Đang tải... (xem toàn văn)
TÓM TẮT LUẬN VĂNĐề tài luận văn: “Tổng quan tài liệu về ứng dụng gelatin trong công nghệ thực phẩm”. Với yêu cầu của đề tài, em đã thực hiện được một số vấn đề cơ bản sau:Tổng quan tài liệu về tính chất của gelatin, đặc biệt là mối tương tác của gelatin với những thành phần thường gặp trong công nghệ thực phẩm.Tổng quan tài liệu về nguồn nguyên liệu và phương pháp sản xuất gelatin ở quy mô công nghiệp.Tìm hiểu về phương pháp đưa gelatin vào trong các ứng dụng công nghiệp, các điều kiện tối ưu cho việc ứng dụng gelatin.Tìm hiểu các lĩnh vực công nghiệp có ứng dụng gelatin, tập trung vào lĩnh vực công nghệ thực phẩm.Tìm hiểu về khuynh hướng sử dụng gelatin trong các loại thực phẩm chức năng.Tìm hiểu khả năng thay thế gelatin bằng các loại nguyên liệu khác trong các ứng dụng công nghiệp.
ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài luận văn: “Tổng quan tài liệu về ứng dụng gelatin trong công nghệ thực phẩm”. Với yêu cầu của đề tài, em đã thực hiện được một số vấn đề cơ bản sau: Tổng quan tài liệu về tính chất của gelatin, đặc biệt là mối tương tác của gelatin với những thành phần thường gặp trong công nghệ thực phẩm. Tổng quan tài liệu về nguồn nguyên liệu và phương pháp sản xuất gelatin ở quy mô công nghiệp. Tìm hiểu về phương pháp đưa gelatin vào trong các ứng dụng công nghiệp, các điều kiện tối ưu cho việc ứng dụng gelatin. Tìm hiểu các lónh vực công nghiệp có ứng dụng gelatin, tập trung vào lónh vực công nghệ thực phẩm. Tìm hiểu về khuynh hướng sử dụng gelatin trong các loại thực phẩm chức năng. Tìm hiểu khả năng thay thế gelatin bằng các loại nguyên liệu khác trong các ứng dụng công nghiệp. iii MỤC LỤC Tóm tắt luận văn iii Danh mục bảng vi Danh mục hình vii CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GELATIN 1 1.1. Giới thiệu về collagen – nguồn nguyên liệu để sản xuất gelatin [9, 35, 54, 65, 72] 1 1.2. Đònh nghóa gelatin [9, 35, 54, 63, 76, 77, 78] 6 1.3. Lòch sử phát triển các ứng dụng của gelatin [63, 77] 7 1.4. Cấu tạo của gelatin [35, 54, 63] 8 1.5. Phân loại gelatin [35, 54, 63, 77, 82] 10 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT GELATIN 13 2.1. Nguyên liệu sản xuất gelatin [35, 54, 63, 72, 76, 77, 82] 13 2.2. Nguyên tắc sản xuất gelatin [35, 54, 63, 72, 76, 77, 82] 14 2.3. Sự thay đổi cấu trúc từ collagen sang gelatin [35, 54, 63, 72, 76, 77, 82] 15 2.4. Phương pháp sản xuất gelatin trong công nghiệp [35, 54, 63, 72, 76, 77, 82] 16 CHƯƠNG 3. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA GELATIN 20 3.1. Điểm đẳng điện [35, 37, 54, 63, 83] 20 3.2. Sự phân bố khối lượng phân tử của gelatin [35, 54, 63, 72, 77, 82, 83] 21 3.3. Độ nhớt [35, 45, 54, 63, 72, 77, 82, 83] 22 3.4. Khả năng tạo gel [6, 12, 14, 17, 18, 30, 32, 38, 46, 48, 89, 61, 67, 68] 24 3.5. Khả năng tạo màng của gelatin với các phụ gia khác [3, 5, 7, 11, 15, 42, 50, 52, 64, 70, 71] 38 iv CHƯƠNG 4. QUÁ TRÌNH HÒA TAN GELATIN VÀ TÍNH LƯU BIẾN HỌC CỦA DUNG DỊCH GELATIN 43 4.1. Quá trình hòa tan bột gelatin [61, 63, 76, 77, 78, 82] 43 4.2. Độ nhớt của dung dòch gelatin [63, 76, 77, 82] 47 4.3. Thời gian và nhiệt độ cần thiết để đònh hình dòch gelatin [35, 54, 63, 76, 77, 82] 47 4.4. Tối ưu hóa quá trình trong sản xuất [35, 54, 63, 76, 77, 82] 48 CHƯƠNG 5. CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG GELATIN 52 5.1. Gelatin trong công nghiệp thực phẩm [4, 5, 8, 10, 13, 16, 19, 20, 24, 25, 26, 33, 34, 35, 39, 40, 41, 44, 49, 56, 58, 62, 63, 75, 76, 77, 78, 82] 52 5.2. Gelatin trong công nghiệp dược phẩm [35, 47, 54, 63, 76, 77, 82] 80 5.3. Gelatin trong lónh vực nhiếp ảnh [35, 54, 63, 76, 77, 82] 85 5.4. Gelatin trong các ứng dụng khác [35, 54, 63, 76, 77, 82] 85 5.5. Vai trò của gelatin trong việc phòng ngừa bệnh thấp khớp và loãng xương [1, 36, 63, 76, 77, 78, 82] 86 5.6. Khả năng đưa gelatin da cá vào trong các ứng dụng công nghiệp [28, 29, 31, 57, 74, 76, 77, 82] 91 5.7. So sánh gelatin với các chất cạnh tranh trong các ứng dụng [35, 54, 63, 76, 77, 78, 82]94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 PHỤ LỤC 111 1.1. Độ Bloom 111 1.2. Xác đònh độ nhớt 114 1.3. Xác đònh hàm lượng ẩm 116 1.4. Xác đònh giá trò pH 118 v 1.5. Xác đònh kích thước các phần hạt gelatin 118 1.6. Xác đònh hàm lượng tro 119 1.7. KIểm tra hàm lượng sulfur dioxide 120 1.8. Kiểm tra độ trong 120 1.9. Xác đònh tổng lượng vi sinh vật hiếu khí 121 1.10. Kiểm tra sự có mặt của E.coli 122 1.11. Kiểm tra sự có mặt của Salmonella 124 2.1. Gelatin ứng dụng trong công nghệ thực phẩm 128 2.2. gELATIN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DƯC PHẨM 128 2.3. GElatin ứng dụng trong công nghiệp 129 3.1. Môđun đàn hồi G’ 131 3.2. Môđun nhớt g’’ 131 3.3. Giá trò “pseudoplateau” 131 vi DANH MỤC BẢNG. Bảng 1.1 Thành phần phần trăm các amino acid của mẫu gelatin tinh khiết [54] 9 Bảng 2.2 Thành phần amino acid của collagen và gelatin (phần/1000) [54] 16 Bảng 3.3 Các phân đoạn phân tử chính trong gelatin [72] 21 Bảng 3.4 Giá trò G’ đo được cho các mẫu gel khác nhau [59] 34 Bảng 3.5 Sự khác biệt về tính chất của màng gelatin được tạo thành từ 2 phương pháp khác nhau [7] 39 Bảng 3.6 Phần trăm khả năng trương nở của màng 90:10 (w/w) gelatin/lignin tại các giá trò pH khác nhau [71] 42 Bảng 5.7 Tiêu chuẩn gelatin ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm [82] 52 Bảng 5.8 Bảng ứng dụng của gelatin trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo [82] 55 Bảng 5.9 Những vấn đề thường gặp trong sản xuất kẹo “gum” [76] 56 Bảng 5.10 Những vấn đề thường gặp trong sản xuất kẹo “chewy candy” [76] 59 Bảng 5.11 Những vấn đề thường gặp trong sản xuất kẹo “marshmallows” [76] 60 Bảng 5.12 Ảnh hưởng của gelatin lên các thông số đâm xuyên và sự đông tụ của gel từ sữa [26] 65 Bảng 5.13 Loại và lượng gelatin sử dụng trong công nghiệp chế biến sữa [82] 69 Bảng 5.14 Những vấn đề thường gặp trong quá trình sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa có sử dụng gelatin [76] 70 Bảng 5.15 Lượng gelatin sử dụng trong quá trình lọc trong các sản phẩm đồ uống [82] 73 Bảng 5.16 Bảng ứng dụng của gelatin trong công nghệ sản xuất thòt [82] 75 Bảng 5.17 Ích lợi của gelatin thủy phân trong các thanh “snack” [63] 77 vi Bảng 5.18 Ứng dụng tính năng công nghệ của gelatin thủy phân trong việc sản xuất các thanh “snack” [63] 78 Bảng 5.19 Thành phần amino acid trong các loại thực phẩm khác nhau [1] 88 Bảng 5.20 Nhiệt độ tan chảy và nhiệt độ tạo gel của các 93 Bảng 5.21 Những chất cạnh tranh với gelatin trong các ứng dụng [63] 94 Bảng 5.22 So sánh các chất keo thường được sử dụng về tính lưu biến học [63] 97 Bảng 5.23 So sánh các chất keo thường được sử dụng về tính chất chức năng [63] 98 Bảng 5.24 Ưu và nhược điểm khi sử dụng gelatin trong các ứng dụng [63, 76, 77] 102 DANH MỤC HÌNH vii Hình 1.1 Hình ảnh collagen ở phần đuôi dây chằng ở loài chuột [63] 2 Hình 1.2 Trình tự sắp xếp các amino acid trong chuỗi của collagen loại I ở bò [72] 4 Hình 1.3 Từ cấu trúc bậc I đến cấu trúc bậc IV của collagen [63] 4 Hình 1.4 Sử dụng keo từ collagen làm chất kết dính của người Ai Cập cổ [63] 7 Hình 1.5 Cấu trúc Gly – X – Y thường gặp của gelatin 10 Hình 1.6 Gelatin dạng hạt 11 Hình 1.7 Gelatin dạng tấm 11 Hình 2.8 Tỉ lệ nguyên liệu dùng sản xuất gelatin năm 2006 [77] 14 Hình 2.9 Sự thuỷ phân nhóm amid của collagen trong quá trình chuyển sang gelatin [72] 15 Hình 3.10 Đặc tính lưỡng tính của gelatin trong dung dòch [83] 20 Hình 3.11 Sự phân bố khối lượng phân tử của gelatin loại B 225 độ Bloom [35] 22 Hình 3.12 Mối liên hệ giữa độ Bloom và độ nhớt của 2 loại gelatin 23 Hình 3.13 Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ lên độ nhớt của dung dòch gelatin [83] 23 Hình 3.14 Độ nhớt của dung dòch gelatin loại B 6,67% ở 60oC 24 Hình 3.15 Tương tác phân tử xảy ra trong giai đoạn đầu quá trình tạo gel của gelatin [79] 25 Hình 3.16 Sự biến đổi sang dạng cấu trúc giống collagen trong quá trình tạo gel của gelatin [79] 26 Hình 3.17 Hai dạng của chuỗi poly-L-proline [54] 26 Hình 3.18 Sự thay đổi về thể cấu tạo liên quan tới sự hình thành mạng giữa các chuỗi ngẫu nhiên của gelatin [59] 27 Hình 3.19 Ảnh hưởng của pH lên khả năng khuếch tán của nước vào gelatin [61] 29 viii Hình 3.20 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng khuếch tán của nước vào gelatin [61] 29 Hình 3.21 Ảnh hưởng thời gian lên độ chắc gel của mẫu gel gelatin nồng độ 6,66% ở 10oC [83] 30 Hình 3.22 Độ bền gel phụ thuộc vào nồng độ và loại gelatin [35] 30 Hình 3.23 Đồ thò biểu diễn mối quan hệ giữa lnvà lnG’(), lnG’’(o) đối với đường sucrose ở các nồng độ khác nhau (a) 10%,(b) 30%, (c) 50% [17] 31 Hình 3.24 Sự thay đổi giá trò G’ của các mẫu gelatin/đường ở 5oC trong vòng 10h phụ thuộc vào nồng độ đường (a) sucrose, (b) glucose, (c) xylose [17] 32 Hình 3.25 Sự thay đổi giá trò G’ trong các mẫu gelatin/đường với nồng độ đường là 10% ở 5oC trong 10h [17] 33 Hình 3.26 Cấu tạo gel của (a) 5%(w/w) gelatin, (b) 5%(w/w) tinh bột bắp, (c) 5% tinh bột bắp nếp, (d) 5% (w/w) gelatin/5% (w/w) tinh bột bắp, (e) 5%(w/w) gelatin/5% (w/w) tinh bột bắp nếp [59] 35 Hình 3.27 Cấu trúc mạng gel tinh bột/đường/gelatin [67] 36 Hình 3.28 Ảnh hiển vi điện tử của mạng gel gelatin/pectin A. 3:1, B. 4,5:1 [22] 37 Hình 3.29 Ảnh hưởng của tỷ lệ gellan/gelatin đến độ bền kéo () và độ giãn () của màng gellan/ gelatin khi có mặt NaCl [42] 41 Hình 3.30 Ảnh hưởng của tỷ lệ gellan/gelatin tới khả năng hòa tan trong nước () và tỷ lệ trương nở () của màng gellan/gelatin [42] 41 Hình 4.31 Đường cong hòa tan của các dạng hạt gelatin cùng kích thước nhưng khác độ Bloom [63] 44 Hình 4.32 Khả năng trương nở của bột gelatin phụ thuộc vào kích thước bột gelatin ở 18oC [63] 44 Hình 4.33 Độ nhớt của dòch tạo khuôn trong “gummy” trái cây khi làm nguội phụ thuộc vào hàm lượng nước [63] 48 Hình 4.34 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phân hủy gelatin ở pH=5 [63] 50 ix Hình 4.35 Sự giảm tương đối độ chắc của gel phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian lưu trữ [63] 50 Hình 4.36 Sự giảm tương đối độ chắc của gel của dung dòch gelatin 6,67% tại 60oC phụ thuộc vào pH và thời gian lưu trữ [63] 50 Hình 4.37 Sự giảm độ chắc của gel gelatin sau 3h tại 70oC 51 Hình 5.38 Cấu trúc vi mô của các loại yoghurt khác nhau [26] 67 Hình 5.39 Viên bao nang cứng 82 Hình 5.40 Viên bao nang mềm 82 Hình 5.41 Các bọt gelatin có tác dụng làm cầm máu 84 Hình 5.42 Plasma thay thế 85 Hình 5.43 Đặc điểm của khớp [63] 87 Hình 5.44 Đặc điểm của bệnh khớp thoái biến [63] 89 Hình 5.45 Vai trò của gelatin thủy phân trong sự kích thích tổng hợp collagen [63] 90 Hình 5.46 Độ nhớt của dung dòch gelatin nồng độ 10% ở các nhiệt độ khác nhau [31] 93 Hình 5.47 Các phần thò trường dành cho các chất keo quan trọng được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm [63] 96 HìnhPL1. 1 Máy đo cấu trúc LFRA 113 HìnhPL1. 2 Máy đo cấu trúc TA.TX2 114 x [...]... acid của collagen và gelatin (phần /10 00) [54] Amino acid Collagen loại I Gelatin loại A Gelatin loại B Alanine 11 4 11 2 11 7 Arginine 51 49 48 Aspargine 16 16 0 Aspartic acid 29 29 46 Glutamine 48 48 0 Glutamic acid 25 25 72 Glycine 332 330 335 Histidine 4 4 4 4-Hydroxylproline 10 4 91 93 ε -Hydroxylysine 5 6 4 Isoleucine 11 10 11 Leucine 24 24 24 Lysine 28 27 28 Methionine 6 4 4 Phenylalanine 13 14 14 ... độ nhớt của dung dòch gelatin sẽ giảm theo tỉ lệ mũ với độ tăng của nhiệt độ (H.3.4) pH của dung dòch: độ nhớt của dung dòch gelatin nhỏ nhất tại điểm đẳng điện (IEP) của loại gelatin được sử dụng (H.3.5) 23 CHƯƠNG 3 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA GELATIN Hình 3 .14 Độ nhớt của dung dòch gelatin loại B 6,67% ở 60oC phụ thuộc vào pH [83] 3.4 KHẢ NĂNG TẠO GEL [6, 12 , 14 , 17 , 18 , 30, 32, 38, 46, 48, 89, 61, 67,... sản xuất gelatin đi từ da bò và xương gia súc 1. 5.3 Phân loại dựa vào hình dáng bên ngoài Dựa vào hình dáng bên ngoài, người ta chia gelatin thành hai loại: 10 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GELATIN Gelatin dạng hạt Hình 1. 6 Gelatin dạng hạt Gelatin dạng tấm Hình 1. 7 Gelatin dạng tấm 1. 5.4 Một số cách phân loại khác Gelatin hòa tan trong nước lạnh Loại gelatin này được sản xuất bằng cách sử dụng công... CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GELATIN Hình 1. 5 Cấu trúc Gly – X – Y thường gặp của gelatin 1. 5 PHÂN LOẠI GELATIN [35, 54, 63, 77, 82] Có rất nhiều cách để phân loại gelatin tùy thuộc vào phương pháp sản xuất, nguyên liệu, đặc tính sản phẩm Sau đây là vài cách phân loại cơ bản: 1. 5 .1 Phân loại dựa theo nguồn gốc nguyên liệu Dựa vào nguồn gốc nguyên liệu để sản xuất ra gelatin, người ta chia gelatin. .. Phenylalanine 13 14 14 Proline 11 5 13 2 12 4 Serine 35 35 33 Threonine 17 18 18 Tyrosine 4 3 1 Valine 22 26 22 2.4 PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT GELATIN TRONG CÔNG NGHIỆP [35, 54, 63, 72, 76, 77, 82] 16 CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT GELATIN Hiện nay có hai quy trình khác nhau được sử dụng để sản xuất gelatin theo quy mô công nghiệp, hai quy trình này khác nhau về phương thức sử dụng để phân tách mối liên... đó mà gelatin thủy phân được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lónh vực khác nhau Gelatin biến tính bằng phương pháp hóa học Các nhóm amino-, carboxyl-, hydroxyl- trong các amino acid của gelatin có thể phản ứng với các chất hóa học để làm biến đổi các đặc tính hóa học và vật lý của gelatin Gelatin biến tính loại này được sử dụng chủ yếu trong lónh vực nhiếp ảnh và mỹ phẩm, việc sử dụng chúng trong lónh... gel Về tính chất lưu biến học, gel của gelatin dạng này tương tự như gel của các dạng gelatin khác nhưng động học của quá trình tạo gel lại khác biệt Trong khi gel gelatin loại này đạt được 90% độ chắc của nó sau 30 phút thì gel của gelatin thông thường yêu cầu nhiều thời gian hơn Thêm vào đó, gel của gelatin thông thường có độ chắc cao hơn ngay cả khi tương tự về nồng độ và chất lượng gelatin sử dụng. .. ezyme collagen-thành phần chính của da, xương và mô liên kết ở động vật 1. 3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÁC ỨNG DỤNG CỦA GELATIN [63, 77] Người Ai Cập cổ cách đây 5000 năm đã biết sử dụng keo từ collagen làm chất kết dính trong các vật dụng gia đình bằng gỗ (H .1. 4) Hình 1. 4 Sử dụng keo từ collagen làm chất kết dính của người Ai Cập cổ [63] Năm 16 82, trong ghi chép cách thức nấu ăn của một người Pháp tên là Papin... gelatin là yếu tố được quan tâm hàng đầu Các đặc tính này ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm, khả năng ứng dụng của gelatin vào các loại sản phẩm khác nhau Vì vậy cần phải nghiên cứu đầy đủ, sâu sắc các đặc tính kỹ thuật của gelatin nhằm nâng cao khả năng ứng dụng của gelatin 3 .1 ĐIỂM ĐẲNG ĐIỆN [35, 37, 54, 63, 83] Điểm đẳng điện (IEP) của hệ khuếch tán được đònh nghóa là giá trò pH của môi trường mà tại... vực thực phẩm và y dược hiện đang bò cấm 12 CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT GELATIN CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT GELATIN 2 .1 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GELATIN [35, 54, 63, 72, 76, 77, 82] Nguyên liệu để sản xuất gelatin bao gồm: Nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật có vú: da và xương động vật là nguồn nguyên liệu đầu tiên để sản xuất gelatin thương mại Hiện nay nguồn nguyên liệu . LỤC 11 1 1. 1. Độ Bloom 11 1 1. 2. Xác đònh độ nhớt 11 4 1. 3. Xác đònh hàm lượng ẩm 11 6 1. 4. Xác đònh giá trò pH 11 8 v 1. 5. Xác đònh kích thước các phần hạt gelatin 11 8 1. 6. Xác đònh hàm lượng tro 11 9 1. 7 lượng tro 11 9 1. 7. KIểm tra hàm lượng sulfur dioxide 12 0 1. 8. Kiểm tra độ trong 12 0 1. 9. Xác đònh tổng lượng vi sinh vật hiếu khí 12 1 1. 10. Kiểm tra sự có mặt của E.coli 12 2 1. 11. Kiểm tra sự. Salmonella 12 4 2 .1. Gelatin ứng dụng trong công nghệ thực phẩm 12 8 2.2. gELATIN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DƯC PHẨM 12 8 2.3. GElatin ứng dụng trong công nghiệp 12 9 3 .1. Môđun đàn hồi G’ 13 1 3.2. Môđun