TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
TRANG BÌA
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHIẾT XUẤT VỚI SỰ HỖ TRỢ
VI SÓNG ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA GELATIN VÀ HIỆU
SUẤT CHIẾT GELATIN TỪ VẢY CÁ CHẼM (Lates calcarifer)

Giảng viên hướng dẫn:

PGS.TS Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
Th.S Đỗ Thị Thanh Thủy

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Duy Khải

Mã số sinh viên:

56130440

Khánh Hòa - 2018


QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐATN

ii


MỞ ĐẦU
Trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu khoa học về thu hồi
gelatin từ các phế liệu thải ra từ ngành chế biến thủy sản, mang lại giá trị kinh tế cao và được
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong y học, trong công nghiệp thực
phẩm, trong khoa học kỹ thuật, mỹ phẩm…
Hiện nay, trên thế giới sản xuất khoảng 140.000- 160.000 tấn gelatin mỗi năm và lượng
gelatin sử dụng trong thực phẩm mỗi năm tăng khoảng 3%, chủ yếu sử dụng trong kẹo mứt và
những sản phẩm có năng lượng thấp [2]. Tuy nhiên, gelatin sử dụng trên thế giới thường được
sản xuất từ nguyên liệu là xương bò, da heo nhưng những năm gần đây sự bùng nổ bệnh bò
điên, bệnh heo tai xanh nên dẫn đến việc sử dụng gelatin tách chiết từ xương bò, da heo bị hạn
chế. Chính vì thế sản lượng gelatin trên thế giới giảm dần và thay vào đó là gelatin được sản
xuất ra từ các phế liệu thủy sản ra đời. Ở Việt Nam gelatin chưa được sản xuất nhiều, cũng có
một số nghiên cứu về chiết rút gelatin từ phế liệu thủy sản như nghiên cứu thu nhận từ da cá
basa [15], da cá ngừ [3], vảy cá hồng đỏ [21], vảy cá lóc và cá rô đồng [17], da cá thác lác
[18]... nhưng chưa có nhiều nghiên cứu sản xuất gelatin từ cá chẽm và gelatin thu được chất
lượng gelatin chưa cao còn sử dụng nhiều hóa chất gây hại cho con người.
Cá chẽm Lates calcarifer (Bloch 1790) là đối tượng nuôi có giá trị kinh tế ở khu vực nhiệt
đới và cận nhiệt đới thuộc châu Á – Thái Bình Dương. Đối tượng này lần đầu tiên được nghiên
cứu sản xuất giống thành công ở Thái Lan vào những năm 1970, hiện đang được nuôi thương
phẩm ở nhiều nước như: Thái Lan, Malaysia, Singapore, Indonesia, Hồng Kông, Đài Loan, Úc
và Việt Nam. Sau từ 6 đến 24 tháng nuôi thương phẩm cá đạt khoảng 350 – 3.000 g tùy thuộc
vào giai đoạn phát triển, hệ thống nuôi, chế độ dinh dưỡng và môi trường sống.Giá trị thu lại từ
cá chẽm cũng rất lớn. Nuôi cá giống 10 cm, khoảng 6 tháng thì thu hoạch được, sản lượng cá
chẽm khoảng 70 tấn/ha và với thời giá hiện nay thì có thể thu được 3,7 tỷ đồng/ha.
Ở Việt Nam, ngành chế biến thủy hải sản là một trong những ngành phát triển rất mạnh
mang lại nhiều lợi nhuận cho đất nước. Bên cạnh đó nó cũng là thánh thức khi làm ô nhiễm môi
trường nặng do tạo nhiều chất thải như: nước thải, da, vây, nội tạng, chất béo và các chất
khác… và đặc biệt là chế biến cá với số lượng lớn.

v

vi


-

Khảo sát ảnh hưởng của chiết xuất với sự hỗ trợ vi sóng đến một số tính chất của gelatin
và hiệu suất chiết gelatin từ vảy cá chẽm tươi.

-

Khảo sát ảnh hưởng của chiết xuất với sự hỗ trợ vi sóng đến một số tính chất của gelatin
và hiệu suất chiết gelatin từ vảy cá chẽm khô.

vii


MỤC LỤC

TRANG BÌA ..................................................................................................................................i
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐATN ......................................................................................................ii
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐATN CỦA CBHD.................................... iii
LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................................iv
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................................... v
MỤC LỤC ................................................................................................................................. viii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ....................................................................xi
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................................xii
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................................xiv
CHƢƠNG 1.

TỔNG QUAN ................................................................................................. 15


1.2.2

Thành phần và cấu trúc gelatin ................................................................................ 21

1.2.3

Nguồn gốc của gelatin .............................................................................................. 22

1.2.4

Tính chất của gelatin ................................................................................................ 22

1.2.5

Ứng dụng của gelatin ............................................................................................... 23

viii


1.2.6

Các nghiên cứu về gelatin trong và ngoài nước ....................................................... 25

1.3 Khái niệm về vi sóng ........................................................................................................ 27
1.3.1

Vi sóng ..................................................................................................................... 27

1.3.2

Máy móc, dụng cụ, thiết bị ....................................................................................... 33

2.2 Bố trí thí nghiệm ............................................................................................................... 34
2.2.1

Thí nghiệm ảnh hưởng của chiết xuất với sự hỗ trợ vi sóng đến một số tính chất của

gelatin và hiệu suất chiết gelatin từ vảy cá chẽm tươi ......................................................... 34
2.2.2

Thí nghiệm ảnh hưởng của chiết xuất với sự hỗ trợ vi sóng đến một số tính chất của

gelatin và hiệu suất chiết gelatin từ vảy cá chẽm khô .......................................................... 37
2.3 Các phương pháp phân tích ............................................................................................. 40
2.3.1

Xác định hàm lượng ẩm ........................................................................................... 40

2.3.2

Xác định độ Bloom .................................................................................................. 40

2.3.3

Xác định độ trong ..................................................................................................... 41

2.3.4

Đánh giá cảm quan mùi ............................................................................................ 41


IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers
NN & PTNT : Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn
TNHH : Trách Nhiệm Hữu Hạn

xi


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Cá chẽm (Lates calcarifer) .......................................................................................... 15
Hình 1. 2. Gelatin dạng hạt........................................................................................................... 21
Hình 1. 3. Thành phần axit amin và cấu trúc chuỗi của gelatin ................................................... 22
Hình 1. 4. Ứng dụng của gelatine trong thực phẩm làm kẹo mềm .............................................. 23
Hình 1. 5. Ứng dụng của gelatin trong chế biến dược phẩm làm capsun mềm ........................... 24
Hình 1. 6. Ứng dụng của gelatin trong công nghệ phim hình ...................................................... 24
Hình 1. 7. Nhận dạng dấu vân tay ................................................................................................ 25
Hình 1. 8. Phổ điện từ (electromagnetic spectrum)...................................................................... 27
Hình 1. 9. Khả năng xuyên qua vật liệu của vi sóng .................................................................... 29
Hình 1. 10. Một số ứng dụng của vi sóng .................................................................................... 31
Hình 1. 11. Minh họa các loại lò microwave ............................................................................... 32
Hình 2. 1. Nguyên liệu vảy cá chẽm tươi ..................................................................................... 33
Hình 2. 2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của chiết xuất với sự hỗ trợ vi sóng đến một số
tính chất của gelatin và hiệu suất chiết gelatin từ vảy cá chẽm tươi ............................................ 36
Hình 2. 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của chiết xuất với sự hỗ trợ vi sóng đến một số
tính chất của gelatin và hiệu suất chiết gelatin từ vảy cá chẽm khô ............................................ 39
Hình 3. 1. Hiệu suất chiết gelatin từ vảy cá chẽm tươi ở các điều kiện chiết khác nhau ............. 43
Hình 3. 2. Độ Bloom của gelatin chiết xuất từ vảy cá chẽm tươi ở các điều kiện chiết khác nhau
...................................................................................................................................................... 44
Hình 3. 3. Độ thấu quang của gelatin chiết xuất từ vảy cá chẽm tươi ở các điều kiện chiết khác
nhau .............................................................................................................................................. 45
Hình 3. 4. Mùi của gelatin chiết xuất từ vảy cá chẽm tươi ở các điều kiện chiết khác nhau ....... 46

Giống: Lates
Loài: Lates calcarifer (Bloch 1790)

Hình 1. 1. Cá chẽm (Lates calcarifer)

Cá chẽm là một loài cá sống cả trong nước mặn lẫn nước ngọt, sống phổ biến tại
các ao hồ, sông suối, chúng thường sống trong các hang đá hoặc vùng đáy có cỏ biển.
Chúng cũng thích nghi với đáy rạn san hô. Chúng thuộc loài cá dữ điển hình ở cửa
sông, chúng có số lượng đông trong các kênh rạch, đầm phá và nhất là trong các đầm
nuôi tôm.
1.1.1 Đặc điểm hình thái
Thân hình thoi, dẹt bên, phần lưng hơi gò cao, bắp đuôi ngắn. Đầu dài nửa trước
nhọn, từ gáy đến mút mõm cong xuống. Chiều dài thân bằng 3,2 lần chiều cao thân và
bằng 2,9 lần chiều dài đầu. Miệng rộng, chếch, hàm dưới nhô dài hơn hàm trên. Răng
nhọn, khỏe, xương khẩu cái và xương lá mía có nhiều răng nhỏ mọc thành đai [20].
Hai vây lưng tách rời nhau, vây lưng thứ nhất có 7 – 9 gai cứng và vây lưng thứ 2 có
10 – 11 tia mềm và vây ngực ngắn, tròn có những nếp cứng nơi đáy. Vây hậu môn tròn
15


có 2– 3 gai cứng và 7 – 8 tia mềm. Vây đuôi tròn lồi không chia thùy và thân màu
xám, bụng trắng bạc.
Màu sắc thay đổi theo giai đoạn phát triển: cá mới nở không màu, trong suốt. Sau
khoảng 10 – 12 ngày tuổi mới xuất hiện sắc tố màu đen, 20 – 25 ngày tuổi màu nhạt
dần thường có màu trắng xanh. Giai đoạn cá giống thường có màu nâu ô liu ở phía trên
với các màu bạc ở phía bên và bụng khi cá sống trong môi trường nước biển và màu
vàng nâu trong môi trường nước ngọt. Giai đoạn trưởng thành cá có màu xanh lục hay
vàng nhạt ở phần trên và màu bạc ở phần bụng [19].
1.1.2 Đặc điểm phân bố
Cá chẽm (Lates calcarifer) là loài cá có giá trị kinh tế ở vùng nhiệt đới và cận

khi cá đạt 4- 6 kg, phần lớn là cá cái.
Cá chẽm được nhiều nước trên thế giới nhập khẩu như Trung Quốc, Mỹ, Anh.
Trong đó Singapore là nước nhập khẩu thực phẩm cá biển lớn trong khu vực Châu Á
tới 1000 tấn hàng năm.
1.1.3 Phân loại
Giống cá chẽm Lates gồm có 8 loài trong đó loài Lates calcarifer phân bố ở các
vùng biển thuộc Tây Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương, còn 7 loài khác phân bố ở
Châu Phi.
1.1.4 Mùa vụ sinh sản
Cá chẽm đẻ quanh năm nhưng thời gian chính vụ là từ tháng tư đến tháng tám.
Ngoài tự nhiên, cá con có chiều dài 1cm có thể thu được nhiều vào tháng năm đến
tháng tám. Cá đực và cái thành thục, trước khi đẻ 1 tuần cá ngừng ăn. Khi cá đực và cá
cái chín muồi sinh dục sẽ bơi lội thành từng cặp, thường xuyên ở tầng mặt khi sắp đẻ
trứng. Cá đẻ làm nhiều đợt kéo dài khoảng 1 tuần, thời gian đẻ trứng vào lúc chiều tối
18 – 22 [19].
Ở Việt Nam, cá chẽm được xem là giống cá mới rất có tiềm năng và được nuôi
trong các ao đầm nước lợ hoặc nuôi quảng canh. Tổng số lồng nuôi trên biển năm
2001 nhiều hơn năm 2000 là 5.244 lồng và đạt mức 23.989 lồng, trong đó số lồng nuôi
cá biển là 4.077 chiếc. Sản lượng nuôi cá lồng bè nước mặn năm 2001 là 2.635 tấn cao
hơn năm 2000 là 853 tấn, trong đó sản lượng cá biển là 1.898 tấn. Năm 2004 với diện
tích nuôi cá biển trong ao là 1.750 ha, số lồng nuôi cá chẽm là trên 8.850 chiếc và đạt
sản lượng 7.675 tấn. Ngoài ra tại các đầm nước lợi ven biển cá được thả nuôi ghép với
các đối tượng khác. Sản lượng nuôi cá nước lợ, mặn đạt 13.865 tấn [6].
1.1.5 Tình hình khai thác, nuôi trồng và chế biến cá chẽm

17


1.1.5.1 Trên thế giới
Một số loài cá chẽm nuôi hiện nay gồm cá chẽm Châu Âu, cá chẽm Nhật Bản, cá

Ở Thái Lan, phần lớn cá chẽm bán trên thị trường là cá nuôi lồng hoặc nuôi ao.
Thái Lan cũng là quốc gia đầu tiên sản xuất cá chẽm giống và có truyền thống
lâu đời về lĩnh vực này. Tuy nhiên, nhiều nước khác ở châu Á cũng có bờ biển để nuôi
thương mại loài cá này nhưng nhìn chung hoạt động nuôi trong suốt thập niên qua vẫn
phát triển chậm do thiếu nguồn cá giống và chưa tạo được uy tín cao về mặt hàng này.
Cá chẽm được nhiều nước trên thế giới nhập khẩu như Trung Quốc, Mỹ, Anh… Trong
đó, Singapore là nước nhập khẩu thực phẩm cá biển lớn trong khu vực châu Á tới
1.000 tấn/năm. Sản lượng đánh bắt cá chẽm cũng được FAO thống kê ở bảng 1.2.

Bảng 1. 2. Sản lƣợng cá chẽm đánh bắt trên thế giới (đơn vị: tấn) (FAO fishery statistic)
[13]

18


Năm

2001

2002

2003 2004

2005

70705 6064

72235

2006

được thả nuôi ghép với đối tượng khác nhau. Sản lượng cá nuôi nước lợ mặn đạt
13.865 tấn. Kết quả này còn hạn chế, một trong những nguyên nhân chủ yếu là do
chưa chủ động được nguồn cá giống. Việt Nam bắt đầu nghiên cứu sản xuất giống cá
biển từ những năm 1993 – 1994. Đến năm 2005, chúng ta cơ bản chủ động sản xuất
giống một số loài cá biển trong đó có cá chẽm.
Trong năm 2003 – 2004, Viện nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II và Trường Đại
học Nha Trang đã sản xuất 400.000 con giống cá chẽm. Dự án nuôi cá chẽm của công
ty cổ phần Vĩnh Hoàn được khởi động vào cuối năm 2010, và sẽ mở rộng diện tích ao
nuôi lên 300 ha vào năm 2012. Dự kiến, sản lượng cá chẽm của Vĩnh Hoàn trong năm
19


2012 là 700 tấn và 6.100 tấn vào năm 2013. Hiện nay ở Sóc Trăng cũng đã tiến hành
nuôi thí điểm cá chẽm công nghiệp đạt 70 tấn cá/ha. Vì vậy, để phát triển các loài cá
nuôi mới phù hợp với chế biến công nghiệp và tiềm năng thị trường, Chương trình
xuất khẩu thuỷ sản đến năm 2015 và định hướng đến năm 2020 của Bộ NN & PTNT
có đề xuất phát triển nhanh việc nuôi cá chẽm quy mô công nghiệp, nhằm đưa con cá
này trở thành một trong các sản phẩm thuỷ sản xuất khẩu chủ chốt, kim ngạch xuất
khẩu đạt từ 300 - 500 triệu USD vào năm 2015.
1.1.6 Nguyên liệu còn lại của quá trình chế biến cá chẽm và các hƣớng tận dụng
Sau quá trình chế biến, nguyên liệu còn lại chủ yếu là da, đầu, xương, vảy…
Ngành công nghệ chế biến các sản phẩm thủy sản ngày càng phát triển, kéo theo đó là
sự phát triển, nguyên liệu còn lại sau chế biến ngày càng nhiều ước tính chung có
khoảng 30 – 50% phế liệu so với tổng sản lượng chế biến. Thành phần khối lượng của
một số loài cá có giá trị kinh tế được tổng hợp ở bảng 1.3.
Bảng 1. 3. Thành phần khối lƣợng của một số loài cá c giá trị kinh tế [13]

Tên cá

Thịt phi lê


49,97

29,20

12,60

5,30

3,67

Đối

56,03

20,10

11,80

4,95

6,70

Tai
tượng

44,70

20,80


Sản xuất canxi hoạt tính từ xương cá

-

Sản xuất một số sản phẩm khác như guanine, protamine, insuline…
Thực tế cho thấy ngành Chế biến thủy sản trong nước hiện nay phát triển khá

mạnh mẽ nhưng công nghệ xử lý và tận dụng lượng nguyên liệu còn lại này thực sự
chưa phát triển và chưa được quan tâm đúng mức. Các sản phẩm sản xuất từ nguyên
liệu còn lại của quá trình chế biến thủy sản còn ít, chưa đa dạng, chất lượng chưa cao.
Vì vậy, các nhà chế biến thực phẩm thủy sản cần tìm giải pháp để nâng cao giá trị sử
dụng nguồn nguyên liệu còn lại này, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong chế
biến thủy sản, đồng thời giảm thiểu lượng nguyên liệu còn lại sau quá trình chế biến
thải ra môi trường.
1.2 Tổng quan về gelatin
1.2.1 Định nghĩa gelatin
Gelatin là sản phẩm thủy phân một phần của collagen có nguồn gốc tự nhiên như
da, mô của khớp nối, xương động vật và vảy các loài cá. Đây là một loại protein dễ
hấp thụ và chứa hầu hết các axit amin thiết yếu ngoại trừ tryptophan.

Hình 1. 2. Gelatin dạng hạt

1.2.2 Thành phần và cấu trúc gelatin
Gelatin là một hỗn hợp dị thể của các protein cao phân tử tan trong nước. Tính
theo khối lượng khô, gelatin chứa 98 – 99% protein. Protein được tạo thành từ những
21


peptit bậc 3, glycine X - Y, trong đó X và Y có thể là amino axit bất kỳ nhưng thường
thì proline giữ vị trí X và hydroxyproline ở vị trí Y [13].

0,030

15
0,055

20
0,080

24
0,200

27
0,700

30
0,870

Gelatin dạng hạt khô không mùi không vị, cứng trong suốt như thuỷ tinh, màu từ
vàng nhạt đến hổ phách.
Gelatin là protein lưỡng tính với điểm đẳng điện nằm trong khoảng 5 – 9 tùy
thuộc vào nguyên liệu thô và phương pháp chế tạo. Ở nhiệt độ thường gelatin có độ
ẩm từ 9 – 13% và trọng lượng riêng d = 1,3 – 1,4 [13].
1.2.5 Ứng dụng của gelatin
Trước đây, người xưa đã biết dùng keo gelatin để dán giấy, ghép gỗ, pha chế
nhựa để bẫy chim thú. Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì
gelatin ngày càng có nhiều ứng dụng.
a. Trong thực phẩm
Trong công nghệ thực phẩm, gelatin được dùng rất nhiều với các chức năng: làm
khô, bảo quản trái cây và thịt, sử dụng trong cà phê, bia, rượu và nước ép trái cây, chế
biến sữa bột và những loại thức ăn bột khác. Gelatin là thành phần cơ bản để sản xuất

cho phương pháp cũ, việc dùng băng gelatin để lấy dấu vân tay sẽ thu giữ được các
chất chứa trong vân tay, dù chỉ một phần triệu gam. Phân tích chúng, người ta xác định
được nhận dạng, tuổi tác, giới tính… của chủ nhân dấu vân tay đó. Sử dụng băng
gelatin để thu thập và “chụp ảnh hóa học” dấu vân tay sẽ cung cấp thông tin nhiều hơn,
nhanh hơn và chính xác hơn.

24


Hình 1. 7. Nhận dạng dấu vân tay

e. Trong y tế
Thành phần chủ yếu của băng y tế là gelatin. Băng này chứa các phân tử và tế
bào giúp sửa chữa mô bị thương do có dạng lỏng và đông lại sau khi đổ lên vết
thương. Ngoài tác dụng bảo vệ vết thương băng còn giúp mô bị tổn thương mau lành
hơn.
1.2.6 Các nghiên cứu về gelatin trong và ngoài nƣớc
1.2.6.1 Nghiên cứu trên thế giới
Thế giới đã biết đến gelatin cách đây hơn 5000 năm khởi đầu bằng việc người Ai
Cập cổ sử dụng collagen để làm vật liệu kết dính trong gia đình. Về sau có rất nhiều
nghiên cứu về gelatin và sản xuất gelatin ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau
[13].
Năm 1754, bằng sáng chế đầu tiên được cấp về việc sản xuất keo cho một người
thợ làm đồ gỗ. Chất keo dán tự nhiên này được sản xuất dựa trên thành phần cơ bản là
gelatin và một vài chất khác [13].
Năm 1871, phát hiện của bác sĩ người Anh Richard Leach Maddox đã đưa đến
bước đột phá trong lĩnh vực nhiếp ảnh. Bác sĩ đã phát hiện ra rằng “dry plate” với lớp
bạc bromua-gelatin nhạy cảm hơn “wet plate” được sử dụng đến lúc bấy giờ. Sau đó
những nghiên cứu sâu hơn của Charles Bennet đã hoàn thiện hơn phương pháp này.
Một trong những ưu điểm của kỹ thuật này là giảm thời gian rửa ảnh đi một cách đáng