Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn chiết rút kết tủa collagen từ da cá tra

i

LỜI CẢM ƠN


Để hoàn thành luận văn này, em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường
Đại Học Nha Trang, Ban chủ nhiệm Khoa Chế Biến, Phòng thí nghiệm Hóa sinh-Vi
sinh…đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Lưu Hồng Phúc đã hướng dẫn tận
tình,chỉ bảo em trong suốt thời gian nghiên cứu, giúp em hoàn thành luận văn một
cách tốt nhất.
Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm
Trường Đại Học Nha Trang đã nhiệt tình truyền đạt kiến thức cho em trong suốt thời
gian thực tập tại trường. Đặc biệt các thầy cô phòng thí nghiệm Hóa sinh,Vi sinh,
phòng thí nghiệm CNSH của viện Công Nghệ Sinh Học đã giúp đỡ, tạo điều kiện để
luận văn được hoàn thành.
Cuối cùng xin chân thành cảm ơn cha mẹ, gia đình bạn bè, những người luôn cổ
vũ động viên em về vật chất và tinh thần giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập.

Nha Trang, ngày tháng 06 năm 2010
Sinh viên thực hiện

Phạm Thị Trang




ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC BẢNG v
DANH MỤC CÁC HÌNH vi
LỜI MỞ ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Tổng quan về cá Tra 4
1.1.1 Nguồn lợi cá Tra 4
1.1.2 Sản lượng nuôi và thị trường xuất khẩu cá Tra ở Việt Nam 5
1.1.3. Khái quát chung về cá Tra 8
1.1.4. Thành phần khối lượng và thành phần hóa học của cá Tra 13
1.1.5. Nguyên liệu da cá Tra 14
1.2. Tổng quan về Collagen 14
1.2.1. Khái niệm 14
1.2.2. Phân loại 15
1.2.3. Cấu tạo và cấu trúc 15
1.2.4. Tính chất của Collagen 17
1.2.5. Ứng dụng của Collagen 21
1.2.6. Các nghiên cứu trong và ngoài nước 24
1.3. Các phương pháp kết tủa Collagen 26

iii

1.3.1. Tủa bằng muối 26
1.3.2. Tủa bằng phương pháp đẳng điện 27
1.3.3. Tủa bằng ion kim loại 27
1.4. Hóa chất 27
1.4.1. Axit citric C
6

H
8
O
7
27
1.4.2. Muối Natri Clorua NaCl 29
1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến công đoạn chiết – kết tủa 30
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32
2.1. Đối tượng nghiên cứu 33
2.1.1. Da cá Tra 33
2.1.2. Hóa chất 33
2.2. Phương pháp nghiên cứu 34
2.2.1. Phương pháp thu và xử lý mẫu 34
2.2.2. Phương pháp phân tích 34
2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu 35
2.2.4. Phương pháp tối ưu hóa các thông số kỹ thuật 35
2.2.5. Thiết bị sử dụng để thực hiện thí nghiệm 35
2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 36
2.3.1. Sơ đồ quy trình nghiên cứu 36
2.3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ chiết- kết tủa Collagen từ da cá Tra sau khi xử
lý 38
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43
3.1. Kết quả phân tích thành phần hóa học cơ bản của da cá tra 44
3.2. Kết quả xác định chế dộ chiết – kết tủa Collagen từ da cá tra sau khi xử lý 44

iv

3.2.1. Kết quả thăm dò chế độ chiết- kết tủa Collagen từ da cá Tra đã xử lý 44
3.2.2. Kết quả tối ưu chế độ chiết – kết tủa Collagen từ da cá đã xử lý 50
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 58

4.1. Kết luận 59
4.2. Đề xuất ý kiến 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
PHỤ LỤC 62







v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cá Tra 05
Bảng 1.2. Một số loài trong giống cá tra (Pagasius) ở Việt Nam 09
Bảng 1.3. Tỷ lệ khối lượng các thành phần khác nhau của cá Tra. 13
Bảng 1.4. Thành phần hóa học cơ bản của cá Tra 13
Bảng 1.5. Một số tính chất muối ăn của NaCl . 29
Bảng 3.1. Thành phần hóa học cơ bản của da cá Tra 44
Bảng 3.2. Kết quả các thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm công đoạn chiết- kết tủa
Collagen 50
Bảng 3.3. Kết quả thí nghiệm ở tâm phương án. 53
Bảng 3.4. Kết quả tối ưu hiệu suất thu Collagen trong công đoạn chiết- kết tủa 52
Bảng 3.5. Kết quả tối ưu độ nhớt của Collagen trong công đoạn chiết kết tủa 54
Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm xác định chế độ chiết –kết tủa Collagen tố ưu 56


vi

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Hình ảnh trang thái bên ngoài của cá tra 08
Hình 1.2. Cấu trúc của Collagen 16
Hình 2.1. Nguyên liệu da cá Tra 33
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch (dung dịch Axit citric/da cá)
đến hiệu quả chiết Collagen 44
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ Axit citric đến hiệu quả chiết
Collagen 45
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của thời gian ngâm da cá trong dung dịch Acid
citric đến hiệu quả chiết collagen 46
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến hiệu quả kết tủa
Collagen 48
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu Collagen trong công đoạn chiết- kết tủa 52
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn độ nhớt của Collagen thu được ở công đoạn chiết- kết tủa 55









1

LỜI MỞ ĐẦU

Collagen là một polyme với bản chất là protein dạng sợi chiếm tới 25% tổng

lượng protein trong cơ thể người, có chức năng chính là kết nối các mô trong cơ thể lại
với nhau. Các nhà khoa học thường ví Collagen giống như một chất keo dính các bộ
phận trong cơ thể người lại thành một khối hoàn chỉnh, nếu không có chúng cơ thể
người sẽ chỉ là các phần rời rạc. Collagen có thể được thu nhận thông qua ăn uống thực
phẩm. Tuy nhiên, hiện nay nguồn thực phẩm cung cấp Collagen cho cơ thể con người
hầu như rất ít, trong khi các triệu chứng thiếu Collagen của cơ thể con người đang ngày
càng nhiều, biểu hiện rõ rệt như không thể tái tạo xương, thiếu tế bào sụn, viêm khớp
xương, hay các bệnh về đĩa đệm cột sống….[20].
Bên cạnh đó, người ta đã khám phá ra rất nhiều ứng dụng hiệu quả của Collagen
trong ngành y dược và mỹ phẩm. Trong y học, nhờ tính chất tái tạo cấu trúc mô,
Collagen được sử dụng rộng rãi để sản xuất da nhân tạo thay thế cho phần da chết của
các vết bỏng, hay nó cũng được sử dụng cho các mục đích điều trị về răng, điều trị sau
phẫu thuật chấn thương, chỉnh hình. Trong ngành mỹ phẩm, người ta sản xuất các sản
phẩm Collagen như một thứ vũ khí chống lão hóa và tái tạo da rất hiệu quả [20].
Collagen có thể tách chiết từ rất nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như da,
gân, xương, sụn của các loại động vật, hay có thế tách chiết Collagen từ vẩy, bong
bóng cá. Ở Việt Nam, lượng phế liệu da cá từ các nhà máy chế biến cá Tra, cá Basa, cá
Bớp… là rất lớn. Hiện nay hầu hết các doanh nghiệp chế biến cá Tra, cá Basa đều
chưa tìm được hướng giải quyết lượng lớn phế liệu này mà mới chỉ dừng lại ở việc
xuất khẩu da dưới dạng nguyên liệu thô (da cá tra-basa đông lạnh) cho các công ty
nước ngoài chế biến tiếp. Do vậy giá trị xuất khẩu không cao [20].

2

Chính vì vậy đề tài “Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn chiết rút-kết tủa
Collagen từ da cá Tra” góp phần tìm ra giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phế liệu
da cá Tra nhờ tạo ra sản phẩm Collagen có giá trị cao hơn hẳn da cá Tra thô đông lạnh
là cấp thiết. Giúp các doanh nghiệp có khả năng sản xuất ra sản phẩm có giá trị cao
hơn từ da cá, góp phần tăng thêm lợi nhuận cho doanh nghiệp thay vì xuất khẩu da thô.

3

Chương 1
TỔNG QUAN













4

1.1. Tổng quan về cá tra
1.1.1 Nguồn lợi cá Tra
Cá Tra phân bố ở một số nước Ðông Nam Á như Campuchia, Thái Lan,
Indonexia và Việt Nam. Ðây là một trong những loài cá nuôi quan trọng có giá trị kinh
tế. Cá Tra được nuôi phổ biến hầu hết ở các nước Ðông Nam Á, là một trong 6 loài cá
nuôi quan trọng nhất của khu vực này. Bốn nước trong hạ lưu sông Mê kông đã có
nghề nuôi cá Tra truyền thống là Thái lan, Campuchia, Lào và Việt Nam do có nguồn
cá Tra tự nhiên phong phú. Ở Campuchia, tỷ lệ cá Tra thả nuôi chiếm 98% trong 3 loài
thuộc họ cá Tra, chỉ có 2% là cá ba sa và cá vồ đém, sản lượng cá Tra nuôi chiếm một
nửa tổng sản lượng các loài cá nuôi. Một số nước trong khu vực như Thái Lan,

Malaysia, Indonesia đã nuôi cá Tra có hiệu quả từ những thập niên 70-80 [17].
Hiện nay nuôi cá Tra đã phát triển ở nhiều địa phương, không chỉ ở Nam bộ mà
một số nơi ở miền Trung và miền Bắc cũng bắt đầu quan tâm nuôi các đối tượng này.
Nuôi thương phẩm thâm canh cho năng suất rất cao, cá Tra nuôi trong ao đạt tới 200 -
300 tấn/ ha, cá tra nuôi trong bè có thể đạt tới 100 - 300 kg/m
3
bè. Ðồng bằng sông
Cửu Long ( ĐBSCL) và các tỉnh Nam bộ mỗi năm cho sản lượng cá tra nuôi hàng
trăm ngàn tấn. ÐBSCL có hơn 50% số tỉnh nuôi cá bè, nhưng tập trung nhất là hai tỉnh
An Giang và Ðồng Tháp, với hơn 60% số bè nuôi và có năm đã chiếm tới 76% sản
lượng nuôi cá bè của toàn vùng[17].
Nguồn giống cá Tra trước đây hoàn toàn phụ thuộc vào vớt trong tự nhiên. Hàng
năm vào khoảng đầu tháng 5 âm lịch, khi nước mưa từ thượng nguồn sông Cửu Long
(MêKông) bắt đầu đổ về thì ngư dân vùng Tân châu (An Giang) và Hồng ngự (Ðồng
Tháp) dùng một loại lưới hình phễu gọi là ’đáy’ để vớt cá bột. Cá Tra bột được chuyển
về ao để ương nuôi thành cá giống cỡ 7-10cm và được vận chuyển đi bán cho người
nuôi trong ao và bè khắp vùng Nam Bộ. Khu vực ương nuôi cá giống tập trung chủ yếu
ở các địa phương như Tân Châu, Châu Đốc, Hồng Ngự, các cù lao trên sông Tiền

5

Giang như Long Khánh, Phú Thuận. Sản lượng vớt cá bột ngày càng giảm do biến
động của điều kiện môi trường và sự khai thác quá mức của con người. Ðầu thập niên
90, sản lượng cá bột vớt hàng năm chỉ đạt 150-200 triệu con [17] .
Nghiên cứu sinh sản nhân tạo cá Tra được bắt đầu từ năm 1978. Từ năm 1996,
trường Ðaị học Cần Thơ, Viện nghiên cứu nuôi trồng Thủy sản II, công ty Agifish An
Giang đã nghiên cứu nuôi vỗ thành thục cá bố mẹ và cho đẻ nhân tạo cá basa, cá Tra
thành công, chủ động giải quyết con giống cho nghề nuôi cá này [17].
1.1.2 Sản lượng nuôi và thị trường xuất khẩu cá Tra ở Việt Nam
Trong khoảng 7 năm gần đây, nhất là từ năm 2006 đến nay, nghề nuôi cá Tra đã

phát triển mạnh ở ĐBSCL và cả nước. Năm 2006, diện tích nuôi cá Tra của ĐBSCL
chỉ 3.797 ha, năm 2008 đã tăng lên đến 5.700 ha. Diện tích đã thu hoạch đến ngày 19/
6/ 2009 là 1.133 ha, với sản lượng 312.337 tấn, năng suất bình quân 240 tấn/ha. Không
tính lượng cá tồn đọng gần 7.000 tấn, sản lượng đến kỳ thu hoạch tính đến tháng 6/
2009 đã gần 120.000 tấn [23].
Nghề nuôi cá Tra còn phát triển lan rộng ra các tỉnh miền Trung và miền Bắc.
Mặc dù chỉ mới tiếp cận với nghề nuôi cá nước ngọt này nhưng những hộ dân nơi đây
đã thu được những kết quả đáng kể. Điển hình như ở Hà Tây đã có mô hình nuôi cá
Tra đạt 80 tấn/ha, hay ở Nghệ An có mô hình nuôi đạt sản lượng 150 tấn/ha [23] .
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cá Tra .
STT

Địa phương
Diện tích thả nuôi năm
2009
Sản lượng lũy kế 03 tháng
2009 (tấn)
1 Tiền Giang 110 3.056
2 Bến Tre 410 11.000
3 Đồng Tháp 979 41.572

6

4 Vĩnh Long 307 14.000
5 An Giang 1.261 88.576
6 Cần Thơ 762 21.055
7 Hậu Giang 155 8.000
8 Sóc Trăng 113 1.828
9 Trà Vinh 110 1.948
Tổng cộng 4.207 191.035

Trong 6 tháng đầu năm 2009, diện tích nuôi cá tra ở ĐBSCL là 5.001 ha, đạt
73% diện tích so với kế hoạch năm 2009, diện tích thu hoạch 1.133 ha, bằng 22,6%
diện tích thả nuôi. Sản lượng thu hoạch là 312.000 tấn. Về xuất khẩu, hiện nay tính
chung trong cả nước có khoảng 168 doanh nghiệp xuất khẩu cá Tra, cá basa, sản lượng
cá Tra đông lạnh xuất khẩu tăng đều từ năm 2003 và đến năm 2007 có sự tăng đột biến
gấp 2 lần so với năm 2006, ước đạt 400.000 tấn. Mặt hàng cá Tra và Basa có sản lượng
dẫn đầu trong tất cả các loài thủy sản xuất khẩu vào 6 tháng đầu năm 2007, với con số
thống kê đạt khoảng 213.000 tấn tương ứng với khoảng trên 564 triệu USD [20].
Theo thống kê đến hết năm 2008, doanh số xuất khẩu cá Tra, cá Basa ước đạt
1,4 tỷ USD. Đánh giá chung tình hình xuất khẩu thuỷ sản năm 2008 là năm thành công
của cá Tra, Basa. Thời điểm đầu năm, giá xuất khẩu xuống thấp, các doanh nghiệp
thiếu vốn thu mua cá khiến hàng ngàn tấn cá nguyên liệu tồn đọng ở các tỉnh ĐBSCL,
gây tâm lý lo ngại cho bà con nuôi cá Tra, Basa. Nhưng sau một thời gian ngắn, nhờ
đẩy mạnh xuất khẩu sang các nước Đông Âu, EU và mở rộng thị trường sang các nước
vùng Trung Đông, nên mặt hàng cá Tra, Basa vẫn duy trì mức độ tăng trưởng cao. Sau
11 tháng đã xuất khẩu được 584,7 ngàn tấn cá Tra, Basa đạt giá trị 1,33 tỷ USD, tăng
66,65%về khối lượng và 48,84% về giá trị so với cùng kỳ năm 2007. Các thị trường

7

xuất khẩu cá Tra, Basa quan trọng là Nga (171,24 triệu USD, gấp 2,22 lần so với năm
2007, chiếm 12,84% giá trị xuất khẩu cá Tra, Basa) [22].
Năm 2009, xuất khẩu cá tra được 607.665 tấn, kim ngạch hơn 1,34 tỷ USD, so
với năm 2008 giảm theo thứ tự là 5,2 và 7,6%. Năm 2009, cá tra Việt Nam xuất khẩu
sang 133 thị trường. Trong đó, ba thị trường hàng đầu đều có kim ngạch trên 100 triệu
USD là Mỹ, Tây Ban Nha, Đức. So với năm 2008, cá tra mất 14 thị trường cũ, có thêm
17 thị trường mới. Sản phẩm cá tra xuất khẩu vẫn chủ yếu là filê đông lạnh nên giá
thấp. So với năm 2008, xuất khẩu cá tra năm 2009, giảm mạnh hơn ở hầu hết các thị
trường. Thậm chí, một số thị trường tăng được sản lượng mà kim ngạch vẫn giảm, vào

Tây Ban Nha sản lượng tăng 9% nhưng kim ngạch giảm 0,6%. Các số liệu tương ứng ở
Đức là tăng 0,2% giảm 1,7%, Trung Quốc tăng 4,6% giảm 2,4%, Hồng Kông tăng
3,9% giảm 3,3%. Duy nhất ở thị trường Nga tăng được giá trị, nhưng không lớn, trong
lúc sản lượng lại giảm lớn. Trên thị trường thế giới, cá tra Việt Nam vẫn có thế mạnh
gần như độc quyền. Tuy nhiên, năm 2009 đã phải chứng kiến cá tra bị nói xấu nhiều
nơi, một số thị trường đã cấm (sau mở lại) hoặc lăm le cấm như Nga, Ucraina [24].
Theo Hiệp hội Chế biến & Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam, cả nước hiện có 281
doanh nghiệp xuất khẩu cá tra, trong đó chỉ khoảng 100 doanh nghiệp có nhà máy chế
biến. Năm 2010 duy trì diện tích và sản lượng cá tra tương đương năm 2009 là trên
6.000 ha và 1,2 triệu tấn. Xuất khẩu ở mức 600.000 tấn nhưng kim ngạch tăng lên 1,5
tỷ USD [24].
Nhìn chung với thế mạnh và hiệu quả của nghề nuôi cá Tra, 10 năm qua, từ một
loài cá bản địa, cá Tra đã trở thành sản phẩm chiến lược quốc gia, sản lượng nuôi tăng
gấp 65 lần, đóng góp khoảng 2% GDP của cả nước; chiếm hơn 1/2 tổng sản lượng thuỷ
sản xuất khẩu cả nước. Thị trường tiêu thụ cá Tra đã được mở rộng và có uy tín ở 130
nước và vùng lãnh thổ. Một số nước, khu vực nhập khẩu lớn là Ucraina, Nga, EU, Bắc
Phi, Trung Đông, Mỹ. Nhóm sản phẩm cá Tra càng quan trọng bởi chỉ sử dụng một

8

diện tích rất nhỏ bé để nuôi (khoảng 6.000 ha mặt nước, bằng 1% diện tích nuôi tôm),
có năng lực cạnh tranh trên thị trường quốc tế, tạo việc làm cho hàng chục vạn công
nhân, nông ngư dân, góp phần chuyển dịch cơ cấu kinh tế, nhất là ở vùng nông thôn
ĐBSCL[24].
1.1.3. Khái quát chung về cá Tra
1.1.3.1. Đặc điểm sinh học của cá Tra
Cá Tra là loại cá da trơn, một trong 11 loài thuộc họ cá tra (Pangasiidae) đã
được xác định ở sông Cửu Long. Tài liệu phân loại gần đây nhất của tác giả
W.Rainboth xếp cá Tra nằm trong giống cá Tra dầu. Cá Tra dầu rất ít gặp ở nước ta và
còn sống sót rất ít ở Thái Lan và Campuchia, đã được xếp vào danh sách cá cần được

bảo vệ nghiêm ngặt (sách đỏ). Cá Tra và Basa của ta cũng khác hoàn toàn với loài cá
nheo Mỹ (Ictalurus punctatus) thuộc họ Ictaluridae.

Hình 1.1. Hình ảnh trạng thái bên ngoài của cá Tra


9

1.1.3.2. Phân loại cá tra.
Cá Tra thuộc lớp cá Lưỡng Tiêm (Pisces)
Bộ cá Nheo Siluriformes.
Họ cá Tra Pangasiidae.
Giống cá tra dầu Pangasianodon.
Loài cá tra Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage 1878)

Bảng 1.2. Một số loài trong giống cá tra (Pagasius) ở Việt Nam
Các loài trong giống cá Tra Việt Nam
STT Tên khoa học Tên Việt Nam
1
Pagasius hyphothalmus Cá Tra
2
Pagasius bocourti Cá Basa
3
Pagasius macronema Cá Sát Sọc (Tra Nâu)
4
Pagasius larnaudii Cá Vồ Đém
5
Pagasius nasutus Cá Sát Bầu (cá Hú)
6
Pagasius sutchi Cá Tra Nghệ

7
Pagasius taeniurus Cá Bông Lau
8
Pagasius poliranodon Cá Dứa
9
Pagasius siamensis Cá Sát Siêm



10

1.1.3.3. Phân bố
Cá Tra phân bố ở lưu vực sông Mêkong nên nó có mặt ở cả bốn nước Việt Nam,
Lào, Campuchia, Thái Lan. Người ta còn tìm thấy cá Tra trên lưu vực sông
Chaophraya của Thái Lan. Ở Việt Nam rất ít bắt gặp cá Tra trưởng thành trên các con
sông mà chủ yếu ở sông Tiền và sông Hậu là loại cá bột và cá giống. Trước khi có
phương pháp sinh sản nhân tạo, người dân thường có nghề vớt cá bột và cá giống này
về bán cho các ao, bè nuôi [17].
1.1.3.4. Hình thái sinh lý
Cá Tra là cá da trơn (không vẩy), thân dài, lưng xám đen, bụng hơi bạc, miệng
rộng, có 2 đôi râu dài. Cá Tra sống chủ yếu trong nước ngọt, có thể sống được ở vùng
nước hơi lợ, có thể chịu đựng được nước phèn với pH >5, dễ chết ở nhiệt độ thấp
dưới 15
0
C, nhưng chịu nóng tới 39
o
C. Cá Tra có số lượng hồng cầu trong máu nhiều
hơn các loài cá khác. Cá có cơ quan hô hấp phụ và còn có thể hô hấp bằng bóng khí và
da nên chịu đựng được môi trường nước thiếu oxy hòa tan. Tiêu hao oxy và ngưỡng
oxy của cá Tra thấp hơn 3 lần so với cá mè trắng [17].

1.1.3.5. Ðặc điểm dinh dưỡng
Cá Tra khi hết noãn hoàng thì thích ăn mồi tươi sống, vì vậy chúng ăn thịt lẫn
nhau ngay trong bể ấp và chúng vẫn tiếp tục ăn nhau nếu cá ương không được cho ăn
đầy đủ, thậm chí cá vớt trên sông vẫn thấy chúng ăn nhau trong đáy vớt cá bột. Ngoài
ra khi khảo sát cá bột vớt trên sông, còn thấy trong dạ dày của chúng có rất nhiều phần
cơ thể và mắt cá con các loài cá khác. Dạ dày của cá phình to hình chữ U và co giãn
được, ruột cá Tra ngắn, không gấp khúc lên nhau mà dính vào màng treo ruột ngay
dưới bóng khí và tuyến sinh dục. Dạ dày to và ruột ngắn là đặc điểm của cá thiên về ăn
thịt. Ngay khi vừa hết noãn hoàng cá thể hiện rõ tính ăn thịt và ăn lẫn nhau, do đó để
tránh hao hụt do ăn nhau trong bể ấp, cần nhanh chóng chuyển cá ra ao ương. Trong

11

quá trình ương nuôi thành cá giống trong ao, chúng ăn các loại phù du động vật có kích
thước vừa cỡ miệng của chúng và các thức ăn nhân tạo. Khi cá lớn thể hiện tính ăn
rộng, ăn đáy và ăn tạp thiên về động vật nhưng dễ chuyển đổi loại thức ăn. Trong điều
kiện thiếu thức ăn, cá có thể sử dụng các loại thức ăn bắt buộc khác như mùn bã hữu
cơ, thức ăn có nguồn gốc động vật. Trong ao nuôi cá Tra có khả năng thích nghi với
nhiều loại thức ăn khác nhau như cám, rau, động vật đáy [17].
1.1.3.6. Ðặc điểm sinh trưởng
Cá Tra có tốc độ tăng trưởng tương đối nhanh, còn nhỏ cá tăng nhanh về chiều
dài. Cá ương trong ao sau 2 tháng đã đạt chiều dài 10-12cm (14-15gam). Từ khoảng
2,5 kg trở đi, mức tăng trọng lượng nhanh hơn so với tăng chiều dài cơ thể. Cá Tra
trong tự nhiên có thể sống trên 20 năm. Ðã gặp cỡ cá trong tự nhiên18 kg hoặc có mẫu
cá dài tới 1,8m. Trong ao nuôi vỗ, cá bố mẹ cho đẻ đạt tới 25 kg ở cá 10 năm tuổi.
Nuôi trong ao 1 năm cá đạt 1-1,5 kg/con ( năm đầu tiên ), những năm về sau cá tăng
trọng nhanh hơn, có khi đạt tới 5-6 kg/năm tùy thuộc môi trường sống và sự cung
cấp thức ăn cũng như loại thức ăn có hàm lượng đạm nhiều hay ít. Ðộ béo Fulton của
cá tăng dần theo trọng lượng và nhanh nhất ở những năm đầu, cá đực thường có độ béo
cao hơn cá cái và độ béo thường giảm đi khi vào mùa sinh sản [17].

1.1.3.7. Ðặc điểm sinh sản
Tuổi thành thục của cá đực là 2 tuổi và cá cái 3 tuổi, trọng lượng cá thành thục
lần đầu từ 2,5-3kg. Trong tự nhiên chỉ gặp cá thành thục trên sông ở địa phận của
Campuchia và Thái Lan. Ngay từ năm 1966, Thái Lan đã bắt cá Tra thành thục trên
sông (trong đầm Bung Borapet) và kích thích sinh sản nhân tạo thành công. Sau đó họ
nghiên cứu nuôi vỗ cá tra trong ao. Ðến năm 1972 Thái Lan công bố quy trình sinh sản
nhân tạo cá tra với phương pháp nuôi vỗ cá bố mẹ thành thục trong ao đất [17].

1
2

Cá Tra không có cơ quan sinh dục phụ (sinh dục thứ cấp), nên nếu chỉ nhìn hình
dáng bên ngoài thì khó phân biệt được cá đực, cái. Ở thời kỳ thành thục, tuyến sinh dục
ở cá đực phát triển lớn gọi là buồng tinh hay tinh sào, ở cá cái gọi là buồng trứng hay
noãn sào. Tuyến sinh dục của cá Tra bắt đầu phân biệt được đực cái từ giai đoạn II tuy
màu sắc chưa khác nhau nhiều. Các giai đọan sau, buồng trứng tăng về kích thước,
hạt trứng màu vàng, tinh sào có hình dạng phân nhánh, màu hồng chuyển dần sang
màu trắng sữa. Hệ số thành thục của cá Tra khảo sát được trong tự nhiên từ 1,76-12,94
(cá cái) và từ 0,83-2,1 (cá đực) ở cá đánh bắt tự nhiên trên sông cỡ từ 8-11kg. Trong ao
nuôi vỗ, hệ số thành thục cá tra cái có thể đạt tới 19,5% [17].
Mùa vụ thành thục của cá trong tự nhiên bắt đầu từ tháng 5-6 dương lịch, cá có
tập tính di cư đẻ tự nhiên trên những khúc sông có điều kiện sinh thái phù hợp thuộc
địa phận Campuchia và Thái Lan, không đẻ tự nhiên ở phần sông của Việt Nam. Bãi
đẻ của cá nằm từ khu vực ngã tư giao tiếp 2 con sông Mêkông và Tonlesap, từ thị xã
Kratie (Campuchia) trở lên đến thác Khone, nơi giáp biên giới Campuchia và Lào.
Nhưng tập trung nhất từ Kampi đến hết Koh Rongiev thuộc địa giới 2 tỉnh Kratie và
Stung Treng. Tại đây có thể bắt được những cá Tra nặng tới 15 kg với buồng trứng đã
thành thục. Cá đẻ trứng dính vào giá thể thường là rễ của loài cây sống ven sông
Gimenila asiatica, sau 24 giờ thì trứng nở thành cá bột và trôi về hạ nguồn [17].
Trong sinh sản nhân tạo, ta có thể nuôi thành thục sớm và cho đẻ sớm hơn trong

tự nhiên (từ tháng 3 dương lịch hàng năm), cá Tra có thể tái phát dục 1-3 lần trong một
năm. Số lượng trứng đếm được trong buồng trứng của cá gọi là sức sinh sản tuyệt đối.
Sức sinh sản tuyệt đối của cá Tra từ 200 ngàn đến vài triệu trứng. Sức sinh sản tương
đối có thể tới 135 ngàn trứng/kg cá cái. Kích thước của trứng cá Tra tương đối nhỏ và
có tính dính. Trứng sắp đẻ có đường kính trung bình 1mm. Sau khi đẻ ra và hút nước
đường kính trứng khi trương nước có thể tới 1,5-1,6mm [17].

13

1.1.4. Thành phần khối lượng và thành phần hóa học của cá Tra
Tỷ lệ các thành phần khối lượng của cá Tra phụ thuộc vào trọng lượng cá khi thu
hoạch và hình thức nuôi…thành phần khối lượng được phân ra các phần sau:cơ
thịt,đầu, vẩy,da, xương, nội tạng…
Bảng 1.3. Tỷ lệ khối lượng các thành phần khác nhau của cá Tra.
Thịt cá (%) Mỡ cá (%) Xương, đầu, vây (%) Nội tạng (%) Da (%)
33-38 15-25 17-42 2,5-4 5-7,5

Thành phần hóa học của thịt cá Tra bao gồm: nước, protein, lipit, gluxit,
khoáng chất, vitamin, enzym, hormon. Cũng giống như những loài thủy sản khác,
thành phần hóa học khác nhau về giống loài, trong cùng một loài nhưng sống ở môi
trường nước khác nhau thì thành phần hóa học cũng khác nhau. Thành phần hóa học
của cá Tra còn phụ thuộc vào mùa vụ, thời tiết khí hậu, nguồn thức ăn, trạng thái sinh
lý của cá. Thành phần hóa học ảnh hưởng rất lớn đến giá trị cảm quan và giá trị dinh
dưỡng của sản phẩm [4].
Bảng 1.4. Thành phần hóa học cơ bản của cá Tra.
Thành phần dinh dưỡng trên 100g sản phẩm ăn được
Calo
Calo từ
chất béo
Tổng lượng

chất béo
Chất béo bão
hòa
Cholesterol Natri Protein
124,52
cal
30,84 3,42g 1,64g 25,20 mg
70,60
mg
23,42g



14

1.1.5. Nguyên liệu da cá Tra
Hiện nước ta có khoảng 168 doanh nghiệp xuất khẩu cá Tra, cá Basa. Các doanh
nghiệp này có khả năng tiêu thụ khoảng 4.000 tấn nguyên liệu/ngày. Với tỷ lệ này,
hằng ngày các nhà máy chế biến thủy sản thải ra môi trường một lượng rất lớn phụ
phế phẩm gồm đầu, xương, mỡ, da cá, …. Theo ước tính của VASEP (2006), nếu sản
lượng cá Tra nguyên liệu đạt 1 triệu tấn trong năm 2008, thì các nhà máy chế biến thủy
sản sẽ phải loại bỏ hơn 600.000 tấn phế phẩm cá tra. Do đó, việc gia tăng giá trị sử
dụng nguồn phế liệu này trở thành một yêu cầu cấp thiết nhằm giải quyết vấn đề phát
triển kinh tế xã hội đồng thời gìn giữ môi trường sống của cộng đồng [18].
Da cá là một trong những loại nguyên liệu còn lại chiếm tỷ trọng khá cao,
khoảng 4,8% đến 5,1% tùy thuộc vào hình thức nuôi và kích cỡ cá khi thu hoạch. Nếu
như mỗi ngày các doanh nghiệp chế biến các sản phẩm cá Tra ở Việt Nam tiêu thụ
khoảng 4.000 tấn nguyên liệu thì cũng đồng nghĩa với việc họ loại ra khoảng 192 đến
204 tấn da cá Tra. Cho đến nay, hình thức xử lý lượng da cá Tra này mới chỉ dừng lại
ở việc một phần rất nhỏ đem chế biến thành thực phẩm như bánh phồng, da cá tẩm gia

vị, một phần nhỏ lẻ khác sản xuất Gelatin, còn hầu hết phần lớn lượng da cá này được
xuất khẩu đông lạnh với giá thành rất rẻ 35cent/kg hay khoảng gần 6000VNĐ/kg [18].
Thành phần hóa học của da cá nói chung thường bao gồm khoảng 60-70% là
nước, một ít chất vô cơ, còn lại là protein và chất béo. Protein của da cá chủ yếu là
collagen, elastin, keratin, rutin, globulin, và albulmin[4].
1.2. Tổng quan về Collagen
1.2.1. Khái niệ m
Collagen là một loại protein mô liên kết có dạng sợi tồn tại ở dạng bó sợi kết
thành mạng lưới để nâng đỡ các mô Collagen là thành phần chính cấu thành các
bộ phận của cơ thể người và động vật như da, gân, xương, răng, sụn, dây chằng…

15

Collagen chiếm khoảng 25-35% tổng số protein trong động vật có vú. Các phân tử
Collagen có hình dạng và chức năng khác nhau đặc trưng cho từng loại [9].
1.2.2. Phân loại
Cho đến nay, người ta đã xác định được có hơn 20 loại Collagen khác nhau. Các
loại Collagen chiếm đa số là Collagen loại I, II, III, IV và V. Tất cả các loại Collagen
đều chứa đơn vị cấu trúc là xoắn bộ ba. Tuy nhiên, độ dài của xoắn bộ ba này và trạng
thái tự nhiên cũng như kích thước của những phần không thuộc xoắn bộ ba trên phân
tử là rất khác nhau tùy thuộc vào loại Collagen. Collagen loại I thường là thành phần
chủ yếu trong da, gân và xương. Collagen loại II lại chủ yếu có trong sụn, và Collagen
loại III lại thấy trong da của cơ thể trưởng thành.Các phân tử Collagen loại I, II, III tập
hợp lại với nhau tạo thành dạng sợi mỏng, dài có cấu trúc đơn giản. Ngược lại
Collagen loại IV lại tạo ra mạng lưới 2 cấp phức tạp hơn. Các loại Collagen khác cũng
kết hợp thành dạng sợi liên kết chúng với nhau hoặc liên kết với các thành phần mạng
lưới khác [9].
1.2.3. Cấu tạo và cấu trúc
- Công thức hoá học: C
4

H
6
N
2
O
3
R
2
.(C
7
H
9
N
2
O
2
R)
n
.[22]
- Công thức cấu tạo:

- Cấu trúc phân tử collagen:

16



Hình 1.2. Cấu trúc của Collagen
a) cấu trúc của collagen; b) cấu trúc của xoắn bộ ba

Theo kết quả nghiên cứu, một sợi Collagen là một bó các sợi lớn. Mỗi sợi lớn
lại là một bó gồm nhiều sợi nhỏ. Sợi nhỏ lại bao gồm nhiều xoắn bộ ba. Mỗi xoắn này
là tập hợp của 3 mạch polypeptid bện lại với nhau, được gọi là đơn vị cấu trúc của
Collagen [26].
Đơn vị cấu trúc của phân tử Collagen, được gọi là tropoCollagen là một dải dài
300nm và có đường kính 1,5nm, tạo thành bởi 3 mạch polypeptid. Một mạch
polypeptid chứa chính xác 1050 amino acid. Tất cả các Collagen đều chứa các phân
đoạn có xoắn 3 thành phần của cấu trúc đơn giản này [26].

17

Cấu trúc xoắn bộ 3 của Collagen tăng lên từ 3 loại acid amin chủ yếu là
Glycine, Proline, và Hydroxyproline. Các acid amin này tạo nên các đoạn ren lặp lại
Gly-Pro-X, trong đó X có thể là bất kỳ một acid amin nào. Mỗi acid amin có một chức
năng riêng biệt. Mặt bên của Glycine, có một nguyên tử H duy nhất khớp với trung tâm
dày đặc của xoắn 3 thành phần. Hydro trong liên kết NH của Glycine còn lại với một
nhóm CO trong mạch peptid trong polypeptid liền kề giúp giữ vững 3 mạch với nhau.
Góc hợp bởi C và N trong vòng peptidyl của Proline hoặc Hydroxyproline cho phép
mỗi mạch polypeptid tạo nếp gấp trong một đường xoắn với một cấu trúc hình học như
là các mạch polypeptid có thể xoắn lại với nhau tạo nên một xoắn 3 thành phần. Điều
đặc biệt là mặc dù liên kết không linh động peptidyl-proline phá vỡ sự xếp kín của các
acid amin trong một xoắn anpha, nhưng chúng lại làm ổn định vòng xoắn Collagen 3
thành phần [26].
Các sợi Collagen loại I có sức bền chịu căng rất lớn- đây là loại Collagen có thể
bị kéo căng, vuốt dài ra mà không bị đứt. Các sợi này có đường kính sấp xỉ 50nm và
chiều dài khoảng vài micromet, chúng được tập hợp cạnh nhau trong các bó song song.
Các sợi Collagen trong gân liên kết với các bắp thịt và với xương nên bắt buộc chúng
phải chịu được một lực khổng lồ. Có thể ví Collagen loại I cứng hơn thép [26].
1.2.4. Tính chất của Collagen
1.2.4.1. Tương tác của Collagen với nước

Collagen hút nước trương nở làm tăng thể tích nguyên liệu, làm giảm độ bền liên
kết trong phân tử Collagen. Khi đó Collagen dễ chuyển thành gellatin hơn. Khi bị
trương nước mạch Collagen trở lên lỏng lẻo, khi hút nước chuỗi cực tính của Collagen
bị ion hóa nhẹ[4]:

18


1.2.4.2. Tác dụng giữa Collagen với môi trường kiềm, acid
Trong môi trường kiềm hoặc acid thì Collagen có khả năng hút nước và trương
nở mạnh hơn rất nhiều, kèm theo là quá trình tỏa nhiệt và làm giảm nhanh độ bền liên
kết, đồng thời có các biến đổi sau:
- Bị cắt mạch muối (liên kết nội phân tử do nhóm NH
3
/COO
-
) làm giảm độ
bền liên kết mạch chính và dễ chuyển thành gellatin hơn.
- Bị cắt mạch bên giải phóng NH
3.

- Điểm đẳng điện bị thay đổi theo chiều hứơng giảm. Theo nghiên cứu thì
điểm đẳng điện nằm trong khoảng từ 5.8-6.5.
Chính vì vậy nguyên liệu sau khi xử lý bằng acid, kiềm sẽ thuận lợi hơn cho quá
trình sản xuất gelatin và có thể xử lý ở nhiệt độ thấp hơn cũng thu được gelatin.
Trên mạch Collagen có các gốc cacboxyl (-COOH ) và các amin (-NH
3
) nên khi
có mặt NaOH thì ion của nó tác dụng với gốc cacboxyl và làm cho điện tích trên gốc
amin bị ức chế.

Dưới tác dụng của dung dịch kiềm thì Collagen bị phá hủy cấu trúc bậc cao,
chuỗi polypeptid giãn xoắn dẫn tới việc phá hủy từng cấu trúc Collagen để tạo ra
gelatin khi gia nhiệt. Nhờ đó mà làm cho nguyên liệu trở nên mềm mại hơn, tạo điều
kiện thuận lợi cho các công đoạn xử lý tiếp theo. Ngoài ra kiềm còn hòa tan các protein
khác như: albumin, mucoid, keratin, sắc tố [4].

19


Collagen

Gelatin

Trong điều kiện có acid, ion H
+
của acid tác dụng với nhóm COO
-
, điện tích
caboxyl bị ức chế (hình thành acid yếu có độ ion hóa thấp). Trái lại gốc amin bị ion
hóa thành –NH
3
[4].

Trong điều kiện có kiềm mạnh thì ngược lại gốc amin bị ức chế.

Trong điều kiện có nước, thì nước có thể tác dụng với các nhóm mang điện
trong phân tử protein và những ion Na
+
, Cl
-

hình thành các nhóm hydrat của Collagen,
khiến cho Collagen trong môi trường acid, kiềm có độ hút nước cao hơn trong nước
nguyên chất[4].
Để biểu thị sự biến đổi của Collagen dưới tác dụng của kiềm, acid nói chung
đều dùng độ keo thủy phân làm chỉ tiêu. Độ keo phân giải là chỉ hàm lượng keo tạo
thành sản phẩm có thể tan trong nước (thường là trong điều kiện đun nóng), những sản
phẩm này dưới nồng độ tương ứng trong điều kiện làm lạnh có thể biến thành keo[4].
Collagen thủy phân thành gelatin phản ứng được tiến hành như sau:


Khi xử lý ở nhiệt độ cao trong nước, keo tiếp tục thủy phân thành:








COOH

COOH

N



N

N



COOH

N



COOH