Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................ix
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................x
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ COLLAGEN ...............................................................1
1.1 Giới thiệu sơ lược về collagen ........................................................................2
1.2 Thành phần và cấu trúc ...................................................................................3
1.2.1 Cấu trúc phân tử collagen..............................................................................4
1.2.2 Thành phần hóa học của collagen .................................................................6
1.3 Phân loại..........................................................................................................9
1.4 Tính chất .......................................................................................................11
1.4.1 Độ tinh sạch của collagen............................................................................11
1.4.2 Thành phần cấu trúc và khối lượng phân tử ................................................12
1.4.3 Nhiệt độ biến tính ........................................................................................14
1.4.4 Thành phần amino acid ...............................................................................17
1.4.5 Khả năng trương nở, hòa tan .......................................................................18
1.4.6 Điểm đẳng điện (pI).....................................................................................19
1.5 Thu nhận collagen .........................................................................................20
1.5.1 Sự phá vỡ tế bào ..........................................................................................20
1.5.2 Phương pháp tinh sạch collagen ..................................................................21
1.5.3 Làm khô và bảo quản chế phẩm collagen ...................................................22
1.5.4 Sử dụng CO2 siêu tới hạn trong tinh sạch collagen ....................................22
1.6 Ứng dụng của collagen .................................................................................26
1.6.1 Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.....................................................26
1.6.2 Ứng dụng trong y học và dược phẩm..........................................................28
1.6.3 Ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm.......................................................30
Chương 2 ỨNG DỤNG COLLAGEN TRONG THỰC PHẨM.............................31
2.1 Collagen bột ..................................................................................................32
2.1.1 Nguyên liệu ..................................................................................................32
2.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất collagen bột .................................................32
2.1.3 Sản phẩm collagen bột tinh sạch .................................................................36
2.2 Ứng dụng collagen trong chế biến các sản phẩm thức uống ........................37
2.2.1 Ứng dụng collagen vào các sản phẩm thức uống (trà, cà phê) nhằm bổ sung
thêm lượng protein cho cơ thể .....................................................................37
2.2.2 Ứng dụng collagen làm trong các sản phẩm thức uống có cồn ...................39
2.3 Ứng dụng collagen trong chế biến các sản phẩm từ sữa ..............................43
2.4 Ứng dụng collagen trong chế biến thịt và thủy sản ......................................49
2.4.1 Những ứng dụng phổ biến của collagen trong ngành chế biến thịt – thủy
sản................................................................................................................49
2.4.2 Ứng dụng collagen trong sản xuất vỏ bọc sản phẩm thịt chế biến ..............51Mục lục
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm vi
2.4.3 Ứng dụng collagen trong ức chế sự oxy hóa chất béo trong sản phẩm thịt
chế biến........................................................................................................54
2.4.4 Tăng hiệu suất nấu và chống mất nước cho sản phẩm nhờ collagen ..........62
2.4.5 Collagen thay thế một phần nguyên liệu trong sản phẩm thịt chế biến ......66
2.5 Collagen được ứng dụng trong nhiều sản phẩm khác nhau có tác dụng tốt
cho xương .....................................................................................................78
KẾT LUẬN...................................................................................................................85
LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là quốc gia có tiềm năng xuất khẩu thủy sản rất lớn. Năm
2006, tổng sản lượng cá tra, cá basa của các tỉnh ĐBSCL 825.000 tấn. Đầu năm
2008, đạt 1 triệu tấn, chủ yếu là mặt hàng cá phi lê. Tại các nhà máy chế biến
thủy sản, cá tươi được lóc hai miếng phi-lê để chế biến xuất khẩu. Phần còn lại
chiếm khoảng 60% gồm da, xương, đầu, bụng, mỡ, ruột, kỳ vi... Như vậy, sẽ có
khoảng 600.000 tấn phụ phẩm sau xuất khẩu cần được xử lý. Hiện nay, mỡ cá
được nghiên cứu ứng dụng làm biodesel hay xuất thô sang Trung Quốc, các
phần còn lại được sản xuất thành bột cá làm thức ăn gia súc . Ngoài ra , ngành
giết mổ và chế biến gia súc gia cầm ở Việt Nam cũng thải ra một lượng phế
phẩm khá lớn mà trong đó cũng chủ yếu là da và xương .
Nếu như phế phẩm của các ngành công nghiệp này ch ỉ được chế biến
thành bột thức ăn gia súc hay các dạng sản phẩm thô , giá trị thấp khác thì hiệ u
quả kinh t ế mang lại không cao hay nếu như loại bỏ hẳn t hì phải tốn thêm chi
phí cho việc xử lý chất thải . Trong khi, thành phần chính trong da, xương là
collagen có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm, dược phẩm và gần
đây được ứng dụng khá nhiều trong công nghiệp thực phẩm . Cho nên việc ứng
dụng các phụ phẩm này vào nhiều ngành khác nhau , đặc biệt là trong ngành
thực phẩm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng . Vấn tách chi ết collagen trong da đã
được nghiên cứu nhiều và cũng đạt nhiều thành công đáng kể . Vấn đề còn lại
cấp bách hiện nay là cần tiếp tục nghiên cứu để ứng dụng sản phẩm collagen
thu được vào chế biến các sản phẩm công nghiệp khác nhau nhằm nâng cao giá
trị kinh tế của collagen, đồng thời giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường.
Nhiệm vụ của đồ án này là bước đầu tổng quan tài liệu về ứng dụng
collagen trong ngành thực p hẩm, góp phần giải quyết vấn đề cấp thiết nêu trên .
Nội dung chính của bài viết liên quan đến các phương pháp ứng dụng collagen
trong các sản phẩm thực phẩm khác nhau như các sản phẩm thức uống , các sản
phẩm chế biến từ sữa , các sản phẩm thịt và thủy sản , collagen dạng tổng hợp
nhằm khai thác các tính chất công nghệ cũng như giá t rị y học của collagen , từ
đó nâng cao giá trị và tính thương mại của collagen .
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiTổng quan về collagen
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 1
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ COLLAGENGiới thiệu sơ lược về collagen
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 2
1.1 Giới thiệu sơ lược về collagen
Collagen là thành phần protein chủ yếu của các mô liên kết. Collagen chiếm
khoảng 25% protein tổng số trong cơ thể động vật và là thành phần chủ yếu của khung
mạng ngoại bào.Collagen là protein dạng sợi xoắn. Collagen được tìm thấy trong tất cả
các loài động vật đa bào. Nó có trong các mô liên kết của tim, mạch, da, giác mạc, sụn,
sừng, dây chằng, xương, răng, … Collagen cũng đư ợc tìm thấy ở các mô bên trong của
hầu hết các cơ quan. Collagen tạo nên độ bền của mô, cơ quan và duy trì d ạng cấu trúc
của chúng. Collagen rất đa dạng về thành phần và cấu trúc. Ngày nay, người ta đã tìm
ra khoảng 28 loại collagen khác nhau[2, 3, 26].
Do có cấu trúc và tính chất hóa học đặc biệt, collagen được ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực khác nhau như: ngành da, phim, mỹ phẩm, y học, dược phẩm, vật liệu sinh
học và thực phẩm [2].
Nhìn chung, trong ngành công nghiệp collagen, các dạng collagen thương mại
đều từ da và xương động vật có vú như trâu, bò, heo,…, phế thải của ngành chế biến
gia cầm. Tuy nhiên, nguồn động vật ở cạn này không phù hợp với nhiều vùng tín
ngưỡng, tôn giáo; khó điều khiển về chất lượng và có thể lây nhiễm các tác nhân sinh
học và chất độc như: BSE (bệnh bòđiên), FMD (b ệnh lở mồm long móng). Vì thế,
hiện nay người ta tìm nguồn thu nhận collagen mới từ các loài cá và thủy sản khác[2].
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiThành phần và cấu trúc
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 3
1.2 Thành phần và cấu trúc
Trước khi tìm hiểu về collagen, chúng ta sơ lược đôi nét về protein. Protein là
một hợp chất đại phân tử được tạo thành từ rất nhiều các đơn phân là các acid amin
(hình 2.1). Acid aminđư ợc cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin (-NH2), hai
là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1
nguyên tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của acid amin. Khoảng 20
acid amin đã đư ợc phát hiện trong thành phần của tất cả các loại protein khác nhau
trong cơ thể sống.
Protein có bốn bậc cấu trúc:
Cấu trúc bậc một: Các acid amin nối với nhau bởi liên kết peptide hình thành
nên chuỗi polypeptide. Đầu mạch polypeptide là nhóm amin của acid amin thứ nhất và
cuối mạch là nhóm cacboxyl của acid amin cuối cùng. Cấu trúc bậc một của protein
thực chất là trình tự sắp xếp của các acid amin trên chuỗi polypeptide. Cấu trúc bậc
một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các acid amin trên chuỗi
polypeptide sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptide, từ đó tạo nên
hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của
protein. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các acid amin có thể dẫn đến sự biến đổi
cấu trúc và tính chất của protein.
Cấu trúc bậc hai: là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptide trong không gian.
Chuỗi polypeptide thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và
cấu trúc nếp gấp β, đư ợc cố định bởi các liên kết hyđro giữa những acid amin ở gần
nhau. Các protein sợi như keratin, collagen... (có trong lông, tóc, móng, sừng) gồm
nhiều xoắn α, trong khi các protein c ầu có nhiều nếp gấp β hơn.
Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phi ến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành
từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein. Cấu trúc không gian này
có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein. Cấu trúc này lại đặc
biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptide.Chẳng hạn
nhóm -R của cystein có khả năng tạo cầu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của proline cản trở
việc hình thành xoắn, từ đó vị trí của chúng sẽ xác định điểm gấp, hay những nhóm -R
ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm kị nước thì chui vào bên trong phân
tử... Các liên kết yếu hơn như liên kết hydro hay liên kết điện hóa trị có ở giữa các
nhóm -R có điện tích trái dấu.
Cấu trúc bậc bốn: Khi protein có nhiều chuỗi polypeptide phối hợp với nhau thì
tạo nên cấu trúc bậc bốn của protein. Các chuỗi polypeptide liên kết với nhau nhờ các
liên kết yếu như liên kết hydro.Thành phần và cấu trúc
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 4
Phân loại protein: Có nhiều loại protein, mỗi loại đảm nhiệm một vai trò khác
nhau trong cơ thể:
Bảng 1.2.1- Phân loại protein theo chức năng của chúng trong cơ thể
LOẠI PROTEIN CHỨC NĂNG
Protein cấu trúc Cấu trúc, nâng đỡ
Protein enzyme Xúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các
phản ứng sinh hóa
Protein hormone Điều hòa các hoạt động sinh lý
Protein vận chuyển Vận chuyển các chất
Protein vận động Tham gia vào chức năng vận động của tế
bào và cơ thể
Protein thụ quan Cảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi
trường
Protein dự trữ Dự trữ chất dinh dưỡng
Collagen là loại protein cấu trúc trong cơ thể động vật. Nó được phân bố trong
các bộ phận như da, cơ, gân, sụn, dây chằng xương và răng... Trong thành phần của da,
ở lớp bì chứa rất nhiều collagen tạo ra một hệ thống nâng đỡ, hỗ trợ cho các đặc tính
cơ học của da như sức căng, độ đàn hồi, duy trìđ ộ ẩm... Tùy theo từng độ tuổi, điều
kiện sống, tác nhân môi trường, da có thể bị lão hóa hay tổn thương, sợi collagen mất
dần tính đàn hồi và săn chắc do cấu trúc collagen bị phá vỡ.
1.2.1 Cấu trúc phân tử collagen
Về cấu trúc của phân tử collagen, phân tử collagen hay còn gọi là tropocollagen
là một cấu trúc dạng sợi hình ống chiều dài khoảng 300nm, đường kính 1,5 nm. Mỗi
sợi collagen này được cấu tạo từ ba chuỗi polypeptide nối với nhau bằng các liên kết
hydro và xoắn lại với nhau giống như sợi dây thừng (hình 1.2.1).
Hình 1.2.1 – Chuỗi xoắn collagen gồm 3 dây xoắn chặt
Mỗi một vòng xoắn có độ dài là 3,3 gốc amino acid, chiều cao là 2,9 Ao. Mỗi
một chuỗi polypeptide trong collagen được cấu tạo từ các amino acid theo một trật tự,
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiThành phần và cấu trúc
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 5
thông thường là Gly - Pro - Y, hay Gly - X – Hyp (hình 1.2.2). Trong đó, X, Y là
những đơn vị amino acid khác. Proline (Pro) và hydroxyproline (Hyp) chiếm khoảng
1/6 chuỗi, glycine chiếm khoảng 1/3 chuỗi. Tổng cộng chỉ riêng proline,
hydroxyproline, và glycine chiếm 1/2 chuỗi collagen. Các amino acid còn lại chiếm
1/2 [25].
Hình 1.2.2 – Từng bậc cấu tạo trong phân tử collagen [8]
(a) Chuỗi polypeptide bậc một.
(b) Cấu trúc xoắn α bậc hai và bậc ba.
(c) Cấu trúc so le bậc bốn
Glycine đóng một vai trò hết sức quan trọng trong cấu trúc sợi siêu xoắn của
collagen. Tropocollagen liên kết với nhau theo kiểu đầu nối đuôi hình thà nh collagen
fibril. Các collagen fibril này bó lại với nhau hình thành sợi collagen siêu cáp –
collagen fiber (hình 1.2.3). Vì thế collagen rất chắc, dai, và bền.
Hình 1.2.3 – Cấu trúc sợi collagen [22]
(a) Cấu trúc khái quát 3 chuỗi xoắn α của collagen.
(b) Phân tử collagen.
(c) Collagen fibril đường kính từ 10 đến 300nm.
(d) Collagen fibril bó lại với nhau hình thành sợi collagen siêu cáp – collagen
fiber, đường kính từ 0,5 đến 3 μm.Thành phần và cấu trúc
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 6
1.2.2 Thành phần hóa học của collagen
Về thành phần các acid amin: trong collagen chứa rất ít hay không chứa
cystein và tryptophan, nhưng chứa rất nhiều hydroxyproline. Hydroxyproline này là
một acid amin đặc trưng của collagen mà các loại protein khác không có.
Trong phân tử tất cả các loại collagen, luôn có sự lặp lại của cấu trúc X-Y-Gly,
trong đó X, Y có thể là bất kỳ acid amin nào. Tuy nhiên, ở vị trí của X và Y thường là
(2S)-Proline (Pro, 28%) và (2S,4R)-4-Hydroxyproline (Hyp, 38%). Chuỗi Pro-HypGly là chuỗi thường gặp nhất trong phân tử collagen (10,5%) [27].
Phần protein da (1000 g), có chứa collagen đã thu nhận, được phân tán trong
nước để nồng độ của nó sẽ là 5%, tiếp theo là ngâm nó trong một dung dịch acid
hydrochloric sao cho dung dịch tạo thành có nồng độ là 10% và rửa với nước. Sau đó,
nó được phân tán một lần nữa trong nước sao cho dung dịch tạo thành có nồng độ là
10% và đun nóng ở 90°C trong 30 phút, tiếp theo đông khô để thu 620g protein da có
chứa collagen phân bố trọng lượng phân tử 50-200 kDa (phần B).
Phần collagen B (300g) thu được ở trên được phân tán vào nước sao cho nồng độ
của nó là 5% và pancreatin 1% đ ã đư ợc bổ sung, giữ ở 37°C trong 2 giờ, sau đó, đun
nóng ở 80°C trong 10 phút để vô hoạt pancreatin. Ttiếp theo, tiến hành đông khô để
thu 280g sản phẩm có chứa collagen phân bố trọng lượng phân tử là 20-50 kDa (phần
C).
Bột xương bò (10kg) được phân tán trong nước để nồng độ của nó là 10% và khử
Canxi bằng acid clohydric sao cho dung dịch tạo thành có nồng độ là 10%. Sau đó, rửa
sạch với nước, đông khô và nghiền thành bột bằng máy nghiền bột để thu được 2210 g
protein của phần xương (phần D). Phần này có phân bố trọng lượng phân tử của
collagen là 50-150 kDa.
Phần protein xương D (1000 g) có chứa collagen thu được ở trên được phân tán
trong nước để nồng độ của nó là 5%, tiếp theo là ngâm nó trong dung dịch NaOH sao
cho dung dịch tạo thành có nồng độ là 10% và rửa sạch với nước để thu 540g protein
có chứa collagen, phân bố trọng lượng phân tử là 50-150 kDa (phần E).
Phần E (300 g), có chứa collagen thu được ở trên, được phân tán vào nước sao
cho nồng độ của nó sẽ là 5% và pancreatin 1%, giữ ở 37°C trong 2 giờ, sau đó, đun
nóng ở 80°C trong 10 phút để vô hoạt pancreatin, tiếp theo đông khô để thu 290g sản
protein phần xương có chứa collagen, phân bố trọng lượng phân tử là 30-70 kDa (phần
F).
Các phần phân đoạn A đến F thu đư ợc đã được nghiên cứu về tác dụng ức chế tái
hấp thu xương. Kết quả được thể hiện trong bảng 2.5.1.
So sánh với các hoạt động tái hấp thu xương của nhóm không được thêm vào, bất
kỳ nhóm nào có bổ sung các phần collagen A - F đều có tác dụng ức chế tái hấp thu
xương.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................ix
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................x
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ COLLAGEN ...............................................................1
1.1 Giới thiệu sơ lược về collagen ........................................................................2
1.2 Thành phần và cấu trúc ...................................................................................3
1.2.1 Cấu trúc phân tử collagen..............................................................................4
1.2.2 Thành phần hóa học của collagen .................................................................6
1.3 Phân loại..........................................................................................................9
1.4 Tính chất .......................................................................................................11
1.4.1 Độ tinh sạch của collagen............................................................................11
1.4.2 Thành phần cấu trúc và khối lượng phân tử ................................................12
1.4.3 Nhiệt độ biến tính ........................................................................................14
1.4.4 Thành phần amino acid ...............................................................................17
1.4.5 Khả năng trương nở, hòa tan .......................................................................18
1.4.6 Điểm đẳng điện (pI).....................................................................................19
1.5 Thu nhận collagen .........................................................................................20
1.5.1 Sự phá vỡ tế bào ..........................................................................................20
1.5.2 Phương pháp tinh sạch collagen ..................................................................21
1.5.3 Làm khô và bảo quản chế phẩm collagen ...................................................22
1.5.4 Sử dụng CO2 siêu tới hạn trong tinh sạch collagen ....................................22
1.6 Ứng dụng của collagen .................................................................................26
1.6.1 Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.....................................................26
1.6.2 Ứng dụng trong y học và dược phẩm..........................................................28
1.6.3 Ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm.......................................................30
Chương 2 ỨNG DỤNG COLLAGEN TRONG THỰC PHẨM.............................31
2.1 Collagen bột ..................................................................................................32
2.1.1 Nguyên liệu ..................................................................................................32
2.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất collagen bột .................................................32
2.1.3 Sản phẩm collagen bột tinh sạch .................................................................36
2.2 Ứng dụng collagen trong chế biến các sản phẩm thức uống ........................37
2.2.1 Ứng dụng collagen vào các sản phẩm thức uống (trà, cà phê) nhằm bổ sung
thêm lượng protein cho cơ thể .....................................................................37
2.2.2 Ứng dụng collagen làm trong các sản phẩm thức uống có cồn ...................39
2.3 Ứng dụng collagen trong chế biến các sản phẩm từ sữa ..............................43
2.4 Ứng dụng collagen trong chế biến thịt và thủy sản ......................................49
2.4.1 Những ứng dụng phổ biến của collagen trong ngành chế biến thịt – thủy
sản................................................................................................................49
2.4.2 Ứng dụng collagen trong sản xuất vỏ bọc sản phẩm thịt chế biến ..............51Mục lục
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm vi
2.4.3 Ứng dụng collagen trong ức chế sự oxy hóa chất béo trong sản phẩm thịt
chế biến........................................................................................................54
2.4.4 Tăng hiệu suất nấu và chống mất nước cho sản phẩm nhờ collagen ..........62
2.4.5 Collagen thay thế một phần nguyên liệu trong sản phẩm thịt chế biến ......66
2.5 Collagen được ứng dụng trong nhiều sản phẩm khác nhau có tác dụng tốt
cho xương .....................................................................................................78
KẾT LUẬN...................................................................................................................85
LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là quốc gia có tiềm năng xuất khẩu thủy sản rất lớn. Năm
2006, tổng sản lượng cá tra, cá basa của các tỉnh ĐBSCL 825.000 tấn. Đầu năm
2008, đạt 1 triệu tấn, chủ yếu là mặt hàng cá phi lê. Tại các nhà máy chế biến
thủy sản, cá tươi được lóc hai miếng phi-lê để chế biến xuất khẩu. Phần còn lại
chiếm khoảng 60% gồm da, xương, đầu, bụng, mỡ, ruột, kỳ vi... Như vậy, sẽ có
khoảng 600.000 tấn phụ phẩm sau xuất khẩu cần được xử lý. Hiện nay, mỡ cá
được nghiên cứu ứng dụng làm biodesel hay xuất thô sang Trung Quốc, các
phần còn lại được sản xuất thành bột cá làm thức ăn gia súc . Ngoài ra , ngành
giết mổ và chế biến gia súc gia cầm ở Việt Nam cũng thải ra một lượng phế
phẩm khá lớn mà trong đó cũng chủ yếu là da và xương .
Nếu như phế phẩm của các ngành công nghiệp này ch ỉ được chế biến
thành bột thức ăn gia súc hay các dạng sản phẩm thô , giá trị thấp khác thì hiệ u
quả kinh t ế mang lại không cao hay nếu như loại bỏ hẳn t hì phải tốn thêm chi
phí cho việc xử lý chất thải . Trong khi, thành phần chính trong da, xương là
collagen có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm, dược phẩm và gần
đây được ứng dụng khá nhiều trong công nghiệp thực phẩm . Cho nên việc ứng
dụng các phụ phẩm này vào nhiều ngành khác nhau , đặc biệt là trong ngành
thực phẩm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng . Vấn tách chi ết collagen trong da đã
được nghiên cứu nhiều và cũng đạt nhiều thành công đáng kể . Vấn đề còn lại
cấp bách hiện nay là cần tiếp tục nghiên cứu để ứng dụng sản phẩm collagen
thu được vào chế biến các sản phẩm công nghiệp khác nhau nhằm nâng cao giá
trị kinh tế của collagen, đồng thời giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường.
Nhiệm vụ của đồ án này là bước đầu tổng quan tài liệu về ứng dụng
collagen trong ngành thực p hẩm, góp phần giải quyết vấn đề cấp thiết nêu trên .
Nội dung chính của bài viết liên quan đến các phương pháp ứng dụng collagen
trong các sản phẩm thực phẩm khác nhau như các sản phẩm thức uống , các sản
phẩm chế biến từ sữa , các sản phẩm thịt và thủy sản , collagen dạng tổng hợp
nhằm khai thác các tính chất công nghệ cũng như giá t rị y học của collagen , từ
đó nâng cao giá trị và tính thương mại của collagen .
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiTổng quan về collagen
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 1
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ COLLAGENGiới thiệu sơ lược về collagen
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 2
1.1 Giới thiệu sơ lược về collagen
Collagen là thành phần protein chủ yếu của các mô liên kết. Collagen chiếm
khoảng 25% protein tổng số trong cơ thể động vật và là thành phần chủ yếu của khung
mạng ngoại bào.Collagen là protein dạng sợi xoắn. Collagen được tìm thấy trong tất cả
các loài động vật đa bào. Nó có trong các mô liên kết của tim, mạch, da, giác mạc, sụn,
sừng, dây chằng, xương, răng, … Collagen cũng đư ợc tìm thấy ở các mô bên trong của
hầu hết các cơ quan. Collagen tạo nên độ bền của mô, cơ quan và duy trì d ạng cấu trúc
của chúng. Collagen rất đa dạng về thành phần và cấu trúc. Ngày nay, người ta đã tìm
ra khoảng 28 loại collagen khác nhau[2, 3, 26].
Do có cấu trúc và tính chất hóa học đặc biệt, collagen được ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực khác nhau như: ngành da, phim, mỹ phẩm, y học, dược phẩm, vật liệu sinh
học và thực phẩm [2].
Nhìn chung, trong ngành công nghiệp collagen, các dạng collagen thương mại
đều từ da và xương động vật có vú như trâu, bò, heo,…, phế thải của ngành chế biến
gia cầm. Tuy nhiên, nguồn động vật ở cạn này không phù hợp với nhiều vùng tín
ngưỡng, tôn giáo; khó điều khiển về chất lượng và có thể lây nhiễm các tác nhân sinh
học và chất độc như: BSE (bệnh bòđiên), FMD (b ệnh lở mồm long móng). Vì thế,
hiện nay người ta tìm nguồn thu nhận collagen mới từ các loài cá và thủy sản khác[2].
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiThành phần và cấu trúc
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 3
1.2 Thành phần và cấu trúc
Trước khi tìm hiểu về collagen, chúng ta sơ lược đôi nét về protein. Protein là
một hợp chất đại phân tử được tạo thành từ rất nhiều các đơn phân là các acid amin
(hình 2.1). Acid aminđư ợc cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin (-NH2), hai
là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1
nguyên tử hyđro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của acid amin. Khoảng 20
acid amin đã đư ợc phát hiện trong thành phần của tất cả các loại protein khác nhau
trong cơ thể sống.
Protein có bốn bậc cấu trúc:
Cấu trúc bậc một: Các acid amin nối với nhau bởi liên kết peptide hình thành
nên chuỗi polypeptide. Đầu mạch polypeptide là nhóm amin của acid amin thứ nhất và
cuối mạch là nhóm cacboxyl của acid amin cuối cùng. Cấu trúc bậc một của protein
thực chất là trình tự sắp xếp của các acid amin trên chuỗi polypeptide. Cấu trúc bậc
một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các acid amin trên chuỗi
polypeptide sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptide, từ đó tạo nên
hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của
protein. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các acid amin có thể dẫn đến sự biến đổi
cấu trúc và tính chất của protein.
Cấu trúc bậc hai: là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptide trong không gian.
Chuỗi polypeptide thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và
cấu trúc nếp gấp β, đư ợc cố định bởi các liên kết hyđro giữa những acid amin ở gần
nhau. Các protein sợi như keratin, collagen... (có trong lông, tóc, móng, sừng) gồm
nhiều xoắn α, trong khi các protein c ầu có nhiều nếp gấp β hơn.
Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phi ến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành
từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein. Cấu trúc không gian này
có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein. Cấu trúc này lại đặc
biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptide.Chẳng hạn
nhóm -R của cystein có khả năng tạo cầu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của proline cản trở
việc hình thành xoắn, từ đó vị trí của chúng sẽ xác định điểm gấp, hay những nhóm -R
ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm kị nước thì chui vào bên trong phân
tử... Các liên kết yếu hơn như liên kết hydro hay liên kết điện hóa trị có ở giữa các
nhóm -R có điện tích trái dấu.
Cấu trúc bậc bốn: Khi protein có nhiều chuỗi polypeptide phối hợp với nhau thì
tạo nên cấu trúc bậc bốn của protein. Các chuỗi polypeptide liên kết với nhau nhờ các
liên kết yếu như liên kết hydro.Thành phần và cấu trúc
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 4
Phân loại protein: Có nhiều loại protein, mỗi loại đảm nhiệm một vai trò khác
nhau trong cơ thể:
Bảng 1.2.1- Phân loại protein theo chức năng của chúng trong cơ thể
LOẠI PROTEIN CHỨC NĂNG
Protein cấu trúc Cấu trúc, nâng đỡ
Protein enzyme Xúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các
phản ứng sinh hóa
Protein hormone Điều hòa các hoạt động sinh lý
Protein vận chuyển Vận chuyển các chất
Protein vận động Tham gia vào chức năng vận động của tế
bào và cơ thể
Protein thụ quan Cảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi
trường
Protein dự trữ Dự trữ chất dinh dưỡng
Collagen là loại protein cấu trúc trong cơ thể động vật. Nó được phân bố trong
các bộ phận như da, cơ, gân, sụn, dây chằng xương và răng... Trong thành phần của da,
ở lớp bì chứa rất nhiều collagen tạo ra một hệ thống nâng đỡ, hỗ trợ cho các đặc tính
cơ học của da như sức căng, độ đàn hồi, duy trìđ ộ ẩm... Tùy theo từng độ tuổi, điều
kiện sống, tác nhân môi trường, da có thể bị lão hóa hay tổn thương, sợi collagen mất
dần tính đàn hồi và săn chắc do cấu trúc collagen bị phá vỡ.
1.2.1 Cấu trúc phân tử collagen
Về cấu trúc của phân tử collagen, phân tử collagen hay còn gọi là tropocollagen
là một cấu trúc dạng sợi hình ống chiều dài khoảng 300nm, đường kính 1,5 nm. Mỗi
sợi collagen này được cấu tạo từ ba chuỗi polypeptide nối với nhau bằng các liên kết
hydro và xoắn lại với nhau giống như sợi dây thừng (hình 1.2.1).
Hình 1.2.1 – Chuỗi xoắn collagen gồm 3 dây xoắn chặt
Mỗi một vòng xoắn có độ dài là 3,3 gốc amino acid, chiều cao là 2,9 Ao. Mỗi
một chuỗi polypeptide trong collagen được cấu tạo từ các amino acid theo một trật tự,
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiThành phần và cấu trúc
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 5
thông thường là Gly - Pro - Y, hay Gly - X – Hyp (hình 1.2.2). Trong đó, X, Y là
những đơn vị amino acid khác. Proline (Pro) và hydroxyproline (Hyp) chiếm khoảng
1/6 chuỗi, glycine chiếm khoảng 1/3 chuỗi. Tổng cộng chỉ riêng proline,
hydroxyproline, và glycine chiếm 1/2 chuỗi collagen. Các amino acid còn lại chiếm
1/2 [25].
Hình 1.2.2 – Từng bậc cấu tạo trong phân tử collagen [8]
(a) Chuỗi polypeptide bậc một.
(b) Cấu trúc xoắn α bậc hai và bậc ba.
(c) Cấu trúc so le bậc bốn
Glycine đóng một vai trò hết sức quan trọng trong cấu trúc sợi siêu xoắn của
collagen. Tropocollagen liên kết với nhau theo kiểu đầu nối đuôi hình thà nh collagen
fibril. Các collagen fibril này bó lại với nhau hình thành sợi collagen siêu cáp –
collagen fiber (hình 1.2.3). Vì thế collagen rất chắc, dai, và bền.
Hình 1.2.3 – Cấu trúc sợi collagen [22]
(a) Cấu trúc khái quát 3 chuỗi xoắn α của collagen.
(b) Phân tử collagen.
(c) Collagen fibril đường kính từ 10 đến 300nm.
(d) Collagen fibril bó lại với nhau hình thành sợi collagen siêu cáp – collagen
fiber, đường kính từ 0,5 đến 3 μm.Thành phần và cấu trúc
Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 6
1.2.2 Thành phần hóa học của collagen
Về thành phần các acid amin: trong collagen chứa rất ít hay không chứa
cystein và tryptophan, nhưng chứa rất nhiều hydroxyproline. Hydroxyproline này là
một acid amin đặc trưng của collagen mà các loại protein khác không có.
Trong phân tử tất cả các loại collagen, luôn có sự lặp lại của cấu trúc X-Y-Gly,
trong đó X, Y có thể là bất kỳ acid amin nào. Tuy nhiên, ở vị trí của X và Y thường là
(2S)-Proline (Pro, 28%) và (2S,4R)-4-Hydroxyproline (Hyp, 38%). Chuỗi Pro-HypGly là chuỗi thường gặp nhất trong phân tử collagen (10,5%) [27].
Phần protein da (1000 g), có chứa collagen đã thu nhận, được phân tán trong
nước để nồng độ của nó sẽ là 5%, tiếp theo là ngâm nó trong một dung dịch acid
hydrochloric sao cho dung dịch tạo thành có nồng độ là 10% và rửa với nước. Sau đó,
nó được phân tán một lần nữa trong nước sao cho dung dịch tạo thành có nồng độ là
10% và đun nóng ở 90°C trong 30 phút, tiếp theo đông khô để thu 620g protein da có
chứa collagen phân bố trọng lượng phân tử 50-200 kDa (phần B).
Phần collagen B (300g) thu được ở trên được phân tán vào nước sao cho nồng độ
của nó là 5% và pancreatin 1% đ ã đư ợc bổ sung, giữ ở 37°C trong 2 giờ, sau đó, đun
nóng ở 80°C trong 10 phút để vô hoạt pancreatin. Ttiếp theo, tiến hành đông khô để
thu 280g sản phẩm có chứa collagen phân bố trọng lượng phân tử là 20-50 kDa (phần
C).
Bột xương bò (10kg) được phân tán trong nước để nồng độ của nó là 10% và khử
Canxi bằng acid clohydric sao cho dung dịch tạo thành có nồng độ là 10%. Sau đó, rửa
sạch với nước, đông khô và nghiền thành bột bằng máy nghiền bột để thu được 2210 g
protein của phần xương (phần D). Phần này có phân bố trọng lượng phân tử của
collagen là 50-150 kDa.
Phần protein xương D (1000 g) có chứa collagen thu được ở trên được phân tán
trong nước để nồng độ của nó là 5%, tiếp theo là ngâm nó trong dung dịch NaOH sao
cho dung dịch tạo thành có nồng độ là 10% và rửa sạch với nước để thu 540g protein
có chứa collagen, phân bố trọng lượng phân tử là 50-150 kDa (phần E).
Phần E (300 g), có chứa collagen thu được ở trên, được phân tán vào nước sao
cho nồng độ của nó sẽ là 5% và pancreatin 1%, giữ ở 37°C trong 2 giờ, sau đó, đun
nóng ở 80°C trong 10 phút để vô hoạt pancreatin, tiếp theo đông khô để thu 290g sản
protein phần xương có chứa collagen, phân bố trọng lượng phân tử là 30-70 kDa (phần
F).
Các phần phân đoạn A đến F thu đư ợc đã được nghiên cứu về tác dụng ức chế tái
hấp thu xương. Kết quả được thể hiện trong bảng 2.5.1.
So sánh với các hoạt động tái hấp thu xương của nhóm không được thêm vào, bất
kỳ nhóm nào có bổ sung các phần collagen A - F đều có tác dụng ức chế tái hấp thu
xương.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: