Nghiên cứu tách chiết và thủy phân collagen từ da cá tra (Pangasianodon hypophthalmus)
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT VÀ THỦY PHÂN COLLAGEN
TỪ DA CÁ TRA (Pangasianodon hypophthalmus)
Nguyễn Thị Hương Thảo1, Đinh Thị Mến1, Nguyễn Thị Mỹ Thuận1
TÓM TẮT
Collagen được chiết từ da cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus) đã xử lý loại tạp sau đó được
thủy phân bằng enzyme để thu nhận collagen thủy phân. Kết quả nghiên cứu cho thấy collagen được
chiết bốn lần bằng nước nóng ở các nhiệt độ khác nhau từ 60 - 100oC đạt hiệu suất trên 82%. Điều
kiện thủy phân được tối ưu bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM). Nhiệt độ 55,5oC, pH 8 thủy
phân dịch chiết collagen trong 260 phút sử dụng enzyme Corolase 7089 với tỷ lệ enzyme 9U/g cơ
chất là điều kiện tối ưu để đạt mức độ thủy phân trên 34%. Sản phẩm sau khi thủy phân gồm 87% là
collagen có kích thước <10kDa trong đó tỷ lệ collagen kích thước <3kDa chiếm gần 60%. Quy trꢀnh
phù hợp để sản xuất collagen thủy phân nhằm ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm.
Từ khóa: collagen thủy phân, Corolase, da cá Tra, mức độ thủy phân, phương pháp bề mặt đáp ứng
(RSM).
MỞ ĐẦU
trꢀnh lão hóa mà còn bổ sung năng lượng cho
những người vận động nhiều như vận động viên
hay những người lao động nặng. Tại Việt Nam,
công nghiệp chế biến cá Tra (Pangasianodon
hypophthalmus) phi lê hiện đang phát triển rất
mạnh mẽ ở Đồng bằng sông Cửu Long. Trước
yêu cầu gia tăng giá trị cho phụ phẩm quá trꢀnh
chế biến và đa dạng hóa mặt hàng sản phẩm,
việc sản xuất collagen thủy phân bên cạnh việc
sản xuất gelatin từ da cá là một hướng đi mới và
đúng đắn cho công nghiệp sản xuất và chế biến
cá Tra. Nghiên cứu này tập trung vào việc tách
chiết và thu nhận collagen thủy phân có kích
thước nhỏ hơn 10kDa từ da cá Tra.
Collagen là protein cấu trúc hiện diện
trong da và xương động vật. Hiện nay, da cá,
phụ phẩm của ngành công nghiệp chế biến cá,
được xem là nguồn nguyên liệu quan trọng mới
để sản xuất collagen thủy phân. Loại sản phẩm
này được chiết từ da bằng phương pháp dùng
enzyme thủy phân sau đó tinh sạch, cô đặc, khử
trùng, sấy khô, nghiền và bao gói.
Khác với gelatin là những protein có khối
lượng phân tử khoảng 100kD và có khả năng
tạo gel thꢀ collagen thủy phân là những mạch
peptide có khối lượng nhỏ, không có khả năng
tạo gel và chỉ tan được trong nước lạnh. Khối
lượng phân tử nhỏ giúp collagen thủy phân
có những ưu điểm vượt trội trong ngành thực
phẩm và mỹ phẩm vꢀ chúng được hấp thu dễ
dàng nhanh chóng hơn bởi cơ thể người so với
gelatin hay protein. Việc dùng collagen thủy
phân bổ sung trong khẩu phần ăn không những
cung cấp những amino acid cần thiết cho quá
trꢀnh tổng hợp da, xương, sụn, chống lại quá
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
Nguyên liệu
Da cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus)
phụ phẩm của quá trꢀnh chế biến cá Tra phi lê được
thu từ các nhà máy chế biến cá Tra ở Đồng bằng
sông Cửu Long sau đó được xử lí loại tạp chất đạt
hàm lượng collagen lớn hơn 85% chất khô.
1
Trung tâm Công nghệ Sau thu hoạch, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2
Email: nthuongth[email protected]
TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
124
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
phẩm thuỷ phân, dịch sau khi thuỷ phân được
Protease
lọc một khối lượng xác định qua bộ lọc màng
cut-off Amicon (Milipore-Ireland) ở các kích
thước phân tử 30kDa, 10kDa và 3kDa, xác định
protein trong từng phân đoạn bằng phương pháp
Lowry. Tỷ lệ phân đoạn được tính bằng tỷ lệ
phần trăm lượng protein thu được ở từng phân
đoạn so với lượng protein trong dịch thuỷ phân
ban đầu đem lọc.
Corolase 7089 (AB enzymes) là
endopeptidase kiềm sản xuất từ vi khuẩn Bacillus
subtilis, họat tính tối thiểu là 840 UHb/g.
Tách chiết collagen
Collagen được trích ly trong nước nóng
trong 4 lần ở các nhiệt độ 60, 75, 90 và lần cuối
ở 100oC nhằm tận thu lượng collagen còn sót lại
trong da cá. Tỷ lệ da cá: nước trong hai lần chiết
đầu tiên là 1: 2 và 1:1 cho hai lần chiết sau cùng.
Các phương pháp phân tích
Hàm lượng hydroxyproline, collagen:
được xác định bằng phương pháp so màu với
thuốc thử Ehrlich theo phương pháp AOAC
990.26. Collagen trong mẫu được tính tương
đương bằng lượng hydroxyproline x 7,7
(Nalilanon et al., 2007).
Để xác định thời gian thích hợp cho mỗi lần
chiết, dịch chiết được lấy mẫu rồi đem lọc trước
khi đo OD ở 280nm theo thời gian. Sau mỗi lần
chiết hỗn hợp được lọc qua vải để thu dịch chiết
và dịch chiết sau các lần chiết được gộp chung
để tính hiệu suất. Hiệu suất tách chiết được tính
bằng tỷ lệ phần trăm lượng collagen thu được
trong dịch chiết so với lượng collagen trong da
cá ban đầu.
Mức độ thủy phân DH% (Hoyle và Mer-
ritt, 1994): mức độ thủy phân được xác định
thông qua chỉ số N hòa tan trong TCA bằng
cách bổ sung lượng thể tích tương đương TCA
20% nhằm kết tủa protein còn lại trong dung
dịch sau khi thủy phân, sau đó ly tâm ở 7500v/
phút trong 15 phút rồi lọc loại bỏ kết tủa. Xác
định hàm lượng N trong dịch thủy phân ban đầu
và trong dịch nổi sau li tâm bằng phương pháp
Kjeldahl. Mức độ thủy phân DH(%) là tỷ lệ giữa
hàm lượng N tan trong TCA 10% sau thủy phân
so với hàm lượng N ban đầu trong mẫu.
Quá trình thủy phân dịch chiết tạo
collagen thủy phân
Điều kiện pH thích hợp cho quá trꢀnh thủy
phân được khảo sát căn cứ vào điều kiện pH đối với
enzyme do hãng AB Enzymes cung cấp. Ghi nhận
mức độ thủy phân theo pH để xác định khoảng pH
phù hợp cho phản ứng thủy phân collagen.
Để tối ưu hóa phản ứng thủy phân, bố trí
thí nghiệm tại pH xác định từ thí nghiệm trên,
khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân và tỷ
lệ E/S và thời gian thủy phân đến mức độ thủy
phân DH.
Định lượng protein tan bằng phương
pháp Lowry: dựa vào phản ứng màu của Pro-
tein và thuốc thử Folin để tạo phức màu xanh
đặc trưng có độ hấp thu cực đại ở bước sóng
750nm và dựa vào đường chuẩn Protein để từ
đó định lượng hàm lượng Protein.
Thí nghiệm tối ưu hóa được bố trí theo kế
họach hỗn hợp bậc hai xoay tâm k=3, cánh tay
đòn α = 2k/4 = 23/4. Để xác định kết quả tối ưu
hóa của các thí nghiệm ảnh hưởng tương tác của
các yếu tố lên hàm mục tiêu sử dụng phương
pháp bề mặt đáp ứng RSM (Response surface
method) sử dụng phần mềm Modde 5.0 để xử
lý kết quả.
Phương pháp xử lí số liệu
Phân tích phương sai ANOVA để xác định
sự khác biệt của các số liệu và sai số chuẩn bằng
phần mềm Statgraphics nhằm kiểm định độ tin
cậy của kết quả thu được từ các thí nghiệm.
KẾT QUẢ
Đánh giá kích thước phân tử của sản
phẩm thuỷ phân
3.1. Chiết collagen trực tiếp bằng nước
Da cá được chiết 4 lần tại các nhiệt độ 60oC,
Để đánh giá kích thước phân tử của sản
TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
125
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
75oC, 90oC và 100oC, theo thời gian lấy mẫu biểu diễn độ hấp thu theo thời gian chiết được
dịch chiết đem đo độ hấp thu ở 280nm. Đồ thị trꢀnh bày trong hꢀnh 1.
Hꢀnh 1. Biê
́
Kết quả đo OD ở 280nm phản ánh hàm lượng chiết lên đến 90oC sau 120 phút khả năng chiết đạt
protein tan trong dung dịch. Ở lần chiết đầu tiên tối đa do đó OD không thay đổi sau thời gian này.
sau khoảng thời gian chiết 120 phút độ hấp thu Sau 3 lần chiết ở các nhiệt độ khác nhau, miếng da
hầu như không thay đổi chứng tỏ ở 60oC khả năng cá còn lại là một phần da mềm trong, nhằm tận thu
chiết collagen từ da cá đạt cực đại sau 120 phút lượng collagen còn sót lại trong da, nhiệt độ chiết
gia nhiệt. Nhằm tăng khả năng chiết phần da cá được tăng tới nhiệt độ sôi. Ở nhiệt độ sôi sau 45
sau khi chiết lần 1 được tiếp tục chiết ở nhiệt độ phút khả năng chiết collagen đạt tối đa.
cao hơn. Ở lần chiết thứ hai khả năng chiết đạt cao
nhất sau 90 phút, sau thời gian này hầu như không
chiết được thêm collagen vào dung dịch.
Nhằm đánh giá hiệu suất của từng lần chiết,
dịch chiết sau mỗi lần chiết được gộp chung lại
đem xác định hàm lượng collagen. Kết quả hiệu
Kết quả khảo sát cho thấy khi gia nhiệt dịch suất chiết được trꢀnh bày trong bảng 1.
Bảng 1. Hiệu suất chiết sau từng giai đoạn
Lần chiết
Hiệu suất chiết collagen (%)
32,46 ± 2,75
Lần 1: 60oC trong 120 phút
Lần 2: 75oC trong 90 phút
Lần 3: 90oC trong 120 phút
Lần 4: 100oC trong 45 phút
77,73 ± 3,36
83,85 ± 2,52
86,84 ± 4,47
Như vậy collagen được chiết hiệu quả từ da cá bằng nước nóng trong 4 lần với hiệu suất chiết
đạt trên 82%.
TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
126
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
3.2. Tối ưu hóa quy trình thủy phân bằng
Kết quả cho thấy đối với dung dịch collagen
Corolase
Khảo sát pH thích hợp cho phản ứng
thủy phân
thꢀ Corolase hoạt động hiệu quả hơn trong
khoảng pH ≤8,0. Sự khác biệt về mức độ thủy
phân tại pH 7,5 và 8,0 không có ý nghĩa thống
kê nên để giảm việc phải điều chỉnh pH của dịch
chiết quá nhiều, đề tài quyết định chọn pH của
dịch thủy phân bằng 8,0 để thực hiện phản ứng
thủy phân.
Dịch chiết collagen đem đi thủy phân có pH
khoảng 8,8 – 9,0 được điều chỉnh tới các giá trị
pH khác nhau bằng dung dịch NaOH và HCl.
Enzyme Corolase được bổ sung vào dung dịch
với tỷ lệ 1% cơ chất nhằm khảo sát khả năng
thủy phân của Corolase. Kết quả xác định mức
độ thủy phân DH% ở nhiệt độ 55oC trong thời
gian 240 phút được trꢀnh bày trong bảng 2.
Bảng 2. Kết quả thủy phân dịch chiết collagen
tại các pH khác nhau
Chúng tôi tiến hành thí nghiệm theo phương
pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao ba yếu tố
nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ enzyme/cơ chất, cấu
trúc có tâm với hàm mục tiêu là mức độ thủy
phân.Số thí nghiệm tối ưu là N =18 thí nghiệm,
trong đó có 4 thí nghiệm ở tâm phương án. Các
thông số của thí nghiệm như trong bảng 3.
pH
Mức độ thủy phân DH%
33,63 ± 0,30a
Bảng 3. Các thông số của thí nghiêm tối ưu hóa
7,50
8,00
8,50
9,00
-α -1
46,59 50 55 60 63,41
X2(
ح
,phút) 139,08 180 240 300 340,92 0
1 α
34,05 ± 0,73a
32,45 ± 0,47b
31,86 ± 0,38b
X1(0C)
Chú thích: các giá trị có cùng kí tự mũ thì sự khác
nhau giữa chúng là không có nghĩa (α = 5%).
X3[E/S] (%) 0,159 0,5
1
1,5 1,841
Kết quả thí nghiệm được trꢀnh bày trong bảng 4.
Bảng 4. Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, ba yếu tố
X2 X3 [E/S]
0C
X1
ح
Y
-1
1
-1
-1
1
-1
-1
-1
-1
1
50
60
180
180
300
300
180
180
300
300
240
240
0,5
0,5
0,5
0,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1
21,995
24,576
27,933
28,081
28,972
30,593
30,002
30,475
27,169
29,704
30,743
33,192
19,090
32,981
-1
1
50
1
60
-1
1
-1
-1
1
50
1
60
-1
1
1
50
1
1
60
-1,682
0
0
46,59
63,41
55
1,682
0
0
1
0
0
0
0
-1,682
0
139,08
340,92
240
1
1,682
0
55
1
0
0
-1,682
1,682
55
0,159
1,841
55
240
TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
127
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
55
55
55
55
240
240
240
240
1
1
1
1
32,562
34,507
33,555
34,192
Theo phương pháp trực giao ba yếu tố,
phương trꢀnh hồi quy được biểu diễn theo
dạng sau:
x1*x2
x1*x3
x2*x3
-0,44765
-0,0796
0,52494
0,52494
0,52494
0,418587
0,883228
0,076721
-1,06623
Y = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b13x1x3
+ b23x2x3 + b11x12 + b22x22 + b33x33
Qua bảng trên, ta thấy các biến độc lập đều
có ảnh hưởng đến mức độ thủy phân (Y), do giá
trị P < 0,05; ngoại trừ x1 do có P > 0,05. Trong
đó, thời gian thủy phân (x2) và tỷ lệ enzyme (x3)
có tác động tích cực và ảnh hưởng dương đến
mức độ thủy phân, còn x12, x32 có ảnh hưởng
âm đến mức độ thủy phân.Tác động kép của các
yếu tố đều không rõ rệt vꢀ p >0,05.
Giải bài toán quy hoạch thực nghiệm cho
hàm mục tiêu bằng phần mềm Modde 5.0, ta
nhận được các kết quả như trong bảng 5.
Bảng 5. Ảnh hưởng của các biến độc lập
đến mức độ thủy phân
Yếu tố
Hệ số
Std. Err.
P
Từ bảng số liệu trên, thu được phương trꢀnh
hồi quy của mức độ thủy phân như sau:
Constant 33,7374
0,741296
6,00E-11
x1
x2
0,665248 0,401751 0,136341
Y = 33,73 + 1,06x2 + 2,99x3 – 2,01x12
–
1,0597
0,401751 2,98E-02
0,401751 7,34E-05
2,86x32
x3
2,98873
Chuyển sang biến số thực thu được phương
trꢀnh hồi quy theo biến số thực:
x1*x1
x2*x2
x3*x3
-2,01121 0,417397 0,001324
-0,76301 0,417397 0,104954
-2,85976 0,417397 0,000131
Y= -220,844 + 8,844 Z1 + 0,0176Z2 +
5,98Z3 - 0,0804Z12 - 1,144Z32
Bảng 6. Kết quả phân tích phương sai Anova của thí nghiệm tối ưu hóa
y
DF
SS
MS
F
(variance)
Total
18
1
15926,3
15624,6
301,724
284,088
17,6359
884,795
Constant
Total Corrected
Regression
Residual
15624,6
17,7484
31,5653
2,20449
17
9
14,3186
8
N = 18
Q2 =
R2 =
0,598 Cond. no. =
0,942 Y-miss =
4,3489
0
DF = 8
Trong đó R2: hệ số xác định; SS: tổng bꢀnh phương (sum of squares); DF: bậc tự do (degrees
of freedom); MS: trung bꢀnh bꢀnh phương (mean square); F: F-value. Giá trị F có độ tin cậy ở 95%.
TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
128
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Dựa vào kết quả của bảng phân tích (Gabrielsson et al., 2002) và độ sai lệch giữa
ANOVA, chúng tôi nhận thấy kết quả có ý nghĩa chúng ∈ [0,2 ; 0,3] (Eriksson et al., 2000) cho
thống kê ở mức P<0,05 vꢀ giá trị F từ kết quả thấy các giá trị hồi quy là có ý nghĩa và mô hꢀnh
quy hoạch thực nghiệm (14,319) lớn hơn nhiều là đáng tin cậy. Giá trị trong thí nghiệm này, R2
so với giá trị f tra bảng (3,39). Hai giá trị Q2 = 0,942 và Q2 = 0,598 thỏa mãn tất cả những
và R2 cho biết mức độ tin cậy của mô hꢀnh thí điều kiện trên, cho thấy các giá trị hồi quy có
nghiệm, R2 là độ biến thiên thực, còn Q2 là độ ý nghĩa và mô hꢀnh đáng tin cậy. Kết quả biểu
biến thiên ảo. Trong đó, R2 > 0,8 và Q2 >0,5 diễn dưới dạng không gian ba chiều như sau:
Hꢀnh 2. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các yếu tố lên mức độ thủy phân trong không gian
ba chiều.
Kết quả chiếu xuống bề mặt đáp ứng như sau:
Hꢀnh 3. Đồ thị vòng dự đoán kết quả quy hoạch thực nghiệm
Điều kiện tối ưu cho quá trꢀnh thu nhận mẫu thí nghiệm lặp lại độc lập dựa trên các giá
collagen được xác định bằng phần mềm Modde trị tối ưu như đã nêu ở trên. Mức độ thủy phân
5.0. Tương tác giữa nhiệt độ, thời gian và tỉ lệ DH% thu được là 34,20 ± 0,58 (%). Kết quả
E/S là đường cong có cực đại. Cả ba yếu tố này gần với kết quả dự đoán từ phương trꢀnh
ảnh hưởng trực tiếp lên hiệu suất thủy phân. hồi quy nêu trên.
Tại điều kiện tối ưu thời gian thủy phân là 260
(phút) nhiệt độ 55,5oC, tỷ lệ E/S 1,25% mức độ
thủy phân đạt cực đại là 34,64 (%). Để kiểm
chứng tính chính xác của giá trị nhận được từ
phương trꢀnh hồi quy chúng tôi đã tiến hành 3
Từ các khảo sát trên, chúng tôi có thể chọn
ra thông số công nghệ cho quá trꢀnh thủy phân
bằng Corolase 7089 như sau: nhiệt độ 55,50C
pH: 8, thời gian: 260 phút, tỷ lệ E/S: 1,25%.
TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
129
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
3.3. Đánh giá kích thước phân tử của sản
collagen trong da trở nên lỏng lẻo sau đó dùng
nước để chiết ở nhiệt độ cao để phá vỡ cấu
trúc triple helix tạo những phân tử gelatin kích
thước nhỏ hơn. Tuy nhiên, theo phương pháp
này dịch chiết có pH thấp thường <4 không phù
hợp với khâu tiếp theo khi sử dụng các endo và
exo-protease cho mức độ thuỷ phân cao vꢀ các
enzyme này thường có khoảng pH hoạt động
kiềm hoặc trung tính. Các nghiên cứu trước
đây khẳng định tăng thời gian và nhiệt độ chiết
sẽ tăng hiệu suất chiết collagen. Khi nhiệt độ
chiết tăng trên 500C, các liên kết hydro trong
chuỗi xoắn ốc bậc ba bền vững của collagen
sẽ bị phá hủy, dẫn đến thay đổi cấu trúc xoắn
cuộn (helix-to-coil). Điều này giúp collagen dễ
dàng thoát ra ngoài dung dịch (Benjakul et al.,
2007). Thêm vào đó, một số liên kết peptide
cũng bị phá hủy. Hiệu suất càng cao khi thời
gian chiết kéo dài đủ để phá vỡ các liên kết của
collagen. Như vậy việc chiết bằng nước nóng
tạo sự thủy phân bằng nhiệt và hệ quả là hòa
tan collagen.
phẩm thuỷ phân
Để đánh giá hai quá trꢀnh thủy phân, dịch
sau thuỷ phân của từng giai đoạn được lọc qua
màng lọc cut-off 30, 10 và 3kDa (Amicon –
Milipore) để so sánh kích thước sản phẩm thủy
phân kết quả trꢀnh bày trong bảng 7.
Bảng 7. Kết quả đánh giá chất lượng dịch
thủy phân bằng màng lọc cut - off
Kích thước phân tử
(kDa)
Tỷ lệ phân đoạn
(%)
> 30
< 30
5,17
94,83
7,62
10< x< 30
<10
87,21
30,08
57,13
3< x< 10
< 3
Kết quả nghiên cứu cho thấy collagen được
chiết từ da cá Tra bốn lần trong nước đạt hiệu
suất trên 85%. Hiệu suất này khá cao so với
kết quả của Krijroongrojana et al., 2011 trong
nghiên cứu chiết gelatin từ da cá Priacanthus
tayenus. Trong nghiên cứu này, hiệu suất chiết
trong 3 giờ đạt 53,36% ở nhiệt độ 80oC, 55,01%
ở 90oC và 68,24% ở 100oC. Ngoài ra, khi được
gia nhiệt trong 0,5 giờ ở nhiệt độ 110oC hiệu
suất chiết đạt 60,77%, ở 120oC đạt 76,36% và
ở 130oC đạt 68,44%. Như vậy, việc chiết nhiều
lần theo nghiên cứu của đề tài sẽ cải thiện hiệu
suất chiết và cho hiệu suất cao hơn khi chiết 1
lần bằng nước nóng. Bên cạnh đó, việc chiết
collagen bằng nước cho dịch chiết có pH kiềm
phù hợp với quá trꢀnh thủy phân bằng enzyme
kiềm sau này khi so với việc chiết trong axit
acetic rồi bổ sung pepsin như các nghiên cứu
trước đây.
Kết quả cho thấy dịch thủy phân chủ
yếu chứa các phân tử có kích thước nhỏ hơn
10kDa với khoảng 87%. Như vậy quy trꢀnh
thủy phân dịch chiết collagen dùng enzyme
Corolase rất thích hợp để thu nhận sản phẩm
collagen thủy phân.Tùy theo mục đích sử
dụng mà tiếp tục dùng thiết bị lọc với kích
thước màng lọc khác nhau để thu nhận colla-
gen có kích thước phù hợp.
THẢO LUẬN
Hiệu suất thu nhận collagen phụ thuộc
vào cả quá trꢀnh tiền xử lý (xử lý kiềm, acid)
và quá trꢀnh trích ly collagen. Trong đó pH,
nhiệt độ và thời gian là ba yếu tố ảnh hưởng
chính (Gomez – Guillen et al., 2001; Zhou
và Regenstein, 2004). Những nghiên cứu thu
nhận collagen thường dùng axit acetic để thẩm
thấu vào lớp da cắt đứt các liên kết ngang tại
vùng telopeptide và các liên kết giữa các phân
tử trong cấu trúc xoắn bậc ba làm cho mạng
Quá trꢀnh thủy phân collagen sử dụng
endoprotease Corolase 7089 có hiệu quả cao khi
DH% đạt 34% và thu được collagen thủy phân
TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
130
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
có gần 90% protein có khối lượng <10kDa. Công nghệ Sau thu hoạch, Bộ môn Công nghệ
Điều này cũng thấy được ở những nghiên cứu Thực phẩm Trường ĐH Bách khoa TP Hồ Chí
của Gilmartin & Jervis., 2002 về thủy phân cơ Minh, các nhà máy chế biến cá Tra tại Đồng
thịt cá tuyết bằng Alcalase cho DH đạt 32,59%, bằng sông Cửu Long đã hỗ trợ chúng tôi về kinh
Corolase 7089 kết hợp Alcalase đạt 35,02% còn phí, trang thiết bị, nguyên vật liệu để thực hiện
Alcalase kết hợp Flavourzyme có DH cao nhất nghiên cứu này.
đạt 39,86%.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận
Eriksson L., Johansson E., Kettaneh N., Wikstrom C.,
Wold S., 2000. Design of experiments- Principles
and applications, Umetrics. 329pp.
Collagen được chiết từ da cá Tra bốn lần
trong nước lần lượt ở 600C trong 120 phút, 75oC Benjakul S., Nalinanon S., Visessanguan W., Kishimura
H., 2007. Use of pepsin for collagen extraction
from the skin of bigeye snapper (Priacanthus
tayenus). Food chemistry, 104, 593-601.
trong 90 phút, tỷ lệ da/nước: 1/2 (w/v), lần thứ
ba da cá được gia nhiệt ở 90oC trong thời gian
120 phút và lần cuối ở 100oC trong 45 phút với
Gilmatin L., Jervis J., 2002. Production of Cod (Gadus
tỷ lệ da:nước là 1:1. Hiệu suất chiết collagen sau
4 lần chiết đạt trên 85%.
morhua) Muscle hydrolysate. Influence of
combinations of commercial enzyme preparations
on hydrolysate peptide size range, J .Aric. Food
Chem, 50, 5417-5423.
Dùng enzyme Corolase 7089 thủy phân
dịch chiết trong thời gian 260 phút ở nhiệt độ
55,50C pH 8 với tỷ lệ E/S là 1,25% sẽ thu được
sản phẩm có 87% là collagen có kích thước
<10kDa.
Gomez-Guillen, M.C., Sarabia,A.L., Montero, P., 2001.
Extraction gelatine from megrim (Lepidorhombus
boscii) skins with several organic acid. Journal of
Food Science, 66, 213-216.
Kijroongrojana K., Sukkwai S., Benjakul S., 2011.
Extraction of gelatine from bigeye snapper
(Priacanthus tayenus) skin for gelatine hydrolysate
production. International Food Reasearch Journal
18(3), 1129-1134
5.2. Kiến nghị
Sản phẩm collagen thủy phân với những
mục đích sử dụng khác nhau có những yêu
cầu khác nhau về khối lượng phân tử, thông
thường <10kDa, do vậy cần có giải pháp thu
Liu H.Y., Li D., Guo S.D., 2007. Studies on collagen
from the skin of channel catfish (Ictalurus
punctaus), Food Chemistry, 101, 621-625.
những phân đoạn này trong sản phẩm thuỷ
phân. Cần tiếp tục nghiên cứu hướng ứng
dụng cho phần bã thải ra sau quá trꢀnh trích
ly collagen nhằm tận thu hoàn toàn lượng phụ
phẩm từ nguồn nguyên da cá vốn rất dồi dào
ở nước ta, đặc biệt là ở vùng Đồng bằng sông
Cửu Long.
Nagai, T., & Suzukib, N., 2000. Isolation of collagen
from fish waste material – skin, bone and fins.
Food Chemistry, 68 (3), 277 -281.
Nalinanon S., Benjakul S., Visessanguan W., Kishimura
H., 2007. Use of pepsin for collagen extraction
from the skin of bigeye snapper (Priacanthus
tayenus), Food Chemistry, 104, 593-601.
CẢM ƠN
Singh P., Benjakul S., Maqsood S., Kishimura H., 2011.
Isolationandcharacterisationofcollagenextracted
from the skin of triped catfish (Pangasianodon
hypophthalmus). Food Chemistry, 124, 97-105.
Nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn đến
Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, Viện
Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản II, Trung tâm
TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
131
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
STUDY ON EXTRACTION AND HYDROLYSIS OF COLLAGEN FROM TRA
CATFISH SKIN (Pangasianodon hypophthalmus)
Nguyen Thi Huong Thao1, Dinh Thi Men1, Nguyen Thi My Thuan1
ABSTRACT
Collagen was extracted from the pretreated Tra catfish (Pangasianodon hypophthalmus) skin then
hydrolyzed by enzyme to isolate collagen hydrolysate. The results showed that collagen was ex-
tracted four times in water with the yield of over 85%. Hydrolysis conditions were optimized by
using a response surface methodology (RSM). An enzyme to substrate level of 1.25% (v/w), tem-
perature of 55.5oC the time of 260 minutes and pH of 8.0 were found to be the optimum conditions
to obtain the highest degree of hydrolysis (over 34%) using Corolase 7089. The collagen hydroly-
sate produced contained 87% collagen with molecular weight below 10kDa in which the fraction
below 3kDa occupied 60%.This process is suitable to produce collagen hydrolysate for cosmetic
and food application.
Key words: collagen hydrolysate, Corolase, degree of hydrolysis, response surface methodology
(RSM), Tra catfish skin.
N g ư ờ i p h ả n b i ệ n : T h S . N g u y ễ n T h ị L a n C h i
N g à y n h ậ n b à i : 6 / 6 / 2 0 1 3
N g à y t h ô n g q u a p h ả n b i ệ n : 2 0 / 6 / 2 0 1 3
Ngày duyệt đăng: 8/7/2013
1
Center for Fisheries Post Harvest Technology, Research Institute for Aquacutute No2
Email: nthuongth[email protected]
TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013
132
9 trang
18362
Free
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu tách chiết và thủy phân collagen từ da cá tra (Pangasianodon hypophthalmus)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_tach_chiet_va_thuy_phan_collagen_tu_da_ca_tra_pan.pdf
