Luận Văn Nghiên cứu công nghệ làm sạch tạp chất phi Collagen trong qui trình sản xuất Collagen từ da cá Trasử

Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu công nghệ làm sạch tạp chất phi Collagen trong qui trình sản xuất Collagen từ da cá Trasử dụng kiềm NaOH và nước ấm


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC BẢNG . v
DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ vi
LỜI MỞ ĐẦU . 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN . 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ COLLAGEN 3
1.1.1. Định nghĩa về Collagen . 3
1.1.2. Phân loại: . 3
1.1.3. Cấu tạo và cấu trúc của Collagen . 3
1.1.4. Tính chất của collagen . 5
1.1.4.1. Thành phần acid amin . 5
1.1.4.2. Sự hút nước của Collagen. . 5
1.1.4.3. Sự tương tác của Collagen với acid và kiềm. . 6
1.1.4.4. Tính chất bền của Collagen . 7
1.1.4.5. Những tính chất khác của collagen. . 7
1.1.5. Ứng dụng của Collagen. 8
1.1.5.1. Ứng dụng trong ngành thực phẩm. 8
1.1.5.2. Ứng dụng trong ngành mỹ phẩm. 9
1.1.5.3. Ứng dụng trong y học 11
1.1.6. Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước . 12
1.1.6.1. Trong nước 12
1.1.6.2. Ngoài nước 12
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁ TRA VÀ DA CÁ TRA . 13
1.2.1. Khái quát chung về cá Tra . 13
1.2.1.1. Đặc điểm hình thái. . 13
1.2.1.2. Vị trí và phân loại 14
1.2.1.3. Đặc điểm sinh học. 15
iii
1.2.1.4. Thành phần khối lượng và hóa học cá Tra . 18
2.1.1. Tìnhhình phát triển ngành nuôi cá Tra và xuất khẩu cá Tra ở Việt
Nam 20
2.1.1.1. Xuhướng phát triển nghề nuôi cá Tra ở Việt Nam. . 20
2.1.1.2. Sản lượng nuôi và tình hình xuất khẩu cá Tra ở Việt Nam . 21
2.1.2. Nguyên liệu da cá Tra 23
2.1.3. Tổng quanvề công nghệ sản xuất Collagen . 25
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 27
2.1. Đối tượng nghiên cứu . 27
2.1.1. Da cá . 27
2.1.2. Hóa chất 27
2.1.3. Thiết bị sử dụng để làm thí nghiệm 27
2.2. Phương pháp nghiên cứu 28
2.2.1. Phương pháp thu mua và xử lý mẫu . 28
2.2.2. Phương pháp phân tích 28
2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu 29
2.2.4. Phương pháp tối ưu hóa các thông số kỹ thuật . 29
2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm . 29
2.3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ ngâm nước ấmcho da cá
Tra 29
2.3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ xử lý kiềmNaOH cho da cá
Tra 31
2.3.2.1. Bố trí thí nghiệm theo phương pháp cổ điển 31
2.3.2.2. Sơ đồ thí nghiệm tối ưu hóa nồng độ NaOHvà thời gian bằng
phươngpháp qui hoạnh thực nghiệm 33
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36
3.1. Kết quả phân tích thành phần hóa học cơ bản của da cá Tra 36
3.1.1. Kết quả phân tích thành phần hóa học của da cá Tra chưa xử lý cơ
học 36
iv
3.1.2. Kết quả phân tích thành phần hóa học cơ bản của da cá Tra đã xử lý
cơ học 36
3.2. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ XỬ LÝ KIỀM NaOH CHO DA CÁ
TRA . 37
3.2.1. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởngchế độ xử lý kiềm NaOH cho da cá
Tra 37
3.2.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung dịch kiềm NaOH (w/v)
đến hiệu quả khử tạp chất phi Collagen . 37
3.2.1.2. Kết quả thăm dò ảnh hưởng thời gian ngâm da cá trong kiềm
NaOH 39
3.2.1.3. Kết quả thăm dò ảnh hưởngcủa nồng độ kiềm NaOH đến hiệu
quả xử lý da cá Tra . 40
3.3. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NƯỚC ẤM CHO DA CÁ
TRA . 41
3.3.1. Kết quả thăm dò thời gian ngâm nước ấm ở nhiệt độ 40
0
C, tỷ lệ
w/v=1/10 đến hiệu quả xử lý da cá Tra . 41
3.3.2. Kết quả thăm dò thời gian ngâm nước ấm ở nhiệt độ 50
0
C, tỷ lệ
w/v=1/10 để xử lý da cá Tra . 42
3.4. Kết quả tối ưuhóachế độ xử lý kiềm NaOH cho da cá Tra (cố định
w/v=1/8) 44
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 49
I. KẾT LUẬN: 49
II. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN: 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


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 thành một khối hoàn chỉnh, nếu không có chúng cơ thể
người sẽ chỉ là các phần rời rạc. [5], [9]
Hiện nay Collagen được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: ngành
công nghiệp thuộc da, ngành mỹ phẩm, phẫu thuật, nha khoa, thuốc viêm mắt, cũng
như các ứng dụng khác trong ngành công nghệ sinh học. Trong ngành mỹ phẩm,
người ta sản xuất các chế phẩm từ Collagen, nó được sử dụng như một chất chống
lão hóa và tái tạo da rất hiệu quả. 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, còn được sử dụng trong điều trị về răng; điều trị sau phẫu thuật
chấn thương, chỉnh hình.
Nghề nuôi cá Tra, basa ngày càng phát triển mạnh mẽ ở đồng bằng Sông
Cửu Long. Tính đến tháng 10 năm 2008, diện tích ao nuôi đã lên đến 5.102 ha, tăng
11% so với năm 2007. Sản lượng cá thu được hơn 1 triệu tấn, trong đó hơn 535.000
tấn cá được xuất khẩu qua117 quốc gia trên thế giới, đạt kim ngạch xuất khẩu
1,250 tỷ USD. Hiện nước ta có khoảng168 doanh nghiệp xuất khẩu cá Tra, 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 vào 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 nâng cao
hiệu quả sử dụng của nguyên liệu, tăng thu nhập cho nhà sản xuất và giảm tác động
xấuđến môi trường, chi phí xử lý chất thải. [25], [34]
Qui trình sản xuất Collagen gồm các công đoạn chủ yếu sau: xử lý nguyên
liệu Khử tạp chất phi Collagen ChiếtKết tủa Sấy Thành
2
phẩm. Trong đó công đoạn khử tạp chất phi Collagen (lipid, protein phi Collagen,
khoáng và sắc tố) là các bước công việc rất quan trọng trongqui trình.
Vấn đề cấp bách đặt ra là nghiên cứu tìm môi trường khử tạp chất phi
Collagen phù hợp để thu được hiệu quả khử tốt nhất, ít ảnh hưởng đến chất lượng
Collagen nhất và thân thiện với môi trường. Xuất phát từ thực tếnày, tôi đã thực
hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ làm sạch tạp chất phi Collagen trong qui trình
sản xuất Collagen từ da cá Trasử dụng kiềm NaOH và nước ấm”. Nội dung của đề
tài bao gồm:
 Nghiên cứu thành phần hóa học cơ bản của da cá Tra
 Nghiên cứu chế độ khử tạp chất phi Collagen trong môi trường nước ấm.
 Nghiên cứu chế độ khử tạp chất Collagen trong môi trường kiềm.
1. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu là cơ sở cho quá trình sản xuất Collagen từ da cá Tra. Nếu quy
trình sản xuất Collagen này được hoàn thiện và ứng dụng vào sản xuất sẽ gia tăng
giá trị sử dụng nguồn phế liệu da cá này, tăng thu nhập cho nhà sản xuất và giảm tác
động xấu đến môi trường, chi phí xử lý chất thải.
2. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Đề tài cung cấp những kết quả về hiệu suất khử tạp chất phi Collagen trong
một số môi trường khác nhau. Kết quả này là tài liệu tham khảo cho nhà nghiên cứu
trong việc lựa chọn môi trường xử lý phù hợp để khử protein, lipid và khoáng từ da
cá Tra một cách hiệu quả nhất. Thành phần hóa học cơ bản của da cáTratrước và
sau khi xửlý cơ họclà thông tin cần thiết cho nhà nghiên cứu trong việc lựa chọn
công nghệ phù hợp cho quá trình sản xuất Collagen.
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ COLLAGEN
1.1.1. Định nghĩa về Collagen
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 Collagen làmột loại protein
chiếm khoảng 25%-30% tổng lượng protein trong cơ thể động vật có vú,nócó chức
năng chính là kết nối các mô trong cơ thể lại với nhau. [5], [8], [9]
1.1.2. Phân loại:
Hiện nay, người ta đã tìm thấy 29 loại Collagen khác nhaunhưng 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,nhưngđộ dài của xoắn bộ ba là rất khác nhau tùy thuộc vào loại
Collagen. Collagen loại I thường là thành phầnchủ yếu trong da, gân và xương;
trong khi đó, Collagen loại IIlạiđược tìm thấy chủ yếu trong sụn. Các phân tử
Collagen loại I, II, III làdạng sợi mỏng, dài có cấu trúc đơn giản. Ngược lại
Collagen loại IV lại có cấu trúc phức tạpvới dạngmạng lưới 2 cấp. [9]
1.1.3. Cấu tạo và cấu trúc của Collagen
Công thức hóa học: C4H6N2O3R2.(C
7H9N2O2
R)n
. [5]
Công thức cấu tạo: [5]
4
Cấu trúc phân tử:
Hình 1.1: Cấu trúc của Collagen
a) Cấu trúc của Collagen
b) Cấu trúc của xoắn bộ ba
Cấu trúc phân tử của Collagen được mô tả ở hình 1.1. Collagen có cấu trúc
rất phức tạp, là một dạng protein cấu trúc sợi dài. Tropocollagenlà đơn vị cơ sở của
Collagen, có hình trụ đường kính khoảng 1,5nm, chiều dài khoảng 300nm; do 3
chuỗi polypeptid cuộn lại thành. Chuỗipolypeptide có thể là dạng chuỗi alpha 1
(α
1
) hoặc chuỗi alpha 2 (α
2
). Trong mỗi chuỗi polypeptid có các đoạn cấu trúc (Gly-X-Y)n
lặp lại nhiều lần. Trong đó n=5 hoặc 6, X: proteinoline/hidroxyproteinoline ,
Y: alanine/hidroxyproteinoline. [28]
Các phân tử Collagen có thể tương tác với nhau và đàn hồi được là do các
cầu đồng hóa trị giữa nhóm -NH2
của gốc hydroxylysine có chứa aldehyd của gốc
lysine hoặc gốc hydroxylysine nằm ở phần không xoắn ốc.
Dạng cấu trúc của một số loại Collagen được trình bày ở bảng 1.1.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt:
1. Bộ thủy sản, Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản II (2002), Tuyển tập nghề cá
sông Cửu Long, NXB Nông nghiệp.
2. Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng (1996), Công Nghệ Chế Biến Thực Phẩm
Thủy Sản, tập I Nguyên liệu chế biến thủy sản. Nhà xuất bản Nông Nghiệp TP. Hồ
Chí Minh.
3. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (1992), Hóa sinh học, Nhà xuất bản Trường
Đại học Sư phạm.
4. Nguyễn Thị Lệ Diệu (2001), Tìm hiểu về cá Tra (Pangasitus hypophthalmus) và
sản xuất thử một số sản phẩm từ loài cá này, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Tp. Hồ Chí
Minh.
5. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn (2004), Sản xuất các chế
phẩm kỹ thuật và y dược từ phế liệu thủy sản, Nxb Nông nghiệp.
6. Trần Thị Luyến (2001), Những phản ứng cơ bản và các biến đổi của thực phẩm
trong quá trình chế biến và bảo quản, Trường Đại học Thủy sản, Nha Trang.
7. Đỗ Minh Phụng, Đặng Văn Hợp (1997), Phân tích kiểm nghiệm sản phẩm thủy
sản, Đại học Thủy sản, Nha Trang.
8. Lê Ngọc Tú, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Ngô Hữu Hợp, Đặng Thị Thu, Nguyễn
Trọng Cẩn (2003), Hóa học thực phẩm, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
9. Lê Ngọc Tú (Chủ biên), La Ăn Chứ, Đặng ThịThu, Phạm Quốc Thăng, Nguyễn
Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Lê Doãn Biên,(2000), Hóa sinh học công
nghiệp, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
10. Đỗ Thị Thanh Thu (2001), Hóa sinh ứng dụng, Nxb Đại học Quốc gia, Tp Hồ
Chí Minh.
Tài liệu Tiếng Anh:
11. Bryan Jeun, Hyukjin Lee, Saurabh Aggarwal, Hailin Wang, Qiang Li, Sukyeon
Hwang(2002), Application of Collagen in Drug Delivery, Topics in Biomaterial
12. Bryan Jeun, Hyukjin Lee, Saurabh Aggarwal, Hailin Wang, Qiang Li, Sukyeon
Hwang(2002), Application of Collagen in Drug Delivery, Topics in Biomaterial
13. E.J. Miller, Chemistry of collagens and their distribution, in: K.A.Piez, A.H.
Reddi (Eds.), Extracellular Matrix Biochemistry, Elsevier, New York, 1984, pp. 41–
82.Z. Deyl, M. Adam, Chromatogr. 488(1989), page 161
14. K. A. Nam, S. G. You, and S. M.Kim(2007), Physicochemical properties of
squid skin collagen, proceedings of the 11th international symposium on the
efficient application and preservation of marine biological resources, Nha Trang
university, pages 72-89
15. K. A. Nam, S. G. You, and S. M.Kim(2007), Physicochemical properties of
squid skin collagen, proceedings of the 11th international symposium on the
efficient application and preservation of marine biological resources, Nha Trang
university, pages 72-89
16. LS. S ensrsture, Pyo - JamPark, Se - Kwon Kim(2006) , Isolation and characterization of
collagen from brown backed toadfish sk in, Bioresource technology , pages 191 - 197
17. Maria Sadowska, Ilona Kolodziejska, Celina Niecikowska(2003), Isolation of
collagen from the skinof Baltic cod (Gadus morhua), Food chemistry, pages 257-262
18. Min Zhang, Wentao, Guoying Li(2009), Isolation and characterisation of
collagen from the skin of largefin longbarbel catfish (Mystus macropterus), Food
chemistry,pages 826-831.
19. Takeshi Nagai, Masami Izumi, Masahide Ishii(2004), Fish scale collagen-preparation and partial characterization, International Journal of Food Science and
Technology, pages 239-244
20. Vittayanont, Bebjakul, The extracting collagen from chicken feet
Tài liệu Web
21. http://www.ttvn.com.vn
22. http://www.articlesbase.com
23. http://www.clfish.com/inc/pdf/nghean_gov_vn.pdf
24. http://pangasius-vietnam.com
25. http://www.sonnptnt.dongthap.gov.vn
26. http://www.vietfish.com.vn
27. http://www.tiengiang.gov.vn
28. http://www.vmedicalspa.com
29. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/
30. http://archimede.bibl.ulaval.ca/archimede/files
31. http:// www.bestcare.vn
32. http://www.vmedicalspa.com
33. http://nationalrenderers.org/assets/essential_rendering_book_vietnamese.pdf
34. http://vienthuysan2.com