Ngồi khả năng ứng dụng trong cơng nghệ thực phẩm, trong cơng nghệ dược phẩm gelatin cũng là nguyên liệu quan trọng dùng để bao viên bao nang mềm.
Viên bao nang mềm được sử dụng để bao gĩi thuốc ở dạng dầu hoặc dạng paste.Gelatin ứng dụng làm viên nan cần cĩ độ Bloom trung bình, từ 150-200 Bloom.
Hình1.22:Viên bao nang mềm.
1.6.1.1 Ứng dụng trong công nghệ sản xuất bánh kẹo:
Đây là lĩnh vực mà gelatin ứng dụng nhiều nhất: Gelatin được sử dụng trong các sản phẩm bánh kẹo ngọt như: “winegums”, “gummy bears”, “fruit chews”, “marshmallow” và ”licorice”. Chức năng của gelatin phụ thuộc vào loại sản phẩm. Trong “marshmallows”, gelatin đóng vai trò làm bền bọt. Trong “fruit chews” và “licorice” gelatin tham gia tạo cấu trúc, độ dai cho sản phẩm. Trong “winegums” và “gummy bears” đặc tính tạo gel của gelatin đóng vai trò quan trọng và độ bloom yêu cầu từ 260-280. Loại gelatin được sử dụng phụ thuộc vào thuộc tính của sản phẩm cuối cùng.
Độ Bloom cho các ứng dụng tạo gel nằm trong khoảng từ 100-280, tuy nhiên gelatin có độ Bloom trung bình và cao hơn được ưa chuộng trong lĩnh vực “gummy” bởi vì chúng tạo ra một cấu trúc đặc trưng và cải thiện khả năng định hình. Những thành phần khác như glucose, sucrose và thành phần ẩm cũng là những nhân tố quan trọng trong việc hình thành nên cấu trúc của sản phẩm gum vì vậy việc xem xét ảnh hưởng của gelatin cũng gắn liền với những nhân tố này.
Khi gelatin được ứng dụng trong sản xuất loại kẹo “chewy” thì độ Bloom thấp được ưa chuộng (độ Bloom nằm trong khoảng từ 70-140). Mức độ sử dụng từ 0,2% trong kẹo “caramel” và “toffee” đến 2,5% trong kẹo “grained chew”. Khi gelatin có độ Bloom cao được sử dụng thì lượng dùng có thể giảm đi một nửa.
Khi gelatin được ứng dụng trong sản xuất loại kẹo “marshmallow” thì giá trị Bloom chỉ đóng vai trò nhỏ trong việc hình thành cấu trúc sản phẩm.
+ Độ nhớt của gelatin:
Trong quá trình sản xuất các sản phẩm “gum”: độ nhớt của gelatin có thể tác động đến quá trình cố định trong sản xuất sản phẩm “gum”, đặc biệt là khi gelatin có hàm lượng cao. Tuy nhiên trong một vài nhà máy, cả qui trình và việc lập công thức được xem xét khi cần định ra độ nhớt phù hợp. Trong nhiều trường hợp, độ nhớt của gelatin không đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm “gum”.
Trong sản xuất các sản phẩm “chewy” thì độ nhớt của gelatin có thể có tác dụng thứ yếu trong quá trình đánh trộn tuy nhiên chúng có thể được điều chỉnh dễ dàng bằng sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình này.
Trong quá trình sản xuất các sản phẩm “marshmallow” thì độ nhớt của gelatin đóng vai trò quan trọng hơn trong những ứng dụng khác của gelatin trong công nghệ sản xuất bánh kẹo. Độ nhớt của gelatin ảnh hưởng đến quá trình đánh trộn syrup, quá trình giữ các bọt khí….Độ nhớt của gelatin còn đóng vai trò quan trọng khi kết hợp với các phương pháp tạo hình được sử dụng. Với phương pháp tạo hình sử dụng các khuôn tinh bột thì độ nhớt của khối kẹo yêu cầu phải thấp để nó có thể chảy dễ dàng vào các khuôn in, còn trong phương pháp ép đùn thì độ nhớt của khối kẹo phải cao để định hình cho sản phẩm sau khi đùn.
Bảng 1.9 Ứng dụng gelatin trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo. Loại sản phẩm. Chức năng. Độ Bloom. Độ nhớt. Lượng sử dụng (%). Gum gelatin.
Tạo gel, tạo cấu trúc, xây
dựng tính đàn hồi. 180-260. Thấp, cao. 6-10
Gum rượu. Tạo gel, tạo cấu trúc, xây
dựng tính đàn hồi. 100-180.
Thấp, trung
bình. 2-6
Kẹo “chewy”.
Tạo khí, tạo độ đàn dẻo,
đàn hồi. 100-150.
Trung bình,
cao. 0,5-3
Kẹo Nuga. Tạo tính dai, đàn hồi. 100-150. Trung bình,
- 44 – CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu
- Chế phẩm gelatin TN: là gelatin sản xuất từ da cá, sản phẩm thí nghiệm của Phịng thí nghiệm Hố sinh Đại học Bách khoa Tp HCM.
- 45 – Hình 2.1 : Chế phẩm gelatin TN - Các sản phẩm đối chứng: + Gelatin Merck
Bảng 2.1 : Đặc điểm chất lượng sản phẩm gelatin của cơng ty Merck- Đức ĐẶC ĐIỂM GIÁ TRỊ Độẩm, % 12,2 Hàm lượng tro, % ≤2,0 Hàm lượng SO2, % ≤0,004 Hàm lượng Arsenic, % ≤0,00006 Hàm lượng chì, % ≤0,001 Hàm lượng H2O2 ≤0,01 pH (1%:nước) 3,8-7,6
E. coli, tế bào/10 gram 0
Salmonella, tế bào/10 gram 0
+ Gelatin Pháp (150 Bloom)
Bảng 2.2 : Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm của cơng ty Rousselot – Pháp
ĐẶC ĐIỂM GIÁ TRỊ
- 46 – Hàm lượng tro, % 1,0 Hàm lượng SO2, ppm 32 Hàm lượng Arsenic, ppm < 0,8 Hàm lượng kim loại nặng, ppm < 50 Khả năng tạo gel của dung dịch gelatin 6,67% ở 10 ± 0,10C, gram 150 pH của dung dịch gelatin 6,67% ở 600C 5,7
E. coli, tế bào/10 gram 0
Salmonella, tế bào/10 gram 0
2.2 Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
- Máy đo ẩm tựđộng Scaltec.
- Lị nung điều chỉnh nhiệt độ Lenton. - Cân phân tích 4 số lẻ.
- Máy đo pH hiệu Metller Toledo. - Nhớt kế mao quản Ostwald. - Đồng hồ bấm giây.
- Bểđiều nhiệt Gallen Kamp. - Bếp điện.
- Thiết bịđo quang phổ (UV-1201 spectrophotometer) hiệu Genesys. - Máy đo cấu trúc INSTRON.
- Hệ thống HPLC.
2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Các bước nghiên cứu 2.3.1 Các bước nghiên cứu
- Bước 1: Xác định thành phần hố học của nguyên liệu: ẩm, tro, thành phần acid amin, thành phần kim loại.
- 47 –
- Bước 2: Khảo sát tính chất của dung dịch gelatin – nước: độ nhớt, độ đục, điểm tan chảy, điểm tạo gel, pH, độđục, phân tử lượng.
- Bước 3: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên tính năng tạo gel: nồng độ, pH, thời gian trưởng thành đến tính chất gelatin da cá.
- Bước 4: Khảo sát tính năng cơng nghệ của gelatin da cá: khả năng tạo bọt. Các bước tiến hành đều thực hiện cĩ sự đối chứng giữa mẫu gelatin da cá và các mẫu gelatin khác.
2.3.2 Thuyết minh tiến trình thí nghiệm
Bước 1
a. Mục đích:
Xác định các thành phần hố học cơ bản của nguyên liệu b. Phương pháp thực hiện:
Các thơng số kiểm tra: ẩm, tro, thành phần acid amin, hàm lượng kim loại. Bước 2:
a. Mục đích:
Xác định các tính chất hố lý của mẫu gelatin: độ nhớt, độđục, điểm tan chảy, điểm tạo gel, pH, phân tử lượng.
b. Phương pháp thực hiện:
ü Phương pháp tạo dung dịch:
Cân x (g) gelatin vào y (ml) nước cất, khuấy đảo nhẹ rồi để yên trong 30 phút cho trương nởở nhiệt độ phịng.
Sau đĩ cho vào bể điều nhiệt ở 600C trong 60 phút để hồ tan gelatin, cĩ khuấy đảo gián đoạn. Dung dịch thu được dùng để đo pH, độ nhớt, điểm tan chảy, điểm tạo gel, độđục.
ü Phương pháp tạo gel: dung dịch gelatin sau khi đã hồ tan sẽ được làm nguội và giữ ổn định ở nhiệt độ 8 – 100C trong khoảng thời gian t. Thời gian này gọi là thời gian trưởng thành. Khối gel thu được sẽđược đem xác định “độ bền gel”.
- 48 –
Khối gel được hình thành sau thời gian t sẽ được cho vào bể điều nhiệt ở 600C nhằm tan chảy ra lại, thu được dung dịch gelatin sau thời gian trưởng thành. Dung dịch thu được sẽđo pH, độ nhớt, điểm tan chảy.
ü Phương pháp tạo màng: dung dịch gelatin được tạo thành theo phương pháp trên. Sau đĩ tạo màng bằng cách trải đều một lượng dung dịch gelatin nhất định lên một diện tích xác định. Màng tạo thành sẽđo khả năng chịu lực của màng.
ü Thơng số kiểm tra: pH, độ nhớt của dung dịch gelatin trước và sau thời gian trưởng thành; “độ bền gel” của khối gel.
Bước 3
a. Mục đích:
Tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền gel của gelatin da cá và so sánh với các mẫu gelatin trên thị trường.
+ Tìm giá trị nồng độ tạo gel tốt nhất từ đĩ xác định độ Bloom của gelatin mẫu thí nghiệm.
+ Anh hưởng của pH đến tính chất của dung dịch gelatin. Vì lý do các sản phẩm thực phẩm thường chỉ cĩ các giá trị pH trong khoảng 3 -7, nên tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các giá trị pH trong khoảng này đến tính chất của dung dịch gelatin.
+ Xác định thời gian gel trưởng thành mà tại đĩ giá trịđộ bền gel lớn nhất. b. Phương pháp thực hiện:
• Anh hưởng của nồng độđến tính chất gelatin
Các thơng số biến đổi: nồng độ gelatin trong nước từ 3,335% đến 10,005% cho các thí nghiệm vềđộ nhớt, “độ bền gel”. Lí do khảo sát vùng nồng độ này là vì đây là khoảng nồng độ thường được dùng trong các sản phẩm thực phẩm và nồng độ 6,67% là nồng độ chuẩn dùng để kiểm tra các tính chất của dung dịch gelatin.
Các mẫu thí nghiệm sẽđược kiểm tra độ nhớt, pH, “độ bền gel”.
• Anh hưởng của pH dung dịch đệm đến tính chất gelatin
Dung dịch đệm cĩ pH từ 3 – 7 dùng trong thí nghiệm là đệm photphat – citrat nên cĩ thể dùng trong các sản phẩm thực phẩm. Tiến hành thực nghiệm để kiểm tra các thơng sốđã chọn, mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần rồi lấy giá trị trung bình.
- 49 –
Bố trí thí nghiệm: giữ thời gian gia nhiệt, thời gian trưởng thành, nồng độ 6,67% khơng đổi; thay đổi pH từ 3– 7; đo độ nhớt, pH của dung dịch gelatin trước thời gian trưởng thành và “độ bền gel” của các khối gel tạo thành.
+ Anh hưởng của thời gian trưởng thành đến độ bền gel của gelatin
Bố trí thí nghiệm: giữ thời gian gia nhiệt, nồng độ 6,67% khơng đổi, thay đổi thời gian trưởng thành và đo “độ bền gel” của các khối gel tạo thành.
Quá trình chuẩn bị dung dịch gel và tạo gel thực hiện tương tự nhưở bước 2.
Bước 4:
a. Mục đích:
Khảo sát các tính năng cơng nghệ của gelatin: khả năng tạo bọt. b. Phương pháp thực hiện:
Phương pháp tạo dung dịch: nhưở bước 2 Chuẩn bị: Dung dịch nồng độ từ 2-12g/l
2.4 Phương pháp phân tích [ 1, AOAC]
2.4.1. Phương pháp xác định hàm lượng ẩm 2.4.1.1 Nguyên lý 2.4.1.1 Nguyên lý
Xác định ẩm nguyên liệu bằng máy đo ẩm Scaltec SMO 01.
Nguyên tắc hoạt động của máy đo độẩm nĩi chung dựa trên 3 bộ phận chính: - Nguồn nhiệt để sấy và tách ẩm.
- Cân phân tích và xác định khối lượng. - Bộ phận xử lý số liệu và điều khiển.
Quá trình sấy sẽ dừng nếu sự thay đổi về khối lượng là khơng đáng kể (bước nhảy khối lượng khơng đáng kể là bao nhiêu tùy vào sự cài đặt và độ nhạy của cân), hoặc theo sự cài đặt thời gian. Số liệu thu được cĩ thể là khối lượng, hàm lượng ẩm, hàm lượng chất khơ v.v….
2.4.1.2 Dụng cụ
- 50 –
- Máy đo ẩm tựđộng
2.4.1.3 Tiến hành
Khi sử dụng máy đo độ ẩm, tùy loại máy cụ thể, các thao tác thực hiện cĩ thể khác nhau, nhưng nĩi chung gồm 3 thao tác chính:
- Khởi động máy.
- Điều chỉnh chế độ đo: tự động dừng hay theo thời gian, nhiệt độ, thời gian sấy, kiểu giá trị hiển thị (khối lượng, hàm lượng…).
- Đo và ghi nhận kết quả.
2.4.2. Phương pháp xác định hàm lượng tro tổng 2.4.2.1 Nguyên lý 2.4.2.1 Nguyên lý
Nung chén nung ở t0 = 550 – 6000C đến trọng lượng khơng đổi, để nguội trong bình hút ẩm, cân trên cân phân tích 4 số lẻ.
2.4.2.2 Hố chất
- HNO3
2.4.2.3 Dụng cụ
- Chén nung bằng sứ hoặc kim loại (kền, bạch kim). - Lị nung điều chỉnh được nhiệt độ.
- Bếp điện hoặc đèn cồn. - Cân phân tích 4 số lẻ.
- Bình hút ẩm (với các hĩa chất hút ẩm là silicagen, CaCl2 khan, Na2SO4 khan).
2.4.2.4 Tiến hành
Cân khoảng 1g mẫu trong chén nung trên cân phân tích. Đốt từ từ mẫu trên bếp cĩ lĩt lưới amiang đến khi tạo thành tro đen. Sau đĩ cho mẫu vào lị nung và tăng dần nhiệt độđến 550 – 6000C. Nung đến tro trắng. Nếu cịn tro đen, lấy chén ra để nguội và cho thêm vài giọt H2O2 hoặc HNO3đậm đặc, rồi lại nung đến khi thành tro trắng. Nung đến trọng lượng khơng đổi, lấy ra để nguội trong bình hút ẩm, cân.
- 51 – Cơng thức tính tro tổng: Tt = 100 1 2 G G G G − − (%)
Trong đĩ: + G: khối lượng chén nung (g)
+ G1: khối lượng chén và mẫu trước khi nung (g) + G2: khối lượng chén và mẫu sau khi nung (g)
Hàm lượng tro (Tt) của mẫu được tính bằng cơng thức: Tt = 3 3 2 1 t t t T T T + + (%)
2..4.3. Phân tích thành phần acid amin
Sử dụng phương pháp sắc ký lỏng cao áp
2.4.3.1 Nguyên tắc
Thuỷ phân hồn tồn protein thành acid amin. Tạo dẫn xuất acid amin với PITC. Các dẫn xuất với PITC của acid amin phân tách tốt trên cột sắc ký C.18. Dựa vào thời gian lưu đặc trưng của mỗi loại acid amin để định tính. Dựa vào đường chuẩn được xây dựng từ các acid amin chuẩn đểđịnh lượng.
2.4.3.2 Dụng cụ
- Lị nhiệt - Cân phân tích
- Bình thuỷ phân làm bằng teflon - Bình định mức 10ml
- Thiết bị HPLC
2.4.3.3 Tiến hành
Phương pháp phân tích acid amin bằng HPLC cĩ các bước sau:
• Thủy phân protein và peptid cĩ trong mẫu.
• Sấy khơ mẫu.
• Thực hiện phản ứng chuyển hĩa PITC tạo dẫn xuất trước cột.
- 52 –
• Chạy sắc kí trên máy.
2.4.3.3.1. Thủy phân protein thành acid amin
Protein tinh khiết bị thủy phân bằng HCl 6N ở 110oC trong 24h (80-95% protein bị thủy phân).
2.4.3.3.2. Sấy khơ mẫu
Trong quá trình sấy khơ mẫu cĩ sử dụng dung dịch Ethanol:TEA:nước cất theo tỉ lệ 2:1:2. Sự cĩ mặt của TEA trong quá trình sấy khơ cĩ tác dụng trung hịa acid HCl dư cĩ trong mẫu sau thủy phân nhằm mục đích:
-Đảm bảo cho cột sắc kí khơng bị phá hỏng do cột sắc kí chỉ chịu được pH nằm trong khoảng 2.5-8.
-Tạo mơi trường kiềm cho phản ứng tạo dẫn xuất với PITC.
Ngồi ra TEA cịn giữ vai trị là chất phụ trợ xúc tác nhẹ cho quá trình sấy khơ mẫu diễn ra nhanh hơn
2.4.3.3.3. Phản ứng tao dẫn xuất trước cột PITC
Mục đích của quá trình là tạo ra những dẫn xuất của acid amin cĩ thể nhận biết được khi sử dụng đầu dị UV, UV detector chỉ phát hiện ra acid amin ở dạng dẫn xuất với PITC chứ khơng phát hiện được acid amin đơn thuần.
Lý do tạo dẫn xuất trước cột: trong trường hợp hĩa chất khơng nhạy đối với một detector (ở đây hĩa chất khơng đủ nhạy để sử dụng UV (detector))hoặc để tăng độ bền của chất cần phân tích hoặc để peak tách tốt hơn, người ta phải thực hiện phản ứng tạo dẫn xuất để tạo ra dẫn xuất đáp ứng nhu cầu phân tích.
Kỹ thuật dẫn xuất trước cột: phản ứng chuyển hĩa được thực hiện trước khi mẫu phân đi vào cột sắc kí lỏng.
- 53 –
2.4.3.3.4. Pha dung dịch chuẩn:
Acid amin sẽ được định tính và định lượng dựa trên việc so sánh giữa mẫu và chuẩn dựa vào đường chuẩn của các acid amin.
2.4.3.3.5. Tiến hành chạy sắc kí:
-Cài đặt bước sĩng cho đầu dị. -Cài đặt chương trình chạy sắc kí.
-Chạy pha động trước cho đến khi đường nền ổn định. -Chạy chuẩn.
-Chạy mẫu.
2.4.3.4 Cơng thức tính
Hàm lượng mỗi acid amin trong mẫu phân tích được tính bằng số mg trong 1g mẫu bằng cơng thức . . .100 . M C S C V A S M =
- 54 –
A: nồng độ acid amin i, mg/g
SM: Diện tích peak acid amin i trên sắc ký đồ mẫu