I. ĐỊNH NGHĨA – KHÁI NIỆM
V.KHẢ NĂNG TẠO GEL
Quá trình tạo gel của gelatin liên quan đến hai quy luật cơ bản sau : đầu tiên là các mối nối bên trong mạng phân tử trở nên sắp xếp có trật tự hơn, chắc hơn và kế đến là mạng phân tử được làm dày thêm. Khi gel gelatin được hình thành thì có sự tái tạo một phần collagen.
Các nhà nghiên cứu nhìn chung chấp nhận rằng những khu vực giàu pyrolidine trong chuỗi gelatin hoạt động như vị trí trung tâm trong việc hình thành nên những vùng liên kết khi nhiệt độ thấp ở những vùng này. Và đặc biệt chuỗi glycine-proline-proline( hoặc
hydroxyproline) có khuynh hướng chuyển về dạng xoắn proline-L-proline II, với sự tập hợp 3 dạng xoắn như thế sẽ hình thành nên cấu trúc tương tự như cấu trúc xoắn ốc của collagen, chúng hoạt động như điểm hoặc khu vực chuyển tiếp trong mạng gel. Các khu vực chuyển tiếp này được ổn định nhờ vào mối liên kết hydro bên trong , mối liên kết này sẽ bị bẽ gãy ở nhiệt độ 35 – 40 oC dẫn đến gel tan chảy.
Độ mạnh của gel chủ yếu phụ thuộc vào nồng độ, sự phân bố các phần pyrolidine và hình dạng, kích thước chung của phân tử. Độ mạnh của gel hầu như không phụ thuộc vào giá trị pH trong khoảng pH = 4- 10. Ngoài khoảng giá trị pH này quá trình tạo gel trở nên chậm đi
đáng kể, điều này có thể là do ảnh hưởng của sự thay đổi hệ thống điện tích, ngăn cản khả năng các chuỗi tiến đến các vị trí thích hợp để hình thành nên vùng chuyển tiếp.
• Khả năng tạo gel là một trong những tính chất chức năng quan trọng nhất của gelatin, là một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng gelatin và quyết định khả năng ứng dụng của gelatin. Độ bền của khối gel được đặc trưng bởi độ Bloom. Theo định nghĩa, độ Bloom là khối lượng tính bằng gam cần thiết tác dụng lên bề mặt gel tạo bởi pittong có đường kính 13 mm để khối gel lún xuống 4mm. Khối gel có hàm lượng gelatin là 6.67%, được tạo gel ở 10O C trong 16 -18h.
• Gelatin trên thị trường có độ Bloom trong khoảng 150- 300 Bloom. Gelatin có chất lượng thấp sẽ có độ Bloo, < 150, gelatin có chất lượng trung bình thì Bloom từ 150 – 220, còn gelatin có chất lượng cao sẽ có Bloom từ 220 – 300. - Khả năng tạo gel của gelatin trong các loại dung môi khác nhau là khác nhau. Vì vậy
khi đánh giá khả năng tạo gel của gelatin cần chú ý điểm này, sau đây là ảnh hưởng khả năng tạo gel của gelatin trong một số môi trường cơ bản.
1.Gelatin trong nước
- Gelatin trương nở khi được cho vào nước, hấp thụ một thể tích nước bằng 5-10 lần thể tích của bản thân nó. Khi được gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn điểm tan chảy, gelatin đã trương nở hòa tan và tạo thành gel khi được làm nguội. Quá trình chuyển đổi giữa dạng dung dịch và dạng gel có tính thuận nghịch . Ngoài ra, gel của gelatin bắt đầu tan chảy ở 27- 34 oC và có khuynh hướng tan trong miệng. Các tính chất này được sử dụng trong nhiều quá trình chế biến thực phẩm.
Quá trình tạo gel của gelatin gồm 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: hấp thụ và trương nở trong nước để tạo dung dịch, giai đoạn xảy ra khi gelatin được cho vào nước và gia nhiệt ở 45 – 60 o C.
Giai đoạn 2: tạo liên kết ngang nối các phân tử gelatin lại với nhau thành không gian 3 chiều, giai đoạn này xảy ra khi dung dịch gelatin được làm nguội ở 8 – 12 oC.
Khả năng hấp thụ nước của gelatin phụ thuộc vào đặc điểm nguyên liệu và các yếu tố công nghệ khi tạo gel như pH, nhiệt độ, nồng độ các chất khác trong dung dịch.
Quá trình chuyển đổi giữa dạng dung dịch và dạng gel có tính thuận nghịch. Trong quá trình tạo gel, imino acid của các chuỗi polypeptid tạo một hình thể xoắn ốc khi làm nguội và các vòng xoắn này được ổn định nhờ các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl của acid amin và phân tử nước, tạo gel ba chiều. Một đặc điểm quan trọng của gel gelatin là có khả năng tan chảy ở nhiệt độ cơ thể tạo nên cảm giác tan trong miệng. Đây là một tính chất đặc biệt của gelatin so với các chất có khả năng tạo gel khác và tính chất giúp gelatin được ứng dụng trong nhiều quá trình chế biến thực phẩm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel và độ bền của gel:
Nhiệt độ tạo gel: Nhiệt độ càng cao thì khả năng khuếch tán của nước càng mạnh. Ở nhiệt độ < 200C, dù hàm lượng gelatin rất thấp vẫn có khả năng tạo gel. Ở nhiệt độ khoảng 20 – 30 oC, dung dịch gelatin vừa tồn tại dạng gel, vừa dạng dịch nhớt, vừa dịch lỏng, phụ thuộc nhiệt độ và hàm lượng gelatin. Ở nhiệt độ > 35oC, phân 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. Nhiệt độ tao gel càng thấp thì gel có độ bền gel càng lớn.Thông thường nhiệt độ hòa tan gelatin thường không vượt quá 90O C.
Độ bền gel của dung dịch gelatin phụ thuộc vào khả năng hấp thụ nước của gelatin và khả năng hình thành liên kết ngang giữa các phân tử gelatin.\
- Thời gian tao 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 tạo gel: Trong dung dịch gelatin, nồng độ gelatin càng cao thì gel tạo thành có độ bền gel càng lớn và ngược lại.Trong dung dịch cùng một nồng độ gelatin, dung dịch nào có gelatin độ Bloom càng lớn thì gel tạo thành càng chắc, độ bền gel càng lớn và ngược lại.
pH dung dịch gelatin: Theo Bonazzi, Ripoche và Traore’, 1997, khả năng khuếch tán nước cao nhất tại pH=6 với mẫu gelatin loại A. Điều này giải thích do mối liên hệ giữa khả năng trương nở và điểm đẳng điện của dung dịch gelatin.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 tạo thành có độ bền gel cao nhất. Nguyên nhân là do ở pI, các protein trung hòa về điện, các mạch gelatin sẽ dễ tiến lại gần nhau tạo liên kết với nhau.