Tách chiết, tinh sạch và ứng dụng collagen thủy phân từ da cá

Collagen thủy phân là hỗn hợp các peptide có phân tử lượng nhỏ hơn 20 kDa được thủy phân từ collagen hoặc gelatin bằng enzyme. Nó có những tính chất và hoạt tính sinh học như khả năng chống oxi hóa, chống đông, kháng khuẩn, ngăn chặn tia cực tím và là chất kích thích cho các hormone làm lành bệnh viêm khớp,... mà collagen và gelatin không có được. Vì vậy, collagen thủy phân được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm. Quy trình sản xuất collagen thủy phân từ da cá bắt đầu từ công đoạn loại bỏ thành phần phi collagen, sau đó thủy phân collagen bằng enzyme, và cuối cùng là tinh sạch và phân đoạn collagen thủy phân. Dung dịch NaOH thường được dùng để loại bỏ phần phi collagen trong da cá. Tùy theo thành phần hóa học của da cá mà nồng độ NaOH dao động từ 0,05 M đến 0,1 M, tỷ lệ khối lượng da cá so với dung dịch NaOH khoảng 1:10 (w/v) và thời gian ngâm từ 6-24 giờ. Hiện nay có nhiều nghiên cứu sử dụng enzyme protease để thủy phân collagen. Tùy thuộc vào loại enzyme và nguồn thu nhận enzyme mà sản phẩm có mức độ thủy phân (degree of hydrolysis: DH) khác nhau. Mỗi loại enzyme cần được tiến hành tại các điều kiện tối ưu như pH, tỷ lệ enzyme/cơ chất (E/S), nhiệt độ thủy phân, thời gian thủy phân để đạt được DH cực đại và các peptide thu được có khối lượng phân tử mong muốn. Màng siêu lọc hoặc sắc ký lọc gel thường được sử dụng để tách các phân đoạn collagen thủy phân một cách nhanh chóng và hiệu quả.

114 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Extraction, purification and application of hydrolysed collagen from fish skin Binh C Nguyen1∗ , & Hong X M Nguyen2 Faculty of Fisheries, Ho Chi Minh City University of Food Industry, Ho Chi Minh City, Vietnam Faculty of Food Science and Technology, Nong Lam University, Ho Chi Minh City, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Review Paper Collagen hydrolysate is a mixture of peptides which have molecular weight less than 20 kDa and are obtained from enzymatic hydrolysis of collagen or Received: December 28, 2017 gelatin It has extraordinary properties and bioactivities compared to colRevised: March 03, 2018 lagen and gelatin, such as antioxidant, anti-freezing, anti-microbial, ultraviolet ray prevention, and stimulator for the healing hormones of arthritis Accepted: June 06, 2018 Thus, collagen hydrolysate is widely used in functional foods, cosmetics and pharmaceuticals The procedure to produce hydrolysate collagen from fish skin begins with the process of removing non-collagen substances, then Keywords enzymatic hydrolysis, and finally purification and fragmenation of collagen hydrolysate The removal of non-collagen agents usually employs sodium Application hydroxide Depending on the chemical composition of the fish skin, sodium Collagen hydrolysate hydroxide concentrations ranges from 0.05 M to 0.1 M, the ratio of fish skin Extraction weight to sodium hydroxide solution is 1:10 (w/v) and soaking time is from Purification to 24 hours Currently, many studies use protease enzymes to hydrolyze Fragmentation collagen Depending on the type and source of enzyme, the collagen hydrolysate products have different degrees of hydrolysis (DH) Each type of enzyme needs to be performed at its optimum catalytic conditions such ∗ Corresponding author as pH, enzyme/substrate (E/S) ratio, hydrolysis temperature, hydrolysis time to achieve maximum DH and desired molecular weight of the obtained peptides For rapid and effective separation of the collagen fragments, ulNguyen Cong Binh Email: binhnc@cntp.edu.vn trafiltration or gel filtration chromatography are usually used Cited as: Nguyen, B C., & Nguyen, H X M (2018) Extraction, purification and application of hydrolysed collagen from fish skin The Journal of Agriculture and Development 17(5), 114-122 Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) www.jad.hcmuaf.edu.vn 115 Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Tách chiết, tinh ứng dụng collagen thủy phân từ da cá Nguyễn Công Bỉnh1∗ & Nguyễn Minh Xuân Hồng2 Khoa Thủy Sản, Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thực Phẩm TP Hồ CHí Minh, TP Hồ Chí Minh Khoa Cơng Nghệ Thực Phẩm, Trường Đại Học Nơng Lâm TP Hồ CHí Minh, TP Hồ Chí Minh THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Collagen thủy phân hỗn hợp peptide có phân tử lượng nhỏ 20 kDa thủy phân từ collagen gelatin enzyme Nó có tính chất hoạt tính sinh học khả chống oxi hóa, chống đơng, Ngày nhận: 28/12/2017 kháng khuẩn, ngăn chặn tia cực tím chất kích thích cho hormone Ngày chỉnh sửa: 03/03/2018 làm lành bệnh viêm khớp, mà collagen gelatin khơng có Vì Ngày chấp nhận: 16/06/2018 vậy, collagen thủy phân ứng dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm dược phẩm Quy trình sản xuất collagen thủy phân từ da cá công đoạn loại bỏ thành phần phi collagen, sau Từ khóa thủy phân collagen enzyme, cuối tinh phân đoạn collagen thủy phân Dung dịch NaOH thường dùng để loại bỏ phần Collagen thủy phân phi collagen da cá Tùy theo thành phần hóa học da cá mà nồng độ NaOH dao động từ 0,05 M đến 0,1 M, tỷ lệ khối lượng da cá so với Phân đoạn dung dịch NaOH khoảng 1:10 (w/v) thời gian ngâm từ 6-24 Hiện Tách chiết có nhiều nghiên cứu sử dụng enzyme protease để thủy phân collagen Ứng dụng Tùy thuộc vào loại enzyme nguồn thu nhận enzyme mà sản phẩm có mức độ thủy phân (degree of hydrolysis: DH) khác Mỗi loại enzyme cần tiến hành điều kiện tối ưu pH, tỷ lệ enzyme/cơ chất ∗ Tác giả liên hệ (E/S), nhiệt độ thủy phân, thời gian thủy phân để đạt DH cực đại peptide thu có khối lượng phân tử mong muốn Màng siêu lọc Nguyễn Công Bỉnh sắc ký lọc gel thường sử dụng để tách phân đoạn collagen Email: binhnc@cntp.edu.vn thủy phân cách nhanh chóng hiệu Bài báo tổng quan Đặt Vấn Đề Collagen loại protein cấu trúc, chiếm khoảng 30% lượng protein thể động vật Nó phân bố phận da, cơ, gân, sụn, dây chằng xương (Di Lullo & ctv., 2002) Có 29 loại collagen xác định mô khác nhau; loại có trình tự amino acid tính chất sinh lý khác Trong số 29 loại này, collagen loại I dạng phổ biến (Hulmes, 2008) Collagen chất giàu Hình Cấu trúc collagen (Tang & ctv., 2007) hydroxyproline, gồm ba chuỗi polypeptide xoắn vào có đường kính khoảng 1,5 nm chiều mạch máu da Nó xem dài 300 nm (Jenkins & Raines, 2002) (Hình 1) Cấu trúc collagen có mơ hình lặp chất keo dính phận thể người lặp lại Gly-X-Y, X Y thành khối hồn chỉnh; khơng có collaacid amin nào, chủ yếu proline hy- gen, thể người phần rời rạc Điều roxyproline (Silvipriya & ctv., 2015) Sợi collagen chứng tỏ tầm quan trọng collagen với chiếm chủ yếu sợi dây chằng, ảnh hưởng đến sống người (Zylberberg & Laurin, 2011) khả nén khớp sụn tính linh động www.jad.hcmuaf.edu.vn Nguồn ngun liệu truyền thống để sản xuất Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) 116 collagen từ da, xương, chân sụn động vật cạn bò, lợn loại gia cầm Trong năm gần đây, bùng nổ bệnh bò điên, lở mồm long móng cúm gia cầm ảnh hưởng tiêu cực đến thái độ sử dụng collagen người tiêu dùng sản phẩm có nguồn gốc từ collagen Ngoài ra, số collagen thu nhận từ lợn số động vật khác không giết mổ theo quy định số tơn giáo không sử dụng số sản phẩm Kosher (luật Do Thái liên quan đến thực phẩm) Halal (luật Hồi Giáo thực phẩm) Trong số nguồn nguyên liệu dùng để thay nguồn collagen truyền thống phụ phẩm ngành cơng nghệ chế biến thủy sản vảy, da, bong bóng, xương nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất collagen Trong công nghiệp chế biến cá, lượng phụ phẩm thải chiếm 5070% khối lượng nguyên liệu Hầu hết phụ phẩm sử dụng vào sản phẩm có giá trị thấp phân bón Việc sử dụng hiệu sản phẩm phụ sản xuất sản phẩm giá trị gia tăng, giảm ô nhiễm môi trường chí tạo hội kinh doanh (Liu & ctv., 2015) Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh gen thủy phân có hoạt tính sinh học khả chống oxi hóa, chống đơng, kháng khuẩn, ngăn chặn tia cực tím, chất kích thích cho hormone làm lành bệnh viêm khớp, Ngồi ra, collagen thủy phân có khả hòa tan tốt nước, kể nước lạnh khả tiêu hóa tốt collagen gelatin Vì vậy, collagen thủy phân ứng dụng rộng rãi nhiều ngành cơng nghiệp, có thực phẩm, mỹ phẩm dược phẩm Collagen thủy phân bổ sung vào thức ăn, làm thực phẩm chức hỗ trợ cho sức khỏe, đặc biệt xương da (Guillerminet & ctv., 2012; Daneault, 2014) Collagen thủy phân từ da cá hồi có hoạt tính oxi hóa mạnh phân đoạn có khối lượng phân tử nhỏ kDa khả chống đóng băng sản phẩm tốt phân đoạn từ ö 10 kDa (Wu & ctv., 2018) Nhờ vào khả hòa tan dễ dàng nước, collagen thủy phân thường bổ sung vào nước ép trái giúp tăng cường dinh dưỡng khả tiêu hóa cho người tiêu dùng (Bilek & Bayram, 2015) Ichikawa & ctv (2010) cho 90% collagen thủy phân tiêu hóa Từ máu, peptide (có chứa hydroxyproline) vận chuyển vào mơ đích, ví dụ da, xương sụn, nơi mà peptide đóng vai trò khối cấu tạo cho tế bào địa phương giúp tăng cường sản xuất sợi collagen (Shigemura & ctv., 2014) Collagen thủy phân chứa nhiều peptide, đặc biệt peptide giàu proline, glycine, argininelysine peptide có tính kháng khuẩn tốt (AMP - antimicrobial peptide) vi khuẩn Gram dương vi khuẩn Gram âm Các peptide giàu proline có khả kháng khuẩn mạnh mẽ Micrococcus luteus (Gram dương), Vibrio harveyi (Gram âm) Escherichia coli (Gram âm) (Holfeld & ctv, 2017; Imjongjirak & ctv., 2017) Các peptide giàu glycine có hoạt tính kháng vi khuẩn Escherichia coli KCTC1923 (Gram âm) Staphylococcus aureus (Gram dương) (Rahman & ctv., 2017) Ngoài ra, collagen thủy phân có khả tạo bọt tạo nhũ (Chi & ctv., 2014) Hiện nay, collagen gelatin sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp thực phẩm ngành cơng nghiệp khác với vai trò khác chất nhũ hóa, chất tạo bọt, chất ổn định keo, chất tạo màng Vì vậy, collagen gelatin sử dụng chủ yếu chất phụ gia Gelatin polypeptide khối lượng phân tử 40 đến 90 kDa có nguồn gốc từ collagen Collagen thủy phân acid cho sản phẩm ASC (acid-soluble collagen), enzyme pepsin cho sản phẩm PSC (Pepsinsoluble collagen) ASC, PSC gọi gelatin Gelatin chiết xuất từ da cá chứa khoảng 19 ö 20 loại acid amin acid amin glycine, alanine, proline, hydroxyproline chiếm tỉ lệ lớn (Tamilmozhi & ctv., 2013; Liu & ctv., 2015; Sun & ctv., 2017) Tổng hàm lượng proline hydroxyproline ASC PSC dao động khoảng từ 15% ö 20%, thấp collagen thủy phân từ da lợn da bò (21% 23%) (Abedin & ctv., 2014) Gelatin có khả hòa tan tốt collagen Tách Chiết Collagen Thủy Phân gelatin sử dụng phổ biến Khi collagen gelatin bị thủy phân en- 2.1 Loại bỏ thành phần phi collagen zyme tạo thành peptide có khối lượng phân Thành phần phi collagen phụ phẩm cá tử nhỏ 20 kDa gọi collagen thủy phân bao gồm lipid, khống, sắc tố protein khơng (collagen hydrolysate: CH) (Djagny & ctv., 2001; phải collagen Tùy theo thành phần hóa học Zague, 2008; Boonmaleerat & ctv., 2017) Collacủa loại nguyên liệu mà phương pháp xử lý Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) www.jad.hcmuaf.edu.vn Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh khác Dung dịch NaOH loãng kết hợp NaOH số dung môi không phân cực ethanol, ether, n-hexan thường dùng để loại bỏ chất béo EDTA thường dùng để loại bỏ chất khoáng Việc loại bỏ phụ thuộc vào sản phẩm mà thu nhận, chẳng hạn collagen, gelatin hay collagen thủy phân Để loại bỏ thành phần phi collagen da cá ngừ mắt to, da cá ngâm dung dịch NaOH 0,05 - 0,1 N với tỷ lệ da cá/ dung dịch 1:10 (w/v), khuấy liên tục thay dung dịch NaOH lần, sau rửa nước đến pH trung tính tiếp tục ngâm dung dịch butyric 100g/lít với tỷ lệ da cá/dung dịch butyric 1:10 (w/v) 18 giờ, thay dung dịch butyric lần (Benjakul & ctv., 2010) Đối với da bốn loài cá olive flounder (Paralichthys olivaceus), black rockfish (Sebastes schlegeli ), sea bass (Lateolabrax maculatus) red sea bream (Pagrus major ) thành phần phi collagen loại bỏ cách ngâm vào dung dịch NaOH 0,1N 24 giờ, khuấy liên tục nhiệt độ 50 C (Cho & ctv., 2014) Thành phần phi collagen da cá rô phi loại bỏ cách ngâm dung dịch NaOH 0,05 N với tỷ lệ da cá/ dung dịch NaOH 1:10 (w/v) (Thuanthong & ctv., 2016) Đối với cá trắm cỏ, để loại bỏ protein khơng phải collagen sắc tố vảy, da, bong bóng ngâm 20 thể tích NaOH 0,1M 36 giờ, thay dung dịch kiềm sau 12 giờ, sau rửa với nước cất lạnh Vảy khử canxi với 10 thể tích EDTA 0,5M 72 giờ, thay dung dịch sau 24 Trong đó, da bong bóng cho vào 20 thể tích butyl alcohol 10% (v/w) 24 để loại bỏ chất béo, thay dung dịch 12 giờ, sau rửa với nước cất lạnh (Liu & ctv., 2015) Trên số phương pháp điều kiện xử lý để loại bỏ phần phi collagen da cá tác giả không đưa tỷ lệ phần phi collagen loại bỏ mà ý đến tiêu chất lượng sản phẩm thu hiệu thu hồi sản phẩm Như loại nguyên liệu khác nhau, cần nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện loại bỏ phi collagen 117 chiết phân đoạn tạo sản phẩm collagen thủy phân khác Để thủy phân collagen từ da cá hồi, Wu & ctv (2018) sử dụng enzyme từ Vibrio sp SQS2-3 với tỷ lệ E/S = 1:10 (v/w), pH 4, nhiệt độ thủy phân 450 C, thời gian thủy phân 150 phút thu phân đoạn peptide có khối lượng phân tử nhỏ 20 kDa Khi thủy phân da cá enzyme serine collagenolytic protease từ vi khuẩn Pseudoalteromonas sp SM9913 với hoạt độ 10434 UI/mg, pH 8, nhiệt độ 400 C, tỷ lệ E/S = 1/10 (v/w), thời gian thủy phân thu 95% peptide có khối lượng phân tử nhỏ kDa (Chen & ctv., 2017) Enzyme pepsin từ dày lợn với hoạt độ khoảng 250 UI/mg có khả thủy phân collagen từ da cá (Epinephelus malabaricus) pH 2,1, nhiệt độ 36,620 C, tỷ lệ E/S = 3,6%, thời gian 5,47 giờ; với giống cá này, papain từ mủ đu đủ với hoạt độ 10 UI/mg có khả thủy phân collagen pH 6,38, nhiệt độ 26,220 C, tỷ lệ E/S = 4,5% thời gian 4,25 giờ; khối lượng phân tử peptide thu hầu hết nhỏ kDa (Hema & ctv., 2017) Da cá Acipenser schrenckii thủy phân enzyme Alcalase (Sigma, USA) với tỷ lệ Alcalase/cơ chất 1:20 (w/w) 500 C, pH giờ; flavourzyme (Sigma, USA) hoạt động tốt tỷ lệ flavourzyme /cơ chất 1:20 (w/w), 500C, pH (Nikoo & ctv., 2015) peptide thu có phân tử lượng hầu hết vùng từ 0,5 đến 2,5 kDa Như vậy, thủy phân collagen gelatin từ da cá loại enzyme protease điều kiện thí nghiệm nêu có khả thu collagen thủy phân có khối lượng phân tử nhỏ 20 kDa khả hòa tan tốt kể nước lạnh Tinh Sạch Collagen Thủy Phân Từ Da Cá Nguyên liệu collagen trước thủy phân xử lý để loại bỏ phần phi collagen lipid, khống, protein khơng phải collagen sắc tố Tuy nhiên số lipid chất khống dạng liên kết tồn trở thành tạp chất dịch thủy phân cần phải loại bỏ Ngoài ra, dịch thủy phân chứa nhiều peptide có khối lượng phân tử khác Những peptide có phân 2.2 Thủy phân collagen tử lượng nằm khoảng định Collagen thường thủy phân phương gọi phân đoạn peptide; phân đoạn có pháp sử dụng enzyme protease Tùy thuộc vào tính chất khác nên cần phải tinh loại enzyme nguồn thu nhận enzyme mà sản phân tách phân đoạn để có ứng phẩm có mức độ thủy phân khác Việc tách dụng cụ thể (Chi & ctv., 2014) Các phương pháp www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) 118 Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh lọc, kết tủa, thẩm tích thường dùng để khác Ngoài ra, sử dụng sắc tinh phân đoạn peptide collagen ký lọc gel để phân tách phân đoạn collagen Để tinh collagen thủy phân từ da cá Hồng thủy phân giúp đa dạng hóa sản phẩm colla(Priacanthus Tayenus Priacanthus macracan- gen thủy phân làm cho việc ứng dụng chúng thus) enzyme pepsin, dịch thủy phân dễ dàng hiệu lọc để loại bỏ phần chất béo kết tủa dung Một số tiêu chuẩn chất lượng collagen thủy dịch NaCl 2,6 M với có mặt Tris (hydrox- phân từ cá vài hãng sản xuất ymethyl) aminomethane 0,05 M (pH 7,5) Kết tủa chứng nhận Kosher Halal để ứng dụng tách cách ly tâm 20.000 vòng/phút thực phẩm, mỹ phẩm, đồ uống dược 60 phút 40 C hòa tan acid acetic phẩm trình bày Bảng cho thấy sản 0,5 M, thẩm tích túi cellophane sau sấy phẩm collagen thủy phân đáp ứng nhu cầu đông khơ (Benjakul & ctv., 2010) Collagen hòa sử dụng cho hầu hết người tiêu dùng tan thủy phân pepsin (PSC) từ da cá dưa (Holothuria parva) tinh Ứng Dụng Của Collagen Thủy Phân Từ phương pháp kết tủa dung dịch NaCl 0,8 M Da Cá tách kết tủa cách ly tâm 9.000 vòng/phút 30 phút, sau hòa tan acid acetic 0,5 4.1 Ứng dụng công nghiệp thực phẩm M, đem thẩm tích sấy đơng khơ (Adibzadeh & ctv., 2014) Tùy thuộc vào mức độ thủy phân Tùy theo tính chất cơng nghệ loại mà peptide collagen thu có khối lượng thực phẩm mà loại collagen thủy phân khác phân tử khác nhau, việc kết tủa phức sử dụng chế biến thực phẩm tạp việc ly tâm tách kết tủa khác Gelatin chế biến từ da cá sử dụng Đối với peptide có khối lượng phân tử sản phẩm thực phẩm cần tăng khả tạo nhỏ 10 kDa việc kết tủa ly tâm gel, độ kết dính, tính ổn định, tạo màng, thay khó khăn, đòi hỏi kỹ thuật đại tiên chất béo tạo bọt xốp kẹo dẻo, kẹo tiến sử dụng màng siêu lọc sắc ký marshmallow (Baziwane & He, 2003) lọc gel Collagen thủy phân kết hợp với chitosan để Hiện nay, nhu cầu lớn nguồn collagen thủy phân từ collagen loại I chất lượng cao sử dụng ngành công nghiệp thực phẩm, dinh dưỡng, mỹ phẩm dược phẩm nên cần kỹ thuật tách chiết collagen nhanh, hiệu chất lượng Dịch thủy phân collagen từ da cá thu Tây Ban Nha (Spanish mackerel skin) phân tách qua lọc gel cột Sephadex G-100 thu phân đoạn với khối lượng phân tử trung bình 47,82 kDa; 28,77 kDa; 26,70 kDa; 21,03 kDa; 19,82 kDa; 14,39 kDa; 5,04 kDa (Chi & ctv., 2014) Để tách chiết phân đoạn peptide dịch thủy phân màng siêu lọc ultrafilation có trọng lượng phân tử mặt cắt qua màng khác cần ý điều kiện pH, nhiệt độ, nồng độ protein, áp suất, điều kiện thường ghi catalog loại màng lọc để đạt hiệu lọc tránh tắt nghẽn màng lọc (Fallis, 2013) Vì việc tinh phân đoạn collagen thủy phân cần xác định trọng lượng phân tử phân đoạn collagen thủy phân có dịch thủy phân mục đích cần thu nhận phân đoạn collagen hỗn hợp để chọn màng siêu lọc ultrafiltration có giá trị trọng lượng phân tử mặt cắt qua màng Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) tạo màng giúp khắc phục khả cách ẩm màng chitosan (Ocak, 2018) Trong sản phẩm phó mát, người ta thêm vào hàm lượng collagen thủy phân nhằm ngăn chặn nước Ngoài ra, sản phẩm bơ sữa, collagen thủy phân đóng vai trò quan trọng việc tạo độ mịn, độ sánh cho sản phẩm Khi bổ sung khoảng 2,5% collagen thủy phân vào nước ép cam táo làm tăng làm lượng protein đồng thời làm tăng giá trị cảm quan người tiêu dùng (Bilek & Bayram, 2015) Collagen thủy phân có khối lượng phân tử nhỏ khả hòa tan tốt lại có số hoạt tính sinh học khả chống oxi hóa, chống đơng (Razali & ctv., 2015; Wu & ctv., 2018), khả kháng khuẩn (Holfeld & ctv., 2017; Imjongjirak & ctv., 2017), kích thích số hormone làm lành vết thương viêm khớp (Boonmaleerat & ctv., 2017) nên thường sử dụng sản xuất loại thực phẩm chức 4.2 Ứng dụng mỹ phẩm Collagen thủy phân có hoạt tính sinh học khả chống oxi hóa, kháng khuẩn, giữ www.jad.hcmuaf.edu.vn 119 Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Bảng Một số tiêu chuẩn chất lượng collagen thủy phân1 STT 10 11 12 Chỉ tiêu Trạng thái Mùi Độ hòa tan Hàm lượng protein pH Độ ẩm Hàm lượng tro Hàm lượng asen Phân tử lượng trung bình Tổng số coliforms Salmonella Escherichia coli Yêu cầu Dạng bột màu trắng đến vàng Không mùi > 99,9% > 90% 5,0 - 6,5 < 8% 2,0% Max ppm Max 500 đến 3.000 < 1.000 CFU/gram Âm tính /25 gram Âm tính /10 gram Nutra Food Ingredients, 2018 ẩm ngăn tia cực tím ảnh hưởng đến da người (Bilek & Bayram, 2015), tạo hệ thống bảo vệ, nâng đỡ hỗ trợ đặc tính học da sức căng, độ đàn hồi, độ ẩm Collagen thủy phân giúp trì độ ẩm cho tế bào, 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 (Inoue & ctv., 2016) Chính mà collagen dùng làm nguyên liệu để sản xuất sản phẩm kem dưỡng da cao cấp, dầu gội, sản phẩm dưỡng tóc loại sữa tắm (Zague, 2008) Collagen thủy phân sản phẩm mặt nạ dưỡng da 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, giúp da trẻ hóa, tươi tắn Trong sản phẩm chăm sóc tóc thường có bổ sung lượng collagen thủy phân có tác dụng bảo vệ cho tóc, phục hồi tóc bị hư tổn tác động tia tử ngoại, thuốc nhuộm tóc, thuốc duỗi tóc Collagen sử dụng để hỗ trợ trường hợp da bị tổn thương hay giai đoạn tái tạo da sau điều trị nám, mụn trứng cá, sẹo, rạn da tiêu da thừa sau giảm béo (Sionkowska & ctv., 2017) mỹ phẩm (Langmaier & ctv., 2008) Collagen thủy phân sử dụng hệ thống màng phân hủy sinh học việc bào chế loại thuốc bao gồm thuốc tránh thai, kháng sinh, insulin, hormone tăng trưởng Collagen thủy phân 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 thủy phân dùng việc xây dựng cấu trúc da nhân tạo để chữa trị cho vết bỏng nghiêm trọng Đôi chúng sử dụng kết hợp với silicone, glycosaminoglycan, nguyên bào sợi, tác nhân tăng trưởng hợp chất khác Collagen thủy phân bán thị trường chất bổ sung để chữa bệnh loãng xương (Djagny & ctv., 2001) Ngồi ra, collagen thủy phân phần giúp tích tụ calcium xương Nếu hàm lượng collagen giảm đáng kể, calcium khơng thể tích tụ làm cho xương giòn dễ gãy, sụn dễ bị hao mòn tạo nên đau khớp gối hông (Elam & ctv., 2015; Boonmaleerat & ctv., 2017) Do đó, collagen thủy phân sử dụng chữa bệnh viêm khớp đầu gối (Bello & Oesser, 2006; McAlindon & ctv., 2011); canxi peptide collagen dùng để điều trị bệnh loãng xương (Guo & 4.3 Trong y học dược phẩm ctv., 2015) Trong phẫu thuật nội soi, collagen thủy phân Collagen thủy phân vật liệu có khả ứng dụng để bơi vào ống nội soi, có tác phân hủy sinh học, có tính tương thích sinh học dụng bơi trơn, bác sĩ dễ dàng đưa khả cầm máu nên loại ống vào thể bệnh nhân mà không gây đau vật liệu sinh học lý tưởng cho việc sản xuất Sau thời gian từ 40 60 phút, tan hủy sản phẩm y học Màng collagen thủy phân thể bệnh nhân mà không gây hại Trong nha sử dụng làm bao bì cho thực phẩm, dược phẩm khoa, collagen thủy phân chế tạo thành www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) 120 mảnh bọt biển (sponges), có khả hấp thụ lượng chất lỏng gấp 50 lần khối lượng chúng, chúng có khả cầm máu nhanh chóng Collagen thủy phân sử dụng việc tạo lớp men nhân tạo có chứa ion calcium, phosphate, fluoride áp lên bề mặt thật, để bảo vệ khỏi tác nhân gây sâu Kết Luận Hiện lượng phụ phẩm ngành công nghệ chế biến thủy sản nước ta lớn, chiếm khoảng 50 ö 70% quy trình sản xuất cá fillet bao gồm da, xương, đầu, vây, vẩy nội tạng, chủ yếu dùng để sản xuất thức ăn chăn nuôi phân bón với giá trị kinh tế thấp Trong đó, da cá nguồn nguyên liệu để sản xuất collagen thủy phân tốt Việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp tách chiết tinh chế collagen thủy phân để sản xuất peptide collagen với có hoạt tính sinh học tốt điều cần thiết để tăng cường ứng dụng sản phẩm collagen thủy phân, đặc biệt lĩnh vực thực phẩm, mỹ phẩm dược phẩm Để sản xuất collagen thủy phân, cần thực công đoạn tách chiết tinh Để tách chiết collagen thủy phân cần loại bỏ thành phần phi collagen thủy phân collagen enzyme hầu hết nghiên cứu chưa tối ưu điều điện xử lý phi collagen điều kiện thủy phân Để tinh collagen thủy phân phương pháp kết tủa ly tâm khơng khả thi sản xuất để tách kết tủa cần ly tâm với tốc độ 15000 - 20000 vòng/phút Tùy thuộc vào loại nguyên liệu mà cần nghiên cứu tác nhân điều kiện tối ưu để loại bỏ thành phần phi collagen Cần nghiên cứu lựa chọn enzyme tối ưu hóa điều kiện thủy phân để thu phân đoạn collagen thủy phân mong muốn đồng thời lựa chọn phương pháp tinh lọc qua màng lọc ultrafiltration với khối lượng cắt qua màng khác Tài Liệu Tham Khảo (References) Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh cucumber Holothuria parva Applied Biochemistry and Biotechnology 173(1), 143-154 Baziwane, D., & He, Q (2003) Gelatin: The paramount food additive Food Reviews International 19(4), 423435 Bello, A E., & Oesser, S (2006) Collagen hydrolysate for the treatment of osteoarthritis and other joint disorders: a review of the literature Current Medical Research and Opinion 22(11), 2221-2232 Benjakul, S., Thiansilakul, Y., Visessanguan, W., Roytrakul, S., Kishimura, H., & Meesane, J (2010) Extraction and characterisation of pepsin-solubilised collagens from the skin of bigeye snapper (Priacanthus tayenus and Priacanthus macracanthus) Journal of the Science of Food and Agriculture 90(1), 132-138 Bilek, S E., & Bayram, S K (2015) Fruit juice drink production containing hydrolyzed collagen Journal of Functional Food 14, 562-569 Boonmaleerat, K., Wanachewin, O., Phitak, T., Pothacharoen, P., & Kongtawelert, P (2017) Fish collagen hydrolysates modulate cartilage metabolism Cell Biochemistry and Biophysics 76(1-2), 279-292 Chen, X L., Peng, M., Li, J., Tang, B L., Shao, X., Zhao, F., & Song, X Y (2017) Preparation and functional evaluation of collagen oligopeptide-rich hydrolysate from fish skin with the serine collagenolytic protease from Pseudoalteromonas sp SM9913 Scientific Reports 7(1), 75716 Chi, C F., Cao, Z H., Wang, B., Hu, F Y., Li, Z R., & Zhang, B (2014) Antioxidant and functional properties of collagen hydrolysates from Spanish mackerel skin as influenced by average molecular weight Molecules 19(8), 11211-11230 Cho, J K., Jin, Y G., Rha, S J., Kim, S J., & Hwang, J H (2014) Biochemical characteristics of four marine fish skins in Korea Food Chemistry 159, 200-207 Daneault, A (2014) Hydrolyzed collagen contributes to osteoblast differentiation in vitro and subsequent bone health in vivo Osteoarthritis and Cartilage 22, S131 Di Lullo, G A., Sweeney, S M., Korkko, J., AlaKokko, L., & San Antonio, J D (2002) Mapping the ligandbinding sites and disease-associated mutations on the most abundant protein in the human, type I collagen Journal of Biological Chemistry 277(6), 4223-4231 Djagny, V B., Wang, Z., & Xu, S (2011) Gelatin: A valuable protein for food and pharmaceutical industries: Review Critical Reviews in Food Science and Nutrition 41(6), 481-492 Abedin, M Z., Karim, A A., Latiff, A A., Gan, C Y., Ghazali, F C., Barzideh, Z., & Sarker, M Z I (2014) Biochemical and radical-scavenging properties of sea cucumber (Stichopus vastus) collagen hydrolysates Natural Product Research 28(16), 1302-1305 Elam, M L., Johnson, S A., Hooshmand, S., Feresin, R G., Payton, M E., Gu, J., & Arjmandi, B H (2015) A calcium-collagen chelate dietary supplement attenuates bone loss in postmenopausal women with osteopenia: A randomized controlled trial Journal of Medicinal Food 18(3), 324-31 Adibzadeh, N., Aminzadeh, S., Jamili, S., Karkhane, A A., & Farrokhi, N (2014) Purification and characterization of pepsin-solubilized collagen from skin of sea Fallis, A (2013) Cross Flow Filtration Method Handbook Journal of Chemical Information and Modeling 53(9), 1689-1699 Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) www.jad.hcmuaf.edu.vn Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Guillerminet, F., Fabien-Soulé, V., Even, P C., Tomé, D., Benhamou, C L., Roux, C., & Blais, A (2012) Hydrolyzed collagen improves bone status and prevents bone loss in ovariectomized C3H/HeN mice Osteoporosis International 23(7), 1909-1919 Guo, H., Hong, Z., & Yi, R (2015) Core-shell collagen peptide chelated calcium/calcium alginate nanoparticles from fish scales for calcium supplementation Journal of Food Science 80(7), N1595-601 Hema, G S., Joshy, C G., Shyni, K., Chatterjee, N S., Ninan, G., & Mathew, S (2017) Optimization of process parameters for the production of collagen peptides from fish skin (Epinephelus malabaricus) using response surface methodology and its characterization Journal of Food Science and Technology 54(2), 488496 Holfeld, L., Hoffmann, R., & Knappe, D (2017) Correlating uptake and activity of proline-rich antimicrobial peptides in Escherichia coli Analytical and Bioanalytical Chemistry 409(23), 5581-5592 Hulmes, D J S (2008) Collagen diversity, synthesis and assembly In Fratz, P (Ed.) Collagen: Structure and Mechanics Berlin, Germany: Springer Ichikawa, S., Morifuji, M., Ohara, H., Matsumoto, H., Takeuchi, Y., & Sato, K (2010) Hydroxyprolinecontaining dipeptides and tripeptides quantified at high concentration in human blood after oral administration of gelatin hydrolysate International Journal of Food Sciences and Nutrition 61(1), 52-60 Imjongjirak, C., Amphaiphan, P., Charoensapsri, W., & Amparyup, P (2017) Characterization and antimicrobial evaluation of Sp PR-AMP1, a proline-rich antimicrobial peptide from the mud crab Scylla paramamosain Developmental & Comparative Immunology 74, 209-216 Inoue, N., Sugihara, F., & Wang, X (2016) Ingestion of bioactive collagen hydrolysates enhance facial skin moisture and elasticity and reduce facial ageing signs in a randomised double-blind placebo-controlled clinical study Journal of the Science of Food and Agriculture 96(12), 4077-81 Jenkins, C L., & Raines, R T (2002) Insights on the conformational stability of collagen Natural Product Reports 19(1), 49-59 Langmaier, F., Mokrejs, P., Kolomaznik, K., & Mladek, M (2008) Biodegradable packing materials from hydrolysates of collagen waste proteins Waste Management 28(3), 549-556 Liu, D., Zhang, X., Li, T., Yang, H., Zhang, H., Regenstein, J M., & Zhou, P (2015) Extraction and characterization of acid- and pepsin-soluble collagens from the scales, skins and swim-bladders of grass carp (Ctenopharyngodon idella) Food Bioscience 9, 68-74 McAlindon, T E., Nuite, M., Krishnan, N., Ruthazer, R., Price, L L., Burstein, D., & Flechsenhar, K (2011) Change in knee osteoarthritis cartilage detected by delayed gadolinium enhanced magnetic resonance imaging following treatment with collagen hydrolysate: A www.jad.hcmuaf.edu.vn 121 pilot randomized controlled trial Osteoarthritis and Cartilage 19(4), 399-405 Nikoo, M., Benjakul, S., & Xu, X (2015) Antioxidant and cryoprotective effects of Amur sturgeon skin gelatin hydrolysate in unwashed fish mince Food Chemistry 181, 295-303 Ocak, B (2017) Film-forming ability of collagen hydrolysate extracted from leather solid wastes with chitosan Environmental Science and Pollution Research International 25(5), 4643-4655 Rahman, M S., Choi, Y H., Choi, Y S., & Yoo, J C (2017) Glycin-rich antimicrobial peptide YD1 from B amyloliquefaciens, induced morphological alteration in and showed affinity for plasmid DNA of E coli AMB Express 7(1), Razali, A N., Amin, A M., & Sarbon, N M (2015) Antioxidant activity and functional properties of fractionated cobia skin gelatin hydrolysate at different molecular weight International Food Research Journal 22(2), 651-660 Shigemura, Y., Kubomura, D., Sato, Y., & Sato, K (2014) Dose-dependent changes in the levels of free and peptide forms of hydroxyproline in human plasma after collagen hydrolysate ingestion Food Chemistry 159, 328-332 Silvipriya, K S., Krishna Kumar, K., Bhat, A R., Dinesh Kumar, B., John, A., & Lakshmanan, P (2015) Collagen: Animal sources and biomedical application Journal of Applied Pharmaceutical Science 5(3), 123127 ´ Sionkowska, A., Skrzy´ nski, S., Smiechowski, K., & Kolodziejczak, A (2017) The review of versatile application of collagen Polymers for Advanced Technologies 28(1), 4-9 Sun, L., Hou, H., Li, B., & Zhang, Y (2017) Title: Characterization of acid-and pepsin-soluble collagen extracted from the skin of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) Characterization of acid-and pepsin-soluble collagen extracted from the skin of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) International Journal of Biological Macromolecules 99, 8-14 Tamilmozhi, S., Veeruraj, A., & Arumugam, M (2013) Isolation and characterization of acid and pepsinsolubilized collagen from the skin of sailfish (Istiophorus platypterus) Food Research International 54(2) 1499-1505 Tang, M., Li, T., Gandhi, N S., Burrage, K., & Gu, Y T (2017) Heterogeneous nanomechanical properties of type I collagen in longitudinal direction Biomechanics and Modeling in Mechanobiology 16(3), 1023-1033 Thuanthong, M., Sirinupong, N., & Youravong, W (2016) Triple helical structure of acid-soluble collagen derived from Nile tilapia skin as affected by extraction temperature Journal of the Science of Food and Agriculture 96(11), 3795-3800 Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) 122 Wu, R B., Wu, C L., Liu, D., Yang, X H., Huang, J F., Zhang, J., & He, H L (2018) Antioxidant and anti-freezing peptides from salmon collagen hydrolysate prepared by bacterial extracellular protease Food Chemistry 248, 346-352 Zague, V (2017) Collagen peptides modulates the metabolism of extracellular matrix by human dermal fibroblasts derived from sun-protected and sunexposed body sites Cell Biology International 42(1), 95-104 Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Zague, V (2008) A new view concerning the effects of collagen hydrolysate intake on skin properties Archives of Dermatological Research 300(9), 479-83 Zylberberg, L., & Laurin, M (2011) Analysis of fossil bone organic matrix by transmission electron microscopy Comptes Rendus - Palevol 10(5-6), 357-366 www.jad.hcmuaf.edu.vn ... thường dùng để khác Ngồi ra, sử dụng sắc tinh phân đoạn peptide collagen ký lọc gel để phân tách phân đoạn collagen Để tinh collagen thủy phân từ da cá Hồng thủy phân giúp đa dạng hóa sản phẩm... thành phần phi collagen, sau Từ khóa thủy phân collagen enzyme, cuối tinh phân đoạn collagen thủy phân Dung dịch NaOH thường dùng để loại bỏ phần Collagen thủy phân phi collagen da cá Tùy theo thành... nhỏ 20 kDa khả hòa tan tốt kể nước lạnh Tinh Sạch Collagen Thủy Phân Từ Da Cá Nguyên liệu collagen trước thủy phân xử lý để loại bỏ phần phi collagen lipid, khống, protein khơng phải collagen