Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM ((( BÀI TIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT COLLAGEN Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình GVHD: TH.S Nguyễn Thị Thanh Bình ĐHTP8ALT – Nhóm 10 TPHCM LỜI MỞ ĐẦU Collagen dạng protein cấu trúc sợi dài hầu hết chức khác với dạng protein phổ biến enzym (cấu trúc collagen) Những bó collagen hay gọi sợi collagen thành phần thể màng tế bào cấu tạo nên hầu hết mô cấu trúc bên tế bào, collagen tìm thấy tế bào collagen có cường độ kéo đứt lớn thành phần gân, sụn, xương, dây chằng, da Collagen tạo đàn hồi da thoái hóa gây nếp nhăn tuổi già Trong trình triết ly collagen có công đoạn thủy phân Quá trình tạo ollagen thủ phân, gọi collagen hydrolysate Tùy theo mức độ thủy phân mà collagen có ứng dụng khác Collagen hydrolysate ứng dụng phổ biến công nghệ thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm công nghiệp nhiếp ảnh Chúng sử dụng chất đông, chất gây lắng thực phẩm Chúng dùng chất thay cao su, keo dán, xi măng, mực in nhân tạo, chất tạo kết dính diêm quẹt, lọc sáng đèn thủy ngân,… Hiện nay, phát triển mạnh collagen với ứng dụng phong phú thực có ích cho sống người Nhóm chúng em phân công tìm hiểu quy trình sản xuất collagen Bài tiểu luận nhiều khiếm khuyết kiến thức hiểu biết có hạn, mong nhận góp ý quý thầy cô Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ SẢN XUẤT Dựa sở tan acid acetic collagen ta ly tâm để tách collagen khỏi phần bã để thu dung dịch có chứa collagen Trong dung dịch muối trung tính với gốc –COOH –NH collagen tao thành hợp chất muối tủa Do tính chất tủa NaCl collagen nên sử dụng NaCl để tủa phần dung dịch có chứa collagen lấy phần tủa phương pháp ly tâm Để thu collagen tiếp tục hòa tan phần tủa vào acid acetic Tính chất protein hòa tan thành dung dịch keo không qua màng bán thấm nên sử dụng màng bán thấm để thu nhận collagen tinh Màng bán thấm có tính chất cho chất có phân tử nhỏ qua protein đại phân tử bị giữ lại Dung dịch rửa thấm qua màng vào dung dịch keo, ion phân tử nhỏ chuyển vào dung dịch rửa có nông độ thấp Như thường xuyên thay dung dịch rửa ta thu collagen tinh Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU 2.1 Giới thiệu sơ lược Collagen: Collagen loại protein cấu trúc yếu, chiếm khoảng 30% tổng lượng protein thể động vật có xương sống Collagen có nhiều gân, da, xương, hệ thống mạch máu động vật có mặt lớp màng liên kết bao quanh Khoảng 10% protein động vật có vú collagen; protein ngoại bào (hơn 90% gân, xương khoảng 50% da) có chứa collagen Nó có tác dụng giống chất keo liên kết tế bào lại với để hình thành mô quan tảng thể Collagen cung cấp cho mô liên kết đặc tính trội nhờ vào diện rộng khắp xếp mang tính cấu trúc Nó phân bố khắp nơi thể, từ chỗ gân nối bắp chân với gót chân giác mạc Trong gân dây chằng, collagen có tác dụng truyền lực từ sang xương tích trữ lượng đàn hồi Sự di chuyển nhịp nhàng, uyển chuyển thực thiếu tính chất Collagen chất hữu có xương men giúp chúng chống lại rạn nứt Nó thành phần da, mạch máu, Collagen chức học, chẳng hạn giác mạc, trật tự cấu trúc sợi collagen tạo nên suốt Collagen xem vật liệu mang tính xây dựng Sự linh hoạt nhờ vào cấu trúc cấp bậc phức tạp, tạo nên đa dạng tính chất nhằm phục vụ chức định 2.2 Cấu trúc collagen: 2.2.1 Cấu trúc phân tử collagen: Phân tử collagen (hay gọi tropocollagen) protein hình trụ, dài khoảng 300 nm, đường kính khoảng 1,5 nm 1.5 nm 300 nm Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Hình 2.1 Cấu trúc phân tử collagen (triple helix) Nó bao gồm chuỗi polypeptide (gọi chuỗi ) cuộn lại với Mỗi chuỗi  cuộn thành đường xoắn ốc theo hướng từ phải sang trái với gốc vòng xoắn Ba chuỗi xoắn lại với theo hướng từ trái sang phải tạo thành đường ba xoắn ốc Hình 2.2 Sự hình thành chuỗi xoắn ốc nội phân tử chuỗi polypeptide Mỗi chuỗi polypeptide có khối lượng phân tử khoảng 100 kDa, tạo nên tổng khối lượng phân tử collagen khoảng 300 kDa Chuỗi  cấu tạo khoảng 1000 amino acid Các chuỗi  khác (1, 2 3) thành phần amino acid Sự phân bố chuỗi 1, 2 3 phân tử collagen khác tùy thuộc vào khác gene Collagen chứa tryptophan, giàu thành phần glycine, proline hydroxyproline, số protein có chứa hydroxylysine Nó chứa khoảng 33% glycine, 12% proline 11% hydroxyproline Các amino acid xếp chuỗi xoắn ốc theo dãy với phân bố sau: Bảng 2.1 Sự phân bố amino acid chuỗi polypeptide Triplet Gly – X – X Tỉ lệ 0,44 Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Gly – X – I 0,2 Gly – I – X 0,27 Gly – I – I 0,09 2.2.2 Cấu trúc sợi collagen: Phần lớn collagen mạng lưới ngoại bào tìm thấy dạng sợi, bao gồm sợi mảnh, nhỏ Thông qua trình tạo sợi, phân tử collagen tổ hợp với hình thành nên vi sợi (microfibril) bao gồm từ  phân tử collagen với số lượng nhiều tạo thành sợi (fibril) Những sợi có đường kính từ 10  500 nm tùy thuộc vào loại mô giai đoạn phát triển Các sợi collagen thiết lập nên sợi lớn (fiber) cao bó sợi (fiber bundle) Hình 2.3 Cấu trúc sợi collage Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Phân tử collagen, dài 300 nm, đường kính vòng xoắn 1,5 nm Chuỗi polypeptide Tổ hợp thành vi sợi Tổ hợp thành sợi Tổ hợp thành bó sợi Hình 2.4 Quá trình tổ hợp tạo sợi phân tử collagen Các chuỗi collagen xếp song song theo chiều dọc tạo thành sợi với tính chu kỳ định Chúng xếp so le khoảng 67 nm có khoảng trống khoảng 40 nm phân tử liền kề Nhờ vào cấu trúc có thứ bậc, độ bền vốn có chuỗi xoắn ốc chuyển sang sợi collagen, cung cấp cho mô độ cứng, độ đàn hồi đặc tính học riêng biệt Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình b a Hình 2.5 Hình ảnh bó sợi (a) sợi (b) collagen Sợi collagen tổ hợp có cấu trúc bán kết tinh phân tử collagen Các vi sợi kết hợp tạo nên sợi lớn Các sợi collagen xếp với cách thức kết hợp mức độ tập trung khác mô khác để cung cấp đặc tính khác mô 2.3 Phân loại collagen: Tính đến thời điểm tại, có 42 loại chuỗi polypeptide nhận dạng Chúng mã hóa 41 loại gene khác nhau, tạo thành 27 loại collagen Họ collagen phân loại thành phân họ khác dựa vào tổ hợp siêu phân tử Error: Reference source not found Hình 1.8 Một vài dạng sinh học collagen Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Hiện tại, có khoảng 13 loại collagen trích chiết Chúng khác chiều dài chuỗi xoắn ốc chất kích cỡ phần không xoắn ốc Bảng 2.2 Kết cấu chuỗi phân bố loại collagen thể người Loại collagen Kết cấu chuỗi I (1(I))22(I), trimer (1(I))3 II (1(II))3 III (1(III))3 IV (1(IV))22(IV) 1(V) 2(V) 3(V) V (1(V))22(V) VI VII VIII IX X XI XII XIII (1(V))3 1(VI) 2(VI) 3(VI) (1(VII))3 Chưa biết 1(IX) 2(IX) 3(IX) (1(X))3 1(XI) 2(XI) 3(XI) (1(XII))3 Chưa biết Phân bố Da, gân, xương, giác mạc, men răng, sụn, mạch máu Mạch máu, van tim, hạ bì, ruột, nướu răng, thành tử cung Màng nhầy Giác mạc, xương, mạch máu, sụn, nướu Da, tim Da, phổi, sụn, giác mạc, Tạo từ tế bào màng Sụn Sụn Sụn, đĩa đệm cột sống, dịch thủy tinh Gân, dây chằng Da, xương Hơn 90% collagen thể collagen loại I, II, III IV Những bệnh tật liên quan đến collagen khuyết tật gene ảnh hưởng đến sinh tổng hợp, xếp trình khác sản sinh collagen cách bình thường 1.1 Thành phần acid amin có collagen: Mỗi loại collagen gồm có hàng nghìn cấu trúc amino acid, chủ yếu gồm có glycine, proline, hydroxyproline Collagen không chứa tryptophan, số protein chứa hydroxylysine Các amino acid xếp chuỗi xoắn ốc theo dãy với phân bố sau: Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Bảng2.3: Sự phân bố amino acid chuỗi polypeptide 1.2 Tính chất collagen: 2.5.1 Tác dụng với nước: Collagen không hòa tan nước mà hút nước để nở ra, 100g Collagen khô hút khoảng 200g nước Collagen kết hợp với nước nở nước, độ dày tăng lên chừng 25% độ dài tăng lên không đáng kể, tổng thể tích phân tử collagen tăng lên – lần 2.5.2 Tác dụng với acid, kiềm: Collagen tác dụng với acid kiềm, mạch collagen có gốc carboxyl amin Hai gốc định hai tính chất Trong điều kiện có acid tồn tại, ion 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+ Ngoài acid kiềm gây số biến đổi : - Cắt đứt mạch muối (liên kết – NH3+ COO-) làm đứt mạch peptide mạch - Làm đứt liên kết hydrogen gốc –CO, NH- mạch xung quanh - Làm acid amin bị phân hủy giải phóng ammoniac Collagen phân giải biến thành gelatin, vào giả thuyết Hofmeister phản ứng tiến hành sau: Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Nếu xử lý điều kiện nhiệt độ cao có nước keo dễ tiếp tục biến đổi thành Do muốn sản xuất gelatin ta phải khống chế nhiệt độ thích hợp cho chất lượng gelatin đảm bảo 2.5.3 Các tính chất khác collagen: - Khả tạo nhũ tương: Là protein không tan, collagen có dấu hiệu cho thấy chất nhũ hóa Tuy nhiên, thực collagen có nguồn gốc từ da sống xử lý biến tính mức độ khác chất nhũ hóa tốt sữa gầy Khả hòa tan: Collagen tan glycerin, acid acetic, ure không tan nước lạnh Collagen phân chia thành bốn lớp sở tính hòa tan dung dịch đệm khác nhau: tan muối trung tính, tan acid, tan kiềm, không tan kiềm Sự biến tính: Dưới tác dụng chất hóa học acid, base, muối, dung môi alcohol, tác nhân vật lý khuấy trộn học, nghiền, tia cực tím cấu trúc bậc hai, ba bậc bốn protein bị biến đổi làm cho liên kết hydro, cầu nối disunfit, liên kết ion bị phá không phá vỡ liên kết peptide, tức cấu trúc bậc giữ nguyên, protein thay đổi tính chất so với ban đầu Đó tượng biến tính protein Sau bị biến tính, protein thường có tính chất sau:      - Độ hòa tan giảm làm lộ nhóm kị nước vốn bên phân tử protein Hoạt tính sinh học ban đầu Tăng độ nhạy công enzyme protease làm xuất liên kết peptide ứng với trung tâm hoạt động protease Tăng độ nhớt nội Mất khả kết tinh Tính kị nước: Do gốc kị nước acid amin chuỗi polypeptide protein hướng ngoài, gốc liên kết với tạo liên kết kị nước Độ kị nước giải thích acid amin có chứa gốc R- không phân cực nên khả tác dụng với nước Tính kị nước ảnh hưởng nhiều đến tính tan protein Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Tính chất dung dịch keo: Khi hòa tan protein thành dung dịch keo không qua màng bán thấm Hai yếu tố đảm bảo độ bền dung dịch keo là:  Sự tích điện dấu protein  Lớp vỏ hydrat bao quanh phân tử protein Khi dung dịch keo không bền, chúng kết tủa, có hai dạng kết tủa: kết tủa thuận nghịch không thuận nghịch:  Kết tủa không thuận nghịch: Sau loại bỏ yếu tố gây kết tủa protein không trở trạng thái dung dịch keo bền vững trước  Kết tủa thuận nghịch: Sau loại bỏ yếu tố gây kết tủa protein trở lại trạng thái dung dịch keo bền ban đầu Tính chất điện ly lưỡng tính: Protein có tính chất lưỡng tính acid amin có chứa gốc acid (COO-) gốc base (NH2-) Cả acid amin protein có tính chất lưỡng tính 5.1 Các nguồn nguyên liệu có chứa collagen: Collagen chứa hầu hết phận thể mô, gân, xương, tủy, da… loại động vật cá nước ngọt, cá nước mặn, ếch, cá xấu, lợn, bò , trâu… nhiên nước ta lượng xuất cá tra, cá basa lớn lượng phế phẩm da cá lớn, lúc trước dùng làm thức ăn chăn nuôi nên giá trị không cao trích ly collagen từ da cá tra hướng đầy tiềm 2.7 Gelatin: Từ gelatin trở nên phổ biến từ năm 1700, bắt nguồn từ tiếng Latinh gelatus, nghĩa màng hay chất làm đông Hiện có nhiều cách khác để định nghĩa gelatin  Thành phần hóa học gelatin: Phân tử gelatin bao gồm: - 85.90% protein - 0.52% muối khoáng - 8.13% nước Thành phần protein gelatin có gần đầy đủ loại acid amin, ngoại trừ tryptophan cystein tìm thấy dạng vết Tỉ lệ acid amin khác nhau, phụ thuộc vào nguyên liệu phƣơng pháp sản xuất Các acid amin liên kết với theo liên kết peptide tạo thành phân tử gelatin Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Mặc dù có gần đủ loại acid amin gelatin hệ protein hoàn chỉnh Khi so sánh với hệ protein trứng hay sữa gelatin có hệ protein không hoàn chỉnh chưa cân đối Gelatin có nguồn gốc từ thịt, cá, thực vật Khi dùng gelatin lĩnh vực công nghiệp khác nhau, tính chất công nghệ gelatin yếu tố quan tâm hàng đầu Các tính chất ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm, khả ứng dụng gelatin vào loại sản phẩm khác Vì cần phải nghiên cứu đầy đủ, sâu sắc tính chất công nghệ gelatin nhằm nâng cao khả ứng dụng gelatin  Tính chất vật lí: Gelatin chất rắn dạng miếng, vảy, bột hạt, không mùi, không vị, suốt, có màu từ vàng nhạt đến màu trắng Ở nhiệt độ độ ẩm bình thường, gelatin chứa từ 912% ẩm có tỉ trọng riêng từ 1.3 - 1.4 Các hạt gelatin rắn ngâm nước hút nước trương nở Gelatin điều chế điều kiện nhiệt độ cao, nhóm amide bị thuỷ phân cấu trúc chuỗi xoắn ốc collagen bị phá huỷ Cấu trúc gelatin trật tự khối lượng phân tử phân bố khoảng rộng cho tái tạo sợi xảy Thêm vào đó, tổ hợp đơn phân collagen trình tạo sợi liên quan đến tương tác tĩnh điện, kỵ nước qua lại chuỗi collagen Quá trình điều chế collagen dựa vào gia tăng điện tích âm, điều góp phần làm cho tương tác phân tử khó khăn lực đẩy điện tích âm Do đó, gelatin khả hình thành sợi Ứng dụng: Với đặc tính gelatin trình bày so với nhiều loại phụ gia khác có tính chất tương tự gelatin có nhiều ưu điểm Gelatin sử dụng nhiều lĩnh vực khác Quan trọng công nghệ thực phẩm, đến ngành dược phẩm Ngoài phải kể đến ngành điện ảnh, mỹ phẩm, sơn, chất dán,… Trong phạm vi ngành công nghệ thực phẩm: Gelatin sử dụng rộng rãi tính chất vật lí giá trị dinh dưỡng protein Trong chế biến kẹo: - Gelatin, agar, pectin: kết cấu dòn, dễ vỡ - Gelatin, tinh bột biến tính: kết cấu đàn hồi Gelatin, gum Arabic: kết cấu cứng, Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen - GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Gelatin sử dụng phụ gia tạo cấu trúc công nghiệp sữa sản phẩm từ sữa Các sản phẩm thịt giữ vai trò quan trọng công nghiệp thực phẩm nhiều quốc gia Gelatin thu từ nguyên liệu động vật xem thành phần tự nhiên protein thịt sản phẩm từ thịt… CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT COLLAGEN 3.1 Quy trình: Da cá Basa Rửa Xử lý Bã Acetic 0.5% Xay nhỏ Trích ly Lọc Ly tâm Nacl Kết tinh Cặ n Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Collagen Quy trình sản xuất collagen từ cá basa 3.2 Thuyết minh quy trình: Quy trình thực phạm vi phòng thí nghiệm  Nguyên liệu: - - Xuất xứ: da cá Basa mua từ Công ty TNHH Thuỷ Sản Bình An (Binh An Seafood Joint Stock Company), Lô 2.17, Khu Công Nghiệp Trà Nóc II, TP Cần Thơ Da cá tách phương pháp học nhà máy Sau mua về, ta rửa nước, loại bỏ sơ phần mỡ sót lại da tồn trữ khoảng -200C sử dụng  Rửa: Da cá đem rửa nước thường Mục đích: loại bỏ tạp chất, đất, cát lẫn da, ảnh hưởng đến sản phẩm trình chế biến  Xử lý: - Để thu collagen mùi, da cá nguyên liệu cần phải loại loại bỏ chất béo Ta áp dụng phương pháp Gudmundsson Hafsteinsson (1997), phương pháp trình bày sau: - Da cá Basa sau rửa sơ với nước tiếp tục xử lý với loại dung dịch (NaOH 0,2%, H 2SO4 0,2% Citric Acid 0,7%) với tỉ lệ da : dung dịch 1:10 (g/ml) nhằm mục đích thu collagen không mùi Với loại dung dịch, da cá xử lý qua lần, lần tương ứng với thời gian 1h Sau lần xử lý, da phải rửa vòi nước đến đạt pH = trước tiến hành ngâm lần 0,5% chất hoạt động bề mặt (LasNa) thêm vào tất dung dịch sử dụng quy trình nhằm nâng cao khả loại mùi Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen - GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Tuy nhiên, theo lý thuyết quy trình làm lượng collagen Ta tiến hành thêm quy trình dựa nguyên tắc quy trình không sử dụng acid để rửa mẫu da quy trình xử lý (có dùng acid không dùng acid) đối chứng với Mục đích: da cá phải tách béo thuận lợi cho trình sau  Xay nhỏ: Sau xử lý da cá đem xay nhuyễn máy xay Mục đích: Xé nhỏ, làm nhuyễn da cá tạo điều kiện cho trình trích ly triệt để  Trích ly: Quá trình trích ly collagen thực nhiệt độ 0C 24, 48 72 h với dung dịch có nồng độ 0,5 M acid citric acetic Với loại acid, collagen trích theo phương pháp toàn phần (A) phần (B) - Phương pháp toàn phần (A): da cá trích dung dịch acid lần ứng với mốc thời gian 24, 48 72 h - Phương pháp phần (B): da cá tiến hành trích qua nhiều lần, lần 24 h, sau lượng collagen thu lần trích gộp lại để tính hiệu suất Mục đích: trích chiết hết thành phần cần thiết để tạo sản phẩm, tạo điều kiện cho trình lọc  Lọc: Sau trích ly thu dịch lọc Mục đích: làm dịch sau trích ly, tạo điều kiện cho trình ly tâm  Ly tâm: dịch lọc đem ly tâm để tách dịch lọc Mục đích: tách lấy phần chất rắn cần thiết, tạo điều kiện thuận lợi cho trình kết tinh  Kết tinh: Collagen kết tinh (collagen hòa tan acid) tách phương pháp ly tâm với vận tốc 5.000 vòng/phút 90 phút, sử dụng máy ly tâm Hermle Z 200A Để thu collagen tinh khiết hơn, phần collagen kết tinh hòa tan lại acetic acid 0,5 M kết tinh lại theo bước miêu tả Quá trình kết tinh lại lặp lại lần Mục đích: hoàn thiện sản phẩm theo yêu cầu Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình  Collagen thành phẩm: đạt chất lượng theo yêu cầu  Thiết bị:  Cân hai số  Máy xay Philips HR 1361  Máy đo độ ẩm Sartorius MA 35  Máy ly tâm Hermle Z 200A  Máy so màu CR - 300  Máy đo độ nhớt Brookfield HDBV – II  Máy quang phổ Varian Carry 3.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm: 3.3.1 Nhận xét nguồn nguyên liệu: Cá Basa loài cá tăng trưởng nhanh, giàu dinh dưỡng có giá trị xuất cao Ở nước ta, đặc biệt vùng Đồng sông Cửu Long, việc nuôi cá Basa phát triển Mặt hàng xuất chủ yếu fillet cá, lượng xuất khoảng 30.000  35.000 fillet/năm Trong trình chế biến cá, da nguồn phụ phẩm chiếm khối lượng khoảng 0,5% Như vậy, ta có khoảng 1.500 1.750 da/năm Nếu tận dụng làm nguồn nguyên liệu dùng việc sản xuất collagen giá trị kinh tế da cá Basa, trước làm thức ăn gia súc hay phân bón, nâng lên Về mặt cấu tạo, da cá Basa có lớp biểu bì (epidermis) lớp bì (dermis) da người nên collagen có nguồn gốc từ da cá ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống 3.3.2 Nhiệt độ biến tính: Nhiệt độ biến tính collagen từ da cá Basa khoảng 37,5 0C, cao so với collagen tu từ loài cá nghiên cứu cá tuyết (15 0C), cá thu (26,1 0C), cá chép (32,5 0C), cá rô (36,5 0C) Nhiệt độ biến tính cao collagen từ da cá Basa cấu trúc da có chứa nhiều thành phần imino acid (proline hydroxyproline) Hàm lượng imino acid, đặc biệt hydroxyproline, phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường sống cá có ảnh hưởng lên bền nhiệt collagen Collagen có nguồn gốc từ loài cá sống môi trường nước lạnh có thành phần hydroxyproline thấp so với loài sống vùng nước ấm Các imino acid, proline hydroxyproline, có liên kết hydrogen chuỗi Các liên kết góp phần làm ổn định cấu trúc chuỗi xoắn ốc collagen Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Cá Basa loài cá sống vùng nước ấm nên có chứa nhiều hydroxyproline nên nhiệt độ biến tính cao 3.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất collagen:  Độ tuổi động vật: Độ tuổi cá ảnh hưởng đến mô liên kết số lượng, chất lượng protein Số lượng liên kết collagen gia tăng theo độ tuổi  Chế độ ăn uống: Ở số loài cá, lượng collagen số lượng liên kết gia tăng với thiếu thốn thức ăn Theo nghiên cứu, cá thiếu ăn sản sinh nhiều collagen, đặc biệt collagen có nhiều liên kết, ăn uống đầy đủ  Thành phần amino acid: Khả bền nhiệt collagen liên quan đến thành phần amino acid (proline hydroxyproline) Thành phần amino acid cao cấu trúc chuỗi xoắn ốc collagen ổn định  Sự hình thành sợi collagen: Collagen kết hợp lại tạo thành sợi điều kiện sinh lý học Những loại collagen khác với cấu trúc khác chuỗi xoắn ốc ảnh hưởng đến thời gian mức độ tạo sợi Những quy trình điều chế khác loại collagen cho đáp ứng điều kiện khác trình tạo sợi Sự tái tạo sợi collagen chịu ảnh hưởng loại collagen, phương pháp trích ly điều kiện trình tạo sợi (chất đệm, nhiệt độ nồng độ protein,…)  Sản phẩm phụ quy trình sản xuất collagen từ da cá Basa: Sản phẩm quy trình collagen hoà tan acid Phần dư lại chứa lượng collagen xem collagen không hoà tan Thay làm tan rã chuyển thành vật liệu hòa tan, collagen với nhiều liên kết ngang phân tán thành huyền phù sợi màu trắng sữa tác nhân biến tính nhẹ làm vụn phương pháp học điều kiện pH acid Sợi collagen bền với thủy phân so với thành phần khác mô collagen, tách khỏi suốt trình thủy phân rửa Trong bước xử lý bổ sung thêm vào, vật liệu collagen dùng cho ứng dụng hóa học acetyl hóa, methyl hóa dùng để gắn kết với polymer khác Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CỦA COLLAGEN Trong công nghiệp thực phẩm: Collagen dùng để làm vỏ bao xúc xích, màng bọc kẹo, làm nguyên liệu sản xuất số loại thực phẩm dinh dưỡng, thực phẩm chức Hình 4.1: HANAMAI COLLAGEN: sản phẩm dạng bột, trộn chung với đậu hủ hay natto dùng bữa ăn phụ nữ Nhật - Trong sản phẩm phomat, người ta thêm vào hàm lượng collagen hydrolysate nhằm ngăn chă ăn nước Ngoài ra, sản phẩm bơ sữa, collagen đóng vai trò quan trọng viê ăc tạo đô ă mịn, đô ă sánh cho sản phẩm, thay hàm lượng chất béo loại thực phẩm - Trong sản phẩm kẹo dẻo, có mặt collagen hydrolysate cung cấp cho sản phẩm đô ă dẻo, dai mềm chúng ngăn chặn kết tinh đường Các sản phẩm vỏ kẹo có chứa 0,5 ÷ 1% hàm lượng collagen hydrolysate với vai trò làm giảm tan chảy - Trong công nghiê ăp sản xuất kẹo mứt, collagen hydrolysate sử dụng làm chất tạo gel, chất kết dính, tạo xốp, làm châ ăm trình tan kẹo miê ăng Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình - Trong sản phẩm thịt hô ăp, thịt nguô ăi… Collagen hydrolysate chiếm từ ÷ 5% giúp giữ hương vị tự nhiên sản phẩm, đồng thời chất kết dính giúp cho việc tạo hình sản phẩm dễ dàng - Trong công nghiê ăp sản xuất rượu bia nước hoa quả, collagen hydrolysate sử dụng làm chất làm với tỉ lê ă 0,002 ÷ 0,15% Nhờ vậy, sản phẩm làm có màu sắc suốt óng ánh - Collagen có khả hấp thụ nước gấp ÷ 10 lần thể tích nên sử dụng công nghiê ăp sản xuất đồ hô ăp để tránh hiê ăn tượng rỉ nước Trong mỹ phẩm: Collagen tạo hệ thống nâng đỡ, hỗ trợ đặc tính học da sức căng, độ đàn hồi, trì độ ẩm, làm cho da mịn màng, tươi tắn trẻ trung Collagen giúp trì độ ẩm tối ưu cho tế bào Ngoài ra, collagen đảm bảo sắc tố da, làm sáng màu da Sự suy giảm chất lượng, số lượng collagen dẫn đến da trở nên khô, độ căng, đàn hồi thúc đẩy trình lão hóa thể Collagen đóng vai trò quan trọng giúp cải thiện cấu trúc da, kích thích trình tái tạo da, phục hồi tế bào da bị tổn thương Chính mà collagen dùng làm nguyên liệu để sản xuất sản phẩm như: kem dưỡng da cao cấp, dầu gội, sản phẩm dưỡng tóc loại sữa tắm… Collagen hydrolysate thành phần sản phẩm mặt nạ dưỡng da chúng kết hợp với tinh chất mật ong, dầu oliu , tinh dầu hoa hồng… có tác dụng dưỡng ẩm cho da, tái tạo da mệt mỏi, bảo vệ da khỏi tác nhân tia tử ngoại, khói bụi, hóa chất… Vì da trẻ hóa, tươi tắn Dưới tác dụng tác nhân tia tử ngoại, thuốc nhuộm tóc, thuốc duỗi tóc… tóc dễ bị tổn thương, chẻ ngọn, vẻ bóng mượt Trong sản phẩm chăm sóc tóc thường có bổ sung lượng collagen hydrolysate có tác dụng bảo vệ cho tóc, phục hồi hư tổn Hình 4.2: Tóc bị hư tổn phục hồi sau sử dụng sản phẩm chăm sóc tóc có chứa collagen hydrolysate Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Collagen dùng điều trị phục hồi: thường sử dụng trường hợp da bị tổn thương hay giai đoạn tái tạo sau điều trị nám, mụn trứng cá, sẹo, rạn da tiêu da thừa sau giảm béo Trong y học dược phẩm: Collagen vật liệu có khả phân hủy sinh học, có tính tương thích sinh học khả cầm máu nên chế tạo thành dạng khác nhau, loại vật liệu sinh học lý tưởng cho việc sản xuất sản phẩm y học Màng collagen sử dụng cho hàng loạt ứng dụng làm chất bịt kín sinh học cải thiện tính đáp ứng sinh học mô cấy Collagen sử dụng hệ thống phân hủy sinh học cho loại thuốc bao gồm thuốc tránh thai, kháng sinh, insulin, hormone tăng trưởng… Collagen sử dụng rộng rãi phẫu thuật thẩm mỹ, chữa lành vết thương cho bệnh nhân bị phỏng, tái tạo xương nhiều mục đích khác thuộc nha khoa, phẫu thuật, chỉnh hình Collagen dùng việc xây dựng cấu trúc da nhân tạo để chữa trị cho vết bỏng nghiêm trọng (a) (b) (c) Hình4.3: Collagen áp dụng việc điều trị vết bỏng ((a): vết bỏng trước sử dụng collagen, (b): sau ngày sử dụng, (c): sau 10 ngày sử dụng) - Collagen phần giúp tích tụ calcium xương - Collagen polyme tự nhiên, dùng phẫu thuật tạo bơm môi, căng da mặt… Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình - Collagen dạng sợi dùng việc làm lành vết thương, vết rạch phẫu thuật - Collagen dạng màng lớp mỏng sử dụng để giữ cố định vật chất sinh học chẳng hạn nhân tố XI 11 máu, dùng tái tạo mô, nối kết lại võng mạc, làm màng thẩm tích máu, làm vật thay lớp màng cứng não Nó dùng cho việc tái tạo dây thần kinh, khôi phục màng nhĩ, sụn xương, kiểm soát chảy máu cục bộ, khôi phục tổn thương gan, lớp màng chắn bảo vệ não, có tác dụng phục hồi vết thương - Dung dịch huyền phù collagen sử dụng dạng tiêm làm thông tắc nghẽn động mạch, chữa gãy xương, tái tạo tủy sống, trị đái dầm, phục hồi chức trượt gân - Sự phát triển tế bào với hỗ trợ collagen việc nuôi cấy tế bào vừa nghiên cứu gần - Collagen sử dụng sản xuất bao nhô ăng cứng mềm Nó có tác dụng bảo vê ă thuốc chống tác nhân có hại ánh sáng oxi - Viên thuốc với vỏ bao collagen đảm bảo cho bê ănh nhân nuốt viên thuốc mô ăt cách dễ dàng - Collagen sử dụng để làm gạc vô trùng sử dụng giải phẩu… - Trong phẫu thuật nội soi, collagen hydrolysate ứng dụng để bôi vào ống nội soi, có tác dụng bôi trơn - Trong nha khoa, collagen chế tạo thành mảnh bọt biển (sponges), chúng tác nhân cầm máu Hình 4.4: Collagen hydrolysate mảnh bọt biển sử dụng nha khoa Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình KẾT LUẬN Collagen loại protein cấu trúc thể, có nhiều chức thể người Nó có phạm vi ứng dụng rộng rãi ngành quan trọng y học, công nghiệp mỹ phẩm Trong năm gần đây, có nhiều nghiên cứu việc tìm nguồn thay nhằm đáp ứng nhu cầu collagen thị trường Những phụ phẩm từ cá chứng minh nguồn thay lý tưởng cho việc cung cấp collagen Cá Basa loài cá phổ biến Việt Nam, có giá trị kinh tế cao với sản lượng nuôi xuất lớn Da nguồn phế phẩm ngành công nghiệp chế biến thủy, hải sản với khối lượng khổng lồ Việc tận dụng nguồn phế phẩm để điều chế collagen góp phần đem lại hiệu kinh tế Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Trong trình khảo sát, người nghiên cứu rút điều kiện tối ưu cho trình trích chiết sau: acetic acid loại acid tốt cho trình trích ly collagen từ da cá Basa Các mức giá trị cho kết khả quan thông số nồng độ acid, tỉ lệ da : dung dịch, nhiệt độ, thời gian 0,5 M, : g/ml, 0C 72 h Phương pháp trích ly phần cho hiệu suất cao TÀI LIỆU THAM KHẢO - http://doc.edu.vn/search/?q=gelatin - http://www.congdongcollagen.com/gioi-thieu-ve-collagen-collagen-la-gi.html/ - http://www.kilobooks.com - http://suckhoedinhduong.nld.com.vn/20120104073627571p1242c1245/collagen-khong-thecu-thieu-la-bu.htm - http://vietbao.vn/The-gioi-giai-tri/Bo-sung-collagen-cho-co-the/50786255/403/ - http://collagenvn.net/collagen-la-gi/ - http://www.tinhhoayhoc.com/p/collagen-la-gi-.htm#.UcXCahGkfoY Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình  ... thịt sản phẩm từ thịt… CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT COLLAGEN 3.1 Quy trình: Da cá Basa Rửa Xử lý Bã Acetic 0.5% Xay nhỏ Trích ly Lọc Ly tâm Nacl Kết tinh Cặ n Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen. .. dụng quy trình nhằm nâng cao khả loại mùi Tìm hiểu quy trình sản xuất collagen - GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thanh Bình Tuy nhiên, theo lý thuyết quy trình làm lượng collagen Ta tiến hành thêm quy trình. .. Bình Collagen Quy trình sản xuất collagen từ cá basa 3.2 Thuyết minh quy trình: Quy trình thực phạm vi phòng thí nghiệm  Nguyên liệu: - - Xuất xứ: da cá Basa mua từ Công ty TNHH Thuỷ Sản Bình