Đang tải... (xem toàn văn)
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT MÌ
TRƯNG ĐI HC BCH KHOA TP HCM KHOA K THUT HA HC B MÔN CÔNG NGH THC PHM ˜˜ BÁO CÁO MÔN HC CÔNG NGH CH BIN THT – THY SN Đ ti: NG DNG COLLAGEN TRONG CÔNG NGH CH BIN THT – THY SN SVTH: Lê Tn Lun MSSV:60701406 Trn Th Nguyt Minh MSSV:60701493 Nguyn Hong Phong MSSV:60701792 Nguyn Văn T MSSV:60702889 Lp: HC07TP GVHD: ThS. NGUYN TH HIN Tháng 05 năm 2011 Mc lc 2 MC LC Chương 1 - TNG QUAN V COLLAGEN 5 1.1 Giới thiu sơ lược về collagen . 6 1.2 Thnh phn v cu trc 6 1.2.1 Cu trc phân tử collagen 8 1.2.2 Thành phn hóa học của collagen .10 1.3 Phân loi . 13 1.4 Tnh cht . 14 1.4.1 Cu trc v khối lượng phân tử 16 1.4.2 Điểm đẳng đin (pI) 16 1.4.3 Cu trc xoắn α ba sợi của collagen 16 1.5 Thu nhn collagen 17 1.6 Ứng dụng trong công nghip thực phẩm 19 Chương 2 - NG DNG COLLAGEN TRONG CH BIN THT – THY SN . 22 2.1 Nhng ng dụng ph bin của collagen trong ngnh ch bin tht – thủy sn . 23 2.2 Ứng dụng collagen trong sn xut v bọc sn phẩm tht ch bin . 25 2.3 Ứng dụng collagen trong c ch sự oxy hóa cht bo t rong sn phẩm tht ch bin 40 2.4 Tăng hiu sut nu v chống mt nước cho sn phẩm nh collagen . 48 2.5 Collagen thay th mt phn nguyên liu trong sn phẩm tht ch bin . 53 Danh mc bng DANH MC BNG Bng 1.1- Phân loi protein theo chc năng của chng trong cơ thể 7 Bng 1.2 – So sánh thành phn amino acid của mt số loi protein (gam amino acid/100 gam protein)[4, 9, 19] .10 Bng 1.3 - Thành phn amino acid của collagen vy các Rohu và cá Catla .11 Bng 1.4 – Sự khác nhau về hm lượng hydroxyproline và nhit đ bin tính của collagen 11 Bng 1.5 – Phân loi collagen .13 Bng 2.1 - Thông tin k thut c ủa Code 10 .36 Bng 2.2 - Thông tin k thut c ủa Code V 36 Bng 2.3 - Thành phn hóa học của xc xch Wiener v xc xch gan trong nghiên cu .44 Bng 2.4 – Kt qu phân tch sn phẩm 44 Bng 2.5 - Kt qu phân tch thnh ph n xúc xích với nhng h m lượng collagen khác nhau 49 Bng 2.6 - Kt qu phân tch gn đng thnh phn jambon với nhng hm lượng collagen khác nhau 50 Bng 2.7 - Kt qu phân tch cm quan xc xch có b sung collagen .52 Bng 2.8 - Kt qu phân tch cm quan jam-bon với collagen .52 Bng 2.9 – Thnh phn công thc xc xch Bologna dng thô .54 Bng 2.10 - Thnh phn công thc xc xch Bologna dng mn 54 Bng 2.11 - Tnh cht sn phẩm xc xch Bologna dng thô đ được b sung collagen với cc hm lượng khc nhau 55 Bng 2.12 –Cc thông số b nh hư ng bi hm lượng collagen b sung trên sn phẩm xc xch Bologna dng nh tương mn 56 Bng 2.13 - Cc thông số b nh hưng bi hm lượng collagen b sung trên nguyên liu xc xch Bologna dng nh tương mn .57 Bng 2.14 - Công thc ch bin xc xch 58 Bng 2.15 –Phân tch thnh phn hóa học của xc xch v collagen 59 Bng 2.16 – Cc thông số b nh hưng bi hm lượng collagen b sung v thi gian lưu tr sn phẩm 60 Bng 2.17 – Kt qu phân tch mu sắc nguyên liu v sn phẩm theo hm lượng collagen b sung 62 Bng 2.18 - Kt qu phân tch mu sắc nguyên liu v sn phẩm theo thi gian bo qun 63 Bng 2.19 - Kt qu phân tch cm quan sn phẩm 63 Danh mc hnh 4 DANH MC HNH Hình 1.2 – Từng bc cu to trong phân tử collagen. (a) Chuỗi polypeptide bc mt. 9 Hình 1.3 – (a) Cu trúc khái quát 3 chuỗi xoắn α của collagen. (b) Phân tử collagen. (c) Collagen fibril đưng kính từ 10 đn 300nm. (d) Collagen fibril bó li với nhau hình thành sợi collagen siêu cáp – collagen fiber, đưng kính từ 0.5 đn 3 μm [14] .9 Hình 1.4 – T chc bó sợi collagen .10 Hình 1.5 – Đưng cong bin tính nhit của collagen, gelatin và collagen thủy phân [23] .17 Hình 1.6 - Quy trình tách chit collagen .18 Hình 1.7 -V bao collagen .19 Hình 1.8 - Sn phẩm phomat có cha collagen hydrolysate làm gim hm lượng cht béo 19 Hình 1.9 – Sn phẩm kẹo dẻo có v màng là collagen hydrolysate 20 Hình 1.10 - Collagen hydrolysate làm cht kt dính trong thanh kẹo .20 Hình 1.11 – Sn phẩm tht ngui có cha collagen hydrolysate. 21 Hình 1.12 – Collagen hydrolysate làm gn trong các loi thc uống. 21 Hình 2.1 - nh phối cnh của thit b theo tưng c ủa sáng ch của Winkler v cng sự năm 1992 .27 Hình 2.2 - Đưng c ủa di chuyển c ủa lớp phim collagen qua thit b .28 Hình 2.3 - Mt cắt ngang III -III (được k hiu trên Hnh 2.1) .29 Hình 2.4 - Mt cắt ngang IV -IV (được k hiu trên Hnh 2.1) 29 Hình 2.5 - Ham được đưa vo lưới ti đu sau (H) của thit b 30 Hình 2.6 - B phn cha tay o dng lưới kèm v ới thit b của hình 2.1 30 Hình 2.7 - Mt ý tưng khc của thit b trong sng ch này .31 Hình 2.8 - Hnh chiu theo chiều dọc thit b trên hnh 2.7 31 Hình 2.9 – Tit din cắt ngang của sn phẩm xc xch Bologna (0: không b sung collagen; 10: b sung 10% collagen; 20: b sung 20% collagen; 30: b sung 30% collagen) 56 ng dng collagen trong ch bin tht thy sn 5 Chương 1 TNG QUAN V COLLAGEN ng dng collagen trong ch bin tht thy sn 6 1.1 Gii thiệu sơ lược về collagen Collagen là thành phn protein chủ yu của các mô liên kt. Collagen chim khong 25% protein tng số trong cơ thể đng vt và là thành phn chủ yu của khung mng ngoi bào.Collagen là protein dng sợi xoắn. Collagen được tìm thy trong tt c cc loi đng vt đa bo. Nó có trong cc mô liên kt của tim, mch, da, giác mc, sụn, sừng, dây chằng, xương, răng, … Collagen cng đư ợc tìm thy các mô bên trong của hu ht cc cơ quan. Collagen to nên đ bền của mô, cơ quan v duy trì d ng cu trúc của chúng. Collagen rt đa dng về thành phn và cu trúc. Ngy nay, ngưi ta đã tìm ra khong 28 loi collagen khác nhau.[2, 3, 17] Do có cu trúc và tính cht hóa học đc bit, collagen được ng d ụng trong nhiều lĩnh vực khc nhau như: ngnh da, phim, m phẩm, y học, dược phẩm, vt liu sinh học và thực phẩm [2]. Nhìn chung, trong ngành công nghip collagen, các dng collagen thương mi đều từ da v xương đng vt có v như trâu, bò, heo,…, ph thi của ngành ch bin gia cm. Tuy nhiên, nguồn đng vt cn này không phù hợp với nhiều vùng tín ngưỡng, tôn gio; khó điều khiển về cht lượng và có thể lây nhim các tác nhân sinh học và cht đc như: BSE (bnh bò điên), FMD (b nh l mồm long móng). Vì th, hin nay ngưi ta tìm nguồn thu nhn collagen mới từ các loài cá và thủy sn khác.[2] 1.2 Thnh phn và cu trc Trước khi tìm hiểu về collagen, chng ta sơ lược đôi nt về protein. Protein là mt hợp cht đi phân tử được to thành từ rt nhiều cc đơn phân l cc acid amin (hình 2.1). Acid amin đư ợc cu to bi ba thành phn: mt là nhóm amin (-NH2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đnh với 1 nguyên tử hyđro v nhóm bin đi R quyt đnh tính cht của acid amin. Khong 20 acid amin đã đư ợc phát hin trong thành phn của tt c các loi protein khác nhau trong cơ thể sống. Protein có bốn bc cu trúc: Cấu trúc bậc một: Các acid amin nối với nhau bi liên kt peptide hình thành nên chuỗi polypeptide. Đu mch polypeptide là nhóm amin của acid amin th nht và cuối mch là nhóm cacboxyl của acid amin cuối cùng. Cu trúc bc mt của protein thực cht là trình tự sắp xp của các acid amin trên chuỗi polypeptide. Cu trúc bc mt của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các acid amin trên chuỗi polypeptide sẽ thể hin tương tc gia các phn trong chuỗi polypeptide, từ đó to nên hình dng lp thể của protein v do đó quyt đnh tính cht cng như vai trò của ng dng collagen trong ch bin tht thy sn 7 protein. Sự sai lch trong trình tự sắp xp của các acid amin có thể dẫn đn sự bin đi cu trúc và tính cht của protein. Cấu trúc bậc hai: là sự sắp xp đều đn các chuỗi polypeptide trong không gian. Chuỗi polypeptide thưng không dng thẳng mà xoắn li to nên cu trúc xoắn α và cu trúc np gp β, đư ợc cố đnh bi các liên kt hyđro gia nhng acid amin gn nhau. Các protein sợi như keratin, collagen . (có trong lông, tóc, móng, sừng) gồm nhiều xoắn α, trong khi các protein c u có nhiều np gp β hơn. Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phi n gp np β có thể cun li với nhau thành từng búi có hình dng lp thể đc trưng cho từng loi protein. Cu trúc không gian này có vai trò quyt đnh đối với hot tính và chc năng của protein. Cu trúc này li đc bit phụ thuc vào tính cht của nhóm -R trong các mch polypeptide.Chẳng hn nhóm -R của cystein có kh năng to cu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của proline cn tr vic hình thành xoắn, từ đó v trí của chúng sẽ xc đnh điểm gp, hay nhng nhóm -R ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm k nước thì chui vào bên trong phân tử . Các liên kt yu hơn như liên kt hydro hay liên kt đin hóa tr có gia các nhóm -R có đin tích trái du. Cấu trúc bậc bốn: Khi protein có nhiều chuỗi polypeptide phối hợp với nhau thì to nên cu trúc bc bốn của protein. Các chuỗi polypeptide liên kt với nhau nh các liên kt yu như liên kt hydro. Phân loi protein: Có nhiề u loi protein, mỗi loi đm nhim mt vai trò khác nhau trong cơ thể: Bảng 1.1- Phân loại protein theo chức năng của chng trong cơ thể LOẠI PROTEIN CHC NĂNG Protein cu trúc Cu trc, nâng đỡ Protein enzyme Xúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các phn ng sinh hóa Protein hormone Điều hòa các hot đng sinh lý Protein vn chuyển Vn chuyển các cht Protein vn đng Tham gia vào chc năng vn đng của t bo v cơ thể Protein thụ quan Cm nhn, đp ng các kích thích của môi trưng Protein dự tr Dự tr cht dinh dưỡng Collagen là loi protein cu trc trong cơ thể đng vt. Nó được phân bố trong các b phn như da, cơ, gân, sụn, dây chằng xương v răng . Trong thnh phn của da, ng dng collagen trong ch bin tht thy sn 8 lớp bì cha rt nhiều collagen to ra mt h thống nâng đỡ, hỗ trợ cho cc đc tính cơ học của da như sc căng, đ đ n hồi, duy trì đ ẩm . Tùy theo từng đ tui, điều kin sống, tc nhân môi trưng, da có thể b lão hóa hoc tn thương, sợi collagen mt dn tnh đn hồi v săn chắc do cu trúc collagen b phá vỡ. 1.2.1 Cu trúc phân tử collagen Về cu trúc của phân tử collagen, phân tử collagen hay còn gọi là tropocollagen là mt cu trúc dng sợi hình ống chiều dài khong 300nm, đưng kính 1.5 nm. Mỗi sợi collagen ny được cu to từ ba chuỗi polypeptide nối với nhau bằng các liên kt hydro và xoắn li với nhau giống như sợi dây thừng (hình 1.1). Hình 1.1 – Chuỗi xoắn collagen gồm 3 dây xoắn chặt Mỗi mt vòng xoắn có đ dài là 3.3 gốc amino acid, chiều cao là 2.9 A o 16 . Mỗi mt chuỗi polypeptide trong collagen được cu to từ các amino acid theo mt trt tự, thông thưng là Gly - Pro - Y, hoc Gly - X – Hyp (hình 1.2). Trong đó, X, Y l nhng đơn v amino acid khác. Proline (Pro) và hydroxyproline (Hyp) chim khong 1/6 chuỗi, glycine chim khong 1/3 chuỗi. Tng cng chỉ riêng proline, hydroxyproline, và glycine chim 1/2 chuỗi collagen. Các amino acid còn li chim 1/2. [ ] ng dng collagen trong ch bin tht thy sn 9 Hình 1.1 – Từng bậc cu tạo trong phân tử collagen. (a) Chuỗi polypeptide bậc một. (b) Cu trúc xoắn α bậc hai và bậc ba. (c) Cu trúc so le bậc bốn [6] Glycine đóng mt vai trò ht sc quan trọng trong cu trúc sợi siêu xoắn của collagen. Tropocollagen liên kt với nhau theo kiểu đu nối đuôi hình thành collagen fibril. Các collagen fibril này bó li với nhau hình thành sợi collagen siêu cáp – collagen fiber (hình 1.3, 1.4). Vì th collagen rt chắc, dai, và bền. Hình 1.2 – (a) Cu trúc khái quát 3 chuỗi xoắn α của collagen. (b) Phân tử collagen. (c) Collagen fibril đường kính từ 10 đến 300nm. (d) Collagen fibril bó lại vi nhau hình thành sợi collagen siêu cáp – collagen fiber, đường kính từ 0.5 đến 3 μm [14] ng dng collagen trong ch bin tht thy sn 10 Hình 1.3 – Tổ chức bó sợi collagen 1.2.2 Thành phn hóa học của collagen Về thành phn các acid amin: trong collagen cha rt ít hoc không cha cystein v tryptophan, nhưng cha rt nhiều hydroxyproline. Hydroxyproline này là mt acid amin đc trưng của collagen mà các loi protein khác không có. Trong phân tử tt c các loi collagen, luôn có sự lp li của cu trúc X-Y-Gly, trong đó X, Y có thể là bt kỳ acid amin nào. Tuy nhiên, v trí của X v Y thưng là (2S)-Proline (Pro, 28%) và (2S,4R)-4-Hydroxyproline (Hyp, 38%). Chuỗi Pro-Hyp- Gly là chuỗi thưng gp nht trong phân tử collagen (10.5%) [18]. Bảng 1.2 – So sánh thành phn amino acid của một số loại protein (gam amino acid/100 gam protein)[4, 9, 19] Protein Amino acid COLLAGEN (từ da cá phổi) CASEIN (từ sữa dê) ALBUMIN (từ trứng) Alanine 11.7 3.5 5.7 Glycine 24.0 2.8 6.3 Valine 2.56 6.7 10.3 Leucine 3.37 13.6 8.9 Isoleucine 1.64 4.2 4.9 Proline 14.8 9.3 3.8 Phenylalanine 2.60 4.4 3.77 Tyrosine 0.19 4.6 2.69 Serine 4.71 3.6 10.9 Threonine 3.18 4.9 10.7 [...]... các sản phẩm thịt nguội cho năng suất tăng lên bởi vì sản phẩm không bị hao hụt khi lưới b ị loại bỏ Vẻ bề ngoài và sự trưng bày c ủa sản phẩm là cũng đư ợc cải thiện r ất nhiều Quan trọng hơn, vỏ bao collagen phim đang n ổi lên như một sản phẩm từ ngành công nghiệp thịt đến ngành th ực phẩm nói chung Các chi phí sản xuất collagen bọc khá cao và cho đến khi chi phí có th ể được giảm với công. .. dính trong thanh kẹo Trong các sản phẩm như thịt hộp, thịt nguội… Collagen hydrolysate chiếm từ 1-5% giúp giữ hương vị tự nhiên của sản phẩm, đồng thời cũng là một chất kết dính giúp cho việc tạo hình sản phẩm dễ dàng hơn (hình 1.10) 20 Ứng dụng collagen trong chế biến thịt thủy sản Hình 1.10 – Sản phẩm thịt nguội có chứa collagen hydrolysate Trong công nghiệp sản xuất rượu bia và nước hoa quả,... chế biến thịt thủy sản Trong sản phẩm kẹo dẻo, sự có mặt của collagen hydrolysate cung cấp cho sản phẩm độ dẻo, dai và mềm do chúng ngăn chặn sự kết tinh của đường Các sản phẩm như vỏ kẹo có chứa 0,5-1% hàm lượng collagen hydrolysate với vai trò làm giảm sự tan chảy (hình 2.7) Hình 1.8 – Sản phẩm kẹo dẻo có vỏ màng là collagen hydrolysate Trong công nghiệp sản xuất kẹo mứt, collagen hydrolysate... có thể được điều khiển bằng cách thay đổi mức độ liên kết ho ặc mức độ ổn định của collagen trong vỏ Các chi phí trong việc sản xuất vỏ bọc collagen tái sinh là cao Cho đến năm 1993, chỉ có một nhà sản xuất vỏ bọc collagen t ại Úc là Devro Gần đây, các nhà s ản xuất lớn về sản sản xuất vỏ bọc collagen cho xúc xích đã bắt đầu tung ra thị trường sản phẩm phim collagen ph ẳng được... xích collagen tái sinh được sản xuất từ lớp chân bì ở da trâu , bò Sản phẩm này được sản xuất từ sợi collagen nghiền và đã qua ti nh sạch , chúng được cho trương nở trong acid để tạo thành dạng bột sệt Sau đó được ép đùn qua một ống hút đặc biệt trong đó các s ợi collagen được ép theo định hướng mong muốn để sản xuất một mẫu dệt chéo Collagen được ép đùn có d ạng ống đó, khô và... sử dụng kỹ thuật đồng trùng hợp Ví dụ, Devro đã s ản xuất sản phẩm ăn đư ợc từ collagen co -polymer Đây lại là một ví dụ về các sản phẩm giá trị gia tăng mà có thể thông qua ngành công nghiệp thịt, nó sẽ được mở rộng ứng vào ngành công nghi ệp thực phẩm nói chung Collagen là một chất thay th ế chất béo hoặc nạc trong sản phẩm thịt và là tác nhân tăng cường ức chế oxy hóa... ngoài hoàn thiện Cuối cùng, lưới ngoài được loại bỏ để có được một sản phẩm thịt trực quan dễ chịu Sáng chế của Winkler và cộng sự năm 1992 liên quan đến quá trình và thiết bị để sản xuất các sản phẩm thịt nấu chín như thịt giăm bông với các vỏ bọc như đề cập ở trên Thịt chế biến là s ản phẩm thịt phổ biến, có thể s ản xuất hàng loạt và làm bằng tay Theo quy trình bình thư ờng, jambon... th ực phẩm nói chung Đối với các ngành công nghiệp chế biến thịt, sản phẩm này cung cấp hai lợi ích chính: (i) cải thiện trong việc chống hao hụt khối lượng s ản phẩm và sự mất nước , (ii) nó hỗ trợ loại bỏ lưới bọc ở m ột số sản phẩm Việc sử dụng phim collagen để bọc thịt trước khi nấu ăn giúp lượng sản phẩm thu được tăng kho ảng 4% so với m ột sản phẩm không bọc Việc sử dụng các phim... chất thay thế cao su, keo dán, xi măng, mực in lụa nhân tạo, là chất tạo kết dính trong diêm quẹt Chúng được dùng trong bộ lọc sáng cho đèn thủy ngân Trong sản xuất thực phẩm, collagen được dùng để làm vỏ bao xúc xích, màng bọc kẹo, làm nguyên liệu sản xuất một số loại thực phẩm dinh dưỡng, thực phẩm chức năng Dĩ nhiên chúng ph ải trải qua một quá trình chế biến để đạt được những tính chất ứng dụng mong... tinh của đường ò Hình 1.6 -Vỏ bao collagen Trong các sản phẩm phomat, người ta thêm vào một hàm lượng collagen hydrolysate nhằm ngăn chặn sự mất nước Ngoài ra, trong sản phẩm bơ sữa, collagen đóng vai tr quan tr ọng trong việc tạo độ mịn, độ sánh cho sản phẩm, cũng như thay ò thế hàm lượng chất béo trong các loại thực phẩm này (hình 1.7) Hình 1.7 - Sản phẩm phomat có chứa collagen hydrolysate làm giảm . HC B MÔN CÔNG NGH THC PHM ˜˜ BÁO CÁO MÔN HC CÔNG NGH CH BIN THT – THY SN Đ ti: NG DNG COLLAGEN TRONG CÔNG NGH CH. .....................................52 Bng 2.9 – Thnh phn công thc xc xch Bologna dng thô .....................................54 Bng 2.10 - Thnh phn công thc xc xch Bologna