Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên ngành

: Công nghệ Thực phẩm
Khoa : CNSH-CNTP
Khóa học : 2010- 2014

Thái Nguyên, 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ NGỌC

Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH
TÁCH CHIẾT GELATIN TỪ DA LỢN VÀ ỨNG DỤNG TRONG
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Nguyễn Thị Ngọc LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ
thực phẩm vừa qua, em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến toàn thể quý thầy cô của
bộ môn Công nghệ Thực phẩm thuộc khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực
phẩm - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tận tình giúp đỡ và tạo điều
kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt được đề tài khóa luận của mình.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Văn Bình, đã
hướng dẫn và chỉ dạy tận tình giúp em hoàn thành tốt đề tài và tích lũy vốn kiến
thức hữu ích về chuyên ngành trong suốt thời gian qua.
Em xin gửi lời cảm ơn đến cán bộ phòng thí nghiệm và tập thể các bạn sinh
viên lớp Công nghệ Tthực phẩm k42 đã nhiệt tình giúp đỡ đóng góp ý kiến và tạo
điều kiện tốt cho em trong suốt thời gian thực tập vừa qua.
Cuối cùng em xin kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe và chúc các bạn
sinh viên lớp Công nghệ Tthực phẩm k42 bảo vệ thành công khóa luận tốt nghiệp
của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái nguyên, ngày tháng năm 2014

40
Bảng 4.2 Ảnh hưởng của nồng độ acid xử lý nguyên liệu
41
đến hàm lượng gelatin thu được
41
Bảng 4.3 ảnh hưởng của tỷ lệ ngâm nguyên liệu
43
acid đến hàm lượng gelatin thu được
43
Bảng 4.4 Ảnh hưởng của thời gian ngâm xử lý nguyên liệu đến hàm lượng gelati
thu được
44
Bảng 4.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu: nước trích ly đến hàm lượng gelatin thu
được
46
Bảng 4.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến khối lượng gelatin thu được
47
Bảng 4.7 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng gelatin thu được
49
Bảng 4.8 Lựa chọn tỷ lệ bổ xung gelatin vào sản phảm chả cá thích hợp
50

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG KHÓA LUẬN
Trang

DANH MỤC CÁC CỤM, TỪ VIẾT TẮT

STT

Tên viết tắt Tên đầy đủ
1
GME
Gelatin manufacturers of Europe
Hiệp hội gelatin của Châu Âu
2
WHO
World health Organization
tổ chức Y tế thế giới
3
USP
United States Pharmacopeia
tổ chức Y khoa của Mỹ
4
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
6
TKN
Total Kjeldahl Nitrogen
phân tích hàm lượng protein bằng phương pháp kjeldah
7
CT
Công thức
MỤC LỤC
Trang
PHẦN 1: MỞ ĐẦU

7
2.1.2.3 Thành phần và cấu trúc của gelatin.
8
2.1.2.4 Tính chất của gelatin.
10
2.1.2.5 Phân loại gelatin
15
2.1.2.6 Ứng dụng của gelatin
16
2.1.2.7 Phân hạng và kiểm tra.
19
2.1.2.8 Sự chuyển dạng từ collagen sang gelatin.
21
2.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất, và tiêu thụ gelatin
21
2.2.1. Tình hình nghiên cứu gelatin ngoài nước
21
2.2.2. Tình hình nghiên cứu gelatin trong nước
22
PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
24
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
24
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
24
3.1.2. Hóa chất
24
3.1.3. Dụng cụ và thiết bị phục vụ nghiên cứu
24
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu

3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu………………………………………………………… 39

PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
40
4.1 Kết quả nghiên cứu điều kiện xử lý nguyên liệu
40
4.1.1 Kết quả nghiên cứu lựa chọn loại acid xử lý nguyên liệu
40
4.1.2 Kết quả nghiên cứu lựa chọn nồng độ acid xử lý nguyên liệu
41
4.1.3 Kết quả nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ ngâm nguyên liệu : acid
43
4.1.4 Kết quả nghiên cứu lựa chọn thời gian ngâm xử lý nguyên liệu
44
4.2.1 Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ collagen : nước trích ly
46
4.2.2 Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ trích ly thích hợp
47
4.2.3 Nghiên cứu xác định thời gian trích ly
49
4.3 Nghiên cứu tỷ lệ bổ xung gelatin vào sản phẩm chả cá.
50
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
52
TÀI LIỆU THAM KHẢO
53

1
PHẦN 1
MỞ ĐẦU


2
1.2. Mục đích đề tài
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết gelatin từ da lợn
và ứng dụng trong ngành công nghệ thực phẩm.
1.3. Yêu cầu đề tài
 Nghiên cứu xác định được các điều kiện xử lý nguyên liệu.
- Nghiên cứu lựa chọn được loại acid xử lý nguyên liệu.
- Nghiên cứu lựa chọn được nồng độ acid xử lý nguyên liệu.
- Nghiên cứu lựa chọn được tỷ lệ ngâm nguyên liệu : acid.
- Nghiên cứu lựa chọn được thời gian ngâm xử lý nguyên liệu.
 Nghiên cứu xác định được các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trích ly.
- Nghiên cứu lựa chọn được tỷ lệ nguyên liệu : nước trích ly.
- Nghiên cứu lựa chọn được thời gian trích ly.
- Nghiên cứu lựa chọn được nhiệt độ trích ly.
 Nghiên cứu lựa chọn được tỷ lệ bổ sung gelatin vào thực phẩm.
- Nghiên cứu lựa chọn được tỷ lệ bổ sung gelatin vào sản phẩm chả cá.
1.4. Ý nghĩa của đề tài
1.4.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Xác định thông số kĩ thuật từ đó đưa ra quy trình sản gelatin bằng phương
pháp nghiên cứu và phân tích tại phòng thí nghiệm.
- Đánh giá khả năng tạo cấu trúc các sản phẩm thực phẩm của gelatin.
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Tạo ra sản phẩm có giá trị cao và góp phần giảm ô nhiễm môi trường.
- Tạo ra chế phẩm gelatin có ứng dụng rộng rãi
- Góp phần làm phong phú phụ gia dùng trong thực phẩm.

3
PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU


4
hydroxyprolin và hydroxygilicin. Hai hợp chất cuối không thấy trong bất kỳ loại
protein nào khác.
Collagen là một loại protein tương đối đơn giản, gồm có ba chuỗi amino acid
riêng biệt xoắn lại với nhau giống như một sợi dây thừng. Mỗi sợi collagen được
tạo nên từ hàng nghìn amino acid, chủ yếu là hai loại acid amin: glycin và prolin.
Đơn vị cấu trúc của nó là tropocollagen bao gồm 3 mạch polypeptide bện
vào nhau thành một dây cáp siêu xoắn (vì mỗi mạch đơn có cấu trúc xoắn, chiều cao
của mỗi gốc xoắn trên trục siêu xoắn này là 2,9 Å, một vòng xoắn là 3,3 gốc amino
acid). Ba chuỗi polypeptide trong “dây cáp” nối với nhau bằng các liên kết
hydrogen.
Đầu tiên ba sợi của collagen này xoắn lại theo kiểu xoắn ốc xung quanh một
sợi hình thành nên một bộ ba. Sau đó những bộ ba này bắt với nhau và xoắn chung
quanh mỗi bộ ba để hình thành nên một sợi siêu cáp. Mỗi sợi này cũng liên kết với
nhau bằng các liên kết ngang. Sự kết hợp này được gọi là một collagen siêu xoắn.
Cấu trúc ba chiều phức tạp này quyết định chức năng sinh học của collagen. Gần
một nửa lượng amino acid của colagen là glycine và alanine. Ở những vị trí có liên
kết – NH – và = O của glycine và alanine của chuỗi này sẽ liên kết với nhóm –NH –
và = O của chuỗi kia ở vị trí tương ứng bằng liên kết hydro. Cứ 3 chuỗi polypeptid
sẽ xoắn ốc lại với nhau tạo thành một chuỗi lớn hơn, đó chính là sợi colagen rất rắn
chắc trong mô sống của động vật [4].
Một đặc điểm để phân biệt colagen với các loại protein khác là trình tự các
acid amin được sắp xếp trong 3 chuỗi đơn vị của phân tử colagen. Một mô hình phổ
biến là Gly-X-Pro hoặc Gly-X-Hyp, trong đó X có thể là một phân tử acid amin bất
kỳ: Gly-Pro-Hyp là mô hình xuất hiện nhiều nhất
Vì thế, gelatin được thu nhận từ colagen là một mạng lưới phân tử có tính
đàn hồi nối với nhau bởi liên kết hydro
- 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 acid sẽ tác dụng với gốc amin, điện tích
carboxyl bị ức chế hình thành acid yếu có độ ion hóa thấp. Trái lại gốc amin bị ion
hóa tạo NH
3
+
.

6
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 biến đổi quan trọng trong qua trình chuyển hóa collagen thành gelatin. Khi
đó acid và kiềm sẽ cắt đứt các liên kết giữa – NH
3
+
…COO
-
làm đứt mạch peptide
trong mạch chính, phá vỡ các liên kết giữa các gốc – CO…NH- của mạch xung
quanh, phân hủy acid amin trong mạch giải phóng amoniac. Khi cấu trúc collagen
bị biến đổi thì pI của collagen hạ xuống thấp.

Năm 1700, thuật ngữ gelatin được sử dụng phổ. 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 geltin.
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.
Năm 1973 WHO đã đưa ra tiêu chuẩn nhận biết về độ tinh sạch của gelatin
thực phẩm và xem gelatin như một loại thực phẩm chứ không phải 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 [6].
2.1.2.2. Định nghĩa và nguồn gốc của Gelatin
Hiện nay có nhiều định nghĩa khác nhau về gelatin.
Năm 1967, Ramachandran định nghĩa gelatin là một polypeptide có 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 [6].

8


Bảng 2.1 thành phần acid amin thu được khi thủy phân 100g mẫu gelatin [4]
Acid amin Khối lượng (gam)
Glycine 26 – 31
Alanine 8 – 11
Valine 2.6 – 3.4
Leucine 3.0 – 3.5
Isoleucine 1.4 – 2
Phenylalanine 2 – 3
Trytophane -
Serine 2.9 – 4.2
Threonine 2.2 – 4.4
Tyrosine 0.2 – 1
Proline 15 – 18
Hydroxyproline 13 – 15
Methionine 0.7 – 1
Cysteine -
Cystine Vết
Lysine 4 – 5
Arginine 8 – 9
Histidine 0.7 – 1
Acid aspartic 6 – 7
Acid glutamic 11 – 12
Hydroxylysine 0.8 – 1.2

9

 Cấu trúc của gelatin.
Gelatin là một protein tạo bởi axit amin sắp xếp trên một chuỗi đường thẳng
và được liên kết bởi sự kết hợp của hai hay nhiều axit amin, là hỗn hợp dị thể các
sợi polypeptid sợi đơn và sợi đa, mỗi sợi có cấu hình proline xoắn ốc bên trái, chứa

Lysine, Huydroxylysine, Arginine, Histidine, Phenylalanne, Tytrosine, Prolin,
Hydroxylproline.
Phân tử Gelatin hướng các nhóm hoạt động ra ngoài môi trường, các nhóm
như: Carboxyl, Imidazol, Amino, Guadino có thể ion hóa trong nước.
Các nhóm không mang điện là các nhóm Hydroxyl (Serine, Threomin,
hydroxyproline, hydroxylysine, tyrosine) và các nhóm peptide (-CO-NH-) quy định
khả năng tạo liên kết hydro, quy định cấu trúc phân tử [4].
2.1.2.4 Tính chất của gelatin.
 Tính chất vật lý
- Gelatin là chất rắn dạng miếng, vẩy, 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 aicd amin trong gelatin và trong collagen rất giống nhau
nhưng gelatin và collagen lại có tính chất rất khác nhau. Trong nước nóng (< 50
o
C),

11
gelatin sẽ hút nước, trương nở và tạo ra dung dịch nhớt, còn collagen chỉ bị co rút
lại. Lượng nước gelatine 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, CCl
4
, benzen, ether và các
dung môi hữu cơ khác.
- Khi tan trong nước nóng, dung dịch là một hỗn hợp gelatin và gelatose. Tỷ
lệ giữa gelatin và gelatose ảnh hưởng đến chất lượng keo, gelatose càng nhiều thì
chất lượng càng thấp.

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. Và tại
pH này, dung dịch gelatin kém bền nhất, dễ kết tủa, có hàm lượng tối đa các phân tử
protein không tích điện.
• Ở pH = 2 tất cả các nhóm cacboxyl không tích điện, phân tử gelatin mang
điện tích dương cực đại (do điện tích nhóm amino và guanidino).
• Khi pH tăng các nhóm cacboxyl bắt đầu tích điện và ở pH = 6,5 tất cả các
caboxyl tích điên âm. Điên tích của phân tử ảnh hưởng đến tính chất của gelatin.
• Tính lưỡng tính và điển đẳng điện của gelatin loại A nằm trong khoảng pH
= 8-9 và gelatin loại B có điểm đẳng điện là 5,2 phụ thuộc vào thời gian xử lý.
• Điểm đẳng điện có ảnh hưởng lớn đến độ nhớt và độ bền gel từ đó ảnh
hưởng đến khả năng ứng dụng của gelatin.
• Điểm đẳng điện chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nguồn nguyên liệu
và phương pháp sản xuất, ngoài ra còn phụ thuộc vào nồng độ muối trong dung
dịch.
Khả năng tạo gel:
• Là yếu tố quan trọng đánh giá chất lượng gelatin khi đông. Nó được đặc
trưng bằng độ Bloom.
• Theo định nghĩa, độ Bloom là khối lượng tính bằng gam cần thiết tác dụng
lên bề mặt gel tạo bởi ống có đường kính 14,7mm để khối gel lún xuống 4mm. Khối
gel có hàm lượng gelatin là 6,67%, được giữ ở 10
0
C trong 16-18h.
• Độ bền gel phụ thuộc vào nồng độ gelatin và khả năng hình thành gel.
Gelatin có khả năng hình thành và ổn định liên kết hydro với phân tử nước để hình
thành dạng cấu trúc gel ổn định 3 chiều.

13

liên kết với nhau, không tạo gel bền mà chỉ tăng độ nhớt. Nhiệt độ gel càng thấp thì
gel càng có độ bền 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 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 tọa thành có độ bền
gel cao nhất. Nguyên nhân do ở pI các protein trung hòa về điện, các mạch gelatin
sẽ dễ tiến lại gần nhau tạo liên kết với nhau.

14
• Các thành phần khác trong dung dịch tạo gel: Trong các sản phẩm thực
phẩm, gelatin thường được dùng phối hợp với các chất khác để làm thay đổi khả
năng tạo gel và độ bền gel của khối gel tạo thành theo yêu cầu của sản phẩm, ví dụ:
trong dung dịch đường khi nồng độ đường trong hỗn hợp đường – gelatin < 30% thì
hỗn hợp có khả năng tạo gel yếu và khi nồng độ hỗn hợp trên tăng > 30% thì hỗn
hợp có tính chất của một chất lỏng. Trong dung dịch có pectin thì gel tạo thành
mềm hơn và ít dai hơn. Trong dung dịch có agar thì gelatin tạo gel tốt hơn vì agar
đóng vai trò là chất hỗ trợ, chất nền cho quy trình hòa 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.
Tính hòa tan của gelatin.
- Gelatin tan một phần trong nước, gelatin khô sẽ phồng lên hay ngậm nước
khi khuấy ở trong nước ( hỗn hợp không chứa quá 34% gelatin). Ở nhiệt độ 40
0
C

2.1.2.5 Phân loại gelatin
* Gelatin được chia làm 2 loại: loại A và B.
Gelatin loại A là gelatin được chế biến theo phương pháp acid, tức gelatin có
nguồn gốc từ heo. Da heo được cạo lông, khử mỡ, ngâm trong acid mạnh như HCl,
H
2
SO
4
hay H
3
PO
4
trong 8 – 30 giờ ở pH 1- 4 để trương nở. Da heo đã xử lý acid
được rửa nước để loại tạp rồi chiết với nước nóng. Phần chiết xuất được lọc qua cột
trao đổi ion để loại khoáng và giảm hàm lượng tro, sau đó được cô đặc bằng
phương pháp chân không hay siêu lọc đến nồng độ 15 – 35%, chỉnh pH đến 3,5 – 6,
bay hơi để hàm lượng rắn đạt 50 %, khử trùng ở 120 – 150
o
C trong 13 giây [6].
Gelatin loại B là gelatin được chế biến theo phương pháp kiềm, tức là gelatin
có nguồn gốc từ trâu bò, chủ yếu là da và xương. Xương được nghiền, nấu ở 80 –
120
o
C, li tâm và làm khô ở 70 – 130
o
C. Tiếp theo, xương được khử mỡ, rồi khử
khoáng với HCl 4 – 6% trong 5 – 7 ngày, rửa thật sạch với rất nhiều nước. Sau đó,
xương được ngâm vào vôi 1 – 4% để chỉnh pH đạt 12 – 12,7 trong vòng 35 – 70
ngày kèm theo khuấy trộn và thay dung dịch vôi hàng tuần để tách hoàn toàn thành
phần phần collagen. Rửa xương bằng nước với tỉ lệ 50 – 100 kg nước/ kg gelatin.