đối nhỏ. Khi nhiệt độ tăng lên trong khoảng 60 – 65
0
C collagen hút nước
bò 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.
2.3.2.2 Tác dụng với acid và kiềm
Collagen có thể tác động với acid và kiềm, do trên mạch của collagen có gốc
carboxyl và amin. Hai gốc này quyết đònh hai tính chất của nó. Trong điều kiện có acid tồn
Sản xuất gelatin từ da cá

17

tại, ion của nó tác dụng với gốc amin, điện tích trên carboxyl bò ức chế (hình thành acid
yếu có độ ion hóa thấp). Trái lại gốc amin bò ion hóa tạo NH
3
+
.
Môi trường H
+

nhiều).
Acid và kiềm đều có thể phân hủy collagen, nhưng sự phân hủy của collagen cho tới
nay vẫn chưa có khái niệm chính xác. Để biểu thò sự biến đổi chính xác của collagen dưới
tác dụng của acid, kiềm nói chung đều dùng độ keo phân giải làm chỉ tiêu. Độ keo phân
NH
3
+
…Cl
-

COOH
COOH NH
3
+
…Cl
-

NH
3
+
…Cl
-

COOH COOH NH
3
+
…Cl
-

COO

NH
3
+

+
H
3
N
+
H
3
N
NH
3
+

OOC

Na
+

-
OH H
+

HO
-

H
+


18

giải là chỉ keo sinh thành sản phẩm có thể tan trong nước (thường là trong điều kiện đun
nóng), những sản phẩm này dưới nồng độ tương ứng tiến hành làm lạnh có thể biến thành
keo.
Theo kết quả nghiên cứu tác dụng của vôi đối với collagen có thể làm tăng độ phân
giải của nó rất mạnh, trong điều kiện nhiệt độ thường thời gian dài có thể xúc tiến sự phân
giải của collagen (tùy độ phân giải của nó rất thấp) lúc nhiệt độ tăng lên hoặc xử lý bằng
kiềm thì độ phân giải tăng lên.
Collagen phân giải biến thành gelatin, căn cứ vào giả thuyết của Hofmeister phản
ứng sẽ tiến hành như sau:
C
102
H
149
N
31
O
38
+ H
2
O C
102
H
151
N
31
O
39


(Gelstose) (Gletone)
Từ đó thấy rằng 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.
2.3.2.3 Các tính chất khác của collagen
Collagen trong dung dòch muối trung tính cùng với gốc –COOH và –NH
2
tạo thành
các hợp chất muối. Tác dụng phân giải collagen của NaCl so với Na
2
SO
4
mạnh hơn (độ
điện ly của NaCl lớn hơn).
Nhiều thực nghiệm cho thấy rằng tác dụng của trypsine đối với collagen đã xử lý
(như đun nóng, ngâm acid, kiềm, muối, tác dụng của pepsine, tác dụng cơ học…) thì nó có
tác dụng phân giải, với điều kiện thích hợp nhất là nhiệt độ 37
0
C, pH = 8,1 – 8,2.

t
0

;xt

t
0

Sản xuất gelatin từ da cá


Loại bỏ xà phòng ở giai đoạn khử béo và một số tạp chất lẫn trong nguyên liệu.
v Phương pháp thực hiện: rửa bằng hơi nước và nước nóng được đun sôi.
v Các biến đổi: Protein trương nở.
v Thiết bò rửa xối.

3.1.3 Trương nở
v Mục đích: Khử thành phần koáng, kết tủa mucin, chuẩn bò cho quá trình
trích ly.
v Phương pháp thực hiện
Cho dung dòch HCl 0,5% vào bồn chứa nguyên liệu với 20% chất khô.
Sản xuất gelatin từ da cá

21

pH điều chỉnh tối ưu ở pH=3 với nhiệt độ 30 ∙C trong thời gian 5 phút.
v Các biến đổi
- Vật lý: Da trương nở tối đa.
- Hoá học: Nguyên liệu bò acid hoá.
- Hoá lý: Độ ẩm của nguyên liệu tăng lên.
v Thiết bò: bồn trương nở

3.1.4 Rửa lần 2
v Mục đích: loại bỏ acid dư tong quá trình trương nở.
v Phương pháp thực hiện: rửa bằng nước sản xuất.
v Thiết bò: bồn rửa.

3.1.5 Trích ly
v Mục đích: thu gelatin hoà tan từ collagen của nguyên liệu.
v Các phương pháp trích ly:
Phương pháp acid

Phương pháp kiềm nếu dùng hỗn hợp gồm 3% vôi với lượng ít CaCl
2
hay NaOH sẽ
cho kết quả tốt hơn. Nếu dùng NaOH thì quá trình xử lý sẽ kéo dài 10 – 14 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.
Phương pháp áp suất cao
Da cá sau khi rã đông được xử lý rửa sạch bằng nước lạnh và nước ấm nhiều lần.
Tiếp theo tiến hành ngâm da sạch với acid acetic 50mM. Sau đó trích ly bằng nước ở 45
0
C.
Áp suất cao sẽ được kết hợp với khâu xử lý da bằng acid (để làm mất tính bất ổn đònh của
những liên kết ngang không bền của collagen làm da trương nở) hoặc khâu trích ly (để thúc
đẩy sự thủy phân của collagen).
Các khoảng áp suất sử dụng và thời gian xử lý đã được tiến hành nghiên cứu kết quả
cho thấy thấy khi sử phương pháp áp suất trong giai đoạn xử lý ngâm da với acid acetic
50mM ở 10
0
C tại áp suất 250MPa trong 10 phút là cho hiệu suất trích ly cao nhất.
Sử dụng áp suất cao có ưu điểm là rút ngắn được mức độ, thời gian xử lý hay trích ly,
đồng thời cải thiện chất lượng của gelatin (thể hiện rõ trong việc thay đổi khối lượng phân
tử của gelatin và do đó tính nhớt bò ảnh hưởng).
v Các biến đổi
- Hoá học: Sợi collagen sẽ co rút lại trong nước nóng và hầu như biến đổi không
thuận nghòch thành Gelatin có khả năng hoà tan.
v Thiết bò

Sản xuất gelatin từ da cá

23

Hình 3.5: Thiết bò trao đổi ion
3.1.9 Sấy
v Mục đích:
-Làm giảm hàm ẩm tạo điều kiện thuận lợi trong bảo quản và phân phối.