Chương 1 – TỔNG QUAN TÀI LIỆU - Chương 2 – DỤNG CỤ, HÓA CHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - TÀI LIỆU THAM KHẢO 3. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu về Collagen 1. Định nghĩa Collagen là một loại protein đặc biệt có cấu tạo từ những amino acid được sắp xếp theo dạng sợi, những sợi này là những chuỗi phân tử dài, chứa 19 loại amino acid gồm các thành phần quan trọng như Prolin, Glycin, Hydroxyprolin và Hydroxygilicin.
Cấu trúc Collagen là một loại protein tương đối đơn giản, gồm ba chuỗi amino acid riêng biệt xoắn lại với nhau theo kiểu sợi dây thừng. Mỗi sợi được cấu tạo từ hàng nghìn amino acid mà chủ yếu là hai loại acid amin: glycin và prolin. Gần một nửa lượng amino acid của collagen là glycine và alanin, ở những vị trí có liên kết amino và cacboxyl của glycine và alanin của chuỗi này sẽ liên kết với nhóm amino và cacboxyl của chuỗi kia ở vị trí tương ứng bằng liên kết hidro. Cứ 3 chuỗi polypeptid sẽ xoắn ốc lại với nhau tạo thành một chuỗi lớn hơn, đó là sợi collagen có trong mô sống của động vật.
Một điểm để phân biệt collagen với các loại protein khác là trình tự các acid amin được sắp xếp trong ba chuỗi đơn vị của Collagen. Mô hình phổ biển là Gly – X – Pro hoặc Gly – X – Hyp, trong đó X có thể là một phân tử acid amin bất kì nhưng Gly – Pro – Hyp là mô hình xuất hiện nhiều nhất nên gelatin được thu nhận từ collagen là một trong lưới phân tử có tính đàn hồi được nối với nhau bởi liên kết Hidro. Cấu trúc cuả collagen 4 1. Tính chất của collagen a.
Tính chất vật lí Collagen là một protein không tan trong nước nhưng có khả năng trương nở với mức tỉ lệ giới hạn co giãn khoảng 7% cho sợi ướt và 5% cho sợi khô. Ở 600C dưới tác động của acid hay kiềm hoặc muối, collagen ẩm đột ngột, trương nở và nếu tiếp tục đun thì collagen sẽ thủy phân thành gelatin. Tính chất hóa học Collagen là protein duy nhất có thể chuyển thành gelatin khi đun sôi với nước nóng, đó là kết quả của quá trình mở vòng xoắn 3 sợi kèm với sự phá vỡ liên kết hidro. Do đó muốn sản xuất được gelatin thì phải kiểm soát được nhiệt độ ở mức thích hợp.
Collagen bị thủy phân chậm bởi trysin và pepsin, trong khi đó gelatin dễ bị phân hủy hơn collagen. Collagen khi thêm cồn, muối, aceton hoặc heparin thì chúng có sợi dày và kết tủa. [1] Collagen tan trong glycerin, acid acetid, ure nhưng không tan trong nước lạnh. Collagen không tan trong nước nhưng có thể hút nước để nở ra.
Cứ 100g collagen khô có thể hút được 200g nước. Collagen có thể tác dụng với acid và kiềm do trong cấu trúc của collagen có gốc cacboxyl và amin. Collagen có thể tác dụng với acid và kiềm do trong cấu trúc của collagen có gốc cacboxyl và amin. Hai gốc này quyết định tính chất của nó.
Trong điều kiện có acid tồn tại, ion của nó tác dụng với gốc amin, điện tích trên carboxyl bị ức chế (hình thành acid yếu có độ ion hóa thấp). Trái lại gốc amin bi ion hóa tạo NH3+. Tác dụng thủy phân của acid và kiềm tăng khi nhiệt độ môi trường tang. Mức độ thủy phân của acid và kiềm đối với collagen được đánh giá thông qua độ bền gel của gelatin – sản phẩm thủy phân của collagen.
[2] Ngoài ra acid và kiềm còn gây ra 1 số biến đổi như: Cắt đứt mạch muối (liên kết giữa –NH3+ và COO-) làm đứt mạch peptide trong mạch chính. 5 Làm đứt liên hết hydrogen giữa gốc –CO, NH- của mạch xung quanh nó. Làm acid amin bị phân hủy giải phóng ra ammoniac. Phân loại collagen theo nguồn gốc Da, gân, mạch máu, các cơ quan, xương.
Reticulation thường được tìm thấy cùng loại 1. Hình thành lamina cơ bản, lớp biểu mô tiết ra của màng đáy. Bề mặt tế bào, tóc và nhau thai. Phân loại collagen theo nguồn gốc Gân/ dây chằng Da Khớp Loại collagen I, II I, III II Tỉ lệ giữa các Gân: Dây chằng: Chiếm lượng rất loại collagen I: 80-85% I: 95-99% I: 90% lớn trong chất nền, trong cấu III: 10 – 15% II: 1-5% II: 10% sụn khớp trúc 1.
Chức năng của collagen Collagen có vai trò làm giá đỡ cho các mô, các cơ quan và liên kết các cấu trúc này với xương. Collagen là thành phần trong cấu trúc của da biểu thị sự khỏe mạnh và độ bền của da. Vì collagen là loại protein chiếm đến ¼ tổng lượng protein, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các mô trong cơ thể và củng cố thành mạch, tạo ra hệ thống nâng đỡ, hỗ trợ các đặc tính cơ học của da như sức căng, độ ẩm, độ đàn hồi. Collagen có nhiều trong mô liên kết của da cá tương tự như sợi collagen có trong động vật có vú tuy nhiên collagen ở cá kém bền nhiệt hơn so với collagen của động vật máu nóng có xương sống.
Ứng dụng của collagen Ngày nay collagen được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt là lĩnh vực y học và thực phẩm. Trong công nghiệp thực phẩm: Collagen được dùng làm vỏ bao xúc xích, màng bọc kẹo, làm nguyên liệu sản xuất 1 số loại thực phẩm dinh dưỡng, thực phẩm chức năng. 6 Trong mỹ phẩm: Collagen tạo ra hệ thống nâng đỡ, hỗ trợ các đặc tính cơ học của da như sức căng, độ đàn hồi, duy trì độ ẩm, làm cho da mịn màng, trẻ trung. Ngoài ra, collagen kích thích quá trình tái tạo làn da nên được dùng làm nguyên liệu chính để sản xuất các sản phẩm như kem dưỡng da, dầu gội, mặt nạ, các loại dưỡng tóc cũng như sữa tắm.
Trong y học và dược phẩm: Collagen là vật liệu có khả năng phân hủy sinh học, có tính tương thích sinh học cũng như cầm máu nên có thể chế tạo thành những dạng khác nhau, là loại vật liệu lí tưởng để sản xuất sản phẩm y học như gạc vô trùng.Collagen được sử dụng như 1 hệ thống phân hủy sinh học cho ra các loại thuốc bao gồm thuốc tránh thai, kháng sinh, insulin, hormone tăng trưởng.Collagen được sử dụng rộng rãi trong phẫu thuật thẩm mỹ, chữa lành vết thương cho bệnh nhân bị bỏng, tái tạo xương và nhiều mục đích nha khoa, phẫu thuật, chỉnh hình. Giới thiệu về gelatin 1. Định nghĩa Gelatin là một loại protein với cấu trúc là chuỗi polypeptide lớn và phức tạp với thành phần là các amino acid giống collagen mà tổng hợp được từ việc thủy phân collagen có trong da, xương và các mô của động vật. Với cấu trúc là protein tạo bởi axit amin sắp xếp trên một chuỗi đường thẳng và được liên kết bởi hai hay nhiều acid amin, là hỗn hợp dị thể các sợi polypeptide đơn và đa.
Gelatin không có sẵn trong tự nhiên nhưng nó được chiết xuất bằng cách phá hủy các cấu trúc bậc 2 hoặc cao hơn của protein collagen ở các nhiệt độ khác nhau. Mối liên hệ giữa collagen và gelatin. Cấu trúc Thành phần hóa học cơ bản của gelatin gồm: 85 – 90%protein, 0,5 – 2% muối khoáng, 8 – 13% nước. [3] Cấu trúc hóa học cơ bản là –Ala – Gly – Pro – Arg – Gly – 4Hyp – Gly – Pro –.
Cấu trúc của gelatin được hình thành từ sợi liên kết của 18 loại amino acid khác nhau, liên kết theo một trật tự nhất định, tuần hoàn. Gelatin chứa một lượng lớn Glycin, Prolin và 4-Hydroxiprolin. Cấu trúc gelatin 1. Tính chất của gelatin a.
Tính chất vật lí Gelatin ở dạng tinh khiết, khô, không mùi, không vị, thể chất cứng, giòn, có màu vàng từ nhạt đến hổ phách, trong suốt, có độ ẩm từ 8-14%. Tính chất của gelatin phụ thuộc vào pH, nguyên liệu thu nhận, nhiệt độ, nồng độ. Tính chất hóa học Tính lưỡng tính Trong cấu trúc của gelatin có các nhóm COOH thể hiện tính acid và nhóm NH2 thể hiện tính base. Trong môi trường acid, sự phân li nhóm acid bị kiềm hãm, gelatin có tác dụng như một base.
Trong môi trường base, sự phân li của nhóm acid bị kiềm hãm, gelatin có tác dụng như một acid. Tính hòa tan Gelatin tan một phần trong nước, ở 400C và thời gian 30 phút, gelatin sẽ hòa tan hoàn toàn tạo thành dung dịch đồng nhất, mức độ hòa tan của nó cũng phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ và kích thước phân tử. Gelatin tan trong các dung môi polyhidric alcohol như glycerol, propylene, glycol, sorbitol… những dung môi này dùng để giảm độ cứng của gelatin dạng phiến. Gelatin không tan trong alcohol, aceton, benzen, petroleum và hầu hết trong các dung môi hữu cơ không phân cực.
Tính đông đặc Gelatin có tính chất hình thành gel – dung dịch thuận nghịch. Nhiệt độ đông đặc phụ thuộc vào hàm lượng proline và hydroproline. 8 Gelatin có nguồn gốc từ gia súc có nhiệt độ tạo gel cao 30 – 350C. Geltin da cá, hàm lượng prolien và hydroprolien thấp có nhiệt độ tạo gel thấp 8 – 100C.
Thành phần % các axit amin của gelatin Aspartic axit (6%), Arginin (8%), Alanin (9%), Glutamic axit (10%), Prolin và Hydroprolin (25%), Glycine (27%), các axit amin khác (10%), cụ thể được thể hiện qua Hình 1. Thành phần của gelatin 1. Phân loại gelatin theo phương pháp chiết Gelatin A: là gelatin được chiết xuất bằng phương pháp sử dụng acid. Gelatin B: là gelatin được chiết xuất bằng phương pháp sử dụng base.
Ứng dụng của gelatin Ngày nay gelatin được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt là lĩnh vực y học và thực phẩm. Trong công nghiệp thực phẩm: Gelatin có khả năng tạo mối liên kết tốt với nước, tạo và giữ bọt, điều chỉnh độ nhớt, bền vững với các quá trình xử lý nhiệt tạo cấu trúc mềm mại cho sản phẩm, điều chỉnh độ nhớt hỗn hợp, làm bền hệ nhữ tương nên gelatin được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất bánh kẹo, các loại thạch. 9 Ứng dụng trong y học: Gelatin được ứng dụng làm vỏ viên nang cứng và viên nang mềm, mục đích để bảo vệ dược phẩm không tiếp xúc với ánh sáng và oxi. Ngoài ra đây còn là chất bổ sung giúp làm tăng sức khỏe, là chất nền cho thuốc mỡ và là hồ như kem đánh răng.
Trong khoa học kỹ thuật: Gelatin được ứng dụng trong đúc điện, chống thấm nước, nhuộm và phủ làm kính hiển vi.