1.2.2.2.2 Tính chất [16,32,56,66]
Gelatin thương mại khơ cĩ độ ẩm từ 9-12%, khơng mùi, khơng vị, cứng, trong suốt, dịn, màu vàng rất nhạt đến màu hổ phách và cĩ tỷ trọng là 1,3-1,4. Tính chất lý hĩa của gelatin phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nguồn gốc collagen, phương pháp sản xuất, điều kiện chiết và nồng độ, pH, nhiệt độ…
Tính hịa tan
Gelatin tan một phần trong nước lạnh. Gelatin khơ sẽ nở ra khi khuấy trong nước. Ơû nhiệt độ ấm khoảng 400C, thời gian 30 phút, gelatin hút nước và hịa tan hồn tồn trong nước tạo thành dung dịch đồng nhất, tan trong các dung mơi hữu cơ như: rượu, aceton, benzen, ete dầu hỏa…
Một số tác nhân làm kết tủa gelatin là (NH4)2SO4, Mg2+, acid piric, acid tannic, acid tricloacetic…
Tính ổn định
Gelatin khơ cĩ thể bảo quản được rất lâu nếu độ ẩm được đảm bảo và sản phẩm được bảo quản kín ở nhiệt độ phịng.
Tính ổn định của gelatin trong dung dịch phụ thuộc vào nhiệt độ và pH (pH của dung dịch được giữ ở 5-7). Hai đặc tính cĩ giá trị nhất của gelatin là khả năng tạo gel và độ nhớt của dung dịch sẽ giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân thường làm giảm chất lượng và phân hủy gelatin trong dung dịch là do sự phát triển của vi khuẩn vì thế dung dịch gelatin khơng nên bảo quản quá lâu.
Khả năng tạo gel
Gelatin được bổ sung vào thực phẩm khi chế biến mĩn ăn. Khi thêm gelatin vào sẽ làm tăng mùi vị sản phẩm. Ngồi ra, nhờ tính tạo gel làm cho sản phẩm cĩ tính trơn bĩng, đẹp mắt.
Sự trương phồng
Đặc tính trương phồng của gelatin ảnh hưởng lớn đến sự hịa tan cùa viên nang trong dược phẩm. Trong gelatin những liên kết ngang được cho rằng cĩ liên quan đến sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các chuỗi và điều này làm giảm sự trương phồng. Sự ổn định của những liên kết ngang phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, thời gian, chất điện giải. pH và chất điện giải sẽ tác động lên sự trương phồng. Điều này giải thích tại sao gelatin cĩ sự trương phồng thấp tại điểm đẳng điện. Những chất điện giải ảnh hưởng đến sự trương phồng của gelatin được sắp xếp theo Hosmeiter như sau: Ba2+, Ca2+, Mg2+, Cs2+, Rb2+, NH4+, K+, Na+, Li+, SO4+, CH3COO-, Cl-, Br-, NO3-, I-, SCN-
Tại pH dưới điểm đẳng điện, anion cĩ thể kiểm sốt sự trương phồng nhưng giá trị pH trên điểm đẳng điện, cation sẽ làm giảm sự trương phồng. Các anion sẽ phá vỡ liên kết hydro, chính những liên kết này làm gia tăng tính trương phồng của gelatin.
Sự đơng đặc
Một đặc tính hữu ích của dung dịch gelatin là cĩ khả năng hình thành dạng gel dung dịch (gel-sol) thuận nghịch. Nhiệt độ đơng đặc phụ thuộc vào hàm lượng proline và hydroxyproline. Các gelatin thương mại cĩ điểm tan chảy giữa 23-300C và điểm đơng đặc thấp hơn 2-50C.
Độ nhớt
Đối với gelatin dùng trong cơng nghiệp độ nhớt cũng quan trọng như khả năng tạo gel và cũng phụ thuộc vào nhiệt độ lẫn nồng độ. Độ nhớt tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Dưới 200C dung dịch sẽ tồn tại ở dạng gel (ngoại trừ nồng độ quá thấp). Trong khoảng 20-350C dung dịch vừa tồn tại ở dạng gel vừa tồn tại dạng dung dịch nhớt hoặc ở dạng chất lỏng cĩ độ nhớt khơng ổn định. Trên 350C, các phân tử gelatin trở nên rời rạc, cho dù cĩ tăng nồng độ gelatin trong dung dịch thì chúng cũng khơng liên kết với nhau.
Tính lưỡng tính
Gelatin là một protein điển hình cĩ khả năng hoạt động như một acid hay base. Tính chất lưỡng tính là do các nhĩm carboxyl thể hiện tính acid và nhĩm amin thể hiện tính kiềm được tạo ra trong suốt q trình thủy phân. Do vậy gelatin là một protein điện ly lưỡng tính:
- Trong mơi trường acid sự phân ly của nhĩm acid bị kìm hãm, gelatin tác dụng như một base, tích điện dương, chuyển về cực âm trong điện trường.
- Ngược lại, trong mơi trường kiềm sự phân ly của nhĩm base bị kìm hãm, gelatin tác dụng như một acid tích điện âm và di chuyển về cực dương trong điện trường.
Điểm đẳng điện
Phân tử gelatin tích điện trong dung dịch acid hay kiềm, chúng sẽ di chuyển trong điện trường. Ơû giá trị pH khơng cĩ sự di chuyển xảy ra gọi là điểm đẳng điện và tại pH này cĩ hàm lượng tối đa các phân tử protein khơng tích điện. Kết quả của điểm đẳng điện được xác định bởi quy trình sản xuất. Nĩ cĩ thể được xác định một cách dễ dàng bởi hỗn hợp trao đổi ion resin và được diễn tả bằng đơn vị pH. Tính lưỡng tính và điểm đẳng điện của gelatin loại A dựa trên thời gian xử lý với quy trình acid, loại này sẽ cĩ điểm đẳng điện ở giữa pH 8-9. Cịn gelatin loại B cĩ tính chất lưỡng tính rộng hơn, sẽ cĩ điểm đẳng điện là 5,2 sau 4 tuần ngâm vơi và giảm xuống 4,8 sau thời gian ngâm vơi kéo dài. Điểm đẳng điện cĩ thể được xác định bởi giá trị pH mà tại đĩ dung dịch gelatin cĩ độ đục cao nhất.
1.2.2.3 Hemoglobine và các protein khác 1.2.2.3.1 Hemoglobine [29,35,51,53,54]
Hemoglobine là một protein hịa tan quan trọng trong các tế bào hồng cầu, là một phân tử protein lớn với trọng lượng phân tử khoảng 66700 dalton. Hemoglobin chứa một thành phần protein là globin và một thành phần khơng phải protein là heme. Globin gồm hai chuỗi polypeptide α và hai chuỗi polypeptide β, chuỗi α cĩ 141 acid amin và β chứa 146 acid amin, với heme liên kết với mỗi chuỗi. Trọng lượng phân tử của mỗi chuỗi α và β là 16100. Trái với hemoglobin, globin là một protein khơng bền dễ bị biến tính.
Heme là một phân tử phức tạp, khơng phải protein, cĩ hình dạng vịng vì heme cĩ chứa bốn nhĩm pyrrole nối với nhau bằng cầu nối methylene. Sự kết hợp 4 nhĩm pyrrole qua cầu nối methylene tạo thành vịng porphyrin. Vịng porphyrin cĩ nhiều trong tự nhiên, và khuynh hướng phản ứng với kim loại. Ví dụ, chlorophyll và
vitamin B12 là những porphyrin, chlorophyll cĩ chứa magiê và B12 chứa coban. Vịng porphyrin của heme thường phản ứng với sắt tạo thành Fe2+. Ion Fe2+ nằm ở trung tâm vịng porphyrin và cĩ khả năng hình thành 6 liên kết hĩa trị, bốn trong sáu liên kết này liên kết với các nguyên tử nitrogen của mỗi bốn pyrrole tạo thành vịng porphyrin. Liên kết thứ năm gắn với vịng porphyrin tạo thành phần globin của phân tử hemoglobin. Liên kết thứ sáu sẵn sàng thực hiện phản ứng thuận nghịch xảy ra giữa heme và oxygen. Mỗi phân tử hemoglobin chứa bốn phân tử heme, mỗi phân tử hemoglobin cĩ khả năng vận chuyển bốn phân tử oxygen.