QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG COLLAGEN TỪ THỰC VẬT

QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG COLLAGEN TỪ THỰC VẬT Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC SVTH: ĐỖ THỊ MAI TRINH LỜI MỞ ĐẦU Collagen dạng protein cấu trúc sợi dài hầu hết chức khác với dạng protein phổ biến enzyme (cấu trúc collagen) Những bó collagen hay gọi sợi collagen thành phần thể màng tế bào cấu tạo nên hầu hết cá mơ cấu trúc bên ngồi 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 thối hóa gây nếp nhăn tuổi già Trong q trình triết ly collagen có cơng 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 collagen coi loại dược liệu quý để kéo dài tuổi xuân cho người Việc nghiên cứu sản xuất collagen có nhiều ý nghĩa ngành sản xuất thực phẩm, dược phẩm mỹ phẩm, … Trong ngành thực phẩm: collagen ứng dụng để làm vỏ bao xúc xích, kẹo, ứng dụng dạng gelatin Trong y học: collagen ứng dụng việc chế tạo da nhân tạo để điều trị vết bỏng, ứng dụng phẫu thuật chỉnh hình, làm vỏ bọc thuốc, … Trong mỹ phẩm: collagen có vai trị chống nhăn, giữ cho da mềm sáng, collagen nguyên liệu để sản xuất sản phẩm như: mặt nạ, kem dưỡng da, dầu gội, … Nhận thấy nhu cầu lớn collagen Thế Giới Việt Nam năm gần đây, việc sử dụng thuốc hệ thống biểu SVTH: ĐỖ THỊ MAI TRINH cho sản xuất collagen I tương đồng người trình bày báo cáo Các cấu trúc thiết kế từ cDNA mã hóa chuỗi proα1 (I) người để tạo thuốc biến đổi gen biểu collagen I Các chuỗi proα1 (I) tái tổ hợp biểu dạng trimers có liên kết disulfide cho gấp lại thành vòng xoắn ba kết hợp ổn định Hơn nữa, procollagen tái tổ hợp sau xử lý để collagen xảy động vật Một lượng lớn collagen tái tổ hợp tinh chế từ nguyên liệu thực vật Dữ liệu cho thấy trồng thay có giá trị cho việc sản xuất collagen tái tổ hợp cho mục đích y khoa khoa học khác SVTH: ĐỖ THỊ MAI TRINH MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ COLLAGEN .5 1.1 Giới thiệu sơ lược Collagen .5 1.2 Cấu trúc collagen .6 1.2.1 Cấu trúc phân tử collagen .6 1.2.2 Cấu trúc sợi collagen 1.3 Phân loại collagen 1.4 Thành phần acid amin có collagen .11 1.5 Tính chất collagen 11 1.6 Chức collagen .12 1.7 Ứng dụng collagen 13 1.7.1 Ứng dụng collagen thực phẩm 13 1.7.2 Ứng dụng collagen y học dược phẩm 14 1.7.3 Ứng dụng collagen mỹ phẩm 15 1.8 Các yếu tố ảnh hưởng tới collagen 17 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 19 2.1 Cấu trúc chuyển đổi thuốc 19 2.2 Qui trình tách chiết collagen .21 2.2.1 Quy trình thu nhận Collagen xây dựng sau 21 2.2.2 Thuyết minh qui trình 22 2.3 Phân tích Western blot 22 2.4 Phương pháp phân tích kính hiển vi điện tử 22 2.5 Lưỡng sắc tròn 23 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG COLLAGEN TRONG THỰC PHẨM 24 SVTH: ĐỖ THỊ MAI TRINH 3.1 Ứng dụng collagen vào sản phẩm thức uống (trà, cà phê) nhằm bổ sung thêm lượng protein cho thể 24 3.2 Ứng dụng collagen làm sản phẩm thửc uống có cồn 27 3.3 Ứng dụng collagen chế biến sản phẩm từ sữa 30 Tài Liệu Tham Khảo SVTH: ĐỖ THỊ MAI TRINH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ COLLAGEN 1.1 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 mơ quan tảng thể Collagen cung cấp cho mơ 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 cịn chất hữu có xương men giúp chúng chống lại rạn nứt Nó thành phần da, mạch máu, Collagen khơng có 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 SVTH: ĐỖ THỊ MAI TRINH 1.2 Cấu trúc collagen 1.2.1 Cấu trúc phân tử collagen Phân tử collagen (hay gọi tropocollagen) protein hình trụ, dài khoảng 300 nm, đường kính khoảng 1,5 nm Hình 1.1 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 SVTH: ĐỖ THỊ MAI TRINH Hình 1.2 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 khơng có 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 1.1 Sự phân bố amino acid chuỗi polypeptide 1.2.2 Triplet Gly – X – X Tỉ lệ 0,44 Gly – X – I 0,2 Gly – I – X 0,27 Gly – I – I 0,09 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 SVTH: ĐỖ THỊ MAI TRINH 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 1.3 Cấu trúc sợi collage SVTH: ĐỖ THỊ MAI TRINH Hình 1.4 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 Hình 1.5 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 mơ 1.3 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 Hiện tại, có khoảng 13 loại collagen trích chiết Chúng khác ... thực phẩm collagen ứng dụng cụ thể như: sản xuất sợi collagen làm thực phẩm, sản xuất collagen vi tinh thể, ứng dụng collagen giống gelatin Collagen ứng dụng rộng rãi dạng gelatin: + Thực phẩm... cứu sản xuất collagen có nhiều ý nghĩa ngành sản xuất thực phẩm, dược phẩm mỹ phẩm, … Trong ngành thực phẩm: collagen ứng dụng để làm vỏ bao xúc xích, kẹo, ứng dụng dạng gelatin Trong y học: collagen. .. 3: ỨNG DỤNG COLLAGEN TRONG THỰC PHẨM 24 SVTH: ĐỖ THỊ MAI TRINH 3.1 Ứng dụng collagen vào sản phẩm thức uống (trà, cà phê) nhằm bổ sung thêm lượng protein cho thể 24 3.2 Ứng dụng collagen