Báo cáo gelatin về khái niệm phân loại và tính chất

Trong ngành thực phẩm: Bột Gelatin có tác dụng làm các nguyên liệu đông dẻo lại.. Vì vậy, nó được xem là nguyên liệu thiết yếu để chế biến nhiều món bánh, thạch rau câu, tào phớ… Trong n

1 Lịch sử phát triển của ngành sản xuất gelatin:

Thuật ngữ gelatin có nguồn gốc từ latin “gelatus”, nghĩa là màng hay chất làm đông Theo các nghiên cứu cho thấy từ hơn 2000 năm trước đây con người đã biết

sử dụng mô liên kết và các sản phẩm của nó trong chế biến thực phẩm để tạo ra sản phẩm dạng gel

Năm 1700, thuật ngữ gelatin được sử dụng phổ biến Đến năm 1754, bài báo đầu tiên được đăng tải ở Anh về việc sản xuất chất hồ dán tự nhiên thành phần cơ bản

là gelatin

Năm 1850, công nghiệp sản xuất gelatin xuất hiện ở Mỹ với nguồn nguyên liệu chính là da Năm 1930, ngành sản xuất gelatin ở Châu Âu mới bắt đầu và trở thành khu vực sản xuất gelatin quan trọng nhất

Năm 1973, WHO đã đưa ra tiêu chuẩn nhận biết về độ tinh sạch cảu gelatin như một loại thực phẩm chứ không phải phụ gia Năm 1974, công nghiệp sản xuất gelatin vô cùng lớn mạnh dẫn đến yêu cầu thành lập “Hiệp hội gelatin của Châu Âu”

2 Khái niệm về gelatin:

Hiện nay, Gelatin được sử dụng rất phổ biến trong việc ngành công nghiệp ăn uống, thế nhưng vẫn còn khá nhiều người thắc mắc không biết Gelatin là gì và công dụng của Gelatin như thế nào

2.1 Gelatin là gì?

Gelatin không mùi, không vị, có màu trong suốt hoặc hơi vàng Gelatin có 2 dạng

là dạng bột và lá Gelatin được chiết xuất từ collagen thu được trong quá trình đun sôi da động vật và xương Gelatin được sử dụng nhiều trong những món bánh ăn vặt hay tráng miệng và rất thông dụng tương tự như đường hay muối trong cách chế biến món ăn hằng ngày

2.2 Gelatin có công dụng gì?

Trong ngành thực phẩm: Bột Gelatin có tác dụng làm các nguyên liệu đông dẻo lại

Vì vậy, nó được xem là nguyên liệu thiết yếu để chế biến nhiều món bánh, thạch rau câu, tào phớ…

Trong ngành dược phẩm: Vì bột Gelatin có thành phần axit amin có tác dụng xây dựng lại collagen, sụn và các mô liên kết của khớp và giảm nhanh các cơn đau cơ Nên nó được các bác sĩ khuyên dùng hỗ trợ cho các bệnh nhân đau khớp

Ngoài ra, Gelatin còn được các chị em phụ nữ tin dùng là cách làm đẹp hiệu quả và đơn giản

3 Phân loại gelatin

Có 3 loại gelatin: phụ thuộc vào sự có hay không có bước xử lý với kiềm, chất sẽ làm biến đổi asparagine và glutamine thành acid asparagic và acid glutamic và kết quả là sản phẩm có độ nhớt cao hơn

3.1 Gelatin loại A:

Nguyên liệu: Từ da heo, da cá và thỉnh thoảng từ xương, phân tử collagen đơn giản

Nguyên liệu được tách chiết với acid, thường ở pH = 4

Quy trình:

Gelatin được sản xuất bởi quy trình này có điểm đẳng điện từ 7-9.

3.2 Gelatin loại B:

Nguyên liệu: thường được sử dụng là da bò hoặc da động vật già bị giết mổ,

phân tử Collagen phức tạp hơn…

Nguyên liệu được xử lý với kiềm Khi thủy phân asparagine và glutamine tạo thành acid asparagic và acid glutamic tương đối nhanh chóng

Quy trình:

Gelatin được sản xuất theo quy trình này có điểm đẳng điện từ 4,8-5,2.

3.3 Hỗn hợp gelatin loại A và B:

Chất lượng sản phẩm tốt như là Gelatin được sản xuất bởi hai quy trình trên nhưng có điểm đẳng điện nằm bên ngoài giới hạn

Sự khác biệt cơ bản giữa 2 loại gelatin

4 Ứng dụng:

4.1 Liệt kê các ứng dụng trong thực phẩm:

Trong thực phẩm ngày nay, dựa vào tính chất tan chảy ở nhiệt độ cao và đông đặc

ở nhiệt độ thấp người ta ứng dụng trong thực phẩm đông lạnh Lúc này Gelatin đóng vai trò là một chất keo bảo vệ ngăn chặn sự kết tinh của đường Trong kem và phomát mềm, gelatin ngăn chặn sự mất nước Ngoài ra trong sản phẩm bơ sữa gelatin đóng vai trò quan trọng trong việc tạo độ mịn, độ sánh cho sản phẩm Trong kẹo dẻo, gelatin cung cấp cho sản phẩm độ dẻo và dai Trong thông kê nếu trong kẹo dẻo có chứa 1,7-2,5% gelatin giúp ngăn chặn sự kết tinh đường, vì vậy

có thể giữ cho kẹo mềm và dẻo hơn Các sản phẩm như vỏ kẹo có chứa 0,5-1% gelatin với vai trò làm giảm sự tan chảy

Trong công nghiệp sản xuất keo mứt, gelatin sử dụng làm chất tạo gel, tạo xốp, làm chậm quá trình tan kẹo trong miệng với tỉ lệ 2-7% Trong các sản phẩm như thịt hộp, thịt nguội… Gelatin chiếm từ 1-5% giúp giữ hương vị tự nhiên của sản phẩm

Do Gelatin tan trong miệng tạo cảm giác ngon miệng nên được sử dụng làm chất thay thế chất béo Gelatin thiếu tryptophan, ít methionine, nhiều lysine, nhưng khi kết hợp với các nguồn cung cấp protein khác cũng thành protein tốt

Trong công nghiệp sản xuất rượu bia và nước hoa quả, Gelatin sử dụng làm chất làm trong với tỉ lệ 0,002-0,15% Gelatin có khả năng hấp thụ nước gấp 5-10 lần thể tích của nó nên được sử dụng trong công nghiệp sản xuất đồ hộp để tránh hiện tượng rỉ nước

- Tạo gel: Trong các thực phẩm dạng gel, chả, pate…

- Tạo xốp: Kẹo bông, kẹo nuga, kem phủ, trứng chiên phồng, kem trứng.

- Làm bền hệ keo: Kem, đường phủ, thực phẩm đông lạnh.

- Tạo liên kết: Sữa, bánh kẹo, thịt hộp.

- Làm trong: Beer, rượu, nước trái cây, vinegar

- Tạo đặc: dùng trong hỗn hợp thức uống dạng bột, nước thịt, nước canh thịt, kẹo

jelly, syrup, sữa, …

- Làm chất nhũ hóa: cho dầu giấm trộn xà lách, kem mềm.

- Làm chất ổn định: Pho mai, yogurt, đường phủ, thực phẩm đông lạnh (Kem),

chocolate sữa

(TS Hoàng Thị Hòa, Trường Đại Học Sao Đỏ)

+ Quy định nhà nước:

- Caragareen:

- Pectin:

- Xathan gum:

4.2 Quy trình sản xuất kẹo dẻo có ứng dụng gelatin:

4.2.1 Các xử lý phụ gia trước khi bổ sung:

+Nguyên liệu: Gelatin dạng tấm, dạng hạt, bột (Đặc điểm: không tan trong nước lạnh mà hút nước và trương nở

+Ngâm: bằng nước nhiệt độ phải <= 20 độ C, pH = 7(không dùng nước cứng) +Làm tan: chuyển sang trạng thái dung dịch, bằng phương pháp: tăng nhiệt độ <=

50 độ C (thường là 40 – 45 độ C), nếu quá cao sẽ bị mất nước

+Lọc: Mục đích: Loại bỏ phần tử rắn, tạp chất, hạt gelatin không hòa tan và tạo đồng nhất, bằng phương pháp: Lọc khung vải, khung bản ở nhiệt độ 38 – 40 độ C +Yêu cầu của dịch Gelatin: Phải đồng nhất, có thùng chứa điều nhiệt 30 – 35 độ C

4.2.2 Giai đoạn bổ sung:

Thường ở giai đoạn phối trộn

4.2.3 Liều lượng theo quy định:

+Ảnh hưởng của tỉ lệ gelatin bổ sung đến độ ẩm và độ dai của sản phẩm:

Khi tăng tỉ lệ gelatin bổ sung thì kẹo có độ ẩm giảm và độ dai tăng (Hình 3 và Bảng 4) Bởi vì, gelatin dạng bột có độ ẩm thấp (10%) nên khi tăng tỉ lệ gelatin thì kẹo có độ khô tăng và độ ẩm giảm Tuy nhiên, độ ẩm giảm ít nhưng độ dai của kẹo tăng rất nhiều Điều này cho thấy độ dai kẹo phụ thuộc vào độ ẩm (tính chất vật lý)

và tỉ lệ gelatin để tạo gel (tính chất hóa lý)

Kết quả thống kê Bảng 4 cho thấy khi tăng tỉ lệ gelatin thì độ ẩm giảm đáng

kể,Hàm lượng anthocyanin và vitamin C trong kẹo giảm do bổ sung nhiều gelatin Khi bổ sung 14% gelatin, hàm lượng anthocyanin trong kẹo giảm đáng kể nhưng vitamin C giảm không đáng kể

+ Ảnh hưởng của tỉ lệ gelatin đến giá trị cảm quan của sản phẩm:

Khi bổ sung gelatin với tỉ lệ khác nhau ảnh hưởng rất rõ đến điểm cảm quan cấu trúc của kẹo (Hình 4) Bổ sung 8 - 10% gelatin thì kẹo có cấu trúc rất mềm và hơi mềm nên không được ưa thích Ngược lại, bổ sung 14% gelatin thì kẹo có cấu trúc quá dai và hơi dai nên cũng ít được ưa chuộng Bổ sung 12% gelatin thì kẹo dẻo dai vừa phải, được ưa thích nhất Tỉ lệ gelatin bổ sung ở các mức từ 8% thì kẹo ít

có mùi gelatin nhưng tỉ lệ 14% thì cho kẹo có mùi gelatin mạnh (Hình 4) Vị thì

không có khác biệt rõ khi bổ sung gelatin 8 – 14% Do đó, bổ sung 12% gelatin thì kẹo dẻo dâu tây có cấu trúc dẻo dai, mùi, vị và màu sắc được ưa thích nhất

(Nhân Minh Trí và Diệp Kim Quyên, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ,2014)

5 Nguồn khai thác và các phương pháp sản xuất:

5.1 Nguồn khai thác:

Gelatin được sản xuất từ rất nhiều nguồn: chiết từ xương động vật, da lợn, da bò,

da cá Tuy nhiên, để tạo ra gelatin thành phẩm chúng đều tuân theo một quy trình chung Đầu tiên là tiền xử lý nguyên liệu thô Nếu nguyên liệu ban đầu là xương thì chúng phải được tách bỏ Ca2+ và các loại muối khoáng Nước nóng hoặc một

số loại dung dịch có khả năng hoà tan muối khoáng sẽ được sử dụng trong công đoạn này Hàm lượng chất béo tối đa cho phép trong hỗn hợp đem chiết là 1% Nếu nguyên liệu thô ban đầu sử dụng là da của trâu, lợn, bò thì cần phải giảm kích thước nguyên liệu, rửa sạch, tẩy lông, loại bỏ hết các chất được sử dụng trong quá trình tiền xử lý để được da sạch cho quá trình chiết Chiết là công đoạn quan trọng nhất trong quá trình sản xuất gelatin Có 2 phương pháp tương ứng với 2 quy trình tiền xử lý cơ bản để xử lý da trước khi chiết gelatin: xử lý bằng axit, xử lý kiềm

5.2 Các phương pháp sản xuất:

5.2.1 Xử lý nguyên liệu:

- Ngâm muối:

Ngâm muối với nguyên liệu nhằm là rửa sạch các tạp chất bẩn, tẩy mỡ, máu, mùi tanh, cắt đứt các mạch polypeptide của collagen thành các đoạn peptide ngắn Tạo điều kiện cho quá trình trích ly được dễ dàng, hiệu suất thu hồi gelatin cao

- Ngâm vôi:

Ngâm vôi là bước xử lý kiềm đối với nguyên liệu, tác dụng của kiềm làm cho tổ chức nguyên liệu mềm mại và loại bỏ các chất hữu cơ như: Albumin, Mucin, sắc tố…Qua nhiều nghiên cứu người ta thấy rằng ngâm vôi là phương pháp hiệu quả nhất trong việc xử lý nguyên liệu Vì trong quá trình ngâm vôi collagen ít bị tổn thất Khi ngâm vôi phải thường xuyên khuấy đảo và môi trường pH của nước vôi

là 12,2 – 12,4 Để làm tăng độ mềm của nguyên liệu và hòa tan những thành phần các tạp chất phi collagen, có thể cho thêm một ít NaOH để tăng độ kiềm tính Nhưng nếu dùng lượng kiềm quá nhiều thì ảnh hưởng đến chất lượng của geletin

sau này Nếu thời gian ngâm vôi quá dài cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng

collagen Lượng CaO thường dùng khoảng trên dưới 8-10% so với nguyên liệu

- Ngâm acid:

Nguyên liệu sau khi ngâm vôi phải đem trung hòa rửa sạch dư lượng vôi và tạp chất Acid thường dùng là HCl, không dùng H2SO4, dễ tạo thành CaSO4 không hòa tan ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm theo phản ứng:

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4 Chú ý lượng HCl công nghiệp phải < 1/1.000.000 HCl tác dụng với chất khoáng sản sing ra muối hòa tan và H3PO4 tự do Phản ứng như sau:

Ca3(PO4)2 + 4HCl = 2CaCl2 + Ca(H2PO4)2 Ca3(PO4)2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2H3PO Nhưng Ca(H2PO4)2 có tính acid, nó có thể tác dụng với Ca3(PO4)2 tạo thành CaHPO4, không tan trong nước:

Ca(H2PO4) + Ca3(PO4) = 4CaHPO4

Phản ứng sản sinh trong điều kiện sự tuần hoàn của acid chậm, do đó trong quá trình ngâm acid phải thường xuyên loại bỏ những muối trên bằng cách khuấy đều và thay nước nhiều lần Trong quá trình ngâm có bọt nổi lên đó là do

CO2 thoát ra do phản ứng của cacbonat canxi với acid HCl:

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O

5.2.2 Nấu:

Nấu gelatin là bước làm cho collagen biến thành keo dưới tác dụng của nhiệt Trước hết là đem nguyên lệu đã được xử lý cho vào nước đun nóng ở nhiệt độ nhất định, Collagen từ từ tách ra thành dung dịch keo Nếu nhiệt độ nấu quá cao (như đun sôi) thì quá trình thủy phân gelatin sẽ diễn ra mạnh mẽ tạo thành Gelatose và gelatone Khi xảy ra biến đổi đó làm cho độ dính và sức đông của keo giảm xuống

Do đó nên nấu ở nhiệt độ thấp, để đảm bảo chất lượng sản phẩm Thời gian nấu quá dài cũng ảnh hưởng đến chất lượng keo, nếu thời gian nấu quá dài ở nhiệt độ cao không những làm cho độ dính và sức đông của keo giảm mà còn làm cho màu sắc của keo đậm lại Vì thế nấu keo nên tiến hành nấu ở nhiệt độ thấp và thời gian

ngắn Nhưng trong thực tế thì hai điều kiện này mâu thuẫn với nhau, nghĩa là nấu ở nhiệt độ cao thì thời gian nấu ngắn hơn khi nấu ở nhiệt độ thấp Căn cứ

vào kinh nghiệm thì nhiệt độ ảnh hưởng đến phẩm chất và màu sắc của

gelatin hơn yếu tố thời gian, do đó nấu ở nhiệt độ thấp thời gian dài tốt hơn 5.2.3 Lọc và cô đặc dung dịch nấu:

+ Lọc:

Dung dịch sau khi nấu có thể dùng vải lọc qua để loại bỏ lớp da dư thừa Nếu yêu cầu chất lượng keo cao thì có thể dùng phương pháp lắng đọng Dưới đây giới thiệu đơn giản các phương pháp đó

- Phương pháp lắng đọng tự nhiên: phương pháp này rất đơn giản, keo nước nấu

lần thứ nhất hoặc lần thứ hai đem lọc rồi cho vào thùng đem giữ nhiệt độ ở 500 C

để lắng đọng, sau đó phân ra, dung dịch keo trong được đưa vào phương pháp

xử lý tiếp theo Phương pháp này thích hợp với dung dịch keo loãng.

- Phương pháp lọc hấp thu: phương pháp này là dùng một số chất lọc có tính chất

hấp thụ tạp chất để tiến hành phân ly, nhưng khuyết điểm của phương pháp này là

mặt lọc rộng và dễ bị tắc, ảnh hưởng đến sản xuất Chất lọc thường dùng đến than - 27 - xương, trong điều kiện nhiệt độ ở 800 C dung dịch keo dễ dàng lọt qua lớp than xương Dùng phương pháp này để đồng thời tẩy màu và tẩy mùi đượC.

- Phương pháp hình thành kết tủa: Nếu trong dung dịch có chất keo ở điều kiện

nhiệt độ từ 700 C – 800 C, cho vào một ít acid phosphoric để tạo kết tủa

Ca3(PO4)2 Khi Ca3(PO4)2 lắng xuống có thể kéo theo những tạp chất có trong

keo bị lắng xuống Tạp chất Ca+ còn trong dịch keo là do rửa chưa hết, chưa sạch, những hạt keo mang điện âm giữ lại Ngoài ra H2SO3, H2SO4 cùng có những tác dụng tương tự ở nhiệt độ 700 C – 800 C, thường bổ sung SO2 (chất khử mạnh) vào đến lúc cho kết tủa rồi dùng nước vôi trung hòa, sau đó để yên cho nó lắng xuống Dùng H2SO4 có thể đồng thời tẩy màu làm trắng sản phẩm và có tác dụng chống thối rữa, nhưng nhược điểm của nó là cuối quá trình khó phân ly Đối với lắng đọng và lọc keo nước thì phương pháp này có hiệu quả nhất định nhưng chỉ dùng để sản xuất những mặt hàng đặc biệt Nếu yêu cầu chất lượng của gelatin không cao lắm, có thể dùng vải lọc là được

mà không cần dùng những phương pháp trên.

+ Cô đặc dung dịch nấu:

Keo nấu lần thứ nhất rất đặc, làm lạnh có thể đông lạnh rất tốt viì thế không cần cô đặc nếu có thiết bị làm khô tốt, khí hậu lạnh Trên thực tế dung dịch keo có phẩm

chất tốt, nồng độ đạt 5% lúc làm lạnh là có thể đông lại Vì dung dịch keo qua bước cô đặc làm giảm độ dính và sức đông của nó nên thường bỏ qua bước này, vừa đơn giản thao tác vừa đảm bảo chất lượng Trong điều kiện nhiệt độ dưới 100 C thì dung dịch keo sau khi lọc có thể đông đặc tự nhiên, ta cắt miếng rồi tiến hành làm khô mà không cần thiết phải qua công đoạn cô đặc Nhưng những lần nấu sau nồng độ của gelatin giảm xuống thấp và trong điều kiện nhiệt độ cao (như Việt Nam) thì công đoạn cô đặc thì rất cần thiết Nếu có điều

kiện cô đặc chân không là tốt nhất, chất lượng và màu sắc của keo cũng tương đối

tốt Cũng cô đặc ở nhiệt độ thường trên dưới 600 C, nhưng thời gian cô đặc tương đối dài ảnh hưởng đến độ dính và kéo dài thời gian sản xuất keo Vì thế

có thể tiến hành trong điều kiện áp suất thường có quạt thông gió để làm tăng tốc độ bốc hơi, rút ngắn được ½ thời gian cô đặc không có quạt thông gió 5.2.4 Làm đông:

Cắt miếng - 28 - Dung dịch sau khi đã xử lý ở trên cho vào các khay kim loại (khay inox hay khay nhôm) kích thước không nhất định, thường chiều sâu là 1-1,5cm, chiều rộng 25- 30cm là thích hợp Về mùa đông nhiệt độ tương đối thấp, có thể cho keo đông tự nhiên nhưng mùa hè nhiệt độ cao thì cho vào phòng lạnh làm đông nhân tạo Nói chung nhiệt độ dưới 150 C, thời gian 12-18h thì gelatin có thể đông được hoàn toàn Sau khi keo đông có thể cắt miếng để làm khô

+ Làm khô keo:

Sau khi cắt miếng cho vào khung để tiến hành làm khô, có quạt thông gió Keo đông có hàm lượng nước 60-70 nếu nhiệt độ làm khô > 200 C thì keo bị chảy ra, vì thế nhiệt độ làm khô ban đầu phải dưới 200 C về sau có thể nâng đần lên 25-300 C

để tăng tốc độ làm keo Làm khô vừa tránh tình trạng keo bị rạn nứt, keo có độ khô thích hợp nhất là lượng nước trong keo còn lại 15-16% Trong thời gian làm khô tùy theo điều kiện làm khô mà quyết định, nhưng thời gian càng ngắn càng tốt, thường trong khoảng 24h