3.3.1 Phân tích thành phần hóa học có trong nguyên liệu da cá tra
• M ục đích: xác định được các thành phần có trong nguyên liệu như ẩm, protein, lip id .. .đê làm cơ sở cho các thí nghiệm sau.
• Chuẩn bị mẫu:
M au là nguyên liệu da cá tra đã được rửa sạch bằng nước sạch và làm nhỏ, tùy từng phương pháp phân tích mà khối lượng của mẫu khác nhau (từ lg - 5g).
• Phương pháp phân tích:
Hàm lượng chất khô được phân tích bằng phương pháp sấy và cân đến khối lượng không đổi (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2008).
Hàm lượng protein được phân tích bằng phương pháp Kjeldahl (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2008).
Hàm lượng lipid được phân tích bằng phương pháp Soxhlet (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2008).
Hàm lượng tro được phân tích bằng phương pháp nung đến tro trắng (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2008).
tỷ Bố trí thí nghiệm: Ket quả thí nghiệm là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại
3.3.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát quá trình rửa nguyên liệu bằng NaOH vói các nồng độ 0,1N; 0,2N; 0,3; 0,4N và nhiệt độ 40°c, 45°c, 50wc ở những thòi gian khác nhau 10 phút, 15 phút và 20 phút
• Mục đích: Tìm ra chế độ xử lý thích hợp nhằm đảm bảo vừa loại bỏ một lượng tạp chất đáng kể vừa thu hồi lại nguyên liệu với tỷ lệ thu hồi cao.
• Chuẩn bị mẫu:
M ầu được chuấn bị là da cá đã được rửa sạch bằng nước sạch và cắt nhỏ, đế ráo nước. Neu cần rút ngắn thời gian làm ráo có thể tiến hành ly tâm để tách nước bằng thiết bị ly tâm tay. Mồi mẫu nguyên liệu được dùng cho thí nghiệm có khối lượng là 20g, ngâm trong NaO H có nồng độ, nhiệt độ và thời gian khác nhau với tỉ lệ da cá/NaOH là 1:5
• Chuẩn bị hóa chất:
Từ NaOH khan có độ tinh khiết là 96% tiến hành tính toán và pha ra nồng độ 0,1N; 0,2N; 0,3N và 0,4N
Bố trí thí nghiệm: Chuẩn bị 36 mẫu da cá đã được xử lý, thí nghiệm được lặp lại 3 lần. M ầu được đựng trong cốc thủy tinh có chứa NaOH với từng nồng độ, nhiệt độ
và thải gian tương ứng của thí nghiệm và được gia nhiệt bằng thiết bị water bath để đảm bảo nhiệt độ được ôn định.
Thí nghệm được bố trí theo thể thức thừa số 3 nhân tố và 3 lần lặp lại Nhân tô A: Thời gian gia nhiệt có 3 mức AI A2 A3 Nhân tố B: Nhiệt độ gia nhiệt có 3 mức nhiệt độ BI B2 B3 Nhân tố C: Nồng độ NaOH có 4 mức nồng độ C1 C2 C3 Tổng số nghiệm thức: 4x3x3=36 nghiệm thức. Số đơn vị thí nghiệm 36 X 3 = 108 Bố trí nghiệm thức thí nghiệm Nhân tố A Nhân tố B C1 Nhân tố c C2 C3 C4
B I A1B1C1 A1B1C2 A1B1C3 A1B1C4
A I B2 A1B2C1 A1B2C2 A1B2C3 A1B2C4
B3 A1B3C1 A1B3C2 A1B3C3 A1B3C4
B I A2B1C1 A2B1C2 A2B1C3 A2B1C4
A2 B2 A2B2C1 A2B2C2 A2B2C3 A2B2C4
B3 A2B3C1 A2B3C2 A2B3C3 A2B3C4
B I A3B1C1 A3B1C2 A3B1C3 A3B1C4
A3 B2 A3B2C1 A3B2C2 A3B2C3 A3B2C4
B3 A3B3C1 A3B3C2 A3B3C3 A3B3C4
Kết quả ghi nhận là tỉ lệ thu hồi da cá sau khi rửa bằng NaOH
3.3.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hương của nhiệt độ, nồng độ và thời gian thủy phân lên độ bền gel của gelatin
• M ục đích: Tìm ra nhiệt độ, thời gian và nồng độ thủy phân cho ra gelatin có độ bền cao, ở nhiệt độ thủy phân thấp hơn những tác giả nghiên cứu trước
• Chuấn bị mẫu: Da cá sau khi rửa bằng NaOH (đã chọn được chế độ lừa thích hợp) rửa sạch lại bằng nước sạch, đế ráo và ngâm mẫu trong dung dịch acid acetic với nồng độ, nhiệt độ và thời gian khác nhau, tỉ lệ nguyên liệu/dung dịch acid acetic là 1:3
• Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo thế thức thừa số 3 nhân tố và 2 lần lặp lại, mỗi nhân tố có 3 mức độ khảo sát.
Nhân tô D: thời gian thủy phân có 3 mức độ D ĩ D2 D3 Nhân tố E: nhiệt độ thủy phân có 3 mức độ E1 E2 E3 Nhân tố F: nồng độ CH3COOH có 3 mức độ F1 F2 F3 Tông sô nghiệm thức: 3x3x3 = 27 nghiệm thức
Số đơn vị nghiệm thức 27x2 = 54 Bố trí nghiệm thức thí nghiệm Nhân tố D Nhân tố E F1 Nhân tố F F2 F3
E1 D1E1F1 D1E1F2 D1E1F3
DI E2 D1E2F1 D 1E2F2 D1E2F3
E3 D1E3F1 D1E3F2 D1E3F3
E1 D2E1F1 D2E1F2 D2E1F3
D2 E2 D2E2F1 D2E2F2 D2E2F3
E3 D2E3F1 D2E3F2 D2E3F3
E1 D3E1F1 D3E1F2 D3E1F3
D3 E2 D3E2F1 D3E2F2 D3E2F3
E3 D3E3F1 D3E3F2 D3E3F3
Ket quả được ghi nhận là độ bền gel của gelatin sau khi thủy phân. Độ bền gel thể hiện tính chất đặc trưng của gelatin.
3.3.4 Tính hiệu suất thu hồi và so sánh vói gelatin thương mại và gelatin đưọc sản xuất bằng phương pháp kiềm, so sánh vói gelatin sản xuất bằng acid acetỉc ở nhiệt độ cao hon
• M ục đích: Nhằm khắng định gelatin được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm có những tính chất không khác biệt so với gelatin thương mại, và có thế sử dụng trong thực phẩm như là m ột phụ gia.
• Chuẩn bị mẫu: Mau sau khi thành phẩm được đem đi phân tích các tính chất của gelatin và so sánh với một số gelatin thương phấm.
C H Ư Ơ N G 4: K É T Q U Ả T H Ả O L U Ậ N 4.1 TH ÀNH PH ÀN HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU
Bảng 4: Kết quả phân tích thành phần hóa học của da cá tra
T h àn h phần H àm luự ng (% )
Protein 18,12
Chất béo 15,48
Nước 64,17
Các thành phần khác ( tro,...) 2,23
4.2 THÍ NG H IỆM 1: Ảnh hưởng của thời gian, nồng độ và nhiệt độ của quá trình rửa bằng NaO H đến ti lệ thu hồi nguyên liệu sau khi rửa
Hình 10: Da cá trước khi rửa NaOH Hình 11: Da cá sau khi rửa NaOH
Da cá tra chứa một lượng lớn ĩipid, phi protein tan trong nước và các tạp chất còn sót lại trong quá trình fílê m à quá trình xử lỷ rửa bằng nước sạch không loại bở hết được. Các thành phần trên ảnh hưởng rất lớn đến tính chất và chất lượng gelatin thành phẩm. Do đó quá trình xử lỷ nguyên liệu ban đầu rất quan trọng. Phản ứng xà phòng hóa thích hợp cho việc loại bỏ các tạp chất trên đồng thời NaOH còn có tác dụng cắt đứt các mạch polypeptide của collagen thành các mạch peptid ngắn hơn và
làm cho các mạch này trở nên lỏng lẻo tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn thủy phân.
Neu da cá được xử lý sạch, thành phần tạp chất bên trong da cá sẽ được thoát ra ngoài do NaOH tấn công vào, tỉ lệ thu hồi da cá sau công đoạn rửa liên quan đến mức độ tấn công của NaO H vào bên trong da cá cũng như khả năng làm sạch da cá. Ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ và nồng độ đến tỉ lệ thu hồi được thể hiện qua hình 12, 13 và 14
Kiêm định LSD ở khoảng tin cậy 95% 142 F 140 : ^ 138 1 '<3 - — -c 136 1 3 - - 134 1 _ -|- «u- - p 132 ; 130 b__________________________ ______ 10 15 20 Thời gian (phút)
Hình 12: Ảnh hưỏng của thòi gian đến tỉ lệ thu hồi ở công đoạn rửa
Hình 12 cho thấy ở thời gian 10 phút và 20 phút có sự khác biệt tỉ lệ thu hồi, nhưng ở thời gian 15 phút thì không có sự khác biệt so với hai mức nhiệt độ 10 phút và 20 phút.
Kiêm định LSD ớ khoảng tin cậy 95%
Hình 13: Ánh hưởng của nhiệt độ đến tĩ lệ thu hồi ở công đoạn rửa
Hình 13 cho thấy tỉ lệ thu hồi có sự khác biệt giữa ba mức nhiệt độ 40°c, 45°c, 50°c ở mức ý nghĩa 5%
Kiếm định LSD ở khoảng tin cậy 95%
Hình 14: Ảnh hưởng của nồng độ
Hình 14 cho thấy có sự khác biệt tỉ lệ thu hồi giữa bốn mức nồng độ 0,1N, 0,2N, 0,3N và 0,4N ở mức ý nghĩa 5%
Nhiệt độ (°C)
40 45 50
Hình 15: Đồ thị thế hiện sự tương tác của thòi gian và nhiệt độ đến tỉ lệ thu hồi Đồ thị hình 15 cho thấy ở nhiệt độ 45°c và 50°c tỉ lệ thu hồi giảm khi thời gian tăng, riêng ở nhiệt độ 40°c thời gian càng dài tỉ lệ thu hồi càng cao. Tỉ lệ thu hồi đạt giá trị cao nhất ở nhiệt độ 40°c, thời gian 20 phút và đạt giá trị thấp nhất ở nhiệt độ 50°c thời gian 20 p h ú t . Nhiệt độ (°C) Nồng độ (N) — 0.1 0.2 0.3 0.4
Hình 16: Đồ thị thể hiện sự tương tác giữa nồng độ và nhiệt độ đến tỉ lệ thu hồi Đồ thị hình 16 cho thấy tỉ lệ thu hồi tăng khi nhiệt độ và nồng độ càng thấp, đạt giá trị càng giảm theo sự gia tăng nhiệt độ và nồng độ. Tỉ lệ thu hồi thấp nhất được thấy ở nhiệt độ 5 0 °c và nồng độ 0,4N. Tỉ lệ này cao nhất được thấy ở nhiệt độ 4 0 °c và nồng độ 0,1 N
Nồng độ (N)
— 0.1
0.2
0.3 - 1 - 0.4
Hình 17: Đổ thị thể hiện sự tuông tác của thòi gian và nồng độ đến tỉ lệ thu hồi Tỉ lệ thu hồi giảm đáng kế ở nồng độ 0,4N và thời gian 15 phút, giảm ít hơn ở thời gian 20 phút. Ở nồng độ 0,1N khi thời gian càng dài, tỉ lệ thu hồi càng tăng, tăng cao nhất ở 20 phút. Ớ các nồng độ 0,2N; 0,3N khi thời gian càng dài tỉ lệ thu hồi càng giảm
(p Ket luận: ở nhiệt độ 40°c, nồng độ 0,1N cho tỉ lệ thu hồi cao hơn các mức còn lại. Thời gian xử lý ở 15 phút và 20 phút cho tỉ lệ thu hồi không có sự khác biệt ý nghĩa nhưng ở 15 phút NaOH chưa tấn công hết vào da cá làm cho da cá còn nhiều béo trên bề mặt, còn ở 20 phút NaOH tấn công nhiều vào làm da cá trương phồng lên, béo tách ra nhiều và da cá có màu trắng đẹp hơn. Do đó nhiệt độ 40°c, nồng độ 0, IN và thời gian 20 phút là chế độ xử lỷ thích hợp nhất để làm sạch da cá.
4.3 THÍ NGHIỆM 2: Ánh hưởng của nồng độ acid acetic, nhiệt độ và thòi gian thủy phân đến độ bền gel của gelatin
M ột trong những tính chất quan trọng của gelatin là độ bền gel của nó, độ bền gel bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố nhiệt độ, nồng độ acid thủy phân cũng như thời gian thủy phân. Chỉ cần thay đổi một trong những yếu tố trên thì độ bền gel sẽ thay đổi. Độ bền gel càng cao gelatin càng tốt. Việc tìm ra chế độ thủy phân thích hợp để thu gelatin có độ bền gel cao là việc hết sức cần thiết.
Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian và nồng độ acid acetic đến độ bền gel của gelatin được thể hiện ở đồ thị và hình dưới đây
Hình 18: Da cá sau khỉ thủy phân
Kiểm định LSD ở khoảng tin cậy 95%
£ £ ọ 3- c '«L>
Hình 19: Ảnh hưởng của nhiệt độ đền độ bền gel
Nhiệt độ thủy phân rất ảnh hưởng đến độ bền gel của gelatin, giừa các mức nhiệt độ 45°c, 50°c và 55°c có sự khác biệt rất lớn, độ bền gel cao nhất ở 55°c và thấp nhất ở 45 c
Kiếm định LSD ớ khoáng tin cậy 95%
Hình 20: Ảnh hương của thíri gian thủy phân đến độ bền gel
Thời gian 5 giờ, 6 giờ và 7 giò' có sự khác biệt có ý nghĩa, thời gian 7 giờ cho độ bên gel cao nhât
Kiếm định LSD ở khoảng tin cậy 95%
Nồng độ (N)
Hình 21: Ảnh hưởng của nồng độ acỉd acetic thủy phân đến độ bền gel của gelatỉn Ớ nồng độ acid acetic 0,5%, 0,7% và 0,9% độ bền gel đều có sự khác biệt rất lớn, nồng độ càng cao thì cho độ bền gel càng cao
Thời gian (giờ)
— 5
— 6
- 0 - 7
Hình 22: Đồ thị biểu hiện sự tưong tác của nhiệt độ và thòi gian thủy phân đến độ bền gel của Gelatỉn
Nhiệt độ và thời gian thuỷ phân ảnh hưởng đến độ bền gel của gelatin, nhiệt độ càng cao và thời gian càng dài thì gelatin thu được có độ bền gel càng cao. Ớ thời gian 5 giờ và 7 giờ với nhiệt độ 45°c độ bền gel tăng nhẹ đến 50°c và tăng nhanh ở nhiệt độ 55°c. Còn ở thời gian 6 giờ thì độ bền gel tăng nhanh ở từng mức nhiệt độ.
Nồng độ (N)
— 0.5 0.7 0.9
Hình 23: Đồ thị thể hiện sự tương tác giữa nhiệt độ và nồng độ acid acetic thủy phân ảnh hưởng đến độ bền gel của gelatin
Nhiệt độ và nồng độ càng tăng cho độ bền gel càng cao, ở nồng độ 0,5% và 0,7% độ bền gel tăng khá nhanh ở từng mức nhiệt độ, còn ở nồng độ 0,9% thì độ bền gel tăng nhẹ ở nhiệt độ 45°c, khi đạt nhiệt độ 50°c thì độ bền gel tăng mạnh đến 55°c, độ bền gel đạt cực đại ở nồng độ 0,9% và nhiệt độ 55°c.
3.9 c"e 3 7 I 3.5 Ọ 3- 3 3 8> 31 c '<<L> 2 9 x> <p- Q 2.7
Hình 24: Đồ thị thể hiện sự tương tác giữa thòi gian và nồng độ acid acetic thủy phân ảnh hưởng đến độ bền gel của gelatin
Nồng độ càng cao thời gian càng dài sẽ cho độ bền gel càng cao. Ớ nồng độ 0,5% độ bền gel tăng ít ở 5 giờ nhưng khi thời gian lên 6 giờ thì độ bền gel tăng rất mạnh đến thời gian 7 giờ thì đạt cực đại. Ớ nồng độ 0,7% độ bền gel tăng mạnh hơn khi ở thời gian 5 giờ và khi bắt đầu 6 giờ thì tốc độ tăng độ bền gel giảm nhẹ lại và độ bền gel đạt ccực đại khi ở 7 giờ, còn ở nồng độ 0,9% thì độ bền gel tăng mạnh ở thời gian 5 giờ và độ bền gel tăng ít khi thời gian 6 giờ và 7 giờ nhưng độ bền gel vẫn cao nhất khi ở 7 giờ.
& Ket luận: trong khoảng thí nghiệm, khi nhiệt độ càng cao, thời gian càng dài và nồng độ càng cao, gelatin cho độ bền gel càng cao, độ bền gel của thí nghiệm đạt giá trị cực đại khi ở nhiệt độ 55°c, thời gian 7 giờ và nồng độ acid acetic là 0,9%.
4.4 THÍ NGHIỆM 3: Tính hiệu suất thu hồi và so sánh với gelatin thương mại và gelatin được sản xuất bằng phương pháp kiềm, so sánh với gelatin sản xuất và gelatin được sản xuất bằng phương pháp kiềm, so sánh với gelatin sản xuất bằng acid acetic ở nhiệt độ cao hơn
4.4.1 Tính hiệu suất thu hồi
Hiệu suất thu hồi cho biết khả năng thủy phân thu được protein có trong da cá. Hiệu suất thu hồi càng cao chứng tỏ chế độ thủy phân càng tốt. Gelatin thành phẩm có hàm lượng protein tương đối cao chiếm 78,44% , đạt hiệu suất thu hồi là 75,67%
4.4.2 So sánh với gelain của Trung Quốc và gelatin sản xuất bằng kiềm
Nhằm đánh giá được chất lượng của gelatin da cá, sự so sánh với gelatin thương mại được thực hiện.
Nồng độ (N)
0.5 0.7 0.9
Bảng 5: Bảng so sánh gelatin sản xuất ở Trung Quốc vói gelatin da cá tra vói hai phương pháp khác nhau
Các chỉ tiêu sản
Gelatin da cá tra xuất bằng acid acetic
Gelain da cá tra sản xuất bằng kiềm
Gelatin Trung Quốc
Độ bền gel 3,91 g lực/m m 2 2,68g lực/m m 2 2,29 g lực/m m 2
Hàm lượng protein 78,44% 77,12% 63,88%
Nhiệt độ đông tụ 9 - 10°c 9 - 10°c 9 - 10°c
Nhiệt độ nóng chảy 45°c 45°c 40°c
Độ ẩm 13,82% 13,55% 9,74%
Hiệu suất thu hồi 75,67% 74,4%
Nhận xét: Bảng 6 cho thấy độ bền gel của 3 loại gelatin rất khác nhau, gelatin được mua từ Trung Quốc có độ bền gel và hàm lượng protein tương đối thấp, gelatin được sản xuất bằng kiềm cho độ bền gel và hàm lượng protein tương đối cao nhưng không cao bằng gelatin được sản xuất bằng acid acetic. Đối với nhiệt độ đông tụ thì