BÁO CÁO TIỂU LUẬN Môn Công nghệ chế biến thuỷ sản ĐỀ TÀI CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GELATIN TỪ DA CÁ TRA

Tỷ lệ và thành phần các acid amin trong gelatin sản xuất từ da và xương...11... Trong công nghiệp thực phẩm, gelatin là một trong những loại keo ưa nước hoặc hợp chất cao phân tử tan đượ

BÔ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HÀ NỘI

BÁO CÁO TIỂU LUẬN

Môn: Công nghệ chế biến thuỷ sản

ĐỀ TÀI

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GELATIN TỪ DA CÁ TRA

Sinh viên: Hà Thị Quỳnh

Nguyễn Thị Diễm Quỳnh Đặng Thái Sơn

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

DANH MỤC HÌNH ẢNH 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU 3

LỜI MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 5

1.1 Cá tra 5

1.2 Gelatin 7

1.2.1 Giới thiệu chung: 7

1.2.2 Khái niệm: 7

1.2.3 Cấu tạo: 8

1.2.4 Thành phần: 9

1.2.5 Tính Chất: 11

1.2.6 Phân loại: 13

CHƯƠNG 2:NGUỒN NGUYÊN LIỆU VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT GELATIN 14

2.1 Da cá 14

2.1.1 Cấu tạo da cá 15

2.1.2 Các loại protein tạp 15

2.1.3 Các thành phần khác 16

2.2 Colagen 16

2.2.1 Cấu tạo 16

2.2.2 Tính chất của collagen 18

2.3 Quy trình sản xuất gelatin 19

2.3.2 Sơ đồ quy trình 20

2.3.3 Thuyết minh quy trình 20

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG 27

3.1 Trong thực phẩm: 27

3.2 Trong y dược: 27

3.3 Trong công nghiệp nhiếp ảnh 27

KẾT LUẬN 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Một số loài giống cá tra ở Việt Nam 5

Hình 1.2 Cá tra 6

Hình 1.3 Gelatin 7

Hình 1.4 Cấu trúc Gly-X-Y thường gặp của gelatin 8

Hình 1.5 Cấu trúc cơ bản của gelatin 9

Hình 1.6 Thành phần phần trăm của acid amin trong gelatin 10

Hình 2.1 Da cá tra 14

Hình 2.2 Tropocollagen 16

Hình 2.3 Liên kết ngang giữa các phân tử tropocollagen 17

Hình 2.4 Cấu tạo phân tử collagen 17

Hình 2.5 Thiết bị rửa xối 21

Hình 2.6 Bồn rửa 22

Hình 2.7 Thiết bị trích ly 24

Hình 2.8 Bồn lắng trọng lực 24

Hình 2.9 Thiết bị lọc khung bản 25

Hình 2.10 thiết bị lọc tinh 25

Hình 2.11 Thiết bị trao đổi ion 26

Hình 2.12 Thiết bị sấy phun 27

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.2 Tỷ lệ và thành phần các acid amin trong gelatin sản xuất từ da và xương 11

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, thủy sản đã trở thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn ở nước ta, trong đó cá tra phi lê đông lạnh là một những mặt hàng chủ lực Phần thịt cá được sử dụng trong sản phẩm phi lê chỉ chiếm khoảng 30% trọng lượng thân cá;phần phụ phẩm mà chủ yếu là da, xương chiếm khoảng 70% ( trong đó phần đa cá chiếm 5-7% trọng lượng thân cá) thường được bỏ đi hoặc được bán với giá rất rẻ vì vậy mà nhưng nghiên cứu ứng dụng nhũng phụ phẩm này đang rất được quan tâm Trong đó việc chế biến gelatin từ da cá tra là ứng dụng rõ nét nhất

Do đó nhóm chúng em làm đề tài công nghệ chế biến gelatin từ da cá tra để hiểu rõ hơn về quy trình chế biến gelatin và ứng dụng của nó

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Cá tra

Họ Cá tra (danh pháp khoa học: Pangasiidae) là tên gọi một họ chứa khoảng 28

loài cá nước ngọt đã biết thuộc bộ Cá da trơn (Siluriformes) Các loài trong họ này được tìm thấy trong các vùng nước ngọt và nước lợ, dọc theo miền nam châu Á,

từ Pakistan tới Borneo Trong số 28 loài của họ này thì loài cá tra dầu (Pangasianodon gigas), một loài cá ăn rong cỏ và đang ở tình trạng nguy cấp, là một trong những loài

cá nước ngọt lớn nhất đã biết

Cá tra (theo Từ điển tiếng Việt, Nhà xuất bản Khoa học Xã hội, 1977) là loài cá nước ngọt, không vảy, giống cá trê nhưng không ngạnh Sự so sánh giữa cá tra và cá trê càng thêm tối nghĩa vì hai nhóm cá này có nhiều điểm khác biệt Ngoài ra

trong phân loại khoa học chúng thuộc hai họ khác nhau là Pangasiidae và Clariidae

Ở Việt Nam, cá tra sống chủ yếu trong lưu vực sông Cửu Long và lưu vực các sônglớn cực nam, có thân dẹp, da trơn, có râu ngắn Các loài thuộc họ Pangasiidae với tên Việt bao gồm: ca stra nuôi, cá xác bụng (cá ba sa), ca shus, ca sboong lau, cá tra bần,

cá vồ đém, cá xác sọc, cá dứa, cá vồ cờ, các xác sọc, các xác bầu

Hình 1.1 Một số loài giống cá tra ở Việt Nam

Nuôi và chế biến cá tra có tầm quan trọng trong cả Việt Nam và cung cấp công ăn việc làm cho hàng vạn nông/công nhân Ngành nuôi cá tra đang có đà phát triển mạnh,

dù có ảnh hưởng ít nhiều của vụ kiện của Hoa Kỳ trước đây, và còn có điều kiện gia tăng trong tương lai.

Về mặt tiêu thụ, đối với Bắc Mỹ, cá tra đã là một loại thực phẩm quen thuộc, vì Bắc Mỹ cũng sản xuất cá nuôi da trơn nên việc tìm khách hàng tiêu thụ không gặp khókhăn Đối với các châu lục khác, ngoài châu Á, người tiêu thụ còn bỡ ngỡ với món thực phẩm mới này, nhất là cá xác bụng (cá ba sa), người châu Âu khó chấp nhận vì thành phần mỡ cao Trong thời gian tới, những loài chưa có mức sản xuất quy mô như cá bông lau, cá vồ đém, cá hú còn ở trong tình trạng thử nghiệm, sẽ là những bàn đạp để gia tăng tiêu thụ

Vùng đồng bằng sông Cửu Long ở Việt Nam có sản lượng cá tra và cá xác bụng (ba sa) là 400.000 tấn năm 2005 Còn nhiều tiềm năng tăng sản lượng

Cá tra phân bố ở một số nước Ðông Nam Á như Campuchia, Thái Lan, Indonexia và Việt Nam Ðây là loài cá nuôi quan trọng có giá trị kinh tế và là một trong 6 loài cá nuôi quan trọng nhất của khu vực này Bốn nước trong hạ lưu sông Mê kông đã có nghề nuôi cá tra truyền thống là Thái lan, Capuchia, Lào và Việt nam do cónguồn cá tra tự nhiên phong phú Hiện nay nghề nuôi cá tra đã phát triển ở nhiều địa phương ở nước ta, không chỉ ở Nam bộ mà một số nơi ở miền Trung và miền Bắc cũng bắt đầu quan tâm nuôi các đối tượng này, trăm ngàn tấn

Hình 1.2 Cá tra

 Đặc điểm :

Vây lưng của các loài cá này nằm gần đầu, thông thường cao và có hình tam giác, khoảng 5-7 tia vây và 1-2 gai Vây hậu môn hơi dài, với 26-46 tia Thông thường chúng có hai cặp râu hàm trên và một cặp râu cằm, mặc dù ở cá tra dầu trưởng thành chỉ có các râu hàm trên Thân hình đặc chắc Vây béo (mỡ) nhỏ cũng tồn tại

1.2 Gelatin

Hình 1.3 Gelatin

1.2.1 Giới thiệu chung:

Gelatin là sản phẩm thu được từ collagen Sản phẩm gelatin thương mại đầu tiên xuất hiện ở Hà Lan vào khoảng 1685, sau đó xuất hiện ở Anh vào khoảng năm 1700 Cuối thế kỷ 19, ngành công nghiệp sản xuất gelatin xuất hiện, làm tăng thêm ứng dụng

và ổn định tính chất sản phẩm Năm 1850, công nghiệp sản xuất gelatin xuất diện tại

Mỹ Nguồn nguyên liệu chính lúc này là da chưa thuộc và xương Đến năm 1930, ngành sản xuất này phát triển mạnh mẽ khi da heo được xem như một nguồn nguyên liệu

Trong công nghiệp thực phẩm, gelatin là một trong những loại keo ưa nước hoặc hợp chất cao phân tử tan được trong nước có thể sử dụng như tác nhân tạo gel, tạo độ đặc hoặc tác nhân ổn định cấu trúc Gelatin khác với các loại keo khác ở chỗ trong khi hầu hết các loại protein chứa tất cả các acid amin thiết yếu ngoại trừ tryptophane Hiệnnay, lượng gelatin được sản xuất hàng năm trên thế giới ước tính khoảng 2000 tấn và lượng gelatin sử dụng trong thực phẩm mỗi năm tăng khoảng 3%, chủ yếu trong sản xuất bánh kẹo và thực phẩm năng lượng thấp

Gelatin là chất keo chiết xuất từ protein động vật dùng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, như sản xuất sữa chua, thạch và kẹo cao su, mà quan trọng hơn hết

là chất có thể thay thế chất béo nhưng không chứa chất béo, thường purin hay

cholesterol cung cấp ít năng lượng nên nó trở thành một sản phẩm phổ biến cho người

ăn kiêng

1.2.2 Khái niệm:

Gelatine là một loại protein chiết xuất từ các bộ phận chứa nhiều Collagen củađộng vật như mô liên kết, da, gân, xương, sụn v.v…Tên” gelatin” được sử dụng phổbiến từ khoảng năm 1700 có nguồn gốc từ chữ Latin “gelatus” Thuật ngữ galtin mặc

dù đôi khi được dùng để đề cập đến các tác nhân tạo gel nói chung nhưng lại riêngdùng để nói đến vật liệu protein tạo ra từ collagen đã bị thoái hóa Trong ngành thủysản Gelatine được chiết xuất từ bong bóng cá, da cá, da mực, xương cá, vẩy cá

Trong môi trường nước nóng, Collagen tương tác với nước chuyển thànhGelatine, sau đó Gelatine đó tiếp tục bị thủy phân thành Gelatose và gelaton TheoHofmeister phản ứng như sau: [2]

C102H149N31O38 + H2O → C102H151N31O39

Collagen Gelatine

C102H151N31O39 +2H2O → C55H58N11O22 + C47H70O19 + 7N2↑

Gelatine Gelatose Gelaton

Nếu thời gian đun nóng kéo dài thì lượng Gelatine bị thủy phân càng nhiều, tỷ

lệ Gelatose và Gelaton tăng lên làm cho chất lượng của Gelatine bị giảm đi càngnghiêm trọng

1.2.3. Cấu tạo:

Cấu trúc bậc 1 phân tử gelatin gồm có 18 amino acid khác nhau liên kết theomột trật tự xác định, tuần hoàn, tạo nên chuỗi polypeptide với khoảng 1000 acid amin.Chuỗi peptide có chiều dài khác nhau phụ thuộc nguồn nguyên liệu, chuỗi có một đầu

là nhóm amino, một đầu là nhóm carboxyl Cấu trúc thường gặp của gelatin là Gly-

X-Y (với X chủ yếu là nhóm proline còn X-Y chủ yếu là nhóm hydroxyproline)

Hình 1.4 Cấu trúc Gly-X-Y thường gặp của gelatin

Hình 1.5 Cấu trúc cơ bản của gelatin

Cấu trúc bậc 2: Tổ hợp 3 chuỗi polypeptide xoắn lại theo hình xoắn ốc

Cấu trúc bậc 3: chuỗi xoắn đó tự xoắn quanh nó, tạo nên cấu trúc phân tử dạngdây thừng gọi là proto fibril

Trong phân tử gelatin có một số nhóm tích điện: carboxyl, imidazole, amino,guanidino Tỷ lệ các nhóm này ảnh hưởng đến pH và pI của gelatin Ngoài ra còn cácnhóm không mang điện tích là các nhóm hydroxyl (serine, threonine, hydroxyproline,hydroxylysine, tyrosine) và các nhóm peptide (-CO-NH) quy định khả năng tạo liênkết hydro, quy định cấu trúc phân tử

Gelatine là một loại protein hình thành từ sự chuyển hóa của Collagen trongmôi trường nước nóng Do vậy công thức hóa học và tính chất của nó phụ thuộc rấtlớn vào loại Collgen dùng làm nguyên liệu ban đầu

Thành phần của Gelatine không thuần nhất, bao giờ cũng chứa một tỷ lệGelatose và Gelaton xác định Tỷ lệ Gelatose và Gelatin càng thấp thì chất lượng củaGelatin càng cao và ngược lại

1.2.4 Thành phần:

Tất cả các acid amin có mặt trong protein đều hiện diện ở gelatin ngoại trừtryptophane và cystine mặc dù cũng phát hiện ra vết của chúng

Bảng 1.1 Thành phần acid amin thu được khi thuỷ phân 100g mẫu gelatin

Hình 1.6 Thành phần phần trăm của acid amin trong gelatin

Bảng 1.2 Tỷ lệ và thành phần các acid amin trong gelatin sản xuất từ da và xương

Gelatin tan trong các polyol như glycerin,propylrn,glycol không tan trong cồn,aceton,benzen, ether và các dung môi hữu cơ

Các muối phosphat,citrat,sulfat ở nồng độ thâos cũng làm gelatin trong dungdịch nồng độ cao kết tủa

Gelatin là một thực phẩm Có cứa 9 loại amino acid cần thiết cho con người.Gelatin không phải là phụ gia thực phẩm nên không có giới hạn sử dụng

Tính chất của Gelatine phụ thuộc vào nguồn Collagen và độ tinh khiết củaGelatine Độ tinh khiết càng cao thì chất lượng của Gelatine càng cao và ngược lại

1.2.5.1 Độ nhớt và khả năng tạo gel

Độ nhớt và khẩnnwg tạo gel của galatin phụ thuộc nhiều vào nhiệ độ Ở nhiệt độ <20

℃ , dù hàm lượng gelatin rât sthaaps vẫn có khẩnnwg tạo gel Ở nhiệt độ trong khoảng

20 đến 30℃ , dung dịch galtain vừa tồn tại dạng gel, vừa đạng dịch nhớt, vừa dịchlỏng, phụ thuộc nhiệt độ và hàm lượng gelatin Ở nhiệt độ > 35℃, phân tửu gelatin rờirạc Dù hàm lượng gelatin cao chúng vẫn không liên kết vơi snhau, không tạo gel bềnmàu mà chỉ tăng độ nhớt.

Khả năng tẹo gel là một trong những tính chất chức năng quan trọng chất của gelatin,

là một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng gelatin Độ bền củagelatin khi đông dược đặc trưng bởi độ Bloom Theo định nghĩa, độ bloom là khốilượng tính bằng gram cần thiết tác dụng lên bề mặt gel tạo bởi ống có đường kính13mm để khối gel lún xuống 4mm Khối gel có hàm lượng gelatin là 6,67% được giữ

ổn dịnh ở 10℃ trong 16 đến 18 giờ Gelatin trên thị trường có độ Bloom trong khoảng

50 đến 300 Bloom(gam)

1.2.5.2 Khối lượng phân tử và sự phân bố khối lượng phân tử

Gelatin có bloom cao thường chứa một tỉ lệ lớn 30-35% các phân tử có kích thuiwcsgiống nhau dưới dạng các chuỗi α- và β- Phần lớn các gelatin cũng chứa các tổ hợpvới phân tử có khối lượng tren 10 triệu và các polypeptit với các phân tử có khối lượng

ít hơn 80000

1.2.5.3 Điểm đẳng điện

Cũng giống như các protein khác, gelatin có thể hoạt động như một acid hoặc mộtbase, tùy thuộc vào pH Trong dung dịch acid gelatin tích điện dương và trong dungdịch kiềm nó tích điện âm Điểm trung gian ở đó sự tích điện bằng 0 gọi là pI hoặcđiểm đẳng điện

Sự thay đổi tỷ lệ của các nhóm carboxyl,amin có liên quan đến sự khác nhau trongđiểm đẳng điện của gelatin Ở collagen 35% nhóm acid nằm ở dạng amid Do đó,collagen là một protein cơ bản có điểm đẳng điện là 9,4 Trong suốt quá trình điều chếgelatin, quá trình xử lý bằng acid hoặc base sẽ thủy phân nhóm amid trong phạm vi lớnhoặc nhỏ

Điểm đẳng điện của gelatin có thể thay đổi từ 9,4 ( không thay đổi nhóm amid) đến4,8 (90-95% các nhóm acid cacboxylic tự do)

Gelatin được điều chế bằng phương pháp acid có điểm đẳng điện cao vì điều kiện thaotác công nghệ duy trì được giá trị gần với điểm đẳng điện của collagen

Gelatin được điều chế bằng phương pháp kiềm qua quá trình xử lý bằng kiềm dài hơn

và chỉ có một phần nhỏ các nhóm amin còn lại nên gelatin này có pH đẳng điện acid

và thường nằm trong khoảng 4,8-5,2

1.2.5.4 Cơ chế tạo gel

Gelatin trương nở khi được cho vào nước, hấp thụ một thể tích nước bằng 5 đến 10 lầnthể tích bản thân nó Khi được gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn điêm rtan chảy, gelatin

đã trwong nở hòa tan và tạo thành gel khi được làm nguội Quá trình chuyển đổi giữadạng dung dịch và dạng gel có tính thuận nghịch Tính chất này được lợi dụng trongnhiều quá trình chế biến thực phẩm

Ngoài ra, gel của gelatin bắt đầu tan chay rở 27-34℃ và co skhuynh hướng tan trongmiệng Tính chất này được ứng dụng nhiều tromg thực phẩm Cơ chế cơ bản của sựtạo gel là sự thay đổi ngẫu nhiên của dạng xoăn sốc Sự tạo gel của gelatin được xemnhư sự tái tạo một phần collagen và phần đã được tái tạo này hoạt động như một đoạnchức năng của gel.

- Phân loại theo phương pháp sản xuất

và cuối cùng là sấy phun Không giống như các protein khác, các sản phẩmthủy phân từ gelatin không có vị đắng nên có thể sử dụng cho nhiều sảnphẩm thực phẩm: chất tạo cấu trúc cho các sản phẩm sữa, chất tạo nhũ trongcông nghệ chế biến các sản phẩm từ thịt, là nguồn protein trong thực phẩm

ăn kiêng, chất mang trong quá trình tạo hạt mà không làm biến đổi các tínhchất vật lí, hóa học của hạt, chất tạo bọt…

 Gelatin ester hóa: gelatin ester hóa bởi các sacid béo, giúp cải thiện khảnăng tạo nhũ, mở rộng chức năng sinh học của acid béo (một số acid béokhông thể bổ sung trực tiếp vào thực phẩm do mùi vị kém, dễ bị oxy hóa,

không tan trong nước… Quá trình ester hóa gelatin giúp bổ sung acid béovào thực phẩm)

 Gelatin tan trong nước lạnh (gelatin sử dụng liền – instant gelatins): đây làloại gelatin khi sấy không qua pha tạo gel, có cấu trúc vô định hình, khôngtaoh tinh thể Cấu trúc vô định hình của nó liên kết lỏng lẻo, sự sắp xếp củacác phân tử là hoàn toàn ngẫu nhiên, lực liên kết giữa các phân tử cũng nhưlực liên kết nội phân tử rất yếu nên nước có thể dễ dàng xâm nhập vào cấutrúc phân tử với một lượng lớn nhất có thể và tạo thành cấu trúc tương tựgel Loại gelatin này hút ẩm mạnh và khó tạo gel khi nồng độ thấp

CHƯƠNG 2: NGUỒN NGUYÊN LIỆU VÀ QUY TRÌNH SẢN

XUẤT GELATIN

2.1 Da cá

- Cung cấp đủ chất dinh dưỡng bao

gồm: chất đạm, acid béo

omega-3,vitamin D, iot, selen,taurine

- Một nguồn protein tốt

Cá,bao gồm cả da của nó là một nguồn

protein tuyệt vời – một chất dinh dưỡng thiết

yếu đóng vai trò là khối xây dựng cho các mô

như cơ bắp cơ thể con người

Có trong chất nhầy của da cá

có trong tất cả bộ phận và các loại cá Do đó, bạn sẽ tìm thấy nó ở cả vảy, cương, thịt

cá và da Mặt khác, vitamin E là một chất chống oxy hóa hoàn tan trong chất béo Thường được tìm thây strong các loại cá có dầu Vitamin E hỗ trợ sức khỏe làn da băng fcachs bảo vệ chống lại các tác hại của ánh nắng mặt trời cải thiện một số tình trạng bệnh chàm

Hình 2.7 Da cá tra

- Có thể tăng lượng chất dinh dưỡng cho cơ thể

Ăn da cùng thịt cá giúp bạn tiêu thụ chất dinh dưỡng có thể từ cá

2.1.1 Cấu tạo da cá

Da cá có thể chia làm 3 lớp:

- Lớp trong chủ yếu lipid và thịt vụn còn sót

- Lớp giữa có thành phần chủ yếu là collagen

- Lớp ngoài thì thành phần chủ yếu là các protein tạp ( albumin,globumin ), sắc

 Albumin

Hòa tan trong nước, trong dung dịch muối loãng, acid loãng và kiềm loãng, kết tủa trong dung dịch(NH4¿2SO4 bão hòa, khi đun nóng sẽ đông vón lại Trong khâu ngâm nước nguyên liệu, đại bộ phận có thể khử đi

Đối với acid nó tương đối ổn định là vì liên kết disulfit của nó không bị acid thủy phân, Keratin có thể bị phá hủy trong môi trường kiềm tại liên kết diusulfit của nó

 Elastin