Luận văn công nghệ thực phẩm Nghiên cứu phương pháp xử lí da cá thu nhận collagen

Khác với các protein khác, trong collagen không có chứa tryptophan, cystine, cystein, còn tyrosin, histidin và các acid amin chứa lưu huỳnh mỗi loại hiện diện không quá 1%, điều này làm

Lời mở đầu

Ngày nay đời sống ngày càng nâng cao, nhu cầu làm đẹp càng trở nên phổ biến hơn Con người theo năm tháng phải già đi, làn da dễ bị lão hóa , vì thế để giữ được vẻ đẹp, sự căng mịn của làn da người ta sử dụng một loại protein có tính năng đàn hồi, giúp duy trì làn da trẻ mãi theo năm tháng, protein có tính năng kì diệu đó chính là collagen

Hiện nay collagen trở thành một protein được nghiên cứu phổ biến để bổ sung vào các thành phần kem dưỡng da, hay để chữa trị các vết bỏng… Collagen được chiết xuất từ nhiều nguồn động thực vật khác nhau và theo những nghiên cứu mới nhất thì collagen được chiết xuất từ da cá là tương thích với da người hơn Không giống với những loại collagen thu được từ những phương pháp trước đây, collagen từ cá được hấp thụ hoàn toàn trên da người Cá sống trong phạm vi rộng lớn với các điều kiện về nhiệt độ, độ sâu

và áp suất khác nhau Điều này có nghĩa là collagen trích từ da cá có một sức chống chịu đặc biệt với các phá hủy lý và hóa học

Ở Việt Nam chúng ta nổi bật là nghề nuôi trồng, khai thác và chế biến các loài cá da trơn ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long với hai đối tượng thủy sản nước ngọt chính yếu là cá tra và cá basa Tổng sản lượng cá da trơn ở khu vực này trong năm 2004 đạt khoảng 200.000 tấn và theo dự kiến của Bộ thủy sản từ năm 2005 đến 2010 sẽ nâng tổng sản lượng lên 500.000 tấn/năm Với sản lượng khai thác và chế biến lớn như vậy, có thể thấy lượng phế phụ liệu (chiếm khoảng 50 - 60% nguyên liệu) thải ra trong quá trình chế biến là rất lớn Vì vậy đã có nhiều nghiên cứu cho việc tận thu nguồn phế liệu cá da trơn,

và đặc biệt ở đây ta chú ý tới nguồn phế liệu da cá trơn để nghiên cứu trong công nghệ sản xuất collagen bởi vì da cá có chứa khá cao hàm lượng collagen Vấn đề đặt ra ở đây là

da cá có lẫn khá nhiều tạp chất, đặc biệt là màu và mùi là những thành phần rất khó loại

bỏ, là một trong những vấn đề khó khăn để chiết và thu collagen tinh khiết Vì thế để có thể thu được collagen tinh khiết, để đỡ tốn công trong quá trình chiết cũng như tinh sạch collagen về sau ta tiến hành nghiên cứu phương pháp rửa loại những phần phi collagen ra khỏi da cá

Do đó, ”Nghiên cứu phương pháp xử lí da cá thu nhận collagen” là đề tài nhằm

giải quyết một vấn đề làm tiền đề cho quá trình chiết và tinh sạch collagen về sau

Mặc dù chúng tôi đã tập trung nghiên cứu nhưng do thời gian và năng lực có hạn, những kết quả đạt được mới chỉ là những khảo sát ban đầu

Chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn

MỤC LỤC

Chương 1 - TỔNG QUAN 1

1.1 CẤU TẠO CỦA DA CÁ 1

1.1.1 Giải phẫu và chức phận của da cá: 2

1.1.2 Thành phần hóa học của da: 3

Các loại protein tạp 3

Các thành phần khác 5

1.2 KHÁI QUÁT VỀ COLLAGEN [2] 5

1.2.1 Cấu tạo của collagen 8

1.2.2 Phân loại collagen 17

1.2.3 Ứng dụng của collagen 20

1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DA CÁ ĐỂ THU NHẬN COLLAGEN 26

1.3.1 Một số phương pháp phân loại những phần phi collagen 26

1.3.2 Những nghiên cứu về collagen ở Việt Nam và trên thế giới 30

1.3.3 So sánh collagen từ cá và collagen từ các loại gia súc 31

Chương 2 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI: 33

2.2 NGUYÊN LIỆU - HÓA CHẤT – DỤNG CỤ: 33

2.2.1 Nguồn nguyên liệu 33

2.2.2 Hóa chất: 33

2.2.3 Dụng cụ - thiết bị 34

2.3 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 34

2.3.1 Phương pháp thí nghiệm: 34

2.3.2 Phương pháp phân tích 35

2.3.3 Quy trình nghiên cứu: 47

2.3.4 Đánh giá nguyên liệu 49

2.3.5 Các thông số khảo sát trong quá trình thí nghiệm 49

Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 51

3.1 ĐÁNH GIÁ NGUỒN NGUYÊN LIỆU 51

3.1.1 Khảo sát các thành phần của da cá tra 51

3.1.2 Nhận xét trên nguồn nguyên liệu 51

3.2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LOẠI LIPID 52

3.2.1 Nồng độ LASNa và NaOH 52

3.2.2 Nồng độ NaCl 54

3.2.3 Đánh giá quy trình loại béo 56

3.3 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TẨY MÀU 58

3.3.1 Nồng độ NaOH và thời gian tẩy màu 58

3.3.2 Nồng độ H2O2 và thời gian tẩy màu 61

3.3.3 Tỉ lệ da/dung dịch 63

3.3.4 Đánh giá quá trình tẩy màu: 65

3.4 HÀM LƯỢNG COLLAGEN TRONG DA CÁ 66

3.5 Nhận xét trên quy trình thí nghiệm 68

3.5 Đánh giá da cá đã xử lí: 70

Chương 4 - KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 71

4.1 KẾT LUẬN 71

4.2 KIẾN NGHỊ 71

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 – Sự phân bố các amino acid trong chuỗi polypeptide 8

Bảng 1.2 – Kết cấu chuỗi và sự phân bố của các loại collagen trong cơ thể người [1] 19

Bảng 3.3 – Thành phần da cá tra nguyên liệu 51

Bảng 3.4 – Các phương pháp xử lý da cá 56

Bảng 3.5 – Hàm lượng (%) lipid & tro của da 56

Bảng 3.6 – Đường chuẩn của độ hấp thu theo nồng độ của hydroxyproline 66

Bảng 3.7 – Hàm lượng (%) collagen trong da cá (Phụ lục) 67

Bảng 3.8 – So sánh kết quả xử lý của 2 phương pháp 68

Bảng 3.9 – Thành phần da sau xử lý 70

DANH MỤC HÌNH

Chương 1 -TỔNG QUAN 1

Hình 1.1- Hình dạng cá tra (Pangasius hypophthalmus) 1

Hình 1.2 – Cấu tạo da cá 2

Hình 1.3 – Vị trí của collagen trong da 6

Hình 1.4 – Các liên kết sợi ở collagen 7

Hình 1.5 – Cấu trúc của phân tử collagen (triple helix) 9

Hình 1.6 – Cấu trúc của procollagen và sự chuyển từ procollagen sang tropocollagen 10

Hình 1.7 – Sự hình thành các liên kết ngang 10

Hình 1.8 – Cấu trúc bậc 2 của collagen 11

Hình 1.9 – Cấu trúc bậc 3 của collagen 12

Hình 1.10 – Cấu trúc bậc 4 của collagen 12

Hình 1.11 – Cấu trúc sợi của collagen 13

Hình 1.12 – Quá trình tổ hợp tạo sợi của các phân tử collagen 14

Hình 1.13 – Sự sắp xếp của phân tử collagen trong một sợi 15

Hình 1.14 – Hình ảnh của bó sợi (a) và sợi (b) collagen 16

Hình 1.15 – Một vài dạng sinh học của collagen 18

Hình 1.16 – Keo dán collagen 20

Hình 1.17 – Collagen áp dụng trong việc điều trị vết bỏng 22

Hình 1.18 – Bột collagen sản xuất từ da và vảy cá 25

Hình 1.19 – Collagen dạng gel 26

Hình 1.20 – Quy trình xử lý da của Gudmundsson và Hafsteinsson 28

Hình 1.21 – Đồ thị so sánh khả năng hấp thụ vào máu của collagen trích ly từ cá và tự lợn

32

Hình 2.22 – Máy xác định ẩm bằn tia hồng ngoại 36

Hình 2.23 – Không gian màu CIELAB 42

Hình 2.24 – Không gian màu CIELCH 44

Hình 2.25 – Quy trình nghiên cứu xử lý da cá tra bằng muối 48

Hình 3.26 – Biểu đồ biểu thị ảnh hưởng của nồng độ LASNa va NôH lên quá trình loại lipid từ da cá 53

Hình 3.27 – Biểu đồ biểu thị ảnh hưởng của nồng độ NaCl lên quá trình loại lipid từ da cá 55 Hình 3.28 – Đồ thị biểu thị ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian lên quá trình tẩy màu 60 Hình 3.29 – Đồ thị biểu thị ảnh hưởng của nồng độ H2O2 và thời gian lên quá trình tẩy màu 63 Hình 3.30 – Đồ thị biểu thị ảnh hưởng của tỉ lệ da/dung dịch lên quá trình tẩy màu 65

Hình 3.31 – Đồ thị biểu diễn đường chuẩn của độ hấp thụ theo nồng độ hydroxyproline 67 Hình 3.32 – Quy trình sản xuất collagen từ da cá 69

DANH MỤC MỘT SỐ THUẬT NGỮ VÀ

CHỮ VIẾT TẮT

Chương 1 - TỔNG QUAN

1.1 CẤU TẠO CỦA DA CÁ

Họ cá tra (Pangasiidae) bao gồm một số loài cá có kích thước lớn, phân bố khá rộng từ Tây Nam Á đến Đông Nam Á Họ cá tra hiện nay có 2 giống: Pangasiidae (gồm 15 loài)

và Helicophagus (có 2 loài được phát hiện).

Tên tiếng Anh của cá tra: Shutchi catfish

Tên khoa học của cá tra: Pangasius hypothalamus (Sauvage, 1878).

Cá tra được xếp vào nhóm cá da trơn và được phân loại theo hệ thống như sau : giống

Pangasiidae, họ Pangasius, bộ Siluriformes, lớp Actinopterygii, ngành Chordata, giới

Animalia

Hình 1.1- Hình dạng cá tra (Pangasius hypophthalmus)

Theo Tyson Roborts và Chavalit Vidthayamon (1991) có khoảng 20 loài trong giống cá tra được tìm thấy ở Châu Á., riêng ở Việt Nam có 9 loài thuộc giống này (Mai Đinh Yến, 1992)

Ở nước ta hiện nay, cá Tra đang được coi là loại cá nuôi có năng suất cao nhất trong nghề nuôi trồng thủy sản, năng suất trung bình khoảng 30 – 45 tấn/ha

Với một năng suất lớn như vậy nhưng tỉ lệ thịt fillet của cá Tra thịt fillet là 39,3% thì lượng phụ phẩm là cực kỳ lớn Để giải quyết vấn đề này, người ta sử dụng da cá để sản xuất collagen, gelatine và nguyên liệu dùng để sản xuất collagen và gelatine từ da cá chiếm khoảng 5 – 6%

1.1.1 Giải phẫu và chức phận của da cá:

Da là một màng mô dai mềm dẻo che phủ toàn bộ cơ thể, là cơ quan có diện tích rộng nhất của cơ thể Da có tổ chức cấu tạo khá phức tạp, gồm 3 lớp: lớp biểu bì, tuyến dịch và lớp bì kết hợp chặt chẽ với nhau

Hình 1.2 – Cấu tạo da cá

 Lớp biểu bì (Epidermis)

Lớp biểu bì là lớp ngoài cùng của da, là một lớp mỏng được làm từ những tế bào sống Epidermis là một lớp da ngoài trên bề mặt, hình thành nên một màng nhầy không bào

- Chức năng của lớp biểu bì:

Lớp biểu bì có chức năng bảo vệ cơ thể chống những ảnh hưởng có hại của môi trường bên ngoài, chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn đồng thời tạo thành một hàng rào sinh học cách điện và nhiệt, giữ nước cho cơ thể Nếu mất lớp biểu bì sự mất nước qua da sẽ tăng nhiều lần hơn so với bình thường

 Tuyến dịch (Epidermal Glands):

Tuyến dịch bao gồm dịch nhày và những tế bào hình hạt

- Dịch nhầy: Cấu tạo từ nước nhày glycoprotein và những dạng khác nhau bao gồm

cả dịch gelatine

- Tế bào hạt: lớp này chứa nhiều mạch máu, cơ và tế bào, đa phần khó loại bỏ được Hình thành bởi những hợp chất hữu cơ dạng alkaloid (chất độc) và những nguyên

tố hóa học khác

 Lớp bì (Dermis):

Đây là phần da có thành phần chính là collagen quy định đặc điểm cấu trúc của da Những sợi collagen phân bố trong những sợi bundles Tất cả nằm trong mạng lưới nội bào Những sợi bundles đan dệt với nhau làm cho da có khả năng co dãn hai chiều

Hạ bì là một lớp mô liên kết-mỡ, dạng sợi đặc điểm:

- Lớp collagen nghiêng đều 450C so với trục cơ thể

- Sắp thành từng lớp, hình thành nên dạng xoắn ốc như gỗ dán, gia tăng độ bền

- Chống lại lực mà lớp da biến dạng gây ra và có tác dụng như một đầu máy kéo

 Các bộ phận khác:

• Placoid (Dermal Denticles):

- Giảm trọng lượng cơ thể, gia tăng sự mềm dẻo, cải thiện tính linh hoạt cho cơ thể

- Một số cấu tạo có thể làm giảm đến mức tối thiểu những ảnh hưởng do các dao động trong nước tác động đến cơ thể

• Rhomboid (Ganoid/Cosmoid):

- Ngoài chức năng bảo vệ cơ thể, rhomboid còn giữ vai trò duy trì mức độ giới hạn giữa tính mềm dẻo và cứng nhắc của cơ thể

• Elasmoid (Cycloid & ctenoid):

- Điều tiết tỉ lệ cũng như khoảng cách gối lên nhau của các lớp vảy để đảm bảo tính linh hoạt cho cơ thể cá

- Những tế bào này có trọng lượng rất nhẹ, giúp giảm trọng lượng cho cơ thể cá

 Albumin

Hòa tan trong nước, trong dung dịch muối loãng, acid loãng và kiềm loãng, kết tủa trong dung dịch (NH4)2SO4 bảo hòa, khi đun nóng dễ đông vón lại Trong khâu ngâm nước nguyên liệu, đại bộ phận có thể khử đi.

Đối với acid nó tương đối ổn định là vì liên kết disulfit của nó không bị acid thủy phân Keratin có thể bị phá hủy trong môi trường kiềm tại liên kết disulfit của nó

 Elastin

Trong tổ chức mô liên kết của nguyên liệu da còn có elastin, nhưng cho tới nay việc nghiên cứu elastin còn rất ít Những tính chất đã được xác định là elastin tương đối ổn

định trong môi trường acid, kiềm, không tan trong nước Trong quá trình trích ly gelatin,

nó có ảnh hưởng nhất định, nhưng có lợi cho quá trình

 Sắc tố

Các sắc tố (đen, đỏ, nâu…) ít tan trong nước và acid loãng mà có thể tan trong dung dịch kiềm loãng (như dung dịch KOH, NaOH…)

1.2 KHÁI QUÁT VỀ COLLAGEN [2]

Là một loại protein chiếm tới 25% tổng lượng protein trong cơ thể người, collagen

có chức năng chính là kết nối các mô trong cơ thể lại với nhau Nó giống như một chất

“keo” dính các bộ phận trong cơ thể người lại thành một khối hoàn chỉnh, nếu không có chúng cơ thể người sẽ chỉ là các phần rời rạc Chỉ riêng điều này cũng đã chỉ ra tầm quan trọng của collagen đối với sự sống của con người

Hình 1.3 – Vị trí của collagen trong da

Riêng với làn da, ngoài nhiệm vụ liên kết collagen còn có nhiệm vụ tạo sự đàn hồi Đây chính là lý do tại sao collagen ở da có định dạng khác so với collagen ở các bộ phận khác Các liên kết sợi collagen ở da lỏng hơn nhằm làm tăng sự đàn hồi và tính linh hoạt của collagen, tuy nhiên cũng vì vậy mà chúng dễ bị tổn thương hay đứt gẫy do tác động bên ngoài

Collagen của da khoẻ mạnh và liên kết tốt sẽ giúp da có sự đàn hồi như không bị rạn khi mang thai, không bị da thừa khi giảm cân, không bị nếp nhăn khi chuyển động cơ lặp

đi lặp lại, không bị chùng nhão da mặt và không bị sẹo sau tổn thương Chính vì vậy, collagen đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong sức khoẻ cũng như sắc đẹp của con người

Hình 1.4 – Các liên kết sợi ở collagen

Collagen chiếm khoảng 20-30% tổng số protein động vật tham gia vào thành phần

mô liên kết xốp và đặc, mô xương, mô da, mô sụn tạo cấu trúc cơ thể hoàn chỉnh Ở da collagen chiếm 15-25% (theo mô ẩm) và 81% (theo mô khô)

Collagen là protein dạng sợi, đàn hồi được do đó bảo vệ cơ chống lại sự kéo căng Khác với các protein khác, trong collagen không có chứa tryptophan, cystine, cystein, còn tyrosin, histidin và các acid amin chứa lưu huỳnh mỗi loại hiện diện không quá 1%, điều này làm vắng mặt các cầu nối disulfua (-S-S) trong cấu trúc collagen là nguyên nhân cho tính “mềm dẻo” hơn của nó so với keratin Nhưng ngược lại, collagen chứa đến 30% glycerin, 10% hydroxyprolin, 12% prolin, 11% alanin Như vậy theo thành phần collagen không phải là protein hoàn thiện Thành phần của acid amin có thể thay đổi theo tuổi con vật Tuy nhiên có thể đưa ra công thức trung bình của collagen là C102H149O39N31

Collagen là một protein có cấu trúc bậc 4 điển hình, do các đơn vị Tropocollagen cấu trúc bậc 3 tổ hợp theo các hướng dọc và ngang làm collagen có nhiều mức cấu trúc.Trong cấu trúc phân tử collagen, do tương tác giữa các mạch polypeptid làm cho phân tử có những vùng kỵ nước và vùng phân cực mang điện tích sẽ tạo nên khả năng háo nước làm trương nở collagen

1.2.1 Cấu tạo của collagen

Collagen là một loại protein tương đối đơn giản gồm có ba chuỗi amino acid riêng biệt xoắn lại với nhau giống như một sợi dây thừng Mỗi sợi collagen gồm có hàng nghìn

cấu trúc amino acid, chủ yếu gồm có glycine và proline, hydroxyproline

Collagen không có chứa tryptophan, giàu thành phần glycine, proline và hydroxyproline, là một trong số ít những protein có chứa hydroxylysine Nó chứa khoảng 33% glycine, 12% proline và 11% hydroxyproline Các amino acid sắp xếp trong chuỗi xoắn ốc theo các dãy với sự phân bố như sau:

Bảng 1.1 – Sự phân bố các amino acid trong chuỗi polypeptide

Gly – X – XGly – X – IGly – I – XGly – I – I

0,440,20,270,09

Trong đó, I là imino acid (proline và hydroxyproline), X là các amino acid khác Glycine chiếm gần 1/3 trong tổng số các amino acid và nó được phân bố một cách đều đặn tại vị trí mỗi 1/3 xuyên suốt trong phân tử collagen Do glycine có các nhánh phụ nhỏ nhất nên sự lặp lại của nó cho phép các chuỗi polypeptide kết hợp chặt chẽ với nhau hình thành nên một đường xoắn ốc với khoảng trống nhỏ ở phần lõi

1.2.1.1 Đặc điểm cấu trúc phân tử của collagen [1]

Hình 1.5 – Cấu trúc của phân tử collagen (triple helix)

Phân tử collagen hay còn gọi là tropocollagen là những phần tử nhỏ, chúng sẽ tập hợp thành những phần tử lớn hơn là các sợi, rồi sau đó hình thành các bó collagen Mỗi phân tử collagen dài khoảng 300 nm, đường kính 1,5 nm, được tạo thành bởi 3 chuỗi polypeptide (alpha peptide) và do đó collagen có cấu trúc bậc 4 Mỗi chuỗi có hình dạng đường xoắn ốc theo hướng từ phải sang trái Ba chuỗi này xoắn lại với nhau hình thành một cuộn có hướng từ trái sang phải, gọi là triple helix hay super helix

Hình 1.6 – Cấu trúc của procollagen và sự chuyển từ procollagen sang tropocollagen

Hình 1.7 – Sự hình thành các liên kết ngang

Đầu tiên ba sợi của collagen này xoắn lại theo kiểu xoắn ốc xung quanh một sợi hình thành nên một bộ ba Sau đó ba của những bộ ba này bắt với nhau và xoắn chung quanh mỗi bộ ba để hình thành nên một sợi siêu cáp Mỗi sợi này cũng liên kết với nhau để tiến lại gần nhau bằng các liên kết ngang Sự kết hợp này được gọi là một collagen siêu xoắn Cấu trúc ba chiều phức tạp này quyết định chức năng sinh học của collagen (Colway Australia, nd)

Collagen có 4 bậc cấu trúc trong đó:

• Bậc 1: là chuỗi polypeptide được tạo ra từ khoảng 1050 amino acid khác nhau (có khoảng 20 loại), cấu trúc phổ biến là Glycine- X- Y Trong đó X, Y thường là proline, hydroxyproline (Hình 1.8)

• Bậc 2: là sự hình thành nên các chuỗi xoắn alpha nhờ các liên kết hydro với nguyên tắc là cứ 4 amino acid sẽ có 1 liên kết hydro Ngoài ra còn có loại cấu trúc bậc

2 dạng tấm Ta có thể thấy hình ảnh minh họa dưới đây

Hình 1.8 – Cấu trúc bậc 2 của collagen

• Bậc 3: là cấu trúc dựa trên cơ sở cấu trúc bậc 2 nhưng có thêm một số liên kết ngay trên chuỗi polypeptide của nó như liến kết hydro, liên kết ion, liên kết disunfide, liên kết vander war…

Hình 1.9 – Cấu trúc bậc 3 của collagen

• Bậc 4: là cấu trúc của các phân từ collagen (còn gọi là tropocollagen) Tạo nên từ 3 chuỗi xoắn ốc alpha

Hình 1.10 – Cấu trúc bậc 4 của collagen

1.2.1.2 Đặc điểm cấu trúc sợi của collagen [3]

Phần lớn collagen trong mạng lưới ngoại bào được tìm thấy ở dạng sợi, bao gồm những sợi mảnh, nhỏ Thông qua quá trình tạo sợi, các phân tử collagen tổ hợp với nhau hình thành nên các vi sợi (microfibril) bao gồm từ 4 ÷ 8 phân tử collagen hoặc với số lượng nhiều hơn sẽ tạo thành các sợi (fibril) Những sợi này có đường kính từ 10 ÷ 500

nm tùy thuộc vào loại mô và giai đoạn phát triển Các sợi collagen sẽ thiết lập nên các sợi lớn hơn (fiber) và cao hơn nữa là các bó sợi (fiber bundle)

Hình 1.11 – Cấu trúc sợi của collagen

Hình 1.12 – Quá trình tổ hợp tạo sợi của các phân tử collagen

Các chuỗi collagen sắp xếp song song theo chiều dọc tạo thành các sợi với tính chu

kỳ nhất định Chúng được sắp xếp so le nhau một khoảng 67 nm và có một khoảng trống khoảng 40 nm giữa những phân tử liền kề nhau

Hình 1.13 – Sự sắp xếp của phân tử collagen trong một sợi

Nhờ vào cấu trúc có thứ bậc, độ bền vốn có của các chuỗi xoắn ốc được chuyển sang các sợi collagen, cung cấp cho các mô độ cứng, độ đàn hồi và những đặc tính cơ học riêng biệt

Có vài liên kết bên trong mỗi chuỗi triple helix và một số lượng biến thiên các liên kết ngang giữa các chuỗi để hình thành nên những tổ hợp có trật tự (như sợi collagen) Các bó sợi lớn hơn được tạo nên nhờ vào sự trợ giúp của một vài loại protein (bao gồm những loại collagen khác nhau), glycoprotein và proteolycan để hình thành các loại mô khác nhau từ sự sắp xếp luân phiên của những thành phần trên Sự không hòa tan của collagen là một trở ngại cho việc nghiên cứu nó cho tới khi người ta phát hiện tropocollagen có thể được trích ly từ những động vật còn non do chưa xảy ra liên kết ngang hoàn toàn Tuy nhiên, sự phát triển của kỹ thuật hiển vi (Electron Microscopy (EM) và Atomic Force Microscopy (AFM)) và sự nhiễu xạ tia X đã cho phép các nhà

nghiên cứu thu được những hình ảnh chi tiết về cấu trúc của collagen Những tiến bộ này

có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu được cách thức mà collagen tác động lên mạng lưới

tế bào; sự xây dựng, phát triển, phục hồi, thay đổi của mô trong quá trình phát triển

Hình 1.14 – Hình ảnh của bó sợi (a) và sợi (b) collagen

Sợi collagen là các tổ hợp có cấu trúc bán kết tinh của các phân tử collagen Các vi sợi kết hợp tạo nên sợi lớn hơn Các sợi collagen được sắp xếp với những cách thức kết hợp và mức độ tập trung khác nhau trong các mô khác nhau để cung cấp các đặc tính khác nhau của mô

1.2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến collagen:

- Ảnh hưởng của không khí

Ở các tuổi khác nhau, trong cơ thể sống hay trong ống nghiệm, không khí có một vai trò trong sự thay đổi cấu trúc hóa học của collagen (Sobel và Hansen, 1989) Sự oxy hóa sẽ làm thay đổi cấu trúc phân tử của các protein, nguyên nhân là do sự thay đổi về mặt hóa học và các liên kết của vài amino acid đã vượt quá thời gian

- Ảnh hưởng của nước

Nước ảnh hưởng đến collagen theo những con đường khác Nó giữ vai trò trực tiếp trong các biến đổi hóa học của collagen thông qua sự thủy phân, sự hydrat hóa của các gốc tự do, sự ổn định của các liên kết hydro, và tỉ lệ của sự hình thành gelatin.

Bowes và Raistrick (1967) đã nghiên cứu ảnh hường của mối liên hệ của độ ẩm và

pH lên phạm vi suy giảm thủy phân của collagen bằng sự phóng thích nitơ còn dư ở giai đoạn cuối Ở 400C trong tám tuần, sự thủy phân collagen tăng lên với sự tăng độ ẩm (từ 40% lên 80%) và giảm pH (từ 5,0 xuống 2,5) Họ kết luận rằng khi sự suy giảm thủy phân càng tiến xa, thì sự biến tính sẽ kéo theo và lần lượt tăng lên hơn là sự hoạt động thủy phân

- Ảnh hưởng của nhiệt độ

Đo lường ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự hư hỏng của collagen bị cản trở bởi vì có

sự hao hụt nhiệt độ ở tại hoặc trên nhiệt độ đo lường đưa ra những kết quả không đáng tin cậy (Bowes và Raistrick, 1964) Mối quan tâm đặc biệt là collagen bị hư hỏng về mặt vật

lý và hóa học sẽ bị hư hỏng ở tỉ lệ nhanh hơn, nhưng điều này đã không được chứng minh

và là một nội dung cho việc nghiên cứu sâu hơn Như ta đã biết, sự biến tính phá hủy collagen được điều khiển bởi cực ít các điều kiện hơn là sự biến tinh đầu tiên khi collagen còn nguyên vẹn Tính toàn vẹn về mặt vật lý và hóa học của collagen có thể được biểu thị qua sự ổn định thủy nhiệt, cả khi giảm nhiệt độ sai lệch đối với các sợi đã bị hư hỏng (Young, 1990)

1.2.2 Phân loại collagen

Tính đến thời điểm hiện tại, có 42 loại chuỗi polypeptide được nhận dạng Chúng được mã hóa bởi 41 loại gene khác nhau, tạo thành 27 loại collagen Họ collagen được phân loại thành những phân họ khác nhau dựa vào sự tổ hợp của các siêu phân tử [4] Sự phân bố trong các mô của những loại protein khác nhau thể hiện tính đa dạng và phạm vi đáng chú ý, từ những loại collagen riêng biệt như collagen II, X có trong sụn đến những loại collagen dạng sợi phân bố rộng khắp như collagen I và V Những loại collagen khác

nhau thực hiện những chức năng chuyên dụng trong các mô và có phương thức sắp xếp riêng biệt của các siêu phân tử Một số loại được cấu tạo từ một tam phân (homotrimer), trong khi đó những loại khác được cấu tạo từ nhiều tam phân Loại collagen phong phú nhất là những collagen dạng sợi hình thành những nền tảng cấu trúc của da, gân, xương, sụn và những loại mô khác.

Hình 1.15 – Một vài dạng sinh học của collagen

Hiện tại, có ít nhất khoảng 13 loại collagen đã được trích chiết Chúng khác nhau về chiều dài của chuỗi xoắn ốc cũng như bản chất và kích cỡ của những phần không xoắn ốc [1]

Có khoảng 27 loại collagen trong cơ thể trong đó 90% collagen là bao gồm các loại I, II, III, IV Các loại collagen này có thể phân thành 2 nhóm chính là nhóm collagen

có cấu trúc sợi và collagen không có cấu trúc sợi Mỗi loại collagen có những đặc điểm

khác nhau về cấu trúc cụ thể là trật tự sắp xếp các amino acid trong chuỗi polypeptide tạo nên các chuỗi alpha, beta, gama khác nhau và khác nhau về vị trí của nó trong cơ thể.

Collagen có cấu trúc sợi chủ yếu là các loại: I, II, III chiếm khoảng 80-90% tổng collagen có trong cơ thể Ngoài ra còn có loại V, XI

Collagen không có cấu trúc sợi bao gồm các loại còn lại

Bảng 1.2 – Kết cấu chuỗi và sự phân bố của các loại collagen trong cơ thể người [1]

I (α1(I))2α2(I), trimer (α1(I))3

Da, gân, xương, giác mạc, men răng, sụn, mạch máu

Giác mạc, xương, mạch máu, sụn, nướu răng

VI α1(VI) α2(VI) α3(VI) Da, cơ tim

VII (α1(VII))3 Da, phổi, sụn, giác mạc, nhau

IX α1(IX) α2(IX) α3(IX) Sụn

XI α1(XI) α2(XI) α3(XI) Sụn, đĩa đệm cột sống, dịch thủy tinh

Hơn 90% collagen trong cơ thể là các collagen loại I, II, III và IV Những bệnh tật liên quan đến collagen là do sự khuyết tật về gene ảnh hưởng đến sự sinh tổng hợp, sự sắp xếp cũng như các quá trình khác trong sự sản sinh collagen một cách bình thường.

1.2.3 Ứng dụng của collagen

1.2.3.1 Ứng dụng trong công nghiệp

Nếu collagen bị thủy phân thì các chuỗi polypeptide sẽ tách nhau một phần hoặc hoàn toàn, hình thành nên Gelatin Gelatin được ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm,

mỹ phẩm và nền công nghiệp phim ảnh Các nhà sản xuất các chất bổ sung dựa trên nền

là collagen cho chế độ ăn kiêng khẳng định rằng sản phẩm của họ có thể cải thiện chất lượng làn da, móng tay và sức khỏe xương khớp

Theo tiếng Hy Lạp, collagen có nghĩa là “người sản xuất keo hồ”, nói đến quá trình nấu da và gân của ngựa cùng những loài động vật khác để thu được hồ Keo dán collagen

đã được người Ai Cập sử dụng cách đây 4000 năm và người Mỹ sử dụng nó cách đây khoảng 1500 năm

Nó không những được dùng để giữ các dụng cụ trong gia đình mà còn rất hữu dụng trong việc sản xuất các loại nhạc cụ như violin hay guitar; những loại này thường được tháo ra để sửa chữa nên không thích hợp dùng các chất dính lâu bền, trong khi đó collagen khi đun nóng thì có thể được làm mềm một cách dễ dàng

Hình 1.16 – Keo dán collagen

1.2.3.2 Ứng dụng trong y học

Collagen là một vật liệu có khả năng phân hủy sinh học, có tính tương thích sinh học cũng như khả năng cầm máu nên có thể được chế tạo thành những dạng khác nhau, là một loại vật liệu sinh học lý tưởng cho việc sản xuất các sản phẩm y học Màng collagen được

sử dụng cho hàng loạt những ứng dụng như làm chất bịt kín sinh học và cải thiện tính đáp ứng sinh học đối với những mô cấy Collagen được sử dụng như một hệ thống phân hủy sinh học cho ra các loại thuốc bao gồm thuốc tránh thai, kháng sinh, insulin, hormone tăng trưởng, [5]… Collagen được sử dụng rộng rãi trong phẫu thuật thẩm mỹ, chữa lành vết thương cho các bệnh nhân bị phỏng, tái tạo xương và nhiều mục đích khác thuộc nha khoa, phẫu thuật, chỉnh hình Collagen còn được dùng trong việc xây dựng cấu trúc da nhân tạo để chữa trị cho các vết bỏng nghiêm trọng Đôi khi chúng được sử dụng kết hợp với silicone, glycosaminoglycan, nguyên bào sợi, các tác nhân tăng trưởng và các hợp chất khác Collagen cũng được bán trên thị trường như một chất bổ sung, cải thiện tính linh hoạt của khớp Ngoài ra, collagen còn là phần nền giúp tích tụ calcium trong xương Nếu hàm lượng collagen giảm đáng kể, calcium không thể tích tụ làm cho xương giòn và

dễ gãy, sụn dễ bị hao mòn tạo nên các cơn đau ở khớp gối và hông Như vậy, để xương cứng cáp hơn, ngoài calcium cần bổ sung một lượng lớn collagen

Collagen là một polymer tự nhiên, nó được dùng trong phẫu thuật tạo hình như bơm môi, căng da mặt,…

Mặc dù không thể hấp thụ qua da nhưng hiện nay collagen đang được dùng làm thành phần chính trong các sản phẩm mỹ phẩm

Hình 1.17 – Collagen áp dụng trong việc điều trị vết bỏng

 Collagen dạng sợi

Collagen ở dạng sợi được dùng trong việc làm lành các vết thương, vết rạch trong phẫu thuật Sợi collagen có thể được xử lý để tạo cấu trúc sợi thẳng, dài dùng làm những sản phẩm y học cho gân và dây chằng Những ống collagen (collagen tube) được sử dụng thay thế cho các cấu trúc như thực quản, dây thần kinh ngoại biên, niệu quản Nó cũng được sử dụng trong việc nuôi cấy tế bào

 Màng mỏng collagen

Collagen dạng màng và lớp mỏng được sử dụng để giữ cố định các vật chất sinh học chẳng hạn như nhân tố XI 11 trong máu, dùng trong sự tái tạo các mô, nối kết lại võng mạc, làm màng thẩm tích máu, làm vật thay thế lớp màng cứng của não Nó còn được dùng cho việc tái tạo dây thần kinh, khôi phục màng nhĩ, sụn và xương, kiểm soát sự chảy

máu cục bộ, khôi phục tổn thương của gan, là lớp màng chắn bảo vệ não, có tác dụng phục hồi các vết thương.

 Những loại collagen có thể tiêm được

Dung dịch và huyền phù collagen được dùng dưới dạng có thể tiêm được làm thông

sự tắc nghẽn động mạch, chữa gãy xương, tái tạo tủy sống, trị đái dầm, phục hồi chức năng trượt của gân

 Sự nuôi cấy tế bào trên collagen

Sự phát triển của tế bào với sự hỗ trợ của collagen trong sự nuôi cấy tế bào vừa được xem xét gần đây Việc sử dụng chất nền collagen cho sự phát triển của tế bào da đã được công bố một cách rộng rãi Những tế bào nuôi cấy trên collagen kích thích, làm vết thương mau lành Những nghiên cứu rộng rãi về sự phát triển của các tế bào da tự sinh và khác loại trên nền collagen chứng minh tính khả thi để tạo ra nhiều chủng loại mô và các

cơ quan trong quá trình nuôi cấy Sử dụng nguồn nguyên liệu tế bào nuôi cấy thuộc nhiều chủng loại khác nhau có tác động to lớn đến việc điều trị cho các bệnh nhân có những tổn thương về mô hoặc các cơ quan

1.2.3.3 Ứng dụng trong mỹ phẩm

 Tác dụng chống lão hóa, ngăn ngừa và cải thiện nếp nhăn

Khoảng 70% cấu trúc của da là collagen, phân bố chủ yếu ở lớp hạ bì của da Collagen tạo ra một hệ thống nâng đỡ, hỗ trợ các đặc tính cơ học của da như sức căng, độ đàn hồi, duy trì độ ẩm, làm cho da được mịn màng, tươi tắn và trẻ trung Collagen giúp duy trì độ ẩm tối ưu cho tế bào Ngoài ra, collagen còn đảm bảo sắc tố da, làm sáng màu

da Sự suy giảm về chất lượng, số lượng collagen sẽ dẫn đến da trở nên khô, mất độ căng, đàn hồi và thúc đẩy quá trình lão hóa của cơ thể Chính vì vậy mà collagen đóng vai trò quan trọng giúp cải thiện cấu trúc da, kích thích quá trình tái tạo của làn da, phục hồi tế bào da bị tổn thương

 Sự biến đổi collagen khi cơ thể lão hóa

Khi cơ thể lão hóa, protein của tế bào kết dính với nhau hoặc thay đổi hình dáng làm cho chúng không còn đảm nhận được chức năng bình thường Collagen bị mỏng đi và tính đàn hồi giảm đi rõ rệt Hậu quả là các nếp nhăn da xuất hiện Để hạn chế sự hình thành của nếp nhăn da, phương pháp chống lão hóa bảo vệ collagen và tăng cường tổng hợp collagen được xem là hữu hiệu.

Khi cơ thể bước qua tuổi 30, tốc độ tổng hợp collagen bị chậm lại, tốc độ phân hủy gia tăng Trung bình mỗi năm, cấu trúc collagen bị mất đi khoảng 1,5% về khối lượng; vì thế càng lớn tuổi, làn da càng bị lão hóa nhanh Trước độ tuổi 45, 1/3 trong số tổng lượng collagen của cơ thể có thể bị mất đi Các nếp nhăn, nếp gấp xuất hiện ngày càng nhiều trên trán, quanh miệng và khóe mắt Collagen mất đi cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự định hình các đường nét trên khuôn mặt, làn da bị chùng nhão, bị chảy, điều này đặc biệt thấy

rõ khi phụ nữ bước qua tuổi 40 Ngoài ra, có rất nhiều nhân tố góp phần vào sự suy giảm của collagen Các chất ô nhiễm có chứa độc tố toxin sẽ kích thích quá trình oxy hóa, tạo

ra các gốc tự do Các gốc tự do này phá hủy tế bào bằng cách lấy đi một electron của mỗi

tế bào Chúng còn là nguyên nhân gây ra các bệnh nghiêm trọng như ung thư Hút thuốc, chế độ dinh dưỡng không cân bằng, thiếu các nguyên tố vi lượng, các loại thực phẩm đóng gói chứa nhiều chất hóa học có hại và không tập thể dục thường xuyên là một số nguyên nhân đẩy mạnh sự mất mát collagen

Sự lão hóa tế bào được trì hoãn nhờ collagen và hyaluronic acid Các chất này làm phẳng và lắp đầy các nếp nhăn của biểu bì, xúc tiến quá trình tái tạo tế bào da Những nếp nhăn ở cổ và quanh vùng mắt sẽ giảm xuống nhờ vào sự cải thiện của biểu bì

 Collagen có hiệu quả cao trong quá trình hồi phục và tái tạo da

Điều trị collagen phục hồi: thường được sử dụng trong trường hợp da bị tổn thương hay trong giai đoạn tái tạo sau khi điều trị nám, mụn trứng cá, sẹo, rạn da và tiêu

da thừa sau khi giảm béo Sản phẩm Phials of Collagen and Elastin với các thành phần

chính là collagen, elastin và vitamin F, trong đó collagen được chiết xuất từ da heo giúp kích thích tế bào và sửa chữa các khiếm khuyết của mô nhờ đó phục hồi khả năng đàn hồi của da Ngoài ra, sản phẩm còn có thể điều trị các vết rạn do tăng cân hay mang thai.Điều trị trẻ hóa bằng collagen 25% được sử dụng cho những phụ nữ từ 35 tuổi bắt đầu có dấu hiệu lão hóa với sự xuất hiện của các nếp nhăn, da bị mất nước, chùng nhão, chảy xệ không còn căng mịn như trước nữa, màu sắc của da cũng trở nên sạm lại Collagen thúc đẩy quá trình tái tạo mô tại những vùng da bị sẹo và mụn Một trong những chức năng của collagen là tạo ra một mạng lưới giữ cho tế bào da được nguyên vẹn và giúp chúng di chuyển ra bề mặt của da Khi các tế bào mới này di chuyển ra bên ngoài, chúng sẽ điền đầy các lỗ sâu của mô da, làm giảm sự xuất hiện của sẹo Collagen cũng giúp củng cố tính nguyên vẹn của tế bào da bằng cách kết hợp với các mô liên kết trong da để cải thiện cấu trúc và tính đàn hồi.

 Các dạng collagen thu được từ da cá

Hình 1.18 – Bột collagen sản xuất từ da và vảy cá

Bột collagen từ da và vảy cá biển (marine fish collagen powder): là loại bột trắng, không mùi, tan hoàn toàn trong nước ở nhiệt độ phòng, tạo thành dung dịch trong suốt; được hấp thụ một cách dễ dàng, thành phần protein hơn 90%, hàm lượng tro và kim loại nặng thấp

• Collagen dạng gel

Hình 1.19 – Collagen dạng gel

Collagen dạng gel được sản xuất qua một quy trình phức tạp, trích ly từ da của loài cá chép bạc (silver carp) Loài cá này chỉ ăn tảo biển nên nó rất thích hợp để làm nguyên liệu thô trong sản xuất các sản phẩm mỹ phẩm

Tóm lại với những ứng dụng có tầm quan trọng hiện nay, collagen ngày càng được nhiều các nhà khoa học, dược sĩ, thẩm mĩ quan tâm Collagen ngày càng được nghiên cứu nhiều hơn, nhu cầu sử dụng nhiều hơn Vì vậy mà việc chiết collagen tinh khiết từ các nguồn nguyên liệu ngày càng trở nên phổ biến Ở Việt Nam chúng ta có nguồn phế liệu

da cá phong phú rất giàu collagen Muốn tận dụng chúng để chiết collagen thì vấn đề đặt

ra là ta phải xử lý da cá như thế nào để có thể loại được hoàn toàn các phần protein phi collagen như màu, mùi, chất béo và một số các thành phần khác để công đoạn chiết về sau trở nên dễ dàng và collagen thu được tinh khiết Đó cũng là nội dung nghiên cứu của đề tài này

1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DA CÁ ĐỂ THU NHẬN COLLAGEN 1.3.1 Một số phương pháp phân loại những phần phi collagen

1.3.1.1 Phương pháp theo Nagai và Suzuki [6]

- Nguyên liệu:

Cá ocellate puffer (T rubripes) được mua từ siêu thị bán sỉ trong thành phố

Shimonoseki, Yamaguchi Prefecture, Nhật Da được loại ra, sau đó cắt thành từng miếng nhỏ, và tồn trữ ở -250C cho đến lúc sử dụng

- Phương pháp:

Collagen được xử lý theo phương pháp của Nagai và Suzuki (2000a) Tất cả các bước được tiến hành ở nhiệt độ 40C Da được xử lý với NaOH 0.1N để loại những phần protein phi collagen và các sắc tố, sau đó được rửa với nước cất và làm khô lạnh Da lạnh khô được xử lý với rượu butylic 10% để loại chất béo trong 2 ngày

cứ sau 1 ngày nó được rửa với nước cất và được sấy thăng hoa

Cuối cùng lấy phần trên đem đi chiết xuất với acid acetic trong 3 ngày để thu được dịch collagen

1.3.1.2 Phương pháp Gudmundsson và Hafsteinsson (1997) [7]

- Nguyên liệu:

Da của Cá tuyết Baltic (Gadus morhua) được loại ra bằng thiết bị Phần mô bám dính vào da được loại bằng tay Sau đó tồn trữ da ở 200C trong những túi polyethylene

- Phương pháp:

a Loại lipid: (thêm 0.5% chất hoạt động bề mặt LASNa vào mỗi lần ngâm)

- Ngâm da cá trong dung dịch NaOH 0.2%, mỗi lần ngâm là 1h, ngâm 3 lần (chú ý: sau mỗi lần ngâm là phải rửa với nước đến khi pH bằng 7)

- Ngâm trong dung dịch H2SO4 0.2%, tương tự trên

- Ngâm trong dung dịch acid citric 0.7 %, tương tự trên

b Loại màu, mùi:

- Ngâm da cá trên trong dd NaCl 10%, nhiệt độ phòng (250C), trong 24h

- Ngâm da cá trong dung dịch Na0H 0.01 M có H2O2 1%

- Tỉ lệ da/dung dịch: 100g/1l

Hình 1.20 – Quy trình xử lý da của Gudmundsson và Hafsteinsson

Da sau khi xử lí sẽ được chiết trong acid acetic trong 3 ngày để thu được collagen

- Bước 3: Da sau khi xử lí sẽ được đem đi chiết để thu được collagen.

Phương pháp sử dụng muối được dùng hiệu quả trong quá trình loại các phần phi collagen từ da, đó là phương pháp vừa đơn giản lại vừa kinh tế

nó còn loại một lượng lớn chất béo để loại ra nhiều những đặc tính không mong muốn như là mùi

Ngoài ra việc loại phần phi collagen là chất béo có thể dùng nhiều cách khác nhau, gồm cả phương pháp vật lý và hóa học Trong một số trường hợp người ta loại béo bằng cách ngâm rửa với các dung môi hoặc chất tẩy rửa Có thể sử dụng ethyl alcohol, acetonitrile, hexane, pentane hoặc acetone

Phần phi collagen bao gồm 2 phần:

- Phần có nhiều mỡ chứa lipid, sắc tố, chất nhờn Chất béo gây màu và mùi không mong muốn trong collagen

- Phần protein phi collagen chứa myosin, elastin, hexosamine, và những phần không phải chất béo

Dung dịch chất hoạt động bề mặt (có thể dung chất hoạt động bề mặt phi ion hoặc

là chất hoạt động bề mặt anion) chứa ít hơn 0.2% chất hoạt động thì nó loại phần phi collagen từ da rất chậm, bởi vậy thực tế ít được quan tâm Mặc khác, dụng dịch chất hoạt động bề mặt chứa hơn 5% chất hoạt động có hoạt tính bề mặt thấp hơn so với dung dịch loãng hơn và thừa nhiều sẽ gặp vấn đề trong việc loại chất bề mặt ra khỏi da về sau Vì vậy người ta thường sử dụng chất hoạt động bề mặt trong khoảng nồng độ 0.2-5%

Khi cho da tiếp xúc với dung dịch chất hoạt động 1% hoặc với 1 dãy dung dịch chất hoạt động 0.2% thì ta thu được kết quả tương tự nhau Thời gian đòi hỏi để loại phần

phi collagen phụ thuộc vào nồng độ chất hoạt động bề mặt, nhiệt độ xử lý, và số lượng phần phi collagen có mặt trong da Nói chung thời gian xử lý ít nhất khoảng 16h Nhiệt độ khoảng từ 32.3-37.8 0C) là thích hợp.

Nếu chỉ sử dụng chất hoạt động bề mặt thì loại được 37% phần phi collagen từ da, còn nếu kết hợp với kiềm thì loại được 70% phần phi collagen Sau khi loại các phần phi collagen ta tiến hành tẩy màu bằng dung dịch H2O2 loãng

1.3.2 Những nghiên cứu về collagen ở Việt Nam và trên thế giới

1.3.2.1 Tình hình sản xuất collagen hiện nay

Trong những năm trước đây, để đáp ứng nhu cầu trong công nghiệp, collagen được trích ly chủ yếu từ da, xương của các loại gia súc và lợn Khoảng thời gian gần đây, sự bùng phát của các loại bệnh truyền nhiễm như bệnh bò điên (Bovine Spongiform Encephalopathy – BSE, Tranmissible Spongiform Encephalopathy – TSE) và bệnh lở mồm long móng (Food and Mouth Disease – FMD) ở lợn và gia súc đã hạn chế phạm vi

sử dụng của collagen có nguồn gốc từ chúng bởi vì có khả năng lây truyền những bệnh này sang con người thông qua các mô của động vật Thêm vào đó, collagen trích ly từ lợn không được sử dụng vì rào cản tôn giáo Với những nguyên nhân trên, các nhà khoa học đang tập trung vào các nghiên cứu của họ để tìm ra những nguồn collagen thay thế Da, xương, vây, vảy của cả những loài cá nước ngọt và cá biển, da gà, da ếch, da mực,…có thể được sử dụng như những nguồn thay thế [10]

Trong số những nguồn thay thế, cá cung cấp một nguồn nguyên liệu thô tốt nhất vì:

- Dễ tìm, sẵn có để sử dụng

- Không có sự lây truyền bệnh

- Không gặp phải trở ngại về mặt tôn giáo

- Có khả năng thu được collagen với hiệu suất cao

Khoảng 70% tổng trọng lượng cơ thể của cá bị bỏ đi dưới dạng các phế phẩm như

da, xương, vây, đầu, vảy, ruột,…trong suốt quá trình chế biến Việc tận dụng những chất thải này có thể nâng giá trị kinh tế của các loài cá lên

Tổng lượng collagen trong cơ thể thay đổi từ 3,26 % (ở cá thu) cho đến 6,97% (ở cá chình Nhật Bản) Lượng collagen có thể hòa tan trong acid nằm trong khoảng từ 13,1 % (cá chình) đến 56,6 % (cá bơn) Hàm lượng collagen thu được sẽ thay đổi tùy theo loài và loại mô được sử dụng trong quá trình trích ly Trong tất cả các loài, khả năng hòa tan của collagen trong thịt tương đối cao nhưng thấp đối với những loại collagen trong nội tạng Collagen trong da, vảy, xương và vây chiếm phần lớn trong tổng lượng collagen

1.3.3 So sánh collagen từ cá và collagen từ các loại gia súc

Cho đến nay, hầu hết các loại mỹ phẩm trên nền collagen đều có chứa protein chiết xuất từ gia súc Bởi sự bộc phát của bệnh bò điên BSE (Bovine Spongiform Encephalopathy – mad cow disease), collagen từ gia súc đang dần rút khỏi phạm vi sử dụng, thay vào đó là nguồn collagen được trích từ cá Nó có nhiều đặc điểm tốt hơn cho việc ứng dụng trong y học và mỹ phẩm Mỹ phẩm trên nền collagen từ gia súc có tốc độ hấp thụ rất chậm trên da người Đối mặt với vấn đề này, liệu pháp tiêm collagen vào da được giới thiệu Tuy nhiên, những bất lợi của cách thức này là đắt tiền, đau đớn và đi kèm với nó là những rủi ro Giờ đây, các nhà khoa học Phần Lan đã phát triển một tiến trình trích ly collagen từ cá Không giống với những loại collagen thu được từ những phương pháp trước đây, collagen từ cá được hấp thụ hoàn toàn trên da người Cá sống trong phạm

vi rộng lớn với các điều kiện về nhiệt độ, độ sâu và áp suất khác nhau Điều này có nghĩa

là collagen trích từ da cá có một sức chống chịu đặc biệt với các phá hủy lý và hóa học Đối với các thuốc hay thức uống có chứa collagen, collagen từ cá cũng được chứng minh là có tốc độ hấp thụ vào máu nhanh hơn gấp 1,5 lần so với collagen từ lợn

Hình 1.21 – Đồ thị so sánh khả năng hấp thụ vào máu của collagen trích ly từ cá và tự

lợn

Chương 2- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI:

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch LASNa và nồng độ của dung dịch NaOH lên quá trình loại lipid

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl lên quá trình loại lipid

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình loại màu da cá Tra: nồng độ dung dịch H2O2, nồng độ dung dịch NaOH, thời gian tẩy màu, tỉ lệ da/dung dịch H2O2

trong NaOH

2.2 NGUYÊN LIỆU - HÓA CHẤT – DỤNG CỤ:

2.2.1 Nguồn nguyên liệu

− Xuất xứ: da cá tra được 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 được tách ra bằng phương pháp cơ học ở nhà máy Sau khi mua về, ta rửa sạch bằng nước, loại bỏ sơ bộ các phần mỡ còn sót lại trên da và tồn trữ ở khoảng -200C cho đến khi sử dụng