Xử lí nguyên liệu Trích ly Lọc Cô đặc Sấy Nhuộm màu Hình 2.5. Quy trình chung Hình 2.4. Cân phân tích
23
a. Xử lí nguyên liệu
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 có khảo sát nồng độ nộng các hóa chất sử dụng và thời gian ngâm để thu được gelatin với hiệu suất cao nhất
b. Chiết gelatin bằng chưng cách thủy
Trong axit loãng hay kiềm thì collagen sẽ phồng lên (hydrat hóa) nhưng không tan, trong khi đó gelatin sẽ tan. Ở nhiệt độ ấm dưới 500C gelatin sẽ tan trong mọi pH để tạo thành hỗn hợp nhớt, còn collagen chỉ co lại và mất khả năng giữ nước.
Chưng cách thủy để collagen hóa thành dạng keo. Nếu chưng ở nhiệt độ quá cao thì sự thủy phân gelatin sẽ diễn ra mạnh làm cho độ dính và độ đông của keo giảm xuống Thời gian chưng quá lâu cũng ảnh hưởng đến chất lượng keo, nếu thời gian chưng quá lâu thì độ dính và độ keo giảm, màu sắc cũng sẽ 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 để loại bỏ phần da heo và lớp mỡ, ta thu được dung dịch gelatin. Giúp cho việc sản phẩn thu được sẽ tinh khiết hơn, có màu đẹp hơn
Dùng phương pháp lọc nóng để loại bỏ các chất không tan, giữ dung dịch còn đủ nóng nhằm tránh sự kết dính, làm hao hụt lượng gelatin xảy ra trong khi lọc.
24 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 đã cô đặc bằng tủ sấy, sấy nhằm mục đích đuổi phần nước còn dư trong dung dịch thu được, đưa gelatin về dạng có độ ẩm yêu cầu để bảo quản.
f. Làm đông
Làm đông để bảo quản và tạo hình cho sản phẩm.
g. Nhuộm màu
Nhuộm màu gelatin bằng cách ngâm miếng gelatin vào trong dung dịch màu đã được pha gồm các chất hóa dẻo, phụ gia và màu để cho trương nở và ngấm màu, sau đó sấy ở 500C trong 30 phút,cho vào khuôn tạo và làm đông mẫu.
25 2.2.4. Sơ đồ nghiên cứu
Da heo được sơ chế
Xử lý da heo với CH3COOH
Ngâm da heo trong Ca(OH)2
Lọc Trích ly gelatin Cô đặc Sấy Làm đông Gelatin thành phẩm Nhuộm màu
26
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. 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.
3.2. Khảo sát quy trình chiết tách gelatin từ da heo
3.2.1. Khảo sát nồng độ axit acetic để xử lý với da heo
Axit axetic được sử dụng để loại bỏ các chất bẩn bám trên bề mặt da, loại bỏ được mùi khó chịu của da heo. Ngoài ra còn làm trương nở các phần mỡ thừa, dễ dàng loại bỏ sau quá trình 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 (%) Lượng da ban đầu (g) Gelatin thu được(g) Hiệu suất(%) 1 1 50,083 13,422 26,80 2 2 49,772 10,039 20,17 3 3 50,236 9,660 19,23 4 4 50,108 8,228 16,42 5 5 49,823 6,567 13,18
27
Đồ thị 3.1. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hiệu suất theo nồng độ axit acetic
Qua bảng số liệu 3.1 và đồ thị 3.1, ta nhận thấy khi xử lí nguyên liệu với axit acetic ở nồng độ 1% thì hiệu suất chiết tách gelatin là cao nhất cho nên chọn đây 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
0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 6 Hiệu suất (%) Nồng độ axit acetic (%)
28 3.2.2. Khảo sát nồng độ và thời gian ngâm da heo trong base
Nồng độ ngâm Ca(OH)2
Ngâm da heo trong Ca(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 (%)
Lượng da ban đầu (g)
Gelatin thu được (g) Hiệu suất(%) 1 5 50,173 10,637 21,2 2 7,5 50,662 13,429 23,7 3 10 50,093 13,425 26,8 4 12,5 49,821 12,654 25,4 5 15 49,923 13,129 26,3 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 Hiệu suất (%) Nồng độ Ca(OH)2 (%)
29 Qua bảng số liệu 3.2 và đồ thị 3.2, ta nhận thấy khi ngâm da heo với Ca(OH)2 ở nồng độ 10% thì hiệu suất thu được gelatin là cao nhất 26,8%. Dùng nồng độ Ca(OH)2
10% cho các bước nghiên cứu tiếp theo.
Thời gian ngâm Ca(OH)2
Thay đổi thời gian ngâm Ca(OH)2 để xác định thời gian phù hợp cho hiệu suất thu gelatin cao nhất.Nghiên cứu thay đổi thời gian trong khoảng 2h;3h; 4h; 5h; 6h và cố định nồng độ Ca(OH)2 là 10%.
Bảng 3.3. Khảo sát thời gian ngâm base ảnh hưởng đến hiệu suất thu gelatin
STT Thời gian ngâm (giờ)
Lượng da ban đầu (g)
Gelatin thu được (g) Hiệu suất (%) 1 2 50,263 11,978 23,83 2 3 50,058 12,910 25,79 3 4 50,337 13,244 26,31 4 5 49,825 13,373 26,84 5 6 50,209 13,456 26,80 23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27 27.5 0 1 2 3 4 5 6 7 Hiệu suất (%)
Thời gian ngâm Ca(OH)2(giờ)
30 Qua bảng số liệu 3.3 và đồ thị 3.3, thấy rằng từ 1-5h hiệu suất tăng rõ rệt nhưng tuy trong khoảng từ 5 đến 6 giờ hiệu suất có bị giảm xuống nên chọn thời gian ngâm 5 giờ sẽ tối ưu nhất.
Như vậy qua hai mục khảo sát nồng độ và thời gian trên, ta nhận thấy khi xử lí nguyên liệu với Ca(OH)2 ở nồng độ 10% và trong 4 giờ thì hiệu suất gelatin thu được là cao nhất nên chọn đây làm kết quả 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 700C trong vòng 5 giờ.
Bảng 3.4. Khảo sát hiệu suất thu được theo dung môi chiết gelatin
STT Dung dịch chiết Nhiệt độ (0C) Thời gian (giờ) Lượng gelatin thu được (g) Hiệu suất (%) 1 Nước 70 5 2,1 8,4 2 Base 70 5 5,96 23,8 3 Axit 70 5 3,85 15,4
Nhận xét: Dựa vào bảng 3.4 ta thấy cùng một điều kiện nhiệt độ và thời gian như nhau nhưng hiệu suất gelatin thu được khác nhau rõ rệt. Hiệu suất gelatin thu được nếu chiết bằng base là 23,8%.
3.2.4. 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. Nếu nhiệt độ thấp thì quá trình chuyển hoá chưa diễn ra, hoặc diễn ra không triệt để làm giảm hiệu suất chiết. Nếu chiết ở nhiệt độ cao và thời gian dài thì sự phân giải collagen tạo thành gelatin thì còn sinh ra các sản phẩm phân giải là gentone và gelatose gây tổn thất gelatin thành phẩm. Ngoài ra ở nhiệt độ cao thì các axit amin trong gelatin sẽ bị biến tính gây ảnh hưởng đến chất lượng gelatin thu được.
31 Nhiệt độ chiết:
Nghiên cứu nhiệt độ chiết ở 60; 65; 70; 75; 800C và cố định thời gian là 6h giờ.
Bảng 3.5. Khảo sát sự thay đổi hiệu suất theo nhiệt độ chiết
STT Nhiệt độ (0C)
Lượng da ban đầu (g)
Gelatin thu được (g) Hiệu suất (%) 1 60 50,781 6,266 12,34 2 65 50,240 7,933 15,79 3 70 49,632 9,068 18,27 4 75 50,101 12,365 24,68 5 80 49,298 9,623 19,52
Nhận xét: Dựa vào bảng 3.5 và đồ thị 3.4, ta thấy chiết gelatin ở 750C thì đạt hiệu suất cao nhất lên đến 24,68%.
Thời gian chiết
Nghiên cứu thời gian chiết ở 1; 2; 3; 4; 5 giờ và cố định nhiệt độ là 750C.
Nhiệt độ chiết (oC) 60 65 70 75 80 0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 100 Hiệu suất (%) Nhiệt độ (0C)
32
Bảng 3.6. Khảo sát sự thay đổi hiệu suất theo thời gian chiết
STT Thời gian chiết (giờ)
Lượng da ban đầu (g)
Gelatin thu được (g) Hiệu suất (%) 1 3 25,089 3,856 15,37 2 4 25,223 4,621 18,32 3 5 25,113 6,168 24,56 4 6 24,972 5,783 23,16 5 7 25,564 5,274 20,63
Đồ thị 3.5. Sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian chiết
Qua bảng số liệu 3.6 và đồ thị 3.5 ta thấy từ 3-5 giờ thì hiệu suất vẫn tăng, nhưng sau 5 giờ thì lượng gelatin thu được đã giảm rõ rệt. Vì vậy thời gian chiết 5 giờ đạt hiệu suất thu gelatin cao nhất 24,56%.
Như vậy qua hai mục khảo sát nhiệt độ và thời gian trên, ta nhận thấy khi trích li ở nhiệt độ 750C và trong 5 giờ thì hiệu suất gelatin thu được là cao nhất.
Chiết gelatin bằng chưng cách thủy 0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Hiệu suất (%)
Thời gian (giờ)
33 Chưng cách thủy với điều kiện 750C trong vòng 5 giờ để collagen hóa thành dạng keo. Nếu chưng ở nhiệt độ quá cao thì sự thủy phân gelatin sẽ diễn ra mạnh làm cho độ dính và độ đông của keo giảm xuống
Thời gian chưng quá lâu cũng ảnh hưởng đến chất lượng keo, nếu thời gian chưng quá lâu thì độ dính và độ keo giảm, màu sắc cũng sẽ 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
Lọc hỗn hợp đã chưng trên bếp cách thủy để thu được dung dịch gelatin. Dùng phương pháp lọc nóng để loại bỏ các chất không tan, giữ dung dịch còn đủ nóng nhằm tránh sự kết dính xảy ra trong khi lọc.
34 Cô đặc dung dịch
Cô đặc dung dịch bằng cách đun trên bếp điện ở 300w đến khi dung dịch cô đặc thì dừng khi dung dịch keo lại và có thể đông lại khi để ngoài không khí. Nhưng phải bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh hoặc đậy nắp kĩ nếu bỏ ngoài môi trường, nếu để gelatin tiếp xúc lâu với không khí sẽ làm gelatin cứng lại và bị nhiễm vi sinh vật.
Sấy
Sấy dung dịch đã cô đặc bằng tủ sấy, sấy nhằm mục đích đuổi phần nước còn dư trong dung dịch thu được, đưa gelatin về dạng có độ ẩm chuẩn (10%) để bảo quản.
Hình 3.3. Cô đặc dung dịch gelatin
35
3.3. 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 Sấy Làm đông Gelatin thành phẩm
Rửa lại với nước cất nhiều lần
Rửa lại với nước cất 5 giờ 5 giờ 6 giờ 30 phút Hình 3.5. Sơ đồ thực nghiệm 750C 120C 600C
36
3.3. Đánh giá chất lượng gelatin thành phẩm
Mục đích: Kiểm tra theo TCVN 12099:2017 để định tính gelatin 3.3.1. Đánh giá cảm quan
Thử bẳng mắt thường, gelatin có dạng phiến màu vàng nhạt, ổn định trong không khí [7]
Kết luận: Đúng 3.3.2. Độ tan
Không tan trong nước lạnh nhưng trương nở và mềm ra khi ngâm trong nước, hút nước với khối lượng gấp 5 đến 10 lần; tan trong nước nóng, khi nguội tạo thạch đông [7]
Kết luận: Đúng 3.3.3. Phép thử tạo kết tủa
Chuẩn bị dung dịch thử với tỉ lệ 1:100, thêm dung dịch trinitrophenol (chuẩn bị bằng cách hòa tan lượng tương đương 1g trinitrophenol khan trong 100ml nước nóng) hoặc dung dịch kali dichromat 1:15 trộn nước với acid clohydric loãng (tỉ lệ thể tích acid clohydric loãng bằng ¼ thể tích dung dịch kali dichromat 1:15), xuất hiện kết tủa vàng [7]
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.
37 3.3.4. Phép thử tạo đục
Hòa tan 1g acid tannic trong 1ml etanol, thêm nước đến 10ml. Chuẩn bị dung dịch trước khi sử dụng. Chuẩn bị dung dịch thử với tỉ lệ 1:5000, thêm dung dịch acid tannic, dung dịch trở nên vẫn đục [7]
Kết luận: Dung dịch sau khi bỏ thuốc thử vào thì bị đục màu
3.3.5. 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
38 Kết luận: Khí thoát ra có mùi khai, làm xanh quỳ tím ẩm
3.4. Đánh giá chỉ tiêu hóa lý
3.4.1. 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 – 1100C Lấy ra để nguội trong bình hút ẩm
Cân đến khối lượng m2 không đổi [7] Cách tính
Độ ẩm (%) = 𝑚1−𝑚2
𝑚1
39
Bảng 3.7. Kết quả kiểm tra độ ẩm Khối lượng bì (g) Khối lượng gelatin (g) Khối lượng bì + gelatin trước sấy(g)
Khối lượng bì + gelatin sau sấy
(g) Độ ẩm (%) 42,563 1,064 g 43,627 43,5175 10,24 Kết luận: Đạt 3.4.2. Tro tổng số
Có thể dùng mẫu mới nhưng để tiết kiệm nguyên liệu thì chúng ta dùng phần gelatin sau khi đo độ ẩm đem đi nung ở 550 – 6000C và để nguội sản phẩm sau nung ở trong bình hút ẩm
Cân trên cân phân tích đến khối lượng không đổi [7] Cách tính:
Tổng lượng tro (%) = 𝑚1−𝑚2
𝑚1
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 (g) Khối lượng gelatin (g) Khối lượng bì +
gelatin sau sấy (g) Độ tro (%)
40 3.4.3. 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, trộn đều. Thêm 77ml Natri Hydroxyd 0,2N và 500ml nước. Thêm 10g Pancreatin và trộn đều. Điều chỉnh pH dung dịch thu được đến 6,8±0,1 bằng dung dịch Natri hydroxyd 0,2N hoặc dung dịch Acid Hydrocloric 0,2N. Pha loãng với nước vừa đủ 1000ml. [8]
Nhiệt độ: 37,5oC
Bảng 3.9. Kết quả kiểm tra độ rã Môi trường mô phỏng dịch ruột
T (thời gian) T1 T2 T3 T4 T5 T6
≤ 30 22p15 22ph23 21ph56 21ph56 22ph43 21ph58
Kết quả: So sánh với yêu cầu độ tan rã của viên nang cứng cả 6 mẫu gelatin thử nghiệm đều rã hết dưới 30 phút phù hợp với độ rã yêu cầu của gelatin.
41
3.4.4. Xác định hàm lượng kim loại nặng Chì, Cadimi, Asen trong mẫu
Nguyên tắc: Mẫu thử được hòa tan trong hỗn hợp gồm axit sulfuric và axit clohydric hoặc được vô cơ hóa trong hỗn hợp gồm axit sulfuric, axit nitric và có thể có axit percloric. Xác định các nguyên tố trong dung dịch thử bằng phương pháp AAS