Nghiên cứu chiết tách gelatin từ da heo tại đà nẵng để sản xuất viên nang cứng

Giới thiệu về Collagen

Định nghĩa

Collagen là loại protein chiếm 25% tổng lượng protein trong cơ thể, đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc của da, xương, khớp và giác mạc Cụ thể, collagen chiếm đến 70% lớp hạ bì của da, 20% xương, 50% khớp và gần như 100% giác mạc Chức năng chính của collagen là kết nối các mô trong cơ thể và kích thích quá trình trao đổi chất, giúp duy trì sức khỏe và sự đàn hồi của các bộ phận.

Cấu trúc

Collagen là một loại protein đơn giản, bao gồm ba chuỗi amino acid xoắn lại với nhau như sợi dây thừng Mỗi chuỗi được tạo thành từ hàng nghìn amino acid, chủ yếu là glycin và prolin.

Glycine và alanin chiếm gần một nửa lượng amino acid trong collagen, với các liên kết amino và cacboxyl của chúng kết nối với nhau qua liên kết hidro Ba chuỗi polypeptid xoắn lại tạo thành sợi collagen lớn hơn, tồn tại trong mô sống của động vật.

Collagen khác biệt với các loại protein khác nhờ vào trình tự các acid amin được sắp xếp trong ba chuỗi đơn vị của nó Mô hình phổ biến của collagen là Gly – X – Pro hoặc Gly – X – Hyp, trong đó X có thể là bất kỳ phân tử acid amin nào, nhưng Gly và Pro luôn có mặt.

Gelatin được chiết xuất từ collagen, là một mô hình phổ biến nhất, tạo thành lưới phân tử có tính đàn hồi nhờ vào các liên kết hidro.

Hình 1.1 Cấu trúc của gelatin

Tính chất của collagen

Collagen là một loại protein không tan trong nước nhưng có khả năng trương nở, với tỉ lệ co giãn khoảng 7% cho sợi ướt và 5% cho sợi khô Khi gặp nhiệt độ 60 độ C và tác động của acid, kiềm hoặc muối, collagen ẩm có thể phồng lên và co rút khoảng 1/3 đến 1/4 chiều dài của nó Nếu tiếp tục đun, collagen sẽ thủy phân thành gelatin.

Collagen là loại protein đặc biệt có khả năng chuyển hóa thành gelatin khi được đun sôi trong nước nóng Quá trình này xảy ra do sự mở vòng xoắn của ba sợi collagen và sự phá vỡ các liên kết hidro.

Do đó muốn sản xuất được gelatin thì phải kiểm soát được nhiệt độ ở mức thích hợp

Collagen bị thủy phân chậm bởi trysin và pepsin, trong khi đó gelatin dễ bị phân hủy hơn collagen

Collagen khi thêm cồn, muối, aceton hoặc heparin thì chúng có sợi dày và kết tủa [1]

Collagen tan trong glycerin, acid acetid, ure nhưng không tan trong nước lạnh

Collagen không tan trong nước nhưng có thể hút nước để nở ra Cứ 100g collagen khô có thể hút được 200g nước

Collagen có thể tác dụng với acid và kiềm do trong cấu trúc của collagen có gốc cacboxyl và amin

- Phản ứng với acid và kiềm :

Collagen có tính chất lưỡng tính nhờ vào sự hiện diện của các gốc amin và carboxyl, cho phép nó tương tác với cả acid và kiềm Trong môi trường acid, các ion acid tác động lên gốc amin, dẫn đến việc điện tích carboxyl bị ức chế và hình thành acid yếu với độ ion hóa thấp Ngược lại, gốc amin sẽ bị ion hóa, tạo ra ion NH3+.

Trong môi trường có nước, nước tương tác với các nhóm gốc mang điện trong cấu trúc protide và các ion Na+, Cl-, tạo ra tác dụng hợp nước phụ của collagen Điều này làm cho collagen trong môi trường acid và kiềm có khả năng hút nước cao hơn so với nước nguyên chất.

Dưới tác động của acid và kiềm mạnh, collagen sẽ bị biến đổi, dẫn đến quá trình chuyển hóa thành gelatin Acid và kiềm cắt đứt các liên kết peptide, phá vỡ cấu trúc collagen và phân hủy acid amin, giải phóng amoniac Khi cấu trúc collagen thay đổi, điểm iso điện (pI) của collagen giảm Tác dụng thủy phân của acid và kiềm tăng lên khi nhiệt độ môi trường tăng, và mức độ thủy phân được đánh giá qua độ bền gel của gelatin, sản phẩm thủy phân của collagen.

Do đó trong quá trình trích ly gelatin cần phải khống chế nhiệt độ và thời gian thích hợp để đảm bảo chất lượng của gelatin thành phẩm

Collagen không hòa tan trong nước ở nhiệt độ thường, nhưng có khả năng hút nước để trương nở Cụ thể, cứ 100g collagen khô có thể hút khoảng 200g nước, trong đó có 70g là nước liên kết và 20g là liên kết vững chắc Khi collagen tiếp xúc với nước, độ dày của mạch tăng lên 25%, trong khi độ dài chỉ tăng không đáng kể, dẫn đến tổng diện tích của phân tử collagen tăng lên gấp đôi.

Nước phân cực tác động lên liên kết hydro trong collagen, làm giảm độ bền của sợi gelatin từ 3 đến 4 lần Khi nhiệt độ tăng cao, hoạt động của mạch polypeptide gia tăng, dẫn đến sự yếu đi và phân tách thành các polypeptide nhỏ hơn Ở nhiệt độ khoảng 60 đến 65 độ C, collagen bắt đầu hút nước và bị phân giải.

Nhiệt độ phân giải của collagen trong nguyên liệu chưa qua xử lý thường cao, nhưng khi nguyên liệu đã được loại bỏ hoàn toàn chất khoáng, nhiệt độ phân giải sẽ giảm đáng kể.

Phân loại collagen theo nguồn gốc

 Da, gân, mạch máu, các cơ quan, xương

 Sụn (thành phần collagen chính của sụn)

 Reticulation thường được tìm thấy cùng loại 1

 Hình thành lamina cơ bản, lớp biểu mô tiết ra của màng đáy

 Bề mặt tế bào, tóc và nhau thai

Bảng 1.1 Phân loại collagen theo nguồn gốc

Gân/ dây chằng Da Khớp

Loại collagen I, II I, III II

Tỉ lệ giữa các loại collagen trong cấu trúc

Chiếm lượng rất lớn trong chất nền, sụn khớp

Chức năng của collagen

Collagen đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các mô và cơ quan, liên kết chúng với xương Là thành phần chính trong cấu trúc da, collagen biểu thị sức khỏe và độ bền của da Chiếm khoảng 70% tổng lượng protein trong cơ thể, collagen có vai trò thiết yếu trong sự phát triển của các mô, củng cố thành mạch và tạo ra hệ thống nâng đỡ, giúp duy trì các đặc tính cơ học của da như sức căng, độ ẩm và độ đàn hồi.

Collagen là một thành phần quan trọng trong mô liên kết của da cá, tương tự như sợi collagen có trong động vật có vú Tuy nhiên, collagen từ cá có độ bền nhiệt thấp hơn so với collagen của các động vật máu nóng có xương sống.

Ứng dụng của collagen

Ngày nay collagen được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt là lĩnh vực y học và thực phẩm

 Trong công nghiệp thực phẩm: Collagen được dùng làm vỏ bao, màng bọc kẹo, làm nguyên liệu sản xuất 1 số loại thực phẩm dinh dưỡng, thực phẩm chức năng

Collagen là thành phần quan trọng trong mỹ phẩm, giúp tạo ra hệ thống nâng đỡ cho da, cải thiện các đặc tính cơ học như sức căng và độ đàn hồi Nó cũng duy trì độ ẩm, mang lại làn da mịn màng và trẻ trung Hơn nữa, collagen kích thích quá trình tái tạo làn da, do đó thường được sử dụng làm nguyên liệu chính trong các sản phẩm như kem dưỡng da, dầu gội, mặt nạ, dưỡng tóc và sữa tắm.

Collagen là một vật liệu sinh học có khả năng phân hủy và tương thích sinh học cao, được ứng dụng rộng rãi trong y học và dược phẩm Nó có thể chế tạo thành nhiều dạng khác nhau, lý tưởng cho sản xuất các sản phẩm y tế như gạc vô trùng Ngoài ra, collagen còn được sử dụng làm hệ thống phân hủy sinh học cho các loại thuốc như thuốc tránh thai, kháng sinh, insulin và hormone tăng trưởng Trong lĩnh vực phẫu thuật thẩm mỹ, collagen hỗ trợ chữa lành vết thương cho bệnh nhân bỏng, tái tạo xương và phục vụ cho nhiều mục đích nha khoa, phẫu thuật và chỉnh hình.

1.1.7 Sự chuyển đổi từ collagen thành gelatin

Sự chuyển đổi collagen thành gelatin là quá trình chính trong sản xuất gelatin, trong đó các sợi collagen tổ chức cao, không tan trong nước, được chuyển đổi thành hệ thống khử polyme gọi là gelatin (Veis, 1964) Cấu trúc phức tạp của collagen dẫn đến sự đa dạng trong các phương pháp xử lý bằng enzyme và hóa chất, từ đó giải thích sự hiện diện của nhiều loại gelatin khác nhau.

Mặc dù đã áp dụng nhiều phương pháp kiểm soát chất lượng và sản xuất hiện đại, sản xuất gelatin thương mại vẫn chủ yếu dựa vào kinh nghiệm Quá trình này yêu cầu xúc tác thủy phân bằng axit hoặc kiềm để tạo ra gelatin, một dạng keo hòa tan trong nước, bên cạnh đó, việc thủy phân bằng enzyme cũng được áp dụng.

Cách đơn giản nhất để chuyển đổi collagen thành gelatin là thông qua việc biến đổi tính tan của collagen bằng cách gia nhiệt trong môi trường axit yếu đến 40°C Quá trình này làm cho các sợi collagen tách ra thành các đơn vị tropocollagen do bị cắt đứt các liên kết hidro và liên kết nước, từ đó giúp ổn định cấu trúc xoắn ốc của collagen Giai đoạn tiếp theo trong quá trình thuỷ phân collagen là sự duỗi thẳng của mạch, bao gồm việc cắt đứt cầu nối giữa các phân tử của ba chuỗi xoắn ốc, giúp gelatin dễ dàng hoà tan.

Giới thiệu về gelatin

Định nghĩa

Gelatin là một loại protein phức tạp, bao gồm các chuỗi polypeptide lớn, được hình thành từ việc thủy phân collagen có trong da, xương và mô của động vật Thành phần chính của gelatin là các amino acid tương tự như collagen, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.

8 amin sắp xếp trên một chuỗi đường thẳng và được liên kết bởi hai hay nhiều acid amin, là hỗn hợp dị thể các sợi polypeptide đơn và đa

Gelatin không tồn tại tự nhiên mà được chiết xuất từ protein collagen thông qua quá trình phá hủy các cấu trúc bậc 2 hoặc cao hơn ở nhiệt độ khác nhau.

Cấu trúc

Gelatin là một loại protein được hình thành từ các axit amin sắp xếp theo chuỗi thẳng, liên kết với nhau bởi sự kết hợp của hai hoặc nhiều axit amin Nó bao gồm một hỗn hợp các sợi polypeptid đơn và đa, trong đó mỗi sợi có cấu trúc proline xoắn ốc bên trái và chứa từ 300 đến 400 axit amin.

Thành phần hóa học cơ bản của gelatin gồm: 85 – 90% protein, 0,5 – 2% muối khoáng, 8 – 13% nước [3]

Cấu trúc hóa học cơ bản là –Ala – Gly – Pro – Arg – Gly – 4Hyp – Gly – Pro –

Hầu hết gelatin thương mại có khối lượng phân tử từ 15000 đến 25000 đvc, thường thì gelatin có khối lượng từ 50000 đến 70000 đvc

Gelatin, like other protein molecules, is primarily composed of large and complex polypeptide chains that contain amino acids similar to those found in collagen It consists of 18 different amino acids, including Glycine, Alanine, Valine, Leucine, Isoleucine, Serine, Threonine, Methionine, Aspartic acid, Glutamic acid, Lysine, Hydroxylysine, Arginine, Histidine, Phenylalanine, Tyrosine, Proline, and Hydroxyproline.

Tính chất của gelatin

Gelatin ở dạng tinh khiết, khô, không mùi, không vị, thể chất cứng, giòn, có màu vàng từ nhạt đến hổ phách, trong suốt, có độ ẩm từ 8-14%

Tính chất của gelatin phụ thuộc vào pH, nguyên liệu thu nhận, nhiệt độ, nồng độ, thời gian và phương pháp chiết tách b Tính chất hóa lý

- 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 2.7 cP, tối đa 3 cP

- 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

 Độ nhớt của gelatin phụ thuộc vào:

Các nguồn nguyên liệu khác nhau sẽ sản sinh ra các loại collagen khác nhau, ảnh hưởng đến quá trình phân giải và tạo ra dung dịch gelatin với khối lượng phân tử và thành phần acid amin đa dạng Điều này dẫn đến sự khác biệt về độ nhớt của các dung dịch gelatin.

Nồng độ dung dịch gelatin ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhớt của nó; cụ thể, khi nồng độ gelatin tăng, độ nhớt cũng tăng theo tỷ lệ thuận Sự gia tăng nồng độ dẫn đến tăng cường tương tác thủy động học giữa các phân tử, làm giảm tốc độ chảy của dung dịch và do đó, tăng độ nhớt.

Dung môi đóng vai trò quan trọng trong việc tác động đến các phân tử gelatin, đặc biệt là khi nồng độ dung dịch ở mức thấp Tuy nhiên, ảnh hưởng này sẽ giảm dần khi nồng độ dung dịch tăng lên.

- Nhiệt độ: dung dịch có nhiệt độ càng cao thì độ nhớt dung dịch càng thấp Trên

40 0 C thì độ nhớt giảm tỉ lệ mũ với độ tăng nhiệt độ

- Trong cấu trúc của gelatin có các nhóm COOH thể hiện tính acid và nhóm NH2 thể hiện tính base

- Trong môi trường acid, sự phân li nhóm acid bị kiềm hãm, gelatin có tác dụng như một base

- Trong môi trường base, sự phân li của nhóm acid bị kiềm hãm, gelatin có tác dụng như một acid

Gelatin tan trong nước và sẽ phồng lên khi khuấy, đặc biệt là gelatin khô Ở nhiệt độ 40°C trong 30 phút, gelatin sẽ hòa tan hoàn toàn, tạo thành dung dịch đồng nhất Mức độ hòa tan của gelatin phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ và kích thước phân tử.

- Gelatin tan trong các dung môi polyhidric alcohol như glycerol, propylene, glycol, sorbitol… những dung môi này dùng để giảm độ cứng của gelatin dạng phiến

- Gelatin không tan trong alcohol, aceton, benzen, petroleum và hầu hết trong các dung môi hữu cơ không phân cực

 Tính ổn định của gelatin

- Gelatin khô được bảo quản trong điều kiện kín ở nhiệt độ phòng có thể bảo quản trong nhiều năm

Tính ổn định của gelatin chịu ảnh hưởng lớn từ nhiệt độ và pH Để duy trì độ bền gel và độ nhớt, cần giữ gelatin trong khoảng pH từ 5-7 và ở nhiệt độ thấp, giúp hạn chế sự giảm sút theo thời gian.

- Gelatin có tính chất hình thành gel – dung dịch thuận nghịch Nhiệt độ đông đặc phụ thuộc vào hàm lượng proline và hydroproline

- Gelatin có nguồn gốc từ gia súc có nhiệt độ tạo gel cao 30 – 35 0 C

- Geltin da cá, hàm lượng prolien và hydroprolien thấp có nhiệt độ tạo gel thấp 8 – 10 0 C [2]

Thành phần % các axit amin của gelatin

Aspartic axit (6%), Arginin (8%), Alanin (9%), Glutamic axit (10%), Prolin và Hydroprolin (25%), Glycine (27%), các axit amin khác (10%), cụ thể được thể hiện qua Hình 1.3

Hình 1.3 Thành phần phần trăm các axit amin có trong gelatin

Phân loại gelatin theo phương pháp chiết

 Gelatin A: là gelatin được chiết xuất bằng phương pháp sử dụng acid

 Gelatin B: là gelatin được chiết xuất bằng phương pháp sử dụng base.

Ứng dụng của gelatin

Ngày nay gelatin được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt là lĩnh vực y học và thực phẩm

Gelatin là một thành phần quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm nhờ khả năng tạo liên kết tốt với nước, giữ bọt và điều chỉnh độ nhớt Nó bền vững trong các quá trình xử lý nhiệt, giúp tạo ra cấu trúc mềm mại cho sản phẩm Với những đặc tính này, gelatin được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất bánh kẹo và các loại thạch, góp phần làm tăng chất lượng và độ ổn định của sản phẩm.

Gelatin được sử dụng rộng rãi trong y học để chế tạo vỏ viên nang cứng và mềm, nhằm bảo vệ dược phẩm khỏi ánh sáng và oxy Ngoài ra, gelatin còn là một chất bổ sung dinh dưỡng, giúp cải thiện sức khỏe, đồng thời đóng vai trò là chất nền cho thuốc mỡ và kem đánh răng.

Gelatin được ứng dụng rộng rãi trong khoa học kỹ thuật, bao gồm việc đúc điện, chống thấm nước, cũng như nhuộm và phủ kính hiển vi Ngoài ra, gelatin còn đóng vai trò quan trọng trong môi trường nuôi cấy và là tác nhân nhũ hóa hữu ích khi kết hợp với các chất lỏng và chất phun xịt khác.

Trong ngành nhiếp ảnh, gelatin đóng vai trò quan trọng trong quá trình pha chế nhũ tương bạc halogenua, cần thiết để sản xuất phim Chất này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng phim tiếp xúc với ánh sáng cũng như quá trình rửa phim.

 Gelatin có khả năng hấp thụ nước gấp 5-10 lần thể tích của nó nên được dùng trong công nghiệp sản xuất đồ hộp để tránh hiện tượng rỉ nước [4]

Gelatin là nguồn thực phẩm giàu protein, không chứa cholesterol, đường hay chất béo, dễ tiêu hóa và hiếm khi gây dị ứng Nó có tác dụng giảm lượng muối trong máu và có thể thay thế một phần cho các sản phẩm có hàm lượng chất béo cao, do đó được xem là thực phẩm tốt cho chế độ ăn kiêng.

Phương pháp chiết tách

Chiết tách là tập hợp các phương pháp hóa học, vật lý và hóa lý được sử dụng để phân tách một hỗn hợp phức tạp thành các thành phần đơn giản hơn, từ đó tách riêng từng chất.

Phân loại: chiết lỏng-lỏng và chiết rắn-lỏng

Kỹ thuật chiết lỏng-lỏng dựa trên nguyên tắc phân bố chất phân tích giữa hai pha lỏng không trộn lẫn Trong quá trình này, chất phân tích có thể được hòa tan trong một trong hai dung môi, được chứa trong dụng cụ chiết như phễu hoặc bình chiết Hệ số phân bố nhiệt động Kb của cân bằng chiết là yếu tố quyết định hiệu quả của quá trình chiết, đồng thời nhiệt độ và môi trường axit cũng ảnh hưởng đáng kể đến kết quả chiết xuất.

 Điều kiện chiết lỏng-lỏng:

- Dung môi phải tinh khiết cao, để không làm nhiễm bẩn thêm các chất phân tích

- Dung môi chiết phải hòa tan tốt các chất phân tích, nhưng lại không hòa tan tốt với các chất khác trong mẫu

- Hệ số phân bố của hệ chiết phải lớn, để cho sự chiết được triệt để

- Phải chọn môi trường acid, pH thích hợp

- Phải thực hiện trong nhiệt độ phù hợp và giữ không đổi trong cả quá trình

Chiết lỏng-lỏng là phương pháp phổ biến trong ngành sản xuất hợp chất hữu cơ, chế biến nước hoa, và sản xuất dầu thực vật, cùng với nhiều lĩnh vực công nghiệp khác.

Chiết rắn-lỏng là công nghệ chuẩn bị mẫu sử dụng hạt rắm, dựa trên nguyên lý sắc ký, giúp phân bố các chất giữa hai pha.

Mẫu chất lỏng, bao gồm pha nước hoặc hữu cơ, được tách chiết thành dạng rắn Các hạt nhỏ và xốp được nhồi trong thiết bị chuyên dụng nhằm tách biệt các thành phần khác nhau của mẫu.

 Điều kiện chiết rắn-lỏng

- Tính chọn lọc của pha tĩnh chiết

- Các chất chiết mà dung môi rửa giải phải có độ sạch cao

Quá trình chiết xuất cần diễn ra nhanh chóng và đạt trạng thái cân bằng một cách nhanh nhất, đồng thời phải đảm bảo không có phản ứng hóa học nào xảy ra làm hỏng hoặc mất đi pha rắn và chất phân tích.

- Quá trình chiết phải có tính thuận nghịch

- Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích trong quá trình chiết bởi bất kỳ nguồn nào

- Sự chiết được thực hiện trong điều kiện nhất định phù hợp

Chiết rắn-lỏng là phương pháp phổ biến trong phân tích môi trường như nước và đất, trong ngành thực phẩm bao gồm nước hoa quả, bảo quản và sữa, cũng như trong hóa sinh với nước tiểu và trong ngành dược phẩm-y học liên quan đến thuốc và máu.

Đánh giá chất lượng gelatin

Hàm lượng kim loại nặng

Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử AAS

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên nguyên lý hấp thụ của hơi nguyên tử Khi chiếu năng lượng bức xạ đặc trưng vào đám hơi nguyên tử, cường độ bức xạ còn lại sau khi bị hấp thụ sẽ được đo Từ đó, nồng độ của các nguyên tố trong mẫu phân tích có thể được xác định.

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần phải thực hiện các quá trình sau đây:

Để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hoặc dung dịch) sang trạng thái hơi của các nguyên tử tự do, cần lựa chọn các điều kiện và loại trang bị phù hợp Quá trình này bao gồm hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu.

Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử mới sinh ra, các nguyên tử trong trạng thái hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định, tạo ra phổ hấp thụ đặc trưng Trong quá trình này, cường độ của chùm tia sáng sẽ bị ảnh hưởng và giảm đi.

Sự hấp thụ của 14 loại nguyên tử phụ thuộc vào nồng độ của chúng trong môi trường xung quanh Để nghiên cứu nguyên tố, nguồn phát chùm tia sáng được gọi là nguồn bức xạ đơn sắc hoặc bức xạ cộng hưởng.

Hệ thống máy quang phổ cho phép thu thập toàn bộ chùm sáng và phân ly để chọn một vạch hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu nhằm đo cường độ của nó Cường độ đo được là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử Trong một khoảng thời gian xác định, giá trị cường độ này có mối quan hệ phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố trong mẫu phân tích.

Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là thiết bị chuyên dụng để phân tích hàm lượng kim loại nặng trong không khí, đất, nước, phân bón và các sản phẩm nông nghiệp.

Máy có hai loại lỹ thuật nguyên tử hóa mẫu:

 Nguyên tử hóa nguyên liệu bằng ngọn lửa ( áp dụng hầu hết các nguyên tố: Cu,

 Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngon lửa ( lò Graphite, bộ tạo Hydrua, bộ hóa hơi lạnh phân tích thủy ngân)

Độ nhớt

Độ nhớt và khả năg tạo gel của gelatin phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Ở nhiệt độ

< 20 0 C, dù hàm lượng gelatin rất thấp vẫn có khả năng tạo gel Ở nhiệt độ >35 0 C, phân

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên tắc máy AAS

15 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

Khả năng tạo gel của gelatin là một trong những tính chất quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của nó Độ bền của gel khi đông được xác định bởi độ Bloom, là khối lượng tính bằng gam cần tác dụng lên bề mặt gel có đường kính 13mm để làm lún khối gel 4mm Gel có hàm lượng gelatin 6,67% được giữ ổn định ở 10°C trong 16-18 giờ Trên thị trường, gelatin có độ Bloom dao động từ 50-300 Bloom (gam).

Độ ẩm

Độ ẩm của mẫu là yếu tố quan trọng trong quá trình sản xuất và bảo quản, ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm theo thời gian Để đảm bảo hiệu quả, cần xác định chính xác độ ẩm, thường nằm trong khoảng 8-14% Khi độ ẩm thấp hơn 8%, gelatin có tính hút ẩm cao, dẫn đến khó khăn trong việc xác định chính xác các tính chất vật lý.

Cảm quan

Gelatin thành phẩm có thể ở dạng phiến hoặc bột, với màu sắc từ vàng nhạt đến hổ phách Khi ở dạng khô, gelatin ổn định trong không khí, nhưng khi chuyển sang dung dịch, nó dễ bị hỏng do vi sinh vật.

Độ hòa tan

Độ hòa tan là khả năng của chất rắn, chất lỏng hoặc khí hòa tan vào dung môi, tạo ra dung dịch đồng nhất Độ hòa tan phụ thuộc vào các đặc tính vật lý và hóa học của chất tan và dung môi, cùng với các yếu tố như nhiệt độ, áp suất và pH của dung dịch.

Gelatin không tan trong nước lạnh nhưng có khả năng trương nở và mềm ra khi ngâm trong nước, hấp thụ nước với khối lượng gấp 5 đến 10 lần so với lượng nước trong gelatin Nó tan hoàn toàn trong nước nóng và khi nguội sẽ tạo thành thạch đông Gelatin cũng tan trong acid acetic nhưng không tan trong etanol, chloroform và ether.

Độ tro

Lượng tro được tính bằng cách nhiệt phân ở 550 0 C Thông thường lượng tro lên đến 2.5% có thể chấp nhận được trong công nghệ thực phẩm.

Thuyết về màu sắc

Cấu tạo của vật thể có màu

Do sự khác biệt trong cấu tạo hóa học, các vật thể hấp thụ và bức xạ ánh sáng với tỷ lệ và cường độ khác nhau Những tia phản xạ này tác động vào hệ thống cảm thụ thị giác, gửi tín hiệu đến hệ thần kinh trung ương, từ đó tạo ra cảm giác màu sắc Màu sắc của mỗi vật thể chính là sự kết hợp của các tia phản xạ mà nó phát ra.

Thuyết mang màu

Dựa trên quan điểm của Butlorow và Aleksev năm 1876, O.Witt đã phát triển thuyết đầu tiên về màu sắc của hợp chất hữu cơ Thuyết này cho rằng hợp chất hữu cơ có màu sắc là do sự hiện diện của các nhóm nguyên tử chưa bão hòa hóa trị trong phân tử.

Phân loại màu

Phẩm màu thực phẩm gồm có 2 loại: phẩm màu tự nhiên và phẩm màu nhân tạo

Phẩm màu tự nhiên được chiết xuất từ nguyên liệu tự nhiên như bột nghệ cho màu vàng, gấc và hạt điều cho màu đỏ, và lá dứa cho màu xanh Tuy nhiên, loại phẩm màu này có độ bền không cao, nên cần sử dụng với lượng lớn để đạt hiệu quả Do đó, chúng chủ yếu được sử dụng trong chế biến thực phẩm.

17 trong gia đình, còn nếu sử dụng trong chế biến thực phẩm công nghiệp thì sẽ rất tốn kém, làm giá thành của sản phẩm tăng cao

Phẩm màu nhân tạo đa dạng và dễ sử dụng, được sản xuất qua phản ứng tổng hợp hóa học Chúng có độ bền cao và chỉ cần một lượng nhỏ để biến đổi màu sắc thực phẩm Tuy nhiên, việc sử dụng phẩm màu nhân tạo phải tuân theo tỷ lệ quy định và được Bộ Y tế cấp giấy chứng nhận Sử dụng không đúng cách có thể gây ra nguy hiểm cho sức khỏe, bao gồm ngộ độc, dị ứng, và nguy cơ ung thư.

Chọn nguyên liệu

a Màu đỏ từ hạt điều màu

Màu trong hạt điều màu chính là màu annato có bản chất là carotenoid

Caroteniod gồm 2 thành phần tạo màu chính là:

 Bixin: có màu đỏ đến cam, phân tử phân cực yếu nên không tan trong nước, chỉ tan trong dầu, dung môi hữu cơ như cloroform, ethyl acetate, aceton,…

Norbixin là một sắc tố màu cam pha vàng, có phân tử phân cực mạnh hơn, không tan trong nước có pH thấp, nhưng tan tốt trong môi trường kiềm và ít tan trong dung môi hữu cơ Sắc tố này còn được biết đến với màu xanh đặc trưng của lá dứa.

Lá dứa là loại cây dễ trồng, phổ biến ở nhiều nơi với màu xanh tươi mát Dịch chiết xuất từ lá dứa dễ hòa tan trong nước, bền màu ngay cả khi ở nhiệt độ cao và mang lại hương thơm dễ chịu, đặc trưng.

1.5.6 Công dụng của nhuộm màu

Nhuộm màu giúp cho sản phẩm bắt mắt đa dạng

Làm giảm căng thẳng, stress cho bệnh nhân trong quá trình điều trị và sử dụng thuốc

Màu tự nhiên ít độc hại, nguy hiểm hơn so với phẩm màu nhân tạo

DỤNG CỤ, HÓA CHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Dụng cụ và hóa chất

 Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp xác định các chỉ tiêu hoá lý

a Phương pháp xác định kim loại nặng bằng phương pháp phổ hấp thu nguyên tử AAS

Hình 2.1 Máy hấp thụ quang phổ AAS

Hệ thống AAS (Quang phổ hấp thụ nguyên tử) phát hiện các nguyên tố trong mẫu chất lỏng hoặc rắn bằng cách sử dụng các bước sóng đặc trưng của bức xạ điện từ từ nguồn sáng Mỗi nguyên tố hấp thụ các bước sóng khác nhau, và độ hấp thụ này được đo theo các tiêu chuẩn cụ thể Thực tế, AAS tận dụng các bước sóng bức xạ khác nhau mà các nguyên tử hấp thụ để xác định thành phần của mẫu.

Trong hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), các chất phân tích được nguyên tử hóa để phát ra và ghi lại các bước sóng đặc trưng Quá trình kích thích diễn ra khi các nguyên tử hấp thụ năng lượng, dẫn đến sự tăng năng lượng của các electron trong các nguyên tử đó.

Khi electron trở về trạng thái năng lượng ban đầu, chúng phát ra năng lượng dưới dạng ánh sáng với bước sóng đặc trưng của nguyên tố Bằng cách phân tích bước sóng và cường độ ánh sáng, có thể phát hiện các yếu tố cụ thể và đo lường nồng độ của chúng.

Phân tích các nguyên tố kim lọai với số lượng các nguyên tố có thể phân tích được: 67 nguyên tố kim loại và á kim (tương ứng với 67 đèn Cathode)

Nghiên cứu này sử dụng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử để xác định hàm lượng các kim loại nặng như chì, cadimi và asen Phương pháp phân tích khối lượng được áp dụng để đảm bảo độ chính xác trong việc đo lường các kim loại này.

Phương pháp phân tích khối lượng là một kỹ thuật định lượng dùng để xác định hàm lượng chất trong mẫu thử sau khi trải qua phản ứng hóa học hoặc tác động vật lý Để xác định hàm lượng chất cần phân tích, sản phẩm sẽ được cân chính xác.

Những thiết bị dùng để phân tích khối lượng trong nghiên cứu:

Lò nung được sản xuất tại Trung Quốc, nổi bật với tính năng bền bỉ và hiệu suất cao, thường được sử dụng trong việc tro hóa và nghiên cứu sốc nhiệt vật liệu trong phòng thí nghiệm Thiết bị này áp dụng công nghệ tiên tiến với hệ thống trở đốt bố trí đều ba mặt, giúp nhiệt độ phân bố đồng đều và gia nhiệt nhanh chóng Với động cơ công suất lớn, lò nung đảm bảo sự ổn định trong quá trình vận hành Kích thước nhỏ gọn cùng nguyên lý hoạt động đơn giản khiến lò nung trở thành công cụ dễ sử dụng, phục vụ cho nhiều mục đích như thiêu kết gốm sứ và đồ thủy tinh, do đó được ưa chuộng trong các ứng dụng nghiên cứu và sản xuất.

Lò nung được thiết kế đặc biệt với thân lò bằng gốm cách nhiệt bền bỉ, bên ngoài làm từ tôn thép chất lượng cao, đảm bảo độ chắc chắn Cảm biến nhiệt nhạy và chính xác, điều khiển qua núm xoay, trong khi phần điều khiển tách rời khỏi thân lò giúp tránh ảnh hưởng từ nhiệt độ cao Đặc biệt, lò nung có chức năng chống quá tải và quá dòng, đảm bảo an toàn tối đa trong quá trình sử dụng.

Trong nghiên cứu này, lò nung được dùng để phân tích tro tổng số và phá mẫu để đo các chỉ tiêu kim loại nặng

Quá trình sấy khô các vật liệu diễn ra nhờ vào sự truyền nhiệt từ vùng gia nhiệt tới không khí trong tủ, kết hợp với chuyển động dòng nhiệt do chênh lệch nhiệt độ tạo ra.

Bảng điều khiển bên ngoài cho phép người dùng tùy chỉnh các yếu tố quan trọng như nhiệt độ sấy, thời gian sấy và tốc độ gia nhiệt của máy, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi trong quá trình sử dụng.

- Sấy các dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh sau khi rửa hay hấp khử trùng

- Dùng để sấy dung dịch gelatin

- Dùng để tính độ hao hụt khối lượng sau khi sấy

Cân phân tích là loại cân điện tử tiểu ly chuyên dùng để đo trọng lượng với độ chính xác cao, cho phép xác định khối lượng của vật thể với sai số chỉ 0.1 mg Thiết kế tinh tế của cân giúp thực hiện các phép đo nhanh chóng và hiệu quả Cân phân tích thường được ứng dụng trong việc cân các mẫu có khối lượng nhỏ, yêu cầu độ phân giải và chính xác cao.

Phương pháp hóa học

a Phép thử tạo kết tủa

Chuẩn bị dung dịch thử, thêm dung dịch hoặc dung dịch kali dichromat 1:15 trộn nước với acid clohydric loãng, xuất hiện kết tủa vàng b Phép thử tạo độ đục

Để chuẩn bị dung dịch mẫu thử, cần thêm acid tanic vào etanol và sau đó cho nước cất vào, tạo ra dung dịch đục Tiếp theo, thực hiện phép thử giải phóng amoniac bằng cách đun nóng mẫu thử với soda lime, dẫn đến việc khí amoniac được giải phóng, làm xanh quỳ tím ẩm.

Quy trình nghiên cứu

Xử lí nguyên liệu Trích ly Lọc

Cô đặc Nhuộm màu Sấy

Hình 2.5 Quy trình chung Hình 2.4 Cân phân tích

Da heo sau khi mua về rửa sạch, loại bỏ mỡ thừa và lông

Xử lý với axit acetic để loại bỏ các tạp chất dính trên bề mặt da, giảm bớt mùi hôi của da heo

Rửa sạch phần da đã được ngâm axit acetic qua nước sạch nhiều lần rồi

Ngâm với Ca(OH)2 để loại bỏ hoàn toàn lượng dư axit và làm mềm da để dễ dàng chiết thu được gelatin

Trong giai đoạn này, việc khảo sát nồng độ các hóa chất sử dụng và thời gian ngâm là rất quan trọng để thu được gelatin với hiệu suất cao nhất Phương pháp chiết gelatin được thực hiện bằng cách chưng cách thủy, giúp tối ưu hóa quá trình chiết xuất.

Trong môi trường axit loãng hoặc kiềm, collagen sẽ phồng lên và giữ nước nhưng không tan, trong khi gelatin lại tan Ở nhiệt độ dưới 50°C, gelatin có thể tan trong mọi độ pH, tạo thành hỗn hợp nhớt, trong khi collagen chỉ co lại và mất khả năng giữ nước.

Chưng cách thủy là phương pháp quan trọng để collagen biến thành dạng keo Tuy nhiên, nếu nhiệt độ chưng quá cao, quá trình thủy phân gelatin sẽ xảy ra mạnh mẽ, dẫn đến việc giảm độ dính và độ đông của keo.

Thời gian chưng quá lâu có thể làm giảm chất lượng keo, dẫn đến độ dính và độ keo suy yếu, đồng thời làm cho màu sắc trở nên đậm hơn.

Vì thế nên lựa chọn chưng cách thủy ở thời gian dài và nhiệt độ thích hợp để đạt được hiệu suất thu gelatin cao nhất

Trong giai đoạn này có khảo sát thời gian và nhiệt độ chưng c Lọc

Lọc phần da heo và lớp mỡ để thu được dung dịch gelatin giúp sản phẩm tinh khiết hơn và có màu sắc đẹp mắt hơn.

Sử dụng phương pháp lọc nóng để loại bỏ các chất không tan, giữ cho dung dịch luôn đủ nóng nhằm ngăn ngừa sự kết dính và giảm thiểu hao hụt gelatin trong quá trình lọc Tiến hành cô đặc dung dịch để đạt được hiệu quả tối ưu.

Cô đặc dung dịch bằng cách đun trên bếp điện đến khi dung dịch cô đặc thì dừng

Cô đặc để giảm đi thời gian của việc sấy mẫu e Sấy

Sấy dung dịch cô đặc bằng tủ sấy giúp loại bỏ nước dư thừa, đưa gelatin về độ ẩm tối ưu cho việc bảo quản.

Làm đông để bảo quản và tạo hình cho sản phẩm g Nhuộm màu

Để nhuộm màu gelatin, bạn cần ngâm miếng gelatin vào dung dịch màu đã pha trộn với các chất hóa dẻo và phụ gia, giúp gelatin trương nở và thấm màu Sau đó, sấy ở nhiệt độ 50°C trong 30 phút, rồi cho vào khuôn để tạo hình và làm đông mẫu.

Sơ đồ nghiên cứu

Da heo được sơ chế

Xử lý da heo với CH3COOH

Ngâm da heo trong Ca(OH)2

Hình 2.6 Sơ đồ nghiên cứu chiết tách gelatin

Chọn nguồn nguyên liệu

Da heo được mua tại chợ Bắc Mỹ An, thành phố Đà Nẵng Nguyên liệu phải tươi, đã được loại bỏ mỡ thừa và lông

Lựa chọn nguyên liệu da heo vì có nguồn cung dồi dào, rẻ, dễ kiếm, thu được hiệu suất gelatin khá cao.

Khảo sát quy trình chiết tách gelatin từ da heo

Khảo sát nồng độ axit acetic để xử lý với da heo

Axit axetic có tác dụng hiệu quả trong việc loại bỏ bụi bẩn bám trên bề mặt da heo, đồng thời giúp khử mùi khó chịu Ngoài ra, axit này còn làm trương nở các phần mỡ thừa, giúp quá trình loại bỏ mỡ trở nên dễ dàng hơn sau khi ngâm.

Tiến hành khảo sát nồng độ axit acetic 1%, 2%,3%,4%,5% cố định thời gian ngâm là 20 phút

Bảng 3.1 Khảo sát sự thay đổi hiệu suất theo nồng độ ngâm axit acetic

STT Nồng độ axit acetic

27 Đồ thị 3.1 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hiệu suất theo nồng độ axit acetic

Dựa vào bảng số liệu 3.1 và đồ thị 3.1, có thể thấy rằng hiệu suất chiết tách gelatin đạt cao nhất khi xử lý nguyên liệu với axit acetic ở nồng độ 1% Do đó, nồng độ này được chọn làm kết quả để tiến hành các công đoạn tiếp theo.

Xử lí bằng cách ngâm với dung dịch axit acetic trong 20 phút nhằm loại bỏ mùi tanh, mỡ thừa và các tạp chất bẩn

Hình 3.1 Da heo xử lý với axit acetic

Khảo sát nồng độ và thời gian ngâm da heo trong base

 Nồng độ ngâm Ca(OH) 2

Ngâm da heo trongCa(OH)2 để loại bỏ hoàn toàn lượng axit dư và làm cho collagen có trong da heo trương nở lên

Nghiên cứu chọn nồng độ Ca(OH)2 thay đổi là 5; 7.5; 10; 12.5;15% và cố định thời gian ngâm là 6 giờ

Bảng 3.2 Khảo sát nồng độ base ảnh hưởng đến hiệu suất thu gelatin

STT Nồng độ Ca(OH) 2

Nồng độ Ca(OH) 2 (%) Đồ thị 3.2 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hiệu suất theo nồng độ Ca(OH) 2

Theo bảng số liệu 3.2 và đồ thị 3.2, khi ngâm da heo với Ca(OH)2 ở nồng độ 10%, hiệu suất thu được gelatin đạt cao nhất là 26,8% Việc sử dụng nồng độ Ca(OH)2 này mang lại kết quả tối ưu cho quá trình chiết xuất gelatin.

10% cho các bước nghiên cứu tiếp theo

 Thời gian ngâm Ca(OH) 2

Thay đổi thời gian ngâm Ca(OH)2 nhằm xác định thời gian tối ưu cho hiệu suất thu gelatin cao nhất Nghiên cứu được thực hiện với các khoảng thời gian là 2h, 3h, 4h, 5h và 6h, trong khi nồng độ Ca(OH)2 được giữ cố định ở mức 10%.

Bảng 3.3 Khảo sát thời gian ngâm base ảnh hưởng đến hiệu suất thu gelatin

Thời gian ngâm Ca(OH) 2 (giờ) Đồ thị 3.3.Biểu diễn sự thay đổi của hiệu suất theo thời gian ngâm Ca(OH) 2

Theo bảng số liệu 3.3 và đồ thị 3.3, hiệu suất tăng rõ rệt từ 1 đến 5 giờ Tuy nhiên, trong khoảng thời gian từ 5 đến 6 giờ, hiệu suất có xu hướng giảm Do đó, thời gian ngâm tối ưu nhất là 5 giờ.

Kết quả khảo sát cho thấy, khi xử lý nguyên liệu với Ca(OH)2 ở nồng độ 10% trong thời gian 4 giờ, hiệu suất gelatin thu được là cao nhất Do đó, đây sẽ là điều kiện tối ưu để tiến hành các công đoạn tiếp theo.

3.2.3 Khảo sát dung môi để chiết gelatin

Khảo sát để thấy dung môi chiết cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình chiết để thu được gelatin

Tiến hành khảo sát ở môi trường nước, axit, base ở 70 0 C trong vòng 5 giờ

Bảng 3.4 Khảo sát hiệu suất thu được theo dung môi chiết gelatin

STT Dung dịch chiết Nhiệt độ

Dựa vào bảng 3.4, có thể nhận thấy rằng mặc dù điều kiện nhiệt độ và thời gian giống nhau, nhưng hiệu suất gelatin thu được lại khác biệt rõ rệt Cụ thể, hiệu suất gelatin khi chiết bằng base đạt 23,8%.

Khảo sát nhiệt độ và thời gian chiết gelatin trong base

Nhiệt độ và thời gian là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất chiết gelatin Nhiệt độ thấp có thể làm giảm hiệu suất chiết do quá trình chuyển hoá không diễn ra triệt để Ngược lại, khi chiết ở nhiệt độ cao và thời gian dài, collagen sẽ phân giải thành gelatin, nhưng đồng thời cũng tạo ra các sản phẩm phân giải như gentone và gelatose, gây tổn thất cho gelatin thành phẩm Hơn nữa, ở nhiệt độ cao, các axit amin trong gelatin có thể bị biến tính, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng của gelatin thu được.

Nghiên cứu nhiệt độ chiết ở 60; 65; 70; 75; 80 0 C và cố định thời gian là 6h giờ

Bảng 3.5 Khảo sát sự thay đổi hiệu suất theo nhiệt độ chiết

Nhận xét: Dựa vào bảng 3.5 và đồ thị 3.4, ta thấy chiết gelatin ở 75 0 C thì đạt hiệu suất cao nhất lên đến 24,68%

Nghiên cứu thời gian chiết ở 1; 2; 3; 4; 5 giờ và cố định nhiệt độ là 75 0 C

Nhiệt độ ( 0 C) Đồ thị 3.4 Sự thay đổi hiệu suất theo nhiệt độ chiết

Bảng 3.6 Khảo sát sự thay đổi hiệu suất theo thời gian chiết

5 7 25,564 5,274 20,63 Đồ thị 3.5 Sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian chiết

Theo bảng số liệu 3.6 và đồ thị 3.5, hiệu suất thu gelatin tăng từ 3 đến 5 giờ, nhưng sau 5 giờ, lượng gelatin thu được giảm rõ rệt Do đó, thời gian chiết tối ưu để đạt hiệu suất thu gelatin cao nhất là 5 giờ, với tỷ lệ đạt 24,56%.

Kết quả khảo sát cho thấy, khi tiến hành trích li ở nhiệt độ 75 độ C trong thời gian 5 giờ, hiệu suất gelatin thu được là cao nhất.

 Chiết gelatin bằng chưng cách thủy

Chưng cách thủy ở nhiệt độ 75°C trong 5 giờ giúp collagen chuyển hóa thành dạng keo Nếu nhiệt độ quá cao, quá trình thủy phân gelatin sẽ diễn ra mạnh, dẫn đến giảm độ dính và độ đông của keo.

Thời gian chưng quá lâu có thể làm giảm chất lượng keo, dẫn đến độ dính và độ keo kém hơn, đồng thời màu sắc cũng trở nên đậm hơn.

Vì thế nên lựa chọn chưng cách thủy ở thời gian dài và nhiệt độ thích hợp để đạt được hiệu suất thu gelatin cao nhất

Lọc hỗn hợp đã chưng cách thủy để thu được dung dịch gelatin Áp dụng phương pháp lọc nóng để loại bỏ các chất không tan, đồng thời giữ dung dịch ở nhiệt độ đủ nóng nhằm ngăn ngừa tình trạng kết dính trong quá trình lọc.

Để cô đặc dung dịch, hãy đun trên bếp điện ở công suất 300w cho đến khi dung dịch trở nên keo và có khả năng đông lại khi để ngoài không khí Sau khi hoàn tất, cần bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh hoặc đậy nắp kín nếu để ở môi trường bên ngoài Việc để gelatin tiếp xúc lâu với không khí có thể dẫn đến việc gelatin bị cứng và nhiễm vi sinh vật.

Sấy dung dịch cô đặc bằng tủ sấy là quá trình loại bỏ nước dư, giúp gelatin đạt độ ẩm chuẩn 10% để bảo quản hiệu quả.

Hình 3.3 Cô đặc dung dịch gelatin

Hình 3.4 Sấy dung dịch cô đặc trong tủ sấy

Sơ đồ thực nghiệm

Da heo đã được xử lí

Rửa da heo trong CH3COOH 1%

Ngâm da heo trong Ca(OH)2 10%

Lọc Trích li với Ca(OH)2 10%

Cô đặc đến khi còn 25ml

Rửa lại với nước cất nhiều lần

Rửa lại với nước cất

Hình 3.5 Sơ đồ thực nghiệm

Đánh giá chất lượng gelatin thành phẩm

Đánh giá cảm quan

Thử bẳng mắt thường, gelatin có dạng phiến màu vàng nhạt, ổn định trong không khí [7]

Độ tan

Không tan trong nước lạnh nhưng sẽ trương nở và mềm ra khi ngâm trong nước, hấp thụ nước với khối lượng gấp 5 đến 10 lần Khi tan trong nước nóng, nó sẽ tạo thành thạch đông khi nguội.

Phép thử tạo kết tủa

Chuẩn bị dung dịch thử với tỉ lệ 1:100 bằng cách thêm dung dịch trinitrophenol (chuẩn bị bằng cách hòa tan 1g trinitrophenol khan trong 100ml nước nóng) hoặc dung dịch kali dichromat 1:15 trộn với acid clohydric loãng (tỉ lệ thể tích acid clohydric loãng bằng thể tích dung dịch kali dichromat 1:15) Khi thực hiện, sẽ xuất hiện kết tủa vàng.

So sánh giữa mẫu trắng và mẫu thử gelatin

Kết luận: Sau khi bỏ thuốc thử vào mẫu thử thì ta thấy dung dịch xuất hiện kết tủa vàng

Phép thử tạo đục

Hòa tan 1g acid tannic trong 1ml etanol và thêm nước cho đến khi đạt tổng thể tích 10ml Chuẩn bị dung dịch này trước khi sử dụng Để tạo dung dịch thử, pha loãng với tỉ lệ 1:5000 và thêm dung dịch acid tannic, sẽ thấy dung dịch trở nên đục.

Kết luận: Dung dịch sau khi bỏ thuốc thử vào thì bị đục màu

Phép thử giải phóng ammoniac

Đun nóng mẫu thử với soda lime, khí ammoniac sẽ được giải phóng Phát hiện khí ammoniac bằng giấy quỳ tím ẩm [7]

Hình 3.6 Phép thử tạo kết tủa

Hình 3.7 Phép thử tạo đục

Kết luận: Khí thoát ra có mùi khai, làm xanh quỳ tím ẩm

Đánh giá chỉ tiêu hóa lý

Độ ẩm

Mục đích: xác định độ ẩm nằm trong mức chuẩn nhằm xác định đúng tính chất vật lý và làm quá trình chế biến, bảo quản dễ dàng hơn

Rửa sạch chén sứ rồi cho vào sấy khô, đem cân đến khối lượng không đổi Cân chính xác m1 gam gelatin đem đi sấy khô ở nhiệt dộ 105 – 110 0 C

Lấy ra để nguội trong bình hút ẩm

Cân đến khối lượng m2 không đổi [7]

Hình 3.8 Phép thử giải phóng amoniac

Bảng 3.7 Kết quả kiểm tra độ ẩm

Khối lượng bì + gelatin trước sấy(g)

Khối lượng bì + gelatin sau sấy (g) Độ ẩm (%)

Tro tổng số

Để tiết kiệm nguyên liệu, chúng ta có thể sử dụng mẫu mới bằng cách nung phần gelatin đã đo độ ẩm ở nhiệt độ 550 – 600 độ C, sau đó để nguội sản phẩm trong bình hút ẩm.

Cân trên cân phân tích đến khối lượng không đổi [7]

Bảng 3.8 Kết quả kiểm tra tro tổng số

Kết luận: Hàm lượng tro trong mẫu đạt 0.97 % nhỏ hơn 2% nên đạt yêu cầu về chỉ tiêu gelatin

Khối lượng bì + gelatin sau sấy (g) Độ tro (%)

Độ rã: thử theo Dược điển Việt Nam 5

Mục đích: Vì là dung dịch tạo vỏ nang nên cần kiểm tra độ rã trong môi trường cơ thể người

Cách pha môi trường mô phỏng dịch ruột:

Hòa tan 6.8 gam Kali Dihydrophosphat trong 250ml nước và trộn đều Tiếp theo, thêm 77ml Natri Hydroxyd 0,2N cùng 500ml nước, sau đó cho 10g Pancreatin vào và trộn đều Điều chỉnh pH của dung dịch thu được đến 6,8±0,1 bằng dung dịch Natri Hydroxyd 0,2N hoặc Acid Hydrocloric 0,2N, rồi pha loãng với nước đủ để đạt tổng thể tích 1000ml.

Bảng 3.9 Kết quả kiểm tra độ rã Môi trường mô phỏng dịch ruột

≤ 30 22p15 22ph23 21ph56 21ph56 22ph43 21ph58

Kết quả thử nghiệm cho thấy cả 6 mẫu gelatin đều đạt yêu cầu độ tan rã, khi tất cả đều rã hoàn toàn trong thời gian dưới 30 phút, phù hợp với tiêu chuẩn độ rã của viên nang cứng.

3.4.4 Xác định hàm lượng kim loại nặng Chì, Cadimi, Asen trong mẫu

Mẫu thử được hòa tan trong hỗn hợp axit sulfuric và axit clohydric, hoặc được vô cơ hóa bằng axit sulfuric, axit nitric và có thể thêm axit percloric Để xác định các nguyên tố trong dung dịch thử, sử dụng phương pháp AAS với bước sóng và điều kiện vận hành thiết bị phù hợp.

Ghi chú: KPH - Không phát hiện

Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm, hàm lượng kim loại trong mẫu Gelatin được xác định là nằm trong giới hạn cho phép theo quy định.

3.5 Nhuộm màu dung dịch vỏ nang

Tạo dung dịch màu

Đi từ nguồn nguyên liệu tự nhiên để nhuộm màu dung dịch gelatin

Hình 3.11 Quy trình tạo dung dịch màu

Nguyên liệu Rửa sạch Ngâm

Lọc Pha loãng Dung dịch màu

Hình 3.10 Màu của hạt điều và lá dứa

Nhuộm màu dung dịch vỏ nang

Hình 3.12 Quy trình nhuộm màu gelatin

Hình 3.13 Tạo dung dịch viên nang cứng

Công thức làm viên nang

Thành phần vỏ nang

 Gelatin: 35-45% tan trong các dịch sinh học ở nhiệt độ cơ thể, có khả năng tạo màng và tạo gel tốt

 Nước: tỉ lệ 0.7-1.3 so với gelatin tùy vào độ nhớt

 Các chất khác: chất bảo quản, chất tạo màu,…

Quá trình tạo vỏ nang cứng

 Bước 1: Hòa tan các chất tạo màu, chất bảo quản và các chất phụ khác vào nước tạo thành dung dịch đồng nhất

 Bước 2: Ngâm gelatin vào dung dịch trên cho trương nở hoàn toàn

 Bước 3: Đun glycerin, cho gelatin đã trương nở vào đun cách thủy để hòa tan

 Bước 4: Lọc, giữ nóng để chế nang

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận Đã chọn được nguyên liệu phù hợp điều kiện nghiên cứu là da heo mua tại chở Bắc Mỹ An Đã xây dựng được quy trình chiết gelatin từ da heo với hiệu suất khá tốt như sau:

 Điều kiện xử lí nguyên liệu:

 Sử dụng CH3COOH 1% ngâm rửa nguyên liệu trong 20p phút nhằm khử mùi, khử mỡ, loại bỏ tạp chất

Ngâm nguyên liệu trong dung dịch Ca(OH)2 nồng độ 10% trong 5 giờ giúp làm mềm mại thể chất da heo và giữ lại lượng collagen hiệu quả.

 Dung môi chiết: Sử dụng base để chiết gelatin

Chiết gelatin từ da heo với điều kiện nhiệt đọ 75 0 C và thời gian là 5 giờ

Cô đặc đến khi còn 25ml dung dịch thì dừng

Sấy dung dịch gelatin ở nhiệt độ 70 0 C trong 6 giờ để gelatin có độ ẩm 10,24%

1) Đã tạo ra được gelatin thành phẩm

2) Đã định tính được gelatin thành phẩm

 Phép thử tạo kết tủa với dung dịch kali dichromat tạo kết tủa vàng (Đúng)

 Phép thử tạo đục với tannin trong etanol (Đúng)

 Phép thử giải phóng amoniac bằng cách đun nóng gelatin với sodalime làm xanh quỳ tím ẩm (Đúng)

3) Đánh giá chất lượng gelatin từ da heo chiết được

 Kim loại nặng: đều đạt yêu cầu

4) Đã nhuộm được đỏ và xanh từ hạt điều và lá dứa

Do thời gian hạn chế trong quá trình nghiên cứu, việc thu thập tài liệu và tìm hiểu sâu về quy trình sản xuất gelatin, nhuộm màu vỏ nang và sản xuất viên nang cứng vẫn còn nhiều thiếu sót.

Do đó, hướng đề xuất để hoàn thiện đề tài là:

 Tạo được vỏ viên nang cứng, khảo sát tỉ lệ giữa nguyên liệu và dung môi

Hình 0.3 Gelatin nhuộm màu xanh từ lá dứa

Hình 0.2 Gelatin nhuộm màu đỏ từ hạt điều