2.6 ỨNG DỤNG CỦA GELATIN TỪ DA CÁ
Gelatin đƣợc sản xuất từ da cá nƣớc lạnh không tạo gel ở nhiệt độ phòng, nhiệt độ tạo gel của nó khoảng 8 10oC (Norland, 1990). Gelatin cá nƣớc lạnh cũng có thể đƣợc sử dụng trong những ứng dụng không đòi hỏi giá trị Bloom cao. Gelatin từ cá nƣớc lạnh có thể đƣợc sử dụng trong những sản phẩm lạnh đông đƣợc tiêu thụ nhanh sau khi lấy ra từ tủ lạnh hay sau khi tan giá.
Nhiệt độ tạo gel thấp cũng tạo điều kiện ứng dụng tiềm năng cho gelatin từ cá. Gelatin có nhiệt độ nóng chảy thấp cũng có thể đƣợc sử dụng trong những sản phẩm dạng khô (nhƣ sản phẩm vi bao) và thực tế là một trong những ứng dụng chính của gelatin từ cá là vi bao vitamin và các dƣợc phẩm khác nhƣ azoxanthine. Gelatin từ cá cũng có thể đƣợc sử dụng để vi bao các hợp chất màu. Soper (1999) mô tả một phƣơng pháp vi bao các hợp chất hƣơng thực phẩm nhƣ dầu thực vật, tinh dầu chanh, hƣơng tỏi, hƣơng táo hay tiêu đen bằng gelatin từ da cá nƣớc ấm (150 300 Bloom). Quá trình vi bao đƣợc tiến hành ở 33 35oC bằng quá trình tạo giọt phức tạp coacervation để hình thành những capsule đƣợc vi bao. Hầu hết các thiết bị vi bao đƣợc phát triển để ứng dụng chuyên cho gelatin từ cá và thể tích nhỏ gelatin từ cá đƣợc sử dụng để tạo những capsule từ gel mềm hơn. Việc sử dụng các capsule mềm từ gelatin cá là phổ biến nhất trong các chất bổ sung dinh dƣỡng.
Nhiệt độ tạo gel thấp của gelatin từ cá nƣớc lạnh rất tốt để làm chất nền cho màng bao nhạy cảm với ánh sáng. Gelatin từ cá nƣớc lạnh là một môi trƣờng tốt để lắng các hệ nhũ tƣơng chứa muối bạc halogen do quá trình này đƣợc tiến hành trong điều kiện nhiệt độ thấp khi sử dụng gelatin cá hơn là gelatin từ động vật máu nóng (Norland, 1990).
Là một protein có năng lƣợng thấp và tan chảy trong miệng tạo nên cảm giác cảm quan tốt tƣơng tự chất béo rất tốt cho những sản phẩm có hàm lƣợng béo thấp nhƣ các chất có thể phết đƣợc (bơ, phomai…) và yogurt.
Gelatin từ cá nƣớc ấm có độ Bloom khoảng 200 250 g. Gelatin từ cá ngừ và cá rô có nhiệt độ nóng chảy khoảng 25 27oC và do đó, những gelatin này phù hợp sử dụng trong những sản phẩm bảo quản ở nhiệt độ phòng thấp. Chúng cũng gần giống nhƣ gelatin từ heo hay bò nóng chảy ở nhiệt độ 32 35oC. Trong cac sản phẩm tráng miệng từ gel gelatin, gelatin từ cá với nhiệt độ nóng chảy thấp giải phóng tốt các hợp chất hƣơng và cho mùi mạnh (Choi và Regenstein, 2000). Bằng cách tăng nồng độ gelatin hay sử dụng hỗn hợp gelatin, các thực phẩm tráng miệng từ gelatin cá có cấu trúc tƣơng tự nhƣ khi sử dụng gelatin từ heo có độ Bloom cao (Zhou và Regenstein, 2007). Gelatin từ cá nƣớc ấm có thể dễ dàng cạnh tranh với các loại gelatin truyền thống.
Ko1odziejska và cộng sự (2004) quan sát thấy gel từ gelatin cá tạo liên kết ngang nhờ enzyme không tan chảy trong quá trình gia nhiệt trong bể nƣớc nóng. Họ cho rằng
nhƣ chất tạo gel trong các sản phẩm tiệt trùng. Sự kết hợp gelatin từ cá với các hợp chất hydrocolloid thông dụng khác có thể đƣợc sử dụng để mở rộng phạm vi ứng dụng của gelatin cá nhƣ là một nguyên liệu thực phẩm. Ví dụ, gelatin từ cá và pectin đƣợc sử dụng trong các loại chất béo phết ít béo (Cheng, Lim, Chow, Chong và Chang, 2007). Sự giảm tỷ lệ gelatin cá/pectin làm tăng tỷ trọng khối, độ chắc, độ nén ép, độ bám dính, độ đàn hồi…
Gelatin từ cá có thể đƣợc sử dụng trong sản xuất các chế phẩm dƣợc phẩm. Park, Joon, Bae, Kim và Cha (2007) đã mô tả một quá trình chuẩn bị các thành phần tạo màng cho các capsule cứng từ gelatin cá. Sử dụng transglutaminase đã giải quyết đƣợc vấn đề gây ra bởi tính chất tạo gel ở nhiệt độ thấp của gelatin cá. Hansen, Vilstrup và Jensen (2002) đã sử dụng gelatin từ cá (Bloom>100) làm thành phần của viên nang.
2.7 THÀNH TỰU
Ứng dụng gelatin cá làm màng bao thực phẩm
2.7.1Nguyên nhân và mục đích ứng dụng gelatin cá làm màng bao thực phẩm
Bên cạnh mục đích phục vụ cho marketing và thông tin khách hàng, việc đóng gói còn tạo ra một rào cản vật lý giữa sản phẩm thực phẩm và môi trƣờng ngoài, do đó đảm bảo đƣợc vệ sinh và kéo dài thời gian sống của các sản phẩm dễ bị hƣ hỏng, đặc biệt những sản phẩm nhạy cảm với những hƣ dỏng do oxy hóa và nhiễm vi sinh vật. Những vật liệu phổ biến đƣợc dùng để đóng gói là giấy, giấy làm thùng carton, plastic, thủy tinh, thép và nhôm. Hầu hết các màng (film) đƣợc dùng để bảo quản thực phẩm đƣợc chế tạo từ vật liệu plastic tổng hợp. Các loại plastic sinh tổng hợp từ dẫn xuất của dầu thƣờng đƣợc sử dụng thƣờng đƣợc sử dụng, vì chúng có rất nhiều thuận lợi hơn so với các nguyên liệu bao bì khác trên quan điểm độ bền chắc và khối lƣợng nhẹ. Tuy nhiên, chúng gây ra các vấn đề trầm trong về môi trƣờng bởi việc thải ra một lƣợng lớn các chất thải không có khả năng phân giải sinh học (Kirwan và Strawbridge, 2003). Hơn nữa, dù có tái chế các bao bì plastic để giảm thiểu phần nào ô nhiễm thì kỹ thuật cho quy trình này cũng rất phức tạp bên cạnh vấn đề kinh tế phát sinh (Aguado và Serrano, 1999).
Do vậy, các loại màng có khả năng phân giải sinh học mới đƣợc tạo thành từ các polymer ăn đƣợc từ các nguồn thay thế có thể trở thành một yếu tố quan trọng trong việc làm giảm những ảnh hƣởng đến môi trƣờng của các chất thải plastic (Tharanathan, 2003). Protein, lipid và polysaccharide là những polymer sinh học chủ yếu đƣợc sử dụng để để tạo các màng ăn đƣợc. Tùy theo tỷ lệ của các thành phần trên xuất hiện trong màng bao mà ta sẽ xác định đƣợc tính chất của nguyên liệu nhƣ khả năng ngăn cản hơi nƣớc, khí oxy, CO2 và những biến đổi của lipid trong thực phẩm. Các màng đƣợc hình thành chủ yếu từ protein hoặc polysaccharide có những tính chất cơ học tổng thể thích hợp và tính tối ƣu nhƣng có mức độ nhạy cảm cao với độ ẩm và
cho thấy khả năng cản hơi nƣớc thoát ra thấp (Guilbert, Gontard và Gorris, 1996). Nó có thể không thuận lợi khi đƣợc ứng dụng vào sản phẩm thực phẩm có hàm ẩm cao, vì các màng loại này có thể trƣơng lên, hòa tan hoặc phân hủy khi tác dụng với nƣớc.Các màng tạo thành từ lipid thƣờng có khả năng chống ẩm cao nhƣng chúng thƣờng mờ đục, tƣơng đối cứng và nhạy cảm với sự oxy hóa hơn. Vì những lý do trên, khuynh hƣớng hiện tại trong việc thiết kế các vật liệu có khả năng phân hủy sinh học cho việc bao gói thực phẩm là kêt hợp nhiều polymer sinh học khác nhau (Bertan, Tanada- Palmu, Siani và Grosso, 2005; Cao, Fu và He, 2007a; Colla, Sobral và Menegalli, 2006; Jagannath, Nanjappa, Das và Bawa, 2003; Lee, Shim và Lee, 2004; Le Tien và cộng sự, 2000; Li, Kennedy, Jiang và Xie, 2006; Longares, Monahan, O‟Riordan và O‟Sullivan, 2005; Tapia-Blacido, Mauri, Menegalli, Sobral và Anon, 2007), chất làm dẻo (Ar-vanitoyannis, Nakayama và Aiba, 1998a; Thomazine, Carvalho và Sobral, 2005; Vanin, Sobral, Menegalli, Carvalho và Habitante, 2005), các tác nhân tạo liên kết ngang (Bigi, Cojazzi,Panzavolta, Rubini và Roveri, 2001; Herna ´ndez- Munoz,Villalobos và Chiralt, 2004; Lai và Chiang, 2006; Tang,Jiang, Wen và Yang, 2005), và thậm chí các thành phần phi hữu cơ (Sinha Ray và Okamoto, 2003; Sorrentino, Gorrasi và Vittoria, 2007) để đáp ứng các đòi hỏi về tính chất chức năng đặc trƣng (mức độ cản ẩm và đặc điểm cản khí, khả năng hòa tan nƣớc hoặc lipid, màu sắc và hình thức cũng nhƣ các thuộc tính cơ học và lƣu chất) làm sao để đạt đƣợc các tính chất càng cao càng tốt, tƣơng tự nhƣ các plastic không bị phân hủy sinh học.
Hơn thế nữa, việc làm giàu các màng này với phụ gia chức năng cho phép các khía cạnh chất lƣợng dinh dƣỡng và thẩm mỹ đƣợc tăng cƣờng mà không ảnh hƣởng đến tính nguyên vẹn của sản phẩm thực phẩm (Guilbert và cộng sự, 1996). Trong sự kết nối này, một lƣợng lớn các nghiên cứu đã đƣợc bố trí để mở rộng thêm các tính chất chức năng của các màng phim bị phân hủy sinh học bằng việc thêm các chất tự nhiên với hoạt tính chống oxy hóa và vi sinh vật để thu đƣợc một vật liệu sinh học để làm bao bì có hoạt tính (Kim, Ko, Lee, Park và Hanna, 2006; Ku và Song, 2007; Oussalah, Caillet, Salmieri, Saucier và Lacroix, 2004; Seydim và Sarikus, 2006; Zivanovic, Chi và Draughon, 2005).
Gelatin đã đƣợc nghiên cứu kỹ về khả năng tạo màng của nó và khả năng ứng dụng nhƣ một màng bao ngoài để bảo vệ thực phẩm chống lại khô (mất nƣớc), ánh sáng và oxygen. Hơn nữa, nó là một trong những nguyên liệu đầu tiên đƣợc đề xuất nhƣ một chất mang các thành phần có hoạt tính sinh học. Lƣợng lớn gelatin đƣợc sử dụng hàng năm cho thực phẩm quy mô toàn thế giới và lƣợng này cũng đang tăng lên thƣờng niên vì nguồn nguyên liệu dồi dào, giá tƣơng đối thấp và những tính chất chức năng tuyệt vời. Sản xuất gelatin ở quy mô thế giới trong năm 2007 là 326000 tấn, trong đó, 121800 tấn đƣợc sản xuất ở Châu Âu. Sự tăng trƣởng hằng năm sản lƣợng gelatin trong 7 năm qua là khoảng 3 4 %. Nguồn nguyên liệu dồi dào nhất của gelatin là da heo (46%), da bò (chƣa cạo lông) (29.4%), thịt heo và xƣơng gia súc (23.1%). Một
lƣợng gelatin năm 2007. Nó thật đáng chú ý, tuy nhiên con số phần trăm này đã tăng lên gấp đôi so với số liệu thị trƣờng năm 2002, điều đó chỉ ra rằng việc sản xuất gelatin từ các loài thay thế cho động vật có vú đang tăng trƣởng mạnh (GME Market data, 2007). Da và xƣơng chứa chủ yếu collagen chiếm khoảng 30% phế liệu từ phi lê cá trong ngành công nghiệp thủy sản. Sự tăng lên hấp dẫn này đã đƣa các sản phẩm phụ của ngành công nghiệp cá thành các sản phẩm hữu dụng. Đó cũng là một trong những lý do mà sản xuất công nghiệp gelatin từ cá tăng trƣởng mạnh trong những năm gần đây (Gomez-Guillen và cộng sự, 2002; Muyonga, Cole và Duodu, 2004a).
Hơn nữa, từ góc độ văn hóa – xã hội, gelatin của động vật dƣới biển cũng đƣợc chú ý nhƣ một nguồn thay thế gelatin các động vật có vú trên mặt đất (bò và lợn) vì việc tiêu thụ thịt heo bị cấm bởi một vài tôn giáo nào đó (Đạo Do Thái và Đạo Hồi).
Hầu hết các nghiên cứu khoa học về các màng bao ăn đƣợc và/hoặc các màng gelatin có thể bị phân giải sinh học đã đƣợc giải quyết với gelatin thƣơng mại từ động vật có vú (Arvanitoyannis và cộng sự, 1998a; Bertan và cộng sự.2005; de Carvalho và Grosso, 2004; Chambi và Grosso, 2006; Lim, Mine và Tung, 1999; Menegalli và cộng sự, 1999; Simon-Lukasik và Ludescher, 2004; Sobral và Habitante, 2001; Vanin và cộng sự, 2005). Còn những nghiên cứu về việc sản xuất và tính chất của màng sử dụng gelatin từ cá là khá mới và tất cả các gelatin từ cá đều cho thấy các tính chất k hả quan trong việc hình thành màng bao, thu đƣợc màng trong suốt, gần nhƣ không màu, tan trong nƣớc và là màng có khả năng kéo dãn cao (Avena-Bustillos và cộng sự, 2006; Carvalho và cộng sự, 2008; Gomez-Guillen, Ihl, Bifani, Silva và Montero, 2007; Jongjareonrak, Benjakul, Visessanguan, Prodpran và Tanaka, 2006; Zhang, Wang, Herring và Oh, 2007).Vì khả năng hình thành màng bao của chúng, gelatin từ cá có thể là nguồn thay thế tốt cho các plastic tổng hợp để làm màng bảo quản thực phẩm. Tính chất cơ học và “rào chắn” của những màng này phụ thuộc nhiều vào các đặc tính vật lý và hóa học của gelatin , đặc biệt là thành phần các acid amin (có tính đặc trƣng cho loài cao ) và sự phân bổ khối lƣợng phân tử (phụ thuộc nhiều vào điều kiện chế biến). Nhiều sự hình thành màng khác nhau có thể đƣợc phát triển để mở rộng thêm tính chất hóa học và vật lý và để bổ sung thêm những thuộc tính chức năng mới. Tuy nhiên, bản chất hút ẩm cao của gelatin chính là nhƣợc điểm chính của màng gelatin vì chúng có khuynh hƣớng bị trƣơng hoặc hòa tan khi tiếp xúc với bề mặt của thực phẩm có độ ẩm cao. Để tránh điều này, ứng dụng màng bao ăn đƣợc bằng trên gelatin có thể thêm một thành phần thay thế để kéo dài thời gian sống của thịt tƣơi (Antoniewski, Barringer, Knipe và Zerby, 2007), chả cá (Lopez-Caballero, Gomez-Guillen, Perez-Mateos và Montero, 2005) hoặc bơ sau thu hoạch (Aguilar-Mendez, San Martin-Martinez, Tomas, Cruz-Orea và Jaime-Fonseca, 2008). Tuy nhiên, khuynh hƣớng hiện tại là tập trung nhiều hơn đến sự hình thành màng gelati n với tính chống thấm đƣợc cải thiện.
Hiện nay, màng bao gelatin có thể đƣợc sản xuất từ nhiều loại cá khác nhau. Để tăng cƣờng cải thiện các tính chất vật lý của màng này, ngƣời ta kết hợp gelatin cá với các polymer sinh học khác nhƣ protein isolate đậu nành, dầu và các acid béo, và các
polysaccharide đã biết. Bên cạnh đó, ngƣời ta cũng bổ sung thêm các chất làm dẻo và các tác nhân tạo liên kết ngang vào các màng gelatin. Để tạo ra hoạt tính chống oxy hóa, kháng sinh, ngƣời ta còn tiến hành trộn gelatin với chitochan, lysozyme, tinh dầu, chất chiết thực vật, hoặc Vitamin C. Điều này cũng góp phần tạo ra một nguyên liệu sinh học mới để làm màng bao có hoạt tính.