Đề tài Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm - Luận văn, đồ án, luan van, do an

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC Bộ CÔNG NGHỆ THựC PHẨM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ THựC PHẨM(MSMH: 603136)

ĐẼ TÀI

TỔNG QUAN ỨNG DỤNG

COLLAGEN TRONG THựC

PHẢM

SVTH: NGUYỀN HOÀNG PHONGMSSV: 60701792Lóp: HC07TP2Ngành: Công nghệ thực phẩmGVHD: TS. NGUYỀN HOÀNG DŨNG

Thành phổ Hồ Chỉ Minh, tháng 5 năm 2011

m

Tông quan ứng dụng collagen trong thực phâm 2

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ THựC PHẨM

(MÃ số: 603136)

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN HOÀNG PHONG Mã số sinh viên: 60701792

1. Đầu đề đồ ánTổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm .

2. Nhiệm vụ (nội dun^ yêu cầu)Tổng quan tài liệu về ứng dụng collagen trong thực phẩm.

3. Nội dung các phầnChương 1 - TONG QUAN VỀ COLLAGEN1.1 Giới thiệu sơ lược về collagen1.2 Thành phần và cấu trúc1.3 Phân loại1.4 Tính chất1.5 Thu nhận collagen1.6 ứng dụng của collagen

Chương 2 - ỨNG DỤNG COLLAGEN TRONG THựC PHẨM2.1 Collagenbột2.2 ứng dụng collagen trong chế biến các sản phấm thức uống2.3 ứng dụng collagen trong chế biến các sản phẩm từ sữa2.4 ứng dụng collagen trong chế biến thịt và thủy sản2.5 Collagen được ứng d ụng trong nhiều sản phẩm khác nhau có tác dụng tốt cho xương

4. Các bản vẽ và đồ thị: không

5. Ngày giao đồ án: ngày 01 tháng 03 năm 2011.

6. Ngày hoàn thành đồ án: ngày 31 tháng 05 năm 2011.

Ngày ... tháng ... năm 2011 Ngày ... tháng ... năm 2011Chủ nhiệm bộ môn Ngườihướng dẫn

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Đại Học Quốc Gia TP .HCM Trường Đại học Bách Khoa Khoa Kỹ Thuật Hóa Học Bộ Môn Công

Nghệ Thực Phẩm

Tống quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 3

Mục lục

MỤC LỤCDANH MỤC BẢNG.........................................................................................................vii

DANH MỤC HÌNH................................................................................................................ ix

LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................................................X

Chương 1 TỔNG QUAN VÈ COLLAGEN.....................................................................11.1 Giới thiệu sơ lược về collagen..............................................................................21.2 Thành phần và cấu trúc.........................................................................................3

1.2.1 Cấu trúc phân tử collagen.................................................................................41.2.2 Thành phần hóa học của collagen.....................................................................6

1.3 Phân loại...............................................................................................................91.4 Tính chất.............................................................................................................11

1.4.1 Độ tinh sạch của collagen...............................................................................111.4.2 Thành phần cấu trúc và khối lượng phân tử...................................................121.4.3 Nhiệt độ biến tính...........................................................................................141.4.4 Thành phần amino acid...................................................................................171.4.5 Khả năng trương nở, hòa tan..........................................................................181.4.6 Điểm đẳng điện (pl)........................................................................................19

1.5 Thu nhận collagen..............................................................................................201.5.1 Sự phá vỡ tế bào.............................................................................................201.5.2 Phương pháp tinh sạch collagen.....................................................................211.5.3 Làm khô và bảo quản chế phẩm collagen.......................................................221.5.4 Sử dụng C02 siêu tới hạn trong tinh sạch collagen.........................................22

1.6 ứng dụng của collagen .......................................................................................261.6.1 ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.........................................................261.6.2 ứng dụng trong y học và dược phẩm..............................................................281.6.3 ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm...........................................................30

Chương 2 ỨNG DỤNG COLLAGEN TRONG THựC PHẨM..................................312.1 Collagenbột.........................................................................................................32

2.1.1 Nguyên liệu........................................................................................................32

2.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất collagen bột....................................................322.1.3 Sản phẩm collagen bột tinh sạch....................................................................36

2.2 ứng dụng collagen trong chế biến các sản phẩm thức uống ..........................372.2.1 ứng dụng collagen vào các sản phẩm thức uống (trà, cà phê) nhằm bổ sung

thêm lượng protein cho cơ thể.........................................................................372.2.2 ứng dụng collagen làm trong các sản phẩm thứcuống có cồn .......................39

2.3 ứng dụng collagen trong chế biến các sản phẩm từ sữa ................................432.4 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


Mục lục

sản....................................................................................................................492.4.2 ứng dụng collagen trong sản xuất vỏ bọc sản phẩm thịt chế biến .................512.4.3 ứng dụng collagen trong ức chế sự oxy hóa chất béo trong sản phẩm thịt

chế biến............................................................................................................542.4.4 Tăng hiệu suất nấu và chống mất nước cho sản phẩm nhờ collagen ...........622.4.5 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 tốtcho xương........................................................................................................78

KÉT LUẬN........................................................................................................................85

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................Error! Bookmark not defined.DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.2.1- Phân loại protein theo chức năng của chúng trong cơ thể................................4Bảng 1.2.2 - So sánh thành phần amino acid của một số loại protein (gam aminoacid/100 gam protein) [7, 12, 28].........................................................................................6

Bảng 1.2.3 - Thành phần amino acid của Collagen vảy cá Rohu và cá Catla (số gốcamino acid trên tổng số 1000 gốc amino acid) [23].............................................................7

Bảng 1.2.4 - Sự khác nhau về hàm lượng hydroxyproline và nhiệt độ biến tính củaCollagen từ các nguồn thu nhận khác nhau [23]..................................................................8Bảng 1.3.1 - Phân loại Collagen [27]...................................................................................9Bảng 1.4.1 - Ket quả phân tích thành phần nguyên liệu da, xương cá chỉ vàng vàCollagen trích chiết được [24]...........................................................................................11Bảng 1.4.2 - Thành phần amino acid của dung dịch Collagen da cá nóc [18]...................17

Bảng 1.4.3 -Thành phần amino acid của dung dịch Collagen da và xương cá chỉ vàngchiết bằng pepsin [24]........................................................................................................17Bảng 2.1.1 - Các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh của Collagen thu nhận từ lợn [11]................36

Bảng 2.3.1 - Ket quả đánh giá tính tính ổn định khi bảo quản của sản phẩm trong thínghiệm 1 [21].....................................................................................................................46Bảng 2.3.2 - Ket quả đánh giá hương vị sản phẩm trong thí nghiệm 1.....................[21]

46Bảng 2.4.1 - Thông tin kỹ thuật c ủa Code 10 [17]............................................................53Bảng 2.4.2 - Thông tin kỹ thu ật của Code V [17].............................................................53

Bảng 2.4.3 - Thành phần hóa học của xúc xích Wiener và xúc xích gan trong nghiêncứu [14]...........................................................................................................................r................................58Bảng 2.4.4 - Kết quả phân tích sản phẩm [14]...................................................................59

Bảng 2.4.5 - Ket quả phân tích thành ph an xúc xích với những hàm lượng Collagenkhác nhau [9]......................................................................................................................64

Bảng 2.4.6 - Ket quả phân tích gần đúng thành phần jambon với những hàm lượngCollagen khác nhau [9]......................................................................................................64


Mục lục

Bảng 2.4.7 - Thành phần công thúc xúc xích Bologna dạng thô [1]...........................68Bảng 2.4.8 - Thành phần công thúc xúc xích Bologna dạng mịn [1]...........................68Bảng 2.4.11 - Tính chất sản phẩm xúc xích Bologna dạng thô đã được bổ sungCollagen với các hàm lượng khác nhau [ 1 ].....................................................................68

Bảng 2.4.10 -Các thông số bị ảnh hưởng bởi hàm lượng Collagen bổ sung trên sảnphẩm xúc xích Bologna dạng nhũ tương mịn [1]...............................................................70

Bảng 2.4.11 - Các thông số bị ảnh hưởng bởi hàm lượng Collagen bổ sung trên nguyênliệu xúc xích Bologna dạng nhũ tương mịn [1].................................................................70Bảng 2.4.14 - Công thức chế biến xúc xích [10]...............................................................71Bảng 2.4.15 -Phân tích thành phần hóa học của xúc xích và Collagen [10]......................72Bảng 2.4.16 - Các thông số bị ảnh hưởng bởi hàm lượng Collagen bổ sung và thời gian lưu trữ sản phẩm [10].........................................................................................................73Bảng 2.4.17 - Ket quả phân tích màu sắc nguyên liệu và sản phẩm theo hàm lượngcollagen bổ sung [10]........................................................................................................75Bảng 2.4.18 - Ket quả phân tích màu sắc nguyên liệu vàsản phẩm .................................76Bảng 2.4.19 - Ket quả phân tích cảm quan sản phẩm [10]............................................77Bảng 2.5.1 - Ket quả so sánh hoạt tính chống tái hấp thu xương của các phân đoạncollagen [30]......................................................................................................................81Bảng 2.5.2 - Thành phần viên nén collagen kết hợp canxi và vitamin D 3 [30]...............81Bảng 2.5.3 - Thành phần sản phẩm thức uống có bổ sung collagen [30]..........................82Bảng 2.5.4 - Thành phần sản phẩm bánh cracker có bổ sung collagen [30].....................82Bảng 2.5.5 - Thành phần sản phẩm jelly có bổ sung collagen [30]...................................82Bảng 2.5.6 - Thành phần sản phẩm phô mai chế biến có bổ sung collagen [30]..............83Bảng 2.5.7 - Thành phần sản phẩm yaourt có bổ sung collagen [30]...............................83Bảng 2.5.8 - Thành phần sản phẩm sữa bột có bổ sung collagen [30]..............................83Bảng 2.5.9 - Thành phần sản phẩm thức ăn cho chó có bổ sung collagen [30]................83

DANH MỤC HÌNHHình 1.2.1 - Chuỗi xoắn collagen gồm 3 dây xoắn chặt...................................................4Hình 1.2.2 - Từng bậc cấu tạo trong phân tà collagen [8].................................................5Hình 1.2.3 - Cấu trúc sợi collagen [22].............................................................................5

Hình 1.4.1 - Đồ thị đường chuẩn biểu thị mối tương quan giữa diện tích peak và hàmlượng acid amin [31]...........................................................................................................................................12

Hình 1.4.2 - Phân tích điện di SDS-PAGE collagen từ da (S) và xương (B) của cá chỉvàng dưới điều kiện khử và không khứ...........................................................................................................................................13


Mục lục

Hình 1.4.3 - Sắc kí điện di SDS-PAGE collagen loại I của da heo và collagen da cá ..14 Hình 1.4.4 - Đường cong biến tính nhiệt của collagen, gelatin và collagen thủy phân[34]............................1........7............................................r..........7........................7..................15Hình 1.4.5 -Biểu đồ sự phụ thuộc độ nhớt theo nhiệt độ [20]...........................................................................................................................................16

Hình 1.4.6 - Sự thay đổi độ nhớt của dung dịch collagen (trong acid acetic) từ da vàxương cá chỉ vàng theo nhiệt độ [24]...........................................................................................................................................16

Hình 1.4.7 - Sự thay đổi độ nhớt tương đối (%) của collagen da và xương cá chỉ vàngtheopH [24].........................!...................I........................... ...........................................1...............................19

Hình 1.4.8 - Sự thay đổi độ nhớt tương đối (%) của collagen da và xương cá chỉ vàngtheo nồng độ NaCl [24]...................................................................................................................................................19Hình 1.5.1 - Quy trình tách chiết collagen.........................................................................20Hình 1.5.2- Giản đồ pha của co 2......................................................................................24Hình 1.5.3 - Sơ đồ quy trình tách chiết bằng CƠ2 siêu tới hạn...........................................................................................................................................25

Hình 1.6.1 - Sản phẩm phomat có chứa collagen hydrolysate làm giảm hàm lượng chấtbéo.....................................................................................................................................26Hình 1.6.2 - Sản phẩm kẹo dẻo có vỏ màng là collagen hydrolysate...........................................................................................................................................27Hình 1.6.3 - Collagen hydrolysate làm chất kết dính trong thanh kẹo...........................................................................................................................................27Hình 1.6.4 - Sản phẩm thịt nguội có chứa collagen hydrolysate...........................................................................................................................................27Hình 1.6.5 - Collagen hydrolysate làm trong các loại thức uống...........................................................................................................................................28Hình 1.6.6 - Viên nang mềm có lóp vỏ ngoài làm từ collagen...........................................................................................................................................28Hình 1.6.7 - Viên nang cứng làm từ chất liệu collagen


Mục lục

...........................................................................................................................................29Hình 1.6.8 - ứng dụng collagen hydrolysate trong kỹ thuật nội soi...........................................................................................................................................30Hình 1.6.9 - Collagen hydrolysate trong các mảnh bọt biển sử dụng trong nha khoa .30 Hình 2.1.1 - Quy trình chiết collagen bằng cid acetic (acid-soluble collagen - ASC) .32 Hình 2.1.2 - Quy trình chiết collagen bằng pepsin (pepsin-soluble collagen- PSC)...33Hình 2.1.3 - Quy trình chiết collagen có mặt vi khuẩn Bacillus...........................................................................................................................................35Hình 2.1.4 - Bột collagen tinh sạch...........................................................................................................................................36Hình 2.4.1 - Tiết diện cắt ngang của sản phẩm xúc xích Bologna (0: không bổ sung collagen; 10: bổ sung 10% collagen; 20: bổ sung 20% collagen; 30: bổ sung 30% collagen) [1].......................................................................................................................69

Tống quan ứng dụng collagen trong thực phẩm X

Lời mở đầu

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 hoặc 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 .

Neu 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 hiê u quả kinh t ế mang lại không cao hoặc 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 tò 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 .Chương 1

TỎNG QUAN VÈ COLLAGEN1.1 Giói 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


Lời mở đầu

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 ữ 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 thươnp mại đều từ da và xương động vật có vú như trâu, b, 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 bòđiẽn), 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].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 tà 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 (ẵ 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:

c ẩ u t r ú c b ậ c m ộ t : 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.

C ấ u t r ú c b ậ c h a i : 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 a \ ầ cấu trúc nếp gấp ß, 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 a, trong khi các protein c ầu có nhiều nếp gấp ß hơn.

C ấ u t r ú c b ậ c b a : Các xoắn a W L phiến gấp nếp ß có thể cuộn lại với nhau thành từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein, cấu trúc không gian


Lời mở đầu

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 disulfur (-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.

C ấ u t r ú c b ậ c b o n : 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

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

LOAI PROTEIN CHỨC NĂNGProtein câu trúc Câu trúc, nâng đỡProtein enzyme Xúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các

phản ứng sinh hóaProtein hormone Điêu hòa các hoạt động sinh lýProtein vận chuyên Vận chuyên các châtProtein vận động Tham gia vào chức năng vận động của tê bào

và cơ thểProtein thụ quan Cảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi

trườngProtein dự trữ Dự trữ chât 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 đần hồi, duy trìđ ộ ẩm... Tùy theo từng độ tuổi, điều kiện sống, tác nhân môi trường, da có thể bị lão hóa hoặc 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 collagenvề 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).

Mỗi một vòng xoắn có độ dài là 3,3 gốc amino acid, chiều cao là 2,9 A°. Mỗi một chuỗi polypeptide trong collagen được cấu tạo từ các amino acid theo một trật tự,

Hình 1.2.1 - Chuỗi xoắn collagen gồm 3 dây xoắn chặt


Thành phân và câu trúc



thông thường là Gly - Pro - Y, hoặc 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].

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 tình 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 the collagen rất chắc, dai, và bền.

(a) Cấu trúc khái quát 3 chuỗi xoắn a cùa 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 Jim.

1.2.2 Thành phần hóa học của collagenvề thành phần các acid amin: trong collagen chứa rất ít hoặc không chứa cystein và

tryptophan, nhưng chứa rất nhiều hydroxyproline. Hydroxyproline này là một acid amin đặc

Hình 1.2.2 - Từng bậc cấu tạo trong phân tử collagen [8](a) Chuỗi polypeptide bậc một.(b) Cấu trúc xoắn a bậc hai và bậc ba.(c) Cấu trúc so le bậc bốn

a b c d

Hình 1.2.3 - Cấu trúc sọi collagen [22]



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-Hyp- Gly là chuỗi thường gặp nhất trong phân tử collagen (10,5%) [27].

Bảng 1.2.2 - So sánh thành phần amino acid của một số ỉoạỉ protein (gam amỉno _______________acịd/100 gam proteịn) [7,12, 28] ______________

ProteinCOLLAGEN (từ da cá phổi)

CASEIN ALBUMIN

Amino acia"\^ (từ sữa dê) (từ trứng)

Alanine 11,70 3,50 5,70Glycine 24,00 2,80 6,30Valine 2,56 6,70 10,30Leucine 3,37 13,60 8,90Isoleucine 1,64 4,20 4,90Proline 14,8 9,30 3,80Phenylalanine 2,60 4,40 3,77Tyrosine 0,19 4,60 2,69Serine 4,71 3,60 10,90Threonine 3,18 4,90 10,70Cystine - - -

Methionine 0,59 2,70 1,11Arginine 9,10 3,90 2,73Histidine 0,80 - 1,16Lysine 3,63 6,70 7,70Aspartic acid 6,60 4,70 10,90Glutamic acid 1,90 20,30 7,40Hydroxyproline9,80 - -

Hydroxylysine0,88 - -

Arginin - 3,90 -

Tryptophan - - -



Thành phần amino acid của collagen từ các nguồn thu nhận khác nhau (cơ quan, loài động vật, ...) thì khác nhau. Bên á’ ới là thành phần amino acid của một số loại collagen từ một số loài động vật khác nhau.

Bảng 1.2.3 - Thành phần amino acid của collagen vảy cá Rohu và cá Catla (số gốc amino ______acid trẽn tồng số 1000 gốc amino acid) [23] ______

Amino acid Rohu CatlaAspartate + asparagine 53 48Glutamate + glutamine 87 83Hydroxyproline 83 84Serine 28 26Glycine 361 353Histidine 0 0Arginine 38 38Threonine 17 17Alanine 80 83Proline 118 130Tyrosine 3 2Valine 15 15Methionine 9 9Cysteine 0 0Isoleucine 13 12Leucine 28 26Phenylalanine 54 55Lysine 13 19

Môitrườngsống

Sinh vật Nguồnthunhận

Hàm lượng Hydroxyproline (gốc/1000 gốc amino acid)

Nhiệt độ biến tính(°C)

Nguồnthamkhảo

Trêncạn

Bê Da 94 40,8 Ikomaa và cộng sự.(2003)

Lợn Da 93 37

Nướcngọt

Cá R o h i t a và cá C a t ỉ a

Vảy 83 36,5 PatiFalguni và cộng sự (2010)

CáO r e o c h r o m- i sn i ỉ o t i c a s

Vảy 83 35,7 Ikomaa và cộng sự.(2003)



Cá chép bạc ( H y p o p h t h - a l m i c h t h y s m o l ừ r i x )

Da 84 34,5 Rodziewicz-Motowidỉ 0 và cộng sự.(2008)

Cá C y p r i n u s c a r p ỉ o

Da 76 28,0 Duan và cộng sự. (2009)

Vảy 77 28,0Xương 80 28,0

Biển Cá P r a g u s Vảy 73 29,9 Ikomaa và cộng sự.(2003)

Cá cóc lưng đen( . L a g o c e p h- a ỉ u s g l o v e r i )

Da 77 28,0 Senaratne và cộng sự.

(2006)Cá nóc măt đơn (T a k i f u g u r u b r i p e s )

Da 67 28,0 Nagai và cộng sự. (2002)

Biểnsâu

Cá trông đỏ( S e b a s t e s m e n t e l l a )

Da 64 16,1 Wang và cộng sự. (2008)

Vảy 65 17,7Xương 61 17,5

Cá hồi 0G a d u s s p . )

Da 53 15,0 Sadowska và cộng sự.

(2003)1.3 Phân loai •

Collagen là thuật ngữ chung cho nhóm protein có cấu túc xoắn anpha của ba sợi polypeptide, và tất cả các loại protein collagen đều có cấu trúc siêu phân tử mặc dù kích thước, chức năng và sự phân bố của chúng trong các mô khác nhau rất nhiều. Hiện nay, người ta đã tìm ra hơn 28 loại collagen khác nhau.

Dựa vào cấu trúc và tổ chức siêu phân tử của collagen, chúng có thể được nhóm lại thành các nhóm: collagen dạng sợi (fibril-forming collagen), collagen tổ hợp sợi (fibril-associated collagen (FACIT)), collagen transmembrane, collagen trên nen membrane và các loại collagen khác với cấu trúc đặc biệt.

Bảng 1.3.1 - Phân loại collagen [27] Loai Nhóm Thành phân Phân bôI Sợi al[I]a2[I] Da, xương, gân, dây chăngII Sợi al[II]3 SụnIII Sợi al[III]3 Da, máu, mạch, ruộtIV Mạng lưới al[IV]2a2[IV] Màng membranes

a3[rv]a4[rv]a5[iv]a5[IV]2a6[IV]

V Sợi al[V]3 Xương, gân, giác mạc, nhau



thaial[V]2cx2[V]al[V]a2[V]a3[V]

VI Mạng lưới a 1 [VI] a2 [VI] a3 [VI]

Xương, gân, sụna 1 [VI] a2 [VI] a4 [VI]VII Sơi mỏ neo al[VII]2a2[VII] Gân, bang quang

VIII Mạng lưới al[VIII]3 a2[VIII]3 al[VIII]2a2[VIII]

Gân, não, tim, thận

IX Collagen dạng sợi kết hợp xoắn gián đoạn (Fibril- Associated Collagens with interrupted Triple helices - FACIT)

l[IX]a2[IX]a3[IX] Sun, giác mạc

X Mạng lưới al[32]3 SunXI Sơi 1 [XI]a2[XI]a3 [XI] SunXII FACIT al[XII]3 Gân, dây chăngXIII Collagen dạng

màng kết hợp xoắn gián đoạn (Membrane - Associated Collagens

— Màng tê bào, gân, sụn

with /nterrupted Triple helices - MACIT)

XIV FACIT al[XIV]3 Xương, sụn, dây chăngXV Dạng ghép kênh

(multiplexins)

—Mao mạch, tinh hoàn, thận, tim

XVI FACIT — Hạ bì, thậnXVII MACIT al[XVII]3 Hemidesmosomes trong biểu

môXVIII MULTIPLEXED — Tâng hâm màng, ganXIX FACIT — Tâng hâm màngXX FACIT — Giác mạc (gà)XXI FACIT — Dạ dày, thậnXXII FACIT — Mô nút giaoXXIII MACIT — Tim, võng mạcXXIV Sơi — Xương, giác mạcXXV MACIT — Não, tim, tinh hoànXXVI FACIT Tinh hoàn, buông trứngXXVII Sợi — SụnXXVIII — — Hạ bì, dây thân kinh hông



1.4 Tính chấtĐể có thể được ứng dụng một cách hiệu quả thì collagen thành phẩm phải có độ tinh

sạch phù hợp và đồng thời phải biết rõ các tính chất quan trọng của colllagen như: thành phần cấu trúc, khối lượng phân tử, thành phần amino acid và nhiệt độ biến tính và khả năng hòa tan, trương nở của collagen.

Thành phần và tính chất của collagen tạo thành phụ thuộc nhiều vào nguồn nguyên liệu sản xuất và cũng như phương pháp tách chiết và tinh sạch. Thành phần và tính chất của collagen đã được nhiều tác giả nghiên cứu và đề cập.

1.4.1 Độ tinh sạch của collagenPhanat Kittiphattanabawon và cộng sự (2005) đã tiến hành nghiên cứu trích chiết

collagen từ da và xương cá chỉ vàng. Ket quả phân tích nguyên liệu và sản phẩm thu được như bảng bên dưới.

Bảng 1.4.1 - Kết quả phân tích thành phần nguyên liệu da, xương cá chỉ vàng và________________ collagen trích chiết được [24] _________________

Thành phân (% khôi lượng) Hydroxyproline(mg/g)Mau Am Tro Chât béo Protein

Da 64,08 3,23 0,98 32,0 19,5Xương 62,27 14,40 8,77 13,3 5,71Collagen da 7,06 0,68 0,33 94,0 58,5Collagen xương 11,57 0,88 0,48 84,2 42,5

Villanueva và cộng sự (2009) đã đưa ra phương pháp định lượng collagen bằng sắc kí lỏng hiệu năng cao. Xác định hàm lượng collagen dựa vào diện tích peak và dựa vào đồ thị đường chuẩn mô tả mối tương quan giữa diện tích peak và hàm lượng hydroxyproline, glycine, proline trong collagen. Tác giả cho rằng collagen là một chuỗi polipeptide trong đó thành phần chủ yếu bao gồm 3 loại acid amin trên. Và hàm lượng collagen được tính như sau:

Hyp + Gỉy + Pr o (jug / mg)Hàm IvLỢng collagen (jUg / mg)

0,55


Tính chất

Tuy nhiên, phương pháp đơn giản hơn cho việc định lượng collagen là theo phương pháp của

Sadowska và cộng sự (2003). Thông qua xác định hàm lượng

hydroxyproline tính được lượng collagen tổng bằng công thức:

Hàm lượng collagen (ịig/mg) = hydroxyproline (ịxg/mg) X 14,7

1.4.2 Thành phần cấu trúc và khối lượng phân tửTheo kết quả phân tích điện di, người ta xác định được khối lượng phân tử của

collagen loại I vào khoảng 200-300 kDa cao hơn so với gelatin (dưới 200-300kDa) và cao hơn nhiều so với sản phẩm thủy phân collagen (dưới 50 kDa). Trong đó, cấu trúc chuỗi p có phân tà lượng khoảng 200 kDa còn cấu trúc chuỗi a có phân tử lượng khoảng 100 kDa [34].

Do khi thu nhận collagen ta chỉ sử dụng các tác nhân để tấn công vào những cấu trúc không phải chuỗi xoắn của collagen, điều kiện tiến hành ôn hòa, thời gian thích hợp nên mức độ thủy phân ít và collagen vẫn giữ được cấu trúc mạch dài, và do đó khối lượng phân tử của collagen lớn. Trong khi, để sản xuất gelatin và collagen thủy phân thì ngr ời ta phải sử dụng tác nhân và điều kiện tiến hành khác nghiệt hơn, tấn công vào cả các cấu trúc xoắn của sợi collagen nên sản phẩn tạo thành có khối lượng phân tà nhỏ và dao động nhiều [34].

6000000

* *09994

Hỵdroxyproline

I1 > ~ 30.0005.000 10.000 15000 20 000 25.000

Ham lượng coỉỉagen (^g/ml)Hình 1.4.1 - Đồ thị đường chuẩn biểu thị mối tương quan giữa diện tích peak và

hàm lượng acid amin [31]

— - ‘Glycỉne Proline


Tính chất

Trong nghiên cứu của Phanat Kittiphattanabawon và cộng sự (2005), sau khi phân tích điện di, các tác giả thu được kết quả về cấu trúc và khối lượng phân tử collagen như lình 1.4.2.

lion-reducing reducing

ị in205 kDa —

-ß

— al (a 3J— a2

Ket quả trên cho thấy, không có sự khác nhau giữa collagen da và collagen xương. Cả hai loại collagen này đều có ít nhất hai chuỗi a khác nhau (al và a2). N ếu có thêm chuỗi a3 tH trong đi ều kiện phân tích này vẫn chưa xác định được. Ket quả này cũng phù hợp collagen trích chiết từ nhiều loài cá khác (Ciarlo và cộng sự 1997; Kimura, 1985; Kimura & Ohno, 1987; Matsui và cộng sự, 1991; Nagai & Suzuki, 2000a, 2000b; Piez, 1965).

Cấu trúc của collagen dưới điều kiện khử và không khử đêu như nhau đối với collagen từ da và xương, chứng tỏ trong da và xương đều không có các liên kết disulfur (-S-S-).

Nhìn chung, cấu trúc collagen loại I chứa ít cystein (0,2%), methionine (1,24- 1,33%) %) (Owusu-Apenten, 2002). Mà đây là hai amino acid chủ yếu tạo nên các cầu nối disulfur nên số lượng các liên kết disulfur trong collagen loại I là rất ít. Tóm lại, kết luận của tác giả là collagen thu nhận được từ da và xương cá chỉ vàng chủ yếu là collagen loại I, cấu trúc gồm hai chuỗi a (al và a2).

Trong nghiên cứu của Nagai và cộng sự (2000), các tác giả đã sử dụng phương pháp điện di SDS-PAGE theo phương pháp của Weber và Osborn (1969) để xác định các chuỗi collagen. Trong đó, mẫu collagen được hoà tan vào sodium phosphate0, 02M (pH 7,2) chứa 1% sodium dodecyl sulfate (SDS) và 3,5M urea. Điện di được tiến hành trên 3,5% gel với đệm phosphate 0,1M (pH 7,2) chứa 1% SDS.

— Y

116 kDa — 97.4 kDa —

Hình 1.4.2 - Phân tích điện di SDS-PAGE collagen từ da (S) và xương (B) của cá chỉ vàng dưới điều kiện khử và không khứ ( M, I, II, III và V là các collagen tương ứng làm mẫu

chuẩn) [24]


Tính chất

(A) (B) (C) (D)Hình 1.4.3 - Sắc kí điện di SDS-PAGE collagen loại I của da heo và collagen da cá (Điện di

trên 3,5% gel chứa urea 3,5M: (A) Da heo; (B) Cá Pecca; (C) Cá mập; (D) Cá thu) [19]

Bằng phương pháp điện di như đí nói trên, hình 2.23 cho th ay collagen da của cá pecca và cá mập gồm 2 chuỗi a khác nhau, đó làal \à a2. Trongđó, a2 có hàm lượng rất nhỏ. Neu có a3 tồn tại thì cũng không thể tách khỏi al trongđi ều kiện điện di này. Cònđ ối với cá thu, collagen dạng a chỉ gồm chuồi al mà hoàn toàn không có a2. Trong hình 1.4.3, có sự tồn tại của chuỗi Ị3 ở cá 3 loài cá.

1.4.3 Nhiệt độ biến tínhKhi thực hiện quá trình biến tính collagen bằng nhiệt, các tính chất vật lý của

collagen như độ nhớt, khả năng hòa tan, khả năng hấp thu quang học thay đổi. Độ nhớt của collagen thay đổi trong một khoảng rộng khi ta tăng nhiệt độ. Dựa vào sự thay đổi độ nhớt của collagen theo nhiệt độ, người ta xác định nhiệt độ biến tính của collagen. Độ nhớt của collagen giảm dần theo chiều tăng của nhiệt độ. Theo đồ thị hình 1.4.4, ta thấy độ nhớt của collagen bắt đầu giảm ở 30°c và đạt ổn định tại 42,5°c. Khi độ nhớt của collagen giảm xuống thấp hơn V i giá trị ban đầu (tại nhiệt độ phòng tức là 25°C) thì collagen xem nhr bi ến tính. Như vậy, theo đồ thị bên dưới thì collagen biến tính tại 37,5°c. Khi biến tính, cấu trúc xoắn ba sợi của collagen bị phá vỡ, collagen chuyển sang dạng lõi xoắn ngẫu nhiên do có sự phá vỡ liên kết hydro giữa các sợi collagen trong cấu tạo của nó. Các dạng trime (y) chuyển thành dạng dime (p) hoặc sợi đơn (a) làm giảm độ nhớt [34].

flat I (a3)- a

2-


Tính chat

Độ nhớt của dung dịch collagen giảm liên tục khi ta tăng nhiệt độ. Tốc độ giảm độ nhớt của dụng dịch collagen (ùng gi ảm dần khi nhiệt độ tăng. Người ta xác định nhiệt độ biến tính cảu collagen dựa vào sự thay đổi độ nhớt của nó theo nhiệt độ. Nhiệt độ mà tại đó độ nhớt của dung dịch collagen giảm chỉ còn một nửa so với dung dịch collagen ở nhiệt độ phòng là nhiệt độ biến tính của collagen. Khi nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ biến tính thì độ nhớt của collagen giảm nhanh, còn khi nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ biến tính thì dung dịch collagen có độ nhớt giảm rất chậm và dần đạt ổn định. Có thể giải thích sự giảm độ nhớt của collagen khi ta biến tính collagen bằng nhiệt là do sự đứt các liên kết hydro trong cấu tạo phân tử của collagen, đồng thời cấu trúc xoắn lò xo 3 sợi của collagen cũng b ị phá vỡ, collagen chuyển cấu trúc thành các dạng xoắn ngẫu nhiên, cấu trúc dạng y chuyển thành ị3 và a [24].

Nhiệt độ biến tính collagen da cá thấp, 26,5°c (cá pecca), 25,6°c (cá thu), 25,0°c (cá mập) thấp hơn khoảng 10°c so với collagen da heo (37°C) [19]. Nhiệt độ biến tính của collagen từ da cá vược Nhật Bản, cá thu, cá mập đầu bò, cá nóc mắt đơn trong khoảng 25-28°C; còn của collagen từ xương cá vược Nhật Bản, cá ngừ, cá thu ngựa khoảng 29,5-30°C [24].

Lê Thị Hồng Nhan (2009) có nghiên cứu trên loài cá basa ( P a n g a s i u s B o c o u r t i ) nuôi tại các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam. Tác giả cũng có một số phân tích trên sản phẩm collagen thu được. Trong đó, nhiệt độ biến tính collagen được xác định bằng phương pháp đo độ nhớt, sử dụng thiết bị Brookfield viscometer HDBV- n. Phân tích độ nhớt được thực hiện trong một bể nước. Nhiệt độ bể được cài đặt từ 30°clên 50°c với tốc độ 5°c/phút và giữ ở 50°c trong 10 phút. Kết quả độ nhớt giảm khi ta tăng nhiệt độ (hình 1.4.5). Từ đó đã xác đ ịnh được nhiệt độ biến tính của collagen từ da cá basa là khoảng gần 40°c.

Nhiêt đô (°C)Hình 1.4.4 - Đường cong biến tính nhiệt của collagen, gelatin và collagen thủy phân [34]


Tính chất

Nhiêt đô (°C)Hình 1.4.5 -Biểu đồ sự phụ thuộc độ nhớt theo nhiệt độ [20]

Nhiêt đô (°C)

Hình 1.4.6 - Sự thay đối độ nhớt của dung dịch collagen (trong acid acetic) từ da và xương cá chỉ vàng theo nhiệt độ [24]


Tính chat

1.4.4 Thành phần amino acỉdvề phân tích thành phần amino acid, mẫu collagen được thủy phân trong điều kiện

giảm áp, trong dung dịch HC1 đậm đặc (thường dùng HC1 6M), ở nhiệt độ cao (khoảng 111°C). Dịch thủy phân được phân tích trên máy phân tích amino acid.

Bảng 1.4.2 - Thành phần amino acỉd của dung dịch collagen da cá nóc [18] Amino acid Sô lượng

(số gốc/ 1000 gốc)Hydroxyproline 67Aspartic acid 50Threonine 25Serine 48Glutamic acid 87Proline 103Glycine 351Alanine 106Half-cystine 2Valine 17Methionine 14Isoleucine 12Leucine 23Tyrosine 4Phenylalanine 10Tryptophan 0Lysine 19Histidine 8Arginine 54Tong 1000

Bảng 1.4.3 -Thành phần amino acid của dung dịch collagen da và xương cá chỉ vàngchiết bằng pepsin [24]

Amino acid Da(số gốc/ 1000 gốc)

Xương (số gốc/1000 gốc)

Asp 51 47Hyp 77 68Thr 29 25Ser 36 34Glu 78 74Pro 116 95Gly 286 361Ala 136 129Val 22 17Met 12 8Ile 5 5Leu 24 25


Tính chất

Tyr 4 2Phe 15 12Hyl 10 20Lys 31 25His 10 6Arg 60 46Tông 1000 1000

Qua một số kết quả phân tích trên, ta thấy glycine là thành phần acid amin chủ yếu trong collagen (khoảng 30-35% tổng so acid amin).

1.4.5 Khả năng trương nở, hòa tanKhả năng hòa tan của collagen phụ thuộc nhiều vào pH và nồng độ muối trong dung

dịch. Kittiphattanabawon và cộng sự (2005) đã khảo sát ảnh hưởng của pH và nồng độ NaCl lên khả năng hòa tan của collagen từ da và xương cá chỉ vàng.

Độ hòa tan của collagen đạt cao nhất tại pH=2 đối với collagen từ da và tại pH=5 đối với collagen từ xương. Nói chung, cả hai dạng collagen đều tan tốt trong vùng pH acid và độ hòa tan giảm nhanh khi pH tiến về trung tính. Tuy nhiên, khi nồng độ acid trong dung dịch quá cao (pH<2) thì lại làm han chế khả năng hòa tan c ủa collagen.

Khi pH lớn hon pl tà protein tíchđi ện âm, còn khi pH nhỏ hơn pl tlì protein tích điện dương. Khi đó, protein tương tác và liên kết nhiều với nước hơn so với giữa các phân tử protein với nhau. Do đó, khi pH càng xa pl tlì đ ộ hòa tan của nó càng tốt.

Độ hòa tan của collagen trong dung dịch acid acetic 0,5M có mặt NaCl vẫn tốt khi nồng độ NaCl nhỏ hơn 3%. Khi nồng độ NaCl lớn hơn 3% ứì có s ự giảm đột ngột độ hòa tan của collagen (từ trên 90% xuống dưới 40%). Nguyên nhân là do tại nồng độ này của NaCl làm gia tăng các tương kỵ nước, làm giảm liên kết giữa protein với nước và dẫn đến sự tủa protein. Từ đồ thị ta thấy collagen từ xương cá chỉ vàng chị muối tốt hơn collagen từ da cá chỉ vàng.

Sự khác nhau về khả năng hòa tan c ủa các loại collagen là do sự khác nhau về đặc điểm cấu trúc phân tử của chúng.


Tính chat

Nồng đô NaCI (% (w/v))

Hình 1.4.8 - Sự thay đổi độ nhót tương đối (%) của collagen da và xương cá chỉ vàng theo nồng độ NaCl [24]

1.4.6 Điểm đẳng điện (pl)Điểm đẳng điện (isoelectric point - pl) là một thông số quan trọng của protein, liên

quan nhiều đến tỉ lệ các gốc amino acid ngoài mạch chính thuộc về nhóm chức acid hay base. Thông thường pl của collagen có giá trị khoảng 8,4, cao hơn cả gelatin (khoảng 4,9) và collagen thủy phân (khoảng 4,6). pl của collagen nằm trong vùng pH kiềm vì trong quá trình trích chiết, các gốc acid trong mạch collagen bị trung hòa bởi các tác nhân có tính acid [34].

pH

Hình 1.4.7 - Sự thay đối độ nhót tương đối (%) của collagen da và xương cá chỉ vàngtheo pH [24]


Thu nhận collagen

1.5 Thu nhận collagen

1.5.1 Sự phá vỡ tế bàoCác phân tử collagen không có khả năng đi qua màng tế bào, cho nên cần phá vỡ cấu

trúc để chuyển collagen vào dung dịch. Người ta có thể phá vỡ cấu trúc tế bào bằng các biện pháp cơ học như nghiền với bột thủy tinh hoặc cát thạch anh, làm đồng hóa bằng thiết bị nghiền đồng thể (homogenizator). Thiết bị này có chày thủy tinh gắn với motor quay và có thể điều chỉnh tốc độ quay theo yêu cầu. Các tế bào giữa chày thủy tinh và thành cối sẽ bị phá hủy. Để tiện cho phá vỡ màng tế bào có hiệu quả, các mô tế bào thường được cho trương nước. Ngoài ra còn có thể dùng sóng siêu âm, dùng các dung môi hữu cơ như butanol, acetone, và các chất tẩy rửa. Các hóa chất này giúp cho việc phá vỡ các bào quan của tế bào do trong các cơ quan này thường chứa mỡ. Điều này có thể giải thích tại sao trước khi tách chiết collagen, da cá thường được tẩy rửa với các hóa chất trên, một mặt là để loại sạch các tạp chất, mặt khác là để cho da được trương nở hoặc thành tế bào bị phá vỡ, giúp collagen dễ dàng đi vào dung dịch tách chiết.

Sự tách chiết protein collagen: Sau khi cấu trúc tế bào bị phá vỡ, việc chiết tách collagen dễ dàng hơn, có thể chiết bằng các dung dịch acid hoặc enzyme theo quy trình như sau (hình 1.5.1)

Quá trình chiết collagen được thực hiện trong các thiết bị ở nhiệt độ lạnh, trong điều kiện vô trùng, khuấy trộn liên tục để đảm bảo chiết được collagen có chất lượng tốt. Cách thức hoạt động của emzyme pepsin : Điểm đẳng điện của pepsin khoảng pH1, pepsin thuỷ phân mạnh các liên kết peptide nối mạch do các nhóm amin của các acid amin thơm trong phân tử protein và peptide tạo thành, sản phẩm được tách ra là các peptide

Hình 1.5.1 - Quy trình tách chiết collagen


Thu nhận collagen

và các acid amin tự do. Hoạt động trong môi trường acid, pepsin hoạt động thích hợp nhất trong khoảng pH 1,5 - 2; ở điều kiện này pepsin không bền do có sự tiêu enzyme. Pepsin có độ bền tối đa ở pH 4 - 5; ở vùng pH này, hoạt lực của pepsin thấp; từ pH 5,6 hầu như không có hoạt tính protease. Dung dịch pepsin trong nước ở dạng pepsinogen và được hoạt hoá bởi H+ với pH = 1,5 - 2,0. Chúng phân giải gần 30% mạch peptide và biến protein thành polypeptide.

H+

PEPSINOGEN -----------► PEPSIN

PepsinPROTEIN —-—► POLYPEPTIDE

1.5.2 Phương pháp tinh sạch collagenTrong dịch chiết thô, ngoài collagen còn có các protein tạp, các lipid, muối khoáng,

để loại chúng phải sử dụng nhiều biện pháp khác nhau. Để loại muối khoáng thường dùng phương pháp thẩm tích đối nước hay đối các dung dịch đệm loãng hoặc bằng cách lọc qua gel sephadex. Đe loại bỏ các protein tạp có phương pháp kết tủa phân đoạn bằng muối trung tính hoặc các dung môi hữu cơ, các phương pháp sắc kí trao đổi ion, điện di, phương pháp lọc gel.

1.5.2.1 Phương pháp thẩm tíchThẩm tích là sự khuếch tán vi phân qua màng vốn không thấm đối với những chất

keo hòa tan (protein, một số các polysaccharide) nhưng thấm đối với các dung dịch các tinh thể (các muối, các hợp chất hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp...). Các tinh thể có thể khuếch tán qua màng theo định luật Fick. Nước sẽ khuếch tán từ dung dịch có nồng độ thấp hơn (thường là dung dịch rửa) vào dung dịch keo, trong khi đó các ion và các chất phân tà nhỏ sẽ chuyển từ dung dịch keo vào dung dịch có nồng độ thấp hơn. Trong quá ình tách chi ết vàtinh sạch protein, để loại muối ra khỏi dung dịch protein thì cho dung dịch protein vào cái túi đặc hiệu làm bằng nguyên liệu bán thấm. Thông thường người ta hay dùng túi Cellophan. Sau đó đặt cả túi vào bình chứa lượng lớn nước hoặc lượng lớn dung dịch đệm được pha loãng (ví dụ đệm phosphate có pH = 7, nồng độ 0,0IM). Vì màng cellophane là màng bán thấm, có kích thước lỗ chỉ cho các chất có trọng lượng phân tử nhỏ đi qua vào các dung dịch đệm loãng. Như vậy, muối sẽ khuếch tán vào nước hoặc dung dịch đệm loãng (di chuyển theo hướng giảm nồng độ), còn nước hoặc đệm loãng sẽ di chuyển từ dung dịch rửa vào túi chứa protein. Protein là những đại phân tà không thể vượt qua túi thẩm tích và được giữ lại trong túi. Bằng cách thay thường xuyên dung dịch rửa có thể tẩy sạch muối ra khỏi protein. Có thể làm giảm bớt hoặc loại trừ sự pha loãng nhr th ế khi tiến hành thẩm tích dưới áp suất, có nghĩa là khi dung dịch được xử lý nằm dưới một áp suất thủy tĩnh đầy đủ, để dòng thủy động học của nước từ dung dịch sẽ cân bằng sự khuếch tán của các phân tử vào dung dịch. Phương pháp này thường cbi h ỏi có thiết bị đặc biệt. Phương pháp thẩm tích thông thường là cho dung dịch có kết tủa protein vào túi thẩm tích (không quá 2/3 thể tích


Thu nhận collagen

túi). Cho thuốc sát trùng hoặc toluen để bảo quản protein (vì thời gian thẩm tích lâu, protein có thể bị thối hỏng). Buộc túi vào một que thủy tinh, gác que thủy tinh lên miệng chậu nước để giữ túi ở giữa chậu. Cho vòi nước chảy nhẹ liên tục vào đáy chậu để thay đổi nước thường xuyên. Muối hòa tan trong nước và bị loại dần. Có thể tăng tốc độ thẩm tích bằng cách khuấy trộn dung dịch rửa. Khi thẩm tích các protein thường người ta tiến hành tất cả các thao tác ở môi trường lạnh.

1.5.2.2 Sắc ký gelTrong sắc kí gel, pha tĩnh là mạng polymer có lỗrồng, các lỗ rỗng này được

phủ đầy bởi dung môi làm pha động. Kích thước của lỗ rỗngphải đồng nhất, bởi vì kỹthuật sắc kí gel dùng để tách các chất theo trọng lượng phân tử. Các phân tử có kích thước lớn hơn kích thước lỗ rỗng sẽ không lọt vào bên trong lỗ rỗng và sẽ bị dòng chảy của dung môi đuổi ra khỏi cột. Còn phân tử nào có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ rỗng sẽ chui vào nằm bên trong lỗ nên bị giải ly ra khỏi cột chậm hơn. sắc kí gel được ứng dụng trong việc tách một hổn hợp thành cácnhóm chất riệng rẽ, ứng dụng trong việc xác định trọng lượng phân tử của một hợp chất có trọng lượng phân tử lớn, và ứng dụng để loại muối ra khỏi một hợp chất.

1.5.3 Làm khô và bảo quản chế phẩm collagenTính cố định cấu trúc của protein được bảo đảm nhờ khả năng liên kết nước của

chúng. Neu dung dịch protein bị khô ở độ nhiệt trong phòng thìđa s 0 protein bị biến tính. Protein chỉ có thể được giữ ở dạng khô trong trường hợp nếu việc sấy khô được tiến hành vô cùng nhanh hoặc ở nhiệt độ thấp. Nhiều protein như chúng ta 3 biết, ở độ nhiệt thấp có thể được kết tủa bằng rượu hoặc acetone. Neu kết tủa thu được bằng cách đó đem xử lý bằng rượu tuyệt đối, bang acetone hoặc bang ether và sau đó làm khô thật nhanh thì protein sẽ không bị biến tính. Tuy nhiên, nhiều protein không chịu được cách xử lý như vậy. Vì vậy, người ta sử dụng phương pháp làm đông khô. Dung dịch protein & đư ợc thẩm tích được làm đóng băng và làm thăng hoa băng ở áp suất0, 01-0,001 mm thuỷ ngân (được tạo ra nhờ máy hút chân không mạnh). Hơi nước được tạo ra đều được đóng băng trong bầu dự trữ ở độ nhiệt thấp hơn. Sau một vài giờ chỉ còn lại bột protein. Sau đó bột này (trong chân không) có thể được giữ ở độ nhiệt cao hơn.

1.5.4 Sử dụng C02 siêu tói hạn trong tinh sạch collagenMột chất lỏng siêu tới hạn (supercritical fluid - SCF) là bất kì một hợp chất nào có

giá trị nhiệt độ và áp suất trên điểm tới hạn trong giản đồ pha. Trên giá trị nhiệt độ tới hạn, thì phần tử khí không thể hóa lỏng ở bất kì áp suất nào. Áp suất tới hạn là áp suất hơi của khí tại nhiệt độ tới hạn. Trong môi trường siêu tới hạn, chỉ tồn tại một pha duy nhất gọi là fluid. Pha fluid không phải là pha khí cũng không ph ải là pha lỏng. Nó là trung gian giữa hai pha. Pha fluid này có khả năng hòa tan ương t ự như chất lỏng, đồng thời cũng khuếch tán tốt như chất khí.

Điểm tới hạn là điểm kết thúc của đường cong cân bằng pha giữa hai trạng thái khí - lỏng. Vùng lỏng siêu tới hạn cho biết bằng cách sử dụng sự kết hợp giữa đẳng áp và thay đổi nhiệt độ, giữa đẳng nhiệt và thay đổi áp suất, hoàn toàn có khả năng chuyển đổi các


Thu nhận collagen

thành phần tinh khiết từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí trong vùng và ngược lại mà không hề có sự chuyển pha.

Chất lỏng siêu tới hạn có khả năng hòa tan nhr m ột chất lỏng, đồng thời cũng có khả năng vận chuyển như một chất khí. Điều này giúp cho nó dễ xâm nhập vào mẫu và chiết xuất được cạn kiệt các hoạt chất. Có thể coi SCF là một trạng thái chuyển tiếp, hay trạng thái trung gian giữa khí và lỏng. Ket quả là tốc độ trích ly và sự chuyển khối rất nhanh so với các quy trình tách chiết thông thường. Điều này giúp giảm bớt thời gian của quá trình. Hbrn th ế nữa, điều kiện tiến hành có thể được kiểm soát để đạt hiệu quả cao trong quá trình tách chiết chọn lọc. Tách chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn (supercritical fluid extraction - SFE) phụ thuộc vào khối lượng riêng của pha fluid và có thể được điều khiển thuận lợi thông qua việc kiểm soát hệ thống nhiệt độ và áp suất. Trong thực tế, SCF có thể được sử dụng để tách chiết các chất trong mẫu rắn cũng giống như tách chiết bằng dung môi lỏng theo phương pháp xưa nay. Tuy nhiên không giống như phương pháp truyền thống ở chỗ là lượng dung môi cặn bã mà phương pháp SFE thảy ra môi trường rất nhỏ. Chính vì thế phương pháp này được cho là thân thiện với môi trường.

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp SFE là độ hòa tan của một chất trong một dung môi sẽ khác nhau trong những điều kiện nhiệt độ và áp suất khác nhau. Ở điều kiện môi trường (25°c, áp suất 1 bar), độ hòa tan của một chất trong pha khí thườngcó quan hệ trực tiếp tới áp suất hoi của nó và nói chung là không đáng kể. Tuy nhiên trong dung môi siêu tới hạn, độ hòa tan của một chất tăng đến 10 lần. Sự hòa tan của một chất trong pha lỏng siêu tới hạn là do sự kết hợp giữa áp suất hơi và ảnh hưởng tương tác giữa chất tan và dung môi. Nghĩa là sự hòa tan của nó không chỉ đơn thuần phụ thuộc vào áp suất.

Mặc dù sự hòa tan của chất rắn dễ bay hơi trong dung môi siêu tới hạn cao hơn trong khí lí tưởng nhưng người ta vẫn mong muốn làm tăng độ hòa tan cao hm n ữa nhằm làm giảm lượng dung môi cho quy trình tách chiết. Do đó, khả năng hòa tan của một chất trong SCF có thể được cải thiện bằng cách thêm vào một chất được gọi là chất trợ dung môi (cosolvent). Chất trợ dung môi có vai trò nhr m ột chất trung gian dễ bay hơi, giúp cho sự hòa tan một chất vào dung môi dễ dàng hơn. Tiềm năng thương mại của công nghệ SCF có thể được cải tiến đáng kể nhờ vào việc sử dụng chất trợ dung môi. Tuy nhiên, ông c an cân nhắc rằng dù thêm một lượng rất nhỏ chất trợ dung môi vào cũng s ẽ làm thay đổi đáng kể tính chất tới hạn của dung môi. Trong giản đồ pha của C02 (hình 1.5.2), đường sôi phân chia miền khí và lỏng, kết thúc tại điểm tới hạn. Tại đây, pha lỏng và pha khí biến mất để trở thành một pha siêu tới hạn duy nhất. Dưới nhiệt độ tới hạn, ví dụ ở 280K, khi áp suất tăng, khí bị nén lại, và cuối cùng đến khoảng trên 40 bar, ngưng tụ thành một chất lỏng đặc hơn nhiều, thể hiện trên đường đứt khúc. Hệ bao gồm hai pha cân bằng: pha lỏng có mật độ dày đặc và pha khí có mật độ thấp. Khi nhiệt độ tiến tới 300K, mật độ của pha khí tại trạng thái cân bằng trở nên dày đặc hơn và mật độ của pha lỏng thấp hơn. Tại điểm tới hạn (31,l°c hay 304,1K; 73,8 bar), không có sự khác biệt về mật độ và hai pha lỏng - khí gộp lại thành một pha duy nhất gọi là fluid phase. Vì vậy, trên nhiệt độ tới hạn, chất khí không thể hóa lỏng dưới một áp suất nào. Trên nhiệt độ tới hạn một chút, trong vùng lân cận của áp suất tới hạn, đường biểu hiện gần như là một đường thẳng đứng. Một sự gia tăng nhỏ áp suất


Thu nhận collagen

làm cho mật độ của pha siêu tới hạn tăng lên rất lớn. Nhiều tính chất vật lý khác, ví dụ như độ nhớt và mối quan hệ giữa hằng số điện môi với nồng độ dung môi, tất cả đều có liên hệ chặt chẽ tới mật độ. Ở nhiệt độ cao hơn, fluid bắt đầu hoạt động như một chất khí. Ví dụ đối với cơ2, 400K, mật độ tăng gần như tuyến tính với áp suất.

Xhièt đp (K)Hình 1.5.2 - Giản đồ pha của co 2

Thu nhận collagen


THE SUPERCRITICAL EXTRACTION PROCESS

Sơ đồ này có đường hoàn lưu dung môi, trong đó:1. Thiết bị tồn trữ C02

2. Thiết bị làm lạnh: CO2 đi vào thiết bị làm lạnh để duy trì trạng thái lỏng trước khi vào bơm cao áp.3. Presurisation - thiết bị tạo áp suất: Tại đây, áp suất được giữ ở 300bar.4. Reheating: Nhiệt độ được nâng lên đến 31°c bằng thiết bị trao đổi nhiệt.5. Cột tách.6. Thiết bị giảm áp: Áp suất được giảm xuống trả CO2 về trạng thái khí cho phép tách C02 khỏi dịch chiết.7. Reheating: Nhiệt độ được duy trì ở 30°c.8. Separation: Phân riêng lần 1, tách C02 khỏi dịch chiết bằng trọng lực.9. Under pulling: Dịch chiết được giảm sức nén

CO; Cycle:Eitr action of Ktnt principles ol pfcltt*

CO ExtractionA unique «xtrftction prMttiwhkti prmrm th* natural properties of the plant cirtuUfon:

11 lỉq«cf«<tiofi: vdlm«9Mtuir. CO; B C00*r4 kr IqvrfJCtton.

Hình 1.5.3 - Sơ đồ quy trình tách chiết bằng CƠ2 siêu tới hạn

2. c—t*nq: (0 pjivrv «to » <0*d rsduoọrr lo nutn? MA it* liquid ư*tf bricc« recmrq

I.the ptTMtn n T»n*4 to JOOfcjrv.

4. R#h#«tMkf: the UmpHXw" n wttdtoirCCDvHMptranitcjt.

Ỉ. lstr*1ie<i: (0,M»w*iiulneied» vofiiwt toertfKt ttXm pi**» myedwnh without 4r<uturtng dtftt.

6. touutiwrlowrfuqoftfcr pmivfVMd dMrt rttwi «I ttw <0j 10 » 9*1 ***** tfttv?pM«uxic4thf MtMfHtortCO...

7. : TV trapff Jturr

8. S*p*r*fton 1 st wp*it*on 0*9*of (0. t«*Ji cv extrtti fry tytmtj

9. yeEef: T>we«tr*tt*decompmvd 9f«diufty to be undtf df#wn Mi total vafctr

1C Cydonk wptntiM: 2ad fUjt iffKitM: Stpmooa«!«)] n*r*t by C«rtn/W9*l

Thu nhận collagen


một cách từ từ để cho an toàn.10. Cyclonic separation: Phân riêng lần 2, tách CO2 khởi dịch chiết bằng lực ly tâm.11. Liquefaction - thiết bị hóa lỏng: vẫn trong trạng thái khí, C02 được làm lạnh đểhóa lỏng).


ứng dụng của collagen

1.6 ứng dụng của collagen1.6.1 ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.

Tùy theo mức độ thủy phân mà collagen có các ứng dụng khác nhau. Collagen hydrolysate (collagen thủy phân ) được sử dụng trong thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, và công nghiệp nhiếp ảnh. Chúng được sử dụng như chất đông, chất gây lắng trong thực phẩm. Chúng được dùng như chất thay thế cao su, keo dán, xi măng, mực in lụa nhân tạo, là chất tạo kết dính trong diêm quẹt. Chúng được dùng trong bộ lọc sáng cho đèn thủy ngân.

Trong sản xuất 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. Tất nhiên chúng phải trải qua một quá trình chế biến để đạt được những tính chất ứng dụng mong muốn.

Trong các sản phẩm phô mai, 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.

Hình 1.6.1 - Sản phẩm phomat có chứa collagen hydrolysate làm giảm hàm lượngchất béo



Trong các sản phẩm như thịt hộp, thịt nguội..., collagen hydrolysate chiếm từ 1-5% giúp giữ hương vị tự nhiên của sản phẩm, đồng thời cũng là một chất kết dính giúp cho việc tạo hình sản phẩm dễ dàng hơn.

Hình 1.6.2 - Sản phẩm kẹo dẻo có vỏ màng là collagen hydrolysate

#£nTrong công nghiệp sản xuất kẹo mứt, collagen hydrolysate được sử dụng làm chất tạo gel,

chất kết dính, tạo xốp, làm chậm quá trình tan kẹo trong miệng.

Hình 1.6.3 - Collagen hydrolysate làm chất kết dính trong thanh kẹo

Hình 1.6.4 - Sản phẩm thịt nguội có chứa colỉagen hydrolysate





Trong công nghiệp sản xuất rượu bia và nước hoa quả, collagen hydrolysate sử dụng như chất làm trong sản phẩm. Nhờ vậy, sản phẩm khi làm ra có màu sắc trong suốt và óng ánh.

1.6.2 ứng dụng trong y học và dược phẩmTrong y học và dược phẩm, collagen được sử dụng trong sản xuất bao con nhộng

cứng và mềm. Nó có tác dụng bảo vệ thuốc chống những tác nhân có hại như ánh sáng và oxi. Thành phần chính của vỏ bao là collagen và các tá dược khác như: glycerol hay sorbitol, những chất hoạt động bề mặt, chất màu cho phép, hương liệu. Viên nang mềm có thể có hình viên bi, hình trứng, hình trụ, hình giọt, hình hạt đậu, dung lượng 0,l-0,5g chứa dịch lỏng sánh.

Viên nang cứng gồm hai mảnh lồng khít vào nhau, hình con nhộng, thành mỏng, kích cỡ l/40mm, chế tạo bằng máy với quy mô lớn, đựng chất thuốc đã nghiền thành bột. Viên thuốc với vỏ bao collagen đảm bảo cho bệnh nhân có thể nuốt viên thuốc một cách dễ dàng.

Viên nang cứng gồm hai mảnh lồng khít vào nhau, hình con nhộng, thành mỏng, kích cỡ l/40mm, chế tạo bằng máy với quy mô lớn, đựng chất thuốc đã nghiền thành bột.

Hình 1.6.5 - Collagen hydrolysate làm trong các loại thức uống

Hình 1.6.6 - Viên nang mềm có lớp vỏ ngoài làm từ collagen.



Viên thuốc với vỏ bao collagen đảm bảo cho bệnh nhân có thể nuốt viên thuốc một cách dễ dàng.

Collagen cònđư ợc sử dụng để làm ra các gạc vô trùng sử dụng trong giải phẩu... Nhóm các nhà nghiên cứu trường Đại học Wisconsin-Madison (Ẽ tạo ra dạng collagen bền nhất được khoa học biết đến hiện nay. Đây là giải pháp thay thế ổn định collagen ở người và một ngày nào đó có thể được dùng để điều trị chứng viêm khớp và các tình trạng thiếu collagen. Collagen là dạng protein có nhiều nhất trong cơ thể người, tạo ra các khối và bó dây chắc chắn, có tác dụng hỗ trợ cấu trúc của da, các cơ quan, sụn và xương, đồng thời là tế bào liên kết giữa các bộ phận này.

Nhiều thập kỷ qua, các bác $ s ử dụng collagen từ bò để điều trị các vết bỏng nghiêm trọng và các vết thương khác. Collagen nhân tạo là liệu pháp chữa trị nhiều bệnh như viêm khớp do thoái hóa collagen tự nhiên trong cơ thể. Để tạo ra loại collagen mới này, các nhà khoa học đã thay thế 2/3 lượng axit amin thông thường của protein bằng các dạng ít dẻo, giúp cấu trúc chung của protein cứng hơn và duy trì được hình dạng của chúng. Tính đột phá của cách tiếp cận này là sử dụng các vật liệu cứng hơn có bình dạng tương tự với các hình dạng protein chức năng sau khi gấp nếp. Dạng collagen mới gắn kết với nhau ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ collagen tự nhiên phân rã. Mặc dù được tạo thành chủ yếu từ các acid amin không có trong tự nhiên, nhưng lình ảnh chụp tia X tinh thể cấu trúc 3 chiều của collagen tạo ra trong phòng thí nghiệm cho thấy, không có sự khác biệt với collagen tự nhiên. Sản phẩm collagen bền vững thực sự là một bằng chứng về khả năng của hóa học protein hiện đại.

Collagen đã đư ợc sử dụng rộng rãi trong phẫu thuật thẩm mỹ, hỗ trợ chữa bệnh cho bệnh nhân bỏng, làm tái tạo xương và rất nhiều trong nha khoa, phẫu thuật chỉnh hình. Khi khớp xương bị thoái hóa, lượng chất nhầy giữa hai khớp mất đi, không (òn có tác dụng làm trơn và Ỷ th ế cử động co duỗi khớp gối khó khăn và đau nhức. Đẻ tái tạo khớp, người ta tiến hành bó collagen hydrolysate xung quanh khớp, dần dần chúng thấm sâu vào trong, làm trơn, và cải thiện tình hình khớp xương, Df nhiên là kỹ thuật này đòi hỏi chất lượng collagen rất cao và chuyên biệt cho khớp.

Trong phẩu thuật nội soi, collagen hydrolysate được ứng dụng để bôi vào các ống nội soi, có tác dụng bôi trơn, V th ế các bác ã dễ dàng đưa các ống này vào cơ thể bệnh nhân mà không gây đau. Sau thời gian từ 40 - 60 phút, collagen sẽ tan hủy trong cơ thể bệnh nhân mà không gây hại gì.

Hình 1.6.7 - Viên nang cứng làm từ chất liệu collagen



soiTrong nha khoa, collagen được chế tạo thành các mảnh bọt biển (sponges), chúng là

một tác nhân cầm máu. Những mảnh bọt biển này có khả năng hấp thụ một lượng chất lỏng gấp 50 lần khối lượng của chúng, vì thế chúng có khả năng cầm máu nhanh chóng. Một ứng dụng khá hay trong nha khoa là các bácĩs tạo ra một lớp men răng nhân tạo bang collagen hysrlysate có chứa các ion calcium, phosphate, fluoride áp lên bề mặt răng thật, vì thế răng được bảo vệ khỏi các tác nhân gây sâu răng.

1.6.3 ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩmColagen chứa các tác nhân làm ẩm tự nhiên đối với cơ thể, có vai trò chống nhăn,

giữ cho da mềm và sáng; hơn nữa colagen còn dùng làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm như: mặt nạ, kem dưỡng da cao cấp, dầu gội, các sản phẩm dưỡng tóc cũng như các loại sữa tắm... 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 tà ngoại , khói bụi, hóa chất... Vì thế da được trẻ hóa, tươi tắn. Dưới tác dụng của các tác nhân tia tử ngoại, thuốc nhuộm tóc, thuốc duỗi tóc... tóc dễ bị tổn thương, chẻ ngọn, mất đi vẻ bong mượt, trong các sản phẩm chăm sóc tóc thường có bổ sung một lượng collagen hydrolysate có tác dụng bảo vệ cho tóc, phục hồi hư tổn.

Hình 1.6.8 - ứng dụng collagen hydrolysate trong kỹ thuật nội

* ^ ■\

\ J

- - Jr

Hình 1.6.9 - Collagen hydrolysate trong các mánh bọt biến sử dụng trong nha khoa

Tông quan ứng dụng collagen trong thực phầm 42

ứng dụng collagen trong thực phẩm

Chương 2

ỨNG DỤNG COLLAGEN TRONG

THựC PHẨM2.1 Collagen bột

2.1.1 Nguyên liệuNhìn chung, trong ngành công nghiệp collagen, các dạng collagen thương mại đều tò

da và xương động vật có vú như trâu, b, 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 da, xương, vây của cá và các loài thủy sản khác.

2.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất collagen bộtNagai, Suzuki (2000) đã nghiên cứu quá trình tách chiết collagen từ phụ phẩm da,

xương, vây của các loài cá ngừ (K a t s u w o n u s p e l a m i s ) , cá pecca nhật bản (.L a t e o ỉ a b r a x j a p o n i c u s ) , cá thu (S c o m b e r j a p o n i c u s ) , cá tráp vàng (.D e n t e x t u m i f r o n s ) , cá mập (.H e t e r o d o n t u s j a p o n i c u s ) . Da, xương và vây được bảo quản ở 25°c đến khi sử dụng. Tất cả các quá trình từ bước tiền xử lí đến tách chiết đều tiến hành ở 4°c (hình 2.2.1).

Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm 43

Collagen bột

Hình 2.1.1 - Quy trình chiết collagen bằng cid acetic (acid-soluble collagen -ASC)


Collagen bột

Chỉ nói về phần da cá, trước tiên là bước tiền xử lý bằng NaOH 1% để loại các chất non-collagen (chất béo, chất màu, chất gây mùi tanh). Da tiếp tục được xử lý với butyl alcohol 10% để loại tiếp tạp chất. Sau đó là quá ình tách chi et collagen bang acid acetic 0,5M trong 3 ngày. Ly tâm lay phần dịch, còn phần bã đem chiết lần 2 cũng với acid acetic 0,5M trong 2 ngày nữa. Ly tâm lấy phần dịch. Cả hai phần dịch chiết thu được là dịch lỏng, hơi sánh, gọi là acid-soluble collagen (ASC). Để thu nhận collagen, cho NaCl rắn vào phần dịch chiết này đến nồng độ 0,9M. Đen đây collagen thô đã được kết tủa. Đe thu được collagen sạch, tiến hành ly tâm, lấy phần tủa hoà tan vào acid acetic 0,5M. Thẩm tách thu được collagen sạch. Collagen sạch được làm lạnh khô và cất trữ ở nhiệt độ lạnh. Hiệu suất tách chiết đạt được tương đối cao 51,4% (cá pecca Nhật Bản), 49,8% (cá thu), 50,1% (cá mập) (tính trên trọng lượng khô).

Nagai và cộng sự (2002) tiếp tục phát triển các phương pháp tách chiết collagen trên da của loài cá nóc (Takifugu rubripes) bang enzyme pepsin (hình 2.1.2):

Ở bước tiền xử lý loại tạp chất vẫn sử dụng NaOH và butyl alcohol. Nhưng đến giai đoạn tách chiết, ngoài việc chiết bang acid acetic, tác giả còn sử dụng chiết bằng

enzyme pepsin. Da cá sau khi rửa sạch tạp chất, được chiết với acid acetic 0,5M, trong 3 ngày. Ly tâm lấy phần dịch cho kết tủa với NaCl bổ sung đệm tris-HCl (pH 7,5), được

Hình 2.1.2 - Quy trình chiết collagen bằng pepsin (pepsin-soluble collagen - PSC)


Collagen bột

collagen thô. Còn phần bãđư ợc chiết tiếp bằng hổn hợp acid acetic 0,5M và pepsin 10% (w/v), trong 2 ngày, ở 4°c. Công đoạn tinh sạch collagen (ũng ti ến hành như bài báo năm 2000 của tác giả. Sau khi kết tủa collagen thô bằng NaCl, ly tâm lấy phần tủa hòa tan vào acid acetic 0,5M, để loại bỏ các tạp chất không tan trong acid. Thẩm tách loại bỏ acid acetic. Làm khô lạnh tạo sản phẩm collagen sạch có thể sử dụng trong một số lĩnh vực. Trong bài báo này, tác giả đã phát triển thêm một cách tách chiết collagen đó là phương pháp sử dụng enzyme. Da cá không tan hoàn toàn trong acid acetic nhưng tan hoàn toàn trong enzyme pepsin proteolysis. Hiệu suất chiết bang enzyme (44,7%) cao hơn chiết bang acid acetic (10,7%). Có thể cho rằng việc bổ sung enzyme giúp cho sự phá vỡ các màng tế bào nhanh hơn và mạnh hơn. ¥ th ế collagen càng dễ dàng được tách ra và cho hiệu suất tách chiết cao.

Chin Ying Hiao (2004) đã đưa ra quy trnh chi et collagen trong đó có sử dụng quá trình lên men vi khuẩn Bacillus (hình 2.1.3):

Collagen bột


Nhân giống cấp 2

Lên men~~T~

Rửa

IXChiết

Than hoạt tính

- Xử lý nguyên liệu đầu vào:Nguyên liệu có thể là phế phẩm của ngành chế biến gia cầm, da heo, da trâu bò,

phế liệu cá, ... Tùy theo nguồn nguyên liệu đầu vào mà tác giả có phương án xử lý khác nhau. Chẳng hạn, đối với nguyên liệu là da heo thì cách xử lý như sau:

Đầu tiên, da heo được rửa hai lần với nước cất để làm sạch da nguyên liệu và giảm thiểu sự lây nhiễm. Quá trình ửa sử dụng kết họp dung dịch NaOH 0 ,2N và dung dịch hypoclorua trong nước 0,01 -0,2% trong thời gian từ 15 đến 40 phút. Sau đó, da heo sẽ được cắt thành mẫu nhỏ kích thước 0,5x0,5cm, rửa lại bằng nước nóng và để ráo.

- Chuẩn bị giống cấy:Vi khuẩn Gram (+) thuộc giống B a c i l l u s được sử dụng trong quá trình lên men

tách chiết collagen. Vi khuẩn được nhân giống cấp 1 trong 25ml môi trường dinh

Vi khuẩn Bacillus

I

Nguyên liệu

ZZĨNhân giống cấp 1

EXử lý

131

—y V—► Dung dịch thải

Kết tủa~^r~

Dung dịch

Thẩm tích Nước thải

Nước thải

Membrane 0,3|jni

Ly tâm

Zd

Phối trộnmi:

Nước thải

Pepsin+HAc

BãLọc

sấy thăng hoa

T

Hình 2.1.3 - Quy trình chiết colỉagen có mặt vi khuẩn Bacỉllus

Collagen bột


dưỡng ở 37°c trong 24 gư, tốc độ lắ đảo là 150 vòng/phút. Sau đó, nhân giống cấp 2 với thể tích lOOml trong thiết bị lên men trong 24 giờ, tốc độ lắc đảo là 450 vòng/phút. Tiếp theo, phần da đã xử lý được phối trộn với vi khuẩn đã nhân giống, lượng da sử dụng 10-40%(w/v). Tốc độ lắc đảo khi lên men là 350 vòng/phút, tỉii gian từ 18 -48 giờ.

- Da sau khi lên men sẽ được rửa sạch rồi cho vào dung dịch nồng độ 3%(w/v) chứa acid acetic (HAc) 0,5M (pH 3,0) và pepsin 0,4-2%(w/v), khuấy trộn nhẹ trong khoảng thời gian không quá 48 giờ, thường là 36 giờ. Sau đó, collagen sẽ tan hoàn toàn trong dung dịch này và dụng dịch sẽ cho qua than hoạt tính rồi sau đó ly tâm tốc độ 5000xg trong 50 phút. Các quá trình tiếp theo tương tự như các quy tnnh tách chi ết collagen trên.

Quy trình này khá phức tạp do phải qua quá trình nuôi cấy vi khuẩn. Tuy nhiên, chính nhờ quá trình lên (sự hoạt động của vi khuẩn), màng tế bào trong mô da được phân giải và sự lôi kéo collagen đi vào dung dịch tách chiết xảy ra dễ dàng hơn.

2.1.3 Sản phẩm collagen bột tinh sạchSản phẩm collagen tinh sạch tốt đạt độ tinh khiết lên đến trên 99%.

Hình 2.1.4 - Bột collagen tinh sạch

Tuy nhiên tùy thuộc vào mỗi ứng dụng cụ thể (tính chất sản phẩm , tính công nghệ yêu cầu ở collagen ) mà ta sẽ lựa chọn collagen có độ tinh sạch phù hợp . Chẳng hạn, khi ứng dụng collagen như là tác nhân làm trong cho các sản phẩm thức uống thì đòi hỏi collagen phải có độ tinh sạch rất cao (trên 99%), rất ít hoặc hầu như không có chất béo; nhưng khi sử dụng collagen vào chế biến các sản phẩm từ thịt thì yêu cầu về hàm lượng chất béo trong col lagen không quá quan trọng . Collagen từ thu nhận từ lợn (pork collagen) có các yêu cầu về chỉ tiêu hóa lý và vi sinh như bảng

Bảng 2.1.1 - Các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh của collagen thu n hận từ lợn [11] Thành phân Hàm lượngĐộ âm (% khôi lượng sản phâm) <5Protein tông (kê cả collagen) (% khôi lượng sản phâm) >85Collagen (% khôi lượng sản phâm) >40Hàm lượng chât béo (% khôi lượng sản phâm) <14Tro tông (% khôi lượng sảnphâm) <3Chì (mg/kg sảnphâm) <1S a l m o n e l l a âm tính


ủng dụng collagen trong chế biến các sản phấm từ sữa

2.2 ứng dụng collagen trong ch ế biến các sản phẩm thức uống

2.2.1 ứng dụng collagen vào các sản phẩm thức uống (trà, cà phê) nhằm bổ sung thêm lượng protein cho cơ thể [5]Trước đây, người ta đí c ố gắng nâng cao chất lượng cà phê bằng các ngu ồn protein

thương mại. Nguồn protein này có thể là casein, sữa và đậu nành. Nhìn chung, tất cả nh ững nỗ lực đều không thành công . Độ pH của cà phê mạnh là ở độ pH thấp gần với điểm đẳng điện (pH 4,6) của casein. Khi dạng hòa tan trong nư ớc của casein được thêm vào cà phê nóng , casein đông tụ ngay 1 ập tức và kết tủa. Điều kiện như vậy là hoàn toàn không thể chấp nhận được. Whey protein không có điểm đẳng điện tại pH đó. Do đó, các nhà nghiên cứu đã thử thêm whey protein vào cà phê. Tuy nhiên, nhiệt độ cao của cà phê cũng làm whey protein biến tính và vón cục. Rõ ràng, giá trị cảm quan của sản phẩm cũng không thể chấp nhận. Các acid trong cà phê tăng đáng kể sự đông tụ whey protein, tương tự như khi phô mai Ricotta được sản xuất từ sữa phô mai bằng cách làm nóng sữa tới 87-88°C, và thêm một lượng acid acetic vào s ữa này. Việc sử dụng whey protein để nâng cao chất lượng cho cà phê không t ốt hơn mấy so với casein. Protein đậu nành cũng bị k ết tủa trong cà phê nóng do nhiệt độ cao và độ pH acid [5].

Một sáng chế năm 2010 của Connolly và cộng sự liên quan đến sản phẩm th ức uống cà phê có b ổ sung protein. Sản phẩm có thể được sản xuất một cách hiệu quả bằng cách bổ sung thêm protein mà không làm xuất hiện bất kỳ tính chất nào không thể chấp nhận được đối với thức uống pha chế.

Ý tưởng của phát minh này là để sản xuất một loại đồ uống cà phê có chứa một lượng đáng kể các loại protein b ổ sung, nhưng vẫn đảm bảo hương V ị và các tính chất cảm quan như cà phê bình thường. Cách bổ sung này cũng có thể áp dung cho các sản phẩm đồ uống pha chế khác, chẳng hạn như trà. Những người đã nghiên cứu thì biết rõ là rất khó đ ể bổ sung thêm một lượng protein cho m ột loại đồ uống nóng. Cà phê là một thức uống được chuẩn bị và sử dụng ở nhiệt độ cao, thường là nhiệt độ trên 87- 88°c, và ngoài ra, cà phê có hàm lượng axit cao (độ pH của một tách cà phê mạnh có pH khoảng 4,5 đến pH 4,8). Cho nên, thật khó để tìm thấy một loại protein ổn định theo các điều kiện nhiệt độ cao, và hàm lượng a cid cao, chẳng hạn như im th ấy trong một cốc cà phê. Một loại protein đã được phát hiện sử dụng trong đồ uống, có tính bền acid, là collagen thủy phân.

Collagen thủy phân được biết không có mùi vị gì đặc trưng , hòa tan được trong nước, và ổn định trong cả điều kiện pH acid và nhi ệt độ cao. Do không có mùi vị đặc trưng nên collagen thủy phân đư ợc thêm vào cà phê ho ặc thêm vào các thành phần của cà phê trước khi pha trong quá trình sản xuất mà không có b ất kỳ ảnh hưởng nào lên hương vị của đặc trưng của sản phẩm . Collagen thủy phân (ũng ổn định trong điều kiện môi trường cà phê nóng nên không bị tách pha trong sản phẩm. Tuy nhiến, collagen không phải là một protein chứa đầy đủ các thành phần acid amin . Nó thiếu đáng kể các acid amin cần thiết như tryptophan, tyrosine. Con người không thể sống được nếu chỉ sử dụng collagen như là nguồn protein duy nhất vì collagen là một loại protein dinh dưỡng nhưng không đầy đủ.



Collagen thủy phân có thể được sử dụng để nâng cao chất lượng dinh dưỡng của cà phê, nhưng không thể cho rằng cà phê có chứa một lượng protein hoàn hảo .

Trong những năm gần đây, đã có những tiến bộ công nghệ trong chế biến whey protein. Bởi vì whey protein biến tính nhiệt một cách dễ dàng và thậm chí s ẽ kết tủa trong sản phẩm thức uống pha sẵn thanh trùng (ready-to-drink beverage - RTDbeverage), nước giải khát, nên chỉ sử dụng tối thiểu trong các đồ uống RTD. Các nhà sản xuất whey protein thấy rằng sự ổn định nhiệt của whey protein cải thiện đáng kể nếu họ thủy phân whey protein bang enzyme ở mức độ nhẹ (thường là 2% đến 5% thủy phân liên kết peptide). Các sản phẩm th ủy phân đạt được các mức độ đủ để ngăn chặn sự không hòa tan trong nước của protein, nhưng ở mức độ thủy phân đủ thấp này hương vị của protein không được giữ nguyên như cũ . Sản phẩm t hủy phân protein thường có mùi khó chịu và vị đắng. Sự ra đời của whey protein thủy phân CË dẫn đến việc sử dụng rộng rãi của whey protein trong sản phẩm RTD. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng nâng cao chất lượng cà phê với các protein này. Chúng làm việc tốt trong cà phê ở mức độ sử dụng thấp, nhưng vấn đề trở nên phức tạp ở mức độ sử dụng cao hơn. Ví dụ, nếu thêm 5 gam whey protein (5,8 gam whey protein isolate hoặc 6,5 g whey protein concentrate 80%) vào 113,4 gam cà phê đậm và nóng, cà phê này sẽ chuyển thành màu trắng và có mùi lưu huỳnh. Khi thêm một chút whey protein thủy phân, cà phê chuyển dần sang màu kem, và vẫn có mùi lưu huỳnh (mặc dù không mạnh). Rõ ràng sự thay đổi màu sắc trắng và mùi vị cà phê khi bổ sung whey protein thủy phân là điều chưa được chấp nhận.

Đối với sáng chế này, tác giả thử sử dụng whey protein thủy phân sâu hơn (8% đến 12%). Việc thêm whey protein th ủy phân ở mức độ sâu hơn này cho cà phê là m ột sự cải tiến, các màu cà phê vẫn tương tự như của cà phê đối chứng , không có mùi lưu huỳnh. Tuy nhiên, hương vị và mùi thay đổi đáng kể vì những mùi mạnh mẽ của sản phẩm thủy phân. Thí nghiệm cho thấy rằng loại whey protein thủy phân ở mứ c độ cao không chấp nhận để tăng cường chất lượng cà phê.

Chất lượng dinh dưỡng của một protein không đầy đủ có thể được tăng cường đáng kể bằng cách pha trộn các protein không đầy đủ với một protein chất lượng dinh dưỡng cao. Hai loại protein được cho là bổ sung cho nhau, một nguồn cung cap acid amin với số lượng đủ để bù đắp cho những thiếu hụt của các protein khác. Whey protein là một protein bổ sung cho collagen. Người ta pha trộn whey protein và collagen với tỉ lệ 50% : 50% để sản xuất sản phẩm chứa protein đầy đủ các acid amin. Họ đã thử trộn một hỗn hợp của whey protein thủy phân và collagen thủy phân vào cà phê. Tổng lượng protein bổ sung là 5 gram protein/4 ounce cà phê uống. Điều này sẽ mang lại một ly cà phê 8 ounce tiêu chuẩn, với 10 gram protein (bang 20% giá trị tiêu thụ protein hằng ngày theo thiết lập của chính phủ Hoa Kỳ) [5].

Collagen thủy phân tan trong nước, ổn định nhiệt được sử dụng có thể có nguồn gốc từ bò, lợn, hoặc cá. Các whey protein có thể có ngu ồn gốc từ whey protein isolate hay concentrate, với mức độ thủy phân phù hợp cho sản phẩm , đảm bảo tính chất cả m quan tot.



Whey protein isolate hay concentrate được thủy phân tot nhất là 8% đến 12%.

Bất kỳ loại hương cà phê tự nhiên, tự nhiên và nhân tạo, hoặc nhân tạo đều có thể được sử dụng để bổ sung hương vị của thức uống. Việc thêm hương vị là không bắt buộc, nhưng thường người ta sừ dụng để đảm bảo sự chấp nhận của ngư ời tiêu dùng.

Lấy ví như trong sáng ch ế này, bổ sung vào 115 gram cà phê nóng, 2,75 gam collagen thủy phân, và 3,3 gram whey protein thủy phân. Khối lượng sản phẩm cuối là113,4 gam và chứa 5 gram protein. Ket quả, cà phê giữ lại màu tối của nó và không phát hiện bất kỳ mùi lưu huỳnh hoặc hương vị nào khác lạ. Tuy nhiên, hầu hết người thử cho rằng sản phẩm có sự khác biệt giữa mẫu đối chứng và mẫu đã bổ sung protein. Cà phê đối chứng có m ột mùi cà phê và hương vị mạnh hơn. Khi thêm một lượng 0,5 gam hương cà phê tự nhiên thì t ất cả người thử đồng ý rằng cà phê có bổ sung protein rất gần với hương y ị và mùi cà phê đối chứng. Do đó, việc bổ sung một lượng collagen thủy phân và whey protein thủy phân và m ột số lượng rất nhỏ của hương cà phê tự nhiên, sẽ cung c ấp một loại sản phẩm cà phê b ổ sung protein, với giá trị dinh dưỡng protein được nâng cao , nhưng mà vẫn giữ lại tất cả các thuộc tính của cà phê như mong muốn của người tiêu dung [5].

Tóm lại, trong phát minh này , một loại th ức uống cà phê đã được b ổ sung protein bao gồm collagen thủy phân, whey protein thủy phân. Ngoài ra, một lượng rất nhỏ của hương cà phê tự nhiên cũng được bổ sung đ ể tăng mùi vị của thức uống. Loại sản phẩm này được bổ sung thêm khoảng 2%(w/w) collagen thủy phân, 3%(w/w) whey protein thủy phân, và ít hơn V i %(w/w) hương cà phê tự nhiên. Phương pháp bổ sung protein này cũng được áp dụng cho cả sản phẩm trà [5].

2.2.2 ứng dụng collagen làm trong các sản phẩm thửc uống có cồn [4]Đồ uống có cồn không chưng cất từ nho, táo, lê, mạch nha, hoa bia, và các vật liệu

lên men khác đều gây đục sau khi lên men chính. Thành phần gây đục này là do các hạt nhỏ đường kính 1,0 |jm đến 0,001 |jm. Chúng thường là bã nho , nấm men, peptide, pectins, dextrans, tannin, nhựa hop, polyphenol và các loại tương tự. Để có được một sản phẩm ngon miệng, trong suốt, cần thiết phải loại bỏ các vật liệu gây đục bằng một quá trình được gọi là làm trong.


úhg dụng collagen trong chế biến các sản phấm từ sữa

Theo quy định tại Hoa Kỳ và các nước khác, yêu cầu các tác nhân làm trong đối với rượu không làm thay đổi tính cách cơ bản của rượu vang, và trong trường hợp của đồ uống có cồn không chưng cất, nhiều nước yêu cầu không được giữ lại tác nhân làm trong trong sản phâm cuối cùng .

Thông thường, việc làm trong đư ợc thực hiện bằng cách tạo phức giữa tác nhân làm trong với tác nhân gây đục và lọc bỏ phức chất tạo thành. Các tác nhân làm trong tiêu biểu là bentonit, carbon, gelatin, casein, polyvinylpyrrolidone và thạch (từ bóng cá, bản chất là collagen ). Phức chất được sử dụng ở đây có ngbía và đ ề cập đến sự kết họp hóa học và/hoặc kết hợp vật lý. Trong quá trình làm trong thông thường, các tác nhân làm trong được được bổ sung và các đồ uống có cồn lên men và ủ cho đến khi đạt độ trong theo yêu cầu . Quá trình này được thực hiện trong nhiều ngày và trong trường hợp của bia là khoảng năm ngày. Các phức hợp của các tác nhân làm trong và tác nhân gây đục thường có kích thước hạt rất nhỏ, có xu hướng gây tắc nghẽn các bộ lọc và yêu cầu thay các phương tiện lọc thường xuyên. Một trong những tác nhân thường được áp dụ ng vì tủa được hầu hết các tác nhân gây đục trong rư ợu và bia là thạch. Tuy nhiên , thạch thì đ ắt tiền. Thạch là m ột dạng tương đối tinh khiết của collagen, có nguồn gốc từ các bong bóng của những con cá 1 ớn, ví dụ Beluga Sturgeon và các loài tương tự.

Theo sáng chế năm 1984 của Cioca và cộng sự, một phương pháp làm trong các sản phẩm đ 0 uống có cồn được nghiên cứu . Phương pháp bao gồm việc phối trộn các hạt collagen tự nhiên với một loại th ức uống có cồn và đem ủ . Hỗn hợp đượ c ủ trong một khoảng thời gian đủ để các hạt collagen tạo ph ức chất với các thành phần gây đục trong sản phẩm, sau đó các phức chất tạo thành đư ợc tách bằng cách lọc hoặc phương pháp tương tự để sản xuất sản phẩm lo ại đồ uống có cồn đạt độ trong yêu cầu.

Sáng chế này đã cung cấp tác nhân làm trong luôn s ẵn có và hiệu quả cho các sản phẩm đ 0 uống lên men có cồn. Hơn nữa theo phát minh này , phức chất tạo thành giữa tác nhân làm trong và vật gây đục cho sản phẩm c ó thể dễ dàng loại bỏ bằng cách lọc do kích thước của vật liệu được lọc lớn; đồng thời phức chất khóa hòa tan trở lại trong sản phẩm nên việc tách loại cũng dễ dàng hơn . Đó là collagen.

Collagen tự nhiên đư ợc sử dụng ở đây muốn nói đế n collagen tinh khiết được trích chiết từ 1 ớp chân bì trong da và đã qua tách béo . Các collagen được sử dụng ở đây tốt nhất từ động vật già để cung cấp một số lượng đáng kể các liên kết ngang và cấu trúc dạng sợi . Collagen tồn tại trong một chuỗi xoắn ba cùng với các chu kỳ liên tục giữa các chuỗi ba. Các chuồi xoắn ba của collagen tự nhiên đôi khi được gọi là một sợi nhỏ và các sợi kết với một chu kỳ trục của khoảng 640Ẳ.Collagen được sử dụng ở dạng hạt , kích thước hạt cần nh ỏ hơn 1 mm và tốt nhất là nhỏ hơn 0,5 mm. Kích thước hạt của collagen là quan trọng, kích thước hạt càng nhỏ diện tích bề mặt tiếp xúc để tạo phức càng lớn. Hàm lượng collag en với kích thước nhỏ hơn 0,5mm được thêm và o sản phẩm khoảng ìoppm. Không có giới hạn hàm lượng tối đ a của collagen có thể được thêm vào đồ uống có cồn, tuy nhiên, thường không quá lOOppm collagen được



sử dụng, vì không cần thiết và làm cho quá trình lọc thêm phức tạp.

Mặc dù các collagen tự nhiên có thể được thêm trực tiếp vào đồ uống có cồn lên men ở dạng b ột mịn, nhưng cần phải phân tán collagen trong nư ớc trước khi cho vào sản phẩm . Hệ phân tán tạo thành có thể chứa đến 5%(w/w) collagen. Thông thường, người ta sử dụng khoảng l%(w/w) collagen hoặc thấp hơn.

Sau khi collagen bột đư ợc thêm vào đồ uống có cồn, hỗn họp đư ợc đem ủ . Người ta thấy rằng , trong trường hợp của bia, sau khoảng bốn giờ, quá trình tạo phứ c đã hoàn tất và phức chất đã lắng xuống đáy thiết bị . Đây là một lợi thế nổi trội so với các vật liệu làm trong khác những vật liệu mà thời gian tạo phức dài hơn nhiều. Collagen tạo phức với tác nhân gây đục trong hầu hết cá c sản phẩm thức uống có cồn chỉ trong vòng 24 giờ.

Tiếp theo quá trình ủ , phức chất tạo thành giữa vật liệu làm trong và tác nhân gây đục đư ợc tách ra bằng cách lọc. Theo phát minh này , phức chất tạo thành do collagen rất dễ lọ c, không có xu hướng làm tắc nghẽn màng lọc . Do đó, vận tốc lọc nhanh hơn, thiết bị lọc hoạt động được lâu hơn và vì vậy thời gian thay đổi màng lọc kéo dài hơn.

Ket quả từ phát minh này cũng cho thấy , collagen tự nhiên 1 à một loại vật liệu làm trong hiệu quả , có khả năng loại bỏ hoàn toàn các tác nhân gây đục trong sản phẩm. Nhờ đó, sản phẩm sản xuất ra đảm bả o được độ trong theo yêu cầu.

Trong phát minh này , collagen đã tinh sạch được phân tán vào nước ở nồng độ 0,5% tính theo trọng lượng. Một phần trăm (theo khối lượng dịch cần làm trong ) huyền phù collagen 0,5% được cho vào bia đã lên men và trộn đều . Sau 4 giờ ủ, hầu hết collagen đã tạo phức với tác nhân gây đục trong bia và lắng xuống đáy thiết bị . Sau đó, hỗn họp được lọc, loại bỏ phần rắn, ta thu được phần bia đạt độ trong theo yêu cầu . Các hạt, sợi collagen thường được trích chiết t ừ da động vật lớn tuổi để đạt m ức độ liên kết ngang cao , để có khả năng tạo phức nhanh và lọc dễ dàng hơn . Collagen có thể được sản xuất theo một số quy trình, miễn là chúng đạt độ liên kết ngang the o yêu cầu và đã tạch chất béo.

Mặc dù phát minh này đí đư ợc mô tả đối với nguyên liệu cụ thể và quy trình cụ thể, sáng chế này s ẽ chỉ được giới hạn trong chừng mực được đặt ra trong những khẳng định đi kèm. Các khăng định đó bao gồm :

Phương pháp làm trong đồ uống có cồn, bao gồm:■ Phối trộn đáng collagen tự nhiên V ới một thức uống có cồn để ủ, hàm

lượng collagen sử dụng khoảng lOppm hay tốt hơn là 50ppm ;■ ủ hỗn hợp trong một thời gian đủ để cho collagen tạo phức chất với các

thành phần gây đục trong đồ uống;■ Tách các phức chất tạo thành để thu được đồ uống có cồn đạt độ trong

theo yêu cầu.

Collagen được sử dụng có kích thước hạt nhỏ hơn 1 ram hay tốt nhất là nhở hơn 0,5 ram.



Collagen được sử dụng cần hòa th ành huyền phù trong nước trước khi cho vào dịch sản phẩm để làm trong . Nồng độ huyền phù collagen có thể lên đến 5 %(w/w), thường nhỏ hơn l%(w/w).

Phức chất tạo thành được tách ra khỏi sản phẩm bằng phương pháp lọc .

Sản phẩm được nghiên cứu trong phát minh này là bia . Ngoài ra cũng áp dụng được cho rượu vang.2.3 ứng dụng collagen trong ch ế biến các sản phẩm từ sữa [21]

Trong sáng chế của Ogasawara và cộng sự năm 2008, sản phẩm thức uống sữa lên men (sữa chua - acidic milk - AM), đạc biệt là sản phẩm AM được bổ sung collagen peptide trọng lượng phân tà thấp (collagen thủy phân) để ổn định chất lượng cho AM được quan tâm nghiên cứu . Collagen là nột thành phần protein chủ yếu hình thành các mô liên lát của động vật. Collagen thông thường được sử dụng trong các sản phẩm khác nhau \ới mục tiêu cung cấp cho làn da sự căng thẳng và độ đàn hồi. Gần đây hơn, thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu , collagen là như một nguyên liệu trong ngành thực phẩm do phát hiện ra nhiều hiệu ứng sinh lý như thúc đẩy sự hấp thụ canxi xương, kích hcạt của noron thần kinh, ... Nhiều loại đ 0 uống khác nhau đã được bổ sung collagen hặc các sản phẩm thu nhận từ collagen như : gelatin, collagen peptide (sản phẩm thủy phân collagen ở mức độ cao ) đã được kết hợp với một mục tiêu tăng cuờng tính thương nại của collagen, trong đó có các sản phẩm sữa chua (AM).

Sữa uống lên men được thu nhận bằng cách acid hóa sữa nhờ lên men với các vi khuẩn lactic, vi khuẩn nhóm B i f i d o b a c t e r i u m , nấm men; hoặc bằng cách trực tiếp axit hóa sữa với các tác nhân tạo tính acid đã tạo hương vị đặc trưng cho sữa . Tuy nhiên, nếu những đồ uống được lưu trữ trong một thời gian dài , casein trong sữa là thành phần đông tụ và kết tủa , làm hỏng cẩu t rúc và hương vị của sản phẩm . Protein sữa được ổn định bằng cách cho thêm một chất ổn định như pectincarboxymethylcellulose , propylene glycol alginate , polysaccharide đậu tương tan trong nước, ... Nhiều đồ uống sữa chua có chứa các chất ổn định đã đượ c thương mại hóa . Tuy nhiên, nếu một hợp chat collagen được bổ sung vào thức uống sữa lên men (sau đây gọi chung là acidic milk drink - AMD), sự ổn định bằng cách cho thêm các chất ổn định là kém. Ket quả là, sự ổn định lưu trữ không đủ lâu dài.

Mặc dù như vậy sự giảm độ ổn định có thể được cải thiện ở một mức độ nhất định bằng cách thêm vào một lượng lớn các chất ổn định , việc bổ sung một số lượng lớn các chất ổn định làm cho hương vị của sản phẩm không tốt . Ngoài ra, các tfrc uống trở nên nhớt và khó uống. Sự ổn định lưu trữ lâu dài có thể được cải thiện bằng cách giảm lượng collagen được thêm vào AMD. Tuy nhiên, lượng collagen là quá nhỏ cho các AMD nên không thể thực hiện phương án này . Do đó, mong muốn về sự phát triển một sản ph ẩm AMD bổ sung collagen mà không làm suy yếu sự ổn định của các protein sữa đã được đặt ra.

Các nhà phát minh trong sáng chế này đã tiến hành nghiên cứu sâu rộng để giải quyết các vấn đề nêu trên . Họ đã tìm thấy rằng nếu collagen peptide với trọng lư ợng phân tử nhỏ khoảng 1000 - 8700 được sử dụng kết hợp với chất ổn định , collagen có thể được thêm vào AMD mà không làm suy yếu tác dụng của chất ổn định , và sản phẩm không chỉ tốt về sự



sự ổn định cấu trúc và hương vị , mà còn có khả năng hạ n chế các tính chất không mong muon do collagen gây ra .

Mục đích của sáng chế này là cung cấp một thức uống AMD ổn định chứa peptide collagen có phân tử lượng thấp được sản xuất bằng cách thủy phân collagenthành những phân tà có phân tô 1 ượng thấp hơn (trung bình tò 1000 đến 8700) và ổn định. Đồng thời sáng chế này còn cung cấp một chất phụ gia có tác dụng làm bền AMD khi sử dung với các chất ổn định khác . Đó là collgen peptide .

Có một số báo cáo về peptide collagen trọng lượng phân tó thấp collagen được sản xuất bằng cách thủy phân với kiềm hoặc enzyme . Ví dụ, sáng chế ứng dụng Nhật Bản Laid -open so 111600/1977 cho biết một thành phần mỹ phẩm hoặc chất cải thiện thực phẩm có chứa peptide collagen có trọng lượng phân tô thấp ; sáng chế ứng dụng Nhật Bản Laid -open so 12937/1977 cho biết một phương pháp cải thiện thực phẩm là thêm thêm nột ít peptide collagen có trọng lượng phân tử thấp (1000 -10 000). Tuy nhiên, vệc bổ sung peptide collagen vào thức uốn g, đặc biệt là AMD thì chưa được biết nhiều.

Phương pháp thủy phân bang e nzym là phương pháp thích họp hơn để thủy phân collagen. Thủy phân bằng cách sử dụng axit hoặc kiềm tạo ra muối khi axit hoặc kiềm được trung hoà, dẫn đến một hương vị không tốt. Ngoài ra, do việc kiểm soát trọng lượng phân tử là quan trọng cho sự ổn định của các AMD, thủy phân bằng cách sử dụng một loại enzyme thủy phân protein (protease) như papain, bromelain, và pepsine được ưa chuộng hơn.

Để đạt được các mục đích của sáng chế này , các peptide collagen đạt được bằng cách này nên có trọng lượng phân tử trung bình trong khoảng 1000-8700, tốt hơn là 1000-5500, và đặc biệt tốt 1000-3500. Nếu trọng lượng phân tử trung bình là nhỏ hơn 1000, hương vị đậm có nguồn gốc tò peptide collagen trọng lượng phân tô thấp có thể được cảm nhận, nếu trọng lượng phân tử cao hơn 8700, việc cải thiện sự ổn định có thể không đạt yêu cầu.

Các chất ổn định được bổ sung vào AMD của sáng chế này là các hợp chất có khả năng ổn định các protein có khả năng đông hay kết tủa trong vùng pH axit. Pectin, carboxymethylcellulose (CMC), propylene glycol alginate, polysaccharides đậu tương tan trong nước, Xanthan gum, gellan gum,...

Các loại chất ổn định được sử dụng trong AMD cần lựa chọn phù hợp theo đặc tính sản phẩm . Ví dụ, sự ổn định và hương vị tốt có thể thu được bằng cách sử dụng pectin cho sữa lên men có nồng độ chất khô cao, pH khoảng 3,8-4,6.

Việc sử dụng một hoặc nhiều hợp chất được lựa chọn (pectin, carboxymethylcellulose, propylene glycol alginate, và polysaccharideậuđtương tan trong nước, ...) như là một chất ổn định cùng với collagen peptide trọng lượng phân tô thấp đặc biệt ưa chuộng hơn , do hiệu ứng cao trong việc cải thiện giảm sự ổn định AMD. Đặc biệt, pectin cải thiện hương vị của AMD khi sử dụng cùng với collagen peptide trọng lượng phân tử thấp rất tốt.

Mặc dù không có giới hạn cụ thể về lượng peptide collagen thêm vào AMD trong sáng chế này, nhưng thường dùng trong khoảng 0,01-5,0% khối lượng sản phẩm cuối và tốt hơn là 0,1 -2,0% . Neu ít hơn 0,01%, tác dụng về mặt sinh lý của collagen sẽ không đáng kể . Neu nhiều hơn 5,0%, hương \ị của các phân tử peptide collagen tội hơn, làm cho sản phẩm



không thể có hương vị tốt.

Ở đây, sảm phẩm AMD là thức uống với pH bằng hoặc nhỏ hơn điểm đẳng điện của các protein sữa (pH 4,4-5,2) bao gồm các loại sữa lên men , các sản phẩm lên men lactic từ sữa, kefirs, ... AMD của sáng chế này có thể được sản xuất theo một phương pháp thông thừmg ngoại trừ việc bổ sung các peptide collagen trọng lượng phân tử thấp và chất ổn định tại bất kỳ bước nào của quá trình sản xuất sản phẩm. Ví dụ, sữa lên men được sản xuất như sau.

Vi khuẩn lactic acid hoặc nhóm vi khuẩn Bifidobacterium được cấy và lên men trong môi trường sữa tiệt trùng . Sản phẩm sau lên men được đồng hóa để thu nhận sữa lên men. Tiếp theo, phần syrup đã được chuẩn bị trước có chứa collagen peptide trọng lượng phân tử thấp và chất ổn định được thêm vào và hỗn hợp được đồng hóa b ang thiết bị đồng hóa , tiếp theo là việc bổ sung các hương vị một để có sản phẩm cuối cùng. Ngoài ra, việc bổ sung collagen và chat ổn định có thể thực hiện đồng thời hoặc riêng rẽ, có thể bổ sung vào trước hoặc sau khi lên men .

Một điều cần phải được làm rõ là tại sao collagen can thiệp hiệu quả ổn định của chất ổn định. Điều đó có thể liên quan đến sự điện tích dương của collagen ở pH tương đương hoặc thấp hơn điểm đẳng điện (pH 4,5-9,5) và sựu tích điện âm của chất ổn định được sử dụng cho AMD. Các tương tác điện giữa các chất ổn định và collagen có thể làm cho chúng kết hợp và cản trở chất ổn định khỏi việc làm giảm độ ổn định protein sữa. Việc sử dụng các phân tô collagen peptide có trọng lượng phân tử trung bình nhỏ làm suy )ếu sự phản ứng với chất ổn định. Điều này được cho là làm giảm tác động của peptide collagen đến việc ức chế khả năng ổn định của chất ổn định. Có thể thay đổi một cách thích họp các điều kiện thủy phân của collagen để thay đổi các điểm đẳng điện của collagen. Tuy nhiên, ảnh hưởng của thay đổi điểm đẳng điện không như hiệu quả bằng giảm trọng lượng phân tô.

Lấy một thí nghiệm trong sáng chế này minh họa .

Sản phẩm AMD được chuẩn bị bằng cách thêm các collagen peptide và pec tin (một chất ổn định ) và đánh giá sự ổn định và hương vị của sản phẩm theo thời gian bảo quản.

Sản phẩm AMD được chuẩn bị như sau : sữa bột tách kem đã được phối trộn với nước (tỉ lệ sữa : nước là 1:4 theo khối lượng). Sau khi tiệt trùng trong 3 giâyở 120°c và làm nguội, vi khuẩn lactic đã được cấy và lẽn men trong 24 giờ, sau đó ta thu được sữa lên men . Lấy sữa lên men thu được đồng hóa tại 15Mpa. Sản phẩm đã đồng hóa được trộn với syrup để có được sản phẩm cuối (tỉ lệ sữa lên men : syrup là 2:3 theo khối lượng). Syrup sử dụng đã được chuẩn bị bằng cách trôn và hòa tan maltitol (5% sản phẩm cuối cùng), peptide collagen (0,3%), pectin (0,3%), và aspartame (0,01%), tiệt trùng trong 3 giây ở 120°c.

(1) Đánh giá tính ổn định khi bảo quảnSản phẩm AMD chuẩn bị theo phương pháp trên đã được cho phép bảo quản 21

ngày ở 10 °c. Xác định tính chất sản phẩm vào ngày 14 và ngày 21. Ket quả được thể hiện trong bảng bên dưới .



Các kết quả cho thấy rằng lượng kết tủa và tách whey là nhỏ và không có vấn đề thực tiễn khi collagen peptide có trọng lượng phân tử nhỏ hơn 8700, đặc biệt là5500 hoặc nhỏ hơn, được sử dụng. Đặc biệt, khi peptide collagen với trọng lượng phân tử 3500 hoặc nhỏ hơn được bổ sung , sản phẩm là ổn định như những mẫu không chứa peptide collagen.

(2) Đánh giá về Hương vị

Các thức uống sữa chua ở trên (mẫu c, T1-T10) được đánh giá cảm quan. Các kết quả được thể hiện trong bảng bên dưới.

Bảng 2.3.2 - Kết quả đánh giá hương yị sản phẩm trong thí nghiệm 1 [21]

Mẩu Điểm số*

c 2TI 1T2 3T3 3T4 3T5 3T6 3T7 2T8 2

Bảng 2.3.1 - Kết quả đánh giá tính tính ổn định khi bảo quản ciía sản phẩmtrong thí nghiệm 1 [21]

Mầu Trọng lượng phân tử collagen peptide

pH Độ nhớt (mPa.s)

Sự kết tủa* Tách whey (mm)

14ngày

21ngày

14ngày

21ngày

14ngày

21ngày

14ngày

21ngày

c Không bô sung 4,46 4,46 26 25 0 0 2 2TI 762 4,46 4,46 27 27 0 0 2 2T2 1210 4,46 4,46 29 30 0 0 2 2T3 1838 4,46 4,46 31 31 0 0 2 2T4 2500 4,46 4,46 27 27 1 1 2 3T5 3608 4,46 4,46 25 24 1 1 2 2T6 5418 4,46 4,46 21 22 1 2 2 4T7 5589 4,46 4,46 23 21 1 2 2 4T8 6913 4,46 4,46 27 26 1 2 2 4T9 8754 4,46 4,46 24 21 2 2 3 5T10 9523 4,46 4,46 21 20 2 3 4 6

*Sự kết tủa được đánh giá theo các tiêu chuẩn sau đâyĐiểm Mô tả0 Không có kết tủa1 Kết tủa rất ít2 Ket tủa ít3 Ket tủa nhiều



T9 2T10 2

*Điểm Mô tả0 Hương vị là xấu1 Hương vị là hơi xấu2 Hương vị là công bằng3 Hương vị là tốt

Ket quả là hương vị và cấu trúc tốt khi collagen peptide có tọng lượng phân tử trung bình là lOOOđến 8700 được sử dụng. Collagen peptide có trọng lượng phân tử trung bình là 1000 đến 5500 được dùng trong thức uống, đặc biệt là sản xuất AMD cho hương vị cảm quan tốt.

Các sản phẩm AMD trong sáng chế này được chuẩn bị bằng phương pháp như mô tả ở trên đạt sự ổn định và có tính chất cảm quan tốt do được hỗ trợ bang collagen, nhờ collagen giúp ổn định protein sữa và không ức chế khả năng khả năng làm bền của các chất ổn định.

Việc bổ sung thêm collagen peptide cho AMD không chỉ có tác động sinh lý tốt như cung cấp cho làn da sự căng thẳng và độ đàn hồi cao , thúc đẩy sự hấp thụ canxi xương, kích hcạt thần kinh, ... mà còn làm giảm các hương vị không mong muốn do các cha làm bền cấu trúc sữa khác gây nên trong sản phẩm , giúp sản phẩm đạt giá trị cảm quan rất tốt.

Tóm lại, trong sáng chế này, sản phẩm AMD bao gồm: sữa lên men , collagen peptide có trọng lượng phân tử trung bình 1000-8700 (có thể được sản xuất bằng cách thủy phân collagen), và ít nhất một chất ổn định được chọn từ nhóm gồm pectin, carboxymethylcellulose, propylene glycol alginate, và polysaccharides ậấ tương tan trong nước. Trong đó, sữa đã được lên men bằng vi khuẩn lactic (.B i f i d o b a c t e r i u m , ...), nấm men, hoặc bổ sung tác nhân làm a cid hóa sữa. Hàm lượng các peptide co llagen bổ sung trong khoảng 0,1-2,0% khối lượng sản phẩm và các c hất ổn định được bổ sung 0,1 -1,0% khối lượng sản phẩm [21].

Trong một sáng chế khác của Kano và cộng sự năm 2008, các nhà nghiên cứu đã cung cấp một thành phần cùng với sữa lên men có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên , rất an toàn, có tác dụng sinh lý tốt và /hoặc điều trị hiệu quả cho da. Theo sáng chế này cho biết, có thể sử dụng S t r e p t o c o c c u s t h e r m o p h i l u s ƠLS3059 trong cải thi ện và/hoặc điều trị làn da. Một thành phần để cải thiện và/ hoặc điều trị da bao gồm S t r e p t o c o c c u s t h e r m o p h i l u s ƠLS3059 và/hoặc canh trường lên men của chúng ; thực phẩm và đồ uống chứa các thành phần này ; sữa lên men để cải thiện làn và/hoặc điều trị da được chuẩn bị bằng cách sử dụng L a c t o b a c i l l u s b u ỉ g a r i c u s d e l b r u e c k i i và S t r e p t o c o c c u s t h e r m o p h i l u s OLS3059; và sữa lên men để cải thiện và/hoặc điều trị da chứa peptide colIagen[13].2.4 ứng dụng col lagen trong chế biến thịt và thủy sản

2.4.1 Những úng dụng phổ biến của collagen trong ngành chế biến thịt -thủy sản [16]Collagen là polymer sinh học duy nhất có trong t ự nhiên cần thiết cho sự toàn vẹn

về cấu trúc của hầu hết các cơ quan và bộ phận cơ thể. Trình tự acid amin của các chuỗi polypeptide và cấu trúc phân tử của collagen giữ vai trò tr ực tiếp cho nhiều đặc tính của nó.



Collagen là mạng lưới có khả năng chịu lực cường độ cao trong cơ thể vì sự hiện diện của các liên kết liên phân tử kế và các liên kết tạo mạng lưới . Bản chất và mật độ của các liên kết này là y ếu tố quyết định lớn về tính chat V ật lý và hóa của các mô.

Các nguồn chính của collagen trong ngành chế biến thịt là da đ ộng vật. Ngoài ra, với việc sử dụng ngày càng tăng các thiết bị đ ể loại bỏ gân từ thịt, phần lớn các thành phần chứa collagen đang tr ở nên có sẵn từ các phần phân đoạn trong ngành chế biến thịt.

Khi xem xét các lựa ch ọn cho việc sử dụng các s ản phẩm chứa colla gen, điều quan trọng là cầnth ấy được khả năng xử lý, trích chiết ho ặc tái cơ cấu collagen được xác định bởi các loại liên kết làm bền mạng cấu trúc của nó .Bản chất của các liên kết liên phân tử của collagen chủ yếu liên quan đến các nguồn mô của collagen. Có hai kiểu liên kết khác bi ệt của collagen là hydroxyallysine và allysine .

Kiểu hydroxyallysine ổn định nhiệt hơn, tốc độ ổn định nhiệt nhanh hơn so với allysine, và chiếm ưu thế trong collagen tiêm bắp. Kiểu allysine là ph ổ biến ở da và một số loại gân. Các liên kết ổn định collagen phát triển trong hệ thống allysine, nhưng chúng khác bi ệt với collagen tiêm bắp và phát triển với một tốc độ chậm hơn. Hai ngành công nghi ệp chế biến collagen chính là gelatine và vỏ bao xúc xích , sử dụng lớp chân bì ở da , một nguồn nguyên liệu giàu collagen , dễ trương nở, trích chiết và thủy phân. Liên kế t ngang ở collagen từ lớp chân bì nhiều và ổn định hơn so với collagen trong thịt.

Vỏ bọc tái sinhHầu hết mọi người đã quen thuộc với vỏ xúc xích collagen tái sinh được sản xuất từ

lớp chân bì ở da trâu , bò. Sản phẩm này được sản xuất từ sợi collagen nghiền và đã qua tinh sạch , chúng được cho trương nở trong acid để tạo thành dạng bột sệt Sau đó được ép đùn qua một ống hút đặc biệt trong đó các s ợi collagen được ép theo định hướng mong muốn để sản xuất một mẫu dệt chéo. Collagen được ép đùn có d ạng ống đó, khô và đóng gói . Các tính chất và đ ặc biệt là các tấm của vật liệu làm V ỏ có thể được điều khiển bằng cách thay đổi mức độ liên kết ho ặc mức độ ổn định của collagen trong vỏ. Các chi phí trong việc sản xuất vỏ bọc collagen tái sinh là cao . Cho đến năm 1993, chỉ có một nhà sản xuất vỏ bọc collagen t ại úc là Devro.

Gần đây, các nhà s ản xuất lớn về sản sản xuất vỏ bọc collagen cho xúc xích đã bắt đầu tung ra thị trường sản phẩm phim collagen ph ẳng được sử dụng như là một vỏbao gói ăn được cho các sản phẩm th ịt và các sản phẩm th ực phẩm nói chung. Đối với các ngành công nghiệp chế biến thịt, sản phẩm này cung cấp hai lợi ích chính: (i) cải thiện trong việc chống hao hụt khối lượng s ản phẩm và sự mất nước, (ii) nó hỗ trợ loại bỏ lưới bọc ở m ột số sản phẩm. Việc sử dụng phim collagen để bọc thịt trước khi nấu ăn giúp lượng sản phẩm thu được tăng kho ảng 4% so với m ột sản phẩm không bọc. Việc sử dụng các phún collagen để bao gói trư ớc khi bọc lưới các sản phẩm thịt nguội cho năng suất tăng lên bởi vì sản phẩm không bị hao hụt khi lưới b ị loại bỏ. vẻ bề ngoài và sự trưng bày c ủa sản phẩm là cũng được cải thiện r ất nhiều. Quan trọng hơn, vỏ bao collagen phim đang n ổi lên như một sản phẩm từ ngành công nghiệp thịt đến ngành thực phẩm nói chung. Các chi phí sản xuất collagen bọc khá cao và cho đến khi chi phí có th ể được giảm với công nghệ mới thì ứng dụng s ản xuất trong ĩnh V ực này sẽ không còn gặp khó khăn.



Đồng polymer của collagen (collagen co-polymer)Những khả năng thú vị nhất cho những ứng dụng khác của collagen nằm trong lĩnh

vực mà sản phẩm hình thành từ một hỗn hợp collagen và một so polymer thực phẩm ăn được khác. Phòng thí nghiệm nghiên cứu thịt CSIRO năm 1993 ä b ắt đầu một dự án trong ĩnh V ực này. Mục đích là kiểm tra xem các thuộc tính của collagen sợi và collagen hòa tan tương tác V ới polysaccharide. Ví dụ, nó có thể làm giảm hàm lượng các tác nhân tạo gel trong một số sản phẩm thịt chế biến . Trước đây, người ta đã được chứng minh rằng hỗn hợp collagen biến tính và alginate có thể hình thành gel ổn định nhiệt. Sự hiệu chỉnh để gia tăng tính ổn định nhiệt hoặc độ bền gel c ủa collagen hoặc collagen thủy phân, bằng cách đồng trùng h ợp với các chất keo khác , có thể là một cách có hiệu quả để tăng giá tr ị và ứng dụng c ủa phụ ph ẩm có chứa collagen . Cũng có thể tái sinh collagen bằng những phương pháp m ới như sử dụng kỹ thuật đồng trùng hợp . Ví dụ, Devro & s ản xuất sản phẩm ăn đư ợc từ collagen CO -polymer. Đây lại là một ví d ụ về các sản phẩm giá trị gia tăng mà có thể thông qua ngành công nghiệp thịt, nó sẽ được mở rộng ứng vào ngành công nghi ệp thực phẩm nói chung.

Collagen là một chất thay th ế chất béo hoặc nạc trong sản phẩm thịt và là tác nhân tăng cường ức chế oxy hóa chất béo trong sản phẩm

Collagen có thể được sử dụng như một loại protein chức năng hoặc các chất tạo cấu trúc trong các s ản phẩm thịt chế biến và xúc xích đ ể khả năng giữ nước và giữ béo tăng lên. Collagen có thể được sử dụng để thay thế nạc hoặc chất béo trong công thức chế biến xúc xích . Ngoài ra, bằng chứng đã đư ợc trình bàyđ ể cho thấy rang collagen có tác dụng ức chế sự của ôi hóa do oxy hóa (Arganosa và cộng sự năm 1987). Điều này đã được cho là do khả năng ch ống oxy hóa của hydroxyproline trong collagen (Lin et al 1974;. Revanker 1974).

Các loại và dạng c ủa nguyên liệu chứa collagen là r ất quan trọng để thực hiện thành công chức năng của nó như là một thành phần trong sản phẩm thịt. Như đã bié t, collagen có các tính chất chức năng tốt nhất là collagen thu nhận từ lớp chân bì trong da.

Các collagen có thể được lấy và thêm vào sản phẩm thịt ở dạng bột ướt , dạng sợi hay dạng nghiền . Ngoài ra, collagen dạng nghiề n có thể được cho đi qua thiết bị sấy tầng sôi để thu dạng collagen bột với nhiều kích thước hạt khác nhau .

Việc sử dụng collagen cơ làm ph ụ gia trong các s ản phẩm thịt lại gặp một số vấn đề trong khi collagen từ chân bì thì không có. Collagen cơ khó giảm kích thước hạt và phân tán trongũnhrơng ho ặc các sản phẩm thịt vụn. Có thể các m ảnh collagen sẽ được phát hiện trong sản phẩm nấu chín.

Collagen là một chất tăng hương vịCollagen thủy phân có thể được sử dụng như là chất hỗ trợ hương vị trong các sản

phẩm thịt và trong một số trường hợp có thể cho phép hàm lượng muối của thịt chế biến giảm xuống (Hoffman & Marggrander 1989). Người ta đã kh ẳng định rằng collagen thủy phân không chỉ có ảnh hưởng đến mùi vị của muối, mà còn trên toàn bộ hương thơm của th ịt. Thủy phân bang enzym s ẽ là phương pháp thích h ợp sử dụng để thủy phân các collagen



cơ . Vì collagen này được ổn định bởi các liên kết pyridinoline và Ehrlich chromögen ổn định nhiệt (Horgan và cộng sự năm 1990), nên nó dường như không trương nở và bi ến tính dễ dàng như chân bì , và do đó chức năng như một chất phụ gia bổ sung trực tiếp vào sản phẩm thịt của nó sẽ kém hơn. Phương pháp thủy phân thích hợp có thể giúp phá V ỡ liên kết bền và gia tăng giá t rị của nó bằng cách chuyển đổi nó thành peptide đ ể cải thiện các hương vị sản phẩm và do đó gia tăng giá trị của sản phẩm thịt. Ngoài ra, các collagen thủy phân có thể cải thiện sự ổn định của sản phẩm thịt nhờ hoạt tính chất chống oxy hóa.

Để sử dụng vật liệu chứa collagen theo một cách hi ệu quả, sinh lợi nhuận cần phải có một tốt hiểu biết về cấu trúc phân tử collagen. Đây là điểm khởi đầu trong thiết kế quy trìnhđ ể tăng giá trị của collagen, cải thiện chức năng của nó như là một chất phụ gia trong chế biến th ịt, hoặc sử dụng nó như là m ột vỏ bao gói thực phẩm ăn được.

2.4.2 ứng dụng collagen trong sản xuất vỏ bọc sản phẩm thịt chế biến [6, 17,29,33]

Khói lỏng truyền thống được sử dụng để tạo màu sắc và hương vị cho các sản phẩm thực phẩm. Sáng chế này liên quan đến một phương pháp t hường dùng để bao gói một sản phẩm thực phẩm bởi collagen bằng cách xử lý collagen với sản phẩm thu từ khói lỏng, vì khói lỏng sẽ làm cứng collagen bằng cách tạo nhiều liên kết ngang , ví dụ như thực phẩm là xúc xích và collagen là vỏ xúc xích. Đặc biệt hơn, sáng chế này liên quan đến ứng dụng của một loại khói lỏng đặc biệt để thực hiện làm đặc collagen nhưng không gây mùi khói , nhờ đó mà các sản phẩm thực phẩm thu được , chẳng hạn như xúc xích bọc bang collagen, sẽ có mùi vị không đ ổi thay vì có mù i khói.

Có nhiều quy trình và thié t bị đuợc dùng để đồng ép đùn thịt xay và collagen , công bố trong bằng sáng chế số GB 1232801 và us 3622353 của Bradshaw và Taylor .Các bằng sáng chế này đã công bố một bộ thiết bị ép đùn một lõi hình trụ của hỗn hợp thịt xúc xích và đồng thời ép đùng quanh nó một vỏ gel collagen bên ngoài . Gel này có hàm lượng nước cao và được đông bằng cách loại bỏ một ít nước nhờ thẩm thấu bằng cách cho đi qua một bể clorua natri đậm đặc . Tuy nhiên, sự đặc lại của collagen để nó là vỏ bọc không phải là hoàn thành vào thời điểm này , như là một kết quả vỏ collagen lúc này tương đối yếu kém về mặt tính chất cơ học , chẳng hạn như không đủ độ rắn chắc để in hoặc xoắn trong việc làm xúc xíc h. Trong quá trình thông thường , sau khi xử lý qua bể natri clorua đậm đặc , chúng được vận chuyển đến thiết bị sấy để không khí nóng có thể hoàn thành việc làm cứng vỏ collagen , và đồng thời nhiệt làm chín một phần thịt của xúc xích. Trước khi bộ thiết bị của Bradshaw và Taylor được công nhận, trước đây, người ta ép đùn collagen thành vỏ dạng ống đủ dày để có thể nhồi xúc xích sau này. Phương pháp cũ này không còn được ưa thích vì nó đòi hỏi phải có thiết bị riêng bi ệt để làm vỏ ống collagen và sau đó nhồi nó với hồn hợp thịt xúc xích .

Ngoài ra, trước đây cũng có nhiều phương pháp xử lý khác nhau đã được công bố trong việc làm cứng collagen . Ví dụ, bằng sáng chế ứng dụng số EP 0619077 của Van Doorne và Van Esbroeck công bố việc loại bỏ nước từ collagen để collagen chứa tối 92% đa nước, tiếp theo là xử lý với acid có độ pH từ 3 đến 4. Hơn nữa, bằng sáng chế ứng dụng US 3894158 công bố việc kết hợp khói vào hỗn hợp ép đùn của collagen trương nở tro ng acid, tiếp theo là định dạng của vỏ bọc , và sau đó sấy khô để hình thành \ỏ collagen. Ngoài ra,



bằng sáng chế ứng dụng us 4196220 của Chiu và Smith công bo collagen làm vỏ bọc bằng cách xử lý một hỗn hợp collagen với lóp phủ của albumin và khói lỏng (khói lỏng có độ pH khoảng 4) và dung dịch chứa một rượu tan trong nước và một số thành phần tan trong nước để giữ cho các thành phần hương nằm trong dung dịch , ngăn không cho chúng tách ra , nhờ đó vỏ bọc phù hợp cho việc tăng cường tạo màu do khói cho các sản phẩm thực phẩm bên trong vỏ .

Trong các mẫu thí nghiệm của sáng che US 6541053 của Moeller năm 2003, một dẫn xuất của acid axetic thu được tò khói lỏng , được thương mại hóa dưới tên thương mại Code V, được xử lý theo một cá ch nào đó để thu được một phần nhỏ và sau đó phần này được sử dụng để xử lý làm cứng collagen .

Code V được sản xuất bởi Hickory Specialties, Inc. của Brentwood, Tennessee, và được mô tả ở us 5043174 của Lindner . Đặc biệt hơn, bằng sáng chế này cho biết một quá trình để xử lỷ thịt bao gồm việc áp dụng một dẫn xuất axetic thu được từ khói lỏng lên sản phẩm để kiểm soát vi khuẩn L i s t e r i a m o n o c y t o g e n e s tái nhim của thịt. Code V bao gồm: acid acetic nồng độ trong khoảng 6,5 -8,0% (w/v); cacbonyl nồng độ trong khoảng 1.0-8.0% (w/v); phenol ồng độ trong khoảng 0,1-1,0% (w/v); và mức khoảng 83,0-92,4%(w/v).

Theo sáng chế này, một phương pháp xử lý collagen được thiết kế thiết thực và hiệu quả hơn để làm cứng collagen vào các sản phẩm thực phẩm cuối cùng cho tiêu dùng, chẳng hạn như để tạo vỏ bọc collagen vào xúc xích . Phương pháp này bao gồm các ứng dụng dẫn xuất khói lên collagen . Dung dịch dẫn xuất khói lỏng được xử lý để điều chỉnh độ pH khoảng 5,0 hoặc cao hơn. Một cách phù hợp hơn, khói lỏng trước hết được xử lý bang carbon , để làm giảm thành phần phenolic , tiếp theo là điều chỉnh độ pH khoảng 5,0 hoặc cao hơn (việc điều chỉnh độ pH có thể được thực hiện trước khi xử lý bang carbon ). Khói lỏng bao gồm : acid acetic iểng độ tro ng khoảng 6,5 -8,0% (w/v); cacbonyl ồng độ trong khoảng 1,0-8,0% (w/v); phenol lềng độ trong khoảng 0,1-1,0% (w/v); và nuớc khoảng 83 ,0-92,4%(w/v). Dung dịch khói lỏng chuẩn bị trong sáng chế này sẽ áp dụng làm cứng collagen , tạo vỏ collagen cho xúc xích. Có thể làm vỏ bao cho xúc xích sống , chín một phần, hoặc chín hoàn toàn . Do đó, mục đích của sáng chế này là cung cấp một phương pháp mới chế biến collagen mà không yêu cầu độ pH rất thấp, giống như những sáng chế trước kia . Ngoài ra, sáng chế này còn cung cấp một phương pháp mới chế biến collagen mà không gây mùi vị lạ cho sản phẩm , áp dụng được cho cả thịt nguyên liệu lẫn sản phẩm đã chín . Ưu điểm của sáng chế này là phương pháp nứi chế biến collagen giúp loại b ỏ vấn đề ăn mòn các thiết bị của các phương pháp xử lý trước trước đây (vì pH rất thấp).

Khói lỏng sử dụng trong sáng chế này là dạng thương mại có sẵn từ Hickory Specialties, Inc., của Brentwood và Tennessee , duới tên thương mại “Zesty Smoke Code 10”. Sản phẩm này có thể được sử dụng để thu được Code V (được sản xuất bởi Hickory Specialties, Inc., của Brentwood và Tennessee ). Các thông tin kỹ thuật của Code 10 được trình bày dưới đây.

Bảng 2.4.1 - Thông tin kỹ thuật c ủa Code 10 [17] Acid % w/v 10,5-11,0Carbonyl (g/100 ml) 15-25Phenol (mg/ml) 12-22



Tỉ trong ở 25° c. 1,068-1,079pH 2-3Màu Vàng hô phách

Code 10 được xử lý thông qua một thiết bị phân riêng (ví dụ, một thiết bị bốc hơi AVP). Trước hết là loại các axit có nhiệt độ sôi thấp khỏi thiết bị bay hơi và sau đó được cô đặc thành Code V như là sản phẩm phụ . Quá trình này ững mang lại khói lỏng có nồng độ acid , cacbonyl và phenol cao hơn , trọng lượng riêng , mật độ và màu sắc đậm hơn so với khói lỏng thông thường , và được bán dưới tên thương mại SUPERSMOKE bởi Hickory Specialties , Inc Brentwood , Tennessee cho nhiều mục đích sử dụng sau này.

Bảng 2.4.2 - Thông tin kỹ thuật c ủa Code V [17] Acid % w/v 6,8-7,8Carbonyl (g/100 ml) 1,005-1,015Phenol (mg/ml) 2,0-7,0Tỉ trọng ở 25° c. 1,0-4,0pH 2,0-2,4Màu Vàng hô phách

Code V được điều chỉnh độ pH phù họp , bằng một chất xử lý chẳng hạn như natri bicarbonate , natri cacbonat, natri hydroxit, hoặc kali hydroxit, để đạt độ pH lênđến ít nhất là khoảng 5,0. pH có thể được đưa lên cao khoảng 7,0. Tốt hơn, phạm vi pH từ khoảng 5,0 đến khoảng 6,0.

Trong một phương pháp thay thế , Code V trước hết được xử lý bằng carbon theo phương thức công bố us 5637339 của Moeller giúp loại bỏ phenol . Sau đó xử lý tiếp bằng các chất điều chỉnh độ pH thích hợp . Tùy chọn, điều chỉnh độ pH có thể được thực hiện trước khi xử lý carbon . Sản phẩm thu được là khói lỏng đã qua xử lý cacbon.

Tiếp theo, sử dụng quy trình và thiết bị công bố trong các bằng sáng chế của cho Bradshaw và Taylor cho đồng ép đùn thàn h dạng ống trụ của hỗn hợp nguyên liệu xúc xích và collagen bao quanh xúc xích . Collagen được xử lý bằng phần khói lỏng đã chuẩn bị, chẳng hạn như bằng cách phun tia vào để làm cứng collagen hoặc cho lội một bể khói lỏng . Cần lưu ý rằng xúc xích đã chín hoặc chín một phần hoặc hỗn họp nguyên liệu đều có thể được sử dụng . Ngoài ra, sản phẩm thực phẩm khác xúc xích cũng có thể được sử dụng.

Đáng ngạc nhiên, các phần khói lỏng làm cứng cho collagen để tạo thành vỏ c ó độ pH không phải trong khoảng thông thường (pH 5,0-7,0), trong khi đó , như mô tả trong các dòng 19-39, cột 2, sáng chế số us 5795605 của Morgan và cộng sự , việc làm cứng collagen thành vỏ là tốt nhất đạt được tại pH axit rất thấp 2,0 hoặc một pH rất cao 13,0. Các dung dịch khói lỏng thông thường làm việc tốt vì độ pH 2,0 là pH điển hình của chúng .

Cần lưu ý rằng thực hiện việc điều chỉnh pH cho Code V để pH ít nhất là 5,0, phải kèm việc thực hiện xử lý carbon . Neu vắng mặt của việc X ử lý cacbon, các xúc xích thành phẩm có một mùi khói khi ăn .

Như đã đề cập ở trên , việc điều chỉnh độ pH có lợi thế là khói lỏng thu được không có tính axit cao như khói ỏng thông thường. Khía cạnh này của phát minh giúp để tránh các vấn đề ăn mòn do tiếp xúc với thiết bị . Trong trường hợp Code V chỉ được điều chỉnh độ



pH (và không xử lý carbon) để sử dụng trong xử lý các collagen để làm cứng các collagen thành vỏ bọc , cần lưu ý rằng phải có dung dịch cần thiết cho việc duy trì các thành phần hương liệu trong dung dịch . Tất nhiên, trong ý tưởng của sáng chế này, Code V được xử lý carbon và điều chỉnh độ pH , nên không cần có dung dịch cần thiết cho việc duy tri các thành phần hương liệu .

2.4.3 ứng dụng collagen trong ức chế sự oxy hóa chất béo trong sản phẩm thịt chế biến[14,15]Oxy hóa lipid là một quá trình phức tạp và dẫn đến hình thành các sản phẩm bất lợi

ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm, cả thuộc tính cảm quan cũng như giá tr ị dinh dưỡng. Một phương pháp để làm giảm quá trình oxy hóa lipid là sử d ụng các ch ất chống oxy hóa. Gần đây, các chất chống oxy hóa tự nhiên, trở nên phổ biến, ví dụ như các chất chiết xuất từ thực vật. Trong số đó phổ biến nhất là chiết xuất thảo mộc.


ủng dụng coỉỉagen trong chế biến thịt - thủy sản

Tính chất ch ống oxy hóa của các ch ất chiết là do các h ợp chất phenolic chứa trong nó. Tính bền chống oxy hóa c ủa thực phẩm là liên quan chặt chẽ với hình thức phân phối của các chất chống oxy hóa. Điều này thư ờng rất dễ đạt được bằng các ứng dụng của chất mang . Nhiều ch ất mang lỏng khác nhau (các loại dầu ăn và propyleneglycol) và chất mang dạng hạt r ời (ví dụ như muối, tinh bột, dextrose, protein đậu nành, sữa bột hoặc đường rắn) được sử dụng cho các chất chiết xuất từ thực vật. Tuy nhiên, các chất mang này thư ờng không ngăn chặn sự tiếp xúc của các hoạt chất với không khí. Nó có thể dẫn đến quá trình oxy hóa các chất và sự suy giảm hoạt tính ch ống oxy hoá của các chất chiết xuất. Đây là một lý do để tìm kiếm những chất mang mới.

Protein mô liên kết, đặc biệt là Collagen, có tính chất chức năng đặc trưng , quan trọng việc ứng dụng như một chất mang các chất chống oxi hóa . Do chi phí sản xuất thấp và có nhiều tính chất ch ức năng trong ngành công nghiệp thực phẩm nên các mô liên kết được quan tâm sử dụng . Chúng được áp d ụng để cải thiện các tính chất th ực phẩm đồng thời có thể được sử dụng như là chất mang các chất chống oxi hóa . Tuy nhiên, cần phải lưu ý r ang protein có thể tương tác với các thành phần chiết xuất và làm thay đổi hoạt tính c ủa chúng.

Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã quy ết định thực hiện điều tra 2 bước, mục đích trong đó là xác định việc ứng dụng của mô liên kết như là protein làm chất mang chi ết xuất hương thảo sẽ ảnh hưởng đến hoạt tính chống oxy hóa như thế nào , và liệu chúng có thể được sử dụng như chất mang trong s ản xuất thực phẩm hay không. Trong bước 1 của nghiên cứu, hoạt tính của chất chiết thảo được mang bởi chất mang là các thành phần trong mô liên kết đã đư ợc khảo sát , xem xét ảnh hưởng c ủa các chất mang (collagen và elastin ), nồng độ ch ất mang (1%, 2%, 4%) và phương pháp tiến hành . Trong bước thứ hai, họ áp dụng các chế phẩm Collagen thường được sử dụng trong sản xuất chế biến thịt (collagen thủy phân và sợi Collagen ), như chất mang chi ết xuất hương thảo trong sản xuất các loại Wiener, xúc xích gan, và thịt nhồi bong bóng . Hoạt tính chống oxi hóa đư ợc đánh giá bởi sự hình thành của các sản phẩm oxy hóa lipid bậc 1 và bậc 2 trong quá trình bảo quản 1 ạnh.

Ket quả trong nghiên c ứu này đã cho tha y vi ệc áp dụng các sợi Collagen như mang chiết xuất hương thảo đã có tác dụng lợi thế về hoạt động của các chất chống oxy hóa. Việc đưa chiết xuất thảo mộc vào các s ản phẩm thông qua Collagen dạng sợi đã hạn chế quá trình oxy hóa lipid tố t hơn khi bổ sung tr ực tiếp các chất chống oxy hóa vào sản phẩm. Ngược lại, các ứng dụng của elastin, hoặc Collagen thủy phân chỉ bảo vệ một phần của hoạt động của chất chống oxy hóa.

Hoạt tính ch ống oxy hóa tốt hơn khi sử dụng các sợi Collagen có thể là kết quả của một phân phối đồng đều hon chiết xuất thảo mộc. Chiết xuất thảo mộc với chất mang Collagen dễ dàng phân phối trong suốt toàn bộ khối sản phẩm hơn so với chất chiết thảo mộc được bổ sung tr ực tiếp. Theo kết quả phân tích , hàm lượng các chất mang trong khoảng từ 1% đến 4% ảnh hưởng lên hoạt tính của các chất chống oxi hóa không có ý nghĩa th ống kê. Ngoài ra, việc bổ sung chất mang collagen cho các chất chống oxi hóa


ủng dụng collagen trong chế biến thịt - thủy sản

có thể làm tăng hoạt tính của chúng . Tuy nhiên, hàm lượng collagen bổ sung vào không vư ợt quá các giá trị áp dụng trong nghiên cứu. Hàm lượng c ủa collagen bổ sung nên đư ợc kết hợp đánh giá V ới chất lượng cảm quan của sản phẩm thực phẩm, ví dụ như cho các sản phẩm thịt không quá 2% khối lượng chất khô sản phẩm.

Hiệu quả tốt hơn của các ch ất chống oxy hoá khi sử dụng chất mang protein cũng có thể là kết quả do các tương tác hỗ trợ gi ữa các axit amin của chất mang và các thành phần chiết xuất thảo mộc. Một số amino axit, do các nhóm chức năng đặc trưng, có khả năng hoạt hóa hoạt tính ch ống oxy hóa. Mặt khác, tương tác giữa các axit amin và các chất như các hợp chất phenolic rất phức tạp và có thể theo kiểu hỗ trợ hoặc đ ối kháng.

Ví dụ kiểm tra phân tích cho th ấy collagen là chất ma ng cho chất chiết th ảo mộc tốt hơn elastin. Đó là do sự khác biệt trong cấu trúc của cả hai loại protein mô liên kết này và tương tác protein -chất chống oxy hóa khác nhau chủa chúng . Chẳng hạn, collagen và elastin khác nhau trong hàm lượng pr oline, hàm lư ợng proline trongelastin cao hơn hơn collagen . Điều đó cũng cho thấy , hàm lượng proline quá cao sẽ liên kết chặt chẽ với các hợp chất phenolic hình thành các phúc hợp làm giảm hoạt tính chống oxi hóa của chúng . Ngược lại, các phức hợp như vậy không được hình thành bởi hydroxyproline, mà hydroxyproline lại đư ợc tìm thấy với số lượng lớn ở collagen.

Hàm lương proline cao hơn trong elastin có th ể giải thích elastin làm giảm m ột phần của hoạt động chống oxy hóa của chiết xuất thảo mộc quan sát trong nghiên cứu . Hơn nữa, cấu trúc không gian của protein và sự s ẵn có của các nhóm chức năng kết họp với polyphenol là quan tr ọng đối với sự hình thành liên ké t protein-polyphenol.

Sự che phủ đ ặc tính chống oxy hóa của chiết xuất thảo mộc quan sát trên collagen thủy phân (làm giảm độ bền oxi hóa của s ản phẩm thịt) có thể do quá trình thủy phân. Các nhóm chức năng nhóm của proline được hình thành do quá trình collagen thủy phân làm h ạn chế hoạt tính chống oxy hóa của chất chiết thảo mộc.

Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng các hoạt động của chiết xuất thảo mộc trên chất mang protein b ị ảnh hưởng đáng kể b ởi sự hydrate hóa của chất mang . Việc bổ sung các chất chống oxi hóa trên các chất mang đã dehydrate hóa sẽ làm giảm hoạt tính chống oxi hóa . Ngược lại, sự tái hydrate hóa sẽ làm gia tăng hoặc ít nhất là giữ nguyên hoạt tính ch ống oxy hóa của các chiết xuất chống oxi hóa. Do đó, cần đặc biệt nhấn mạnh khảo sát V ề cấu trúc protein để chúng có khả năng tái hydrate hóa . Sự hydrate hóa của protein thúc đẩy sự tiếp xúc c ủa chiết xuất thảo mộc V ới chất béo. Điều đó cho thấy r ang sự tái hydrate hóa ảnh hưởng đến chiều hướng và đ ặc tính của các phản ứng giữa sản phẩm oxi hóa lipid V ới acid amin của collagen . Do sự tái hydrate hóa này mà cấu trúc protein của chất mang có th ể ảnh hưởng đến đặc tính chống oxy hóa của chúng, cũng như tương tác xảy ra giữa chúng và các thành phần chiết xuất thảo mộc. Ngoài ra sự tái hydrate hóa collagen t ạo điều kiện biến tính nhiệt trong quá trình xử lý nhiệt của thực phẩm và theo cách này chúng phân ph ối triệt để các chất chiết thảo mộc bên trong sản phẩm .

Như vậy, protein mô liên kết có tiềm năng được sử dụng như mang chiết xuất thảo



mộc. Các chế phẩm của chúng có thể được sử dụng đặc biệt là trong sản xuất chế biến thịt, nơi chúng đư ợc áp dụng cho các thuộc tính chức năng của chúng. Trong nghiên cứu này, Collagen dạng sợi là chất mang tốt nhất của chất chiết thảo mộc. Tuy nhiên, các ứng dụng của các chế phẩm phụ thuộc vào dạng và thuộc tính của chúng . Vì vậy, để áp dụng thêm các chế phẩm protein như chất mang trong th ực tế, điều quan trọng là phải hi ểu các tính chất của chất mang ảnh hưởng lên hoạt tính chống oxi hóa như thế nào . Nghiên cứu của chúng tôi cũng cho th ấy phương pháp đưa Collagen vào thực phẩm như là chất mang cho ch ất chống oxy hóa cần phải được bổ sung ở dạng dehydrate hóa, hàm lượng tốt nhất khoảng 1-2% khối lượng chất khô của sản phẩm.

Trong một nghiên cứu khác của Katarzyna và cộng sự năm 2007, ứng dụng này của Collagen cũng được nghiên cứu khá chi tiết .

Chất chiết thảo mộc (ở dạng bột), thu được là kết quả của ngâm của lá hương thảo nghiền nát trong ethanol 96% ( Pokorny, Nguyên, & Korczak, 1997)|kfiư ợc sử dụng như là một chất chống oxy hóa trong nghiên cứu. Hai loại mô liên kết (collagen) sử dụng thường xuyên nhất trong sản xuất chế biến sản phẩm thịt, tức là Collagen thủy phân và Collagen sợi được sử dụng như chất mang c ủa chất chiết thảo mộc . Collagen thủy phân được sử dụng (Nativ-WB1/S, Prowico GmgH & Co, Nordhorn) là một hợp chất cao phân tử thủy phân bang enzym thu đư ợc từ da lợn. Các sợi Collagen được sản xuất từ M. longissimus dorsi (Waszkowiak, Szymandera-Buszka, & Janitz, 2000) và ở dạng sợi màu trắng.

Quá trình ngâm tẩm các chế phẩm Collagen bao gồm ngâm trong dung dịch chiết xuất hương thảo (0,250 g chất chiết/100 ml ethanol) theo tỷ lệ 1:4 (w/ v), sau đó để các chế phẩm đó trên đĩa Petri ở nhi ệt độ phòng (trong 12 giờ) cho bốc hơi dung môi. Tỷ lệ Collagen sử dụng là lg Collagen chế phẩm chứa 0,01 g chiết xuất hương thảo.

Hai loại sản phẩm thịt chế biến phổ biến được chuẩn bị, xúc xích Wiener và xúc xích gan. Wiener loại xúc xích được sản xuất từ thịt heo (thịt từ bắp chân) và chất béo từ ham. Thịt và chất béo được nghiền s ử dụng loại đĩa nghiền 3mm. Tiếp theo, thịt trộn với hỗn hợp phụ gia (20g/kg thịt sống; thành phần phụ gia: natri clorua - 99,5% và natri nitrit - 0,5%) và ướp trong cho 24 h. Tại thời điểm đó cả nguyên vật liệu đã được xay cùng với nước và các thành phần khác, tức là natri ascorbate (0,5 g/kg trọng lượng bột) và gia vị trộn, sau đó nhồi vào vỏ bọc thịt lợn với đường kính 26-28mm.

Quá trình ch ế biến xúc xích đã đư ợc thực hiện trong một buồng kiểm soát bằng máy tính theo các giao th ức sau: sấy (I - 35°c, 30 phút; II - 40°c, 15 phút), xông khói (I - 45°c, 15 phút; II - 60°c, 15 phút - khói dày), thổi khí (5 phút), gia nhiệt (75°c, cho đến khi nhiệt độ bên trong các liên kết là 69°C), thổi khí (5 phút), làm mát (12 phút). Xúc xích sản phẩm đã được làm mát bằng không khí lạnh ở nhiệt độ 4°c trong 24 h.

Trong sản xuất xúc xích gan mỡ lợn nấu chín (loại II - chất béo từ 16% đến 45%) và chất béo tốt đã qua gia nhiệt đư ợc được sử dụng. Nguyên liệu được nghiền bằng cách sử dụng một máy xay đa 3mm và sau đó xay V ới gan lợn và các thành phần khác trong công thức (cháo lúa mì, muối ăn, gia vị, protein đậu nành isolate và ch ất nhũ hóa E



472C) được thêm vào trong quá trình nghi ền nhỏ. Sau đó, bán thành phẩm được nhồi vào vỏ bọc nhân tạo với đường kính 50 mm. Xúc xích tạo thành đư ợc gây bỏng ở 85°c trong 50 phút, được làm mát bằng nước lạnh và không khí 1 ạnh ở nhiệt độ 4°c trong 24 h. Mỗi sản phẩm đã đư ợc chuẩn bị bốn mẫu, trong đó có m ột mẫu đối chứng, trong khi những mẫu khác được thêm các ch ất phụ gia sau (g trên 100g sản phẩm không tính vỏ bọc ): chiết xuất hương thảo trong ethanol (0,02 g), sợi Collagen ngâm tẩm với hương thảo dạng tự do (2 g), Collagen thủy phân tẩm chiết xuất hương thảo (2 g). Các mô liên kết tẩm hương thảo tự do được thêm vào khối nhồi theo hình thức ngậm nước (Collagen chuẩn bị theo tỷ lệ 01:04, Collagen thủy phân là 1:10).

Xúc xích được bảo quản ở 4°c trong không khí (tức là không có được đóng gói) và trong chân không (đóng gói trong vỏ bao nhân tạo không màu đư ợc làm từ nhiều lớp laminate - Cryovac BB4L).

Thành phần hóa học của xúc xích được thử nghiệm được trình bày trong bảng2.4.3.

Bảng 2.4.3 - Thành phần hóa học của xúc xích Wiener và xúc xích gan trong nghiên cứu [14]

Thành phần (g/100 g Sản phẩm)

Loại chât bô sung

Không bổ sung

Chât chiêt thảo mộc (tự do)

Chât chiêt thảo mộc trong hỗn hợp với collagen sợi

Chât chiêt thảo mộc trong hỗn hợp với collagen thủy phân

Xúc xích WienerAm 69,99 69,93 70,56 72,17Béo 14,03 14,44 13,73 13,39Protein 9,97 9,44 10,38 9,86Xúc xích ganAm 49,09 48,52 51,54 55,96Béo 36,75 36,94 33,63 30,58Protein 9,75 9,88 10,74 9,67



Xúc xích gan với việc bổ sung của chế phẩm collagen tẩm chiết xuất hương thảo có độ ẩm cao hơn đáng kể và ít chất béo hơn so với s ản phẩm mà không bổ sung collagen. Ngược lại, không có sự khác biệt có ý nghĩa th ống kê trong thành phần hóa học của xúc xích Wiener được chuẩn bị có và không có chế phẩm collagen. Trong thời gian lưu trữ xúc xích Wiener, mức độ oxy hóa lipid thấp hơn so với xúc xích gan.

Đây có thể là do phương pháp chế biến xúc xích Wiener giúp h ạn chế quá trình oxy hóa chất béo trong thời gian lưu trữ tiếp, ví dụ: ướp phụ gia (do nitrit natri và sodium ascorbate) và xông khói (hoạt tính ch ống oxy hóa của các hợp chất phenolic trong khói) (Decker & Xu, 1998).

Trong thời gian lưu trữ của cả hai sản phẩm, ảnh hưởng có 1 ợi của vi ệc bổ sung các chiết xuất hương thảo lên sự bền oxy hóa c ủa chất béo C& đư ợc tìm thấy (giá trị TBARS và peroxide thấp trong thời gian lưu tr ữ sản phẩm). Hiệu ứng này được quan sát thấy trong lưu trữ xúc xích cả trong không khí và trong chân không . Ngược lại, ứng dụng của bao bì chân không của xúc xích ức chế quá trình oxy hóa chất béo trong các sản phẩm này do hạn chế ti ếp xúc với oxi.

Hiệu quả của việc bổ sung s ợi Collagen và Collagen thủy phân như là chất mang chiết xuất hương thảo để hạn chế quá trình oxy hóa lipid thì khác nhau trên các s ản phẩm trong thí nghiệm.

Bảng 2.4.4 - Kết quả phân tích sản phẩm [14]Thành phân (g/100 g Sản phẩm)

Loại chât bô sung

Không bô sung

Chât chiêt thảo mộc (tự do)

Chât chiêt thảo mộc trong hỗn họp với collagen sợi

Chat chiêt thảo mộc trong hỗn hợp với collagen thủy phân

Chỉ sô peroxide (meq.02/kg lipid)1 ngày 2,84 1,87 1,87 2,40Bảo quản trong không khí3 ngày 2,88 1,92 1,55 2,25Bảo quản trong chân không21 ngày 3,09 2,36 1,84 2,88Chỉ sô TBARS* (mg MDA/kg sản phâm)1 ngày 0,28 0,23 0,21 0,29Bảo quản trong không khí3 ngày 0,30 0,24 0,23 0,29Bảo quản trong chân không21 ngày 0,24 0,21 0,19 0,24

*TBARS: các hợp chât tái hoạt hóa Thiobarbituric acid (Thiobarbituric acid reactive substances)



Đối với xúc xích Wiener , việc ứng dụng của sợi Collagen như là chất mang chiết xuất hương thảo làm tăng hi ệu quả của chất chống oxy hóa tự nhiên, kết quả là giới hạn sự hình thành peroxit trong quá trình bảo quản sản phẩm . Ngược lại, việc ứng dụng của Collagen thủy như là chất mang chi ết xuất hương thảo làm giảm hiệu quả chống oxy hóa của hương thảo trích xuất, bởi vì hà m lượng c ủa peroxit và TBARS trong xúc xích có chứa Collagen thủy phân tẩm chiết xuất hương thảo đã cao hơn đáng kể so với những mẫu sử dụng chi ết xuất hương thảo tự do.

Trong xúc xích gan, ảnh hưởng của hương thảo lên quá trình oxy hóa lipid khác nhau ở cả hai phương pháp bảo quản . Trong các sản phẩm được lưu trữ trong không khí (tức là không có bao bì), người ta quan sát th ấy rằng việc áp dụng các Collagen sợi như cha mang chất chiết thảo mộc có sự giảm nhẹ nhưng đáng kể hàm lượng peroxide so với sản phẩm mà chi ết xuất hương thảo đã được bổ sung trực tiếp. Ngược lại, trong quá trình b ảo quản của sản phẩm đóng gói chân không, không có tác dụng lợi thế được tìm thấy cho ứng dụng của chất mang này V ề hiệu quả chống oxi hóa. Như vậy, trong các mẫu xúc xích gan có ch ứa Collagen tẩm chiết xuất hương thảo, các giá trị peroxide đã không khác với các mẫu xúc xích gan mà chất chiết thảo mộc khô ng có chất mang , trong khi hàm lượng TBARS cao hơn đáng k ể.

Tương tự như trường hợp của xúc xích Wiener, ứng dụng của Collagen thủy phân như là một chất mang dịch trích hương th ảo ít hiệu quả hơn các sợi Collagen. Trong các sản phẩm có ngâm tẩm Collagen thủy phân, lưu trữ trong điều kiện không có bao bì hoặc trong chân không, giá trị peroxide và TBARS cao hơn đáng kể so với các sản phẩm bổ sung chất chiết thảo mộc trực tiếp .

Các khảo sát đã xác nh ận hiệu quả ức chế của chiết xuất hương thảo lên quá trình oxy hóa chất béo trong sản phẩm thịt chế biến. Ảnh hưởng của hương thảo lên sự ức chế của quá trình oxy hóa lipiđã đư ợc ghi nhận bởi rất nhiều các nghiên cứu, trong đó bao gồm xúc xích (Palic và cộng sự năm 1993; Chen và cộng sự năm 1999; Coronado và cộng sự năm 2002; Nassu, Goncalves và cộng sự năm 2003). Thuộc tính chống oxy hóa của chi ết xuất hương thảo là k ết quả từ các hợp chất phenolic chứa trong nó (Frankel và cộng sự năm 1996).

Các hợp chất này có đặc tính của các chất chống oxy hóa bậc 1, chúng hoạt động trong đó chủ yếu là phá vỡ chuỗi phản ứng của gốc tự do . Hai hoạt chất chính được tìm thấy trong cây hương thảo trích là camosol và camosic acid là tán nhân dập tắt của các gốc tự do (Lo " liger và cộng sự năm 1996; Basaga và cộng sự năm 1997).

Hoạt động của các chất chống oxy hóa chứa trong hương thảo chiết xuất cao, ảnh hưởng của chúng lên gi ói hạn của quá trình oxy hóa lipid trong các sản phẩm thịt (ở nồng độ 0,05- 0,1%) là thường xuyên so sánh với hoạt động của chất chống oxy hóa tổng hợp, ví dụ: BHT / BHA (Resurreccion & Reynolds, 1990).

Trên cơ sở kết quả trình bày trong nghiên cứu này, có thể tuyên bố rằng phương pháp bổ sung chi ết xuất hương thảo vào các sản phẩm thịt có hiệu q uả trên hoạt tính chống oxy hóa của nó. Việc bổ sung các trích xuất để xử lý sản phẩm thịt bằng cách sử



dụng sợi Collagen hạn chế quá trình oxy hóa chất béo ở mức độ lớn hơn trong trường hợp bổ sung trực tiếp các chất chống oxy hóa này . Điều này phù hợp vói kết quả của các nghiên c ứu trước đây, trong đó đánh giá hiệu quả của các chế phẩm mô liên kết lên các hoạt động chống oxy hóa của chiết xuất hương thảo trong sản phẩm thịt nhồi bong bóng (meatballs) khi bảo quản lạnh (Waszkowiak & Szymandera-Buszka, 2005). Các ứng dụng của sợi collagen tẩm chất chiết hương th ảo dẫn đến k ết quả giá trị peroxide thấp hơn. Ngược lại, việc sử dụng collagen thủy phân làm che bớt m ột phần hoạt tính chống oxy hóa của các chiết xuất, và kết quả là giảm tính bền oxy hóa trong các s ản phẩm.

Hoạt tính chống oxy hóa tốt hơn với việc sử dụng các collagen sợi có thể là kết quả của việc phân b 0 đồng đều hơn của hương thảo khi chế biến xúc xích . Trong quá trình xay cắt, ta dễ dàng hơn để phân phối vào khắp cả thịt xay thêm 2% collagen sợi tẩm chiết xuất hương thảo hơn là cho số lượng nhỏ (0,02%) của các chiết xuất vào trực tiếp.

Sự phân bố đồng đều c ủa chất chiết cũng có th ể là tác dụng của biến tính nhiệt giống như collagen là ph ải chịu trong quá trình chế biến nhiệt xúc xích (Pospiech và cộng sự 1995).

Một số ảnh hưởng khác có th ể là do các đặc tính khác c ủa chất mang áp d ụng, ví dụ: tính phân cực . Trong sản phẩm thịt chế biến, những hệ thống nhiều pha , chất xúc tác quá trình oxy hóa lipid và các sản phẩm tái hoạt hóa đư ợc hình thành từ quá trình nàyđư ợc phân phối cả trong nước và lipid. Như vậy, trong hệ thống như vậy vị trí của chất chống oxy hóa giữ vai trò qua trọng , phụ thuộc về độ hòa tan và phân cực (Frankel et al, 1996, Decker & Xu, 1998). Tính chất của collagen được tạo nên do hàm lượng cao của c ủa các axit amin và mạch bên ưa nư ớc (Slack, 1959). Việc áp dụng một chất mang ưa nư ớc cho chiết xuất hương thảo trong ethanol, không tan trong nước, có thể đã ảnh hưởng đến sự phân bố của các chất chống oxy hóa và tạo thuận lợi cho hoạt động của các chất hoạt động của nó, không chỉ trong lipid, mà còn trong toàn bộ sản phẩm. Các ảnh hưởng c ủa sự phân c ực của chất mang lên hoạt đ ộng của các chất chống oxy hóa được xác nhận bởi thực tế là các chiết xuất có hiệu quả hơn trong trường hợp của các loại xúc xích Wiener, một sản phẩm có một lượng nước tương đối

Ngược lại, một hiệu lực suy giảm đã đư ợc tìm thấy cho xúc xích gan với hàm lượng ch ất béo cao (36%). Trong các sản phẩm, các chất chống oxy hóa trên chát mangưa nước có lẽ đã có ít tiếp xúc V ới pha lipid, nơi mà quá ình oxy hóa ch ủ yếu xảy ra.

Các chất chống oxy hoá hoạt động hi ệu quả hơn trên chất mang collagen cũng có thể có kết quả từ sự hiện diện của các tương tác tương hỗ giữa các axit amin của các chất mang và các thành ph an chiết xuất hương thảo. Một so amino axit, do có nhóm chức năng đặc trưng , có khả năng tái sinh chất chống oxy hóa sơ cấp (Seher & Loschler, 1986). Điều này c ó thể dẫn đến sự gia tăng các hoạt động chống oxy hóa của các chất chứa trong chất chiết hương thảo.

Mặt khác, tương tác giữa các axit amin và các chất như các hợp chat phenolic rất phức tạp và có thể tương tác theo kiểu tương hỗ hoặc đ ối kháng. Có thể thấy rằng



proline có trong cấu trúc peptide có thể hình thành các phức với các hợp chat phenolic (Siebert, Troukhanova, & Lynn, 1996) và ức ch ế các chất chống oxy hóa trong hoạt động của chúng (Arts et al, 2002.). Tuy nhiên, liên kết của protein với các hợp chất phenolic không phải luôn luôn dẫn đến giảm các hoạt động chống oxy hóa (Riedl & Hagerman, 2001). Điều này cho thấy rằng mức giảm này chỉ xảy ra khi hoạt động của nhóm tham gia ức chế quá trình oxy hóa lipid tham gia vào việc hình thành các phức hợp protein-polyphenol. Sự hình thành của liên kết protein -polyphenol có lẽ cũng bị ảnh hưởng bởi cấu trúc không gian của protein, tức là sự sẵn có các nhóm chức năng ràng buộc các hợp chất polyphenolic. Lấy những điều này vào xem xét giúp gi ải thích sự khác biệt về hiệu quả của hai loại collagen V ề hiệu quả của hoạt động của các chất chống oxi hóa trong chất chiết hương th ảo. Sự giảm bớt đ ặc tính chống oxy hóa của chiết xuất hương quan sát thấy ở collagen th ủy phân (và do đó giảm tính bền oxy hóa đạt được trong các sản phẩm) có thể là kết quả của sự thủy phân xảy ra trong s ản xuất các chế phẩm này. Nhóm chức năng proline hình thành trong quá trình thủy phân có thể liên kết các chất hoạt động của chiết xuất hương thảo, hạn chế hoạt tính chống oxy hóa lipid của chúng .

Các chế phẩm collagen có tiềm năng được sử dụng như chất mang c ủa chiết xuất hương thảo trong việc sản xuất chế biến thịt, nhưng ứng dụng của các chế phẩm phụ thuộc vào loại và thuộc tính của chúng . Collagen dưới dạng sợi là m ột chất mang tốt hơn collagen thủy phân trong nghiên cứu này. Việc bổ sung chi ết xuất hương thảo vào các s ản phẩm thịt qua sợi collagen đã c ải thiện của hoạt tính ch ống oxy hóa. Tuy nhiên, để áp dụng thêm các chế phẩm protein như chất mang trong th ực tế, điều quan trọng là hi ểu cách rõ thuộc tính của chúng ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của các chất chống oxy hóa.

2.4.4 Tăng hiệu suất nấu và chống mất nước cho sản phẩm nhờ collagen [9]Collagen đóng vai ừ quan tọng trong cấu trúc của thịt và sản phẩm thịt. Ảnh hưởng

của collagen lên sản phẩm thịt phụ thuộc vào mức độ tương tác và khả năng tạo gel trong suốt quá trình nấu. Collagen tò những nguồn khác nhau đã được sử dụng để cải thiện khả năng giữ nước và giữ béo cho sản phẩm thịt (Webster và cộng sự 1982, Jobling 1984). Ngiồn collagen, trạng thái vật lý của nó và số lượng các liên kết chéo bền nhiệt ảnh hưởng đến lượng collagen sử dụng vào trong các ủ n phẩm thịt đã được nghiền nhỏ.

Protein collagen có ttể tinh chế để sử dụng trong các quá trình chế biến các sản phẩm từ thịt nhằm cải thiện tính chất chức năng của protein bằng cách cố định nước tự do làm kéo dài thời gian bảo quản sản p hẩm ( Prabhu và Doerscher 2000). Kenney và cộng sự (1992) đã sử dụng collagen thịt lợn như là một chất rẻ tiền để làm tăng hiệu suất nấu và độ kéo căng của thịt bò tái cấu trúc. Eiler và cộng sự (1993) đã sử dụng collagen bò vào sản phẩm thịt xay để xác định sự ảnh hưởng của nó lên pH, nhiệt độ nhũ hóa, cấp độ collagen và hiệu suất. Satterlee và cộng sự (1973) đã thêm da bò và da heo bị hydro hóa như một chất thay thế cho sữa khô không béo trong nhũ hóa xúc xích đã cho kết quả



tuyệt vời: hệ nhũ tương bền hơn và liên lết giữa nước và dầu cao hơn. Mặc dù collagen không phân hủy trong thịt băm nhưng nó kết hợp với myosin hòa tan bao phủ chất béo trong suốt quá trình nghiền, kết quả là làm tăng độ nhớt và bền hệ nhũ tương.

Ở mức độ thấp, collagen có tác dụng ổn định sự hao hụt khối lượng và cấu trúc keo trong ản phẩm thịt. Thêm collagen làm tăng sự vững chắc và có thể làm tăng nước trong xúc xích (John 1984). Collagen có thể sử dụng để giảm tính không vững của xúc xích có hàm lượng béo thấp. Một nghiên cứu của Osburn và cộng sự (1997) đã đánh giá về khả năng liên kết nước của mô liên kết thịt lợn.

Mô liên lết thịt lợn tạo gel bằng cách gia nhiệt ở 70 °c làm tăng liên Ất nước cũng như khả năng cứng vững của gel. Trái lại, khi thêm gel mô liên kết thịt lợn 10% hay 15% vào xúc xích xông khói làmảgi độ cứng của xúc xích và gia tăng nước trong nó.

Trong nghiên cứu năm 2004 của Prabhu và cộng sự , ảnh huửng của collagen trong các ản phẩm thịt lợn lo ại rứũ tương và sản phẩm nguyên cơ được đánh giá. Tám phương pháp xử lý với xúc xích Frankfurter (hàm lượng collagen thịt lợn lần lượt là 0%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, và 3,5%) và 4 phương pháp y ừ lý với jam -bon (hàm lượng collagen từ lợn lần lượt là 0%, 1%, 2%, và 3%) được xây dựng. Xúc xích và jam-bon đã được đánh giá về hiệu suất nấu, màu sắc, cấu trúc và đặc tính cảm quan. Ket hợp collagen thịt lợn ở 1% và cao hơn làm tăng hiệu suất nấu trong xúc xích nhưng không có tác éng trong jam-bon. Thử nghiệm cho thấy không có sự khác biệt đáng kể khi sử dụng collagen từ lợn ở 2% cho cả xúc xích và jam-bon.

Xúc xích \ới tất cả các phương pháp xử lý có hàm lượng béo tò 22,13% đến 23,84%, hàm ẩm từ 57,4% đến 60,37%, và hàm luợng protein tò 12,91% đến 15,11%. Jam-bon \ủi tất cả các phương pháp xử lý có hàm lượng béo từ 2,74% đến 3,4%, hàm ẩm 74,36% đến 77,15%, hàm lựmg protein 15 ,88% đến 18,01%. Hàm lượng protein thay đổi từ 16,3% (mẫu đối chứng) đến 16% (mẫu xử lý với 3% collagen).



0.0 15 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 ISFat (%) 22.13a 22.65a 23.84a 22 88a 22.24a 23.06a 2374a 22.75

aMoisture (%) 60.37a 59.54a 58 56a 59.03a 59.05a 58 29a 57.42a 5780aPfCHCin (%) 12.91a 13.10a 13.05a 13.75a 1120a 14.24a 14.58a 15.11

aCooked yield (%)

88 82a 89 59ab

89 77b 8938b

89.78b 09 92b 90.14b 90.01bWeek 4 purge

(%)076a O.S4ab 0 62bc OSObc 046bcd 0 39cd 0 30de 0

20deWeek 8 purge (%)

«75a 0 56ab 0.44abc 0.32bc

0.28bc 0.23ÒC

0.18c 0.18cPeak load (kg) 9.09a 9.45a 8.73a 10.06a ll.asa 11.75a 12.20a 13.4B

aEilenoc 1' 49.57a 50.66a 51.02a 51.16a 51.09a 50.64a 52.10a 51.81aExieoor a* 14.42a 13.65a 14.01a 13.52a 13 84a 14.30a 13.57a 13.47aEiteflOib’ 16.76a 16.77a 17.33a 17.16a 17.26a 17.58a 17.33a 17.33aInterior L* 59.74a 60.25a 6100a 60.66a 59.50a S9.77a 59.18a 58.62aInterior a* 8.60a 8.57a 8.59a 8.64a 8.83a 8.88a 889a 8.77a

Interior b* 10.92a 11.24aE)

11.43* 11.41ab

11.72DC

11.82ỒC

11.90bc 12.17c

**a: giá trị độ màu trên thang xanh lá cây - đỏ ***b:

giá trị độ màu trên thang vàng - xanh dương

Bảng 2.4.6 - Kết quả phân tích g ần đúng thành phần jambon vói những hàm lượng collagen khác nhau [9]

% Pork collagen*

0. 0 1.0 2.0 3.0

Fat (%) 2.74a 3.21b 3.40bc 3.39cMoistura (%) 77.15a 75.66a 74.63a 74.36bProtein (%) 15.88a 17.21a 17.81a 18.01aPFF* (%) 16.30 1690 16.70 16.00Cooked yield (%) 90.04a 90.15a 90.35a 90.21aWeek 2 purge (%) 4.34a 3.44a 3.11a 2.60aWeek 4 purge (%) 4.11a 3.57ab 3.29b 2.50cWeek 6 purge (%) 4.37a 3.09a 2.80a 2.32aWeek 8 purge (%) 4.06a 2.86b 2.91b 2.65bPeak load (kg) 1.68a 1.94a 2-OOa 1.69a

*L: độ sáng - tối

% Port Collin1

Bảng 2.4.5 - Kết quả phân tích thành ph ần xúc xích vói những hàm lượng collagen khác

nhau [9]




r 65.25a 64.88a 63.30a 63.10aa* 12 09a 12.03a 12.43a 12.51a6* 9.00a 9.55a 10.22a 10.49a



Hiệu suất nấu của xúc xích được trình bày ở bảng trên. Có sr hao hụt khối lượng xuất hiện trong suốt quá trình xử lý nhiệt và làm lạnh xúc xích. Không có sự khác nhau đáng kể giữa xúc xích không qua xử lý và xúc xích xử lý với 0,5% collagen thịt lợn. Tuy nhiên, khi thêm collagen 1% và cao hơn làm tăng hiệu suất nấu. Bài báo cho thấy rằng việc thêm collagen cải thiện hiệu suất nấu của thịt bò tái cấu trúc. Trong nghiên cứu gần đây cho thấy rằng việc sử dụng collagen thịt lợn cải thiện hiệu suất nấu ở bã thô và xúc xích chia nhỏ. Schilling và cộng sự (2003) báo cáo rằng có thể kết hợp protein cơ và protein collagenẩìliên kết nước trong tái cấu trúc không xương, jam - bon lưu hóa từ thịt lợn chất lượng cao. Tuy nhiên, đối với thịt lợn kém chất lượng, như thịt đã tái, mềm, PSE, sự kết hợp của protein cơ và protein collagen cắc chắn là không thể vì protein bị biến tính trong thịt PSE (Offer 1991). Hiệu suất nấu của jambon được trình bày ở bảng 2.4.6. Ở đây không có sự khác biệt đáng kể tronẸ hiệu suất nấu giữa jam-bon chưa qua xử lý và đã xử lý. Mặc dù xu hướng tăng hiệu suất khi mức độ collagen gia tăng. Schilling và cộng sự

Ở đây không có sự khác biệt đáng kể trong đánh giá ấu trúc của các mẫu xúc xích đã xử lý, mặc dù có sự gia tăng giá trị tại đỉnh khi mức độ collagen tăng. Tương tự, không có sự khác biệt đáng kể trong đánh giá cấu trúc của các mẫu jam-bon đã xử lý.

Việc thêm collagen thịt lợn không cải thiện liên kết ở các mẫu xử lý với thịt bình thrờng nhưng nó cải thiện liên kết protein-protein trong tít PSE. Do đó, việc thêm collagen có ttẻ cung cấp tí nh chất chức năng cần thiết của protein đã bị mất do protein biến tính ở thịt PSE.

Việc thêm collagen lợn dường như không ảnh hưởng đáng kể lên màu sắc bề mặt của xúc xích. Giá trị L, a, b của các mẫu xử lý không khác nhau đáng kể. Tuy nhiên, vệc thêm co llagen thịt lợn ảnh hưởng đáng kể giá trị b bên trong xúc xích xử lý với 2% collagen và cao hơn.

Việc thêm collagen lợn dường như không ảnh hưởng đáng kể lên màu sắc bề mặt của jam-bon. Mặc dù, ở đây có xu hướng gia tăng sắc vàng trong jam-bon khi tăng mức độ collagen thịt lợn nhưng nó không đáng kể khi so sánh \ới mẫu chưa xử lý.

Việc kết hợp 3% collagen thịt lợn cho kết quả là giá trị CIE b cao hơn trong jam-bon không xương tái ấu trúc (Schilling và cộng sự 2003). Điều này cho thấy giá trị b cao hơn khi sử dụng thịt PSE so với thịt thông thường.

Đánh giá cảm quanMầu xúc xích xử lý với collagen 3,5% được so sánh với mẫu chưa qua xử lý trong

phép thử tam giác, 21 trong số 30 người thử có thể chỉ ra mẫu khác chính xác. Đối với mẫu xử lý với collagen 2,5% được so sánh với mẫu chưa qua xử lý, 21 trong 30 người thử có thể chỉ ra mẫu khác chính xác. Ket quả, mẫu xúc xích xử lý với collagen 2% được so sánh với mẫu chưa qua xử lý trong phép thử tam giác, chỉ có 13 trong số 30 người thử có thể chỉ ra mẫu khác chính xác. Điều này cho thấy không có sự khác biệt đáng kể giữa mẫu đã xử lý 2% collagen và mẫu chưa qua xử lý.

Người thử không thể phân biệt đối với mẫu jam-bon xử lý collagen 1% và 2% với mẫu chưa qua xử lý. Chỉ có 11 trong số 30 người thử có thể chỉ ra mẫu khác chính xác đối với mẫu xử lý 1% collagen, và 15 trong số 30 người thử có thể chỉ ra mẫu khác


ủng dụng coỉỉagen trong chế biến thịt - thủy sản

chính xác đối với mẫu xử lý 2%. Điều này cho thấy không có sự khác biệt đáng kể giữa mẫu đã xử lý 1 % và 2% collagen và mẫu chưa qua xử lý.

Như vậy, việc bổ sung collagen từ lợn đã cải thiện đáng kể hiệu suất nấu và làm lạnh trong xúc xích khoảng 1%. Collagen chống hao hụt do mất nước có hiệu quả trong cả xúc xích và thịt ham tái cấu trúc sau khi cả 4 và 8 tuần lưu trữ trong tủ lạnh. Không có sự khác biệt đáng kể về cấu trúc đã được quan sát trong cả hai loại sản phẩm, mặc dù các dữ liệu trong cả hai trường hợp cho thấy cấu trúc vững chắc hơn một chút do hàm lượng sử dụng của collagen đã tăng lên.

Việc sử dụng các collagen thịt lợn như một chất kết dính và như chất thế liệu trong sản phẩm dạng nhũ tương cung cấp sự hấp thu và giữ ẩm tốt, vì vậy khi chế biến nhiệt, tổn thất nấu là tối thiểu . Điều này cho phép xử lý thịt một cách linh hoạt để tối đa hóa điều kiện chế biến, ngay cả khi bằng cách nấu ở nhiệt độ cao trong thời gian dài để kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm và có thể cải thiện an toàn thực phẩm. Việc giảm sự mất nước khi bổ sung colla gen vào sản phẩm giúp kéo dài hạn sử dụng và có thể gia tăng an toàn thực phẩm bằng cách giảm thiểu hàm lượng nước tự do.

Ket quả của nghiên cứu này có thể cho ta cái nhìn sâu sắc về việc collagen có thể được sử dụng hiệu quả trong chế biến thịt để nâng cao chất lượng sản phẩm. Collagen có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất nấu , chống mất nước , kiểm soát cấu trúc sản phẩm . Ket quả cho thấy không có sự khác biệt đáng kể (đến hàm lượng collagen bổ sung là 2%) đối với cả hai sản phẩm nhũ tương hóa và nguyên cơ. Từ đó cho thấy collagen là một thành phần tương thích trong một hệ thống thịt chế biến về cả các hương vị và chức năng, cung cấp lợi ích kinh tế đố với nhiều thiết bị sản xuất và chế biến.

2.4.5 Collagen thay thế một phần nguyên liệu trong sản phẩm thịt chế biến[1,10]

Thịt lợn tươi, xúc xích là một trong những thành phần th ịt phổ biến trong các thực đơn điểm tâm . Trong công bố tài chính năm 1981, khoảng 500 nghìn tấn sản phẩm đã đư ợc chuẩn bị và chế biến (Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ 1984). Với một khối lượng lớn các sản phẩm xúc xích như vậy trên th ị trường, đã có một xu hướng phát triển sản phẩm phù hợp để sử dụng như chất độn. Collagen là một trong những sản phẩm đã được điều tra. Sản phẩm thủy phân từ da bò hoặc có tác dụng giữ nước và khả năng giữ chất béo tốt hơn mẫu đối chứng trong chế biến xúc xích . Hàm lượng protein cao của các sản phẩm th ủy phân cải thiện sự ổn định trong khi nấu cho hệ nhũ tương xúc xích (Satterlee và Zachariah 1973). Ảnh hưởng của collagen lên các tính ch ất chức năng của xúc xích Bologna bằng cách thay th ế thịt nạc ở mức 10, 20 và 30% bởi collagen cho thấy tiềm năng của nó như là một chất độn (Schalk 1981). Collagen cũng được sử dụng trong xúc xích nhũ tương mịn thay th ế cho thịt nạc vào ở hàm lượng 5, 10 và 15% trong khi vẫn giữ không đổi chất béo ở 25% (Gielissen 1981). Chavez (1983) thêm collagen ướt vào thịt bò xay ở 0, 10 và 20%



như là thành phần thay th ế thịt nạc, lưu trữ các sản phẩm hỗn hợp ở -15°c cho đến hai tuần và quan sát thấy rằng các mẫu trên có k ết cấu và độ mọng nước tốt hơn so V ới những mẫu không có collagen thêm nhưng hương vị tổng thể và mức độ chấp nhận giảm khi collagen gia tăng.

Sản phẩm xúc xích như Weiners và Bologna thường được làm thành dạng ít mềm dịu và collagen là m ột thành phần phổ biến trong các s ản phẩm đó. Các nhà sản xuất xúc xích sử dụng thịt với hàm lượng collagen cao đ ể giảm chi phí sả n xuất. Tuy nhiên, hàm lượng collagen thư ờng giới hạn từ 12 đến 15 phần trăm của tổng số thành phần thịt để tránh các khuyết tật lớn trong sản phẩm cuối. Satterlee et al. (1973) đã sử dụng collagen tò da bò trong xúc xích như là m ột thành phần m ở rộng và là ch ất kết dính. Họ thấy rằng các chế phẩm collagen thủy phân có thể được sử dụng để thay thế sữa không béo trong nhũ tương th it. Whitmore et al. (1970) cho rằng các thuộc tính kết hợp và cấu trúc c ủa sợi collagen có thể có các chức năng khác nhau trong thực phẩm. Elias et al. (1970) đã chỉ ra một số ứng dụng có thể có của collagen dạng s ợi hoặc dạng hạt trong các sản phẩm thịt.

Ngành giết mổ bò ở Mỹ cho sản lượng da khoảng 1,5 triệu tấn mỗi năm. Các thời kỳ nhu cầu thấp dẫn đến việc dư thừa , không sử dụng lượng da này . Điều này đã khuyến khích nhiều khảo sát để tìm ra các ứng dụng thiết thực từ da của ngành giết mổ bò. Trung tâm nghiên cứu USDAđã phát tri ển quy trình sản xuất collagen tò da bò (phế liệ u của ngành giết mổ bò ). Ngoài ra, Komanowsky và cộng sự năm 1974 đã nghiên cứu quy trình đ ể sản xuất sợi collagen từ da bò để ứng d ụng vào thực phẩm và đảm bảo sẵn có trên quy mô thương mại. Việc sử dụng collagen thực phẩm này đã cung cấp một protein mở rộng có tiềm năng rất lớn cho ngành công nghiệp thịt, nhất là trong lĩnh V ực của các loại thịt chế biến.

Trong báo cáo nghiên cứu của Rao và cộng sự năm 1981, các nhà nghiên cứu đã sử dụng collagen thực phẩm để thay th ế một phần thịt nạc trong công thức xúc xích Bologna dạng thô và dạng nhũ tương mịn . Các mẫu xúc xích Bologna dạng thô được chuẩn bị với sự thay thế 0%, 10%, 20% và 30% thịt nạc bằng s ợi collagen. Còn trong xúc xích Bologna dạng m ịn, thịt nạc đã được thay thế bằng sợi collagen ở 0%, 4,7%, 8,9% và 12,8%. Ảnh hưởng của collagen lên hàm lượng protein thô , lipid, độ ẩm, chất lỏng được giữ lại , tổn thất nấu , độ ổn định nhũ tương, pH, màu s ắc, và đô trượt (lực cắt) của sản phẩm được tiến hành nghiên cứu.

Thịt bò xay và collagen (Trung tâm nghiên cứu USDA, Philadelphia, Pennsylvania) có độ ẩm trung bình là 78,2% tức hàm lượ ng chất khô trung bình là 21,8% được sử dụng. Tỷ lệ phối trộn giữa các thành phần trong công thức làm xúc xích Bologna dạng thô và dạng mịn đươc trình bày như trong bảng 2.4.9.Bảng 2.4.7 - Thành phần công thúc xúc xích Bologna dạng thô [1]

Collagen bô sung(%)

Collagen bô sung(g)

Thit bò xay(g)’

Mỡ(g)

0 0 4471,90 68,1010 340,50 4063,30 136,20



20 681,00 3586,60 272,4030 1021,50 3132,60 385,90

Bảng 2.4.8 - Thành phần công thúc xúc xích Bologna dạng mịn [1]Tỷ lệ thay thê nạc

(%)Thịt nạc (kg) Mỡ

(kg)Collagen (kg) Nước

(kg)0,0 6,760 2,320 0,000 1,0944,7 6,397 2,361 0,318 1,0858,9 6,084 2,388 0,608 1,08012,8 5,766 2,447 0,867 1,067

Kết quả thu được như sau:

Xúc xích Bologna dạng thô

Bảng 2.4.9 - Tính chất sản phẩm xúc xích Bologna dạng thô đã đưực bổ sung collagen với các hàm lượng khác nhau [1]

Characteristics _______________________________________Food-grade hide collagen0% 10% 20% 30%

Percent shrinkage3 7.19± 0.07 7.58± 0.13 7.51 ± 0.47 7.47 ± 0.30Volume changebcc 9.37± 1.76 10.84± 2.54 9.07± 3.50 9.50- 1.84Emulsion stability of rawc 5.63 1.22 6.63± 0.52 6.75± 0.51 7.15± 2.63Expressible juiceta 54.60± 30.40 54.80 ± 20.60 54.60± 28.20 56.26 ± 37.2

0"noisture*5 62.23 ± 0.38 62.05± 0.31 62.36± 0.45 53.22 ± 0.84Percent oroteinb 13.92± 0.09 13.67+ 0.05 13 84 + 0.12 14.04± 0.05Percent ;atb Color va ue

20.24 ± 0.59 20.81 ± 3.18 19.81 ± 4.94 19.21 ± 1.28

L valueb 41.34± 0.64 41.98- 0.65 42.66± 0.99 42.52 r 0.68a value15 10.67± 0.28 10.52± 0.35 9.86r 0.64 9.43 ± 0.22b valueb Texture 7.65± 0.22 7.67± 0.19 7.50 i 0.19 7.43 ± 0.14

Peak forceb kg-f 22.69 ± 2.82 19.38 2.94 21.40± 2.59 20.19± 2.54Peak areab cm2 2.30± 0.31 2.11 ± 0.29 2.26± 0.21 211 ± 0.32

Các giá trị tổn thất nấu, thay đổi thể tích, tỷ lệ phần trăm độ ẩm, mọng nước, hàm lượng ch ất béo và protein của xúc xích Bologna thô V ới 10, 20 và 30 phần trăm collagen không khác nhau về mặt th ống kê so với mẫu đối chứng (0 phần trăm collagen). Màu sắc của sản phẩm cho th ấy một sự khác biệt đáng kể giữa các phương pháp xử lý . Độ sáng (L) có xu hướng tăng trong khi độ đ ỏ và độ vàng (a, b)có xu hướng giảm với mức độ tăng collagen. Xu hướng này có thể là do màu trắng của collagen.

Các kết quả nghiên cứu trên cấu trúc chỉ ra rằng độ cứng của sản phẩm giảm ở cả ba mức collagen bổ sung . Những thay đổi trong kết cấu có thể liên quan với những thay đổi hóa học trong collagen. Sự gel hóa tương đối của collagen trong các mẫu có hàm lượng collagen bổ sung tăng dần thì tăng dần và do đó gi ảm ở độ cứng của sản phẩm. Đồng thời,




kết quả từ nghiên cứu cũng cho thấy hình dạng bên ngoài , bề mặt sản phẩm cũng không có s ự khác biệt đáng kể so với mẫu không bổ sung collagen .

Mặc dù các dữ liệu về sự ổn định nhũ tương không cho thấy b ất kỳ sự khác biệt nào gi ữa các phương pháp xử lý , các giá trị về độ ổn định nhũ tương cao hơn m ức chấp nhận được cho một nhũ tương thông thường . Mặc dù xúc xích Bologna dạng thô không phải là một loại xúc xích nlũ tương, các th ử nghiệm về độ ổn định nhũ tương được thực hiện để so sánh hiệu quả bổ sung collagen ở các mức độ khác nhau .

Xúc xích Bologna dạng nhũ tương mịn

Thay thế nạc bang collagen ảnh hưởng không đáng kể đến lipid, độ ẩm và protein thô trong nhũ tương nguyên liệu và sản phẩm đã n ấu chín.Bảng 2.4.10 -Các thông số bị ảnh hưởng bởi hàm lượng colla gen bố sung trên sản phẩm

xúc xích Bologna dạng nhũ tương mịn [1] Hàm lượng collagen (%)

Tôn thât nấu (%)

Lipid(%)

Âm (%) Proteinthô (%)

pH (sảnphẩmchín)

Châtlỏnggiữlại(%)

Lựccắt(kg)

0 5,78 20,75 60,18 14,77 6,07 47,68 16,164,7 6,04 20,65 60,28 14,96 6,09 46,18 16,918,9 6,12 20,59 60,12 14,76 6,04 43,03 20,9312,8 6,00 20,66 60,21 14,71 6,06 44,40 22,30

Bảng 2.4.11 - Các thông số bị ảnh hưởng bởi hàm lượng collagen bổ sung trên nguyên liệu xúc xích Bologna dạng nhũ tương mịn [1]

Collagen(%)

Lipid (%) Am (%) Protein(%) Độ bên nhũ tương

pH(nguyênliệu)

Hình 2.4.1 - Tiết diện cắt ngang của sản phẩm xúc xích Bologna (0: không bổ sung collagen; 10: bổ sung 10% collagen; 20: bổ sung 20% collagen; 30: bổ sung 30%

collagen) [1]



0,0 20,14 62,17 14,07 0,77 5,784,7 19,73 62,29 14,26 1,84 5,798,9 19,87 62,30 14,18 1,57 5,7812,8 19,60 62,30 14,16 2,86 5,79

Sự khác bi ệt về hàm lượng chất lỏng giữ lại , tổn thất n ấu và màu sắc xúc xích nấu chín cũng đư ợc coi là không có ý ngía. Collagen cũng đư ợc nhận th ấy không có ảnh hưởng lên pH c ủa nguyên liệu và sản phẩm . về độ bền nhũ tương thì kết quả kiểm tra cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa giữa các phương pháp xử lý, mẫu đối chứng ổn định hơn so với các mẫu có bổ sung collagen thay thế . Tuy nhiên, theo Saffle và cộng sự (1964), độ ổn định nhũ tương ở giá tr ị dưới 4 là chấp nhận được. Collagen tăng cao điểm lực lượng cần thiết để cắt lát sản phẩm . Các collagen thêm vào công thức xúc xích trong nghiên cứu là collagen dạng sợi V ới một phần hòa tan thấp và do đó có thể có dẫn đến sự gia tăng lực cần thiết để cắt lát sản phẩm. Một lần nữa, collagen đã đư ợc tích hợp vào pha nước của nhũ tương có th ể đã bi mắc vào trong mạng lưới c ủa myofibril protein . Việc n ấu sẽ cố định các collagen không hòa tan trong ma ng không gian ba chiều của các phân t ử myosin dẫn đến độ bền kéo cao hơa Tuy nhiên, lưý rằng thay đổi kết cấu cũng như những thay đổi nhận thấy trong sự ổn định nhũ tương không rõ ràng khi kiểm tra ngẫu nhiên sản phẩm.

Tóm lại, không có tác dụng phụ của collagen thêm vào ảnh hưởng lên sự mất nước, thay đổi thể tích, độ bền nhũ tương , hàm lượng nư ớc tự do và tổng số hoặc hàm lượng chất béo và protein thô trong các mẫu sản phẩm có bổ sung collagen so V ới mẫu kiểm soát. Sự thay đổi màu s ắc và cấu trúc sản phẩm đư ợc nhận thấy trong sản phẩm

với hàm lượng cao c ủa collagen. Tuy nhiên, thay đổi này không rõ ràng khi kiểm tra bằng mắt các sản phẩm trong nghiên cứu . Thay thế thịt nạc bang collagen trong xúc xích Bologna dạng nhũ tương mịn ảnh hưởng không đáng kể đến hàm lượng lipid , độ ẩm, hoặc protein thô trong nguyên liệu s ống hoặc sản phẩm n ấu chín. Độ pH, chất lỏng giữ lại , tổn thất n ấu và sự khác biệt màu sac do collagen thay thế cũng không đáng kể. Tuy nhiên, lực yêu cầu để cắt các lát sản phẩm tăng lên đáng k ể nhưng những thay đổi cấu trúc không hi ện lên rõ rà ng. Collagen cũng gi ảm đáng kể sự ổn định nhũ tương, nhưng không dưới mức chấp nhận được. Dựa trên các kết quả này đã kết luận rằng việc sử dụng collagen từ da bò cho sản phẩm xúc xích bologna thô và dạng nhũ mịn là khả thi.

Ngoài ra, trong một nghiên cứu khác của G.c. ARGANOS A và cộn g sự năm 1986, tính khả thi của việc thay th ế collagen cho các phần của mô nạc hoặc mô mỡ trong xúc xích lợn và những tác động khi bảo quản hỗn họp nguyên liệu chưa n ấu chín và sản phẩm n ấu chín về tổng số vi sinh vật hiếu khí , màu sắc, kết cấu, hiệu suất nấu , mức độ ôi và đặc tính cảm quan đã được tiến hành nghiên cứu .

Collagen được chuẩn bị theo phương pháp c ủa Turkot và cộng sự (1978) đã được sử dụng trong nghiên cứu này. Collagen được rã đông và được lọc qua phễu Buchner ở 4°c



trong 12 h. Trọng lượng của mỗi phần được đo và tỷ lệ của lỏng với rắn được tính toán là 6:5 (w/ w). Sau khi lọc, các phần rắn được trộn kỹ trong 2 phút để có được một hỗn họp đồng nhất. Các chất lỏng được kết hợp và pha trộn tương tự.

Số lượng tính toán của nạc xay, mỡ xay và collagen cho m ỗi công thức xúc xích (cho ở bảng bên dưới ) được trộn lẫn trong 2 phút với 61,6 g muối (1,54%), 2,2 g rau mùi (sage) (0,06%), 4,4 g ớt đỏ (0,117%) và 8,8g tiêu đen xay (0,22%). Hỗn hợp xúc xích được nghiền m ột lần thông qua thiết bị nghiềm t ấm 0,64 cm, phân phối đều các mô mỡ, mô nạc, và collagen.Bảng 2.4.12 - Công thức chế biến xúc xích [10]

Mâu Thành phần thay thế

Hàmlượngcollagen(%)

Nac(gj

Mỡ(g)

Collagen phần rắn (g)

Collagen phần lỏng (g)

coo Không 0 2776 1224 0 0L05 Nac 5 2576 1224 91 109L10 Nac 10 2376 1224 182 218L15 Nac 15 2176 1224 273 327L20 Nac 20 1976 1224 364 436F05 Mỡ 5 2776 1024 91 109F10 Mỡ 10 2776 824 182 218F15 Mỡ 15 2776 624 273 327F20 Mỡ 20 2776 424 364 436

Vỏ Supralon (kích thước 90 mm, đường kính 6,6 cm) được cắt thành dải 25cm và nhồi xúc xích bằng cách sử dụng máy nh ồi cơ khí. Sản phẩm đư ợc lưu trữ trong một tủ giữ nhi ệt độ thấp ở 0°c. Tất cả hoạt động liên quan đến việc chuẩn bị của sản phẩm được thực hiện tại 4°c.

Các phân tích hóa học của chín mẫu xúc xích thịt lợn khác nhau được thể hiện trong bảng bên dưới . Đối với các phương pháp xử lý thay th ế nạc, tỷ lệ chất béo, protein thô và độ ẩm tương tự nhau. Tỷ lệ chất béo giảm trong khi tỷ lệ phần trăm của các nước gia tăng cho các phương pháp xử lý thay th ế mỡ. Sự giảm lượng chất béo trong xúc xích có thể được quy là do colalgen vì hàm lư ợng chất béo của nó là rất thấp. Chỉ có tỷ lệ protein vẫn tương đối ổn định.Bảng 2.4.13 -Phân tích thành phần hóa học của xúc xích và collagen [10]

Mâu xúc xích Mỡ (%) Protein thô ( % ) Am (%)

coo 29,86 13,68 55,19L05 30,02 13,34 55,18L10 28,66 12,94 56,39L15 29,56 12,49 56,59LZ0 28,88 12,74 58,12F05 27,44 13,87 56,61



F10 24,66 13,58 58,30F15 20,29 14,60 63,90F20 17,17 14,42 67,45Collagen

1 0,40 19,53 79,092 0,31 18,00 79,153 0,33 17,56 78,274 0,31 19,97 78,80Trung bình 0,34 18,76 78,82

Hệ số 5,56 được sử dụng để chuyển đổi nitơ thành protein trong collagen. Mặc dù việc bổ sung collagen có thể ảnh hưởng đến tổng so protein trong xúc xích thịt lợn, nhưng hệ số 6,25 vẫn cònđược sử dụng để tính toán phần trăm protein trong xúc xích nấu chín. Lượng protein do đóng góp của các collagen là một phần nhỏ của protein tổng số. Vì vậy, bất kỳ tính toán liên quan đến một hệ số khác cho collagen sẽ mang lại giá trị protein cao hơn một chút hơn so với protein của mẫu đối chứng.

Tổng số vi khuẩn trong xúc xích thay thế nạc hoặc thay thế mỡ không khác nhau ở tất cả mức độ thay thế. Tuy nhiên, tổng số vi sinh vật đã bị ảnh hưởng do thời gian lưu trữ trong cả hai dạng sản phẩm. Từ tuần 0 tới tuần thứ 2, lượng vi sinh vật trong sản phẩm đã tăng gần 2 log và sản phẩm xúc xích thay thế chất béo tăng cao hơn so với xúc xích thay thế nạc. Sự khác biệt này là do độ ẩm cao hơn trong xúc xích thay thế chất béo. Từ thứ hai và tuần thứ tư, số lượng vi khuẩn tăng 0,5 log cho cả hai loại thay thế. Điều này cho thấy vi khuẩn phát triển có đã bắt tiến đến pha cân bằng của tăng trưởng. Cuối cùng, số lượng vi sinh vật trong cả hai trường hợp bắt đầu chững lại giữa thứ tư và thứ sáu lưu trữ, cho thấy rằng sự tăng trưởng của vi khuẩn đã đạt tối đa và đạt đến pha cân bằng. Thịt xay với hàm lượng vi sinh vật khoảng log 7 thường được coi là hư hỏng. Trong các sản phẩm này có không có dấu hiệu thối rữa nhận biết các loại vi sinh vật mà chỉ biết tổng số vi sinh vật trong sản phẩm .



Tăng mức collagen làm giảm các giá trị TBA của cả hai loại sản phẩm . Xúc xích với mức độ thay thế (nạc hoặc mỡ) 10, 15, và 20% (Ë giảm TBA so với xúc xích thay thế ở mức 5% hoặc mẫu đối chứng . Trong trường hợp của xúc xích thay thế chất béo, sự giảm giá trị TB A khi tăng hàm lượng collagen có thể dự kiến được vì tổng số các axit béo chưa Ẽo hòa trong xúc xích ít òn tình thr ờng. Mặt khác, sự giảm sút trong các giá trị TBA với sự gia tăng của collagen không dự kiến được cho xúc xích thay thế nạc vì hàm lượng chất béo của các sợi collagen ướt là tương tự. Có thể là do collagen hoặc collagen cùng với các thành phần xúc khác trong xích ức chế quá trình oxy hóa của các axit béo chưa tão hòa. Olcott và Kuta (1959) cho thấy các amino acid proline, đặc biệt hiệu quả trong việc làm giảm quá trình oxy hóa của các loại dầu thực vật với các chất chống oxy hóa tự nhiên. N-hydroxyproline và nitroxide proline (al Lin er năm 1974.) và proline (Revanker 1974) ãttđư ợc tìm thấy để có hiệu lực chống oxy hóa trong các hệ thống khác nhau. Các collagen thực phẩm với một hàm lượng cao proline và hydroxyproline sẽ hoạt động như một chất chống oxy hóa kết hợp với các hoạt động chống oxy hóa tự nhiên của rau mùi (sage) (Jacobson 1973), một gia vị trong chế biến xúc xích.

Bảng 2.4.14 - Các thông số bị ánh hưởng bởi hàm lượng Collagen bổ sung và thòi gian

lưu trữ sản phẩm [10]Collagen Lượng vi

sinh vật (log/g)

TBA* (mg/kg )

Hiệu suât nấu (%)

Câu trúc (Kg/g)

Mức collagen thay thêcoo 7,26 0,72 70,93 8,62L05 6,93 0,74 71,15 8,18L10 7, 06 0,58 69,76 8,30L15 6, 88 0,57 70, 04 8,70L20 6,91 0,49 68,58 8,24F05 7,09 0,70 70, 90 8,36F10 7,18 0,60 74,16 7,35F15 7,04 0,59 73,27 7,76F20 7,23 0, 52 75,84 5,83

Thời gian lưu trữThay thê nạc0 5,36 0,53 72,94 8,482 7,17 0,50 70,71 8,914 7,72 0,73 68,79 8,576 7,78 0,72 67,97 7,66Thay thê m<

ỳ0 5,38 0,53 76,73 7,482 7,43 0,52 73,20 7,904 7,90 0,74 71,14 7,776 7,92 0,72 71,15 7,19

*TBA: thiobarbituric acid



Các giá trị TBA của các loại xúc xích tăng trong thời gian lưu trữ. TBA cho cả xúc xích thay thế nạc và xúc xích thay thế chất béo có giá trị tương tự cho các tuần 0 và 2, cho thấy rằng xúc xích đã được ổn định trong hai tuần đầu tiên lưu trữ, có thể là do hoạt động chống oxy hóa của các loại gia vị, proline và hydroxyproline. Có sự gia tăng trong giá trị TBA giữa tuần 2 và 4 trong cả hai dạng sản phẩm. Các phản ứng oxy hóa đã tiến đến một mức độ đo lường được. Giữa tuần 4 và 6, các TBA cho cả hai loại xúc xích dường như (Ẽ ch ững lại. Các sản phẩm có giá trị TBA ít hơn 1,0 nói chung không có phát hiện ra mùi và hương vị do sự tự oxi hóa lipid.

Thay thế nạc ở mức 20% giảm hiệu suất nấu . Ở mức thay thế thấp hơn, không có sự khác biệt trong hiệu suất nấu, có nglĩa là ch ỉ ra rằng ở các cấp thấp hơn, collagen thực phẩm tốt như là các myofibril protein khác về khả năng lưu giữ độ ẩm trong xúc xích. Đối với xúc xích thay thế chất béo, hiệu suất nấu là lớn hơn cho những xúc xích thay thế tại 10, 15, và mức 20% khi so sánh với mẫu kiểm soát . Có thể là bằng cách thay thế các mô mỡ trong xúc xích, có thể ít chất béo bị mất trong khi nấu.

Hiệu suất chế biến của cả hai dạng sản phẩm đều bị ảnh hưởng trong thời gian lưu trữ. Có một sự suy giảm đáng kể trong hiêu suất chế biến giữa tuần 0 và 2, giữa tuần 2 và 4. Sự sụt giảm này có thể là do protein biến tính dẫn đến giảm khả năng giữ nước và thất thoát nước nhiều khi bảo quản và chế biến .

Độ trượt (shear) đo bằng kg/g mẫu thử không khác nhau với sự gia tăng cấp của collagen như là một thay thế cho mô nạc. Ket quả này không tương đồng với kết quả thu được của Chavez (1983) rằng mức độ tăng collagen trong hamburger làm giảm lực cắt sản phẩm . Một số các yếu tố có thể dẫn đến những biến thể này là: sự khác biệt trong các loại collagen được sử dụng, sự khác biệt trong các loại thịt và khác biệt pương pháp chế biến. Tuy nhiên, xúc xích thay thế chất béo ở mức 20% có giá trị lực cắt sản phẩm thấp hơn so với các mức thay thế khác của collagen . Các giá trị lực cắt của xúc xích đói với cả hai loại sản phẩm không bị ảnh hưởng trong thời gian lưu trữ.

Việc gia tăng hàm lượng collagen thay thế và làm giảm nạc dẫn đến giá trị L (độ sáng - tối) tăng. Đó là do hàm lượng myoglobin trong nạc chịu trách nhiệm cho màu đỏ giảm. Các giá trị a (giá trị độ màu trên thang xanh lá cây - đỏ) và b (giá trị độ màu trên thang vàng - xanh dương) theo cùng một xu hướng giảm. Thay thế các phần mỡ của xúc xích thịt lợn bang collagen không ảnh hưởng đến L và giá trị a của mẫu nguyên liệu tươi nhưng giá trị b thấp hơn đáng kể ở 15% và 20% collagen. Collagen thực phẩm và mỡ lợn là tương tự như trong việc tạo độ trắng, do đó không thể mong đợi một sự khác biệt màu sắc. Các màu sắc của mẫu nấu chín không khác nhau ở tất cả các mức độ thay thế nạc và chất béo ngoại trừ giá trị L của mẫu thay t he 20% chất béo cao hơn ngay cả khi chưa nấu được nhẹ hơn và có màu sắc khác biệt so với các mẫu khác. Sự khác biệt về màu này có thể một phần là kết quả của phản ứng MaiUard khi chế biến.

Màu sắc sản phẩm bị tối dần trong quá tr ình bảo quản (L giảm). Điều này có thể



được quy cho sự hình thành của metmyoglobin trong thời gian lưu trữ. Trong một nghiên cứu về xúc xích thịt lợn, Reagan và cộng sự (1983) thấy dần dần gia tăng giá trị L cho các bề mặt bên trong của xúc xích thịt lợn khi lưu trữ. Điều này là do sự hình thành nhanh chóng của metmyoglobin từ myoglobin hoặc oxymyoglobin sắc tố. Các kết quả thu được tò thí nghiệm này bị khác nhau có thể là do tốc độ chậm hơn của sự hình thành của các metmyoglobin. Giá trị a và b cho thấy xu hướng tương tự. Giá trị L và b của các mẫu nấu tăngtrong quá tmh tru tr ữ trong khi a giảm. Điều này có thể là do sự hình thành của các sắc tố nâu trong sản phẩm do phản ứng Maillard.

Bảng 2.4.15 - Kết quả phân tích màu sắc nguyên liệu và sản phẩm theo hàm lượngcollagen bổ sung [10]

Mâu L* Ị)***

Nguyên liệu chưa nâucoo 45,08 7,43 11,24L05 46,47 7,30 11,31L10 47,30 6,6 11,05L15 47,97 5,95 10,91L20 49,91 5,96 10,94F05 45,08 7,43 11,24F10 46,25 7,18 11,27F15 44,23 7,15 10,74F20 45,03 7,06 10,55

Sản phâm chíncoo 26,37 4,32 8,56L05 26,48 4,61 8,68L10 27,72 4,45 8,92L15 27,21 4,90 9,06L20 26,82 5,15 9,16F05 27,15 4,61 8,68F10 27,93 4,46 9,04F15 27,61 4,47 9,05F20 29,25 4,51 9,47

*L: độ sáng - tối**a: giá trị độ màu trên thang xanh lá cây - đỏ ***b: giá trị độ màu trên thang vàng - xanh dương

Bảng 2.4.16 - Kết quả phân tích màu sắc nguyên liệu và sản phẩm theo thòi gian bảo quản [10]

Nguvên liệu chưa nâuTuân bảo quản

L* 2†

*L: độ sáng - tối†a: giá trị độ màu trên thang xanh lá cây - đỏ



Thay thê nạc0 48,52 6,57 11,122 46,74 7,30 11,324 47,60 6,68 11,206 46,52 6,04 10,72Thay thê mỡ0 46,10 7,56 11,04L 44,84 7,92 11,204 45,25 7,29 11,086 44,44 6,48 10,56

Sản phâm chínThay thê nạc0 25,81 6,28 7,882 25,66 4,54 8,554 28,16 4,14 9,346 28,05 3,82 9,45Thay thê mỡ0 26,5 6,11 8,032 27,00 4,00 9,014 28,85 4,02 9,386 28,20 3,68 9,41

Anh hưởng của hàm lượng collagen

Hàm lượng Màu Độ chứa Câu Mùi Mức độ châp nhậncollagen săc nước trúc vị chungcoo 4,24 3,68 3,38 4,13 3,96L05 4,41 3,94 3,70 4,22 4,15L10 4,21 3,83 3.64 4,05 4,08L15 4,12 3,78 3,45 4,14 3,94LZ0 4,12 3,96 3,58 3,91 3,83FOS 4,30 3,63 3,73 4,05 3,96F10 4,21 3,86 3,65 4,17 4,16F15 4,20 3,40 3,47 3,65 3,62FZ0 4,20 3,50 3,7 3,88 3,71

Anh hưởng của thời gian bảo quảnThay thê nạc0 4,40 4,10 3,74 4,27 4,292 4,18 3,81 3,54 4,06 3,914 4,27 3,97 3,58 4,12 4,106 4,03 3,46 3,29 3,92 3,67Thay thê mỡ0 4,61 4,13 3,91 4,18 4,342 4,16 3,70 3,63 4,01 3,934 4,07 3,40 3,54 3,92 3,73



6 4,10 3,19 3,26 3,77 3,52

Đánh giá cảm quan được thực hiện trên hội đồng đánh giá đã qua huấn luyện Không có sự khác biệt về thuộc tính chất lượng của cả hai loại sản phẩm . Sản phẩm với chất béo thay thế 15% có điểm số thấp hơn cho hương vị và sự chấp nhận tổng thể. Sản phẩm thay thế chất béo k hông có sự khác biệt về các thuộc tính chất lượng khi lưu trữ. Tuy nhiên, sản phẩm này đã ít mềm mại hơn và ít chấp nhận được ở tuần 4 và 6 so với mẫu ở tuần 0. Các mẫu tại tuần 6 đã có một cấu trúc ít mong muốn so với mẫu ở tuần 0. Sự khác biệt trong độ mọng nước và kết cấu có thể do sự biến tính của protein trong quá trình bảo quản kéo dài. Việc giảm sự chấp nhận chung của các mẫu thay thế chất béo đồng thuận với các giá trị cao hơn của TBA trong sản phẩm .

2.5 Collagen được ứng dụng trong nhiều sản phẩm khác nhau có tác dụng tốt cho xương [30]Sáng chế của Takada và cộng sự năm 2004 liên quan đến sản phẩm y học, thực phẩm,

đồ uống và thức ăn cho trẻ em có tác dụng tăng cường sự vững chắc của xương. Các sản phẩm này có chứa collagen và/hoặc sản phẩm thu nhận tò collagen kết hợp với canxi và vitamin D3, có tác dụng thúc đẩy sự hình thành Kơng, tăng cư ờng xương, ngăn ngừa và điều trị các bệnh xương chuyển hóa như bệnh loãng xương, gặy xương, đau xương.

Cùng với việc kéo dài tuổi thọ con người, tỷ lệ mắc các bệnh xương chuyển hóa như bệnh loãng xương, gãy xương, đau xương g ần đây đã tăng lên. Trong mô xương, sự hình thành )irơng và tái h ấp thu xương luôn xảy ra. Trong khi sự cân bằng của sự hình thành xương và tái hấp thu xương được giữ trong thanh thiếu niên, thì khi độ tuổi của một người tăng sự tái hấp thu xương vượt quá sự hình thành xương. Và khi tái hấp thu xương kéo dài trong một thời gian dài, mô xương trở nên mỏng manh, gây ra các bệnh xương chuyển hóa như bệnh loãng xương, gậy xương, đau xương, ...

Các phương pháp thông thường của việc ngăn ngừa hoặc điều trị các bệnh xương như chế độ ăn uống canxi bổ sung, tập thể dục nhẹ, tắm nắng, điều trị bằng thuốc, ... Đối với chế độ ăn uống bổ sung canxi, muối canxi chẳng hạn như cacbonat canxi, phot phát canxi và các dạng thực phẩm tự nhiên có chứa canxi chẳng hạn như bột xương bò, vỏ trứng, bột xương cá được sử dụng. Tuy nhiên, chúng không cung cấp và hấp thu đủ cho cơ thể. Các dạng bài tập nhẹ như chạy bộ hoặc đi bộ có thể được khuyến khích. Tuy nhiên, chúng tương đối phiền hà đối với một người yếu và rất khó đối với một người khó đi lại. Tắm nắng được cho là hình thức hoạt động tốt cho bổ sung vitamin D3 nhưng chúng cũng không đủ. Khi điều trị bằng thuốc, 1 a-hydroxy vitamin D 3 và/hoặc calcitonin có thể được sử dụng và chúng được biết là có hiệu quả để điều trị chứng loãng xương. Tuy nhiên, chúng cũng là những loại thuốc và không thể được sử dụng như là nguồn thực phẩm.

Trong khi đó , collagen được biết đến như một thành phần protein động vật chủ yếu trong các mô liên kết và chiếm gần 30% tổng so protein động vật có vú, đặc biệt là cơ thể



con người. Collagen này là một protein khung mạng và có thể được định nghĩa là một chất có chuỗi a gồm 3 chuồi polypeptide và hình thành một phức hợp đa phân tử. Hơn nữa, các dạng collagen ở gi ữa khung mạng với các glycoprotein như proteoglycan, fibronectin, laminin, ... là một thành phần thiết yếu có chức năng như là mô lắp ráp của các tế bào trong cơ thể sinh vật đa bào. Các nhà phát minh trong sáng chế này đã điều tra để tìm ra một chất có tác dụng củng cố xương mà có ích cho các nguồn thực phẩm. Cuối cùng, họ phát hiện ra rằng các thành phần có chứa collagen như protein da hoặc protein xương kết hợp với canxi và vitamin D3 có tác dụng thúc đẩy sự phát triển của tế bào xương. Hơn nữa, những nhà phát minh này th ấy rằng các sản phẩm thủy phân collagen kết hợp với canxi và vitamin D3 cũng có một tác dụng của việc thúc đẩy sự phát triển của tế bào xương.

Theo đó, đối tượng của sáng chế này là cung c ấp sản phẩm y học, thực phẩm, đồ uống và thức ăn cho trẻ em có một tác dụng tăng cường sự vững chắc của xương. Cụ thể hơn, sáng chế này c ung cấp các sản phẩm có tác dụng tăng cường xương có chứa collagen và/hoặc sản phẩm phẩn giải của nó kết hợp với canxi và vitamin D3.

Collagen được sử dụng trong các sáng chế này là protein da, protein xương, sản phẩm đông khô của lớp chân bì nghiền thành bột, sản phẩm đông khô của xương nghiền thành bột và đã tách canci, và sản xuất bằng cách xử lý phần protein da hoặc phần protein xương với axit hoặc kiềm. Hơn nữa, sản phẩm được sản xuất bằng cách thủy phân với một enzyme phân giải protein và có trọng lượng phân tử 2-150 kDa.

Trong sáng chế này, collagen và sản phẩm thủy phân được kết hợp với canxi và vitamin D3 để tạo sản phẩm. Thành phần có chứa collagen này là protein được lấy tò da hoặc xương, về nguyên liệu có chứa collagen, da hoặc xương bb, 1 ợn, gà, cừu và ngựa đã được chứng minh là nguồn giàu collagen và có thể thu nhận tốt . Khi collagen được chế biến từ da, da phải được loại sạch lông, tách và thu lóp chân bì. Sau đó, chân bì có thể được cắt thành miếng với tốc độ cao cắt, khử chất béo với dung môi hữu cơ và đông khô để tạo sản phẩm có chứa collagen. Và khi nó được chế biến từ xương, xương có thể được tách canxi với acid, nghiền thành bột với một máy cắt tốc độ cao, tách canxi một lần nữa với acid và đông khô để thu collagen. Trọng lượng phân tử của sản phẩm trong khoảng 2-200 kDa.

về phần vitamin, các nguồn chứa canxi như clorua canxi, cacbonat canxi, lactate canxi, vỏ trứng hoặc canxi có nguồn gốc từ sữa có thể được sử dụng, về phần vitamin, vitamin D3 hoặc chất có chứa vitamin D3 có thể được sử dụng. Trong các sáng chế này, collagen và/hoặc sản phẩm phân giải từ chúng kết hợp với canxi và vitamin D3 có thể được kết hợp trong một loại thuốc, chẳng hạn như thuốc viên, bột, hoặc trong một sản phẩm thức uống, thức ăn, chẳng hạn như sữa chua, sữa, nước đá kem, sữa uống, uống cà phê, nước trái cây, mứt, bún, bánh quy, bánh mì hoặc xúc xích, có tác dụng tăng cường xương.

Khi uống 10-2500mg collagen hoặc sản phẩm thủy phân collagen mỗi ngày ở người lớn có thể có tác dụng tăng cường xương collagen, phần có chứa collagen, và tác dụng của



các thành phần nà y cần được xem xét trên liều lượng có hiệu quả của chúng.

Bên dưới là một số ví dụ collagen được ứng dụng trong một số sản phẩm thực phẩm khác nhau, được thực hiện trong sáng chế này .

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% ẵtđư 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 bang 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.

Phan 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 tà là 30-70 kDa (phầnF).

Các phần phân đoạn A đến F thu đư ợc đã được nghiên cứu về tác dụng ức chế tái hấp thu xương. Ket 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.

Bảng 2.5.1 - Kết quả so sánh hoạt tính chống tái hấp thu xương của các phân đoạncollagen [30]

Mẩu Hoạt tính tái hấp thu xương (%)

Đôi chứng 100Phân A 86Phân B 84Phân c 85Phân D 81



Phân E 75Phân F 84

Tác dụng thúc đẩy quá trình tổng họp collagen của các phần phân đoạn A -F cũng được nghiên cứu . Hàm lượng hdroxyproline ở các mẫu có bổ sung collagen (từ A đến F) đều cao hơn so với mẫu đối chứng là mẫu không bổ sung collagen . Điều đó cho thấy việc bổ sung collagen có tác dụng tăng cường sự hình thành và tái tạo xương .

Tác dụng tăng cường xương của phần B, c, E và F đã được nghiên cứu trong các thí nghiệm động vật (trong sáng chế này sử dụng trên chuột ). Sau một tháng theo dõi và phân tích , người ta cũng cho thấy với các thí nghiệm mẫu có bổ sung collagen thì khả năng tái tạo và giúp xương vững chắc gia tăng đáng kể so với mẫu đối chứng Và tác dụng này còn được tăng cườ ng khi kết hợp với Canxi và vitamin D 3.

Viên có tác dụng tăng cường xương đã được chuẩn bị bằng cách trộn nguyên liệu đại diện trong bảng 2.5.2 với nhau và nén lại .

Bảng 2.5.2 - Thành phần viên nén collagen kết họp canxi và vitamin D 3 [30]Thành phân Hàm lượng ( % khôi lượng)Glucose tinh thê 73,5Phân collagen F 20,0Calcium 5,0Đường ester 1,0Hương vị 0,5

Sản phẩm thức uống có tác dụng tăng cường xương được sản xuất phối trộn các loại nguyên liệu như bảng 2.5.3 và đóng bao bì rồi thanh/tiệt trùng bằng nhiệt.Bảng 2.5.3 - Thành phần sản phẩm thức uống có bổ sung collagen [30]

Thành phân Hàm lượng (% khôi lượng)

Sacchrose 15,0Nước ép quả 10,0Citric acid 0,5Phân collagen A 0,5Hương vị 0,1Calcium 0,1Nước 73,8

Sản phẩm bánh cracker có tác dụng tăng cường xương được sản xuất phối trộn các loại nguyên liệu như bảng 2.5.4 trong nhào bột sau đó tạo hình và nướng bánh .

Bảng 2.5.4 - Thành phần sản phẩm bánh cracker có bổ sung collagen [30]Thành phân Hàm lượng (% khôi lượng)Bôt mi 50,0Đường 20,0NaCl 0,5



Margarine 12,5Trứng 12,1Nước 2,5NaHC03 0,1NH4 HCO3 0,2CaC03 0,5Phân collagen B 1,2

Sản phẩm jelly có tác dụng tăng cường xương được sản xuất phối trộn các loại nguyên liệu như bảng 2.5.5 và đóng bao bì rồi thanh /tiệt trùng bằng nhiệt.

Bảng 2.5.5 - Thành phần sàn phẩm jelly cỏ bố sung collagen [30] Thành phân Hàm lượng (% khôi lượng)Fructose 20,0Đường hạt 15,0Miller jelly 5,0Agar 1,0Phân collagen A 0,5Hương vị 0,1Calcium 0,1Nước 58,3

Sản phẩm phô mai chế biến có tác dụng tăng cường xương được sản xuất phối trộn các loại nguyên liệu như bảng 2.5.6 và nhũ hóa ở 85°c.Bảng 2.5.6 - Thành phần sàn phẩm phô mai chế biến có bồ sung collagen [30]

Thành phân Hàm lượng (% khôi lượng)Phô mai Gouda 43,0Phô mai Cheddar 43,0Natri citrate 2,0Phân collagen B 0,5Canxi thu nhận từ sữa 1,0Nước 10,5

Sản phẩm yaourt có tác dụng tăng cường xương được sản xuất phối trộn các loại nguyên liệu như bảng 2.5.7 và sau đó cho lên men.

ẩm yaourt có bổ sung collagen [30]Thành phân Hàm lượng ( % khôi lượng)Yogurt hôn hợp 96,5Canh trường ban đâu 3,0Phân collagen c 0,5

Sản phẩm sữa bột cho trẻ em có tác dụng tăng cường xương được sản xuất phối trộn các loại nguyên liệu như bảng 2.5.8.

Báng 2.5.8 - Thành phần sán phấm sữa bột cỏ bồ sung collagen [30]



Thành phân Hàm lượng (% khối lượng)

Sữa gây 75,5Whey protein concentrate 2,4Lactose 13,5Hôn hợp khoáng 0,3Hôn hợp vitamin tan trong nước 0,3Hôn hợp vitamin tan trong chât béo 7,5Phân collagen F 0,5

Sản phẩm thức ăn cho chó có tác dụng tăng cường xương được sản xuất phối trộn các loại nguyên liệu như bảng 2.5.9.

Bàng 2.5.9 - Thành phần sán phấm thức ăn cho chó có bồ sung collagen [30]Thành phân Hàm lượng (% khôi lượng)Bôt đâu nành 12,0Bột sữa gây 14,0Dâu nành 4,0Dâu băp 2,0Dâu cọ 28,0Tinh bột băp 15,0Bột mi 8,0Cám lúa mì 2,0Hôn hợp vitamin 9,0Hôn hợp khoáng 2,0Cellulose 3,0Phân collagen A 1,0

Tóm lại, trong sáng chế này , một sản phẩm kết hợp của collagen và /hoặc sản phẩm thủy phân collagem, canxi và vitamin D 3 được phát minh. Trong đó, collagen có thể được thu nhận từ da hoặc xương và collagen thu nhận được cũng có thể thủy phân ở những mức độ khác nhau để có thể phù họp cho việc bổ sun g vào từng loại sản phẩm (trọng lượng phân tử thay đổi trong khoảng rộng 2-150kDa). Tỉ lệ collagen và canxi được phối trộn thường dùng là 0,5-5 phần collagen/1 phần canxi theo khối lượng . Các sản phẩm này có chứa collagen và/hoặc sản phẩm thu nhận từ collagen kết hợp với canxi và vitamin D3, có tác dụng thúc đẩy sự hình thành xrơng, tăng cư ờng xương, ngăn ngừa và điều trị các bệnh xương chuyển hóa như bệnh loãng xương, gậy xương, đau xương, ...[30].

KẾT LUẬN

Tóm lại, collagen là thành phần protein chủ yếu của các mô liên kết. Nó có trong các mô liên kết của tim, mạch, da, giác mạc, sụn, sừng, dây chằng, xương, răng, ... Collagen õng 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 ữd ạng cấu trúc của chúng. Nhìn chung, trong ngành công nghiệp collagen, các dạng collagen thương mại đều từ da và xương động vật có vú như trâu, dĩ, heo,..., ph ế thải của ngành chế biến gia cầm. Ngoài ra, hiện nay người ta tìm nguồn thu



nhận collagen mới từ các loài cá và thủy sản khác. Do có cấu trúc và tính chất hóa học đặc biệt, collagen được ứng dụng trong nhiều ĩnh vực khác nhau như: ngành da, phim, mỹ phẩm, y học, dược phẩm, vật liệu sinh học và thực phẩm.

Collagen bột tinh sạch là dạng sản phẩm đầu tiên của collagen thu nhận tò phế liệu của ngành chế biến gia súc , gia cầm và thủy sản (như: da, gân, xương, sụn, .. .)• Collagen dạng này có thể được thu nhận bằng nhiều phương pháp khác nhau. Phương pháp thứ nhất là phương pháp xử lý trích ly collagen trong môi trường acid (sử dụng hai 1 an xử lỷ bang acid acetic 0,5M). Phương pháp thứ hai trích ly collagen bằng cách xử lý trong dung dịch enzyme pepsin 10% (kết hợp một la n acid acetic 0,5M và một lần dung die h pepsin 10%. Phương pháp này cho hiệu suất trích ly cao hơn phương pháp thứ nhất . Phương pháp thứ ba là phương pháp trích ly kết họp với sự lên men của vi khuẩn hiếu khí Bacillus (lượng da sử dụng 10-40%(w/v) canh trường, tốc độ lắc đảo khi lên men là 350 vòng/phút, thời gian từ 18-48 giờ). Nhờ hoạt động của vi khuẩn mà sự phân giải màng tế bào tố , trích ly collagen khá dễ dàng . Collagen sau khi trích ly sẽ được tinh sạch để loại bỏ các protein tạp , khoáng, ... và sau đó được sấy thăng hoa (nhiệt độ <40°C) để thu sản phẩm cuối cùng là collagen dạng bột đã tinh sạch.

Hiện nay, trong ngành thực phẩm, sản phẩm bột collagen tinh sạch này qua quá trình chế biến tiếp theo (tùy loại sản phẩ m) được ứng dụng như là một thực phẩm chức năng được sử dụng trực tiếp hoặc kết hợp bổ sung khi sản xuất một số sản phẩm thức ăn và thức uống như: trà hòa tan có b ổ sung collagen, cà phê hòa tan có bổ sung collagen, ... Ngoài ra, nhờ có những tính chất chức năng đặc biệt mà collagen còiđư ợc ứng dụng trong một số lĩnh vực chế biến thực phẩm như chế biến thịt và thủy sản, chế biến thức uống, chế biến các sản phẩm từ sữa, chế biến kẹo, ...

Trong ngành sản xuất thức uống , người ta đã sáng chế ra phương p háp để bổ sung collagen thủy phân (collagen hydrolysate ) vào trong các sản phẩm trà, cà phê hòa tan. Collagen thủy phân có tính chất bền và ổn định được trong điều kiện pH thấp và nhiệt độ cao của các sản phẩm (chẳng hạn như cà phê pH=4,6, nhiệt độ 85-88°C). Nhờ đó, người ta sẽ làm tăng hàm lượng protein trong sản phẩm để nâng cao chất lượng sản phẩm bằng cách bổ sung vào sản phẩm Collagen thủy phân (mức độ thủy phân 8-12% so với Collagen ban đầu ). Tuy nhiên , Collagen là protein không hoàn hảo (thiếu Tryptophan và cystein ) nên chất lượng sản phẩm về protein chưa được nâng cao thực sự . Do đó, người ta bổ sung đồng thời Collagen thủy phân và whey protein thủy phân (tỉ lệ 1:1 về khối lượng (mỗi thứ chiếm khoảng 2% khối lượng sản phẩm )) để khác phục nhược điểm này (vì whey protein lại có đủ các thành phần acid amin nói trên ). Ngoài ra, để đảm bảo hương vị cà phê không bị giảm đi , người ta cũng có thể bổ sung thêm hương cà phê (0,5% khối lượng sản phẩm).

Ngoài ra, Collagen còn được ứng dụng để làm trong các sản phẩm thức uống có cồn (bia, rượu vang ).

Collagen được sử dụng trong ứng dụng này là Collagen sợi, độ tinh khiết cao, thu nhận tò động vật già là tốt

nhất (để đạt số lượng liên kết ngang cao trong cấu trúc Collagen ). Bột Collagen (kích thước không lớn hơn

0,5mm) sẽ được bổ sung trực tiếp vào dung dịch cần làm trong với hàm lượng từ ìoppm đến ìooppm. So với



các tác nhân làm trong khác như than hoạt tính, casein, polyvinylpyrolidone , ... thì Collagen là tác nhân có

nhiều ưu điểm vượt trội : có khả năng tạo phức tủa với hầu hết các tác nhân gây đục sản phẩm; phức tạo thành

bền , khó hòa tan trở lại , kích thước lớn nên ít gay nghẽn màng lọc và dễ tách loại ra khỏi dung dịch ; thời gian

tạo tủa ngắn .

Trong ngành chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa , Collagen được bổ sung vào sản phẩm sữa lên men như là một chất có giá trị y học . Các nghiên cứu cho thấy Collagen có tác dụng thúc đẩy hấp thu Canxi ở xương , giúp da căng thẳng và đàn hồi , kích hoạt thần kinh , .. .Do đó , nâng cao giá trị của Collagen và tăng tính thương mại của nó . Tuy nhiên, việc bổ sung Collagen làm giảm sự ổn định cấu trúc sản phẩm . Khi đó, để giải quyết, người ta cho nhiều hơn lượng phụ gia ổn định cấu trúc . Nhưng cách này lại làm cho tính chất cảm quan của sản phẩm (sản phẩm nhớt nhiều , khó u ố n g L ú c này, người ta đưa ra giải pháp là Collagen sẽ được bổ sung dạng thủy phân (đến khối lượng phân tử 1000-8700 Da) kết hợp với phụ gia ổn định cấu trúc sản phẩm (pectin, cacboxymethylcellulose , xanthan gum, gellan gum, .. .)• Với phương pháp này , sản phẩm đạt tính chất chất cảm quan tốt trong khi giá trị y học của Collagen thay đổi không đáng kể . Hàm lượng Collagen thủy phân bổ sung khoả ng 0,1% đến 2,0% khối lượng sản phẩm . Chất ổn định được bổ sung 0,1% khối lượng sản phẩm.

Một ứng dụng khác của collagen là ứng dụng trong ngành chế biến thịt và thủy sản. Trong chế biến thịt và thủy sản , collagen là chất dùng làm vỏ bọc bề mặt sản phẩm (xúc xích, jambon, .. .)• Collagen dùng làm vỏ bọc cho sản phẩm thịt là collagen dạng sợi , phân tà lượng 200-300kDa. Đây là loại vỏ bọc có rất nhiều ưu điểm như là : khả năng chống dính với bao bì nhựa (ví dụ như trong sản xuất jambon xông khói ), là chất ăn được , giảm mất nước cho sản phẩm, khói đi vào sản phẩm dễ dàng khi xông khói sản phẩm .

Ngoài ra ,collagen còn là chất mang cho các hợp chất chống oxi hóa trong sản phẩ m vàtăng cường hoạt tính chống oxi hóa của chúng . Collagen có hoạt tính này là collagen dạng sợi, hàm lượng bổ sung tối đa là 2% khối lượng sản phẩm . Hơn nữa, nhờ có các tính chất đặc biệt của polymer sinh học (bản chất protein) mà collagen còn được ứng dụng trong các sản phẩm thịt chế biến để giúp giữ nước cho sản phẩm , tăng hiệu suất chế biến , làm “chất độn” cho một số sản phẩm , đặc biệt là các sản phẩm giá trị gia tăng (ví dụ như thịt bò tái cấu trúc ). Đối với các sản phẩm mà đòi hỏi tính chất cảm quan thay đổi không đáng kể thì hàm lượng collagen bổ sung không quá 2% khối lượng sản phẩm (ví dụ xúc xích ). Còn đối với một số sản phẩm mà tín h chất cảm quan có thể thay đổi trong một giới hạn chấp nhận được thì hàm lượng collagen thường trong khoảng 12-15% khối lượng sản phẩm. Các sản phẩm này thường làm giảm chi phí sản xuất , tăng hiệu quả kinh tế một cách đá ng kể.

Cuối cùng, collagen được ứng dụng một cách đa dạng vào các sản phẩm thực phẩm khác nhau ở dạng kết hợp với canxi và vitamin D 3, tạo sản phẩm có tác dụng tốt cho xương như thúc đẩy sự hình thành xương , tăng cường g iúp xương vững chắc, ngăn ngừa loãng xương . Collagen trong ứng dụng này có thể bổ sung vào các sản phẩm sữa , kem, cà phê, nước trái cây, bánh mì, bánh bích quy, xúc xích,... Tât nhiên, hàm lượng bổ sung cho



từng loại sản phẩ m sẽ khác nhau. Collagen bổ sung có thể ở dạng sợi hoặc thủy phân (tùy tính chất sản phẩm) có phân tử lượng 2-200kDa. Hàm lượng hỗn hợp coll agen-canxi-vitamin D3 khoảng 0,5-1% khối lượng sản phẩm . Hàm lượng collagen trong hỗn hợp collagen-canxi-vitamin D 3 không nhỏ hơn 90%.

Như vây, việc ứng dụng collagen trong thực phẩm đã được thực hiện khá nhiều và áp dụng trên nhiều đối tượng sản phẩm thực phẩm khác nhau như : các sản phẩm thức uống , các sản p hẩm từ sữa, các sản phẩm thịt và thủy sản , các dạng collagen tổ hợp , .. .Trong đó, một số thì ứng dụng các tính chất công nghệ của collagen vào sản phẩm , số khác thì bổ sung collagen vào sản phẩm nhằm thu được giá trị về mặt y học của collagen . Trong tương lai, cần tìm thêm các nguồn tài liệu hay thực hiện thêm các nghiên cứu hoặc sáng chế công nghệ về ứng dụng collagen trong thực phẩm mà vẫn giữ nguyên giá trị sinh học và y học của nó, đặc biệt là ứng dụng collagen vào thực phẩm chức năng .

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. B. R. Rao D. Schalk, R. Gielissen and R. L. Henrickson. (1981) Bovine Hide Collagen as a Protein Extender in Bolognan, Oklahoma Agricultural Experiment Station, Vol., 254-262.

2. Bae Inwoo, Kiyoshi Osatomi, Asami Yoshida, Kazufumi Osako, Atsuko Yamaguchi, and Kenji Hara. (2008) Biochemical properties of acid-soluble collagens extracted from the skins of underutilised fishes, Food Chemistry, Vol. 108, 49-54.

3. Bolboacă Sorana D., and Jantschi L. (2007) AMINO ACIDS SEQUENCE ANALYSIS ON COLLAGEN, Bulletin USAMV-CN, Vol. 63-64, 311-316.

4. Cioca Gheorghe (Belleville, NJ). (1984), Method of fining alcoholic beverages, (4489100).

5. Connolly Philip (Lake Arrowhead, CA, US), Ernster, James (Lakewood, CA, US). (2010), Protein supplemented coffee beverage, (20100021616).

6. Crevasse Gary A. (Rochester Hills, MI), Gammon, David L. (Rochester, MI), Sullivan, Michael J. (Rochester Hills, MI). (1988), Method and apparatus for forming netted meat products wrapped in an edible collagen film, (4716713).

7. Eastoe J. E. The amino acid composition of fish collagen and gelatin, Biochemcal Journal, Vol. 65, (2), 363-368.

8. Friess Wolfgang. (1998) Collagen - biomaterial for drug delivery, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, Vol. 45 113-136.

9. G.A. PRABHU D.R. DOERSCIIER, AND D.H. HULL (2004) Utilization of Pork Collagen Protein in Emulsified and Whole Muscle Meat Products, Journal of Food Science, Vol. 69, (5), C388-C392.

10. G.c. ARGANOSA R.L. HENRICKSON and B.R. RAO. (1986) COLLAGEN AS A LEAN OR FAT REPLACEMENT IN PORK SAUSAGE, Journal of Food Quality, Vol. 10, 319-333.

11. Institute of medicine (U.S.), (Ed.) (2004) Food chemical index, 5th ed., National Academies Press, Washington, 352-353.

12. J. c. LEWIS N. S. SNELL, D. J. HIRSCHMANN, AND HEINZ FRAENKEL- CONRAT. (1950) AMINO ACID COMPOSITION OF EGG PROTEINS, Journal of Biological Chemistry, Vol. 186, (1), 23-25.

13. KANO HIROSHI (Japan); ITO HIROYUKI(Japan); NOMA TERUYUKI (Japan); IKEGAMI SHUJI (Japan); ISAWA KAKUHEI (Japan). (2009), Fermented milk for improving and/or treating skin and method for producing the same, (EP2095820 (Al)).



14. Katarzyna Waszkowiak Wlodzimierz Dolata. (2007) The application of collagen preparations as carriers of rosemary extract in the production of processed meat, Meat Science, Vol. 75, 178-183.

15. Katarzyna Waszkowiak Wiodzimierz Dolata. (2008) THE APPLICATION OF CONNECTIVE TISSUE PROTEINS AS ANTIOXIDANT CARRIERS IN FOOD PRODUCTION, Electronic Journal of Environmental Agricultural Food Chemistry, Vol. 7,(8), 3331-3334.

16. Kurth L.B. (1983) The scope for products from collagen, The Australian Meat Industry Research Conference, Vol., (3B), 1-3.

17. Moeller Patrick w. (Brentwood, TN). (2003), Method for covering a food product with collagen, (6541053).

18. Nagai T., Araki, Y., & Suzuki, N. . (2002) Collagen of skin of ocellate puffer fish (Takifugu rubripes), Food Chemistry, Vol. 78, 173-177.

19. Nagai T., Suzuki, N. . (2000) Isolation of collagen from fish waste material-skin, bone and fins, Food Chemistry, Vol. 68, 277-281.

20. Nhan Hong Thi Le Anh Thy Bui. (2009) Isolation of collagen from the skin of basa fish (Pangasius Bocourti), Journal of Science and Technology, Vol. 47, (5 A), 32-139.

21. Ogasawara Nobuhiro (Tokyo, JP), Akahoshi, Ryoichi (Tokyo, JP), Hashimoto, Shinji (Tokyo, JP), Yamashita, Eiichi (Yao, JP), Yamamoto, Keiichi (Yao, JP). (2008), Stable acidic milk drinks, process for producing the same, and additive for acidic milk drinks to be used therein, (7396552).

22. Parenteau-Bareil Rémi, Robert Gauvin, and François Berthod. (2010) Collagen-Based Biomaterials for Tissue Engineering Applications, Materials, Vol. 3, 1863-1887.

23. Pati Falguni, Basudam Adhikari, and Santanu Dhara. (2010) Isolation and characterization of fish scale collagen of higher thermal stability, Bioresource Technology, Vol. 101, 3737-3742.

24. Phanat Kittiphattanabawon a Soottawat Benjakul a, *, Wonnop Visessanguan b„ and Munehiko Tanaka Takashi Nagai c. (2005) Characterisation of acid-soluble collagen from skin and bone of bigeye snapper (Priacanthus tayenus), Food Chemistry, Vol. 89, 363-372.

25. Potaros Treesin, Nongnuch Raksakulthai, Jiraporn Runglerdkreangkrai, and Wanchai Worawattanamateekul. (2009) Characteristics of Collagen from Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) Skin Isolated by Two Different Methods, Kasetsart J. (Nat. ScL), Vol. 43, 584-593.

26. Prabjeet Singh a Soottawat Benjakul a, *, Sajid Maqsood a, Hideki Kishimura. (2011) Isolation and characterisation of collagen extracted from the skin of striped catfish (Pangasianodon hypophthalmus), Food Chemistry, Vol. 124, 97-105.

27. Raines Matthew D. Shoulders and Ronald T. (2009) Collagen Structure and Stability, Annual Review of Biochemistry, Vol. 78, 929-958.

28. Salem Samir A.; El-Agamy, Elsayed I.; Salama, Fatma A.; Abo-Soliman, Nagwa H.(2009) Isolation, Molecular And Biochemical Characterization Of Goat Milk Casein And Its Fractions, Tropical and Subtropical Agroecosystems, Vol. 11, (1), 29-35.

29. Stribling Kenneth V. (St. Charles, IL). (1997), Collagen sausage casing containing encapsulated smoke and method of making, (5599570).

30. Takada Yukihiro (62-22, Kozutsumi, Kawagoe-shi, Saitama, JP), Aoe, Seiichiro (8-9- 406, Shinsayama 2-chome, Sayama-shi, Saitama, JP), Kato, Ken (2-155-205, Ohnari- cho, Ohmiya-shi, Saitama, JP), Toba, Yasuhiro (5-11-3, Arajuko-cho, Kawagoe-shi, Saitama, JP), Yamamura, Junichi (29-8-205, Renjaku-cho, Kawagoe-shi, Saitama, JP). (2004), Preparations comprising collagen, vitamin D3 and calcium for strengthening bone, (EP0798001).

31. Villanueva P, A., McNulty, A, K., Beniker, H, D., Kieswetter, K. . Method for quantitation of collagen tissues, Patent application publication No US 2009/0142799 Al.

32. Wang Lin, Yufeng Zou, Song Jiang, Junmin Xu, Shenhua Jiang, and Qiuhui Hu.(2010) Chromatographic separation and physicochemical properties of collagen species in the skin of deep-sea redfish (Sebastes mentella), Food Hydrocolloids, Vol. 30, 1-5.

33. Winkler Bruno (Weinheim-Oberflockenbach, DE). (1992), Collagen wrapted meat products, (5147671).



34. Zhongkai Zhang Guoying Li And Bi Shi. (2006) Physicochemical Properties Of Collagen, Gelatin And Collagen Hydrolysate Derived From Bovine Limed Split Wastes, Journal of the Society of Leather Technologists and Chemists, Vol. 90, (1), 23-28.

**a: giá trị độ màu trên thang xanh lá cây - đỏ***b: giá trị độ màu trên thang vàng - xanh dương

**a: giá trị độ màu trên thang xanh lá cây - đỏ***b: giá trị độ màu trên thang vàng - xanh dương***b: giá trị độ màu trên thang vàng - xanh dương

Documents

Đề tài Tổng quan ứng dụng collagen trong thực phẩm - Luận văn, đồ án, luan van, do an