Nhiều người thường dùng bột gelatin để làm thạch, nấu chè hoặc tráng miệng giải nhiệt tại nhà. Khi collagen thủy phân (collagen peptide) rộ lên với quảng cáo cải thiện sức khỏe, nhiều bạn đọc băn khoăn liệu hai sản phẩm này có giống nhau không hay chỉ là "bình mới rượu cũ".
Thực chất, gelatin và collagen thủy phân đều sinh ra từ cùng một nguồn gốc protein tự nhiên [4, 5]. Tuy nhiên, sự khác biệt mấu chốt nằm ở độ dài chuỗi polypeptid và khối lượng phân tử, yếu tố quyết định trực tiếp khả năng hòa tan trong nước lạnh cũng như hiệu quả hấp thu qua thành ruột [1].
Nguồn gốc chung từ mạng lưới collagen tự nhiên
Collagen tự nhiên là protein cấu trúc chính chiếm phần lớn chất nền ngoại bào ở động vật, tập trung nhiều ở da, xương và mô liên kết [3, 6]. Phân tử collagen loại I nguyên bản có cấu trúc xoắn ba sợi dài, mang khối lượng phân tử rất lớn, khoảng 300.000 Dalton (300 kDa) [2].
Cấu trúc xoắn chặt chẽ này tạo nên độ bền cơ học ấn tượng nhưng lại khiến collagen nguyên bản hoàn toàn trơ và không tan được trong nước thường [6, 7]. Để ứng dụng vào thực phẩm hoặc công nghệ, chuỗi liên kết này cần trải qua quá trình thủy phân bằng hóa chất, nhiệt độ hoặc enzyme [2, 7].
Gelatin hình thành qua quá trình biến tính dở dang
Khi collagen tự nhiên được xử lý sơ bộ bằng axit hoặc kiềm rồi đun nóng, các liên kết hydro và liên kết cộng hóa trị giữa ba sợi xoắn bị phá vỡ một phần [2, 7]. Quá trình này biến cấu trúc xoắn ba thành các chuỗi đơn phân tử polymer, tạo thành gelatin [2, 4].
Tùy vào quy trình chế biến, gelatin thường mang khối lượng phân tử dao động từ 15.000 đến 400.000 Dalton [3]. Một số nghiên cứu ghi nhận khoảng khối lượng phổ biến từ 20 đến 220 kDa [2], hoặc phân bố quanh các chuỗi alpha, beta, gamma tương ứng 100, 200 và 300 kg/mol [4]. Gelatin cấu thành từ khoảng 18 đến 20 loại axit amin liên kết qua cầu nối peptide, ngoại trừ cystine và cysteine [5].
Collagen thủy phân: Bước cắt ngắn bằng enzyme chuyên biệt
Khác với gelatin chỉ thủy phân một phần, collagen peptide hay collagen thủy phân phải trải qua quá trình phân cắt sâu hơn nhờ các enzyme phân giải protein (protease) [5, 8]. Các enzyme cắt vụn các chuỗi polypeptid dài thành từng đoạn peptide ngắn với cấu trúc tự do [1].
Nhờ quá trình cắt gọt kỹ lưỡng này, khối lượng phân tử của collagen thủy phân giảm xuống chỉ còn khoảng 300 đến 6.000 Dalton (0,3 - 6 kDa) [1]. Khối lượng này nhỏ hơn hàng chục, thậm chí hàng trăm lần so với các chuỗi mạch dài của gelatin thông thường [2, 5].
Khác biệt then chốt về khả năng hòa tan
Độ dài của chuỗi polypeptid quyết định trực tiếp đến hành vi của bột khi tiếp xúc với nước. Gelatin sở hữu chuỗi phân tử dài nên chỉ có thể hòa tan hoàn toàn trong nước nóng [6]. Khi gặp nhiệt độ cao, cấu trúc chuỗi tách rời; nhưng khi dung dịch nguội đi, các chuỗi mạch dài sẽ liên kết chéo trở lại tạo thành mạng lưới giữ nước, tức hiện tượng đông đặc thành thạch [6]. Nếu cho vào nước lạnh, gelatin hút nước trương nở tạo thành dạng gel chứ không tan [4].
Ngược lại, collagen thủy phân bao gồm các đoạn peptide cực ngắn nên không còn khả năng giữ mạng lưới để đông đặc thành thạch. Các đoạn peptide ngắn này dễ dàng khuếch tán và hòa tan nhanh chóng ngay cả trong nước lạnh hoặc đồ uống thông thường mà không làm thay đổi kết cấu lỏng của nước [1].
Tốc độ hấp thu qua đường tiêu hóa
Khối lượng phân tử cũng chi phối khả năng tiếp nhận chất dinh dưỡng của cơ thể. Gelatin chứa các phân tử lớn nên khi đi vào dạ dày và ruột non, hệ thống enzyme tiêu hóa phải mất nhiều thời gian và công sức để phân cắt các chuỗi mạch dài này thành các đoạn nhỏ hơn trước khi hấp thu [4, 5].
Đối với collagen thủy phân, do đã được cắt ngắn trước thành các phân đoạn 300 - 6.000 Dalton, cơ thể hấp thu dễ dàng hơn qua niêm mạc ruột non [1]. Các chuỗi peptide quá lớn thường gặp rào cản hấp thu trong cơ thể con người, trong khi chuỗi kích thước nhỏ đi qua thành ruột thuận lợi hơn [1].
Dữ liệu từ các nghiên cứu chiết xuất thực nghiệm
Một nghiên cứu năm 1975 khảo sát việc dùng enzyme protease từ Streptomyces griseus để thủy phân collagen từ xương động vật. Nhóm nghiên cứu ghi nhận chế phẩm gelatin thu được có khối lượng phân tử trung bình khoảng 63.400 Dalton, độ nhớt đặc trưng 0,22, chứa 10,6% oxyproline và 0,06% carbohydrate tự do [7].
Năm 2020, một công trình nghiên cứu sử dụng da cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) để sản xuất gelatin và dịch thủy phân peptide [8]. Sau khi chiết gelatin ở 65 độ C trong 7 giờ, nhóm tác giả tiếp tục thủy phân gelatin với enzyme Alcalase 2% ở pH 8 và 55 độ C trong 3 giờ [8]. Sản phẩm được phân đoạn qua các màng lọc kích thước 30, 10 và 3 kDa để tách thu các phân đoạn peptide nhỏ dưới 3 kDa, phục vụ mục đích ứng dụng hoạt tính sinh học [8].
Năm 2022, nghiên cứu về hành vi trương nở màng gelatin ghi nhận gelatin kiềm (loại B) có sự phân bố khối lượng phân tử rộng hơn gelatin enzyme (loại E), giúp các phân tử nước dễ khuếch tán vào các kênh xốp của chuỗi peptide [4]. Điều này cho thấy công nghệ xử lý ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc chuỗi và đặc tính vật lý của thành phẩm [4].
Hiểu lầm thường gặp giữa gelatin và collagen peptide
Hiểu lầm phổ biến nhất là cho rằng ăn thạch nấu từ gelatin thông thường cũng mang lại hiệu quả hấp thu và làm đẹp tương đương thực phẩm bổ sung collagen thủy phân. Gelatin thực tế cung cấp các axit amin cơ bản tương tự collagen [2, 6], nhưng chuỗi phân tử cồng kềnh đòi hỏi quá trình tiêu hóa phức tạp và khó hấp thu nhanh bằng peptide ngắn [1].
Ngược lại, nhiều người mua collagen thủy phân về pha với ý định làm đông rau câu hoặc nấu chè thạch. Do chuỗi polypeptid đã bị cắt nhỏ, sản phẩm này hoàn toàn mất khả năng tạo đông của hydrocolloid, không thể làm đông dịch lỏng như gelatin [5, 7].
Nhóm đối tượng cần thận trọng khi sử dụng
Dù gelatin và collagen peptide có nguồn gốc tự nhiên, một số trường hợp vẫn cần lưu ý trước khi dùng:
Người có cơ địa dị ứng với nguồn nguyên liệu chiết xuất: Collagen và gelatin thường được sản xuất từ da cá biển, da bò, xương heo hoặc vảy cá [2, 5, 8]. Những người có tiền sử dị ứng hải sản cần đọc kỹ nhãn phụ để tránh dùng phải chế phẩm collagen từ cá ngừ, cá tuyết hay cá mập [5, 8].
Người đang điều trị bệnh lý mạn tính: Bệnh nhân suy giảm chức năng thận cần tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa trước khi bổ sung hàm lượng lớn protein dạng uống hằng ngày, nhằm tránh làm tăng gánh nặng lọc qua cầu thận.
Lựa chọn và ứng dụng phù hợp trong đời sống
Tùy theo nhu cầu sử dụng hằng ngày, bạn có thể lựa chọn loại chế phẩm phù hợp:
Mục đích làm thạch, nấu ăn: Hãy chọn bột gelatin hoặc lá gelatin nguyên chất. Cần ngâm nở trong nước mát trước khi hòa tan vào dịch nóng trên 60 độ C để tạo cấu trúc thạch đàn hồi [7, 8].
Mục đích bổ sung dinh dưỡng: Chọn collagen thủy phân có dán nhãn peptide với khối lượng phân tử thấp (dưới 5.000 - 6.000 Dalton) [1]. Loại này có thể pha trực tiếp vào nước nguội, nước lọc, nước trái cây hoặc sữa vào buổi sáng hoặc tối mà không lo vón cục hay làm đông đặc đồ uống.
Tóm lại, gelatin và collagen thủy phân là hai nấc xử lý khác nhau của cùng một nguồn nguyên liệu. Nắm rõ độ dài chuỗi polypeptid và khả năng hòa tan giúp người tiêu dùng sử dụng đúng mục đích ẩm thực cũng như đáp ứng nhu cầu chăm sóc sức khỏe một cách khoa học.
