Tận dụng phế phẩm
PGS.TS Phan Đình Tuấn cho biết, với sản lượng 1,3 triệu tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 2 tỷ USD vào năm 2019, cá tra là một trong những ngành xuất khẩu quan trọng của Việt Nam.
Thực tế, nguồn lợi nhuận từ cá tra hoàn toàn có thể nâng cao hơn nữa nếu việc xử lý phụ phẩm từ ngành này được đầu tư tương xứng, đặc biệt là da cá tra. Phần thịt cá sử dụng trong sản phẩm phi lê chỉ chiếm 30% trọng lượng thân cá. 70% còn lại như đầu, da, xương trở thành phụ phẩm, được bán với giá rất rẻ chỉ từ 6.000 - 8.000 đồng/kg.
PGS.TS Phan Đình Tuấn cùng các cộng sự tại Trường ĐH Bách khoa TPHCM tiến hành nghiên cứu phương pháp tách chiết và tinh chế collagen từ da cá tra đạt chất lượng dùng được trong sản xuất mỹ phẩm, thực phẩm và dượcphẩm.
“Trước nghiên cứu của chúng tôi, các tác giả chỉ tiến hành xử lý chất béo trong bước đầu tiên, dẫn đến việc hàm lượng chất béo trong sản phẩm collagen thường trên 4 - 5%. Trong khi đó, yêu cầu hàm lượng chất béo trong các sản phẩm có khả năng ứng dụng mỹ phẩm, dược phẩm và thực phẩm phải đạt dưới 0,5%.
Cái khó hơn nằm ở việc, khi hàm lượng chất béo được tách ra càng nhiều thì lượng collagen trong da cá sau khi được xử lý càng thấp,dẫn đến hiệu suất thu hồi collagen thấp”, PGS.TS Phan Đình Tuấn chia sẻ.
Để tách chiết và tinh chế collagen từ da cá tra với hiệu suất và chất lượng cao, nhóm nghiên cứu đã tiến hành ba bước. Đó là xử lý da cá, chiết collagen và tinh chế collagen. Thực tế, phương pháp loại bỏ chất béo có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất thu nhận collagen.
Vì thế, nhóm nghiên cứu tập trung vào cải tiến bước xử lý da cá và tinh chế collagen. Để đạt được mục tiêu, PGS.TS Phan Đình Tuấn và các cộng sự đã tiến hành loại bỏ chất béo bằng cách sử dụng hóa chất và dung môi hữu cơ đến một mức độ nhất định nhằm tránh tổn thất protein collagen, sau đó sử dụng phương pháp tách chất béo bằng CO2 ở trạng thái siêu tới hạn.
Cụ thể, da cá tra nguyên liệu được ngâm trong dung dịch NaOH và chất hoạt động bề mặt LASNa (Natri linear ankyl benzen sulfat), với tỷ lệ 1/10 nhằm loại bỏ chất béo trong hai giờ để tẩy màu và khử mùi da cá. Công đoạn này làm da cá trương nở.
Các liên kết protein - lipit bị phá vỡ khiến phân tử chất béo tách ra khỏi bề mặt da cá. Khi đó, LASNa giúp phân tách các phân tử chất béo ra khỏi bề mặt da cá nhanh chóng và ngăn cản sự bám trở lại của các phần tử chất béo lên bề mặt da cá.
Để giảm tỷ lệ thất thoát protein, các nhà nghiên cứu chỉ tách chất béo đến một tỷ lệ nhất định. Phần chất béo còn lại trong da cá sẽ được tách hoàn toàn ở bước tinh chế collagen bằng dung môi CO2 ở trạng thái siêu tới hạn.
Sau đó, collagen được chiết khỏi da cá bằng cách cho axit axetic kết hợp với enzym pepsin trong thiết bị phản ứng (gồm bộ phận làm lạnh, bình phản ứng hai vỏ bằng thủy tinh có cánh khuấy, và bộ phận điều khiển thiết bị gắn với máy vi tính). Môi trường nhiệt độ chiết dao động từ 3 - 17°C, tỷ lệ da cá/dung dịch là 1/20 - 1/80 (khối lượng/thể tích), nồng độ enzym pepsin nằm trong khoảng 0,025 - 0,075%, nồng độ axit axetic nằm trong khoảng 0,25 - 0,75M và thời gian chiết là 24 giờ.
Ở bước cuối cùng, collagen được tách chiết bằng cách bổ sung NaCL để tạo kết tủa rồi tiến hành ly tâm để thu collagen thô. Đem sản phẩm thu được hòa tan trong dung dịch axit axetic 0,5M với tỷ lệ rắn/lỏng là 1/10 (khối lượng/thể tích) để loại bỏ chất khoáng bằng phương pháp thẩm tích.
Dịch colagen được sấy khô bằng máy sấy thăng hoa. Sau đó tiến hành loại béo hoàn toàn bằng dung môi CO2 siêu tới hạn ở nhiệt độ 45°C, áp suất 200bar (20Mpa) và tốc độ dòng CO2 siêu tới hạn là 10g/phút, trong khoảng thời gian là 30 phút.
Collagen dồi dào, giá trị cao
“Collagen thu được bằng phương pháp này có phân tử lượng cao, không màu, không mùi và hàm lượng béo rất thấp. Phù hợp với ứng dụng làm nguyên liệu cho sản xuất mỹ phẩm, thực phẩm và dược phẩm. Khi để ở nhiệt độ dưới 39,5 độ C, collagen không bị biến tính về cấu trúc nên dễ bảo quản.
Đặc biệt, hiệu suất thu nhận đạt 89% tránh lãng phí nguồn nguyên liệu đầu vào, giúp nâng cao giá trị cho cá tra nói chung và các sản phẩm chế biến từ cá tra nói riêng”, PGS TS Phan Đình Tuấn cho biết.
Phương pháp tách chiết và tinh chế collagen từ da cá tra do PGS.TS Phan Đì̀nh Tuấn và các cộng sự tại Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TPHCM thực hiện đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 2-0001753.
Trên thế giới, việc tách chiết collagen từ da cá đã được tiến hành từ năm 1990 nhưng ở Việt Nam, đến nay chưa có đề tài tách chiết collagen nào được đưa vào ứng dụng. Vì vậy, collagen vẫn là mặt hàng nhập khẩu với giá cao.
Trong giai đoạn tiếp theo nhóm sẽ nghiên cứu công nghệ tách chiết collagen từ da và xương cá tra, basa để ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm.
