ỨNG DỤNG [35, 54, 63, 76, 77, 78, 82]
Các nhân tố như: BSE (Bonvine Spongiform Encephalophathy), vấn đề ăn kiêng, tôn giáo đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển quá trình sử dụng gelatin trong các ứng dụng đặc biệt là trong lĩnh vực thực phẩm. Do đó mà trong lĩnh vực thực phẩm gelatin vấp phải sự cạnh tranh mạnh mẽ từ nhiều chất khác nhau, đa phần các chất này có nguồn gốc từ thực vật (B.5.15). Trong các ứng dụng y dược và nhiếp ảnh, những chất thay thế rất khó đáp ứng được các yêu cầu về tính năng công nghệ nên gelatin vẫn được sử dụng phổ biến. Bảng dưới đây liệt kê các chất cạnh tranh với gelatin (B.5.15).
Gelatin là một chất keo có tính đa năng cao trong các ứng dụng công nghệ. Chất keo có thể thực hiện hai chức năng cơ bản sau: chúng làm tăng độ nhớt của sản phẩm hoặc cung cấp cho sản phẩm cấu trúc đặc biệt dựa vào khả năng tạo gel của chúng. Gelatin ngoài ra còn có các đặc tính khác như đóng vai trò làm chất bền vững hệ nhũ tương, ngăn cản sự tái kết tinh, là chất kết dính, tạo bọt, tạo màng, tác nhân lọc. Và không có loại chất keo nào có thể bao gồm tất cả các tính năng như trên trong tất cả các ứng dụng (B.5.16& B.5.17).
Lĩnh vực thực phẩm.
Các sản phẩm phết lên bề mặt chứa ít chất béo.
Pectin.
Yogurt. Pectin, tinh bột, protein sữa.
Ezim phản ứng với protein sữa.
Ice cream. Carrageenan, CMC,
alginates, carob và guar gums.
Lĩnh vực y dược.
Viên nang cứng. HPMC.
Viên nang mềm. HPMC-a.
Carrageenans-a. Tinh bột-b. Màng bao. HPMC. Povidone. Acrylates. Cellulose. Plasma expander. Albumen. Dextran. a-còn trong giai đoạn nghiên cứu.
Hình 5.47 Các phần thị trường dành cho các chất keo quan trọng được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm [63]
Bảng 5.22 So sánh các chất keo thường được sử dụng về tính lưu biến học [63] Chất keo. Gel hình thành. Ảnh hưởng
tạo đặc.
Sự trong suốt của gel.
Khả năng tan trong nước lạnh. Sự bền vững với pH. Gelatin. +++ Có tính thuận nghịch với nhiệt độ, có nhiệt độ tan chảy khác nhau và sự tạo gel ở nhiệt độ thấp.
+++ +++ 0
Ngoại trừ gelatin thủy phân và gelatin tan trong nước lạnh.
++
Agar-agar. +++
Có tính thuận nghịch với nhiệt độ, có nhiệt độ tan chảy khác nhau, tạo gel ở nhiệt độ cao.
+++ + 0 ++
Alginates. +++ (với Calcium) +++ +++ +++ +
Carrageenan. +++ (với ion dương) ++ ++ ++ ++
Carbonxymethyl cellulose (CMC).
Gum arabic. 0 + - +++ ++(pH 4÷9) Hydroxypropylm ethyl cellulose (HPMC). +++ Sự hình thành gel khi gia nhiệt.
+++ + +++ +++(pH 1÷10) Locust bean gum. 0 ++ - + +++(pH 3÷11) Tinh bột biến tính. +++ +++ + 0
Ngoại trừ tinh bột biến tính bằng phương pháp vật lý. ++ Tinh bột. +++ +++ + 0 + Pectin. +++ -LM: cần Ca2+, không thuận nghịch với nhiệt độ. -HM cần đường H+, thuận nghịch với nhiệt độ. ++ +++ ++ + LM: pH 2,5÷3,5 HM: pH 2,5÷4,5
Chất keo. Khả năng đông tụ. Lớp màng tạo thành. Tác dụng nhũ hoá. Chất keo bảo vệ. Tác dụng với các chất keo khác.
Gelatin. 0 +++ +++ +++ Có khả năng keo tụ
với agar-agar, carraganeen, LM- pectin, alginates, gum arabic, CMC.
Agar-agar. +++ +++ 0 0 Kết hợp với bean
gum hoặc guar: mức độ đông tụ thấp, gel tạo thành có tính mềm dẻo hơn. Carrageenan. K-Ca:+++ I-Ca:+ ++ +++ +++ Kết hợp với bean
gum hoặc guar: mức độ đông tụ thấp, gel tạo thành có tính mềm dẻo hơn.
Alginates. ++ +++ +++ +++ Kết hợp với bean
gum hoặc guar: mức độ đông tụ thấp, gel tạo thành có tính
Carbonxymethyl cellulose (CMC).
0 +++ +++ +++ Có tính năng công
nghệ khi kết hợp với locust bean gum, guar, và HM-pectin.
Gum arabic. 0 +++ +++ +++ Kết hợp với gelatin
hình thành nên giọt tụ. Hydroxylpropylmethy l cellulose (HPMC). + +++ +++ 0 Có tính năng công nghệ khi kết hợp với xanthan.
Locust bean gum. 0 + +++ 0 Kết hợp với xanthan:
giúp tăng độ nhớt. Kết hợp với tác nhân tạo gel: tạo mức độ đông tụ thấp.
Tinh bột biến tính. + ++ +++ 0 Kết hợp với gelatin:
cải thiện khả năng định hình.
Kết hợp với guar: tăng độ nhớt.
cải thiện khả năng định hình.
Kết hợp với guar: tăng độ nhớt.
Pectin. + +++ 0 0 Có khả năng keo tụ
với gelatin.
Xanthan. 0 ++ +++ +++ Kết hợp với locust
bean gum: tăng độ nhớt.
Kết hợp với guar: tăng độ nhớt.
Nhìn tổng quát thì gelatin có những ưu và nhược điểm sau khi so sánh với các chất thay thế gelatin trong các ứng dụng.
Bảng 5.24 Ưu và nhược điểm khi sử dụng gelatin trong các ứng dụng [63, 76, 77]
Ưu điểm. Nhược điểm.
Có tính đa năng (tạo cấu trúc, chất ổn định, chất nhũ hoá, tạo màng…).
Tan chảy ngay trong miệng, tạo cảm giác và mùi vị ưa thích.
Tạo cấu trúc độc đáo, tính dẻo, sáng cho sản phẩm.
Dễ dàng đưa vào các ứng dụng. Không phải là phụ gia thực phẩm.
Có chức năng ngăn ngừa bệnh thấp khớp và loãng xương.
Là nguồn cung cấp protein.
Tính bền vững với nhiệt độ thấp. Tạo gel ở nhiệt độ thấp.
Quá trình tạo gel chậm.
Chỉ hòa tan ở nhiệt độ cao (ngoại trừ gelatin hoà tan trong nước lạnh và gelatin thủy phân).
Vấn đề quan ngại về bệnh bò điên BSE. Có nguồn gốc từ động vật do đó hạn chế đối tượng sử dụng.
TAØI LIỆU THAM KHẢO
1. Adam Milan et al, Collagen Hydrolysate and Its Relationship to Joint Health, GELITA Health Iniative, 2004.
2. Alevisopoulos Stefan, Kasapis Stefan, Abeysekera Rukmal, Formation of kinetically trapped gels in the maltodextrin-gelatin system, Carbohydrate Research, 293, 1996, p. 79-99.
3. Aliste, A.J., and Mastro, N.L.Del, Anomalous rheological behaviour of gelatin- carrageenan-water system induced by ionizing radiation, Molecular Crystals & Liquid Crystal, 2006, p. 179-185.
4. Aliss Kamil, Food Science, The Nuffield Foundation, 2005.
5. Allan, C.Graham, et al, Biopolymers: Making Materials Nature’s Way, US Government Printing Office, 1993.
6. Almdal, K., et al, Towards a phenomenological definition of the term ‘gel’,
Polymer Gels and Networks 1, 1993, p. 5-17.
7. Arvatitoyannis, I., et al, Edible films made from gelatin, soluble starch and polyols, Food Chemistry, 1997, p. 593-604.
8. Baziwane David and He Quian, Gelatin: The paramount food additive, Food Reviews International, 4, 2003, p. 423-435.
9. Bender, A.David, Bender’s Dictionary of Nutrition and Food Technology, Woodhead Publishing Limited, A bington Hall, Abington Cambridge CB1 6AH, England, 2006.
10.Berggren, E.L., The effect of gelatin on the curd tension of milk, Journal of Dairy Science, 8, 1938, p. 463-474.
11.Bigi, A., Panzavolta, S., & Rubini, K., Relationship between triple-helix content and mechanical properties of gelatin films, Biomaterials, 25, 2004, p. 5675- 5680.
12.Bot Arjen, et al Large deformation rheology of gelatin gels, Polymer Gels and Networks, 4, 1996.
13.Brennan, J.G., Food Dehydration: A Dictionary and Guide, Butterworth- Heinemann Ltd, 1994.
14.Cadomski Wojciech, Ratajska-Gadomska, Evolution of water structure in biopolymer solutions during the gelation process, Chemical Physics Letters,
2004, p. 471-474.
15.Carvalho, R.A., and Grosso, C.R.F, Properties of chemically modified gelatin films, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2006, p. 45-53.
16.Cheng, L.H., et al, Using fish gelatin and pectin to make low-fat spread, Food Hydrocolloids, 2007.
17.Choi, H.Yun, Lim, T.Seung & Yoo Byoungseung, Measurement of dynamic rheology during ageing of gelatine-sugar composites, International Journal of
Food Science and Technology, 39, 2004, p. 935-945.
18.Clark, A.H, et al, Structural and mechanical properties of agar/gelatin Co-gels. Small-deformation studies, Macromolecules, 16, 1983, p. 1367-1374.
19.Coppola Luigi, et al, Phase equilibria and physical-chemical properties of sugar-based surfactants in aqueous solutions, Colloids and Surfaces A:
Physicochemical and Engineering Aspects, 2, 2002, p. 175-187.
20.Cosme, F., Ricardo-da-Silva, J.M., and Laureano, O., Interactions between protein fining agents and proanthocyanidins in white wine, Food Chemistry , 2,
2007, p. 536-544.
21.Dakin, H.D., Amino-acids of gelatin, The Journal of Biological Chemistry, 1920, p. 499-529.
22.DeMars, L.Laura, and Zieler, R.Gregory, Texture and structure of gelatin/pectin-based gummy confections, Food Hydrocolloids, 15, 2001, p. 643- 653.
23.Dunn, J.Michael, J.Michael Dunn, Bovine bone sourcing practices and bone gelatin manufacturing processes in the United States, FDA TSE Advisory Committee Meeting, 2003.
24.Fellows, P., Food Processing Technology: Principles and Practice, Woodhead Publishing Limited, A bington Hall, Abington Cambridge CB1 6AH, England,
2000.
25.Ferris, L.W., A method for the quantitative determination of gelatin in ice creams, Journal of Dairy Science, 6, 1922, p. 555-564.
26.Fiszman, S.M., et al, Effect of addition of gelatin on microstructure of acidic milk gels and yoghurt and on their rheological properties, International Dairy Journal, 9, 1999, p. 895-901.
27.Funke, M.Melissa, Characterizing a Biomedical Hydrogel Device, MS thesis, North Carolina State University, 2005.
28.Gilsenan, P.M., and Ross-Murphy, S. B., Rheological characterisation of gelatins from mammalian and marine sources, Food Hydrocolloids, 2000, p. 191-195.
29.Gómez-Guillen, M.C., et al, Structure and physical properties of gelatin extracted from different marine species : a comparative study, Food Hydrocolloids, 16, 2002, p. 25-34.
30.Greenberg, M.David, and Mackey, M.A., The sol-gel transformation in gelatin,
The Journal of General Physiologyl, 1931.
31.Gudmundsson, M., Rheological properties of fish gelatins, Journal of Food Science, 67, 2002, p. 2172-2176.
32.Hayashi Akira, Gelation of gelatin solution, Agricultural and Biological Chemistry, 8, 1983, p. 1711-1716.
33.Hee Lynn Li Yuet, Formulating polymeric gels simulating soft cheeses texture,
34.Hsu, S.Y., Sun Lung-Yueh, Comparisons on 10 non-meat protein fat substitutes for low-fat Kung-wans, Journal of Food Engineering, 1, 2006, p. 47-53.
35.Imenson Alan, Thickening and Gelling Agent for Food, Springer, 1997.
36.Jackson, W.Richard, Sommer, E.Beatrice, and Rose, C.William, Experiments of the nutrive properties of gelatin, The Journal of Biological Chemistry, 1928, p. 167-186.
37.Johlin, J.M., The isoelectric point of gelatin and its relation to the minimun physical properties of gelatin, The Journal of Biological Chemistry, 1930, p. 231- 243.
38.Kalab Miloslav, Effect of Temperature on Firmness in Comparison with Some Common Food Gels, Journal of Dairy Science, 8, 1973.
39.Kitabatake Naofumi, and Doi Etsushiro, A proposal for the expression of the foamability of protein solutions, Agricultural and Biological Chemistry, 46,
1982, p. 2155-2156.
40.Koksoy Aysel, Kilic Meral, Use of hydrocolloids in textural stabilization of a yoghurt drink, aryan, Food Hydrocolloids, 18, 2004, p. 593-600.
41.Lal, N.D., et al, Application of emulsifiers/stabilizer in dairy products of high rheology, Advances in Colloid and Interface Science, 2006, p. 433-437.
42.Lee Yeon Kwang, Shim Jaeyoung and Lee Gyu Hyeon, Mechanical properties of gellan and gelatin composite films, Carbohydrate Polymers, 2004, p. 251-254. 43.Li, G.Y., Fukunaga, S., Takenouchi, K., and Nakamura, F., Comparative study of the physiological properties of collagen, gelatin and collagen hydrolysate as cosmetic materials, International Journal of Cosmetic Science, 27, 2005, p. 101- 106.
44.Liu, L., Kerry, J.F., Kerry, J.P., Application and assessment of extruded edible casings manufactured from pectin and gelatin/sodium alginate blends for use with breakfast port sausage, 2, 2007, p. 196-202.
45.Loeb Jacques, The influence of neutral salts upon the viscosity of gelatin solutions, The Journal of Biological Chemistry, 1930, p. 395-413.
46.Loppinet, B., et al, Gelation kinetics in phase separating biopolymer gelatin/dextran mixtures, 3rd International Symposium on Food Rheology and Structure, Switzerland, 2003, p. 205-206.
47.Melia David Colin, Some Physical Properties of Gelatin Films in Relatinon to
Hard Capsule Production, PhD thesis, University of Nottingham, 1983.
48.Michon, C., Cuvelier, G., Relkin, P., Launay, B., Influence of thermal history on the stability of gelatin gels, International Journal of Biological MacromoleculesI, 1997.
49.Moore, L.W., Combs, W.B., and Dahle, C.D., Relation between the gold number of gelatin and its value in the ice cream mix, Journal of Dairy Science, 6, 1925, p. 500-514.
50.Nilolova, K., Panchev, I., Sainov, S., Optical characteristics of biopolymer films from pectin and gelatin, Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 3,
2005, p. 1439-1444.
51.Normand Valery, Parker Alan, Scaling in the dynamics of gelatin gels, 3rd
International Symposium on Food Rheology and Structure, Switzerland, 2003, p.
185-189.
52.Park Woo Jang, et al, Mechanicl and water vapor barrier properties of extruded and heat-pressed gealtin films, Food Science and Technology, 2007.
53.Peirotti, B.Marta, et al, Analysis of gelatin chain aggregation in dilute aqueous solutions through viscosity data, Food Hydrocolloids, 20, 2006, p. 1039-1049. 54.Pillips, G.O., and Williams, P.A., Handbook of Hydrocolloids, Woodhead
Publishing Limited, A bington Hall, Abington Cambridge CB1 6AH, England,
55.Radhika, M., Sehgal, P.K, Studies on the desamidation of bovine collagen,
Journal of Biomedical Materials Research, 4, 1998, p. 497-503.
56.Regand Alejandra, Goff, H.Douglas, Structure and ice recrystallization in frozen stabilized ice cream model systems, Food Hydrocolloids, 17, 2003, p. 95- 102.
57.Regenstein, J.M., Physicochemical and sensory characteristics of fish gelatin,
Journal of Food Science, 2, 2000, p. 194-1999.
58.Ringland, C., and Eschenbruch, R., Gelatine for Juice and Wine Fining, Food Technology of New Zealand,1983.
59.Rogers, D.H., Rheoglogical Properties of Gelatin/Starch Composite Gels, MS thesis, The University of Guelph, 2001.
60.Rosenthal, J.Andrew, et al, Food Texture-Measurement and Perception, Aspen Publishers, Inc.Gaithersburg, Maryland 1999.
61.Ruiz-Cabrera, M.A., Foucat, L., Bonny, J.M., Renou, J.P., and Daudin, J.D., Assessment of water diffusivity in gelatin gel from moisture profiles. II. Data processing adapted to material shrinkage, Journal of Food Engineering, 2007. 62.Salvador, A., and Fiszmant, S.M., Textural characteristics and dynamic
oscillatory rheology of maturation of milk gelatin gels with low acidity, Journal of Dairy Science, No. 6, 1998, p. 1525-1531.
63.Schrieber, R., and Gareis, H., Gelatine Handbook: Theory and Industrial
Practice, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, Weinheim, 2007.
64.Scholten, E., et al, Interfacial tension of a decomposed biopolymer mixture,
Langmuir, 18, 2002, p. 2234-2238.
65.Scuderi Michael, Characterising the Microstructure and Rheology of Starch- Gelatin-Sugar Confectionery Jellies, Thesis, The University of Queensland,
66.Sobral, P.J.A, et al, Effect of the conditioning time on gelatin phase transitions,
Brazilian Journal of Food Technology, 2, 2003, p. 327-331.
67.Sukha Ramesh Paulomi, et al, Rheological and microstructural changes of starch/sugar/gelatin gels as a function of processing, 3rd International
Symposium on Food Rheology and Structure, Switzerland, 2003, p. 595-596.
68.Tosh, M.Susan, and Marangon, G.Alejandro, Determination of the maximum gelation temperature in gelatin gels, Biophysical Chemistry, 3, 2005, p. 265-267. 69.Turnbow, H.C., and Milner, F.W., The role of gelatin in ice cream, Journal of
Dairy Science, 3, 1927, p. 202-209.
70.Veiga-Santos, P., Oliveira, L.M., Cereda, M.P., and Scamparini, A.R.P., Sucrose and inverted sugar as plasticizer. Effect on cassava starch-gelatin film mechanical properties, hydrophilicity and water activity, Food Chemistry, 2006. 71.Vengal Cherian Jijiu, and Srikumar Manu, Processing and study of novel lignin-
starch and lignin-gelatin biodegradable polymeric films, Trends Biomater. Artif. Organs, 18, 2005, p.237-241.
72.Wittich John William, New Automated Industrial Technologies for Improving Chemical Penetration of Bovine Pieces in the Raw Material Processing an Conditioning Areas of Gelatine Manufacture, ME thesis, University of Canterbury, 2005.
73.Wright, K.E., The effect of initial cooling temperature on gelatin in the aging of the ice cream mix, Journal of Dairy Science, 104, 1930, p. 406-415.
74.Yoshimura Keiji, Terashima Mariko, et al, Physical properties of shark gelatin compared with pig gelatin, Journal of Agriculture and Food Chemistry Home Page, 48, 2000, p. 2023-2027.
75.http://www.fda.gov/default.htm 76.http://www.gelita.com/
78.http://www.gelatin-gmia.com/ 79.http://www.ifr.ac.uk/ 80.http://www.nitta-gelatin.com/ 81.http://www.omri.org/ 82.http://www.rousselot.com/ 83.http://www.tessenderlo.com/
PHỤ LỤC
1. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA GELATIN
1.1. ĐỘ BLOOM
1.1.1. NGUYÊN TẮC TIẾN HAØNH
Độ mạnh của gel là độ chắc đo được của gel được hình thành từ dung dịch 6,67% đã được chuẩn bị trong điều kiện xác định trước. Bloom là giá trị lực (khối lượng) được yêu cầu đè lên một diện tích bề mặt được định trước của mẫu tới độ sâu 4mm.
1.1.2. DỤNG CỤ TIẾN HAØNH PHÂN TÍCH
Pipet tự động có khả năng chứa 105,0±0,2g nước ở 25±2oC. Tốc độ phân phối 105,0±0,2g nước chưng cất trong vòng 15s.
Que khuấy được làm từ thép không gỉ hoặc bằng đồng, có đường kính xấp xỉ 3mm, chiều dài 15cm và được vót nhọn ở một đầu.
Bình Bloom: dung tích 150ml, chiều cao 85mm, đường kính trong 59mm, đường kính ngoài 66mm, đường kính trong phần cổ là 65mm, chiều cao phần gờ là 65mm. Bình có đáy phẳng.
Các nút bình có kích thước thích hợp. Cân phân tích với độ chính xác 0,01g.
Bình nước tĩnh nhiệt có khả năng đồng nhất nhiệt độ 65±1oC nhờ sự khuấy trộn. Bình nhiệt tĩnh này có đáy giả để tạo cho mức nước cao hơn xấp xỉ khoảng 1cm so với mức dung dịch gelatin đem đi kiểm nghiệm trong lọ Bloom.
Bình nước tĩnh nhiệt có khả năng giữ ở nhiệt độ 45±1oC nhờ sự khuấy trộn. Bình nước làm lạnh có khả năng giữ ở nhiệt độ 10±1oC nhờ sự khuấy trộn.