Collagen có thể tác dụng với acid và kiềm, do trên mạch của collagen có gốc carboxyl và amin. Hai gốc này quyết định hai tính chất của nó. Trong điều kiện có acid tồn tại, ion của nó tác dụng với gốc amin, điện tích trên carboxyl bị ức chế (hình thành acid yếu có độ ion hóa thấp). Trái lại gốc amin bị ion hóa tạo NH3+.
Môi trường H+ SVTH: VÕ THỊ HỒNG LINH Trang 26 NH 3 + …Cl - H COO NH 3 + …Cl - NH 3 +…Cl- COOH COOH NH3+…Cl-
Môi trường OH-
Trong điều kiện có nước, nước có thể tác dụng với nhóm gốc có mang điện trong kết cấu protide và những ion Na+, Cl- hình thành tác dụng hợp nước phụ của collagen, khiến collagen trong môi trường acid, kiềm có độ hút nước cao hơn trong nước nguyên chất. Ngoài ra acid và kiềm có thể làm cho collagen biến đổi như sau:
Cắt đứt mạch muối (liên kết giữa –NH3+…COO-) làm đứt mạch peptide trong mạch chính.
Làm đứt liên kết hydrogen giữa gốc –CO…NH– của mạch xung quanh nó. COO- NH 3 + +H 3N +H 3N NH3+ OOC Na+ -OH H+ HO- H+ Cl- H+ OH- H+ OH- Na HO- H+ Cl- H+ OH- COO-…Na+ NH2 COO-…Na+ NH2
NH
2 + …Na - COO
NH
Làm acid amin bị phân hủy giải phóng amoniac.
Cùng với những biến đổi đó, điểm đẳng điện của collagen hạ xuống thấp, (vì những biến đổi đó mang tính chất thủy phân làm cho các nhóm gốc có tính hoạt động tăng lên nhiều).
Acid và kiềm đều có thể phân hủy collagen, nhưng sự phân hủy của collagen cho tới nay vẫn chưa có khái niệm chính xác. Để biểu thị sự biến đổi chính xác của collagen dưới tác dụng của acid, kiềm nói chung đều dùng độ keo phân giải làm chỉ tiêu. Độ keo phân giải là chỉ số keo sinh thành sản phẩm có thể tan trong nước (thường là trong điều kiện đun nóng), những sản phẩm này dưới nồng độ tương ứng tiến hành làm lạnh có thể biến thành keo.
Theo kết quả nghiên cứu tác dụng của vôi đối với collagen có thể làm tăng độ phân giải của nó rất mạnh, trong điều kiện nhiệt độ thường thời gian dài có thể xúc tiến sự phân giải của collagen (tùy độ phân giải của nó rất thấp) lúc nhiệt độ tăng lên hoặc xử lý bằng kiềm thì độ phân giải tăng lên.
Collagen phân giải biến thành gelatin, căn cứ vào giả thuyết của Hofmeister phản ứng sẽ tiến hành như sau:
C102H149N31O38 + H2O C102H151N31O39
(Collagen) (Gelatin)
Lúc xử lý ở nhiệt độ cao trong nước, keo dễ tiếp tục thủy phân thành: C102 H151N31 O39 + 2H2O C55 H85 N17O22 + C47 H70O19 + 7N2 (Gelstose) (Gletone)
Từ đó thấy rằng trong quá trình trích ly gelatin cần thiết phải khống chế nhiệt độ và thời gian thích hợp để đảm bảo chất lượng của gelatin.
Ngoài ra, Collagen trong dung dịch muối trung tính cùng với gốc –COOH và –NH2 tạo thành các hợp chất muối. Tác dụng phân giải collagen của NaCl so với Na2SO4 mạnh hơn
SVTH: VÕ THỊ HỒNG LINH Trang 28
to ;xt
( do độ điện ly của NaCl lớn hơn). Nhiều thực nghiệm cho thấy rằng tác dụng của trypsine đối với collagen đã xử lý ( như đun nóng, ngâm acid, kiềm , muối, tác dụng của pepsin, tác dụng cơ học,...) thì nó có tác dụng phân giải, với điều kiện thích hợp nhất là ở nhiệt độ 370C, pH = 8,1 – 8,2.
1.4.3 Sự biến tính
Dưới tác dụng của các chất hóa học như axit, bazơ, muối, các dung môi như ancohol, các tác nhân vật lý như khuấy trộn cơ học, nghiền, tia cực tím,… Cấu trúc xoắn bậc ba của collagen bị biến đổi làm cho các liên kết hydro, các liên kết ion bị phá vỡ nhưng không phá vỡ được liên kết peptid, tức là cấu trúc bậc một vẫn giữ nguyên.
Sau khi bị biến tính Collagen thường có các tính chất sau :
Độ hòa tan giảm do làm lộ các nhóm kỵ H2O vốn ở bên trong phân tử protein. Tức là khi collagen chưa biến tính, các acidamin có các nhóm kỵ nước nằm bên trong phân tử collagen. Khi bị biến tính, phân tử Collagen lúc này chỉ là trình tự sắp xếp các acidamin mạch thẳng, làm cho các nhóm kỵ nước lộ ra ngoài nên độ hòa tan cả collagen bị giảm đi.
Khả năng giữ nước giảm, cấu trúc bậc bốn giúp cho collagen có khả năng hydrat hóa tạo thành màng hydrat bao quanh. Khi biến tính mất đi cấu trúc bậc bốn thì khả năng hydrat hóa không còn, vì thế nên collagengiữ õnước kém.
Hoạt tính sinh học ban đầu mất đi. Điều này là hiển nhiên vì hoạt tính sinh học của một protein được quyết định bởi các cấu trúc bậc hai, bậc ba và bậc bốn. Khi cấu trúc này mất đi, protein chỉ là các polypeptid, và không có hoạt tính sinh học. Hoạt tính sinh học ban đầu mất đi. Điều này là hiển nhiên vì hoạt tính sinh học của một protein được quyết định bởi các cấu trúc bậc hai, bậc ba và bậc bốn. Khi cấu trúc này mất đi, protein chỉ là các polypeptid, và không có hoạt tính sinh học. Tăng độ nhạy đối với sự tấn công của enzyme protease do làm xuất hiện các liên kết peptide ứng với trung tâm hoạt động của protease.
Tăng độ nhớt hiện tại.
Mất khả năng kết tinh, collagen có khả năng kết tinh trong các môi trường muối hoặc cồn. Ở các điều kiện pH nhất định dung dịch collagen không bền và kết tinh gọi là pH đẳng điện. Khi bị biến tính điểm đẳng điện của protein không còn và chúng khó có thể kết tinh.