CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT MÌ

TRƯNG ĐI HC BCH KHOA TP HCM
KHOA K THUT HA HC
B MÔN CÔNG NGH THC PHM

˜˜


BÁO CÁO MÔN HC CÔNG NGH
CH BIN THT – THY SN


Đ ti:

NG DNG COLLAGEN TRONG
CÔNG NGH CH BIN THT –
THY SN





SVTH:
Lê Tn Lun MSSV:60701406
Trn Th Nguyt Minh MSSV:60701493
Nguyn Hong Phong MSSV:60701792
Nguyn Văn T MSSV:60702889
Lp: HC07TP
GVHD: ThS. NGUYN TH HIN

Tháng 05 năm 2011
Mc lc

2





MC LC

Chương 1 -

TNG QUAN V COLLAGEN

.............................................................. 5
1.1

Giới thiu sơ lược về collagen

............................................................................... 6
1.2

Thnh phn v cu trc

.......................................................................................... 6
1.2.1

Cu trc phân tử collagen

................................................................................8

1.2.2

Thành phn hóa học của collagen

.................................................................10
1.3

Phân loi

............................................................................................................... 13
1.4

Tnh cht

............................................................................................................... 14
1.4.1

Cu trc v khối lượng phân tử ....................................................................

16
1.4.2

Điểm đẳng đin (pI)

......................................................................................16
1.4.3

Cu trc xoắn α ba sợi của collagen

..............................................................16

1.5

Thu nhn collagen

................................................................................................ 17
1.6

Ứng dụng trong công nghip thực phẩm .............................................................. 19

Chương 2 -

NG DNG COLLAGEN TRONG CH BIN THT – THY SN

..
................................................................................................................... 22
2.1

Nhng ng dụng ph bin của collagen trong ngnh ch  bin tht – thủy sn ...

23
2.2

Ứng dụng collagen trong sn xut v bọc sn phẩm tht ch bin

....................... 25
2.3

Ứng dụng collagen trong c ch sự oxy hóa cht bo t rong sn phẩm tht ch
bin ......................................................................................................................

40
2.4

Tăng hiu sut nu v chống mt nước cho sn phẩm nh collagen

................... 48
2.5

Collagen thay th mt phn nguyên liu trong sn phẩm tht ch bin

............... 53


Danh mc bng

DANH MC BNG
Bng 1.1- Phân loi protein theo chc năng của chng trong cơ thể

..............................7
Bng 1.2 – So sánh thành phn amino acid của mt số loi protein (gam amino
acid/100 gam protein)[4, 9, 19]

.....................................................................................10
Bng 1.3 - Thành phn amino acid của collagen vy các Rohu và cá Catla

.................11
Bng 1.4 – Sự khác nhau về hm lượng hydroxyproline và nhit đ bin tính của
collagen

..........................................................................................................................11

Bng 1.5 – Phân loi collagen

.......................................................................................13
Bng 2.1 - Thông tin k thut c ủa Code 10

...................................................................36
Bng 2.2 - Thông tin k thut c ủa Code V

....................................................................36
Bng 2.3 - Thành phn hóa học của xc xch Wiener v xc xch gan trong nghiên cu

.......................................................................................................................................44
Bng 2.4 – Kt qu phân tch sn phẩm

........................................................................44
Bng 2.5 - Kt qu phân tch thnh ph n xúc xích với nhng h m lượng collagen khác
nhau

................................................................................................................................49
Bng 2.6 - Kt qu phân tch gn đng thnh phn jambon với nhng hm lượng
collagen khác nhau

........................................................................................................50
Bng 2.7 - Kt qu phân tch cm quan xc xch có b sung collagen

.........................52
Bng 2.8 - Kt qu phân tch cm quan jam-bon với collagen

.....................................52
Bng 2.9 – Thnh phn công thc xc xch Bologna dng thô

.....................................54
Bng 2.10 - Thnh phn công thc xc xch Bologna dng mn

..................................54
Bng 2.11 - Tnh cht sn phẩm xc xch Bologna dng thô đ được b sung collagen
với cc hm lượng khc nhau

........................................................................................55
Bng 2.12 –Cc thông số b nh hư ng bi hm lượng collagen b sung trên sn phẩm
xc xch Bologna dng nh tương mn

..........................................................................56
Bng 2.13 - Cc thông số b  nh hưng bi hm lượng collagen b sung trên nguyên
liu xc xch Bologna dng nh tương mn

...................................................................57
Bng 2.14 - Công thc ch bin xc xch

......................................................................58
Bng 2.15 –Phân tch thnh phn hóa học của xc xch v collagen

............................59
Bng 2.16 – Cc thông số b nh hưng bi hm lượng collagen b sung v thi gian
lưu tr sn phẩm

............................................................................................................60
Bng 2.17 – Kt qu phân tch mu sắc nguyên liu v sn phẩm theo hm lượng
collagen b sung

............................................................................................................62
Bng 2.18 - Kt qu phân tch mu sắc nguyên liu v sn phẩm theo thi gian bo
qun

................................................................................................................................63
Bng 2.19 - Kt qu phân tch cm quan sn phẩm

......................................................63


Danh mc hnh


4

DANH MC HNH
Hình 1.2 – Từng bc cu to trong phân tử collagen. (a) Chuỗi polypeptide bc mt.

..9
Hình 1.3 – (a) Cu trúc khái quát 3 chuỗi xoắn α của collagen. (b) Phân tử collagen.
(c) Collagen fibril đưng kính từ 10 đn 300nm. (d) Collagen fibril bó li với nhau
hình thành sợi collagen siêu cáp – collagen fiber, đưng kính từ 0.5 đn 3 μm [14]

.....9
Hình 1.4 – T chc bó sợi collagen

...............................................................................10
Hình 1.5 – Đưng cong bin tính nhit của collagen, gelatin và collagen thủy phân
[23]

.................................................................................................................................17
Hình 1.6 - Quy trình tách chit collagen

.......................................................................18
Hình 1.7 -V bao collagen

.............................................................................................19
Hình 1.8 - Sn phẩm phomat có cha collagen hydrolysate làm gim hm lượng cht
béo

..................................................................................................................................19
Hình 1.9 – Sn phẩm kẹo dẻo có v màng là collagen hydrolysate

..............................20
Hình 1.10 - Collagen hydrolysate làm cht kt dính trong thanh kẹo

...........................20
Hình 1.11 – Sn phẩm tht ngui có cha collagen hydrolysate.

..................................21
Hình 1.12 – Collagen hydrolysate làm gn trong các loi thc uống.

..........................21
Hình 2.1 - nh phối cnh của thit b theo  tưng c ủa sáng ch của Winkler v cng
sự năm 1992

...................................................................................................................27
Hình 2.2 - Đưng c ủa di chuyển c ủa lớp phim collagen qua thit b

...........................28

Hình 2.3 - Mt cắt ngang III -III (được k hiu trên Hnh 2.1)

.......................................29
Hình 2.4 - Mt cắt ngang IV -IV (được k hiu trên Hnh 2.1)

......................................29
Hình 2.5 - Ham được đưa vo lưới ti đu sau (H) của thit b

....................................30
Hình 2.6 - B phn cha tay o dng lưới kèm v ới thit b của hình 2.1

......................30
Hình 2.7 - Mt ý tưng khc của thit b trong sng ch  này

.......................................31
Hình 2.8 - Hnh chiu theo chiều dọc thit b trên hnh 2.7

..........................................31
Hình 2.9 – Tit din cắt ngang của sn phẩm xc xch Bologna (0: không b sung
collagen; 10: b sung 10% collagen; 20: b sung 20% collagen; 30: b sung 30%
collagen)

........................................................................................................................56
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



5

Chương 1

TNG QUAN V COLLAGEN









ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



6



1.1 Gii thiệu sơ lược về collagen

Collagen là thành phn protein chủ yu của các mô liên kt. Collagen chim
khong 25% protein tng số trong cơ thể đng vt và là thành phn chủ yu của khung
mng ngoi bào.Collagen là protein dng sợi xoắn. Collagen được tìm thy trong tt c
cc loi đng vt đa bo. Nó có trong cc mô liên kt của tim, mch, da, giác mc, sụn,
sừng, dây chằng, xương, răng, … Collagen cng đư ợc tìm thy  các mô bên trong của
hu ht cc cơ quan. Collagen to nên đ bền của mô, cơ quan v duy trì d ng cu trúc
của chúng. Collagen rt đa dng về thành phn và cu trúc. Ngy nay, ngưi ta đã tìm
ra khong 28 loi collagen khác nhau.[2, 3, 17]
Do có cu trúc và tính cht hóa học đc bit, collagen được ng d ụng trong nhiều
lĩnh vực khc nhau như: ngnh da, phim, m phẩm, y học, dược phẩm, vt liu sinh
học và thực phẩm [2].
Nhìn chung, trong ngành công nghip collagen, các dng collagen thương mi
đều từ da v xương đng vt có v như trâu, bò, heo,…, ph thi của ngành ch bin
gia cm. Tuy nhiên, nguồn đng vt  cn này không phù hợp với nhiều vùng tín
ngưỡng, tôn gio; khó điều khiển về cht lượng và có thể lây nhim các tác nhân sinh
học và cht đc như: BSE (bnh bò điên), FMD (b nh l mồm long móng). Vì th,
hin nay ngưi ta tìm nguồn thu nhn collagen mới từ các loài cá và thủy sn khác.[2]

1.2 Thnh phn và cu trc

Trước khi tìm hiểu về collagen, chng ta sơ lược đôi nt về protein. Protein là
mt hợp cht đi phân tử được to thành từ rt nhiều cc đơn phân l cc acid amin
(hình 2.1). Acid amin đư ợc cu to bi ba thành phn: mt là nhóm amin (-NH2), hai
là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đnh với 1
nguyên tử hyđro v nhóm bin đi R quyt đnh tính cht của acid amin. Khong 20
acid amin đã đư ợc phát hin trong thành phn của tt c các loi protein khác nhau
trong cơ thể sống.
Protein có bốn bc cu trúc:
Cấu trúc bậc một: Các acid amin nối với nhau bi liên kt peptide hình thành
nên chuỗi polypeptide. Đu mch polypeptide là nhóm amin của acid amin th nht và

cuối mch là nhóm cacboxyl của acid amin cuối cùng. Cu trúc bc mt của protein
thực cht là trình tự sắp xp của các acid amin trên chuỗi polypeptide. Cu trúc bc
mt của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các acid amin trên chuỗi
polypeptide sẽ thể hin tương tc gia các phn trong chuỗi polypeptide, từ đó to nên
hình dng lp thể của protein v do đó quyt đnh tính cht cng như vai trò của
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



7

protein. Sự sai lch trong trình tự sắp xp của các acid amin có thể dẫn đn sự bin đi
cu trúc và tính cht của protein.
Cấu trúc bậc hai: là sự sắp xp đều đn các chuỗi polypeptide trong không gian.
Chuỗi polypeptide thưng không  dng thẳng mà xoắn li to nên cu trúc xoắn α và
cu trúc np gp β, đư ợc cố đnh bi các liên kt hyđro gia nhng acid amin  gn
nhau. Các protein sợi như keratin, collagen... (có trong lông, tóc, móng, sừng) gồm
nhiều xoắn α, trong khi các protein c u có nhiều np gp β hơn.
Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phi n gp np β có thể cun li với nhau thành
từng búi có hình dng lp thể đc trưng cho từng loi protein. Cu trúc không gian này
có vai trò quyt đnh đối với hot tính và chc năng của protein. Cu trúc này li đc
bit phụ thuc vào tính cht của nhóm -R trong các mch polypeptide.Chẳng hn
nhóm -R của cystein có kh năng to cu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của proline cn tr
vic hình thành xoắn, từ đó v trí của chúng sẽ xc đnh điểm gp, hay nhng nhóm -R
ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm k nước thì chui vào bên trong phân
tử... Các liên kt yu hơn như liên kt hydro hay liên kt đin hóa tr có  gia các
nhóm -R có đin tích trái du.
Cấu trúc bậc bốn: Khi protein có nhiều chuỗi polypeptide phối hợp với nhau thì
to nên cu trúc bc bốn của protein. Các chuỗi polypeptide liên kt với nhau nh các
liên kt yu như liên kt hydro.

Phân loi protein: Có nhiề
u loi protein, mỗi loi đm nhim mt vai trò khác
nhau trong cơ thể:
Bảng 1.1- Phân loại protein theo chức năng của chng trong cơ thể
LOẠI PROTEIN CHC NĂNG
Protein cu trúc Cu trc, nâng đỡ
Protein enzyme Xúc tác sinh học: tăng nhanh, chọn lọc các
phn ng sinh hóa
Protein hormone Điều hòa các hot đng sinh lý
Protein vn chuyển Vn chuyển các cht
Protein vn đng Tham gia vào chc năng vn đng của t
bo v cơ thể
Protein thụ quan Cm nhn, đp ng các kích thích của môi
trưng
Protein dự tr Dự tr cht dinh dưỡng

Collagen là loi protein cu trc trong cơ thể đng vt. Nó được phân bố trong
các b phn như da, cơ, gân, sụn, dây chằng xương v răng... Trong thnh phn của da,
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



8

 lớp bì cha rt nhiều collagen to ra mt h thống nâng đỡ, hỗ trợ cho cc đc tính
cơ học của da như sc căng, đ đ n hồi, duy trì đ  ẩm... Tùy theo từng đ tui, điều
kin sống, tc nhân môi trưng, da có thể b lão hóa hoc tn thương, sợi collagen mt
dn tnh đn hồi v săn chắc do cu trúc collagen b phá vỡ.
1.2.1 Cu trúc phân tử collagen
Về cu trúc của phân tử collagen, phân tử collagen hay còn gọi là tropocollagen

là mt cu trúc dng sợi hình ống chiều dài khong 300nm, đưng kính 1.5 nm. Mỗi
sợi collagen ny được cu to từ ba chuỗi polypeptide nối với nhau bằng các liên kt
hydro và xoắn li với nhau giống như sợi dây thừng (hình 1.1).


Hình 1.1 – Chuỗi xoắn collagen gồm 3 dây xoắn chặt

Mỗi mt vòng xoắn có đ dài là 3.3 gốc amino acid, chiều cao là 2.9 A
o
16
. Mỗi
mt chuỗi polypeptide trong collagen được cu to từ các amino acid theo mt trt tự,
thông thưng là Gly - Pro - Y, hoc Gly - X – Hyp (hình 1.2). Trong đó, X, Y l
nhng đơn v amino acid khác. Proline (Pro) và hydroxyproline (Hyp) chim khong
1/6 chuỗi, glycine chim khong 1/3 chuỗi. Tng cng chỉ riêng proline,
hydroxyproline, và glycine chim 1/2 chuỗi collagen. Các amino acid còn li chim
1/2. [ ]
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



9


Hình 1.1 – Từng bậc cu tạo trong phân tử collagen. (a) Chuỗi polypeptide bậc một.
(b) Cu trúc xoắn α bậc hai và bậc ba. (c) Cu trúc so le bậc bốn [6]

Glycine đóng mt vai trò ht sc quan trọng trong cu trúc sợi siêu xoắn của
collagen. Tropocollagen liên kt với nhau theo kiểu đu nối đuôi hình thành collagen
fibril. Các collagen fibril này bó li với nhau hình thành sợi collagen siêu cáp –

collagen fiber (hình 1.3, 1.4). Vì th collagen rt chắc, dai, và bền.

Hình 1.2 – (a) Cu trúc khái quát 3 chuỗi xoắn α của collagen. (b) Phân tử collagen. (c) Collagen fibril
đường kính từ 10 đến 300nm. (d) Collagen fibril bó lại vi nhau hình thành sợi collagen siêu cáp –
collagen fiber, đường kính từ 0.5 đến 3 μm [14]

ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



10


Hình 1.3 – Tổ chức bó sợi collagen

1.2.2 Thành phn hóa học của collagen
Về thành phn các acid amin: trong collagen cha rt ít hoc không cha
cystein v tryptophan, nhưng cha rt nhiều hydroxyproline. Hydroxyproline này là
mt acid amin đc trưng của collagen mà các loi protein khác không có.
Trong phân tử tt c các loi collagen, luôn có sự lp li của cu trúc X-Y-Gly,
trong đó X, Y có thể là bt kỳ acid amin nào. Tuy nhiên,  v trí của X v Y thưng là
(2S)-Proline (Pro, 28%) và (2S,4R)-4-Hydroxyproline (Hyp, 38%). Chuỗi Pro-Hyp-
Gly là chuỗi thưng gp nht trong phân tử collagen (10.5%) [18].
Bảng 1.2 – So sánh thành phn amino acid của một số loại protein (gam amino acid/100 gam protein)[4, 9, 19]
Protein

Amino acid
COLLAGEN
(từ da cá
phổi)

CASEIN
(từ sữa dê)
ALBUMIN
(từ trứng)
Alanine 11.7 3.5 5.7
Glycine 24.0 2.8 6.3
Valine 2.56 6.7 10.3
Leucine 3.37 13.6 8.9
Isoleucine 1.64 4.2 4.9
Proline 14.8 9.3 3.8
Phenylalanine 2.60 4.4 3.77
Tyrosine 0.19 4.6 2.69
Serine 4.71 3.6 10.9
Threonine 3.18 4.9 10.7
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



11

Cystine - - -
Methionine 0.59 2.7 1.11
Arginine 9.1 3.9 2.73
Histidine 0.80 - 1.16
Lysine 3.63 6.7 7.7
Aspartic acid 6.6 4.7 10.9
Glutamic acid 1.9 20.3 7.4
Hydroxyproline 9.8 - -
Hydroxylysine 0.88 - -
Arginin 3.9 -

Tryptophan - -

Thành phn amino acid của collagen từ các nguồn thu nhn khác nhau (về cơ
quan, loi đng vt, …) thì khác nhau. Bên dưới là thành phn amino acid của mt số
loi collagen từ mt số loi đng vt khác nhau.
Bảng 1.3 - Thành phn amino acid của collagen vảy các Rohu và cá Catla
(số gốc amino acid trên tổng số 1000 gốc amino acid) [15]
Amino acid Rohu Catla
Aspartate + asparagine 53 48
Glutamate + glutamine 87 83
Hydroxyproline 83 84
Serine 28 26
Glycine 361 353
Histidine 0 0
Arginine 38 38
Threonine 17 17
Alanine 80 83
Proline 118 130
Tyrosine 3 2
Valine 15 15
Methionine 9 9
Cysteine 0 0
Isoleucine 13 12
Leucine 28 26
Phenylalanine 54 55
Lysine 13 19

Bảng 1.4 – Sự khác nhau về hm lượng hydroxyproline và nhiệt độ biến tính của collagen
từ các nguồn thu nhận khác nhau [15]

Môi Sinh Nguồn Hm lượng Nhiệt độ Nguồn
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



12

trường
sống
vật thu
nhận
Hydroxyproline
(gốc/1000 gốc
amino acid)
biến tính
(
o
tham
khảo C)
Trên cn Bê Da 94 40.8 Ikomaa
và cng
sự.
(2003)
Lợn Da 93 37
Nước ngọt Cá L.
rohita
và cá C.
catla
Vy 83 36.5
Pati

Falguni và
cng sự
(2010)

Cá
Oreochr
omis
nilotica
s
Vy 83 35.7 Ikomaa
và cng
sự.
(2003)
Cá
Silver
carp
(Hypop
hthalmi
chthys
molitrix
)
Da 84 34.5 Rodziewi
cz-
Motowidł
o và cng
sự.
(2008)
Cá
Cyprinu
s carpio

Da 76 28 Duan và
cng sự.
(2009)
Vy 77 28
Xương 80 28
Biển Cá
Pragus
major
Vy 73 29.9 Ikomaa
và cng
sự.
(2003)
Cá cóc
lưng
đen
(Lagoce
phalus
gloveri)
Da 77 28 Senaratne
và cng
sự.
(2006)
Cá nóc
mắt đơn
(Takifu
gu
rubripes
)
Da 67 28 Nagai và
cng sự.

(2002)
Biển sâu Cá Da 64 16.1 Wang và
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



13

trống
đ
(Sebast
es
mentell
a)
Vy 65 17.7 cng sự.
(2008)
Xương 61 17.5
Batilic
Cod
(Gadus
sp.)
Da 53 15 Sadowska
và cng
sự.
(2003)

1.3 Phân loại
Collagen là thut ng chung cho nhóm protein có cu túc xoắn anpha của ba sợi
polypeptide, và tt c các loi protein collagen đều có cu trúc siêu phân tử mc dù
kch thước, chc năng v sự phân bố của chúng trong các mô khác nhau rt nhiều.

Hin nay, ngưi ta đã tìm ra hơn 28 loi collagen khác nhau.
Dựa vào cu trúc và t chc siêu phân tử của collagen, chúng có thể được nhóm
li thành các nhóm: collagen dng sợi (fibril-forming collagen), collagen t hợp sợi
(fibril-associated collagen (FACIT)), collagen transmembrane, collagen trên nền
membrane và các loi collagen khác với cu trc đc bit.

Bảng 1.5 – Phân loại collagen
Loại Nhóm Thành phn Phân bố
I Sợi α1[I]2α2[I] Da, xương, gân, dây chằng
II Sợi α1[II]3 Sụn
III Sợi α1[III]3 Da, máu, mch, rut
IV Mng lưới α1[IV]2α2[IV] Màng membranes
α3[IV]α4[IV]α5[IV]
α5[IV]2α6[IV]
V Sợi α1[V]3 Xương, gân, gic mc, nhau thai
α1[V]2α2[V]
α1[V]α2[V]α3[V]
VI Mng lưới
α1[VI]α2[VI]α3[VI]
Xương, gân, sụn
α1[VI]α2[VI]α4[VI]
VII Sợi m neo α1[VII]2α2[VII] Gân, bang quang
VIII Mng lưới α1[VIII]3 α2[VIII]3
α1[VIII]2α2[VIII]
Gân, não, tim, thn
IX
Collagen dng sợi
kt hợp xoắn gián
đon (Fibril-
Associated

Collagens
with Interrupted
Triple helices –
FACIT)
1[IX]α2[IX]α3[IX]
Sun, giác mc
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



14

X Mng lưới α1[21]3 Sụn
XI Sợi 1[XI]α2[XI]α3[XI] Sụn
XII FACIT α1[XII]3 Gân, dây chằng
XIII
Collagen dng
màng kt hợp xoắn
gin đon
(Membrane -
Associated
Collagens
with Interrupted
Triple helices –
MACIT)
—
Màng t bào, gân, sụn
XIV FACIT α1[XIV]3 Xương, sụn, dây chằng
XV Dng ghép kênh
(multiplexins)

—
Mao mch, tinh hoàn, thn, tim
XVI FACIT — H bì, thn
XVII MACIT α1[XVII]3 Hemidesmosomes trong biểu mô
XVIII MULTIPLEXIN — Tng hm màng, gan
XIX FACIT — Tng hm màng
XX FACIT — Giác mc (gà)
XXI FACIT — D dày, thn
XXII FACIT — Mô nút giao
XXIII MACIT — Tim, võng mc
XXIV Sợi — Xương, gic mc
XXV MACIT — Não, tim, tinh hoàn
XXVI FACIT Tinh hoàn, buồng trng
XXVII Sợi — Sụn
XXVIII — — H bì, dây thn kinh hông

1.4 Tnh cht
Collagen là mt loi protein cu trúc chính vì vy chúng cng có đ y đủ các
tính cht lý hóa của mt protein.
Sự biến tính: Dưới tác dụng của các cht hóa học như acid, base, muối, các
dung môi alcohol, và các tác nhân vt lý như khu y trn cơ học, nghiền, tia cực
tím...các cu trúc bc hai, ba và bc bốn của protein b bin đi làm cho các liên kt
hydro, các cu nối disunfit, các liên kt ion b phá v nhưng không ph vỡ liên kt
peptide, tc là cu trúc bc mt vẫn gi nguyên, protein sẽ thay đi tính cht so với
ban đu. Đó l hin tượng bin tính protein. Sau khi b bin tnh, protein thưng có các
tính cht sau:
-Đ hòa tan gim do làm l các nhóm k nước vốn  bên trong phân tử protein.
Tc l khi protein chưa bin tính, các acid amin có các nhóm k nước nằm bên trong
phân tử protein. Khi bi bin tính, phân tử protein lúc này chỉ là trình tự sắp xp các
acid amin mch thẳng, làm cho các nhóm k nước l ra ngoi cho nên đ hòa tan

gim.
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



15

-Kh năng gi nước gim. Cu trúc bc bốn giúp cho protein có kh năng
hydrat hóa to thành màng hydrat bao quanh. Khi bin tính mt đi cu trúc bc bốn thì
kh năng hydrat hóa không còn. Vì th  protein gi nước kém.
- Hot tính sinh học ban đu mt đi. Điều này là hiển nhiên vì hot tính sinh học
của mt protein được quyt đnh bi các cu trúc bc hai, bc ba và bc bốn. Khi các
cu trúc này mt đi, protein chỉ là các polypeptide, và không có hot tính sinh học.
-Tăng đ nhy đối với sự tn công của enzyme protease do làm xut hin các
liên kt peptide ng với trung tâm hot đng của protease.
-Tăng đ nhớt ni ti.
-Mt kh năng kt tinh. Protein có kh năng kt tinh trong cc môi trưng muối,
hoc cồn. Ở cc điều kin pH nht đnh dung dch protein không bền và kt tủa, được
gọi l pH đẳng đin. Khi b bin tnh, điểm đẳng đin của prtein không còn, và chúng
khó thể kt tinh.
Tính kỵ nước: Do các gốc k nước của các acid amin trong chuỗi polypeptide
của protein hướng ra ngoài, các gốc này liên kt với nhau to liên kt k nước. Đ k
nước có thể gii thích là do các acid amin có cha các gốc R- không phân cực nên nó
không có kh năng tc dụng với nước.Tính k nước sẽ nh hưng rt nhiều đn tính
tan của protein.
Tính chất của dung dịch keo: Khi hoà tan protein thành dung dch keo thì nó
không đi qua mng bn thm. Hai yu tố đm bo đ bền của dung dch keo là:
• Sự tch đin cùng du của các protein.
• Lớp v hydrat bao quanh phân tử protein.
Khi dung dch keo không bền, chúng sẽ kt tủa, có hai dng kt tủa: kt tủa

thun ngh
ch và không thun nghch:
• Kt tủa thun nghch: sau khi chúng ta loi b các yu tố gây kt tủa thì
protein vẫn có thể tr li trng thái dung dch keo bền như ban đu.
• Kt tủa không thun nghch: sau khi chúng ta loi b các yu tố gây kt tủa
thì protein không tr về trng thái dung dch keo bền vng như trước na.
Tính chất điện ly lưỡng tính: Protein có tính cht lưỡng tính vì trong acid amin
có cha c gốc acid (COO-) và gốc base (NH
2
-). C acid amin v protein đều có tính
cht lưỡng tính.
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



16

Ngoài nhng tính cht trên của mt protein, collagen còn có nhng tính cht đc
trưng riêng. Cc tnh cht này có nh hưng quan trọng đn kh năng ng dụng của
collagen trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
1.4.1 Cu trúc và khối lượng phân tử (xác định theo phân tích điện di SDS-
PAGE)
Theo kt qu phân tch đin di, ngưi ta xc đnh được khối lượng phân tử của
collagen loi I vào khong 200-300 kDa cao hơn so với gelatin (dưới 200-300kDa) và
cao hơn nhiều so với sn phẩm thủy phân collagen (dưới 50 kDa). Trong đó, cu trúc
chuỗi β có phân tử lượng khong 200 kDa còn cu trúc chuỗi α có phân tử lượng
khong 100 kDa [23].
Do khi thu nhn collagen ta chỉ sử dụng cc tc nhân để tn công vào nhng
cu trúc không phi chuỗi xoắn của collagen, điều kin tin hành ôn hòa, thi gian
thích hợp nên mc đ thủy phân ít và collagen vẫn gi được cu trúc mch dài, và do

đó khối lượng phân tử của collagen lớn. Trong khi, để sn xut gelatin và collagen
thủy phân thì ngư i ta phi sử dụng tc nhân v điều kin tin hành khác nghit hơn,
tn công vào c các cu trúc xoắn của sợi collagen nên sn phẩn to thành có khối
lượng phân tử nh v dao đng nhiều [23].
1.4.2 Điểm đẳng điện (pI)
Điểm đẳng đin (isoelectric point – pI) là mt thông số quan trọng của protein,
liên quan nhiều đn tỉ l các gốc amino acid ngoài mch chính thuc về nhóm chc
acid hay base. Thông thưng pI của collagen có giá tr khong 8.4, cao hơn c gelatin
(khong 4.9) và collagen thủy phân (khong 4.6). pI của collagen nằm trong vùng pH
kiềm vì trong quá trình trích chit, các gốc acid trong mch collagen b trung hòa bi
các tác nhân có tính acid [
23].
1.4.3 Cu trúc xoắn α ba sợi của collagen
Collagen là mt loi protein có hot tính quang học. Do trong cu trúc collagen
có polyproline-II cu hình tươ ng tụ dng xoắn, nên collagen có kh năng hp thu
quang học và hp thu cực đi  bước sóng 210-230 nm [23].
Ở trng thái bình thư ng collagen có cu trúc xoắn ba sợi, giống như sợi dây
thừng. Cu trúc này cng có l ợi trong mt số trưng hợp, chẳng hn như collagen
được ng dụng như tc nhân lm trong trong mt số sn phẩm thc uống có cồn nh
collagen có kh năng kt lắng với nm men và các cu tử lơ lửng khác [23].
Khi thực hin quá trình bin tính collagen bằng nhit, các tính cht vt lý của
collagen như đ nhớt, kh năng hòa tan, kh năng hp thu quang học thay đi. Đ nhớt
của collagen thay đi trong mt khong rng khi ta tăng nhit đ. Dựa vào sự thay đi
đ nhớt của collagen theo nhit đ, ngưi ta xc đnh nhit đ bin tính của collagen.
Đ nhớt của collagen gim dn theo chiều tăng của nhit đ. Theo đồ th bên dưới, ta
thy đ nhớt của collagen bắt đu gim  30
o
C v đt n đnh ti 42.5
o
C. Khi đ nhớt

ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



17

của collagen gim xuống thp hơn ½ gi tr ban đu (ti nhit đ phòng tc là 25
o
C)
thì collagen xem như bi n tnh. Như vy, theo đồ th bên dưới thì collagen bin tính ti
37.5
o
23
C. Khi bin tính, cu trúc xoắn ba sợi của collagen b phá vỡ, collagen chuyển
sang dng lõi xoắn ngẫu nhiên do có sự phá vỡ liên kt hydro gia các sợi collagen
trong cu to của nó. Các dng trime (γ) chuyển thành dng dime (β) hoc sợi đơn
(α) làm gim đ nhớt [ ].

Hình 1.4 – Đường cong biến tính nhiệt của collagen, gelatin và collagen thủy phân
[23]


1.5 Thu nhận collagen
Các phân tử collagen không có kh năng đi qua mng t bào, cho nên cn phá
vỡ cu trc để chuyển collagen vào dung dch. Ngưi ta có thể phá vỡ cu trúc t bào
bằng các bin php cơ học như nghiền với bt thủy tinh hoc cát thch anh, làm đồng
hóa bằng thit b nghiền đồng thể (homogenizator). Thit b này có chày thủy tinh gắn
với motor quay và có thể điều chỉnh tốc đ quay theo yêu cu. Các t bào gia chày
thủy tinh và thành cối sẽ b phá hủy. Để tin cho phá vỡ màng t bào có hiu qu, các
mô t bo thưng được cho trương nước. Ngoài ra còn có thể dung sóng siêu âm, dùng

các dung môi hu cơ như butanol, acetone, v cc cht tẩy rửa. Các hóa cht này giúp
cho vic phá vỡ các bào quan của t bo do trong cc cơ quan ny thưng cha mỡ.
Điều này có thể gii thích ti sao trước khi tách chit collagen, da c thưng được tẩy
rửa với các hóa cht trên, mt mt l để loi sch các tp cht, mt khc l để cho da
được trương n hoc thành t bào b phá vỡ, giúp collagen d dng đi vo dung dch
tách chit. Sự tách chit protein collagen. Sau khi cu trúc t bào b phá vỡ, vic chit
tách collagen d dng hơn, có thể chit bằng các dung dch acid hoc enzyme theo quy
trình như sau:
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



18


Hình 1.5 - Quy trình tách chiết collagen
Quá trình chit collagen được thực hin trong các reactor  nhit đ lnh, trong
điều kin vô trùng, khuy trn liên tục để đm bo chit được collagen có cht lượng
tốt. Cách thc hot đng của emzyme pepsin : Điểm đẳng đin của pepsin khong pH
1, pepsin thuỷ phân mnh các liên kt peptide nối mch do các nhóm amin của các
acid amin thơm trong phân tử protein và peptide to thành, sn phẩm được tách ra là
các peptide và các acid amin tự do. Hot đng trong môi trưng acid, pepsin hot đng
thích hợp nht trong khong pH 1,5 - 2;  điều kin này pepsin không bền do có sự
tiêu enzyme. Pepsin có đ bền tối đa  pH 4 - 5;  vùng pH này, hot lực của pepsin
thp; từ pH 5,6 hu như không có hot tính protease. Dung dch pepsin trong nước 
dng pepsinogen v được hot hoá bi H
+

Trong dch chit thô, ngoài collagen còn có các protein tp, các lipid, muối
khong, để loi chúng phi sử dụng nhiều bin php khc nhau. Để loi muối khoáng
thưng dùng phương php thẩm tch đối nước hay đối các dung dch đm loãng hoc
bằng cách lọc qua gel sephadex. Để loi b các protein tp có phương pháp kt tủa
phân đon bằng muối trung tính hoc các dung môi hu cơ, cc phương php sắc kí
trao đi ion, đin di, phương php lọc gel.
với pH = 1,5 - 2,0. Chúng phân gii gn
30% mch peptide và bin protein thành polypeptide.
H
+
PEPSINOGEN PEPSIN


Pepsin
PROTEIN POLYPEPTIDE

ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



19


1.6 ng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Collagen thủy phân gọi là collagen hydrolysate. Tùy theo mc đ thủy phân mà
collagen có các ng dụng khc nhau. Collagen hydrolysate được sử dụng trong thực
phẩm, dược phẩm, m phẩm, và công nghip nhip nh. Chng được sử dụng như cht

đông, cht gây lắng trong thực phẩm. Chng được dùng như cht thay th cao su, keo
dn, xi măng, mực in lụa nhân to, là cht to kt dính trong diêm quẹt. Chng được
dùng trong b lọc sng cho đèn thủy ngân.
Trong sn xut thực phẩm, collagen được dùng để làm v bao xúc xích, màng
bọc kẹo, làm nguyên liu sn xut mt số loi thực phẩm dinh dưỡng, thực phẩm chc
năng. Dĩ nhiên chng ph i tri qua mt quá trình ch bin để đt được nhng tính cht
ng dụng mong muốn, như tnh tan chy  nhit đ cao và đông đc  nhit đ thp,
lc ny collagen đóng vai trò m t cht keo bo v ngăn chn sự kt tinh của đưng.

Hình 1.6 -V bao collagen
Trong các sn phẩm phomat, ngưi ta thêm vào mt hm lượng collagen
hydrolysate nhằm ngăn chn sự mt nước. Ngoài ra, trong sn phẩm bơ sa, collagen
đóng vai trò quan tr ọng trong vic to đ mn, đ sánh cho sn phẩm, cng như thay
th hm lượng cht béo trong các loi thực phẩm này (hình 1.7).



Hình 1.7 - Sản phẩm phomat có chứa collagen hydrolysate làm giảm hm lượng cht béo
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



20

Trong sn phẩm kẹo dẻo, sự có mt của collagen hydrolysate cung cp cho sn
phẩm đ dẻo, dai và mềm do chng ngăn chn sự kt tinh của đưng. Các sn phẩm
như v kẹo có cha 0,5-1% hm lượng collagen hydrolysate với vai trò làm gim sự
tan chy (hình 2.7).

Hình 1.8 – Sản phẩm kẹo dẻo có v màng là collagen hydrolysate

Trong công nghip sn xut kẹo mt, collagen hydrolysate được sử dụng làm
cht to gel, cht kt dính, to xốp, làm chm quá trình tan kẹo trong ming (hình2.8).

Hình 1.9 - Collagen hydrolysate làm cht kết dính trong thanh kẹo

Trong các sn phẩm như tht hp, tht ngui… Collagen hydrolysate chim từ
1-5% giúp gi hương v tự nhiên của sn phẩm, đồng thi cng l mt cht kt dính
giúp cho vic to hình sn phẩm d dng hơn (hình 1.10).
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



21


Hình 1.10 – Sản phẩm thịt nguội có chứa collagen hydrolysate.

Trong công nghip sn xut rượu bia v nước hoa qu, collagen hydrolysate sử
dụng làm cht làm trong với tỉ l 0,002-0,15%. Nh vy, sn phẩm khi làm ra có màu
sắc trong suốt và óng ánh (hình 1.11).

Hình 1.11 – Collagen hydrolysate làm gạn trong các loại thức uống.

Trong đề ti ny , ta quan tâm v đi sâu tm hiểu ng dụng của collagen trong
ngnh ch bin tht v thủy sn .

ng dng collagen trong ch bin tht thy sn

22





Chương 2

NG DNG COLLAGEN TRONG
CH BIN THT – THY SN











ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



23

2.1 Những ứng dụng phổ biến của collagen trong ngnh chế biến

thịt – thủy sản [12]
Collagen là mt polymer sinh học duy nht, có trong t ự nhiên cn thit cho sự
toàn vẹn về cu trúc của hu ht cc cơ quan v cu trc cơ thể. Trình tự acid amin của
các chuỗi polypeptide và cu trúc phân tử của collagen gi vai tr tr ực tip cho nhiều
đc tnh của nó. Collagen là mng lưới có kh năng chu lực cưng đ cao trong cơ thể
vì sự hin din của các liên k t liên phân tử k v cc liên kt to mng lưới . Bn cht
v mt đ  của cc liên kt ny l y u tố quyt đnh lớn về tnh cht v t lý và hóa của
các mô.
Các nguồn chnh của collagen trong ngnh ch bin tht l da đ ng vt. Ngoài
ra, với vic sử dụng ngy cng tăng cc thit b đ ể loi b gân từ tht, phn lớn cc
thnh phn cha collagen đang tr  nên có sẵn từ các phn phân đon trong ngnh ch
bin tht .
Khi xem xt cc lựa ch ọn cho vic sử dụng các s n phẩm cha collagen , điều
quan trọng l cn th y được kh  năng xử lý, trch chit ho c ti cơ cu collagen được
xc đnh bi các loi liên kt lm bền mng cu tr c của nó . Bn cht của cc liên kt
liên phân tử của collagen chủ yu liên quan đn các nguồn mô của collagen. Có hai
kiểu liên kt khc bi t của collagen l hydroxyallysine v allysine .
Kiểu hydroxyallysine n đnh nhit hơn, tốc đ n đnh nhit nhanh hơn so với
allysine, và chim ưu th trong collagen tiêm bắp. Kiểu allysine l ph  bin  da và
mt số loi gân. Cc liên kt n đnh collagen phát triển trong h thống allysine , như ng
chúng khác bi t với collagen tiêm bắp và phát triển với mt tốc đ chm hơn. Hai
ngành công nghi p ch bin collagen chnh l gelatine v v bao xc xch , sử dụng lớp
chân b  da , mt nguồn nguyên liu giu collagen , d trương n, trch chit v thủy
phân. Liên k t ngang  collagen từ lớp ch ân b nhiều v n đnh hơn so với collagen
trong tht.
Vỏ bọc tái sinh
Hu ht mọi ngưi đã quen thuc với v xc xch collagen ti sinh được sn
xut từ lớp chân b  da trâu
, bò. Sn phẩm ny được sn xut từ sợi collagen nghiền
v đ qua ti nh sch, chng được cho trương n trong acid để to thnh dng bt st .

Sau đó được p đùn qua mt ống ht đc bit trong đó cc s ợi collagen được p theo
đnh hướng mong muốn để sn xut mt mẫu dt chéo. Collagen được p đùn có d ng
ống đó, khô v đóng gói . Cc tnh cht v đ c bit l cc tm của vt liu làm v  có
thể được điều khiển bằng cch thay đi mc đ liên kt ho c mc đ n đnh của
collagen trong v. Các chi phí trong vic sn xut v bọc collagen ti sinh l cao . Cho
đn năm 1993, chỉ có mt nhà sn xut v bọc collagen t i Úc là Devro.
Gn đây, các nhà s n xut lớn về sn sn xut v bọc collagen cho xc xch đã
bắt đu tung ra th trưng sn phẩm phim collagen ph ẳng được sử dụng như l mt v
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



24

bao gói ăn được cho cc sn phẩm th t v cc sn phẩm th ực phẩm nói chung. Đối với
các ngành công nghip ch bin tht, sn phẩm này cung cp hai lợi ích chính: (i) ci
thin trong vic chống hao hụt khối lượng s n phẩm v sự mt nước , (ii) nó hỗ trợ loi
b lưới bọc  m t số sn phẩm. Vic sử dụng phim collagen để bọc tht trước khi nu
ăn gip lượng sn phẩm thu được tăng kho ng 4% so với m t sn phẩm không bọc.
Vic sử dụng cc phim collagen để bao gói trư ớc khi bọc lưới các sn phẩm tht ngui
cho năng sut tăng lên bi vì sn phẩm không b hao hụt khi lưới b  loi b. Vẻ bề
ngoi v sự trưng by c ủa sn phẩm là cng được ci thin r t nhiều. Quan trọng hơn,
v bao collagen phim đang n i lên như mt sn phẩm từ ngành công nghip tht đn
ngành th ực phẩm nói chung. Các chi phí sn xut collagen bọc kh cao v cho đn khi
chi phí có th ể được gim với công ngh mới th ng dụng s n xut trong lĩnh v ực này
sẽ không cn gp khó khăn.
Đng polymer của collagen (collagen co-polymer)
Nhng kh năng th v nht cho nhng ưng dụng khc của collagen n ằm trong
lĩnh vực sn ph ẩm hình thành từ mt hỗn hợp collagen và mt số polymer thực phẩm
ăn được khác. Các phòng thí nghim nghiên cu tht CSIRO năm 1993 đã b ắt đu mt

dự án trong lĩnh v ực này. Mục đch l kiểm tra xem các thuc tính của collagen sợi v
collagen hòa tan tương tc v ới polysaccharide.Ví dụ, nó có thể lm gim hm lượng
cc tc nhân to gel trong mt số sn phẩm tht ch bin . Trước đây, ngưi ta đã được
chng minh rằng hỗn hợp collagen bin tính và alginate có thể hình thành gel n đnh
nhit. Sự hiu chỉnh để gia tăng tnh n đnh nhit hoc đ bền gel c ủa collagen hoc
collagen thủy phân, bằng cch đồng trùng h ợp với cc cht keo khác, có thể là mt
cách có hiu qu để tăng gi tr  v ng dụng c ủa phụ phẩm có cha collagen . Cng có
thể ti sinh collagen bằng nhng phương php m ới như sử dụng k thut đồng trùng
hợp. Ví dụ, Devro đã s n xut sn phẩm ăn đư ợc từ collagen co -polymer. Đây li l
mt v dụ về các s
n phẩm giá tr gia tăng m có thể thông qua ngành công nghip tht,
nó sẽ được m rng ng vo ngành công nghi p thực phẩm nói chung.
Collagen là một chất thay thế chất béo hoặc nạc trong sản phẩm thịt và là tác
nhân tăng cưng c chế oxy ha chất bo trong sản phẩm
Collagen có thể được sử dụng như mt loi protein chc năng hoc cc cht to
cu trúc trong các s n phẩm tht ch bin v xc xch đ ể kh năng gi nước v gi béo
tăng lên. Collagen có thể được sử dụng để thay th nc hoc cht béo trong công thc
ch bin xc xch . Ngoài ra, bằng chng đã đư ợc trình bày đ ể cho thy rằng collagen
có tác dụng c ch sự của ôi hóa do oxy hóa (Arganosa và cng sự năm 1987). Điều
ny đã đư ợc cho l do kh năng ch ống oxy hóa của proline và hydroxyproline trong
collagen (Lin et al 1974;. Revanker 1974).
Các loi v dng c ủa nguyên liu cha collagen l r t quan trọng để thực hin
thành công chc năng của nó như l mt thành phn trong sn phẩm tht. Như đã biết,
ng dng collagen trong ch bin tht thy sn



25

collagen có cc tnh cht chc năng tốt nht l collagen thu nhn từ lớp chân b trong

da.
Các collagen có thể được ly và thêm vào sn phẩm tht  dng bt ướt , dng
sợi hay dng nghiền . Ngoài ra, collagen dng nghiền có th ể được cho đi qua thit b
sy tng sôi để thu dng collagen bt với nhiều kch thước ht khác nhau.
Vic sử dụng collagen cơ lm ph ụ gia trong các s n phẩm tht li gp mt số
vn đề trong khi collagen từ chân b th không có . Collagen cơ khó gim kch thước
ht và phân tán trong nh tương ho c các sn phẩm tht vụn. Có thể các mnh
collagen sẽ được phát hin trong sn phẩm nu chín.

Collagen là một chất tăng hương vị
Collagen thủy phân có thể được sử dụng như l cht hỗ trợ hương v trong các
sn phẩm tht và trong mt số trưng hợp có thể cho php hm lượng muối của tht
ch bin gim xuống (Hoffman & Marggrander 1989). Ngưi ta đ kh ẳng đnh rằng
collagen thủy phân không chỉ có nh hưng đn mùi v của muối, mà còn trên toàn b
hương thơm của th t. Thủy phân bằng enzym s ẽ l phương php thch h ợp sử dụng để
thủy phân cc collagen cơ . V collagen ny được n đnh bi cc liên kt pyridinoline
và Ehrlich chromogen n đnh nhit (Horgan và cng sự năm 1990), nên nó dưng
như không trương n v bi n tính d dng như chân b , v do đó chc năng như mt
cht phụ gia b sung tr ực tip vào sn phẩm tht của nó sẽ km hơn. Phương php thủy
phân thích hợp có thể gip ph v ỡ liên kt bền v gia tăng gi tr  của nó bằng cách
chuyển đi nó thnh peptide đ ể ci thin cc hương v sn phẩm v do đó gia tăng gi
tr của sn phẩm tht. Ngoài ra, các collagen thủy phân có thể ci thin sự n đnh của
sn phẩm tht nh hot tnh cht chống oxy hóa.
Để sử dụng vt liu cha collagen theo mt cch hi u qu, sinh lợi nhun cn
phi có mt tốt hiểu bit về cu trúc phân tử collagen. Đây l điểm khi đu trong thit
k quy trình đ ể tăng gi tr của collagen, ci thin chc năng của nó như l mt ch
t
phụ gia trong ch bin th t, hoc sử dụng nó như l m t v bao gói thực phẩm ăn được.

2.2 ng dụng collagen tron g sản xut v bọc sản phẩm thịt chế

biến [5, 13, 20, 22]
2.2.1 Thiết bị bao gi sản phẩm thịt chế biến bng v bọc collagen
Sn phẩm tht được bao b ọc và che phủ đồng thi bằng c mt màng collagen
mng ăn được bên trong v lớp lư ới bên ngoà i . Lớp collagen bên trong l b ề mt tip
xc trục tip v ới sn phẩm tht như mt lớp v bọc v như m t phương tin ngăn cch
để cn tr sự bám dính của lưới bên ngoài lên sn phẩm tht. Lớp lưới hoàn toàn bao
quanh ton b s n phẩm tht v lớp collagen bên trong . Sn phẩm tht sau đó được xử