Trích ly collagen từ da cá basa

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ COLLAGEN Giới thiệu sơ lược về Collagen Collagen là loại protein cấu trúc chính yếu, chiếm khoảng 30% tổng lượng protein trong cơ thể ở các động vật có xương sống. Collagen có nhiều trong gân, da, xương, hệ thống mạch máu của động vật và có mặt trong các lớp màng liên kết bao quanh các cơ. Khoảng 10% protein trong cơ ở động vật có vú là collagen; các protein ngoại bào (hơn 90% trong gân, xương và khoảng 50% trong da) có chứa collagen [1]. Nó có tác dụng giống như một chất keo liên kết các tế bào lại với nhau để hình thành các mô và cơ quan nền tảng trong cơ thể. Collagen cung cấp cho các mô liên kết những đặc tính nổi trội nhờ vào sự hiện diện rộng khắp và sự sắp xếp mang tính cấu trúc của nó. Nó phân bố khắp nơi trong cơ thể, từ chỗ gân nối bắp chân với gót chân cho tới giác mạc [1]. Trong gân và dây chằng, collagen có tác dụng truyền lực từ cơ sang xương và tích trữ năng lượng đàn hồi. Sự di chuyển nhịp nhàng, uyển chuyển sẽ không thể thực hiện được nếu thiếu những tính chất này. Collagen còn là chất nền hữu cơ có trong xương và men răng giúp chúng chống lại sự rạn nứt. Nó là thành phần chính trong da, mạch máu, các cơ. Collagen không chỉ có chức năng cơ học, chẳng hạn như ở giác mạc, trật tự cấu trúc của các sợi collagen tạo nên sự trong suốt [2]. Collagen được xem như một vật liệu mang tính xây dựng. Sự linh hoạt của nó là nhờ vào cấu trúc cấp bậc phức tạp, tạo nên sự đa dạng trong tính chất nhằm phục vụ những chức năng nhất định. Cấu trúc của collagen Cấu trúc phân tử của collagen [1] Phân tử collagen (hay còn gọi là tropocollagen) là một protein hình trụ, dài khoảng 300 nm, đường kính khoảng 1,5 nm. Hình 1.1 Cấu trúc của phân tử collagen (triple helix) Nó bao gồm 3 chuỗi polypeptide (gọi là chuỗi () cuộn lại với nhau. Mỗi chuỗi ( cuộn thành đường xoắn ốc theo hướng từ phải sang trái với 3 gốc trên một vòng xoắn. Ba chuỗi này xoắn lại với nhau theo hướng từ trái sang phải tạo thành đường bộ ba xoắn ốc (triple helix). Hình 1.2 Sự hình thành chuỗi xoắn ốc nội phân tử và giữa các chuỗi polypeptide Mỗi chuỗi polypeptide có khối lượng phân tử khoảng 100 kDa, tạo nên tổng khối lượng phân tử của collagen khoảng 300 kDa. Chuỗi ( được cấu tạo bởi khoảng 1000 amino acid. Các chuỗi ( khác nhau ((1, (2 và (3) ở thành phần amino acid. Sự phân bố của các chuỗi (1, (2 và (3 trong các phân tử collagen khác nhau tùy thuộc vào sự khác nhau về gene. 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 Triplet  Tỉ lệ   Gly – X – X Gly – X – I Gly – I – X Gly – I – I  0,44 0,2 0,27 0,09   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. Ngoài ra, trong phân tử collagen có những vùng gồm khoảng 9 ( 26 amino acid tại các điểm đầu mút amino hay carboxyl của chuỗi. Các vùng này không sáp nhập với cấu trúc xoắn ốc và được gọi là telopeptide. Hình 1.3 Cấu trúc của procollagen và sự chuyển từ procollagen sang tropocollagen 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 1.4 Cấu trúc sợi của collagen Hình 1.5 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 1.6 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 1.7 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. 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 1.8 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]. Bảng 1.2 Kết cấu chuỗi và sự phân bố của các loại collagen trong cơ thể người [1] Loại collagen  Kết cấu chuỗi  Phân bố   I  ((1(I))2(2(I), trimer ((1(I))3  Da, gân, xương, giác mạc, men răng, sụn, mạch máu   II  ((1(II))3    III  ((1(III))3  Mạch máu, van tim, hạ bì, ruột, nướu răng, thành tử cung   IV  ((1(IV))2(2(IV)  Màng nhầy   V  (1(V) (2(V) (3(V) hoặc ((1(V))2(2(V) hoặc ((1(V))3  Giác mạc, xương, mạch máu, sụn, nướu răng   VI  (1(VI) (2(VI) (3(VI)  Da, cơ tim   VII  ((1(VII))3  Da, phổi, sụn, giác mạc, nhau   VIII  Chưa biết  Tạo ra từ tế bào màng trong   IX  (1(IX) (2(IX) (3(IX)  Sụn   X  ((1(X))3  Sụn   XI  (1(XI) (2(XI) (3(XI)  Sụn, đĩa đệm cột sống, dịch thủy tinh   XII  ((1(XII))3  Gân, dây chằng   XIII  Chưa biết  Da, xương   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. Ứng dụng của collagen 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. Hình 1.9 Keo dán collagen 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. 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 1.10 Collagen dùng trong phẫu thuật thẩm mỹ Hình 1.11 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. 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. Hình 1.12 Sự lão hóa da 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. Có 2 lý do để chính để các bác sĩ và chuyên gia thẩm mỹ sử dụng collagen trong phương pháp chống lão hóa da hiện đại. 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. Sản phẩm Beautee Collagen Cell Pure với hàm lượng collagen nguyên chất lên tới 25%, có khả năng bổ sung và duy trì độ ẩm cho da, cung cấp dinh dưỡng và bảo vệ da chống lại môi trường ô nhiễm bên ngoài. Ngoài ra, sản phẩm còn có khả năng xóa bỏ các nếp nhăn nông, cải thiện và làm mờ các nếp nhăn sâu do tuổi tác, phục hồi lại khả năng đàn hồi tự nhiên cho da, ngăn chặn sự hình thành nếp nhăn trên da, thúc đẩy trẻ hóa tế bào theo cơ chế tự nhiên. Điều trị bằng collagen có độ an toàn tuyệt đối Phần lớn các sản phẩm collagen nguyên chất đều được chiết xuất trực tiếp từ da động vật là lợn, bò, cừu và cá da trơn; đặc biệt hơn, có một số loại collagen được chiết xuất trực tiếp từ cơ thể người. chính vì vậy chúng hoàn toàn không có các chất hóa học hay độc tố, khả năng tương thích với cơ thể người có thể lên tới 100% mà không hề có phản ứng đào thải hay loại bỏ. Tất cả mọi người ở mọi lứa tuổi đều có thể sử dụng vì sự lành tính của chúng. Ngoài ra, collagen còn được đưa vào da bằng ba phương pháp chính: Thoa lên da và nhờ tác động của các công nghệ xung điện hay ánh sáng để dẫn chúng vào sâu tới vùng da cần điều trị. Tiêm trực tiếp vào da. Ăn uống. Ba phương pháp trên đều là những biện pháp rất an toàn không hề ảnh hưởng tới da và cơ thể. Hình 1.13 Tác dụng chống lão hóa của collagen Giảm thiểu sẹo mụn 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 Hình 1.14 Tác dụng trị sẹo mụn của collagen 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 nguồn cung cấp collagen Chúng ta có thể bổ sung, làm tăng lượng collagen cho cơ thể bằng cách tiêm collagen hoặc uống các loại thuốc có bổ sung collagen. Tuy nhiên, cách tốt nhất để gia tăng lượng collagen cho da là lấy collagen từ các nguồn thiên nhiên như những phần trích từ động và thực vật. Bạn có thể tìm được collagen trong những loại thực phẩm nào? Dưới đây là một số nguồn mà bạn có thể tìm thấy collagen để duy trì và bổ sung cho cơ thể Trái cây thuộc họ cam quít: các loại trái cây và rau củ có chứa vitamin C chính là các nguồn tự nhiên sản xuất ra collagen. Bạn nên thêm vào chế độ ăn hàng ngày các loại trái cây như cam, chanh và dâu. Bông cải xanh cũng là một trong những nguồn đáng tin cậy tham gia vào việc tổng hợp collagen cho da. Nguồn collagen từ những sinh vật biển: collagen từ các loài cá mập là một nguồn cung cấp collagen cho nhu cầu của bạn. Với những người Trung Hoa thích ăn vi cá thì đây là một cách hiệu quả để bổ sung collagen. Bên cạnh đó, da và xương của các loài gia súc như lợn là những nguồn chính cung cấp collagen và gelatin dùng trong thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm và công nghiệp thuộc da. Hiện nay, những phần thừa từ cá như xương, vảy và da là những nguồn thay thế cung cấp collagen. Các dạng collagen nguyên liệu thu được từ da cá Collagen dạng bột Hình 1.15 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 cao với hơn 90%, hàm lượng tro và kim loại nặng thấp. 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. Hình 1.16 Collagen dạng gel Một số sản phẩm collagen Collagen EX Công dụng: Collagen EX là một chất bổ sung chứa collagen cao cấp từ cá và hyaluronic acid, cùng với những thành phần làm đẹp khác như nhân sâm, mầm sen, quả lý gai Ấn Độ, tất cả hòa trộn lại tạo thành một hỗn hợp mang đến cho bạn làn da tươi trẻ và săn chắc. Xuất xứ: Shiseido, Nhật Bản. Hình 1.17 Collagen EX Collagen update (nước uống bổ dưỡng) Công dụng: Giúp cơ thể khỏe mạnh, tinh thần minh mẫn, bổ sung dinh dưỡng, duy trì các chức năng và độ dẻo dai của khớp, giúp ngăn ngừa mụn và tái sinh làn da mịn màng. Xuất xứ: Shiseido, Nhật Bản Hình 1.18 Collagen Update Ediva collagen, hộp 30 gói
2,2g (bột) Công dụng: Ediva collagen bổ sung collagen, giúp làm chậm quá trình lão hóa của da, cải thiện và làm mờ nếp nhăn trên da đặc biệt là vùng quanh mắt, ngăn chặn sự hình thành nếp nhăn trên da, tăng tính đàn hồi giúp da săn chắc, duy trì sự trẻ trung, rạng rỡ cho làn da. Ediva collagen giúp da duy trì độ ẩm và chống lại các tác nhân gây ô nhiễm của môi trường như tia UV, khói, bụi,… Ediva collagen cải thiện sự linh hoạt của khớp, cải thiện sự Hình 1.19 Ediva collagen dung nạp calcium, giúp xương cứng cáp, gân và sụn khỏe mạnh, dẻo dai. Xuất xứ: CTCP Dược Hậu Giang, Cần Thơ, Việt Nam. Viospring collagen active essence Công dụng: Viospring được làm từ collagen nguyên chất từ cá sẽ mang đến cho bạn một làn da đẹp, tươi trẻ. Những phân tử collagen nhỏ trích ly từ vảy cá bằng công nghệ cao cùng những chiết xuất từ cây cỏ và hương thơm, có tác dụng xóa đi nếp nhăn, phục hồi nét thanh xuân, sự săn chắc cho da. Thành phần chính: collagen từ cá, elastin, silk peptide, chiết xuất từ cây lô hội, cây chamomile,… Xuất xứ: Trung Quốc Hình 1.20 Viospring collagen active essence Collagen essential mask sheet Công dụng: Nồng độ collagen trong tấm collagen cho hiệu quả hấp thụ cao, đem đến làn da săn cắc, mịn màng. Xuất xứ: Hàn Quốc Hình 1.21 Collagen essential mask sheet CHƯƠNG 2 MỘT SỐ QUY TRÌNH TRÍCH CHIẾT COLLAGEN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ Quy trình trích ly collagen từ da heo [6] Hình 2.1 Quy trình trích ly collagen từ da heo Quy trình trích ly collagen từ gân chân gà [7] ` Hình 2.2 Quy trình trích ly collagen từ gân chân gà Quy trình trích ly collagen từ da mực [8] Hình 2.3 Quy trình trích ly collagen từ da mực Quy trình trích ly collagen từ da cá tuyết (Baltic cod) [9] Hình 2.4 Quy trình trích ly collagen từ da cá tuyết 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. Collagen có nguồn gốc từ cá Dựa vào thành phần % của tổng lượng collagen tính trên tổng lượng protein, các loài cá được chia thành 3 nhóm: Nhóm có hàm lượng collagen thấp: tổng lượng collagen chiếm đến 5 % so với tổng lượng protein Nhóm có hàm lượng collagen trung bình: tổng lượng collagen chiếm từ 5 ( 10 % tổng lượng protein Nhóm có hàm lượng collagen cao: tổng lượng collagen trên 10 % tổng lượng protein Thịt của những loài cá khác nhau chứa hàm lượng khác nhau của collagen hòa tan trong acid (acid soluble collagen) và collagen không hòa tan (insoluble collagen). Hàm lượng collagen tổng cộng dao động từ 0,3 ( 2,99 % so với trọng lượng tươi của các mô, tương ứng với phạm vi từ 1,58 ( 13,39 % so với tổng lượng protein. Bảng 2.1 thành phần collagen trong thịt cá Loại cá  Collagen hòa tan trong acid (so với trọng lượng tươi)  Collagen không hòa tan (so với trọng lượng tươi)  Collagen tổng (so với trọng lượng tươi)  Collagen tổng (so với protein tổng)   Cá chim trắng (White pomfret)  0,19  0,11  0,3  1,58   Sardine (cá mòi)  0,36  0,09  0,45  2,42   Cá thu (Mackerel)  0,38  0,09  0,47  2,41   Cá bơn (Sole)  0,4  0,18  0,58  2,98   Cá chép (Common carp)  0,49  0,21  0,7  3,25   Cá đối (Mullet)  0,94  0,25  1,19  5,89   Cá ngừ (Tuna)  1,06  0,39  1,45  7,35   Cá mập (Shark)  2,13  0,86  2,99  13,11   Cá đuối (Ray)  2,3  0,5  2,8  13,39   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. 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 2.5 Đồ thị so sánh khả năng hấp thụ vào máu của collagen trích ly từ cá và từ lợn Nguồn nguyên liệu cá cho việc sản xuất collagen ở Việt Nam Việt Nam là một nước đang phát triển, có nền nông nghiệp với các sản phẩm phong phú. Trong đó, các sản phẩm từ cá chiếm một phần lớn trong kim ngạch xuất khẩu. Những năm gần đây, việc nuôi cá Basa rất phát triển, đặc biệt ở Đồng bằng sông Cửu Long. Trong quá trình chế biến cá, song song với những chính phẩm dùng cho việc xuất khẩu (chủ yếu là fillet) là một khối lượng lớn các phụ phẩm như da, xương, vây,… Đây là những nguồn giàu collagen, có thể sử dụng thay thế cho những nguồn cung cấp collagen cổ điển như da, xương từ lợn, bò. Việc tận dụng những nguồn này sẽ góp phần làm tăng giá trị kinh tế của loài cá Basa. CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁ BASA Giới thiệu về cá Basa
Hình 3.1 Cá Basa Cá Basa Pangasius bocourti (Sauvage 1880) thuộc họ Pangasiidae, là loại cá nước ngọt có giá trị kinh tế cao, được phân bố trong một vùng địa lý hẹp ở lưu vực sông Mekong và sông Chao Phraya (Campuchia, Lào, Thái Lan, Việt Nam). Ở Việt Nam chúng được nuôi nhiều và tập trung tại Châu Đốc (An Giang) và Hồng Ngự (Đồng Tháp) với năng suất cao. Trước đây, đã có một số tác giả đã định danh tên khoa học của cá Basa là Pangasius pangasius (Hamilton) và việc phân chia này dựa vào tài liệu của Smith (1945), Taki (1974) hay Pangasius nasutus (Bleeker).. . Trong công trình nghiên cứu xuất bản năm 1991, Tyson R.Roberts và Chanvalit Vidthayanon đã định danh lại một số loài cá trong họ Pangasiiade. Theo Nguyễn Văn Trọng, Nguyễn Thanh Tùng (1996) cũng cho rằng có sự sai sót trong việc phân loại. Các tác giả trên đã thống nhất khẳng định rằng cá Basa nuôi ở đồng bằng sông Cửu Long có tên khoa học là Pangasius bocourti. Về ngoại hình, cá Basa rất dễ phân biệt với các loại cá khác trong họ cá tra, có thân ngắn, hình thoi, hơi dẹp bên, lườn tròn, đặc biệt bụng to tích lũy nhiều mỡ, chiều dài tiêu chuẩn bằng 2,5 lần chiều dài thân. Đầu cá Basa ngắn hơi tròn, dẹp đứng, miệng hẹp. Cá Basa có 2 đôi râu, râu hàm trên bằng ½ chiều dài đầu, râu hàm dưới bằng 1/3 chiều dài đầu. Có 40 ( 46 lược mang trên cung mang thứ nhất, vây hậu môn có 31(36 tia vây. Chiều cao của cuống đuôi hơn 7% chiều dài chuẩn. Mặt lưng màu xám xanh và nhạt dần xuống bụng, bụng có màu trắng bạc, vây lưng và vây ngực có màu xám, vây hậu môn có màu trắng trong, màng da giữa các tia vây đuôi có màu đen. Trước đây, tên loài Pangasius Pangasius được đặt cho cá Basa là không chính xác. Vì thực tế, loài Pangasius Pangasius không phân bố ở lưu vực sông Cửu Long mà chỉ giới hạn ở Ấn Độ, Pakistan, Banglades và Myanmar, là loài có thể sống ở vùng cửa sông và biển ven bờ trong môi trường nước lợ hay nước mặn, khi trưởng thành đuôi có màu vàng sáng. Điều này không thể xảy ra đối với cá Basa hiện đang nuôi ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Trong hệ thống phân loại, vị trí cá Basa được xác định như sau: Bộ Siluriformes Họ Pangasiidae Giống Pangasius Loài Pangasius Pangasius Đặc điểm sinh lý, sinh thái của cá Basa Đặc điểm sinh trưởng Ở thời kỳ cá giống, cá lớn rất nhanh, sau 60 ngày đã đạt được chiều dài 8 ( 10,5cm; sau vụ nuôi 10 ( 12 tháng có thể đạt 1,3 ( 1,5 kg/con. Một số bè nuôi cá Basa thêm 6 ( 9 tháng, cỡ cá có thể đạt tới 1,8 ( 2,2 kg/con. Năng suất nuôi hiện nay khoảng 120kg/m3 bè nuôi và sản lượng cá thu hoạch trung bình 50 (160 tấn/bè tùy theo cỡ bè. Đặc điểm sinh dưỡng Cá trưởng thành của hầu hết các loài trong họ Pangasiidae là ăn tạp và thức ăn chủ yếu là từ động vật, ngoại trừ 2 loài Pangasius sanitwongsei và Pangasius larnaudii ăn chủ yếu mùn bả hữu cơ. Tương tự, cá Basa cũng có tính ăn tạp thiên về thức ăn động vật, nhưng ít háu ăn và ít tranh mồi ăn hơn cá tra. Sau khi hết noãn hoàn, giai đoạn này cá ăn phù du động vật là chính. Khi cá ở giai đoạn lớn, cá Basa cũng dễ dàng thích nghi với các loại thức ăn có nguồn gốc từ động vật, thực vật, dễ kiễm như: hỗn hợp tấm, cám, rau quả, cá vụn và các phế phẩm nông nghiệp..., do đó rất thuận lợi cho việc nuôi cá trong bè. Mùa vụ sinh sản Trong tự nhiên, tuổi thành thục của cá Basa từ 4 ( 5 năm. Vào mùa phát dục từ tháng 4 trở đi cá có tập tính bơi ngược dòng di cư tìm đến các bãi đẻ ở thượng nguồn sông Mekong, nơi có điều kiện sinh thái phù hợp cho sự phát triển của tuyến sinh dục và đẻ trứng. Vì vậy, cá không đẻ tự nhiên ở phần sông Mekong của Việt Nam mà bãi đẻ của cá nằm ở khu vực từ địa phận tỉnh Cratie của Campuchia trở lên thượng nguồn, tại đây có thể bắt được cá bố mẹ nặng đến 15 kg. Mùa vụ sinh sản của cá Basa nuôi bắt đầu từ tháng 2 kéo dài đến tháng 7, cá đẻ rộ và tập trung từ tháng 3 đến tháng 5. Giống cá nuôi Giống cá Basa nuôi hiện nay có từ 2 nguồn: bắt từ tự nhiên và sinh sản nhân tạo. Trước đây thì cá Basa giống hoàn toàn được bắt ngoài tự nhiên tại vùng biên giới giáp Campuchia và Việt Nam bằng cách câu, lưới hoặc các hình thức thu bắt cá giống khác và thường cỡ cá giống khoảng 5 ( 6 g/con. Sau khi mua hoặc đánh bắt về, cá được chăm sóc trong bè nhỏ trong 3 ( 4 tháng cho đến khi đạt cỡ 80 (100 g/con mới đưa vào bè nuôi cá thịt. Hiện nay đã có sinh sản nhân tạo được cá Basa nhưng với sản lượng còn rất thấp. Theo ước tính, hàng năm ở 2 tỉnh An Giang và Đồng Tháp cần 15 triệu con giống và chủ yếu được chuyển trực tiếp từ Campuchia sang. Mật độ nuôi Số cá thả nuôi cho một bè dao động từ 20.000 ( 50.000 con cá giống. Mật độ thả nuôi trung bình 90 ( 150 con/m3 với cỡ cá giống 80 ( 100 g/con. Mùa vụ nuôi Với điều kiện khí hậu thuận lợi, ấm áp quanh năm ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long, nên có thể thả giống cá nuôi vào bất kì thời gian nào trong năm. Bảng 3.1 Hai vụ chính để thả cá giống vào bè Loài cá  Tháng bắt đầu thả  Tháng thu hoạch   Basa  4 ( 8  5 ( 8 (năm sau)    11 ( 12  12 ( 3 (năm sau)   Tra  4 ( 6  5 ( 8 (năm sau)    11 ( 12  12 ( 1 (năm sau)   Trong quá trình nuôi khi thu hoạch nên thu hoạch 1 lần hết số cá. Vì theo kinh nghiệm, nếu thu hoạch một phần cá thì số cá còn lại dễ bị sốc, thưởng bỏ ăn dẫn đến hao hụt lớn. Ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường đối với cá Basa Ngưỡng oxy của cá Basa rất cao 1,1 ± 0,15 mg/l. Cá Basa có sức chịu đựng yếu không thể sống được trong môi trường nghèo oxy. Khi hàm lượng oxy trong môi trường < 1mg/l thì cá nổi đầu, có thể chết trong thời gian ngắn. Khả năng chịu mặn của cá Basa tương đối cao, cá có thể sống bình thường trong nước có độ mặn 1,2% trở xuống, khi tăng độ mặn thì thời gian sống của cá giảm xuống. Nồng độ muối trong nước đạt 3,5% thì cá chỉ sống được 1 giờ. Bảng 3.2 Sức chịu đựng của cá Basa trong môi trường nước có độ mặn khác nhau Độ mặn (%)  1,5  2,0  2,5  3,0  3,5   Thời gian sống (giờ)  72  6  2  1,4  1   Ngưỡng nhiệt độ cá Basa chịu đựng được thấp nhất là – 18 0C và cao nhất là 39 0C. Nếu vượt quá giới hạn này thì cá Basa có thể chết. Độ pH: cá Basa có thể sống trong môi trường có độ pH từ 5,5 ( 11,0. Bảng 3.3 Những điều kiện môi trường để cá Basa sống và phát triển Yếu tố  Tối thiểu  Tối đa   Oxy hòa tan (mg/l)  1,1  -   Độ mặn (%)  -  1,5   Nhiệt độ (oC)  18  39   pH  5,5  11   Hệ vi sinh vật trong cá Khi còn sống, ngoài da cá có một lớp nhớt và là môi trường sinh sống tốt cho vi sinh vật. Số lượng vi sinh vật trên da từ 102 ( 105 tế bào/1cm2 da cá. Ở đây tồn tại các loại trực khuẩn sinh và không sinh nha bào như Pseudomonas fluorescens, Proteus vulgaris, Micrococus roseus, E.Coli và một số nấm mốc, nấm men sống trong nước. Trong mang cá có rất nhiều vi sinh vật, ở đây đa số là nhóm vi sinh vật hiếu khí thường gặp là Pseudomonas fluorescens. Trong ruột cá cũng có nhiều vi sinh vật của nước, của đất và từ thức ăn mang vào, thường thấy Clostridium sporogenes, Clostridium welchii, Vibrio setique và nhóm E.Coli. Số lượng vi sinh vật trong ruột cá khoảng 103 ( 108 tế bào/1g chất chứa trong ruột. Lượng vi sinh vật trong tổ chức mô cơ của cá tương đối ít, thường thấy: Proteus vulgaris, Chromobacterium, E.Coli, Bac. Subtilus... Số lượng và thành phần hệ vi sinh vật của cá phụ thuộc vào điều kiện sống. Số lượng vi sinh vật nhiễm vào cá trong bảo quản và chế biến có vai trò rất quan trọng trong quá trình thối rữa. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất, chất lượng sản phẩm cá Basa Ảnh hưởng của thức ăn Thành phần và chất lượng của thức ăn tác động trực tiếp đến thành phần và chất lượng fillet cá Basa. Thức ăn cho cá phải đảm bảo đầy đủ chất dinh dưỡng phù hợp cho từng giai đoạn phát triển của cá. Ảnh hưởng của môi trường Các yếu tố nhiệt độ, hàm lượng oxy hòa tan trong nước, pH, mật độ nuôi... đều có ảnh hưởng đến sự phát triển và chất lượng cá. Giá trị thực phẩm của cá Basa Cá Basa không chỉ cung cấp nguồn thực phẩm cho con người, mà nó còn có thể được xem là một loài cá đặc sản của vùng sông nước đồng bằng sông Cửu Long vì có cơ thịt mềm mại, đặc biệt có hương vị riêng được thị trường trong và ngoài nước rất ưa chuộng, nhất là thị trường Mỹ. Cá Basa là loài cá có giá trị kinh tế cao hiện nay của Việt Nam và có khả năng cạnh tranh được với loài cá nheo của Mỹ. Tuy là loài cá quen thuộc, có giá trị... nhưng những nghiên cứu đã có về loài cá này chủ yếu tập trung các đặc điểm sinh lý, sinh thái phục vụ cho việc nuôi trồng và đánh bắt, còn những nghiên cứu có tính hệ thống về đặc tính kỹ thuật và giá trị dinh dưỡng còn rất ít, nhất là các nghiên cứu sử dụng các thành phần khác của cá Basa như mỡ cá, dầu cá... GS.TSKH Nguyễn Văn Thoa và các cộng tác viên của Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản II đã thực hiện nghiên cứu về các đặc tính kỹ thuật của cá Basa như fillet, da, mỡ lá...; giá trị thực phẩm của cá Basa như protein, lipid, ẩm, khoáng... nhưng là số liệu trung bình chung cho cá Basa. Các nghiên cứu về việc chế biến các thành phần có giá trị khác của cá Basa chưa được quan tâm nhiều, nhất là việc tận dụng thành phần mỡ cá. Viện Thủy sản II và Phân viện Công nghệ Thực phẩm tại Tp.Hồ Chí Minh đã nghiên cứu về thành phần các acid béo trong mỡ cá Basa, tìm cách chế biến mỡ cá Basa thành chất béo đủ tiêu chuẩn dùng trong thực phẩm. Tuy nhiên, quá trình tinh chế thực hiện chủ yếu bằng phương pháp hóa học theo quy trình công nghệ tinh luyện cơ bản. Tất cả nghiên cứu đều mang tính thăm dò, thử nghiệm... nhằm tìm ra các giải pháp tối ưu cho việc sử dụng các thành phần khác của cá Basa ngoài thành phần rất có giá trị là fillet cá. Trong thời gian gần đây, các công trình nghiên cứu của PGS.TS Hoàng Đức Như đã cho thấy trong mỡ cá Basa có sự hiện diện của DHA (decosa hexanenoic acid), một acid béo không no gồm 22 nguyên tử cacbon, 6 nối đôi, chuỗi cacbon mạch dài, thẳng... rất cần thiết cho sự phát triển của hệ thần kinh trung ương, phát triển thông minh, phát triển não bộ và võng mạc của thai nhi. Vì vậy, bên cạnh việc khai thác hiệu quả nguồn thịt cá, cần tập trung nghiên cứu để sử dụng hiệu quả nguồn mỡ cá. Cụ thể là nghiên cứu dùng các phương pháp tinh luyện phù hợp để khắc phục các nhược điểm vốn có của mỡ cá Basa như có mùi tanh và chóng ôi... nhằm biến mỡ cá Basa thành môt nguồn chất béo có thể sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, đời sống. Đây cũng chính là mục tiêu của các nhà nghiên cứu là muốn thử nghiệm phương pháp tinh luyện vật lý đối với mỡ cá Basa để loại trừ các acid béo tự do, các hợp chất peroxyde... nhằm đảm bảo cho mỡ cá thỏa mãn các chỉ tiêu về dầu mỡ thực phẩm. Bên cạnh đó, việc khử mùi tanh của mỡ cá cũng là vấn đề được tập trung nghiên cứu vì mùi tanh tự nhiên của cá gây cản trở rất lớn cho quá trình sử dụng trong thực phẩm. Các biện pháp bảo quản nhằm kéo dài thời gian trở mùi, ôi hóa của mỡ cá cũng được tiến hành nghiên cứu để đảm bảo cho mỡ cá có thể sử dụng trong một thời gian tương đối dài. Các sản phẩm được chế biến từ cá Basa Nguồn cá Basa trong tự nhiên không thể đủ để cung cấp cho chế biến công nghiệp mà chủ yếu là nguồn cá được nuôi trong lồng bè. Cá Basa thường được sử dụng để: Nấu chua, nấu lẩu trong các nhà hàng, khách sạn.. ít được tiêu thụ phổ biến trong gia đình vì giá tương đối cao. Chế biến công nghiệp: cá Basa thường được chế biến dạng fillet đông lạnh là chính và chủ yếu phục vụ cho thị trường xuất khẩu. Ngoài sản phẩm fillet đông lạnh, các sản phẩm khác chế biến từ cá Basa có mặt trên thị trường trước đây còn rất ít, có lẽ do quy trình kỹ thuật chưa được hoàn thiện để tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu của người tiêu thụ. Tuy nhiên, với việc ngày càng chú trọng mỡ rộng thị trường tiêu thụ nội địa nên các sản phẩm được chế biến từ cá Basa đã được đầu tư nghiên cứu và phát triển rất nhanh trong giai đoạn gần nay. Vừa qua, tại hội chợ thuỷ sản Việt Nam năm 2003, công ty Agifish An Giang (công ty xuất khẩu cá da trơn lớn nhất của Việt Nam) đã giới thiệu một loạt các sản phẩm mới được chế biến từ cá Basa như : - Dạng món ăn khai vị: cá viên Basa, cháo Basa, cháo mực Basa, chả giò Basa, chả quế Basa, bánh khoai moan nhân Basa, Basa bánh tròn tẩm bột, nấm đông cô nhân Basa, Basa cắt sợi tẩm bột, bánh chỉ Basa, hoành thánh Basa … - Dạng món ăn gia đình chế biến sẵn: cá Basa kho tộ, Basa fillet sốt cà, Basa cắt khoanh muối sả ớt, cà chua dồn Basa, khổ qua dồn Basa, ốc bươu nhồi Basa, vây cá Basa tẩm gia vị, bong bóng cá Basa tẩm gia vị, da cá Basa tẩm gia vị … - Dạng món ăn tự chế biến: Basa cắt khoanh, lẩu Basa, Basa fillet, Basa lột da rút xương, Basa xiên que, bao tử Basa, hải sản thập cẩm, chả thát lát … - Dạng sản phẩm khô: Basa nguyên con sấy khô, khô Basa, khô Basa ăn liền, chà bông Basa, lạp xưởng Basa, bánh phồng Basa … Hiện nay tình hình thị trường xuất khẩu cá Basa, cá tra Việt Nam vẫn chưa được ổn định. Vì thế cần điều chỉnh lại mục tiêu để ổn định ngành nghề và phát triển nghề nuôi loại cá này của Việt Nam. Nuôi cá Basa và cá tra trước hết dành cho xuất khẩu, nhưng đã đến lúc cần quan tâm hơn đến thị trường nội địa, ngoài dạng sử dụng cá tươi, cần nghiên cứu chế biến một số sản phẩm phù hợp với thị trường này. Nhất là nghiên cứu chế biến tận dụng các thành phần khác của cá Basa ngoài thành phần có giá trị là fillet như chế biến nguồn mỡ cá thành nguồn dầu mỡ sử dụng được trong thực phẩm, chế biến các phụ phẩm của cá Basa thành các sản phẩm khác … nhằm khai thác tối đa nguồn nguyên liệu này. CHƯƠNG 4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Mục đích đề tài Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình loại màu da cá Basa: nồng độ dung dịch H2O2 trong NaOH 0,01 M, thời gian tẩy màu, tỉ lệ da/dung dịch H2O2 trong NaOH Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố lên quá trình trích chiết collagen: loại acid (citric acid và acetic acid), thời gian trích chiết và phương pháp trích chiết Đánh giá tính chất hóa lý của sản phẩm collagen thu được Hóa chất – Thiết bị Hóa chất NaOH H2SO4 Citric acid Sodium Lauryl Sulphate (LasNa) NaCl H2O2 Acetic acid Na2HPO4 Thiết bị Cân hai số Máy xay Philips HR 1361 Máy đo độ ẩm Sartorius MA 35 Máy ly tâm Hermle Z 200A Máy so màu CR - 300 Máy đo độ nhớt Brookfield HDBV – II Máy quang phổ Varian Carry Phương pháp nghiên cứu Phương pháp tiến hành thí nghiệm Phương pháp chuẩn bị mẫu Nguyên liệu da cá Basa được mua về, loại bỏ những phần mỡ thừa còn sót lại, rửa sạch sơ bộ với nước và trữ trong tủ đông ở nhiệt độ khoảng -200C để sử dụng cho các thí nghiệm. Phương pháp khảo sát Phương pháp khảo sát theo yếu tố từng phần. Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên, chỉ thay đổi một nhân tố còn các nhân tố khác cố định trong suốt quá trình thí nghiệm. Kết quả tối ưu của thí nghiệm trước được áp dụng cho thí nghiệm sau. Phương pháp phân tích Phương pháp phân tích nguyên liệu Xác định hàm lượng ẩm trong nguyên liệu (Moisture) Cân một lượng mẫu có khối lượng khoảng 1 gram. Cho mẫu vào đĩa nhôm và đặt vào máy đo độ ẩm Sartorius MA 35. Đọc giá trị độ ẩm trên đồng hồ hiển thị của máy. Tiến hành đo 3 lần để lấy giá trị trung bình. Hàm lượng tro tổng (Total ash content) [11] Nguyên tắc Khi nung ở 550 ÷ 600 0C, các chất hữu cơ cháy hòan toàn, chất vô cơ còn lại gọi là thành phần tro. Tiến hành Cân một lượng mẫu (G) cho vào chén nung đã được nung và cân đến khối lượng không đổi (G1). Đưa chén nung chứa mẫu vào lò nung ở 500 ( 600 0C trong 3 h. Lấy chén nung ra để nguội trong bình hút ẩm và cân. Tiếp tục nung và cân cho đến khi khối lượng không đổi (G2). Công thức Độ tro được xác định theo công thức: % Tro =
Trong đó G : khối lượng mẫu ban đầu, g G1 : khối lượng đĩa G2 : khối lượng đĩa + thành phần tro sau khi sấy Hàm lượng béo (Fat content) [11] Nguyên tắc Dùng dung môi kỵ nước trích ly hoàn toàn lipid từ nguyên liệu đã được sấy khô, nghiền nhỏ. Một số thành phần hòa tan trong chất béo cũng được trích ly theo bao gồm sắc tố, các vitamin tan trong chất béo, các chất mùi…tuy nhiên hàm lượng của chúng thấp. Do có lẫn tạp chất, phần trích ly được gọi là lipid tổng hay dầu thô. Dung môi sẽ được tách khỏi dịch trích bằng cách bốc hơi và phần còn lại chính là lipid, đươc đem cân để xác định hàm lượng. Tiến hành Cân một lượng mẫu chính xác, đem sấy khô. Dùng ethyl ether để trích lượng mẫu này trong thiết bị Soxhlet. Dịch trích được cho vào một đĩa đã biết khối lượng để làm bay hơi dung môi. Sau đó, đĩa này được sấy khô, làm nguội trong bình hút ẩm và được xác định khối lượng. Công thức % Lipid tổng (dầu thô) =

Trong đó W1 : khối lượng đĩa W2 : khối lượng đĩa + thành phần của dịch trích sau khi sấy khô S : khối lượng mẫu ban đầu Hàm lượng đạm (Protein content) [11] Định lượng protein bằng phương pháp Kjeldahl trên cơ sở xác định hàm lượng nitrogen protein (thường chiếm khoảng 16 % trong các protein khác nhau). Nhân giá trị nitrogen xác định được với hệ số 6,25 (100:16) sẽ ra hàm lượng protein tổng số. Để định lượng nitrogen protein người ta thường xác định nitrogen tổng số và nitrogen phi protein, sau đó lấy hiệu số giữa hai dạng này. Xác định nitrogen tổng Nguyên tắc: dưới tác dụng của H2SO4 đặc ở nhiệt độ cao, các hợp chất hữu cơ có chứa nitrogen bị phân hủy và bị oxy hóa đến CO2 và H2O, còn nitrogen chuyển thành amoniac và tiếp tục kết hợp với H2SO4 tạo thành muối amoni sulphate. Quy trình được tiến hành theo các bước sau: Vô cơ hóa nguyên liệu R-CHNH2-COOH + H2SO4 CO2 + H2O + (NH4)2SO4 Cất đạm (NH4)2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O Phản ứng xảy ra trong bình phản ứng NH3 + H2SO4 ( (NH4)2SO4 + H2SO4 dư (ở bình hứng) Chuẩn độ H2SO4 dư ở bình hứng bằng NaOH có nồng độ 0.1N. Hàm lượng Nitrogen trong mẫu được tính bằng công thức
Trong đó X : hàm lượng Nitrogen tính bằng g/l A : số ml H2SO4 đem hấp thụ NH3 B : số ml NaOH 0,1N tiêu tốn khi chuẩn độ H2SO4 thừa V : số ml mẫu đem vô cơ hóa 0,0014 : số gram nitrogen tương ứng với 1ml H2SO4 0,1N F : hệ số hiệu chỉnh nồng độ dung dịch NaOH 0,1N (F là tỉ số giữa nồng độ thực tế và nồng độ lý thuyết của NaOH) Xác định nitrogen phi protein Dùng các dung môi thích hợp để chiết rút tất cả các dạng nitrogen phi protein, tuy nhiên trong dịch chiết vẫn còn lẫn một vài loại protein. Vì vậy, cần dùng chất kết tủa để tách phần protein hòa tan trong quá trình chiết rút. Định lượng protein trong nguyên liệu Protein(mg) = (Ntổng số - Nphi protein)
6,25 Xác định tổng lượng collagen trong da cá Xác định bằng phương pháp định lượng hydroxyproline [12] Nguyên tắc Trong tổng lượng amino acid có trong collagen, hydroxyproline chiếm khoảng 14 %. Loại amino acid này gần như chỉ được tìm thấy trong collagen mà không có trong bất kỳ một loại protein nào khác của cơ thể, ngoại trừ một lượng nhỏ trong elastin. Do đó, có thể định lượng collagen thông qua định lượng hydroxyproline. Cấu trúc của hydroxyproline có chứa vòng pyrrolidine, nó có thể bị oxy hóa để hình thành vòng pyrrole. Vòng pyrrole này tác dụng với tác chất Ehrlich, 4–(N,N– dimethylamino)benzaldehyde tạo thành hợp chất quinoid có màu (màu sắc phụ thuộc vào nhóm thế và thay đổi từ màu cam đến màu hoa cà). Thực hiện phương pháp so màu để tính hàm lượng hydroxyproline. Tiến hành Chuẩn bị dung dịch chuẩn: lấy 25 mg bột hydroxyproline tinh khiết hòa tan vào 250 ml nước (100 (g/ml). Kế tiếp, lấy 50, 75, 100 và 150 (l của dung dịch này và thêm nước cất vào để đạt được tổng thể tích là 1 ml. Sự oxy hóa hydroxyproline xảy ra khi cho 1 ml Chloramine B vào mỗi ống nghiệm, hỗn hợp được lắc và giữ ở nhiệt độ phòng trong 20 phút. Lượng dư Chloramine T được phân hủy bằng cách cho 1 ml dung dịch HClO4 3,15 M vào, hỗn hợp được lắc trộn. Sau 5 phút, cho 1 ml dung dịch p-dimethylaminobenzaldehyde 20 % vào mỗi ống nghiệm và tiến hành lắc một lần nữa. Các ống nghiệm được giữ trong bể điều nhiệt ở 60 0C trong 20 phút và sau đó được làm mát với nước lạnh trong vòng 5 phút. Bước kế tiếp, 5 ml Ethyl Cellosolve được thêm vào mỗi ống nghiệm để đạt tổng thể tích lá 10 ml. Ta thu được các dung dịch chứa 0,5, 0,75, 1 và 1,5 (g hydroxyproline. Độ hấp thu được đo ở bước sóng 557 nm (màu đỏ sẫm). Nước cất được dùng làm mẫu trắng. Ta xây dựng được đường chuẩn biểu diễn độ hấp thu theo các hàm lượng của hydroxyproline.