MỤC LỤC
Trang phụ bìa
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3
1. Tổng quan về cá tra (pangasius hypophthalmus) 3
1.1 Tên khoa học của cá tra [2], [3] 3
1.2 Đặc điểm sinh học [3] 4
1.3 Tình hình phát triển cá tra ở Việt Nam [3] 4
1.4 Thành phần hóa học của cá [1] 4
2. Tổng quan về collagen 5
2.1 Cấu trúc phân tử của collagen [12], [14] 5
2.2 Cấu trúc sợi của collagen [14] 6
2.3 Thành phần hóa học của collagen [1], [14] 7
2.4 Phân loại collagen [14] 11
2.5 Tính chất của collagen [1], [7],[14] 12
2.5.1 Tính chất vật lý 12
2.5.2 Tính chất hóa học 12
2.6 Ứng dụng của collagen [7], [12] 12
2.6.1 Trong y học và dược phẩm 12
2.6.2 Trong công nghiệp thực phẩm 13
2.6.3 Trong mỹ phẩm 14
3. Một số nghiên cứu tách chiết collagen từ phế phụ phẩm cá [13], [15], [16],
[17], [19] 15
3.1 Trích ly collagen từ da cá tuyết (Baltic cod) [11] 15
3.2 Tách chiết collagen từ da của các loài cá Pecca Nhật Bản (lacteolabra
japonicas), cá Thu (Samber japonus), cá Mập (Heterodonus japonius) 17
3.3 Tách chiết collagen trên da của loài cá ngừ mắt to (Priacanthus tayenus)

19
CHƯƠNG II 21
NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21
1. Nguyên vật liệu 21
2. Phương pháp nghiên cứu [5], [6], [7], [8], [9], [18] 22
2.1 Phương pháp phân tích thành phần hóa sinh 22
2.1.2 Xác định thành phần acid amin 24
2.1.3 Xác định thành phần và phân tử lượng của các chuỗi trong phân tử
collagen bằng phương pháp điện di trên gel SDS-polyacrylamide (SDS-
PAGE) 25
2.1.4 Phương pháp xác định thành phần hóa học 26
2.3 Phương pháp xác định cấu trúc bằng máy chụp SEM 28
2.4 Phương pháp phân tích vi sinh 29
3. Quy trình công nghệ 30
3.1 Nguyên liệu 31
3.2 Loại béo 31
3.3 Tẩy màu 31
3.4 Cắt nhỏ 31
3.5 Chiết collagen 32
3.6 Lọc thu dịch chiết 32
3.7 Kết tủa phân đoạn thu collagen 32
3.8 Phương pháp thẩm tích loại muối ra khỏi dung dịch bằng ống màng
cellulose - RCDMB (Regenerated Cellulose Dialysis Membrane Tubing) . 32
CHƯƠNG III 34
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN 34
1. Phân tích thành phần nguyên liệu 34
2. Khảo sát hàm lượng lipid sau khi loại béo 36
3. Khảo sát quá trình chiết 37
4. Phân tích thành phẩm collagen thu được 38
4.1 Thành phần hóa học trong collagen 38

4.2 Thành phần acid amin trong collagen 40
4.3 Phân tử lượng collagen được xác định bằng phương pháp điện di 43
5. Xác định nhiệt độ biến tính bằng phương pháp đo độ nhớt 44
6. Xác định cấu trúc collagen 46
7. Phân tích vi sinh 48
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 49
4.1 Kết luận 49
4.2 Kiến nghị 49
PHỤ LỤC 50
MỘT SỐ HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU TÍNH TOÁN 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cá (%) 5
Bảng 1.2 So sánh thành phần các acid amin trong collagen và các loại protein
khác (số gốc/1000 gốc) 8
Bảng 1.3 Sự phân bố các amino acid trong chuỗi polypeptide 10
Bảng 1.4 Phân loại collagen 11
Bảng 3.1 Hàm lượng các thành phần hóa học trong da cá nguyên liệu 34
Bảng 3.2 Hàm lượng lipid sau khi loại béo 36
Bảng 3.3 Kết quả khảo sát chiết collagen 37
Bảng 3.4 Hàm lượng các thành phần hóa học trong collagen (phụ lục 2) 38
Bảng 3.5 Thành phần acid amin trong collagen 40
Bảng 3.6 So sánh thành phần acid amin (hydroxyproline, proline) của collagen
tách chiết từ da một số loài cá 42
Bảng 3.7 Bảng biểu thị độ nhớt thông qua nhiệt độ 44
Bảng 3.8 So sánh nhiệt độ biến tính collagen da cá tra với các loài khác 45
Bảng 3.9 Kết quả phân tích vi sinh 48



DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cá Tra (pangasius hypophthalmus) 3
Hình 1.2 Cấu trúc của phân tử collagen (triple helix) 6
Hình 1.3 Từng bậc cấu trúc trong chuỗi collagen 7
Hình 1.4 Tổ chức bó sợi collagen 7
Hình 1.5 Công thức cấu tạo của hydroxyproline 10
Hình 1.6 Collagen Blemish Balm Cellio - Mỹ phẩm trắng da, chống nhăn,
chống nắng 14
Hình 1.7 Quy trình trích ly collagen từ da cá tuyết 15
Hình 1.8 Quy trình tách chiết collagen từ da cá 17
Hình 1.9 Sắc kí điện di SDS-PAGE collagen loại I của collagen da cá. (Điện
di trên 3.5% gel chứa urea 3.5M: (A) Cá Pecca; (B) Cá mập; (C) cá thu 18
Hình 2.1 Sơ đồ quy trình phân tích hydroxyproline 24
Hình 2.2 Nhớt kế Ubbelohde 26
Hình 2.3 Quy trình tinh sạch collagen từ da cá Tra (pangasius hypophthalmus)
30
Hình 3.1 Biểu đồ biểu thị hàm lượng các thành phần hóa học trong da cá tra 35
Hình 3.2 Kết quả chiết collagen bằng acid acetic 0.5M ở 4
o
C, tỉ lệ 1/50 (w/v) 37
Hình 3.3 Biểu đồ biểu thị hàm lượng các thành phần hóa học trong collagen từ
da cá Tra (pangasius hypophthalmus) 39
Hình 3.4 Biểu đồ biểu thị acid amin trong collagen 41
Hình 3.5 Hình chụp điện di của dung dịch tách từ da cá Tra (Pangasius
hypophthalmus)collagen trên SDS – PAGE 43
Hình 3.6 Đường cong biến tính nhiệt của dung dịch collagen 44
Hình 3.7 Ảnh chụp SEM cấu trúc collagen từ da cá Tra (pangasius
hypophthalmus) 47


LỜI CẢM ƠN
Qua khoảng thời gian được học tập và rèn luyện tại nhà trường, chúng tôi xin
gởi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến tất cả các thầy cô trong nhà trường đã
truyền đạt cho chúng tôi nhiều kiến thức bổ ích và cần thiết trong lĩnh vực kĩ thuật
và cuộc sống. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn đến:
Thầy cô khoa Công nghệ sinh học – Môi trường đã nhiệt tình hướng dẫn và
truyền đạt kiến thức chuyên môn trong suốt thời gian học tập.
Th.S Lê Thị Thu Hương đã tận tuỵ hướng dẫn, giúp đỡ chúng tôi hoàn thành
bài báo cáo này.
Tập thể Lớp 09Sh111, bạn bè đã giúp đỡ trong suốt quá trình học tập.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Ứng dụng Công nghệ sinh học
Đồng Nai và các anh chị trong trung tâm đã tạo mọi điều kiện để chúng tôi hoàn
thành tốt bài báo cáo.
Cuối cùng, chúng tôi xin biết ơn gia đình và những người thân đã luôn sát
cánh, chia sẻ, động viên và hỗ trợ chúng tôi.
Xin chân thành cảm ơn!
1

MỞ ĐẦU
Trên thế giới, việc nghiên cứu về collagen đã tiến hành từ năm 1930 bởi
người Đức; ở thời kỳ đó, người ta tách chiết collagen chủ yếu từ da và xương của
trâu, bò, lợn. Tuy nhiên, đến năm 1990 đã bắt đầu một hướng chuyển biến mới:
“tách collagen từ da cá”, phát minh này của các nhà khoa học thuộc viện Hóa
học Gdansk (Ba Lan) đã gây tiếng vang mạnh mẽ trên toàn cầu. Trong những
năm gần đây nhiều quốc gia như: Mỹ, Đức, Pháp, Ba Lan, Nhật Bản, Hàn Quốc
đã đầu tư hàng triệu đôla vào nghiên cứu thu nhận collagen để làm nguyên liệu
sản xuất da nhân tạo, chỉ tự tiêu, thuốc mỡ điều trị bỏng và các sản phẩm làm
đẹp như mặt nạ, kem dưỡng da, dầu dưỡng tóc,…
Ở Việt Nam, trải qua 10 năm phát triển, từ một loài cá bản địa, cá tra đã trở
thành sản phẩm chiến lược, đóng góp khoảng 2% GDP của cả nước và chiếm hơn

1/2 tổng sản lượng thủy sản xuất khẩu cả nước. Đặc biệt, đồng bằng sông Cửu Long
có điều kiện tự nhiên khá thuận lợi cho việc phát triển cá tra. Theo bộ nông nghiệp
và phát triển nông thôn, các tra vẫn đang là mặt hàng chiếm tỉ trọng giá trị xuất
khẩu cao nhất trong nhóm thủy sản.
Năm 2012, cá tra Việt Nam được xuất khẩu sang 142 quốc gia và vùng lãnh
thổ, tăng so với 136 quốc gia và vùng lãnh thổ của năm 2011. Đạt giá trị 1744 tỷ
USD. 10 thị trường chiếm thị phần chính gồm: châu Âu, Mỹ, ASEAN, Trung Quốc
và Hồng Kông, Mexico, Brazil, Ai Cập, Ảrập Xêut, Colombia, Australia, chiếm tỉ
trọng 77,5% tổng giá trị xuất khẩu cá tra năm 2012. Cá tra đa phần được xuất khẩu
dưới hình thức philê vì thế mà phế liệu thải ra trong quá trình chế biến sẽ rất nhiều
(chiếm 50 - 60%). Hiện nay nước ta đã có nhiều nghiên cứu để dùng da cá làm
nguyên liệu sản xuất collagen vì da cá tra chứa hàm lượng collagen khá cao, chất
lượng của nó lại không thua kém các loại nguyên liệu khác, vì thế việc sử dụng da
cá để sản xuất collagen đã mở một hướng đi mới cho ngành thủy sản.
Như vậy, với nhu cầu rất lớn về collagen trên thế giới cũng như ở Việt Nam
trong những năm gần đây, thêm vào đó nguồn nguyên liệu da cá để sản xuất
collagen ở nước ta khá dồi dào, giá rẻ và có tiềm năng phát triển nên chúng tôi chọn
2

đề tài “Tinh sạch và xác định đặc tính của collagen từ da cá Tra (pangasius
hypophthalmus)” với mong muốn tạo ra nhiều sản phẩm có chất lượng từ collagen
để phục vụ cho sức khỏe và đời sống con người, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế
cho các ngư dân và nhà sản xuất cá; đồng thời cũng góp phần bảo vệ, giảm thiểu ô
nhiễm môi trường.
 Mục tiêu
- Tinh sạch collagen từ da cá tra.
- Xác định một số đặc tính hóa lý, hóa sinh của collagen từ da cá tra.
 Phương pháp nghiên cứu: phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu. Phương
pháp phân tích hóa lý, vi sinh, cảm quan. Phương pháp thống kê xử lý số liệu.
 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu về các phương pháp tinh sạch collagen, các phương pháp xác định
đặc tính hóa lý của collagen.
- Phân tích nguyên liệu (da cá tra): xác định độ ẩm, độ tro, lipid, hàm lượng
collagen,…
- Xử lý da cá và tinh sạch collagen từ da cá tra: xử lý da cá bằng NaOH, tách
béo bằng LASNa, tẩy màu bằng H
2
O
2
, trích ly collagen bằng acid acetic, kết tủa
phân đoạn để thu nhận collagen, thẩm tích, đông khô.
- Xác định một số đặc tính hóa lý của dịch chiết collagen: xác định phân tử
lượng bằng SDS-PAGE, xác định nhiệt độ biến tính, hàm lượng tro, hàm lượng béo,
hàm lượng collagen, acid amin, độ nhớt,…
 Sản phẩm của đề tài: collagen dạng bột

3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1. Tổng quan về cá tra (pangasius hypophthalmus)
1.1 Tên khoa học của cá tra [2], [3]
Cá tra là một trong số 11 loài thuộc họ cá tra (Pangasiidae) đã được xác định
ở sông Cửu Long và lưu vực các sông lớn cực nam.
Cá tra có tên tiếng Anh là : Shutchi catfish
Tên khoa học: Pangasius hypophthalmus
Bộ cá nheo: Siluriformes
Họ cá tra: Pangasiidae
Giống cá tra dầu: Pangasianodon
Loài cá tra: Pangasinodon hypophthalmus
Hình 1.1 Cá Tra (pangasius hypophthalmus)


4


1.2 Đặc điểm sinh học [3]
 Đặc điểm hình thái và sinh thái
Cá tra có thân dẹp, da trơn, có râu ngắn, màu đen xám trên lưng, bụng hơi bạc,
miệng rộng, giống cá trê nhưng không ngạnh. Sống trong nước ngọt, có thể sống ở
vùng nước hơi lợ (10 - 14% độ muối) .
Điều kiện thích hợp: pH ≥ 4, nhiệt độ từ 15
o
C - 39
o
C.
 Phân bố
Cá tra phân bố ở lưu vực sông Mekong, có mặt ở cả 4 nước: Lào, Việt Nam,
Campuchia và Thái Lan. Ở Thái Lan còn gặp chúng ở lưu vực sông Mekong và
Chao Phraya.
1.3 Tình hình phát triển cá tra ở Việt Nam [3]
Cá tra được nuôi tập trung tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long với diện tích
thả nuôi cá tính đến tháng 6/2011 vào khoảng 3980ha, tăng 385ha so với cùng kỳ
năm 2010, năng suất bình quân 309 tấn/ha. Trong đó, các tỉnh có diện tích nuôi
nhiều nhất là Đồng Tháp với 1188ha, An Giang 787ha, Cần Thơ 665ha. Bên cạnh
những thuận lợi thì có những rủi ro, thách thức: rào cản thương mại, nguồn nguyên
liệu thiếu hụt, giá cả biến động khá mạnh…
1.4 Thành phần hóa học của cá [1]
Thành phần hóa học của một số loài cá thường đánh bắt được có thể biểu diễn
trong phạm vi sau:
- Protid chiếm từ 15.77 - 24% hầu hết các loài cá có protid từ 17 - 21%, rất ít loại
trên 22% và dưới 16%.

- Lipid chiếm từ 0.57 – 9.25%.
- Nước chiếm từ 72.9 – 81.5%.
- Tro chiếm từ 0.9 – 1.68%.
Đặc điểm nổi bật nhất của cá nước ta hầu hết là loài cá gầy có hàm lượng protid cao
và lipid thấp.
5

Lượng protein trong cá tra vào khoảng 23% đến 28%, tương đối cao hơn các loài cá
nước ngọt khác (16 - 17% tùy loại cá).
Về chất béo, hàm lượng chất béo trong cá tra ít hơn so với thịt nhưng chất
lượng mỡ cá lại tốt hơn. Các acid béo chưa no hoạt tính cao chiếm từ 50% đến 70%
trong tổng số lipid bao gồm oleic, linoleic, linolenic, arachidonic, klupanodonic
Các acid béo này là vật chất quan trọng hỗ trợ cho nhiều cơ quan trong cơ thể như
hệ thần kinh, hệ tuần hoàn. Nhiều nghiên cứu khoa học đã phát hiện rằng trong chất
béo chưa bão hòa của cá tra có chứa nhiều acid béo Omega_3 (EPA và DHA).
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cá (%)
Thành phần
chỉ tiêu
Nước
Protein
Lipid
Muối vô cơ
Thịt cá
48 – 85.1
10.3 – 24.4
0.1 – 5.4
0.5 – 5.6
Trứng cá
60 – 70
20 – 30

1 - 11
1 – 2
Gan cá
40 – 75
8 – 18
3 - 5
0.5 – 1.5
Da cá
60 – 70
7 – 15
5 - 10
1 – 3

2. Tổng quan về collagen
2.1 Cấu trúc phân tử của collagen [12], [14]
Trong những năm 30 của thế kỷ trước, collagen lần đầu tiên được phát hiện là
cấu trúc phân tử. Sau những nghiên cứu về một chuỗi peptide riêng biệt, mô hình
cuối cùng đã được phát triển là mô hình Madras. Mô hình này cung cấp một cách
chính xác mô hình của cấu trúc bậc bốn của phân tử. Đó là một cấu trúc xoắn ba.


6

Hình 1.2 Cấu trúc của phân tử collagen (triple helix)

Collagen là một đoạn trong cấu trúc sợi dài protein tạo nên cấu trúc tế bào từ
bên ngoài. Như một acid amin, collagen được làm từ các gốc amin (-NH
2
) và nhóm
chức năng acid cacboxylic (-COOH).

Phân tử collagen (hay còn gọi là tropocollagen) là một protein hình trụ, dài
khoảng 300 nm, đường kính khoảng 1.5 nm.
Nó bao gồm 3 chuỗi polypeptide (gọi là chuỗi α) cuộn lại với nhau. Mỗi chuỗi
α 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).
2.2 Cấu trúc sợi của collagen [14]
Phần lớn collagen trong mạng lưới ngoại bào được tìm thấy ở dạng sợi,
bao gồm những sợi mảnh, nhỏ. Đầu tiên, ba sợi của collagen này xoắn lại theo
kiểu xoắn ốc xung quanh một sợi hình thành nên bộ ba tropocollagen. Sau đó
tropocollagen liên kết với nhau hình thành sợi collagen siêu cáp - collagen
fiber (Hình 1.3).

7

Hình 1.3 Từng bậc cấu trúc trong chuỗi collagen

Hình 1.4 Tổ chức bó sợi collagen
Các chuỗi collagen sắp xếp song song theo chiều dọc liên kết với nhau bằng
các liên kết ngang tạo thành các sợi theo chu kỳ nhất định. Nhờ vào cấu trúc có trật
tự, 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. Vì thế collagen
rất chắc, dai và bền (hình 1.4).
2.3 Thành phần hóa học của collagen [1], [14]
 Thành phần protein trong collagen có gần đầy đủ các loại acid amin
(Schrieber và Gareis, 2007). Thành phần acid amin có thể thay đổi tùy theo nguồn
8

gốc của collagen, nhưng vẫn tồn tại một vài tính chất chung và duy nhất cho tất cả
collagen.

Trong thành phần collagen không chứa cystein và tryptophan, nhưng chứa một
lượng lớn glycine (Gly), chiếm khoảng 33% và protein (Pro), chiếm tỉ lệ 12% và
hydroxyproline (Hyp), chiếm tỉ lệ 22% (Theo Balian và Bowes 1977). Collagen là
một trong số ít những protein có chứa hydroxylysine (Hyl), ngoài ra trong thành
phần collagen còn chứa khoáng, chiếm tỉ lệ 1%.
Bảng 1.2 So sánh thành phần các acid amin trong collagen và các loại protein
khác (số gốc/1000 gốc)

Collagen
Casein
Albumin
Glycine
363
30
19
Alanin
107
43
35
Valine
29
54
28
Leucine
28
60
32
Isoleucine
15
49

25
Serin
32
60
36
Threonine
19
41
16
Cystein
-
2
1
Methionine
5
17
16
Aspatic acid
47
63
32
Glutamic acid
77
153
52
Lycine
31
61
20
Hydroxylycine

7
-
-
Arginine
49
25
15
Histidine
5
19
7
Phennylalanine
15
28
21
Tyrosine
5
45
9
9

Trytophan
-
8
3
Proline
131
65
14
Hydroxyproline

107
-
-

Proline và Hydroxyproline liên quan tới cấu trúc bậc 2 của collagen. Những
amino acid này giúp giới hạn sự quay của bộ khung polypeptide, do đó góp phần
tạo nên sự bền vững cho cấu trúc xoắn ốc bậc 3. Nhóm hydroxyl của
hydroxylproline đóng vai trò quan trọng trong sự bền vững cấu trúc xoắn ốc bậc 3
của collagen.
 Hydroxyproline là một acid amin đặc trưng của collagen mà các loại
protein khác không có. Hydroxyproline được hình thành sau quá trình điều chỉnh
proline khi được kết hợp vào vị trí Y trong chuỗi Gly - X - Y. Hydroxyproline có
công thức phân tử là C
5
H
9
NO
3
khác với proline, trong công thức cấu tạo của Hyp
có gắn nhóm OH nằm ở vị trí cacbon gamma, acid amin này có vai trò quan trọng
trong sự ổn định cấu trúc của collagen, là dẫn xuất của proline trong quá trình hình
thành chuỗi collagen có sự xúc tác của enzyme hydroxylase proline và sự có mặt
của vitamin C để giúp bổ sung thêm Oxy, thiếu vitamin C sẽ làm chậm quá trình
tổng hợp hydroxyproline, ảnh hưởng đến quá trình xây dựng cấu trúc protein gây ra
những rối loạn trong cơ thể.
10


Hình 1.5 Công thức cấu tạo của hydroxyproline
Mỗi một chuỗi polypeptide trong collagen được cấu tạo từ các amino acid

theo một trật tự, thông thường là Gly - Pro - Y, hoặc Gly - X - Hyp. 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. Glycine đóng vai trò hết sức quan trọng trong cấu trúc sợi siêu
xoắn của collagen.
Các amino acid sắp xếp trong chuỗi xoắn ốc theo các dãy với sự phân bố như
sau:
Bảng 1.3 Sự phân bố các amino acid trong chuỗi polypeptide
Triplet
Tỉ lệ
Gly – X – X
0.44
Gly – X – I
0.2
Gly – I – X
0.27
Gly – I – I
0.09

Trong đó, I là amino 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
11

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.
2.4 Phân loại collagen [14]
Bảng 1.4 Phân loại collagen

Loại collagen
Cấu tạo của chuỗi
Phân bố
I
(α1(I))
2
α2(I), trimer
(α1(I))
3
Da, gân, xương, giác mạc,
men răng, sụn, mạch máu
II
(α1(II))
3
Sụn, thủy tinh thể,…
III
(α1(III))
3
Mạch máu, van tim, hạ bì,
ruột, nướu răng, thành tử
cung
IV
(α1(IV))
2
α2(IV)
Màng nhầy
V
α1(V)α2(V)α3(V) hoặc
(α1(V))
2

α2(V) hoặc
(α1(V))
3
Giác mạc, xương, mạch
máu, sụn, nướu răng
VI
α1(VI) α2(VI) α3(VI)
Da, cơ tim
VII
(α1(VII))
3
Da, phổi, sụn, giác mạc,
nhau
VIII
Chưa biết
Tạo ra từ tế bào màng trong
IX
α1(IX) α2(IX) α3 (IX)
Sụn
X
(α1(X))
3
Sụn
XI
α1(XI) α2(XI) α3(XI)
Sụn, đĩa đệm cột sống, dịch
thủy tinh
XII
(α1(XII))
3

Gân, dây chằng
XIII
Chưa biết
Da, xương

12

2.5 Tính chất của collagen [1], [7],[14]
2.5.1 Tính chất vật lý
Collagen không hòa tan trong nước mà hút nước để nở ra, nguyên nhân là vì
tương tác giữa các mạch polypeptide làm cho phân tử có những vùng kỵ nước và
vùng phân cực mang điện tích sẽ tạo nên khả năng háo nước làm trương nở
collagen. Cứ 100g collagen khô có thể hút được khoảng 200g nước.
2.5.2 Tính chất hóa học
Collagen có thể tác dụng với acid và kiềm, do trên mạch của collagen có gốc
carboxyl và amin. Collagen là chất duy nhất có thể chuyển thành gelatin khi đun sôi
với nước nóng, đó là kết quả của sự mở vòng xoắn 3 sợi kèm theo sự phá vỡ liên kết
hydro. Collagen bị thủy phân chậm bởi trysin và pepsin. Collagen khi thêm cồn,
muối hoặc aceton đặc biệt là heparin thì chúng có sợi dày và kết tủa lại. Collagen
tan trong glycerin, acid acetid, ure nhưng không tan trong nước lạnh.
2.6 Ứng dụng của collagen [7], [12]
2.6.1 Trong y học và dược phẩm
Collagen là 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,… Collagen được sử dụng rộng
rãi trong phẩu 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.
13

Trong nha khoa, collagen được chế tạo thành các mảnh bọt biển (sponges),
chúng là một tác nhân cầm máu. Một ứng dụng khá hay trong nha khoa là các bác sĩ
tạo ra một lớp men răng nhân tạo bằng collagen hydrolysate có chứa các ion
calcium, phosphate, flouoride áp lên bề mặt răng thật, vì thế răng được bảo vệ khỏi
các tác nhân gây sâu răng.
2.6.2 Trong công nghiệp thực phẩm
Collagen được dùng để làm vỏ bao xúc xích, màng bọc kẹo, làm nguyên liệu
sản xuất một số loại thực phẩm dinh dưỡng, thực phẩm chức năng.
Trong các sản phẩm phomat, người ta thêm vào một hàm lượng collagen
hydrolysate nhằm ngăn chặn sự mất nước. Ngoài ra, trong sản phẩm bơ sữa,
collagen đóng vai trò quan trọng trong việc tạo độ mịn, độ sánh cho sản phẩm, cũng
như thay thế hàm lượng chất béo trong các loại thực phẩm này.
Trong sản phẩm kẹo dẻo, sự có mặt của collagen hydrolysate cung cấp cho
sản phẩm độ dẻo, dai và mềm do chúng ngăn chặn sự kết tinh của đường. Các
sản phẩm như vỏ kẹo có chứa 0.5 - 1% hàm lượng collagen hydrolysate với vai
trò làm giảm sự tan chảy. Trong công nghiệp sản xuất kẹo mức, collagen
hydrolysate được sử dụng làm chất tạo gel, chất kết dính, tạo xốp, làm chậm
quá trình tan kẹo trong miệng.
Collagen có khả năng hấp thụ nước gấp 5 - 10% lần thể tích của nó nên được sử
dụng trong công nghiệp sản xuất đồ hộp để tránh hiện tượng rỉ nước.
14

2.6.3 Trong mỹ phẩm
Hình 1.6 Collagen Blemish Balm Cellio - Mỹ phẩm trắng da, chống nhăn,
chống nắng

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. 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.
Collagen hydrolysate là thành phần trong các sản phẩm mặt nạ dưỡng da
chúng kết hợp với các tinh chất trong mật ong, dầu oliu, tinh dầu hoa hồng… có tác
dụng dưỡng ẩm cho da, tái tạo làn da mệt mỏi, bảo vệ da khỏi các tác nhân tia tử
ngoại, khói bụi, hóa chất… Vì thế da được trẻ hóa, tươi tắn.
15

3. Một số nghiên cứu tách chiết collagen từ phế phụ phẩm cá [13], [15], [16],
[17], [19]
3.1 Trích ly collagen từ da cá tuyết (Baltic cod)





















Hình 1.7 Quy trình trích ly collagen từ da cá tuyết [13]
Nguyên liệu
không tan
20 phút, 10
o
C, 10.000
vòng/phút
Ly tâm
Collagen hòa tan
24h, 4
0
C
Đồng nhất hóa
Khuấy
CH
3
COOH
0.1 ÷ 0.5M
Tỉ lệ 1:6÷1:40
Dùng máy nghiền
ϕ=3mm
2h, 0
o
C

4 phút, 0
o
C,6000
vòng/phút
Đồng nhất hóa
Khuấy
Cắt nhỏ
Da cá
2 phút, 0
o
C,6000
vòng/phút
16

 Những kết quả phân tích collagen trên da cá tuyết
- Tác giả đã tính hàm lượng collagen thông qua việc phân tích hàm lượng
hydroxyproline và nhân với hệ số chuyển đổi từ hydroxyproline qua collagen là
14.7. Hàm lượng collagen trong da cá tuyết là 21.5% (tính theo trọng lượng ướt), và
71.2% (tính theo trọng lượng khô).
- Hiệu suất phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ acid và tỉ lệ nguyên liệu/dung
dịch, nên khi khảo sát quá trình chiết, cần tiến hành ở các nồng độ và tỉ lệ khác nhau
để tìm mối liên hệ của chúng ảnh hưởng đến hiệu suất tách chiết.
Đối với phương pháp chiết bằng acid citrid, vẫn chiết được collagen nhưng hiệu
suất tách chiết thấp hơn chiết bằng acetid.
- Tuy nhiên tác giả chỉ dừng lại ở việc khảo sát các quá trình tách chiết mà
chưa phân tích được những thông số của collagen như các chuỗi cấu trúc của
collagen, trọng lượng phân tử, vị trí và thành phần acid amin, nhiệt độ biến tính của
collagen,…
17


3.2 Tách chiết collagen từ da của các loài cá Pecca Nhật Bản (lacteolabra
japonicas), cá Thu (Samber japonus), cá Mập (Heterodonus japonius)

Hình 1.8 Quy trình tách chiết collagen từ da cá [19]
Da cá
Loại tạp chất
Loại tạp chất
Ly tâm
Kết tủa
Chiết
Sấy thăng
hoa
Ly tâm
Thẩm tích
Collagen sạch
NaOH
Butyl alcohol
Acid acetid 0.5M
NaCl
Màng cellophan
Nước bẩn
Nước
Bã
18


 Những kết quả phân tích collagen trích chiết từ da cá
- Về hiệu suất tách chiết: đạt được hiệu suất tương đối cao 51.4% (cá pecca
Nhật Bản), 49.8% (cá Thu), 50.1% (cá mập) tính trên trọng lượng khô.
- Về phân tích cấu trúc chuỗi collagen:

Hình 1.9 Sắc kí điện di SDS-PAGE collagen loại I của collagen da cá.
(Điện di trên 3.5% gel chứa urea 3.5M: (A) Cá Pecca; (B) Cá mập; (C) cá
thu
Bằng phương pháp điện di như đã nói trên, hình 1.9 cho thấy collagen da
của cá pecca và cá mập gồm 2 chuỗi α khác nhau, đó là α
1
và α
2
. Trong đó, α
2

có hàm lượng rất nhỏ. Nếu có α
3
tồn tại thì cũng không thể tách khỏi α
1
trong
điều kiện điện di này. Còn đối với cá thu, collagen dạng α chỉ gồm chuỗi α
1
mà
hoàn toàn không có α
2
. Trong hình trên ta cũng thấy có sự tồn tại của chuỗi β ở
cả 3 loài cá.