Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Tách Chiết Gelatin Từ Da Lợn

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tách chiết gelatin từ da lợn và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, mang lại tiềm năng mới cho ngành thực phẩm.

• Tác giả: Nguyễn Thị Ngọc
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Bình
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Tách Chiết Gelatin Từ Da Lợn Và Ứng Dụng Trong Công Nghệ Thực Phẩm
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục đích đề tài
• 1.2. Yêu cầu đề tài
• 1.3. Ý nghĩa của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 2.2. Tổng quan về collagen
• 2.2.1. Định nghĩa về collagen
• 2.2.2. Thành phần và cấu trúc của collagen
• 2.2.3. Tính chất của collagen
• 2.3. Tổng quan về Gelatin
• 2.3.1. Lịch sử phát triển của ngành sản xuất gelatin
• 2.3.2. Định nghĩa và nguồn gốc của Gelatin
• 2.3.3. Thành phần và cấu trúc của gelatin
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Đối tượng nghiên cứu
• 3.3. Dụng cụ và thiết bị phục vụ nghiên cứu
• 3.4. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu
• 3.5. Nội dung nghiên cứu
• 3.6. Phương pháp nghiên cứu
• 3.6.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 3.6.2. Thí nghiệm 1: Nghiên cứu lựa chọn loại acid xử lý nguyên liệu
• 3.6.3. Thí nghiệm 2: Nghiên cứu lựa chọn nồng độ acid xử lý nguyên liệu
• 3.6.4. Thí nghiệm 3: Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ ngâm nguyên liệu : acid
• 3.6.5. Thí nghiệm 4: Nghiên cứu lựa chọn thời gian xử lý nguyên liệu
• 3.6.6. Thí nghiệm 5: Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ collagen : nước cất trích ly
• 3.6.7. Thí nghiệm 6: Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ trích ly
• 3.6.8. Thí nghiệm 7: Nghiên cứu lựa chọn thời gian trích ly
• 3.6.9. Thí nghiệm 8: Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ bổ xung gelatin vào thực phẩm
• 3.6.10. Các phương pháp phân tích
• 3.6.10.1. Phương pháp xác định protein tổng số bằng phương pháp kjeldahl
• 3.6.10.2. Phương pháp đánh giá cảm quan
• 3.6.10.3. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả nghiên cứu điều kiện xử lý nguyên liệu
• 4.1.1. Kết quả nghiên cứu lựa chọn loại acid xử lý nguyên liệu
• 4.1.2. Kết quả nghiên cứu lựa chọn nồng độ acid xử lý nguyên liệu
• 4.1.3. Kết quả nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ ngâm nguyên liệu : acid
• 4.1.4. Kết quả nghiên cứu lựa chọn thời gian ngâm xử lý nguyên liệu
• 4.1.5. Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ collagen : nước trích ly
• 4.1.6. Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ trích ly thích hợp
• 4.1.7. Nghiên cứu xác định thời gian trích ly
• 4.1.8. Nghiên cứu tỷ lệ bổ xung gelatin vào sản phẩm chả cá
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Tách Chiết Gelatin Từ Da Lợn

Nghiên cứu tách chiết gelatin từ da lợn đang thu hút sự quan tâm lớn trong ngành công nghệ thực phẩm. Gelatin, một protein tự nhiên, có nhiều ứng dụng quan trọng. Việc tận dụng da lợn, một phụ phẩm từ quá trình chế biến thịt, không chỉ giảm thiểu lãng phí mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu giá trị. Nghiên cứu này tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết, nhằm tối ưu hóa hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Gelatin được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, dược phẩm và nhiều ngành công nghiệp khác. Nguồn nguyên liệu dồi dào và tiềm năng phát triển của ngành sản xuất gelatin tại Việt Nam là động lực thúc đẩy các nghiên cứu chuyên sâu. Theo Cục Thống kê (2012), cả nước có hơn 4 triệu hộ chăn nuôi lợn, tạo ra nguồn cung dồi dào cho việc sản xuất gelatin.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Gelatin và Nguồn Gốc

Gelatin là một protein có nguồn gốc từ collagen, được tìm thấy trong da, xương và mô liên kết của động vật. Quá trình sản xuất gelatin bao gồm việc thủy phân collagen, tạo ra một sản phẩm có khả năng tạo gel và được ứng dụng rộng rãi. Nguồn gốc gelatin có thể từ nhiều loại động vật khác nhau, nhưng da lợn là một nguồn phổ biến do tính sẵn có và chi phí thấp. Gelatin đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng, từ thực phẩm đến dược phẩm, nhờ vào các tính chất gelatin độc đáo của nó. Theo Hofmeister: Gelatin là sản phẩm của sự thủy phân Collagen bởi nhiệt: C102H149N31O38+ H2O -> C102H151N31O39.

1.2. Lịch Sử Phát Triển Của Ngành Sản Xuất Gelatin

Lịch sử sản xuất gelatin bắt đầu từ rất sớm, khi con người nhận ra khả năng tạo gel của các mô liên kết động vật. Từ những năm 1700, thuật ngữ gelatin bắt đầu được sử dụng rộng rãi. Đến năm 1850, ngành công nghiệp sản xuất gelatin chính thức hình thành ở Mỹ, sử dụng da lợn và xương bò làm nguyên liệu chính. Châu Âu sau đó cũng phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này, trở thành một trong những khu vực sản xuất gelatin quan trọng nhất thế giới. Năm 1973, WHO công nhận gelatin là một loại thực phẩm an toàn. Năm 1974, Hiệp hội Gelatin Châu Âu (GME) được thành lập.

II. Thách Thức Trong Tách Chiết Gelatin Chất Lượng Cao

Quá trình tách chiết gelatin từ da lợn đối mặt với nhiều thách thức. Việc tối ưu hóa các yếu tố như loại axit sử dụng, nồng độ axit, thời gian và nhiệt độ tách chiết là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng gelatin cuối cùng. Các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất tách chiết và các tính chất gelatin, bao gồm độ nhớt và độ bền gel. Ngoài ra, việc đảm bảo an toàn thực phẩm và tuân thủ các tiêu chuẩn gelatin cũng là một thách thức lớn. Nghiên cứu cần tập trung vào việc tìm ra các phương pháp tối ưu hóa quy trình tách chiết gelatin để đạt được sản phẩm có chất lượng cao và an toàn cho người tiêu dùng.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Suất Tách Chiết Gelatin

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách chiết gelatin, bao gồm loại axit sử dụng, nồng độ axit, tỷ lệ nguyên liệu và dung môi, thời gian ngâm và nhiệt độ tách chiết. Việc lựa chọn loại axit phù hợp (ví dụ: axit clohydric, axit axetic) và điều chỉnh nồng độ của nó là rất quan trọng để phá vỡ cấu trúc collagen một cách hiệu quả. Thời gian ngâm và nhiệt độ tách chiết cũng cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh làm hỏng gelatin và giảm hiệu suất tách chiết.

2.2. Đảm Bảo Chất Lượng và An Toàn Thực Phẩm Của Gelatin

Để đảm bảo chất lượng gelatin và an toàn thực phẩm, cần tuân thủ các tiêu chuẩn gelatin nghiêm ngặt. Quá trình sản xuất phải được kiểm soát chặt chẽ từ khâu nguyên liệu đến thành phẩm. Các chỉ tiêu quan trọng cần kiểm tra bao gồm độ tinh khiết, hàm lượng protein, độ nhớt, độ bền gel và hàm lượng kim loại nặng. Ngoài ra, cần đảm bảo rằng gelatin được sản xuất trong điều kiện vệ sinh an toàn và không chứa các chất gây ô nhiễm.

III. Phương Pháp Tối Ưu Tách Chiết Gelatin Từ Da Lợn

Nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng các phương pháp tách chiết tiên tiến để tối ưu hóa quá trình sản xuất gelatin từ da lợn. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng các loại axit khác nhau, điều chỉnh nồng độ axit, thời gian và nhiệt độ tách chiết, cũng như áp dụng các kỹ thuật xử lý trước và sau tách chiết. Mục tiêu là tìm ra quy trình tách chiết hiệu quả nhất, đảm bảo chất lượng gelatin cao và giảm thiểu tác động đến môi trường. Việc tối ưu hóa quy trình tách chiết gelatin không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghệ thực phẩm.

3.1. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Loại Axit Đến Tách Chiết Gelatin

Việc lựa chọn loại axit có ảnh hưởng lớn đến quá trình tách chiết gelatin. Các loại axit thường được sử dụng bao gồm axit clohydric (HCl), axit sulfuric (H2SO4) và axit axetic (CH3COOH). Mỗi loại axit có ưu và nhược điểm riêng về khả năng phá vỡ cấu trúc collagen, hiệu suất tách chiết và ảnh hưởng đến tính chất gelatin cuối cùng. Nghiên cứu cần so sánh hiệu quả của các loại axit này để tìm ra loại axit phù hợp nhất.

3.2. Tối Ưu Hóa Nồng Độ Axit và Thời Gian Ngâm Trong Tách Chiết

Nồng độ axit và thời gian ngâm là hai yếu tố quan trọng cần được tối ưu hóa. Nồng độ axit quá cao có thể gây phá hủy gelatin, trong khi nồng độ quá thấp có thể không đủ để phá vỡ cấu trúc collagen. Thời gian ngâm quá dài có thể dẫn đến sự phân hủy gelatin, trong khi thời gian quá ngắn có thể không đủ để collagen trương nở hoàn toàn. Nghiên cứu cần xác định nồng độ axit và thời gian ngâm tối ưu để đạt được hiệu suất tách chiết cao nhất và chất lượng gelatin tốt nhất.

3.3. Kiểm Soát Nhiệt Độ Tách Chiết Để Đảm Bảo Chất Lượng

Nhiệt độ tách chiết cũng là một yếu tố quan trọng cần được kiểm soát. Nhiệt độ quá cao có thể gây biến tính gelatin và làm giảm độ bền gel. Nhiệt độ quá thấp có thể làm chậm quá trình tách chiết. Nghiên cứu cần xác định nhiệt độ tách chiết tối ưu để đảm bảo chất lượng gelatin và hiệu suất tách chiết cao.

IV. Ứng Dụng Gelatin Từ Da Lợn Trong Công Nghệ Thực Phẩm

Gelatin từ da lợn có nhiều ứng dụng gelatin quan trọng trong công nghệ thực phẩm. Nó được sử dụng làm chất tạo gel, chất ổn định, chất kết dính và chất làm đặc trong nhiều loại thực phẩm, bao gồm bánh kẹo, kem, thịt chế biến và đồ uống. Ứng dụng của gelatin trong bánh kẹo giúp tạo cấu trúc mềm dẻo và giữ ẩm. Trong kem, gelatin giúp ngăn chặn sự hình thành tinh thể đá và cải thiện độ mịn. Trong thịt chế biến, gelatin giúp kết dính các thành phần và cải thiện cấu trúc. Việc sử dụng gelatin không chỉ cải thiện tính chất của sản phẩm mà còn tăng giá trị dinh dưỡng và cảm quan.

4.1. Ứng Dụng Gelatin Trong Sản Xuất Bánh Kẹo và Đồ Uống

Gelatin được sử dụng rộng rãi trong ứng dụng của gelatin trong bánh kẹo để tạo cấu trúc mềm dẻo, đàn hồi và giữ ẩm. Trong sản xuất kẹo dẻo, gelatin là thành phần chính tạo nên độ dai và độ trong suốt. Trong các loại bánh mousse và tráng miệng, gelatin giúp tạo cấu trúc mịn màng và ổn định. Trong ứng dụng của gelatin trong đồ uống, gelatin có thể được sử dụng để làm trong nước ép trái cây và cải thiện độ ổn định của các loại đồ uống có gas.

4.2. Sử Dụng Gelatin Trong Chế Biến Thịt và Các Sản Phẩm Từ Sữa

Trong ứng dụng của gelatin trong thịt, gelatin được sử dụng để kết dính các thành phần, cải thiện cấu trúc và giảm sự mất nước trong quá trình chế biến. Gelatin cũng có thể được sử dụng để tạo lớp phủ bảo vệ cho các sản phẩm thịt. Trong ứng dụng của gelatin trong kem và các sản phẩm từ sữa, gelatin giúp ngăn chặn sự hình thành tinh thể đá, cải thiện độ mịn và tăng độ ổn định của sản phẩm.

V. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Về Gelatin

Nghiên cứu về tách chiết gelatin từ da lợn đã đạt được những tiến bộ đáng kể, nhưng vẫn còn nhiều hướng nghiên cứu cần được khám phá. Việc tối ưu hóa quy trình tách chiết gelatin để giảm chi phí sản xuất và tăng hiệu suất tách chiết là một mục tiêu quan trọng. Nghiên cứu về các phương pháp tách chiết thân thiện với môi trường và sử dụng các nguồn nguyên liệu tái tạo cũng cần được quan tâm. Ngoài ra, việc phát triển các ứng dụng gelatin mới trong công nghệ thực phẩm và các lĩnh vực khác cũng là một hướng đi đầy tiềm năng. Nghiên cứu này góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành sản xuất gelatin và mang lại lợi ích kinh tế và xã hội.

5.1. Đánh Giá Tiềm Năng Kinh Tế Của Sản Xuất Gelatin Từ Da Lợn

Việc sản xuất gelatin từ da lợn có tiềm năng kinh tế lớn do nguồn nguyên liệu dồi dào và chi phí thấp. Kinh tế của việc sản xuất gelatin từ da lợn có thể được cải thiện bằng cách tối ưu hóa quy trình tách chiết gelatin, giảm chi phí năng lượng và sử dụng các phương pháp xử lý chất thải hiệu quả. Ngoài ra, việc phát triển các sản phẩm gelatin có giá trị gia tăng cao cũng có thể tăng lợi nhuận.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Gelatin Chay và Gelatin Halal

Nhu cầu về gelatin halal và gelatin chay đang tăng lên do sự thay đổi trong thói quen tiêu dùng và nhận thức về sức khỏe. Nghiên cứu cần tập trung vào việc phát triển các phương pháp tách chiết gelatin từ các nguồn nguyên liệu thay thế, như gelatin từ da bò, gelatin từ cá hoặc các nguồn thực vật. Việc đảm bảo rằng gelatin được sản xuất tuân thủ các quy định halal và kosher cũng là rất quan trọng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Nông nghiệp là ngành kinh tế trọng điểm của Việt Nam, trong đó nghành chăn nuôi chiếm 30 - 32% tỷ trọng nền nông nghiệp [12]. Theo Cục thống kê (2012) cả nước có hơn 23.500 trang trại chăn nuôi gia súc gia cầm và 4.13 triệu hộ chăn nuôi lợn, sản lượng thịt hơi các loại cả năm 2012 đạt 4,3 triệu tấn trong đó sản lượng thịt lợn hơi đạt 1. Đến tháng 10/2013 sản lượng thịt lợn hơi xuất chuồng đã tăng thêm khoảng 2 - 2. Đáp ứng nhu cầu cầu nguyên liệu cho ngành công nghệ thực phẩm, trong các nhà máy sản xuất thịt lợn đóng hộp, nhà máy chế biến các sản phẩm thịt lợn chỉ sử dụng phần thịt và thải bỏ một lượng lớn da, xương và các phế phụ phẩm khác, lượng phế thải này chưa được sử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường và gây lãng phí lớn.

Trong khi đó lượng phế phụ phẩm này là nguồn nguyên liệu để sản xuất gelatin. Gelatin là sản phẩm được thủy phân từ collagen có nguồn gốc tự nhiên từ da, mô khớp nối, lông động vật [1]. Trong thực phẩm, gelatin là một phụ gia có tính an toàn với sức khỏe người sử dụng, gelatin có vai trò quan trọng và ứng dụng nhiều trong quá trình chế biến thực phẩm nhằm ổn định cấu trúc cho sản phẩm, thay thế các phụ gia độc hại như hàn the, polyphosphate…, tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan cho sản phẩm. Gelatin được sử dụng phổ biến trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, phim ảnh, mỹ phẩm với lượng tiêu thụ hàng năm lên tới 300.000 tấn [2] năm 2012 toàn thế giới tiêu thụ 359.

Nhận thấy nhu cầu sử dụng gelatin trên thế giới cũng như ở Việt Nam là rất lớn trong khi nguồn nguyên liệu để sản xuất gelatin ở nước ta lại sẵn có, ổn định, giá rẻ và có tiềm năng phát triển. Do đó việc nghiên cứu ra phương pháp sản xuất gelatin từ phế thải của các nhà máy chế biến thịt gia súc gia cầm là hết sức cần thiết vừa đáp ứng nhu cầu sử dụng gelatin vừa mang lại hiệu quả kinh tế và giảm ô nhiễm môi trường. Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết gelatin từ da lợn và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm”. Mục đích đề tài - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết gelatin từ da lợn và ứng dụng trong ngành công nghệ thực phẩm.

Yêu cầu đề tài Nghiên cứu xác định được các điều kiện xử lý nguyên liệu. - Nghiên cứu lựa chọn được loại acid xử lý nguyên liệu. - Nghiên cứu lựa chọn được nồng độ acid xử lý nguyên liệu. - Nghiên cứu lựa chọn được tỷ lệ ngâm nguyên liệu : acid.

- Nghiên cứu lựa chọn được thời gian ngâm xử lý nguyên liệu. Nghiên cứu xác định được các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trích ly. - Nghiên cứu lựa chọn được tỷ lệ nguyên liệu : nước trích ly. - Nghiên cứu lựa chọn được thời gian trích ly.

- Nghiên cứu lựa chọn được nhiệt độ trích ly. Nghiên cứu lựa chọn được tỷ lệ bổ sung gelatin vào thực phẩm. - Nghiên cứu lựa chọn được tỷ lệ bổ sung gelatin vào sản phẩm chả cá. Ý nghĩa của đề tài 1.

Ý nghĩa khoa học của đề tài - Xác định thông số kĩ thuật từ đó đưa ra quy trình sản gelatin bằng phương pháp nghiên cứu và phân tích tại phòng thí nghiệm. - Đánh giá khả năng tạo cấu trúc các sản phẩm thực phẩm của gelatin. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Tạo ra sản phẩm có giá trị cao và góp phần giảm ô nhiễm môi trường. - Tạo ra chế phẩm gelatin có ứng dụng rộng rãi - Góp phần làm phong phú phụ gia dùng trong thực phẩm.

3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học của đề tài 2. Tổng quan về collagen 2. Định nghĩa về collagen Chữ collagen bắt nguồn từ chữ Hy Lạp, nó gồm 2 thành tố được Latinh hoá.

Tiếp đầu ngữ Kolla: colla có nghĩa là chất keo, và tiếp vị ngữ Gennan: gen có nghĩa là tạo ra Collagen có nghĩa đen là chất tạo keo [6]. Theo từ điển Merriam Webster thì collagen là protein không hòa tan, dạng sợi và tham gia chủ yếu vào thành phần cấu tạo mô liên kết và xương ở động vật có xương sống [8]. Theo các nghiên cứu khoa học, Collagen bản chất của nó là amino acid - là chất đạm - là một loại protein, chiếm tới 25% tổng lượng protein trong cơ thể người. Theo quan điểm y sinh, Collagen là thành phần chính của các mô liên kết, có khả năng đàn hồi và chịu lực rất cao, là thành phần chính của da, gân, xương, dây chằng, sụn và răng trong cơ thể.

Khi cơ thể thiếu hụt chất này sẽ gây nên những vấn đề nghiêm trọng cho sức khỏe, Collagen đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển, hàn gắn viết thương, là thành phần hoạt hóa các tiểu cầu trong máu và sự hình thành mạch. Thêm vào đó sự phát triển của một số bệnh di truyền được xác định do đột biến trong cấu trúc gen của collagen. Những rối loạn trong quá trình tổng hợp hoặc phân giải collagen đều được ghi lại như là nguyên nhân của nhiều căn bệnh phức tạp như viêm khớp, xơ gan, đái tháo đường, ung thư cũng như các bệnh liên quan đến sự lão hóa. Xét về mặt kinh tế, nguồn nguyên liệu giàu collagen dùng để sản xuất ra gelatin - chất có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Thành phần và cấu trúc của collagen Collagen là một loại protein rất đặc biệt. Cấu trúc của nó được tạo thành từ những amino acid với sự sắp xếp dạng sợi, mặt khác được biết như là protein cứng hình sợi. Những sợi này là những chuỗi phân tử dài, chứa đến 19 loại amino acid. Thành phần amino acid quan trọng của những sợi này gồm có: prolin, glicin, 4 hydroxyprolin và hydroxygilicin.

Hai hợp chất cuối không thấy trong bất kỳ loại protein nào khác. Collagen là một loại protein tương đối đơn giản, gồm có ba chuỗi amino acid riêng biệt xoắn lại với nhau giống như một sợi dây thừng. Mỗi sợi collagen được tạo nên từ hàng nghìn amino acid, chủ yếu là hai loại acid amin: glycin và prolin. Đơn vị cấu trúc của nó là tropocollagen bao gồm 3 mạch polypeptide bện vào nhau thành một dây cáp siêu xoắn (vì mỗi mạch đơn có cấu trúc xoắn, chiều cao của mỗi gốc xoắn trên trục siêu xoắn này là 2,9 Å, một vòng xoắn là 3,3 gốc amino acid).

Ba chuỗi polypeptide trong “dây cáp” nối với nhau bằng các liên kết hydrogen. Đầu tiên ba sợi của collagen này xoắn lại theo kiểu xoắn ốc xung quanh một sợi hình thành nên một bộ ba. Sau đó những bộ ba này bắt với nhau và xoắn chung quanh mỗi bộ ba để hình thành nên một sợi siêu cáp. Mỗi sợi này cũng liên kết với nhau bằng các liên kết ngang.

Sự kết hợp này được gọi là một collagen siêu xoắn. Cấu trúc ba chiều phức tạp này quyết định chức năng sinh học của collagen. Gần một nửa lượng amino acid của colagen là glycine và alanine. Ở những vị trí có liên kết – NH – và = O của glycine và alanine của chuỗi này sẽ liên kết với nhóm –NH – và = O của chuỗi kia ở vị trí tương ứng bằng liên kết hydro.

Cứ 3 chuỗi polypeptid sẽ xoắn ốc lại với nhau tạo thành một chuỗi lớn hơn, đó chính là sợi colagen rất rắn chắc trong mô sống của động vật [4]. Một đặc điểm để phân biệt colagen với các loại protein khác là trình tự các acid amin được sắp xếp trong 3 chuỗi đơn vị của phân tử colagen. Một mô hình phổ biến là Gly-X-Pro hoặc Gly-X-Hyp, trong đó X có thể là một phân tử acid amin bất kỳ: Gly-Pro-Hyp là mô hình xuất hiện nhiều nhất Vì thế, gelatin được thu nhận từ colagen là một mạng lưới phân tử có tính đàn hồi nối với nhau bởi liên kết hydro 5 Hình 2.1 Cấu trúc Collagen 2. Tính chất của collagen * Tính chất vật lý Collagen là một proten không tan trong nước nhưng có khả năng giãn nở nhẹ, tỷ lệ giãn nở co giãn khoảng 7% cho sợ ướt và 5% cho sợi khô.

Ở 60oC dưới tác động của acid hay kiềm hoặc muối Collagen ẩm đột ngột phồng lên co rút khoảng 1/3 hay 1/4 chiều dài của nó và nếu tiếp tục đun collagen sẽ tiếp tục phân hủy thành gelatin * Tính chất hóa học Collagen là chất duy có thể chuyển thành gelatin khi đun sôi với nước nóng đó là kết quả của sự mở vòng xoắn 3 sợi kèm theo sự phá vỡ liên kết hydro. Gelatone và gelatose là sản phẩm phân giải gelatin, tỷ lệ giữa gelatin gelatone và gelatose được quyết định bởi nhiệt độ và thời gian nấu. Collagen bị thủy phân chậm bởi trysin và pepsin, tan trong glycerin, acid acetid, ure nhưng không tan trong nước lạnh khi thêm cồn, muối hoặc aceton đặc biệt là thêm heparin thì chúng có sợi dày và kết tủa lại [4]. - Phản ứng với acid và kiềm : Trên mạch collagen có các gốc amin và carboxyl nên collagen có tính chất lưỡng tính có thể tác dụng với acid lẫn kiềm.

Trong môi trường acid các ion acid sẽ tác dụng với gốc amin, điện tích carboxyl bị ức chế hình thành acid yếu có độ ion hóa thấp. Trái lại gốc amin bị ion hóa tạo NH3+. 6 Trong điều kiện có nước, nước có thể tác dụng với nhóm gốc có mang điện trong kết cấu protide và những ion Na+, Cl- hình thành tác dụng hợp nước phụ của collagen, khiến collagen trong môi trường acid, kiềm có độ hút nước cao hơn trong nước nguyên chất. Dưới tác dụng của các acid và kiềm đủ mạnh sẽ làm cho collagen bị biến đổi, đây là biến đổi quan trọng trong qua trình chuyển hóa collagen thành gelatin.

Khi đó acid và kiềm sẽ cắt đứt các liên kết giữa – NH3+…COO- làm đứt mạch peptide trong mạch chính, phá vỡ các liên kết giữa các gốc – CO…NH- của mạch xung quanh, phân hủy acid amin trong mạch giải phóng amoniac. Khi cấu trúc collagen bị biến đổi thì pI của collagen hạ xuống thấp. Tác dụng thủy phân của aicd và kiềm tăng khi nhiệt độ môi trường tăng. Mức độ thủy phân của acid và kiềm đối với collagen được đánh giá thông qua độ bền gel của gelatin – sản phẩm thủy phân của collagen [6].

Do đó trong quá trình trích ly gelatin cần phải khống chế nhiệt độ và thời gian thích hợp để đảm bảo chất lượng của gelatin thành phẩm.