3.1.3 Ảnh hưởng của các thông số chiết xuất đến sản lượng collagen
Có một số thơng số, chẳng hạn như nhiệt độ, thời gian và nồng độ dung môi, ảnh hưởng đến năng suất chiết xuất collagen từ nguồn cá. Hiệu quả của mỗi thông số này phải là được xem xét và tối ưu hóa để xác định các phạm vi phù hợp để thực hiện các thí nghiệm phân lập collagen.[15]
3.1.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết xuất Collagen.
Nhiệt độ chiết xuất collagen phụ thuộc vào loại cơ chất để chiết xuất collagen phạm vi nhiệt độ để chiết xuất collagen từ da cá nói chung làtừ 4 đến 25oC, kể từ collagen cá có nhiệt độ biến tính từ 30 đến 40oC.Hơn nữa, khi sử dụng pepsin, cần thận trọng hơn khi giữ nhiệt độ thấp (4–10oC), vì điều này
Enzyme rất nhạy cảm với nhiệt độ cao (trên 60oC), có thể dẫn đến q trình tự tiêu của nó và hủy kích hoạt. Khi q trình phân cắt của pepsin kết thúc, các mẫu thường được làm nóng đến 90oC trong vài phút để vơ hiệu hóa enzym, ngăn nó phân hủy thêm collagen cấu trúc. Liên quan đến sự chuyển khối diễn ra trong quá trình chiết xuất, sự gia tăng nhiệt độ sẽ gây ra sự giảm độ nhớt của dung dịch chiết, do đó làm tăng khối lượng chung tốc độ truyền tải. Tuy nhiên, việc tăng nhiệt độ trên điểm biến tính của collagen sẽ dẫn đến sự phân hủy nhiệt của các protein cô lập. Khai thác collagen từ nguồn cá là chủ yếu được thực hiện từ 4 đến 10oC, cho phép pepsin phân cắt các liên kết chéo trong bộ ba collagen xoắn mà không làm hỏng cấu trúc của các peptit. [15]
3.1.3.2. Ảnh hưởng của thời gian chiết xuất.
Ảnh hưởng của thời gian chiết xuất đối với sản lượng collagen có thể được giải thích bằng cách chuyển khối t› lệ. Q trình chiết xuất được kiểm sốt mạnh mẽ bởi q trình khuếch tán, quá trình này phụ thuộc vào thời gian; vì thế, sự phục hồi của collagen sẽ tiếp tục tăng khi kéo dài thời gian chiết xuất.
Tuy nhiên, thời gian chiết xuất quá nhiều có thể dẫn đến sự phân hủy của các peptit đã bị lọc. Trong trường hợp như vậy, dung dịch axit bắt đầu phá vỡ các chuỗi collagen, kích thích sự phân hủy của chúng và giảm năng
suất chiết xuất cuối cùng. Hơn nữa, thời gian chiết xuất lâu sẽ làm cho quá trình chiết xuất
quy trình khơng phù hợp với quy mô công nghiệp. Thời gian tối ưu để đạt được năng suất tối đa là 36 giờ. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu khác, việc tăng
thời gian chiết xuất đã thay đổi năng suất từ 15,3 đến 19,3% [15]
3.1.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi.
Hầu hết các phương pháp chiết xuất collagen AcOH được thực hiện bằng cách sử dụng 0,5 M AcOH. Số mol cao hơn sẽ gây ra sự phân hủy của các peptit, do đó làm giảm cả sản lượng và độ tinh khiết của sản phẩm cuối cùng. Arumugam và cộng sự. đã nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ AcOH đếnnsản lượng collagen của da cá duy nhất sử dụng một phạm vi nồng độ từ 0,2 đến 1 M trong khi tất cả các loại khác các biến thực nghiệm được giữ không đổi. Khi nồng độ AcOH đạt 0,6 M, sản lượng của collagen tăng lên 16 mg collagen / g da cá. Ngoài 0,6 M, sản lượng collagen giảm xuống 12,5 mg collagen / g da cá, vì tác dụng phân hủy do dư axit gây ra. Hơn nữa, các axit hữu cơ khác, chẳng hạn như axit xitric và axit lactic, có thể được sử dụng để chiết xuất collagen. Các axit vơ cơ (ví dụ: HCl) cũng có thể được áp dụng để chiết xuất collagen; tuy nhiên, hiệu quả của chúng thấp hơn so với các axit hữu cơ. Các axit hữu cơ có hiệu quả hơn trong việc hịa tan các chất không liên kết chéo collagen và phá vỡ một số liên kết chéo giữa các sợi trong collagen. Do đó, do thấp chi phí và hiệu suất tuyệt vời, AcOH là dung môi hữu cơ được sử dụng nhiều nhất để phân lập collagen từ phụ phẩm từ cá.
Một yếu tố quan trọng khác liên quan đến chiết xuất AcOH là tác dụng của pepsin được sử dụng để cắt telopeptide kết thúc chuỗi xoắn ba collagen. Ảnh hưởng của nồng độ pepsin (giữa 1và 10%) không được bỏ qua: nhiều phân tử enzyme làm tăng tốc độ tiêu hóa của telopeptide kết thúc, do đó tăng tốc độ rửa trơi và đảm bảo chiết xuất collagen hiệu quả hơn peptit. Khi nồng độ pepsin đạt đến một giá trị ngưỡng (khoảng 10%), phụ thuộc vào bản chất và lượng nguyên liệu ban đầu được sử dụng, tất cả các vùng telopeptit đều trải qua q trình phân cắt. Sau đó, nhiều pepsin trên
ngưỡng có thể làm giảm năng suất khai thác, vì nó sẽ bắt đầu phân hủy các phân tử collagen hòa tan.[15]
3.1.3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn - lỏng
T› lệ S/L được định nghĩa là lượng nguồn collagen rắn chia cho khối lượng chất lỏng dung dịch được sử dụng để chiết xuất. Nói chung, việc tăng lượng dung dịch sẽ nâng cao tương tác giữa các proton tự do và các axit amin của chuỗi collagen, do đó cải thiện sự phân cắt của các liên kết chéo có trong chuỗi collagen. Sự giảm t› lệ rắn - lỏng tăng cường tốc độ khử trùng hợp của các peptit, vì một lượng lớn axit dẫn đến sự phân mảnh của chuỗi collagen, do đó tạo ra sản phẩm giàu peptit trọng lượng phân tử thấp hơn. Vì kích thước phân tử của những protein này quyết định mạnh mẽ chức năng của chúng trong các quá trình sinh học, t› lệ rắn-lỏng cần được điều chỉnh liên quan đến ứng dụng của sản phẩm cô lập, một số nghiên cứu đã sử dụng t› lệ S / L từ 1/40 đến 1/50, thấp hơn so với các nghiên cứu khác trong đó t› lệ rắn-lỏng là 1/10 đã được sử dụng. Như lượng dung môi tăng lên, mô cá sẽ tiếp xúc với một lượng lớn dung dịch tươi hơn, do đó thúc đẩy t› lệ hịa tan collagen peptide.[15]
3.2 Thiết bị sản xuất
3.2.1. Máy chưng cất đạm.