Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản

Số 2/2012

THÔNG BÁO KHOA HỌC

TÁCH CHIẾT COLLAGEN TỪ DA CÁ TRA
(Pangasius hypophthalmus) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC
ISOLATION COLLAGEN FROM CATFISH SKIN (Pangasius hypophthalmus)
BY CHEMICAL METHODS
Trần Thị Huyền1, Nguyễn Anh Tuấn2,
Hoàng Ngọc Anh3, Vũ Lệ Quyên4
Ngày nhận bài: 21/10/2011; Ngày phản biện thông qua: 04/05/2012; Ngày duyệt đăng: 10/06/2012
TĨM TẮT
Quy trình tách chiết collagen từ da cá tra bằng phương pháp hóa học được nghiên cứu. Kết quả cho thấy để tăng hiệu
quả cho quá trình tách chiết collagen, ban đầu da cá tra được xử lý bằng NaOH 0,2M, w/v=1/10, trong thời gian 20 giờ, thay
dung dịch xử lý 2 giờ một lần, rồi tiếp tục xử lý axit citric 0,003M, w/v= 1/8, trong thời gian 30 phút. Xử lý hydroperoxide
(oxy già) là không hiệu quả để khử sắc tố trên da cá. Quá trình chiết collagen được thực hiện với acid acetic 0,5M,
w/v =1/10 trong 34 giờ, dịch chiết được kết tủa collagen bằng NaCl 2,5M. Công đoạn làm sạch được thực hiện với dung môi
Na2HPO4 0,02M. Hiệu suất thu collagen là 76,9% (tính theo % khối lượng khơ), khả năng giữ nước là 415%, nhiệt độ biến
tính 390C, collagen thu được có 4 loại protein có các khối lượng phân tử lần lượt là 217kDa, 185kDa, 156kDa, và 104kDa.
Từ khóa: Collagen, chiết collagen, da cá Tra

ABSTRACT
The process of extracting collagen from catfish skin by chemical methods was studied. The results showed that to
increase the efficiency of extracting collagen, first, catfish skin was treated with 0.2 M NaOH, w / v = 1 / 10, during 20
hours, changing treatment solution every 2 hours, and then processing by 0.003 M citric acid, with a solid/solution ratio of
1/8, in 30 minutes. Handling the skin with hydroperoxide (hydrogen peroxide) was not effective in reducing the pigment in
the fish skin. Collagen extraction process was performed with 0.5 M acetic acid, a solid/solution ratio of 1 / 10 in 34 hours,
collagen extracts were precipitated with NaCl 2.5 M. The purification was done with solvent Na2HPO4 0.02 M. Yield of collagen is 76.9% (% of dry weight), water holding capacity is 415%, denaturation temperature was 390C, collagen obtained
4 proteins of molecular weight 217kDa, 185kDa, 156kDa, and 104kDa.

Keywords: Collagen, extracting collagen, catfish skin

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cá tra là một lồi thủy sản được ni khá phổ
biến ở các tỉnh đồng bằng sơng Cửu Long trong đó
một lượng đáng kể là Pangasius hypophthalmus.
Sản lượng thu hoạch cá tra ở Việt Nam năm 2010
được ghi nhận là 1,141 triệu tấn, sản lượng xuất
khẩu đạt 645.000 tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 1,39
tỉ USD (Hiệp hội Chế biến & Xuất khẩu Thủy sản
Việt Nam). Ước tính nếu đưa vào sản xuất 700.000

tấn cá tra sẽ loại ra 100.000 tấn mỡ và khoảng
50.000 - 70.000 tấn phế liệu da và xương. Như vậy
nguồn phụ phẩm da cá là khá dồi dào để nghiên cứu
sản xuất collagen.
Collagen mà đặc biệt là collagen từ thủy sản
được đánh giá có khả năng ứng dụng cao không
những trong ngành thực phẩm mà trong ngành mỹ
phẩm và dược phẩm (C Meena và cộng sự, 1999,
Bryan Jeun và cộng sự, 2002). Trên thế giới, việc

ThS. Trần Thị Huyền, 2TS. Nguyễn Anh Tuấn, 4KS. Vũ Lệ Quyên: Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học
Nha Trang
3
ThS. Hoàng Ngọc Anh: Viện Công nghệ Sinh học & Môi trường - Trường Đại học Nha Trang
1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ❖ 31



Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
nghiên cứu sản xuất collagen được quan tâm từ
những năm 1990 nhưng ở Việt Nam cho tới nay
chưa có một cơng bố nào về nghiên cứu thu nhận
collagen được đưa vào ứng dụng.
Các tác giả trên thế giới đã nghiên cứu thu
nhận collagen bằng phương pháp hóa và phương
pháp hóa học kết hợp với sinh học (Takeshi Nagai,
2000; LS. Sensrsture, 2006; Sang Moo Kim,
2007). Mục đích của nghiên cứu này là bước
đầu xây dựng quy trình thu nhận collagen từ da
cá tra ở Việt Nam bằng phương pháp hoá học.
Nghiên cứu này sẽ đề xuất được quy trình tách chiết
collagen và xác định một số tính chất cơ bản của
sản phẩm collagen.

Số 2/2012
2.3. Sơ đồ nghiên cứu
Các công đoạn nghiên cứu được bố trí theo sơ
đồ hình 1. Da cá sau khi rửa, cắt nhỏ với kích thước
khoảng 1x1cm được xử lý qua kiềm NaOH để khử
các tạp chất phi collagen như lipit, protein khoáng,
sắc tố và một số chất trên nguyên liệu da cá.

II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1. Chuẩn bị mẫu
Da cá tra được lấy từ xí nghiệp chế biến cá
tra thuộc công ty cổ phẩn Nam Việt, khu công

nghiệp Mỹ Quý, phường Mỹ Quý, thành phố Long
Xuyên, tỉnh An Giang. Da cá đã được sơ chế và
cấp đơng dạng block, đóng gói PE, có trọng lượng
6kg/block, đạt tiêu chuẩn xuất khẩu. Nguyên liệu
được cho vào thùng xốp cách nhiệt, duy trì nhiệt
độ bảo quản bằng nước đá gel rồi vận chuyển về
phịng thí nghiệm bảo quản đơng ở nhiệt độ <-20oC
cho tới khi sử dụng. Cách chuẩn bị nguyên liệu cho
thí nghiệm: các bánh da cá sau khi được rã đông tự
nhiên và rửa sơ bộ để loại bỏ bớt mỡ, thịt vụn cịn
sót lại, được đem đi cắt thành những miếng nhỏ kích
thước 1x1cm, phục vụ cho thí nghiệm.
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Phương pháp phân tích
Xác định màu mẫu thử bằng máy đo màu
Chroma meter CR- 400. Xác định nhiệt độ biến
tính: theo phương pháp của Kimura và cộng sự
(1988). Xác định khả năng giữ nước của collagen theo phương pháp của. Mc. Connel và cộng
sự (1974). Hàm lượng collagen được xác định từ
hàm lượng hydroxyproline theo phương pháp của
C. George Carlson và áp dụng cơng thức chuyển
đổi theo AOAC 990.26. Phân tích hàm lượng
protein tổng số bằng phương pháp Kjeldahl theo
TCVN 4295-86. Phân tích hàm lượng khoáng bằng
phương pháp nung theo TCVN 5105-90. Phân tích
điện di protein theo phương pháp của Weber và Osborn 1969.
2.2. Phân tích số liệu
Số liệu thí nghiệm được xử lý trên phần mềm
Microsoft Excel.


32 ❖ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Để đạt được mục đích khử khống thì cần nghiên
cứu chế độ xử lý axit citric thích hợp (nồng độ 0,001
÷ 0,005 M; thời gian 10 ÷ 50 phút và tỷ lệ xử lý w/v:
1/6, 1/8, 1/10) cho nguyên liệu da cá. Da cá sau khi
xử lý axit citric được rửa lại bằng nước thường rồi
đem xử lý oxy già để tẩy màu cho nguyên liệu nhằm
mục đích sản phẩm collagen thu được có màu sáng
hơn.
Việc tẩy màu trong quy trình thu nhận
collagen này cịn được bố trí thử nghiệm tại thời điểm
thu kết tủa để so sánh hiệu quả tẩy trắng của oxy
già để lựa chọn chế độ tẩy màu thích hợp (nồng độ
10‰ ÷ 40‰, thời gian 7 ÷ 13 phút). Sau khi xác định
được các thông số xử lý thích hợp thì da cá được
nghiên cứu chiết xuất collagen bằng một số axit hữu
cơ khác nhau để tìm ra chế độ chiết hiệu quả nhất
(axit axetic nồng độ 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6M; thời
gian 16, 34, 52, 70 giờ; w/v là 1/8, 1/10, 1/12, 1/14),
(Axit lactic nồng độ 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6M, thời gian
10, 22, 34, 46 giờ, w/v là 1/8, 1/10, 1/12, 1/14), (Axit
citric nồng độ 0,025, 0,05, 0,075, 0,1, 0,125M, thời
gian 7, 17, 27, 37 giờ, w/v là 1/6, 1/8, 1/10, 1/12).


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Kết tủa thu được tiếp tục được nghiên cứu làm
sạch các tạp chất bằng các phương pháp thẩm tích
(Na2HPO4 0,02M trong 24, 36, 48 giờ) và phương

pháp hoà tan kết tủa lặp lại 1lần, 2 lần. Sản phẩm
của mỗi thí nghiệm được đem đi kiểm tra các chỉ tiêu
thích hợp để có cơ sở đề xuất quy trình tách chiết
collagen.
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1. Xác định chế độ xử lý axít citric tách khống
Xác định được chế độ xử lý axit citric thích hợp
là nồng độ axit citric 0,003M; tỷ lệ da cá/ dd là 1/8
trong thời gian 30 phút, cho hiệu suất khử khống
75,53%, nhiệt độ biến tính là 39,50C và khả năng
giữ nước là 365%. Khi tăng các giá trị nồng độ, tỷ lệ

Soá 2/2012
và thời gian xử lý axit citric thì hiệu quả khử khống
tăng lên nhưng nhiệt độ biến tính và khả năng giữ
nước lại giảm. Cơ chế loại khống của axit citric giải
thích được hiện tượng này. Các nhóm -COOH sẽ cho
đi một proton để tạo thành các muối citrat với các
ion kim loại, các muối này dễ tan trong nước nên sẽ
được loại bỏ trong chế độ rửa. Tuy nhiên khi nồng độ
axit citric, tỷ lệ da cá/dd và thời gian xử lý tăng lên thì
mức độ tiếp xúc của da cá càng cao nên có tác dụng
tháo xoắn và tác dụng lên các mạch thành phần của
phân tử collagen làm cho khả năng chịu nhiệt của
collagen giảm. Nồng độ H+ cao đã khố bớt các gốc
NH2 làm cản trở liên kết hyđrơ với phân tử nước nên
khả năng hút nước của collegen giảm đi.
2. Xác định chế độ chiết collagen

Hình 2. Ảnh hưởng của nồng độ, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi và thời gian chiết của các axit khác nhau đến khả năng giữ nước,

nhiệt độ biến tính và hiệu suất thu collagen

Trong đó a, b, c, d chiết bằng axit acetic; e, f, g, h chiết bằng axit citric; i, j, k,l chiết bằng axit lactic.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ❖ 33


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
2.1. Chiết bằng axit acetic
Khi tăng nồng độ axit acetic từ 0,3 ÷ 0,5M thì
khả năng giữ nước và nhiệt độ biến tính đều có
khả năng tăng và đạt giá trị lớn nhất tại nồng độ
axit acetic là 0,5 M (lần lượt là 415% và 390C).
Tiếp tục thí nghiệm với nồng độ axit acetic 0,5M
thì thời gian chiết 34 giờ và tỷ lệ da cá/dd axit acetic 1/10 cho khả năng giữ nước và nhiệt độ biến
tính lớn nhất. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng
của nồng độ axit acetic và thời gian chiết đến
hiệu suất thu chế phẩm collagen được trình bày
trong hình 2d. Theo đó, ở cùng nồng độ chiết axit
acetic 0,3M nếu thực hiện chiết trong 34 giờ thì hiệu
suất thu collagen thấp hơn (48,6%) khi chiết trong
52 giờ (63,15%). Nhưng ở các nồng độ axit acetic 0,4 và 0,5M thì ngược lại và hiệu suất thu chế
phẩm collagen cao nhất là 76,9% (tính theo khối
lượng khơ) ở nồng độ axit acetic 0,5M. Từ kết quả
nghiên cứu này cho thấy chế độ chiết collagen bằng
axit acetic thích hợp là: axit acetic nồng độ 0,5 M,
thời gian chiết là 34 giờ, tỷ lệ da cá/ dd axít acetic
là 1/10.
2.2. Chiết bằng axit citric
Chế độ chiết cho khả năng giữ nước, nhiệt độ

biến tính của chế phẩm collagen lớn nhất tại nồng
độ axit citric 0,05 M, thời gian chiết 17 giờ và tỷ lệ
w/v 1/8. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng
độ axit citric và tỷ lệ da cá/ dd axit citric (w/v) đến
hiệu suất thu chế phẩm collagen được biểu diễn ở
hình 2h. Ở cùng nồng độ dung mơi chiết thì hiệu
suất thu chế phẩm collagen giảm dần khi tăng tỷ lệ
w/v này và khi chiết với axit citric có nồng độ 0,05M
thì hiệu suất thu chế phẩm collagen cũng cao hơn
khi chiết với nồng độ 0,075M. Điều này có thể do
độ mạnh của axit citric kết hợp với việc tăng tỷ lệ
w/v đã làm ảnh hưởng không tốt đến cấu trúc mạch
phân tử collagen làm cho collagen tan ra mà không
kết tủa lại được nên hiệu suất thu chế phẩm collagen giảm. Kết quả nghiên cứu này cho phép đề
xuất chế độ chiết collagen thích hợp bằng axit citric
là tại nồng độ 0,05M, tỷ lệ w/v là 1/8 trong thời gian
17 giờ.
2.3. Chiết bằng axit lactic
Khi nồng độ axit lactic lớn hơn 0,3M thì nhiệt
độ biến tính của chế phẩm collagen giảm nhanh
mặc dù khả năng giữ nước giảm không đáng kể.
Thời gian chiết là 22 và 34 giờ đều cho kết quả nhiệt
độ biến tính và khả năng giữ nước của chế phẩm
collagen tương đối cao (lần lượt là 410C và 270%;
39,80C và 200%). Tỷ lệ w/v là 1/10 cho kết quả khả
năng giữ nước và nhiệt độ biến tính cao hơn đáng
kể so với các tỷ lệ khác. Từ kết quả thăm dị này tiếp

34 ❖ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG


Số 2/2012
tục thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của các chế
độ chiết đã lựa chọn đến hiệu suất thu chế phẩm
collagen. Kết quả thu được biểu diễn trong hình 2.
Rõ ràng với nồng độ axit lactic 0,3M và thực
hiện chiết trong thời gian 22 giờ thì thu được nhiều
chế phẩm collagen nhất. Kết hợp với kết quả thăm
dò cho phép lựa chọn chế độ chiết collagen bằng
axit lactic thích hợp là nồng độ axit lactic 0,3M, thời
gian chiết 22 giờ, tỷ lệ w/v là 1/10.
Các kết quả chiết collagen bằng 3 loại axit này
cho phép đề xuất chế độ chiết collagen thích hợp là
axit acetic 0,5M trong thời gian 34 giờ và tỷ lệ w/v
là 1/10.
3. Nghiên cứu sử dụng hydro peroxit để khử
màu
Bảng 1. Ảnh hưởng của hydroperoxit đến tính
chất collagen
Thời
gian
(phút)

Nồng
độ
hiđro
peroxit
(‰)

Khả năng
giữ nước

(%)

Nhiệt độ
biến tính
(0C)

Màu sắc

7

10

381

38,6

60,35

20

379

38,4

61,03

30

376


37,9

62,57

40

365

36,4

64,07

10

381

38,6

62,17

20

378

38,2

62,37

30


374

37,5

64,94

40

364

35,9

65,33

10

380

38,4

62,39

20

378

38,0

62,78


30

370

36,3

65,23

40

362

35,2

65,54

10

380

38,4

62,44

20

376

37,5


62,87

30

365

36,0

65,48

40

357

35,0

65,98

9

11

13

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ
hydroperoxit, thời gian xử lý đến hiệu quả khử màu
sắc của chế phẩm collagen là không đáng kể. Cụ thể
mẫu collagen trước và sau khi xử lý hydro peroxit có
độ trắng tăng từ 59,97 lên 64,94. Tuy nhiên nhiệt độ



Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
biến tính và khả năng giữ nước của chế phẩm colla-

Soá 2/2012
như hình 3.

gen lại giảm: nhiệt độ biến tính giảm từ 38,90C xuống
37,50C, khả năng giữ nước giảm từ 382% xuống còn
374%. Từ kết quả trên cho thấy hydroperoxit cho
hiệu quả khử màu khơng cao mà cịn gây ảnh hưởng
đến đến các liên kết mạch bên của mạnh peptid làm
giảm khả năng chịu nhiệt và liên kết với nước của
collagen.
4. Xác định chế độ làm sạch chế phẩm
collagen
4.1. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm thẩm tích chế
phẩm collagen
Kết quả nghiên cứu thẩm tích chế phẩm
collgen cho thấy khi tăng thời gian thẩm tích thì hàm
lượng protein tăng và hàm lượng khống lại giảm.
Cụ thể sau thời gian thẩm tích 24 thì hàm lượng protein tăng từ 82,6% lên 86,9%, hàm lượng khoáng
giảm từ 15,26% xuống 7,82%. Tiếp tục tăng thời
gian thẩm tích lên 36 giờ thì hàm lượng protein tăng
lên 94,8% và hàm lượng khống cịn 2,26%. Tuy
nhiên khi tiếp tục tăng thời gian thẩm tích lên 48 giờ
thì hiệu quả làm sạch tăng lên không đáng kể.
4.2. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm chiết lặp lại cho
chế phẩm collagen
Sau khi chế phẩm collagen được hoà tan và

kết tủa lại 1 lần và 2 lần thì hàm lượng prottein và
collagen đều tăng. Tuy nhiên sự tăng này là nhỏ
hơn so với phương pháp làm sạch bằng màng thẩm
tích. Cụ thể sau 2 lần hòa tan và kết tủa lại hàm
lượng protein tăng từ 82,6% lên 87,2%, hàm lượng
collagen tăng từ 76,9% lên 78,4%. Từ kết quả trên
cho thấy phương pháp làm sạch bằng cách hoà tan
và kết tủa lại cho hiệu quả khơng cao bằng phương
pháp thẩm tích.
Như vậy bước đầu đề xuất chế độ làm sạch tốt
hơn trong hai chế độ thử nghiệm này là thực hiện
làm sạch chế phẩm collagen bằng cách thẩm tích
trong dung mơi Na2HPO4 0,02M trong thời gian 36
giờ, thay dung môi 4 giờ một lần.
5. Đề xuất quy trình thu nhận Collagen từ da cá
Tra
Từ các kết quả thu được cho phép đền xuất quy
trình thu nhận collagen bằng phương pháp hóa học

6. Đánh giá chất lượng sản phẩm collagen thu
được từ quy trình đề xuất
Collagen thu được được phân tích các thành
phần hóa học cơ bản và một số tính chất đặc trưng
như sau:
1. Thành phần hóa học cơ bản của sản phẩm
Protein : 85,3%
Lipit
: 1,76%
Khoáng : 2.04%
Ẩm

: 10%
Hg
: 0,87 mg/kg
Pb và As : không phát hiện
2. Khả năng giữ nước: 415%
3. Nhiệt độ biến tính: 390C
4. Màu sắc: 59,97
5. Hàm lượng collagen: 70,15% (theo % khối
lượng khô)
6. Khối lượng phân tử:
Kết quả phân tích điện di để xác định khối
lượng phân tử của collagen thu được cho thấy
trong sản phẩm collagen thu được có 4 loại
protein có các khối lượng phân tử lần lượt là

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ❖ 35


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
217kDa, 185kDa, 156kDa, và 104kDa. Kết quả điện
di mẫu collagen biểu diễn trên hình 4.

Số 2/2012
IV. KẾT LUẬN
Collagen có thể thu được từ nguyên liệu da
cá tra bằng các công đoạn cơ bản như xử lý kiềm
để khử protein và xà phòng hóa lipit, xử lý axit
citric để khử bớt khống cho nguyên liệu, chiết
bằng axit acetic và dung muối NaCl để thu kết
tủa. Kết tủa được làm sạch bằng phương pháp

thẩm tích trong Na2HPO4. Sản phẩm collagen thu
được có các thành phần hóa học và một số tính
chất đặc trưng phù hợp với các tính chất của
collagen thu nhận từ thủy sản (Muyonga, coleb, &
Duodub, 2004; Nagai & Suzuki, 2001; Sadowska,
Kollodziejka, & Niecikowska, 2003) ngoại trừ hàm
lượng khống vẫn cịn hơi cao.

Hình 4. Kết quả điện di protein mẫu collagen
Land 1: hỗn hợp chuẩn protein;
Land 2: mẫu collagen (50µ protein)

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.

Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn (2008), Báo cáo kết quả thực hiện kế hoạch tháng 12 và năm 2008 ngành Nông nghiệp
và Phát triển Nông thôn.

2.

Nguyễn Cảnh (1995), Quy hoạch thực nghiệm, Đại học Bách Khoa, Tp Hồ Chí Minh.

3.

Trần Thị Huyền (2009). Nghiên cứu quy trình sản xuất collagen từ da cá tra. Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật, Trường Đại học
Nha Trang.

4.

HaiYing Liu, Ding Li, ShiDong Guo (2007), Studies on collagen from the skin of channel catfish (Ictalurus punctaus), Food

chemistry, pages 621-625.

5.

K. A. Nam, S. G. You, and S. M.Kim (2007), Physicochemical properties of squid skin collagen, proceedings of the 11th
international symposium on the efficient application and preservation of marine biological resources, Nha Trang university,
pages 72-89.

6.

Takeshi Nagai, Nobutaka Suzuki (2000), Isolation of collagen from fish waste materials- skin, bone, and fins, Food
chemistry, pages 277-281.

7.

Takeshi Nagai, Masami Izumi, Masahide Ishii (2004), Fish scale collagen-preparation and partial characterization,
International Journal of Food Science and, Technology, pages 239-244.

8.

Vittayanont, Bebjakul (2005), The extracting collagen from chicken feet, from />paper_31440.htm

36 ❖ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG