Các nghiên cứu trong và ngoài nước về gelatin

L ỜI NÓI ĐẦU

1.4.7. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về gelatin

Năm 1860, gelatin từ cá đã xuất hiện trên thị trường, nhưng sự hiểu biết về nó còn rất hạn chế. Đến năm 1956, Gustarson đã tiến hành nghiên cứu các khả năng phản ứng của collagen.

Năm 1990, Trần Thị Luyến đã nghiên cứu 50 keo từ xương cá của một số loài cá fillet. Những năm gần đây có một số đề tài nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nấu keo từ da cá basa.

Năm 2005, Vũ Trần Tùng đã nghiên cứu thành phần hoá học của da cá basa, tối ưu hoá các công đoạn xử lý NaCl, NaOH, Citric, trích ly. Từ đó đưa ra quy trình sản xuất gelatin từ da cá basa.

Năm 2006, Trần Duy Phong đã nghiên cứu xử lý da cá bằng Na2CO3 để khử mỡ và điều chỉnh pH, nghiên cứu ảnh hưởng của pH trong nước nấu đến chất lượng gelatin và nghiên cứu ảnh hưởng của công đoạn cô đặc và sấy lạnh đến chất lượng của gelatin [7].

Những nghiên cứu về khả năng chống oxy hóa của gelatin thủy phân (peptit, axit amin) từ đây được áp dụng vào đề tài thủy phân gelatin bằng nước dứa.

Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên vật liệu

2.1.1. Nguyên liệu chính a. Dứa a. Dứa

Tên khoa học: Ananas comosus

Tên Việt Nam: Dứa khóm (thơm)

Dứa được mua ở chợ Vĩnh Hải – Nha Trang. Dứa được chọn có độ chín vừa phải, quả không bị khuyết tật, bầm dập, không sâu bệnh.

b. Gelatin

Gelatin được sử dụng trong nghiên cứu này là gelatin thực phẩm. Gelatin dạng tinh thể, không mùi, không vị, cứng trong suốt như thủy tinh, màu từ vàng nhạt đến hỗ phách, độ ẩm 9-13%.

2.1.2. Nguyên liệu phụ a. Đường saccarose a. Đường saccarose

Sử dụng loại đường tinh luyện cao cấp của công ty cổ phần đường Khánh Hòa, đạt tiêu chuẩn TCVN 1695 – 87. Độ tinh khiết ≥ 99,5%, độ ẩm ≤ 0,05%, ở dạng tinh luyện tương đối đồng đều, không vón cục, không ẩm, không có tạp chất lạ, có vị ngọt, không có vị hay mùi khác lạ, các tinh thể đều trắng tinh, óng ánh, khi pha trong dung dịch nước cất thì tạo thành dung dịch trong suốt.

b. Pectin

Trong sản xuất đồ hộp nước quả, pectin là thành phần làm cho nước quả đồng nhất, hạn chế việc tách lớp, phân tầng, chống vón cục cho sản phẩm.

Trong nghiên cứu này sử dụng pectin thực phẩm (chỉ số quốc tế INS 440) dạng bột, có màu trắng.

2.1.3. Bao bì

Trong quá trình nghiên cứu, sử dụng lọ thủy tinh, dung tích 200ml. Nó trơ với tác dụng của thực phẩm, có độ trong suốt cao, có thể nhận thấy được màu của sản phẩm, chịu được tác dụng của nhiệt độ.

2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Bố trí thí nghiệm 2.2.1. Bố trí thí nghiệm

2.2.1.1. Thử nghiệm thủy phân gelatin bằng nước dứa

Để đánh giá sự thủy phân gelatin bằng nước dứa, đề tài tiến hành thí nghiệm thăm dò để có kết luận chính xác về khả năng thủy phân của nước dứa đối với gelatin. Thí nghiệm được bố trí như sơ đồ hình 2.1.

Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm thủy phân gelatin bằng nước dứa

10ml dứa ép+90ml gelatin 1% Hòa tan hỗn hợp ở nhiệt độ phòng

Làm lạnh ở nhiệt độ 1 – 4oC, 240 phút Dứa nguyên liệu

Dịch quả sau khi lọc

Bất hoạt enzyme ở 90oC, 10 phút Nước cất 10ml dứa ép+90ml gelatin 1% 10ml nước cất+90ml gelatin 1% Xử lý cơ học

Quan sát khả năng tạo gel của gelatin

Kết luận khả năng thủy phân gelatin bằng nước dứa Thủy phân ở nhiệt độ 55oC, 120 phút

Cách tiến hành:

- Dứa nguyên liệu sau khi xử lý cơ học: bẻ cuống, gọt vỏ, bỏ mắt, cắt miếng, sử dụng máy xay sinh tố để xay, nghiền thịt quả. Hỗn hợp sau khi xay được đem lọc bằng rây và vải lọc, thu được dịch quả dạng đục.

- Chuẩn bị dung dịch gelatin 1%: cân 1g gelatin dạng tinh thể cho vào 100ml nước nóng, khuấy cho gelatin hòa tan hoàn toàn, dung dịch gelatin 1% được làm nguội ở nhiệt độ phòng.

- Chuẩn bị 3 lọ thủy tinh cùng thể tích. Lọ 1 gồm 10ml nước cất và 90ml gelatin 1%. Lọ 2 gồm 10ml dịch quả dứa đã gia nhiệt để bất hoạt enzym ở 90oC, trong 10 phút và 90ml gelatin 1%. Lọ 3 gồm 10ml dịch quả dứa và 90ml gelatin 1%. Hỗn hợp trong ba lọ được khuấy trộn ở nhiệt độ phòng, sau đó ủ ở nhiệt độ 55oC trong khoảng 2 giờ, lấy ra và đưa đi làm lạnh ở nhiệt độ 1 – 4oC trong 4 giờ. Quan sát khả năng hình thành gel gelatin.

2.2.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn và thời gian thủy phân đến hoạt tính chống oxy hóa của hỗn hợp thủy phân gelatin bằng nước dứa hoạt tính chống oxy hóa của hỗn hợp thủy phân gelatin bằng nước dứa

Để tìm ra được tỷ lệ phối trộn giữa dịch dứa với gelatin thích hợp nhằm tạo ra hỗn hợp thủy phân gelatin có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất, có chất lượng cảm quan tốt nhất, đề tài tiến hành thí nghiệm thủy phân gelatin bằng nước dứa với các tỷ lệ nước dứa/gelatin khác nhau và thời gian thủy phân khác nhau. Sơ đồ bố trí thí nghiệm được trình bày như hình 2.2.

Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn và thời gian thủy phân đến hoạt tính chống oxy hóa của hỗn hợp thủy phân gelatin bằng nước dứa

Dứa nguyên liệu Xử lý cơ học

Gelatin

Dịch quả

Phối trộn

Hòa tan trong nước nóng Dung dịch gelatin 1% để nguội

29,82 đvhđ/g gelatin

Thủy phân ở nhiệt độ 55oC

Cảm quan

30 phút 90 phút 150 phút 210 phút

Chọn tỷ lệ và thời gian thủy phân thích hợp Phân tích hoạt tính chống oxy hóa - DPPH - Tổng năng lực khử 39,76 đvhđ/g gelatin 59,64 đvhđ/g gelatin 120,55 đvhđ/g gelatin

Cách tiến hành:

- Dứa nguyên liệu sau khi xử lý cơ học: bẻ cuống, gọt vỏ, bỏ mắt, cắt miếng, sử dụng máy xay sinh tố để xay, nghiền thịt quả. Hỗn hợp sau khi xay được đem lọc bằng rây và vải lọc, thu được dịch quả dạng đục có hoạt độ phân giải protease là 0,6 đvhđ/ml.

- Chuẩn bị dung dịch gelatin 1%: cân 1g gelatin dạng tinh thể cho vào 100ml nước nóng, khuấy cho gelatin hòa tan hoàn toàn, dung dịch gelatin 1% được làm nguội ở nhiệt độ phòng.

- Tiến hành phối trộn giữa đvhđ enzym trong dứa/g gelatin theo các tỷ lệ như trên sơ đồ hình 2.2.

- Hỗn hợp sau khi phối trộn được thủy phân ở 55oC và tiến hành lấy mẫu theo thời gian để xác định hoạt tính chống oxy hóa và đánh giá chất lượng cảm quan làm cơ sở lựa chọn thời gian và tỷ lệ phối trộn thích hợp.

2.2.1.3. Thử nghiệm sản xuất đồ hộp nước dứa – gelatin

Quy trình dự kiến sản xuất thử nghiệm đồ hộp nước dứa – gelatin (hình 2.3) được xây dựng dựa vào quy trình sản xuất đồ hộp rau quả của Nguyễn Văn Tiếp và cộng sự [9].

Hình 2.3. Quy trình dự kiến sản xuất thử nghiệm đồ hộp nước dứa – gelatin

Dứa nguyên liệu

Dịch dứa Xay nghiền Chọn lựa, phân loại

Phối trộn ở tỷ lệ 120,55 đvhđ/g gelatin

Lọc

Rửa, bỏ đầu, đuôi,đục lõi

Hòa tan trong nước nóng

Để nguội Gelatin

Thủy phân ở 55oC trong thời gian 90 phút Gia nhiệt Phối chế Đồng hóa Bài khí Rót chai, ghép nắp - Đường - Pectin Phân tích hoạt tính chống oxy hóa Thanh trùng (90oC) Bảo ôn Sản phẩm - Phân tích hoạt tính chống oxy hóa - Phân tích chất lượng sản phẩm

Thuyết minh quy trình:

1. Nguyên liệu

- Dứa:

Dứa được mua tại các chợ Vĩnh Hải, Vĩnh Thọ ở Nha Trang, có độ chín kỹ thuật, không sâu bệnh, dập nát.

- Gelatin:

Gelatin được mua ở cửa hàng Hoàng Trang, đường Hoàng Hoa Thám, Thành

phố Nha Trang, đảm bảo yêu cầu về độ tinh sạch dùng trong thực phẩm. 2. Phân loại, rửa

- Phân loại: nhằm tách loại những quả không đạt yêu cầu, thuận tiện cho quá trình chế biến về sau.

- Rửa: Mục đích:

- Loại bỏ tạp chất trên bề mặt như: đất, cát,…. - Loại bớt vi sinh vật bám trên bề mặt.

- Tẩy bớt một số chất hóa học độc hại. 3. Xử lý sơ bộ

Dứa sau khi chọn lựa, phân loại đem đi gọt vỏ, bỏ mắt để tránh nấm mốc trong mắt dứa lây nhiễm vào thịt quả, gây ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. Sau đó rửa để loại bỏ tạp chất.

4. Xay nghiền

Từ thịt quả dứa đã được rửa sạch mang đi ép thu dịch để chuẩn bị cho công đoạn sau. Sử dụng máy xay sinh tố để xay thịt quả dứa.

5. Lọc

Lọc bằng vải lọc nhiều lớp và rây. Do đây là dạng nước quả đục nên không nhất thiết phải lọc hết thịt quả.

6. Phối trộn

- Chuẩn bị dung dịch gelatin 1%: cân 1g gelatin cho vào trong 100ml nước nóng, khuấy đều để gelatin hòa tan hoàn toàn tạo thành dung dịch gelatin 1%. Dung dịch này được để nguội ở nhiệt độ phòng.

- Phối trộn dịch ép dứa với dung dịch gelatin 1% theo tỷ lệ quy đổi về 120,55 đvhđ/g gelatin để làm tăng giá trị dinh dưỡng và cảm quan cho sản phẩm.

7. Thủy phân

Sau khi phối trộn dịch ép dứa với gelatin hòa tan, tiến hành ủ hỗn hợp ở 55oC trong thời gian thích hợp để đạt hiệu suất thủy phân gelatin bằng nước dứa là lớn nhất, cho sản phẩm có giá trị về dinh dưỡng cũng như cảm quan cao nhất.

8. Gia nhiệt

Mục đích của công đoạn gia nhiệt là nhằm trì hoãn sự thủy phân của hỗn hợp dứa – gelatin. Ngoài ra, gia nhiệt còn có tác dụng tiêu diệt sơ bộ lượng vi sinh vật gây ảnh hưởng cho sản phẩm sau này, giảm nhẹ công đoạn thanh trùng.

9. Phối chế

- Đường: tạo nên vị ngọt chính trong sản phẩm, tạo vị chua ngọt hài hòa, hấp dẫn cho sản phẩm, đồng thời góp phần kéo dài thời gian bảo quản. Nếu ít đường sẽ làm cho sản phẩm chua, nhạt. Nếu nhiều đường thì sản phẩm sẽ quá ngọt. Do đó, cần nghiên cứu để bổ sung lượng đường cho phù hợp.

- Pectin: nhằm chống sự phân lớp cho sản phẩm, cần nghiên cứu công đoạn này để xác định đươc hàm lượng pectin bổ sung thích hợp.

10. Đồng hóa

Nhằm tăng giá trị cảm quan, tạo ra sự đồng đều giữa các thành phần, tăng khả năng tiêu hóa và làm giảm sự phân lớp trong quá trình bảo quản sau này. Thời gian đồng hóa trong 3 phút.

Sau khi đồng hóa tiến hành thí nghiệm xác định hoạt tính chống oxy hóa của hỗn hợp nước dứa – gelatin.

11. Bài khí, rót chai, ghép nắp

Gia nhiệt đến 85oC rồi ghép nắp ngay nhằm tránh nhiễm vi sinh vật [9]. 12. Thanh trùng, làm nguội

- Thanh trùng không tiêu diệt 100% vi sinh vật nhưng tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật gây bệnh và vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm. Tùy loại thực phẩm mà có chế độ thanh trùng khác nhau.

- Hỗn hợp sau khi phối trộn có pH = 3,8 thuộc loại đồ hộp có độ axit thấp (pH<4,2). Tham khảo tài liệu [1], [9] chọn nhiệt độ thanh trùng ở 90o trong 10 phút.

- Làm nguội: sau khi thanh trùng làm nguội đến 40oC. Nhằm mục đích:

+ Làm cho vi sinh vật bị sốc nhiệt.

+ Hạn chế sự thay đổi màu sắc, và các biến đổi không có lợi của sản phẩm do nhiệt độ cao gây ra.

+ Làm cho lớp nước bên ngoài mau khô, thuận lợi cho quá trình dán nhãn. 12. Bảo ôn

Bảo ôn trong 10 – 15 ngày để ổn định thành phần và phát hiện hư hỏng. Sau đó tiến hành xác định hoạt tính chống oxy hóa của sản phẩm.

13. Sản phẩm

Sản phẩm được bảo quản nơi thoáng mát, khô ráo, ở nhiệt độ thường.

a. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ đường bổ sung

Để xác định tỷ lệ đường thích hợp bổ sung vào hỗn hợp nước dứa – gelatin nhằm tạo ra giá trị cảm quan cao, thí nghiệm được bố trí cho công đoạn bổ sung đường như sơ đồ hình 2.4.

Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ bổ sung đường

Cách tiến hành:

Hỗn hợp nước dứa – gelatin sau khi phối trộn ở một tỷ lệ thích hợp là 120,55 đvhđ/g gelatin, đem ủ ở 55oC trong khoảng 90 phút để thủy phân gelatin. Hỗn hợp được đưa đi gia nhiệt ở 90oC khoảng 10 phút trước khi tiến hành bổ sung đường. Tiến hành bổ sung đường với tỷ lệ nghiên cứu là 8%, 10%, 12%, 14%, sau đó đánh giá cảm quan để chọn ra tỷ lệ đường thích hợp.

b. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ pectin bổ sung

Nhằm tạo sự đồng đều, chống lại sự phân lớp, tạo độ sánh cho sản phẩm, đề tài sử dụng pectin trong công đoạn phối chế. Thí nghiệm được bố trí như hình 2.5.

Phối chế

Tỷ lệ đường/hỗn hợp nước dứa - gelatin (g/100ml)

8 10 12 14

Hỗn hợp nước dứa - gelatin thủy phân

Chọn tỷ lệ đường thích hợp Đánh giá cảm quan

Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ pectin bổ sung

Đường:12g

0,4 Tỷ lệ pectin/hỗn hợp nước dứa –

gelatin (g/100ml)

Đánh giá cảm quan

Chọn tỷ lệ pectin thích hợp

0 0,1 0,2 0,3

Đồng hóa

Thanh trùng, làm nguội, bảo ôn Rót chai, ghép nắp

Phối chế

Cách tiến hành:

Nước dứa được phối trộn với dung dịch gelatin 1% hòa tan ở tỷ lệ 120,55 đvhđ/g gelatin, đem ủ ở 55oC trong khoảng 90 phút để thủy phân gelatin. Hỗn hợp được đưa đi gia nhiệt ở 90oC khoảng 10 phút trước khi tiến hành bổ sung đường. Sau khi bổ sung 12% đường thì tiếp tục bổ sung pectin.

Pectin trước khi bổ sung vào thì được xử lý như sau:

- Ngâm pectin vào nước ấm trong 24 giờ với tỷ lệ: pectin/nước là 1/19 - Pectin sẽ hút nước và trương nở

- Khi nấu nước khoảng 50oC thì cho pectin vào. Đun nhẹ và khuấy trộn cho pectin tan ra.

Tiến hành thí nghiệm với năm mẫu, với tỷ lệ pectin thay đổi từ 0% đến 0,4% (bước nhảy là 0,1).

Sau khi bổ sung pectin, tiến hành đồng hóa trong 3 phút, gia nhiệtở 85o, rót vào lọ thủy tinh dung tích 200ml, ghép nắp và đưa đi thanh trùng ở 90oC trong 10 phút, bảo ôn sản phẩm 10 ngày để các thành phần trong sản phẩm ổn định. Sau đó đánh giá cảm quan, so sánh với mẫu đối chứng (mẫu 0% là mẫu đối chứng có nghĩa là không bổ sung pectin) và chọn tỷ lệ pectin bổ sung thích hợp nhất.

2.2.2. Phương pháp phân tích

- Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy ở nhiệt độ 100  105oC theo TCVN 5613:1991. Cách tiến hành được trình bày chi tiết ở phụ lục 3.

- Xác định hàm lượng tro bằng phương pháp nung ở 550  600oC theo TCVN 5613:1991. Cách tiến hành được trình bày chi tiết ở phụ lục 4.

- Xác định hàm lượng axit của nước dứa ép theo TCVN 378:1986. Cách tiến hành được trình bày chi tiết ở phụ lục 5.

- pH của dịch ép dứa được đo bằng pH kế. Cách tiến hành được trình bày ở phụ lục 6.

- Xác định hàm lượng đường trong nước dứa ép. Cách tiến hành được trình bày ở phụ lục 7.

- Xác định hoạt độ enzyme protease (hoạt độ phân giải protein) bằng phương pháp chuẩn độ formol [7]. Cách tiến hành được trình bày chi tiết ở phụ lục 8.

- Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá dựa vào khả năng khử gốc tự do DPPH và tổng năng lực khử [13]. Cách tiến hành được trình bày chi tiết ở phụ lục 9.

- Chất lượng sản phẩm được đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79. Sử dụng hệ điểm 20, xây dựng trên một thang điểm thống nhất, có 6 bậc từ 0 – 5. Điểm 5 là điểm cao nhất và điểm 0 là điểm thấp nhất cho một chỉ tiêu [12]. Chi tiết của phương pháp được trình bày ở phần phụ lục 10.

- Phương pháp kiểm tra vi sinh

 Xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí theo TCVN 5165:1990

 Colifoms theo TCVN 4882:2001 (ISO 4831:1991)