- NGHIÊN CỨU CHIẾT RÚT GELATIN TỪ. - BONG BÓNG CÁ TRA (Pangasianodon hypophthalmus) Nhâm Đức Trí và Lê Thị Minh Thủy. - Bong bóng cá tra, độ bền gel, độ nhớt, gelatin. - Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ như khả năng khử các hợp chất nitơ phi protein, khoáng và các điều kiện chiết rút, sấy khô đến chất lượng của gelatin từ bong bóng cá tra đã được nghiên cứu. - Kết quả cho thấy, xử lý bong bóng cá tra trong NaOH 0,1M với thời gian 30 phút và CH 3 COOH 0,04M trong thời gian 45 phút cho hiệu quả khử phi protein và khoáng tốt nhất (khử được 16,0% nitơ phi protein và 72,7% khoáng). - Mẫu sau khi xử lý, được chiết rút trong nước cất ở nhiệt độ 70ºC với thời gian 90 phút thu được dung dịch gelatin có độ nhớt và hiệu suất thu hồi cao nhất (2,22 mPas và 7,18. - Mẫu sau đó được đem đi sấy khô ở nhiệt độ 55-60ºC trong thời gian 1 ngày cho gelatin có độ ẩm, hiệu suất thu hồi và độ nhớt cao nhất và 8,96 mPas - dung dịch gelatin 10. - Gelatin từ bong bóng cá tra có độ nhớt và độ bền gel lần lượt là 8,96 mPas và 143 g cao hơn 1,63 và 1,88 lần so với độ nhớt và độ bền gel của gelatin thương mại bán trên thị trường.. - Nghiên cứu chiết rút gelatin từ bong bóng cá tra (Pangasianodon hypophthalmus). - Vì vậy, việc nghiên cứu sản xuất gelatin từ cá đặc biệt là từ phụ phẩm của cá đã trở thành mối quan tâm của các nhà khoa học. - Việt Nam chúng ta là một trong những nước xuất khẩu cá tra hàng đầu với kim ngạch xuất khẩu cá tra năm 2014 đạt 1,7 tỉ USD, tăng 0,4% so với cùng kỳ năm 2013 (Tổng cục Thủy sản, 2015). - Tuy nhiên, trong quá trình chế biến phần thịt cá sử dụng trong sản phẩm fillet chỉ chiếm khoảng còn lại là phụ phẩm mà chủ yếu là xương, da, bong bóng. - Do đó, sản lượng phụ phẩm của cá tra tại các nhà máy chế biến thủy sản ngày càng nhiều. - Vì vậy, nghiên cứu chiết rút gelatin từ các nguồn phụ phẩm của cá tra như xương, da, bong bóng. - đang là hướng nghiên cứu phổ biến.. - Đã có rất nhiều đề tài thực hiện việc nghiên cứu chiết rút gelatin từ da, xương của các loài cá đặc biệt là cá tra và cá basa nhưng nghiên cứu chiết rút gelatin từ bong bóng cá thì vẫn chưa có nhiều nghiên cứu. - Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu chiết rút gelatin từ bong bóng cá tra” đã được thực hiện nhằm góp phần nâng cao giá trị của bóng bóng cá tra và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.. - 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên vật liệu. - Nghiên cứu được tiến hành tại phòng thí nghiệm Bộ môn Dinh dưỡng và Chế biến Thủy sản, Khoa Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ.. - Nguyên liệu chế biến là bong bóng cá tra được mua ở cơ sở chế biến thủy sản tại thành phố Cần Thơ.. - Mẫu được đóng gói trong bao PE, khối lượng mỗi gói là 500 g và được bảo quản trong tủ đông -20ºC cho đến khi tiến hành các thí nghiệm, thời gian trữ mẫu không vượt quá 6 tháng.. - Quy trình ly trích gelatin từ bong bóng cá tra tham khảo theo nghiên cứu của Jongjareorak et al.. - 10) trong thời gian 30 phút ở nhiệt độ 10±2ºC, rửa mẫu với nước sạch đến khi pH trung tính nhằm hòa. - Sau đó mẫu, tiếp tục được khử khoáng bằng cách ngâm trong dung dịch CH 3 COOH với nồng độ lần lượt là 0,02. - 0,04 và 0,06M (tỷ lệ bong bóng: dung dịch (w/v) là 1: 10) trong 45 phút ở nhiệt độ 10±2ºC, tiến hành rửa mẫu với nước sạch đến khi pH trung tính. - Sau khi ngâm, mẫu được đem nấu chiết trong nước cất ở nhiệt độ 60, 70 và 80ºC (tỷ lệ bong bóng: nước cất (w/v) là 1: 5) với thời gian thay đổi lần lượt là 30, 60 và 90 phút.. - Sau đó, mẫu được đem đi sấy ở nhiệt độ 55-60ºC với thời gian thay đổi lần lượt là 1, 2 và 3 ngày cho đến khi độ ẩm thích hợp từ 9-12%, tiến hành nghiền nhỏ và thu được gelatin dạng bột.. - Mẫu gelatin ở nồng độ 6,67% (w/ v) và đem đi đo pH ở nhiệt độ phòng (See et al., 2010).. - Đo độ nhớt: Sử dụng máy Brookfield DV.. - Mẫu gelatin ở nồng độ 10% (w/ v), được pha trong nước cất 60ºC cho tan hoàn toàn và đem đi đo ở nhiệt độ phòng, tốc độ quay 50 vòng/phút (Kim et al., 1994).. - Mẫu gelatin ở nồng độ g gelatin cho vào 105 mL nước cất ở nhiệt độ 60ºC khuấy cho đến khi gelatin tan hoàn toàn), rót vào cốc với chiều cao mẫu là 35 mm sau đó bảo quản mẫu ở nhiệt độ nhỏ hơn 10ºC trong thời gian 16-18 giờ rồi đem đo độ bền gel. - Tính hiệu suất thu hồi theo phương pháp của Ratnasari et al., 2013. - Gọi X (g) là khối lượng mẫu bong bóng ban đầu (đã được phơi ráo) đem đi nấu chiết, Y (g) là lượng gelatin thu được sau khi sấy từ X (g) nguyên liệu đem đi nấu chiết.. - Vậy hiệu suất thu hồi: H. - Mẫu gelatin được pha loãng ở nồng độ 1% (w/ v) và được đem đi lọc. - 3.1 Thành phần hóa học của bong bóng cá tra Kết quả phân tích thành phần hóa học của bong bóng cá tra được thể hiện trong Bảng 1.. - Bảng 1: Thành phần hóa học của bong bóng cá tra. - Thành phần hóa học của nguyên liệu là cơ sở để có biện pháp xử lý nguyên liệu trước khi nấu chiết, nhằm tìm ra phương pháp nấu chiết phù hợp cho sản phẩm đạt chất lượng tốt và hiệu suất thu hồi cao. - Kết quả ở Bảng 1 cho thấy thành phần hóa học chủ yếu của bong bóng cá tra là ẩm độ chiếm 75,2% kế tiếp là protein 21,7% và khoáng 2,86%.. - Các protein không phải collagen và khoáng trong bong bóng cá tra sẽ làm cản trở quá trình trích ly, giảm độ tinh khiết của gelatin. - Vì vậy, mẫu cần phải khử bớt khoáng và cácprotein không phải collagen trước khi nấu chiết để nâng cao hiệu suất trích ly và chất lượng sản phẩm gelatin từ bong bóng cá tra.. - 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến khả năng khử các thành phần protein phi collagen trong nguyên liệu. - Hàm lượng protein còn lại trong bong bóng cá tra sau khi ngâm NaOH được trình bày ở Bảng 2.. - Hiệu quả khử các hợp chất nitơ phi protein trong bong bóng cá tra tăng khi nồng độ NaOH tăng từ 0,05 lên 0,1M. - Ở nồng độ 0,1M mẫu có hàm lượng protein 18,2%, tiếp tục tăng nồng độ NaOH lên 0,15M thì hàm lượng protein không khác biệt về mặt thống kê so với mẫu khử ở nồng độ NaOH 0,1M. - phần protein khác nhau nên khi được xử lý trong dung dịch NaOH ở các nồng độ và thời gian khác nhau sẽ cho hiệu quả khử các hợp chất nitơ phi protein là khác nhau. - So với kết quả nghiên cứu chiết rút gelatin từ da cá tra (Nguyễn Đỗ Quỳnh và ctv., 2015) khử nitơ phi protein bằng dung dịch NaOH 0,1M trong thời gian 30 phút cho hàm lượng protein giảm từ 27,1% xuống còn 23,9% đạt hiệu quả khử 11,8%. - Còn với da cá bò da (Ahmad et al., 2015) khử nitơ phi protein bằng dung dịch NaOH 0,1M trong thời gian 2 giờ, vảy và xương cá rô phi đen (Zakaria et al., 2015) ngâm NaOH 0,4M với thời gian 4 giờ cho hiệu quả tốt nhất. - Tuy nhiên, khi đã khử được triệt để các hợp chất nitơ phi protein mà vẫn tiếp tục tăng nồng độ NaOH thì cũng không có tác dụng nữa. - Vì vậy, chọn NaOH ở nồng độ 0,1M là thích hợp nhất.. - Bảng 2: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến khả năng khử các hợp chất nitơ phi protein trong nguyên liệu. - Mẫu Nồng độ NaOH (M) Protein. - 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ CH 3 COOH đến khả năng khử khoáng trong nguyên liệu. - Hàm lượng khoáng còn lại trong bong bóng cá tra sau khi ngâm CH 3 COOH được ghi trong Bảng 3.. - Bảng 3: Ảnh hưởng của nồng độ CH 3 COOH đến khả năng khử khoáng trong nguyên liệu Mẫu Nồng độ CH 3 COOH. - Hiệu quả khử khoáng trong bong bóng cá tra tăng khi nồng độ CH 3 COOH tăng từ 0,02 lên 0,04M. - Ở nồng độ 0,04 hàm lượng khoáng trong mẫu còn lại là 0,78% giảm 72,7% so với mẫu đối chứng, tiếp tục tăng nồng độ CH 3 COOH lên 0,06M thì hàm lượng khoáng không khác biệt về mặt thống kê so với mẫu khử ở nồng độ CH 3 COOH 0,04M. - So với kết quả ly trích gelatin từ da cá tra (Nguyễn Đỗ Quỳnh và ctv., 2015) khử khoáng bằng dung dịch CH 3 COOH 0,07M trong 3 giờ cho hàm lượng khoáng từ 11,64% giảm còn 6,13% cho hiệu quả khử khoáng đạt 47,3%, còn với nghiên cứu ly trích. - gelatin từ da cá bò da (Ahmad et al., 2015) ngâm acid acetic 0,2M hoặc phosphoric 0,2M trong 24 giờ, nghiên cứu ly trích gelatin từ vảy và xương cá rô phi đen (Zakaria et al., 2015) sử dụng HCl 0,4M với thời gian 4 giờ cho hiệu quả khử khoáng tốt nhất. - Theo yêu cầu của gelatin thành phẩm thì hàm lượng khoáng còn lại trong nguyên liệu 0,5-2%. - Vì vậy, nồng độ CH 3 COOH 0,04M được chọn là nồng độ thích hợp nhất để khử khoáng cho bong bóng cá tra.. - 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hiệu suất thu hồi và độ nhớt của sản phẩm. - Độ nhớt và hiệu suất thu hồi của sản phẩm sau khi trích ly được thể hiện trong Bảng 4.. - Bảng 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hiệu suất thu hồi và độ nhớt của sản phẩm Mẫu Nhiệt độ (ºC) Thời gian (phút) Độ nhớt (mPas) Hiệu suất. - Nhiệt độ và thời gian trích ly có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của gelatin thành phẩm. - Khi tăng nhiệt độ từ 60 đến 70ºC và thời gian từ 30 đến 90 phút thì gelatin thu được có độ nhớt và hiệu suất thu hồi tăng dần vì trước khi nấu chiết đã qua công đoạn xử lý bằng NaOH và CH 3 COOH làm cho cấu trúc collagen trở nên lỏng lẻo, ở một nhiệt độ nhất định collagen từ từ tách ra thành dung dịch keo (Trần Thị Luyến, 2006. - Nguyễn Đỗ Quỳnh và ctv., 2015), và khi nấu thời gian càng dài thì liên kết của collagen sẽ bị cắt đứt tạo thành gelatin càng nhiều làm cho độ nhớt và hiệu suất thu hồi càng cao. - Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nhiệt độ lên 80ºC thì độ nhớt và hiệu suất thu hồi giảm vì khi nấu ở thời gian 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 (Lê Thị Thu Hương và ctv., 2013). - Do loại nguyên liệu khác nhau và thời gian nấu chiết khác nhau nên độ nhớt và hiệu suất. - thu hồi của gelatin từ mỗi loại nguyên liệu cũng khác nhau. - Theo kết quả nghiên cứu ly trích gelatin từ vảy và xương cá rô phi đen (Zakaria et al., 2015) nấu chiết ở 70°C trong 1,5 giờ cho gelatin có hiệu suất thu hồi cao nhất (16,0%) còn với nghiên cứu ly trích gelatin từ da cá tra (Nguyễn Đỗ Quỳnh và ctv., 2015) ly trích gelatin ở nhiệt độ 80ºC trong 0,5 giờ cho độ nhớt 2,04 mPas và hiệu suất thu hồi 5,57% cao nhất. - Từ kết quả thí nghiệm, ở nhiệt độ 70ºC và thời gian 90 phút là phù hợp cho quá trình chiết rút gelatin từ bong bóng cá tra vì khi nấu chiết ở điều kiện này cho độ nhớt và hiệu suất thu hồi cao nhất.. - 3.5 Ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ ẩm, độ nhớt và hiệu suất thu hồi của sản phẩm. - Độ ẩm, độ nhớt và hiệu suất thu hồi của sản phẩm gelatin ở các thời gian sấy khác nhau được trình bày trong Bảng 5.. - Bảng 5: Ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ ẩm, độ nhớt và hiệu suất thu hồi của sản phẩm. - Mẫu Thời gian (ngày) Độ ẩm. - Độ nhớt (mPas) Hiệu suất. - Kết quả thí nghiệm cho thấy, khi sấy thời gian càng dài thì độ nhớt, độ ẩm và hiệu suất thu hồi của sản phẩm càng giảm. - Khi thời gian sấy tăng từ 1 đến 3 ngày thì độ nhớt, độ ẩm và hiệu suất thu hồi giảm và khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các mẫu. - Khi thời gian sấy càng dài, dưới tác dụng của nhiệt, nước trong sản phẩm sẽ thoát ra ngoài càng nhiều vì vậy độ ẩm, độ nhớt và hiệu suất thu hồi của sản phẩm giảm (Nguyễn Trọng Cẩn, 1990). - Đã có rất nhiều nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ 50-60°C là nhiệt độ thích hợp để sấy gelatin như kết quả nghiên cứu ly trích gelatin từ phụ phẩm cá lau kiếng (Cao Qúi Thu Nguyệt, 2014) sấy gelatin trong thời gian 2 ngày ở nhiệt độ 50-60ºC cho gelatin có độ ẩm và hiệu suất thu hồi tốt nhất (10,6% và 4,13. - còn với ly trích gelatin từ da của các loài cá nước ngọt (Ratnasari et al., 2013) sấy gelatin ở nhiệt độ 60°C trong 24 giờ, ở nghiên cứu ly trích gelatin từ vảy cá rô phi đen (Zakaria et al., 2015) thì sấy ở nhiệt độ 50°C trong 18 giờ cho hiệu suất thu hồi đạt 16%. - Vì vậy, mẫu 1 với thời gian sấy 1 ngày có độ ẩm, độ nhớt và hiệu suất thu hồi lần lượt là mPas và 9,25% được chọn là mẫu tối ưu.. - 3.6 Kết quả so sánh gelatin chiết xuất từ bong bóng cá tra và gelatin thương mại trên thị trường. - Sự khác biệt về mặt chất lượng của gelatin từ bong bóng cá tra và gelatin thương mại được thể hiện ở Bảng 6.. - Bảng 6: Kết quả so sánh gelatin bong bóng cá tra và gelatin thương mại. - bóng cá tra Gelatin thương mại. - Độ bền gel (g Độ nhớt (mPas . - Độ bền gel và độ nhớt là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của gelatin (Okerman. - Từ kết quả thí nghiệm cho thấy, độ nhớt và độ bền gel của gelatin từ bong bóng cá tra (8,96 mPas và 143 g) cao hơn lần lượt 1,63 và 1,88 lần so với độ nhớt và độ bền gel của gelatin thương mại. - Gelatin từ bong bóng cá tra có hàm lượng protein cao hơn 84,0% so với 79,8% của gelatin thương mại bán trên thị trường. - Hàm lượng khoáng và ẩm độ của gelatin từ bong bóng cá tra thấp hơn gelatin thương mại nên sản phẩm có màu sắc sáng hơn và hạn chế được những biến đổi trong quá trình bảo quản. - Giá thành để sản xuất 1 kg gelatin từ bong bóng cá tra là khoảng 291.290 đồng.. - Qua kết quả nghiên cứu cho thấy khi ly trích gelatin từ bong bóng cá tra, thì cần xử lý trong dung dịch NaOH 0,1M với thời gian 30 phút và CH 3 COOH 0,04M trong 45 phút. - Sau đó, trích ly ở nhiệt độ 70ºC trong 90 phút và sấy trong thời gian 1 ngày ở nhiệt độ 55-60ºC sẽ tạo ra sản phẩm gelatin có chất lượng tốt nhất. - Gelatin từ bong bóng cá tra có độ bền gel và độ nhớt cao hơn gelatin thương mại bán trên thị trường khi so sánh ở cùng một nồng độ.. - Thử nghiệm nghiên cứu ly trích gelatin từ phụ phẩm cá lau kiếng. - Giá trị dinh dưỡng cá tra và khai thác các sản phẩm. - Xây dựng quy trình tách chiết gelatin từ da cá basa.. - Nghiên cứu sản xuất gelatin từ da cá tra