1 Tổng quan 1 2 Định nghĩa 1 3 Phân loại gelatin 1 3.1 Dựa theo nguồn gốc nguyên liệu 2 3.2 Dựa theo cấu trúc phân tử 2 3.3 Dựa theo phương thức sản xuất 3 3.4 Dựa vào hình dáng bên ngoài 3 4 Cấu tạo 4 Thành phần 5 5 Tính chất 7 5.1 Khối lượng phân tử và sự phân bố khối lượng phân tử 7 5.2 Điểm đẳng điện 8 5.3 Khả năng hòa tan trong nước 8 6 Khả năng tạo gel 8 6.1 Gelatin trong nước 10 6.2 Gelatin tan trong dung dịch 12 7 Ứng dụng 17 7.1 Gelatin trong công nghiệp thực phẩm 17 7.2 Ứng dụng gelatin trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo 17 7.3 Ứng dụng gelatin trong công nghiệp sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa 26 7.4 Cách thức sử dụng gelatin trong quá trình sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa 27 7.4.1 Một số lĩnh vực có ứng dụng gelatin trong công nghiệp sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa 28 7.5 Ứng dụng gelatin trong công nghiệp sản xuất đồ uống 31 7.6 Ứng dụng gelatin trong công nghiệp sản xuất thịt 34 7.7 Ứng dụng gelatin trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức năng 35 7.8 Qui trình điển hình : qui trình sản xuất yogurt ca cao 39 8 Nguồn khai thác và phương pháp sản xuất 41 8.1 Nguồn khai thác 41 8.2 Phương pháp sản xuất 41 8.2.1 Quy trình sản xuất gelatin từ FDA 41 8.2.2 Phương pháp sản xuất gelatin từ “GMIA Hand Book” 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 1 Tổng quan Gelatin là sản phẩm thu được từ collagen. Sản phẩm gelatin thương mại đầu tiên xuất hiện ở Hà Lan vào khoảng năm 1685, sau đó xuất hiện ở Anh vào khoảng năm 1700. Cuối thế kỷ 19, ngành công nghiệp sản xuất gelatin xuất hiện, làm tăng thêm ứng dụng và ổn định tính chất sản phẩm. Năm 1850, công nghiệp sản xuất gelatin xuất hiện tại Mỹ. nguồn nguyên liệu chính lúc này là da chưa thuộc và xương. Đến năm 1930, ngành sản xuất này phát triển mạnh mẽ khi da heo được xem như một nguồn nguyên liệu. Trong công nghiệp thực phẩm, gelatin là một trong những loại keo ưa nước hoặc hợp chất cao phân tử tan được trong nước có thể sử dụng như tác nhân tạo gel, tạo độ đặc hoặc tác nhân ổn định cấu trúc. Gelatin khác với các loại keo khác ở chỗ trong khi hầu hết các loại keo khác là polisaccharide (như carrageenan, pectin, agar, …) thì gelatin lại là một loại protein chứa tất cả các acid amin thiết yếu ngoại trừ trytophane. Hiện nay, lượng gelatin được sản xuất hàng năm trên thế giới ước tính khoảng 2000 tấn và lượng gelatin sử dụng trong thực phẩm mỗi năm tăng khoảng 3%, chủ yếu trong sản xuất bánh kẹo và thực phẩm năng lượng thấp. 2 Định nghĩa Gelatin là polipeptit cao phân tử thu nhận từ collagen – thành phần protein chủ yếu của mô liên kết động vật, bao gồm xương, da và gân. Tên “gelatin” được sử dụng phổ biến từ khoảng năm 1700 có nguồn gốc từ chữ Latin “gelatus”, có nghĩa là màng hay chất làm đông. Thuật ngữ gelatin mặc dù đôi khi được dùng để đề cập các tác nhân tạo gel nói chung nhưng lại dùng để nói riêng đến vật liệu protein tạo từ collagen đã bị thoái hóa do nhiệt. Hiện nay, có nhiều cách khác nhau để định nghĩa gelatin: Theo dược điển của Mỹ (American PharmacopoeiaUSP 29NF 24, 2006): gelatin là sản phẩm thu được bởi sự thủy phân một phần collagen có nguồn gốc từ da, mô liên kết hoặc xương của động vật. Theo dược điển châu Âu (European Pharmacopoeia 5, 2005): gelatin là một loại protein tinh chế, thu được bởi sự thủy phân một phần collagen bằng phương pháp acid (gelatin loại A), kiềm (gelatin loại B) hoặc enzyme. Theo “Food Chemical Codex 5th, 2003”: gelatin là sản phẩm thu được bằng phương pháp thủy phân kiềm, acid hoặc enzyme collagen – thành phần chính của da, xương và mô liên kết ở động vật. 3 Phân loại gelatin Có rất nhiều cách để phân loại gelatin tùy thuộc vào phương pháp sản xuất, nguyên liệu, đặc tính sản phẩm… Sau đây là vài cách phân loại cơ bản. 3.1 Dựa theo nguồn gốc nguyên liệu Gelatin động vật: là gelatin sản xuất từ da, xương, gân động vật có vú. Gelatin cá: là gelatin sản xuất từ da các loại cá như cá tuyết, cá trắm cỏ,… Gelatin từ cá có hàm lượng proline và hydroxyproline thấp nên có nhiệt độ tạo gel thấp (vì số liên kết hydro hình thành thấp). 3.2 Dựa theo cấu trúc phân tử Gelatin thuỷ phân: là gelatin mất khả năng tạo gel khi bị thủy phân thành các polypeptide mạch ngắn. Các sản phẩm thủy phân này được tạo ra bằng cách sử dụng enzyme thực hiện quá trình thủy phân, sau đó tiệt trùng, cô đặc và cuối cùng là sấy. Không giống như các protein khác, các sản phẩm thủy phân từ gellatin không có vị 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 thịt; nguồn protein trong thực phẩm ăn kiêng; chất mang trong quá trình tạo hạt mà không làm biến đổi các tính chất vật lý, hóa học của hạt; chất tạo bọt,… Gelatin ester hóa: là gelatin ester hóa 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 vị kém, dễ bị oxy hóa, không tan trong nước. Quá trình ester hóa gellatin giúp bổ sung acid béo vào thực phẩm). Gelatin tan trong nước lạnh (gelatin sử dụng liền – instant gelatins): là loại gelatin khi sấy không qua pha tạo gel, có cấu trúc vô định hình, không tạo tinh thể. Cấu trúc vô định 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. Loại gel này được sản xuất bằng cách sử dụng công đoạn sấy phun hoặc sấy thùng quay. Theo cách này gelatin có thể được sấy có kèm theo phụ gia hoặc không. Cấu trúc vô định hình thu được khi quá trình tạo gel diễn ra trong lúc sấy. Về tính chất lưu biến học, gel của gelatin dạng này tương tự như gel của các dạng gelatin khác nhưng động học của quá trình tạo gel lại khác biệt. Trong khi gel của gelatin loại này đạt được 90% độ chắc của nó sau 30 phút thì gel của gelatin thông thường yêu cầu nhiều thời gian hơn. Thêm vào đó, gel của gelatin thông thường có độ chắc cao hơn ngay cả khi tương tự về nồng độ và chất lượng gelatin sử dụng. Để tránh sự tạo tảng và đảm bảo sự đồng nhất thì tỉ lệ hòa tan nên dùng là 1:5 ÷ 1:7. Gelatin biến tính bằng phương pháp hóa học: các nhóm amino, carboxyl, hydroxyl trong các amino acid của gelatin có thể phản ứng với các chất hóa học để làm biến đổi các đặc tính hóa học và vật lý của gelatin. Gelatin biến tính loại này được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực nhiếp ảnh và mỹ phẩm, việc sử dụng chúng trong lĩnh vực thực phẩm và y dược hiện đang bị cấm.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM TIỂU LUẬN MÔN: PHỤ GIA THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: GELATIN GVHD: MÃ LỚP HỌC PHẦN: NHĨM: Th.S LÊ VĂN NHẤT HỒI 210502603 13 Tp Hồ Chí Minh, 29/10/2013 DANH SÁCH NHĨM: ĐỒN ANH TÚ TRẦN VĂN QUÍ TRẦN MINH THUẬN PHẠM THANH THỦY HỒ TRẦN HOÀNG UYÊN 10270801 10212711 10274011 10224151 10287121 MỤC LỤC Tổng quan Định nghĩa Phân loại gelatin 3.1 Dựa theo nguồn gốc nguyên liệu 3.2 Dựa theo cấu trúc phân tử 3.3 Dựa theo phương thức sản xuất 3.4 Dựa vào hình dáng bên ngồi Cấu tạo Thành phần Tính chất 5.1 Khối lượng phân tử phân bố khối lượng phân tử 5.2 Điểm đẳng điện 5.3 Khả hòa tan nước Khả tạo gel 6.1 Gelatin nước .10 6.2 Gelatin tan dung dịch .12 Ứng dụng 17 7.1 Gelatin công nghiệp thực phẩm .17 7.2 Ứng dụng gelatin công nghiệp sản xuất bánh kẹo 17 7.3 Ứng dụng gelatin công nghiệp sản xuất sữa sản phẩm từ sữa .26 7.4 Cách thức sử dụng gelatin trình sản xuất sữa sản phẩm từ sữa 27 7.4.1 Một số lĩnh vực có ứng dụng gelatin cơng nghiệp sản xuất sữa sản phẩm từ sữa 28 7.5 Ứng dụng gelatin công nghiệp sản xuất đồ uống 31 7.6 Ứng dụng gelatin công nghiệp sản xuất thịt 34 7.7 Ứng dụng gelatin sản xuất sản phẩm thực phẩm chức 35 7.8 Qui trình điển hình : qui trình sản xuất yogurt ca cao 39 Nguồn khai thác phương pháp sản xuất .41 8.1 Nguồn khai thác 41 8.2 Phương pháp sản xuất 41 8.2.1 Quy trình sản xuất gelatin từ FDA 41 8.2.2 Phương pháp sản xuất gelatin từ “GMIA Hand Book” 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 Tổng quan Gelatin sản phẩm thu từ collagen Sản phẩm gelatin thương mại xuất Hà Lan vào khoảng năm 1685, sau xuất Anh vào khoảng năm 1700 Cuối kỷ 19, ngành công nghiệp sản xuất gelatin xuất hiện, làm tăng thêm ứng dụng ổn định tính chất sản phẩm Năm 1850, công nghiệp sản xuất gelatin xuất Mỹ nguồn nguyên liệu lúc da chưa thuộc xương Đến năm 1930, ngành sản xuất phát triển mạnh mẽ da heo xem nguồn nguyên liệu Trong công nghiệp thực phẩm, gelatin loại keo ưa nước hợp chất cao phân tử tan nước sử dụng tác nhân tạo gel, tạo độ đặc tác nhân ổn định cấu trúc Gelatin khác với loại keo khác chỗ hầu hết loại keo khác polisaccharide (như carrageenan, pectin, agar, …) gelatin lại loại protein chứa tất acid amin thiết yếu ngoại trừ trytophane Hiện nay, lượng gelatin sản xuất hàng năm giới ước tính khoảng 2000 lượng gelatin sử dụng thực phẩm năm tăng khoảng 3%, chủ yếu sản xuất bánh kẹo thực phẩm lượng thấp Định nghĩa Gelatin polipeptit cao phân tử thu nhận từ collagen – thành phần protein chủ yếu mô liên kết động vật, bao gồm xương, da gân Tên “gelatin” sử dụng phổ biến từ khoảng năm 1700 có nguồn gốc từ chữ Latin “gelatus”, có nghĩa màng hay chất làm đơng Thuật ngữ gelatin dùng để đề cập tác nhân tạo gel nói chung lại dùng để nói riêng đến vật liệu protein tạo từ collagen bị thối hóa nhiệt Hiện nay, có nhiều cách khác để định nghĩa gelatin: Theo dược điển Mỹ (American Pharmacopoeia-USP 29-NF 24, 2006): gelatin sản phẩm thu thủy phân phần collagen có nguồn gốc từ da, mô liên kết xương động vật Theo dược điển châu Âu (European Pharmacopoeia 5, 2005): gelatin loại protein tinh chế, thu thủy phân phần collagen phương pháp acid (gelatin loại A), kiềm (gelatin loại B) enzyme Theo “Food Chemical Codex 5th, 2003”: gelatin sản phẩm thu phương pháp thủy phân kiềm, acid enzyme collagen – thành phần da, xương mơ liên kết động vật Phân loại gelatin Có nhiều cách để phân loại gelatin tùy thuộc vào phương pháp sản xuất, nguyên liệu, đặc tính sản phẩm… Sau vài cách phân loại Page 3.1 Dựa theo nguồn gốc nguyên liệu Gelatin động vật: gelatin sản xuất từ da, xương, gân động vật có vú Gelatin cá: gelatin sản xuất từ da loại cá cá tuyết, cá trắm cỏ,… Gelatin từ cá có hàm lượng proline hydroxyproline thấp nên có nhiệt độ tạo gel thấp (vì số liên kết hydro hình thành thấp) 3.2 Dựa theo cấu trúc phân tử Gelatin thuỷ phân: gelatin khả tạo gel bị thủy phân thành polypeptide mạch ngắn Các sản phẩm thủy phân tạo cách sử dụng enzyme thực trình thủy phân, sau tiệt trùng, đặc cuối sấy Không giống protein khác, sản phẩm thủy phân từ gellatin khơng có vị đắng nên sử dụng cho nhiều sản phẩm thực phẩm: chất tạo cấu trúc cho sản phẩm sữa; chất tạo nhũ công nghệ chế biến sản phẩm từ thịt; nguồn protein thực phẩm ăn kiêng; chất mang q trình tạo hạt mà khơng làm biến đổi tính chất vật lý, hóa học hạt; chất tạo bọt,… Gelatin ester hóa: gelatin ester hóa acid béo, giúp cải thiện khả tạo nhũ, mở rộng chức sinh học acid béo (một số acid béo bổ sung trực tiếp vào thực phẩm mùi vị kém, dễ bị oxy hóa, khơng tan nước Q trình ester hóa gellatin giúp bổ sung acid béo vào thực phẩm) Gelatin tan nước lạnh (gelatin sử dụng liền – instant gelatins): loại gelatin sấy không qua pha tạo gel, có cấu trúc vơ định hình, khơng tạo tinh thể Cấu trúc vơ định hình gelatin loại cho phép trương nở nhanh mạnh Mạng phân tử ba chiều liên kết lỏng lẻo, xếp phân tử hoàn toàn ngẫu nhiên, lực liên kết phân tử lực liên kết nội phân tử yếu nên nước dễ dàng xâm nhập vào cấu trúc phân tử với lượng lớn tạo thành cấu trúc tương tự gel Loại gelatin hút ẩm mạnh khó tạo gel nồng độ thấp Loại gel sản xuất cách sử dụng công đoạn sấy phun sấy thùng quay Theo cách gelatin sấy có kèm theo phụ gia không Cấu trúc vô định hình thu trình tạo gel diễn lúc sấy Về tính chất lưu biến học, gel gelatin dạng tương tự gel dạng gelatin khác động học trình tạo gel lại khác biệt Trong gel gelatin loại đạt 90% độ sau 30 phút gel gelatin thơng thường u cầu nhiều thời gian Thêm vào đó, gel gelatin thơng thường có độ cao tương tự nồng độ chất lượng gelatin sử dụng Để tránh tạo tảng đảm bảo đồng tỉ lệ hòa tan nên dùng 1:5 ÷ 1:7 Gelatin biến tính phương pháp hóa học: nhóm amino-, carboxyl-, hydroxyl- amino acid gelatin phản ứng với chất hóa học để làm biến đổi đặc tính hóa học vật lý gelatin Gelatin biến tính Page loại sử dụng chủ yếu lĩnh vực nhiếp ảnh mỹ phẩm, việc sử dụng chúng lĩnh vực thực phẩm y dược bị cấm 3.3 Dựa theo phương thức sản xuất Loại A: có pH = 3.8-5.5 Gelatin loại A gelatin chế biến theo phương pháp thủy phân acid Loại chế biến từ da heo đông lạnh xương sau rửa Loại B: có pH =7.5-10.5 Gelatin loại B gelatin chế biến theo phương pháp thủy phân kiềm Loại chế biến từ da thú 3.4 Dựa vào hình dáng bên ngồi Dựa vào hình dáng bên ngồi, người ta chia gelatin thành loại: Gelatin dạng hạt: có màu vàng nhạt tới suốt Hình – Gelatin dạng hạt Gelatin dạng tấm: có dạng mỏng, khơng có mùi tanh, nặng khoảng 2-3g/lá, mềm ngâm trong nước lạnh Page Hình – Gelatin dạng Cấu tạo Cấu trúc bậc 1: Phân tử gelatin gồm 18 amino acid khác liên kết theo trật tự xác định, tuần hoàn, tạo nên chuỗi polypeptide với khoảng 1000 acid amin Chuỗi peptide có chiều dài khác phụ thuộc nguồn nguyên liệu, chuỗi có đầu nhóm amino, đầu nhóm carboxyl Cấu trúc thường gặp gelatin Gly – X – Y (với X chủ yếu nhóm proline Y chủ yếu nhóm hydroxyproline) Hình – Cấu trúc Gly – X – Y thường gặp Gelatin Gelatin chứa nhiều nhóm glycine, proline 4-hydroxyproline Cấu trúc chuỗi gelatin là: – Ala – Gly – Pro – Arg – Gly – Glu – Hyp – Gly – Pro Page Hình – Cấu trúc gelatin Cấu trúc bậc 2: tổ hợp chuỗi polypeptide xoắn lại theo hình xoắn ốc Cấu trúc bậc 3: chuỗi xoắn tự xoắn quanh nó, tạo nên cấu trúc phân tử dạng dây thừng, gọi proto fibril Trong phân tử gelatine có số nhóm tích điện: carboxyl, imidazole, amino, guanidino Tỷ lệ nhóm ảnh hưởng đến pH pI gelatin Ngồi nhóm khơng mang điện tích nhóm hydroxyl (serine, threonine, hydroxyproline, hydroxylysine, tyrosine) nhóm peptide (-CO-NH-) quy định khả tạo liên kết hydro, quy định cấu trúc phân tử Thành phần Tất acid amin có mặt protein diện gelatin ngoại trừ tryptophane cystine phát vết chúng Bảng – Thành phần acid amin có mặt thủy phân 100g mẫu Gelatin Acid amin Khối lượng (gam) Glycine 26 – 31 Alanine – 11 Valine 2,6 – 3,4 Leucine 3,0 – 3,5 Isoleucine 1,4 – Phenylalanine 2–3 Trytophane - Serine 2,9 – 4,2 Threonine 2,2 – 4,4 Tyrosine 0,2 – Proline 15 – 18 Page Hydroxyproline 13 – 15 Methionine 0,7 – Cysteine - Cystine vết Lysine 4–5 Arginine 8–9 Histidine 0,7 – Acid aspartic 6–7 Acid glutamic 11 – 12 Hydroxylysine 0,8 – 1,2 Hình – Thành phần phần trăm acid amin Gelatin Bảng – Tỷ lệ thành phần acid amin Gelatin sản xuất từ da cá 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 Page Alanine 10,3 10,3 Proline 9,8 9,5 Tyrosine 0,5 0,5 Valine 1,7 1,8 Methionine 1,7 1,6 Isoleucine 1,1 1,2 Leucine 2,0 2,1 Phenylalanine 1,2 1,2 Lysine 2,7 2,5 Tính chất Gelatin chất rắn dạng miếng, vảy, bột hạt, khơng mùi, khơng vị, suốt, có màu từ vàng nhạt đến màu trắng Ở nhiệt độ thường độ ẩm thường, gelatin chứa từ 9-12% ẩm có tỉ trọng riêng từ 1,3-1,4 Các hạt gelatin rắn ngâm nước hút nước trương nở Gelatin hấp thu lượng nước gấp 5-10 lần khối lượng Khi gia nhiệt, gelatin hydrat hóa nhanh chóng chuyển thành dạng dung dịch Gelatin tan polyol glycerin, propylen glycol, sorbitol, manitol, không tan cồn, aceton, CCl4, benzen, ether dung môi hữu khác Các muối phosphat, citrat, sulfat nồng độ thấp làm gelatin dung dịch nồng độ cao kết tủa Gelatin thực phẩm, có chứa loại amino acid cần thiết cho người Gelatin phụ gia thực phẩm nên khơng có giới hạn sử dụng 5.1 Khối lượng phân tử phân bố khối lượng phân tử Gelatin có bloom cao thường chứa tỉ lệ lớn (30 – 35%) phân tử có kích thước giống dạng chuỗi -và - Phần lớn Gelatin chứa tổ hợp với phân tử có khối lượng 10 triệu polypeptit với phân tử có khối lượng 80.000 Sự phân bố khối lượng phân tử: dạng Gelatin thường gặp bao gồm chuỗi với khối lượng phân tử 230.000-340.000, chuỗi với khối lượng phân tử 123.000 – 230.000, chuỗi với khối lượng phân tử 80.000 – 125.000 chuỗi nhỏ 10.000 – 80.000 Page thịt nhằm mục đích tăng hàm lượng protein sản phẩm Vì khả tạo liên kết tốt với nước gelatin sử dụng để gia tăng hàm lượng ẩm hạ giá thành sản phẩm Tuy nhiên thời gian gần đây, việc sử dụng gelatin lĩnh vực bị cắt giảm tổ chức bảo vệ người tiêu dùng Một số sản phẩm từ thịt có sử dụng gelatin là: “Ham” (giăm bơng): o Đối với giăm bơng có q trình hun khói: bột gelatin hấp thu nước thịt trình chế biến tạo lớp màng giúp hàn kín khối thịt làm nguội o Đối với giăm bơng có trải qua q trình nấu: gelatin tạo gel với dịch lỏng tách trình chế biến, trình giúp giữ nước bên chung quanh sản phẩm Gelatin giúp làm cứng lớp thạch thu trực tiếp từ mô liên kết nhằm tạo vẻ hấp dẫn nhát cắt đẹp cho sản phẩm o Gelatin thủy phân thêm vào sản phẩm giăm nhằm tăng hàm lượng protein Thịt hộp: gelatin tạo gel với nước thất thoát trình chế biến trùng Gelatin sử dụng sản phẩm loại gelatin có độ bền gel cao (200 250 Bloom) với lượng 0,5 2% Đối với sản phẩm thịt có hàm lượng nước hàm lượng chất béo cao dễ xảy 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 Lượng gelatin sử dụng phụ thuộc vào có mặt tác nhân liên kết khác Nước thịt đông: nước thịt đông dùng rộng rãi làm lớp phủ ngồi trang trí cho sản phẩm thịt như: giăm bông, patê, thịt hộp Các sản phẩm nước thịt đông truyền thống làm từ gelatin loại B carrageenan Sự kết hợp hai chất mang lại cho sản phẩm nước thịt đơng tính chất sau: o Giảm thời gian định hình o Gel tạo thành chắc, bền vững o Tăng nhiệt độ tan chảy (thêm 10% carrageenan vào gelatin giúp làm tăng độ tan chảy từ 30oC lên 53oC) Bảng 12 - Ứng dụng gelatin công nghệ sản xuất thịt Loại sản phẩm Chức gelatin Giăm Tạo liên kết Độ Bloom Loại gelatin Độ nhớt Hàm lượng sử dụng 200 �250 A/B Trung bình �2% Page 35 Thịt đông Tạo gel, tạo cấu trúc 150 �280 A/B Trung bìnhcao 3,5 �8% Thịt hộp Tạo cấu trúc 250 �280 A/B Trung bìnhcao 1,5 �3% Thịt bò muối Tạo liên kết 250 �280 A/B Trung bìnhcao 1,5 �3% Patê Tác nhân làm ổn định 180 �250 A/B Trung bìnhcao 1,3 �3% Thịt nấu chín đơng lạnh Tạo liên kết với thịt 200 �240 B Trung bìnhcao 0,5 �3% 7.7 Ứng dụng gelatin sản xuất sản phẩm thực phẩm chức Gelatin có thuộc tính như: nguồn protein có chất lượng cao, khơng chứa cholesterol, đường chất béo, không gây dị ứng, dễ dàng tiêu hóa chúng xem xét để sản xuất sản phẩm thực phẩm dành cho người ăn kiêng Ngồi xem xét tính công nghệ chúng khả tạo gel, liên kết, khả tạo màng mà chúng sử dụng chất thay nhằm cắt giảm lượng muối, đường, chất béo cho sản phẩm thực phẩm Các ứng dụng gelatin sản xuất loại thực phẩm chức là: Các sản phẩm “gum”: o Sản phẩm “gum” trái chứa hàm lượng đường thấp: chúng có tính chất cảm quan tương tự sản phẩm “gum” truyền thống Hàm lượng đường sản phẩm cắt giảm nhờ sử dụng tác nhân thay đường như: polydextrose nutriose, sản phẩm gelatin đóng vai trò tác nhân liên kết o Các sản phẩm “gum” trái có hàm lượng protein cao: trường hợp gelatin thủy phân sử dụng sản phẩm tạo thành có tác dụng hỗ trợ bảo vệ khớp xương, sụn dây chằng o Các sản phẩm “gum” trái có bổ sung chất xơ: sản phẩm dạng đóng vai trò điều hòa trao đổi chất thể o Các sản phẩm “gum” trái khác như: gum trái có thành phần sữa, cà phê, “chocolate” Các “snack”: sản phẩm dạng gelatin thủy phân thường sử dụng Gelatin thủy phân sản phẩm kết hợp mức độ cao tính Page 36 công nghệ dinh dưỡng Các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng đặc biệt, cung cấp cho vận động viên có mức độ hoạt động cao nhằm ngăn ngừa bảo vệ khớp cơ, dây chằng, xương Bảng 13 – Ích lợi gelatin thủy phân “ snack” Các lĩnh vực ứng dụng Trong bánh kẹo Các sản phẩm dinh dưỡng Thanh “chocolate” - - - - Thanh ngũ cốc + ++ + - Thanh protein ++ ++ - ++ Thanh lượng ++ + - - Các bảo vệ, ngăn ngừa bệnh khớp ++ + + + ++ ++ + - ++ + + - + ++ - - Các Các snack dành cho có mục người ăn đích kiêng có hàm dinh lượng dưỡng carbonhydrate đặc thấp biệt Các dinh dưỡng có tác dụng làm đẹp Các Lợi ích gelatin thủy phân “snack” Tăng Giảm lượng Xây cường carbonhydrat Giảm cân dựng lượng e khối protein Thanh gia vị Page 37 sản phẩm snack khác Thanh kẹo + ++ - - Chú thích: ++ đề nghị cho ứng dụng + thích hợp cho ứng dụng - không đề nghị cho ứng dụng Bảng 14 - Ứng dụng tính cơng nghệ gelatin thủy phân việc sản xuất “snack” Các lĩnh vực ứng dụng Trong bánh kẹo Các sản phẩm dinh dưỡng Các snack có mục đích dinh dưỡng Tính cơng nghệ gelatin thủy phân “snack” Khả Sự hình Khả Tác nhân cải thành cải thiện kết dính thiện mùi bọt cấu trúc vị Thanh “chocolate” ++ - + ++ Thanh ngũ cốc _ ++ + + Thanh protein ++ + ++ ++ Thanh lượng ++ + ++ ++ Các bảo vệ, ngăn ngừa bệnh khớp + + + - + + + + Các dành cho người ăn kiêng Page 38 có hàm lượng carbonhydrate thấp đặc biệt Các dinh dưỡng có tác dụng làm đẹp + + + - Các sản phẩm snack có tác dụng giải trí Thanh gia vị - ++ + + Thanh kẹo - ++ + + Chú thích: ++ đề nghị cho ứng dụng + thích hợp cho ứng dụng - không đề nghị cho ứng dụng Các sản phẩm có chứa “chocolate”: “chocolate” sản phẩm phức tạp xem xét khía cạnh vật lý hóa học Các ứng dụng dựa thuộc tính độ nhớt, độ ẩm, hàm lượng béo kích thước phần tham gia Bơ cacao đóng vai trò đặc biệt quan trọng chất lượng sản phẩm quy trình sản xuất đồng thời tác động tới khuynh hướng sử dụng sản phẩm “chocolate” người tiêu dùng (đặc biệt đối tượng ăn kiêng) Hiện sử dụng sản phẩm gelatin thủy phân để thay cho lượng bơ cacao “chocolate” tính chất vật lý, cảm quan màu sắc, mùi vị, độ nhớt, kết tinh độ tan chảy tương tự sản phẩm ban đầu Và nhân tố quan trọng giúp cho gelatin thủy phân ứng dụng rộng rãi lĩnh vực gelatin thủy phân thích hợp tốt với quy trình sản xuất “chocolate” Pho mát có hàm lượng béo thấp: theo nhà dinh dưỡng phó mát giúp cải thiện hàm lượng canxi thể mặt khác lại làm tăng lượng chất béo hấp thu Và chất béo phó mát thành phần quan trọng để tạo nên mùi vị ưa thích cho sản phẩm Khi sử dụng, gelatin thay phần lớn chất béo phó mát nước giữ đặc tính phó mát truyền thống Ngoài kiểm Page 39 nghiệm cho thấy gelatin giúp cải thiện thuộc tính tan chảy sản phẩm 7.8 Qui trình điển hình : qui trình sản xuất yogurt ca cao Page 40 Page 41 Nguồn khai thác phương pháp sản xuất 8.1 Nguồn khai thác Gelatin protein có nguồn gốc từ collagen, có nhiều gân, dây chằng mơ động vật có vú Chúng sản xuất cách đun sôi mô liên kết, xương da động vật, thường bò lợn 8.2 Phương pháp sản xuất 8.2.1 Quy trình sản xuất gelatin từ FDA Sơ đồ quy trình Page 42 Thuyết minh quy trình 8.2.1.1 Nguyên liệu 8.2.1.2 Tẩy mỡ Quá trình tẩy mỡ phải đáp ứng thông số kĩ thuật sau: Hàm lượng chất béo: – 2.5% Kích thước: 1/8 – 5/8” (0.3 – 1.6 cm) Tỉ lệ muối khoáng/protein: 1.9 – 2.1 Độ ẩm: – 9% 8.2.1.3 Acid hóa Mục đích: tiếp tục thủy phân collagen loại bỏ thành phần không collagen Yêu cầu: Acid HCl: – 6% Thời gian xử lý: – ngày ( ngược chiều ) Nhiệt độ: 50 – 60oF ( 10 – 15.6oC) Rửa: công đoạn thực sau ngâm acid, thời gian rửa khoảng 24 tiếng để loại bỏ muối acid, chất béo tạp chất Quá trình biến đổi: có chuyển đổi asparagine glutamine đến acid tương ứng chúng 8.2.1.4 Xử lý vôi Yêu cầu: Dạng vôi sử dụng: vữa vôi bão hòa pH: khoảng 12.5 Thời gian bón vơi: 25 – 70 ngày Nhiệt độ: 50 – 70oF (10 – 21oC) Khuấy hàng ngày Thay đổi bùn vôi: hàng tuần 8.2.1.5 Rửa acid hóa Mục đích: điều chỉnh độ pH ossein slurry Yêu cầu: Thời gian rửa: 24 – 48 Tốc độ khuấy: mạnh Nhiệt độ nước rửa: 45 – 70oF (7.2 – 21oC) Acid sử dụng: HCl H2SO4 pH: – Phương pháp truyền thống: Xử lý acid H2SO4 pH: 1.0 – 2.0 Thời gian xử lý: Page 43 Rửa: rửa khoảng 24 để pH đạt 2.8 – 3.2 Có thể xem xét lựa chọn xử lý kiềm trước xử lý acid: trì pH = 13 cao với dung dịch NaOH 8.2.1.6 Chiết xuất gelatin Mục đích: hồn tan gelatin thủy phân từ chất sụn Yêu cầu: Sử dụng nước tinh khiết để khử chất khoáng Số lần chiết: – Nhiệt độ tăng dần theo số lần chiết, dao động từ 120 – 200 oF (49 – 93oC) Thời gian: – giờ/ lần chiết 8.2.1.7 Bước lọc đầu Mục đích: làm dung dịch gelatin, bảo vệ hệ thống trao đổi ion Yêu cầu: Sử dụng lọc nén áp lực dạng thẳng đứng, phủ lớp đất mùn cellulose Nồng độ gelatin: – 6% 8.2.1.8 Ion hóa Mục đích: khử ion dung dịch gelatin Yêu cầu: Loại bỏ cation Ca2+, Mg2+, Fe2+ Loại bỏ anion: Cl SO42 Tro ( sản phẩm): 0.1 – 1% 8.2.1.9 Nồng độ đầu Tăng hiệu lọc cách tăng số lớp màng khung thiết bị lọc Hàm mục tiêu: 15 – 25% Nhiệt độ ra: 115 – 150oF 8.2.1.10 Bước lọc cuối Mục đích: thuận lợi cho cơng đoạn đặc gelatin, đồng thời lần lọc góp phần loại bỏ protein đông tụ bụi Thiết bị sử dụng: lọc áp lực dạng khung, có miếng đệm gồm mùn cellulose 8.2.1.11 Điều chỉnh pH Mục đích: điều chỉnh pH cho sản phẩm cuối pH cuối: – Sử dụng NaOH để hiệu chỉnh Page 44 8.2.1.12 Nồng độ cuối Mục đích: tập trung dung dịch gelatin Thiết bị sử dụng: thiết bị bốc màng mỏng, khung đa chức Nhiệt độ ra: 115 – 125oF Hàm mục tiêu: 25 – 50% (phụ thuộc vào độ nhớt) 8.2.1.13 Tiệt trùng Mục đích: đảm bảo chất lượng sản phẩm mặt vi sinh vệ sinh an toàn thực phẩm Thiết bị: phun trực tiếp HTST Nhiệt độ: 138 – 149oC Thời gian: – 16 giây 8.2.1.14 Phun lạnh Mục đích: làm tăng diện tích bề mặt khối gel Yêu cầu: Bộ làm lạnh glycol máy đùn Nhiệt độ khoảng 70oF Kích thước sợi: dài từ – 2” (2.54 – 5.08 cm), dày khoảng 1/8” (0.32 cm) 8.2.1.15 Sấy Mục đích: nhằm tạo sản phẩm có độ khơ ổn định u cầu: Chất lượng khơng khí sử dụng: làm nóng, làm lạnh lọc qua Số vùng sấy: 10 – 12 Gradient nhiệt độ: 80 – 160oF Thời gian: – Độ ẩm gelatin: 10 – 12% 8.2.1.16 Xay sàng lọc Mục đích: xay gelatin sau sấy nhằm tạo sản phẩm có kích thước đồng Thiết bị: máy xay dạng guồng quay Kích thước lỗ: - 30 8.2.2 Phương pháp sản xuất gelatin từ “GMIA Hand Book” Page 45 Để sản xuất gelatin loại B, chất sụn da gia súc phải xử lý lâu dài với kiềm (thường vôi ) nước nhiệt độ phòng Tùy thuộc vào q trình xử lý trước đó, chất ngun liệu, kích thước ngun liệu, nhiệt độ, bón vơi 5-20 tuần, thường 8-12 tuần Q trình kiểm sốt độ kiềm dung dịch vôi, xác định cách chuẩn độ với axit, phương pháp chiết Page 46 Thời gian bón vơi sụn lâu da trâu bò Trong bón vơi, số amin khử xảy collagen, có thay đổi amoniac Sau xử lý, nguyên liệu thô rửa kỹ nước lạnh để loại bỏ vôi dư thừa, điều chỉnh độ pH acid chiết xuất nước nóng để thu gelatin hòa tan Da heo nguồn nguyên liệu để sản xuất gelatin ăn Hoa Kỳ Thời gian cần thiết cho tiền xử lý trước khai thác ngắn, giảm thiểu lượng nước thải tạo yếu tố kinh tế quan trọng sản xuất gelatin từ nguyên liệu Da heo đến từ lò giết mổ nhà máy chế biến thịt cắt chất béo, thịt lông Da heo thường tẩy lông dung dịch xút ăn da lỗng nóng Khi da heo sử dụng để sản xuất gelatin loại A rửa nước lạnh sau ngâm acid loãng lạnh vài da nở Hydrochloric acid sulfuric acid hai acid sử dụng phổ biến Sau acid dư xả nguyên liệu rửa nhiều lần nước lạnh Da heo sau rửa sẵn sàng cho qua trình chiết nước nóng Độ pH, thời gian, nhiệt độ, số lần chiết thay đổi, chủng loại thiết bị sử dụng, thời gian hoạt động kinh tế tùy vào nhu cầu sản phẩm Các bước công đoạn chiết kiểm sốt chặt chẽ q trình sản xuất hai loại gelatin loại A B, chúng ảnh hưởng đến chất lượng số lượng sản phẩm Số lần chiết thông thường – Nhiệt độ chiết nhiệt độ 50 – 60oC Ở lần chiết tiếp theo, nhiệt độ tăng thêm từ – 10oC Lần chiết cuối nhiệt độ gần Page 47 điểm sôi Phần dịch chiết đem phân tích hỗn hợp thành phần sản phẩm với đầy đủ thông số kĩ thuật tới tận tay khách hàng Giai đoạn sấy thực buồng sấy kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ độ ẩm Nhiệt độ dao động từ 30oC (nhiệt độ ban đầu) đến 70o C ( nhiệt độ cuối) Thời gian sấy khoảng – Độ ẩm gelatin bán thành phẩm sau sấy 10% Gelatin nghiền thành thành phần có kích cỡ khác theo mục đích Gelatin sau sấy kiểm tra mặt chất lượng độ dài gel phương pháp tiêu chuẩn phát triển Trung tâm sản xuất Gelatin Mĩ Page 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO www.fda.gov/ohrms/dockets/ac/03/slides/3969S1_4.ppt http://www.gelita.com/solutions-and-products/gelatine-manufacture-sixsteps-final-product Peter Harris, Food gels, Elseveier science puplisher LTD, 1990 Bender, A David, Bender’s Dictionary of Nutrition and Food Technology, Woodhead Publishing Limited, Abington Hall, Abington Cambridge CB1 6AH, England, 2006 Imenson Alan, Thickening and Gelling Agent for Food, Springer, 1997 http://yennguyenchat.edu.vn/am-thuc/12461-hcm-bot-thom-vanillin-dungde-lam-banh-mut-kem-hoac-rang-pha-caphe-cho-mui-thom-dac-trung.html The members of the GMIA, Gelatin handbook, 01/2012 GMIA 1986 Standard Methods for the Sampling and Testing of Gelatins, Gelatin Manufacturers Institute of America, Inc., New York, NY ... Trytophane - Serine 2,9 – 4,2 Threonine 2,2 – 4,4 Tyrosine 0,2 – Proline 15 – 18 Page Hydroxyproline 13 – 15 Methionine 0,7 – Cysteine - Cystine vết Lysine 4–5 Arginine 8–9 Histidine 0,7 – Acid aspartic... đường sử dụng Sau xét đến ảnh hưởng phụ gia khác thường dùng kết hợp sản phẩm với gelatin Page 13 Hình 12 - Đồ thị biểu diễn mối quan hệ ln lnG’ ( ) , ln G’’ (o) đường sucrose nồng độ khác (a)... nồng độ đường hỗn hợp lớn 30% hỗn hợp có tính chất chất lỏng thể qua giá trị G’’ >G’ Page 14 Hình 13 – Sự thay đổi giá trị G’ mẫu gelatin / đường 5oC vòng 10h phụ thuộc vào nồng độ đường (a) sucrose