Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất axit béo không no bằng enzim lipaza sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm pdf

Bộ Khoa học và công nghệ Viện Công nghiệp thực phẩm 301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội ---&--- Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài nhánh: "Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản x

Bộ Khoa học và công nghệ Viện Công nghiệp thực phẩm

301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội

-& -

Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài nhánh:

"Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất axít béo không no bằng enzim lipaza sử dụng trong

công nghiệp thực phẩm và d−ợc phẩm"

Chủ nhiệm đề tài nhánh: PGS TS Vũ Thị Đào

Hà Nội, 8-2004

Bộ Khoa học và công nghệ Viện Công nghiệp thực phẩm

301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội

-& -

Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài nhánh:

"Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất axít béo không no bằng enzim lipaza sử dụng trong

Danh sách những người thực hiện

Chủ nhiệm đề tài nhánh: PGS TS Vũ Thị Đào

Cộng tác viên: Th.S Đào Thị Nguyên

Trung tâm Khoa học Công nghệ Dược - Trường Đại học Dược Hà Nội

Bệnh viện Trung ương Quân đội 108

Mục lục

Trang

2.1 Khái niệm chung về axít béo và quá trình thủy phân, rượu phân 2

2.3 Tình hình sản xuất, ứng dụng axít béo và các phụ phẩm

trong quá trình thủy phân glyxerit

11

2.4 Tình hình nghiên cứu ngoài nước và trong nước 13

2.4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 13 2.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 13

Phần III Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 15

Phần IV Kết quả nghiên cứu và thảo luận 17

4.2 Hoạt hóa Lipozim 1M để tăng khả năng thủy phân dầu 17 4.3 Hoàn thiện công nghệ xử lý dầu trước khi thủy phân 18 4.4 Thiết kế chế tạo thiết bị thủy phân dầu phù hợp để sản xuất

axít béo

19

4.5 Hoàn thiện công nghệ thủy phân dầu trên cột inox qui mô pilot 22

4.5.1 Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ chảy của dầu đến quá trình

4.5.4 Nâng cao hiệu suất thu hồi hỗn hợp axít trên cột thủy phân

thủy tinh và cột thủy phân bằng inox

4.8 Nghiên cứu sự biến đổi chất lượng của hỗn hợp axít béo

không no và hypochol trong thời gian bảo quản

26

4.9 Thăm dò khả năng thu hồi glyxerin 28

4.11 Xác định độc tính cấp của hỗn hợp axít béo thủy phân và

viên nang hypochol

Mở đầu

Sản xuất axít béo là một ngành trong công nghiệp sản xuất dầu thực vật Trong dầu thực vật những axít béo no thường sử dụng để sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa, sản xuất nến… Còn axít béo không no là những axít béo không thay thế mà cơ thể con người không tổng hợp được, những axít này được đưa vào cơ thể con người bằng cách bổ sung vào thực phẩm hoặc dưới dạng thuốc

ở các nước có nền công nghiệp phát triển, người ta đã sản xuất thuốc chữa bệnh rối loạn lipid máu từ hỗn hợp axít béo không no Những axít béo không no này được tách từ dầu thực vật hoặc dầu cá

Bệnh xơ vữa động mạch là một bệnh khá phổ biến ở các nước phát triển

là nguyên nhân của tai biến mạch máu não, huyết áp cao gây tàn phế và tử vong ở người lớn tuổi Hội chứng tăng lipid máu được coi là một nguy cơ cho

sự hình thành và phát triển bệnh xơ vữa động mạch [3]

Trong phạm vi đề tài này chúng tôi nghiên cứu hoàn thiện công nghệ tách axít béo từ dầu đậu tương bằng phương pháp enzim để sản xuất thuốc phòng chống rối loạn lipid máu Nội dung nghiên cứu của đề tài nhánh như sau:

- Hoàn thiện công nghệ tách axít béo từ dầu đậu tương bằng phương pháp enzim

- Thiết kế, chế tạo thiết bị thuỷ phân dầu ở qui mô thí nghiệm và thực nghiệm

- Kết hợp với Trung tâm KHCN Dược - Đại học Dược: Xây dựng tiêu chuẩn hỗn hợp axít béo và sản phẩm thuốc Hypochol; Xây dựng qui trình sản xuất thuốc Hypochol

- Xác định thời gian bảo quản hỗn hợp axít béo không no và sản phẩm Hypochol

2 Tổng quan 2.1 Khái niệm chung về axít béo và qúa trình thủy phân, r−ợu phân

2.1.1 Khái niệm chung về axít béo

Axít béo là phần quan trọng để cấu thành nên glyxerit Trong dầu mỡ

động vật, thực vật glyxerit chiếm 95-97%, glyxerit là este của glyxerin (glyxerol) và axít béo Glyxerit có công thức tổng quát:

CH2OCOR1

CHOCOR2 Trong đó R1, R2, R3 là các gốc axít béo

CH2OCOR3

Triglyxerit

R1, R2, R3 là các gốc axít béo no hoặc không no Trong phân tử glyxerit nếu

có 3 gốc axít béo R1, R2, R3 thì gọi là glyxerit nếu chỉ có hai gốc axít béo thì gọi là di- glyxerit chỉ có một gốc axít béo thì gọi là mono- glyxerit

Axít béo no (bão hòa)

Axít béo no có gốc cacbuahydro mạch thẳng CH3-(CH2)-COOH Axít béo thường có số nguyên tử cacbon chẵn Những axít béo có chứa số nguyên

tử cacbon lẻ được tìm thấy ở mỡ cừu, mỡ bò nhưng hàm lượng axít béo này thấp (khoảng 1%) nên đôi khi khó phát hiện

Những axít béo no thường gặp có số nguyên tử cacbon từ C1 đến C29 (ví

dụ như axít muravic HCOOH, axít melixinoic C29H59COOH)

Những axít béo no thường chứa nhiều trong mỡ động vật và một số dầu thực vật như dầu dừa, dầu cọ, bơ cacao Axít béo no có nhiệt độ đông đặc cao nên dầu chứa glyxerit của axít béo no thường bị đông đặc ở ngay nhiệt độ thường của mùa đông (18-220C) Vì vậy các dầu trên đưa vào nhóm dầu cứng Thành phần axít béo của dầu dừa chiếm tới 60-90% axít béo no, trong dầu cọ: 39-63%, trong bơ cacao 60% Các nghiên cứu cho thấy vai trò của các axít béo no trong việc làm tăng cholesterol trong máu, gây vữa xơ động mạch, người ta chủ trương giảm mỡ động vật và thay thế bằng dầu thực vật lỏng trong chế độ ăn của người có tuổi Tuy nhiên không phải tất cả các axít béo no

đều nguy hiểm như nhau Axít myristic làm tăng LDL.C (cholesterol trong lipoprotein có tỷ trọng thấp), axít stearic ít có ảnh hưởng, axít lauric có tác

động tốt với HDL.C (cholesterol trong lipoprotein có tỷ trọng cao) để hạn chế tác dụng xấu của LDL [4]

Axít béo không no (không bão hòa)

Axít béo không no có công thức

- CnH2n-2O2 trong mạch cacbonhydro có 1 nối đôi

- CnH2n-4O2 trong mạch cacbonhydro có 2 nối đôi

- CnH2n-6O2 trong mạch cacbonhydro có 3 nối đôi

Axít béo không no của glyxerit chứa nhiều trong dầu thực vật: dầu đậu tương, dầu vừng, dầu bông dầu oliu, dầu lanh… Những dầu trên đây thuộc nhóm dầu lỏng

Bảng 2.1 Thành phần axít béo không no chủ yếu của một số loại dầu lỏng

Hàm lượng axít béo (%) Tên dầu

Oleic (C18:1) Linoleic(C18:2) Linolenic (C18:3)

Nhìn chung các loại dầu trên đây đều là các loại dầu dùng trong thực phẩm

Công thức của một số axít béo không no:

Axít Oleic: CH3- (CH2)7- CH=CH-(CH2)7- COOH

Axít linoleic: CH3- (CH2)4- CH=CH- CH2- CH=CH- (CH2)7- COOH

Axít Linolenic:CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH- (CH2)7- COOH Các axít béo trên đây là các axít béo cần thiết mà cơ thể không tự tổng hợp

được, phải cung cấp từ thức ăn Các axít này có hoạt tính sinh học cao còn

được gọi là các axít béo không thay thế

Về cơ chế tác dụng của nhóm axít béo không no nói chung và từng axít béo nói riêng còn nhiều bàn cãi Song nhìn chung các kết qủa nghiên cứu đều cho thấy rằng các axít béo không no có tác dụng làm giảm cholesterol trong máu Axít linoleic (C18:2) làm giảm LDL.C, axít linolenic (C18:3) có tác dụng làm giảm triglyxerit máu và điều hòa kết dính tiểu cầu [3]

Trong dầu, mỡ động, thực vật axít béo tồn tại chủ yếu dưới dạng liên kết (glyxerit) chủ yếu có một lượng nhỏ ở dạng tự do

2.1.2 Quá trình thủy phân

Thủy phân là qúa trình phân hủy glyxerit để tạo thành các axít béo và glyxerin Đó là phản ứng xảy ra giữa glyxerit và nước Qúa trình thủy phân có thể xảy ra ngay trong các hạt có dầu phụ thuộc điều kiện bảo quản chúng Trong qúa trình khai thác và chế biến dầu cũng có thể xảy ra qúa trình thủy phân

Qúa trình thủy phân xảy ra qua từng giai đoạn thể hiện ở sơ đồ sau:

Triglyxerit Diglyxerit Monoglyxerit Glyxerin

Các giai đoạn của qúa trình thủy phân xảy ra liên tiếp từ giai đoạn này đến kế tiếp giai đoạn kia Nếu qúa trình thủy phân không xảy ra đến giai đoạn cuối cùng thì trong sản phẩm thu được ngoài axít béo tự do còn có hỗn hợp mono hoặc diglyxerit Phản ứng thủy phân đều là phản ứng hai chiều vì vậy để chỉ

có thể xảy ra chiều tạo thành axít béo (không có phản ứng ngược lại) người ta phải cho lượng nước lớn hơn 10-15 lần so với lý thuyết Tốc độ của phản ứng thủy phân dưới tác dụng của nước xảy ra ở nhiệt độ thường rất nhỏ Khi tăng nhiệt độ lên đến 1000C mặc dù tốc độ thủy phân glyxerit có tăng nhưng không

đáng kể Glyxerit của các axít béo phân tử cao thường tan rất ít trong nước vì vậy thủy phân glyxerit trong điều kiện như trên (nhiệt độ 1000C) chỉ xảy ra trên bề mặt ranh giới giữa pha glyxerit và pha nước Nếu như hỗn hợp không

được nhũ hóa thì tốc độ thủy phân không lớn Chỉ có nhiệt độ cao 2000C, dưới

áp lực hoặc có xúc tác thì tốc độ thuỷ phân mới tăng đáng kể, các chất xúc tác thường là axít hoặc kiềm [18] Có thể tăng tốc độ phản ứng thủy phân bằng enzim lipaza Lipaza được tách từ các cơ quan của động vật goi là zoolipaza, còn từ thực vật gọi là phitolipaza Hai nhóm lipaza này hơi khác nhau về mặt tính chất mặc dù chúng có chức năng sinh hóa giống nhau như là thủy phân các este phức tạp để tạo thành rượu và các axít béo

2.1.3 Qúa trình rượu phân glyxerit

Glyxerit của các axít béo khi đun nóng đến 800C với Methanol hoặc Ethanol trung tính có xúc tác là kiềm sẽ xảy ra qúa trình rượu phân Kết qủa của phản ứng sẽ thu được glyxerin và ethanol este của axít béo Tương tự như thủy phân, qúa trình rượu phân cũng chia làm 3 giai đoạn vàcó thể tóm tắt như sau:

2.2 Các công nghệ thu nhận axít béo

- Phân hủy glyxerit thành glyxerin và các axít béo bằng các xúc tác của Petrov và axít sunfuric ở nhiệt độ 100 0 C

Phương pháp này rất cũ và được sử dụng ở Liên Xô cũ cách đây 50-60 năm hiện nay không còn được áp dụng vì axít béo thu được có mầu sẫm, glyxerin thu được nhiều tạp chất [18]

- Phân hủy glyxerit dưới áp suất 8-10at ở nhiệt độ 170-180 0 C với xúc tác là ZnOH hoặc ZnO

Phương pháp này sau đó cũng không được dùng vì với sự hiện đại hóa của thiết bị người ta có thể phân hủy glyxerit ở áp suất 20-25at ở nhiệt độ 210-

2250C mà không cần xúc tác, phương pháp này ở Liên Xô cũ được ứng dụng rộng rãi vào những năm 70

- Phân hủy glyxerit trên thiết bị cột làm viêc dưới áp suất 40at ở nhiệt độ

250 0 C

Axít hóa cặn xà phòng để thu nhận axít béo với axít sunfuric nồng độ 80-92%

ở nhiệt độ 800C Sau đó axít béo được rửa bằng nước nóng cho đến khi nước rửa đạt pH trung tính Phương pháp này cũng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến dầu và sản xuất xà phòng Những axít béo thu được là hỗn hợp axít béo chất lượng không cao và không theo ý muốn (bao gồm cả axít béo phân tử thấp axít béo no…)

- Phương pháp chưng cất axít béo [18, 20]

Bằng phương pháp chưng cất có thể thu nhận được các axít béo dễ bay hơi, lôi cuốn với hơi nước, đó thường là các axít béo tự do phân tử thấp ở áp suất bình thường (760mmHg) những axít béo phân tử cao: palmitic, stearic, oleic, linoleic, linolenic và các axít béo khác sôi ở nhiệt độ rất cao và trong qúa trình chưng cất chúng bị phân hủy Để giảm nhiệt độ sôi của các axít béo người ta chưng cất trong chân không Chưng cất axít béo cũng có thể thực hiện bằng phương pháp gián đoạn hoặc liên tục Chưng cất axít béo thường thực hiện ở nhiệt độ 220-2300C, áp suất chân không còn lại 10mmHg, dùng hơi qúa nhiệt

do áp lực 1,2-1,3at Giai đoạn cuối cùng của qúa trình chưng cất axít béo có

thể nâng nhiệt lên 2500C Axít béo chưng cất được đưa sang thiết bị ngưng tụ, lắng và thu hồi axít béo [18]

- Phương pháp Enzim

Những kết qủa nghiên cứu và ứng dụng enzim trên thế giới vài chục năm nay trong công nghiệp đã đem lại hiệu qủa kinh tế lớn, làm tăng đáng kể phẩm chất của sản phẩm mới Sử dụng enzim trong sản xuất cho phép đưa ra các sơ đồ, nguyên tắc kỹ thuật mới, đơn giản hóa qúa trình sản xuất tiết kiệm nguyên liệu cải thiện điều kiện lao động trong nhiều ngành sản xuất

Đặc biệt trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dược công nghiệp hóa chất, da, dệt enzim được ứng dụng rộng rãi để chế biến thịt, cá, sữa sản xuất

đường từ tinh bột, sản xuất bánh kẹo, rượu bia sản xuất chất tẩy rửa

Viện Công nghiệp Thực phẩm đã có rất nhiều công trình nghiên cứu sản xuất chế phẩm enzim thô [9] và ứng dụng chế phẩm enzim của hãng Novo Đan Mạch trong các ngành: dệt để rũ hồ vải [8], ngành rượu bia để nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm đồ uống [7,17], ngành đường bột để sản xuất các loại đường [10,12,16] trong sản xuất nước mắm để rút ngắn thời gian lên men [11,13] và những năm gần đây, enzim đã được ứng dụng trong chế biến qủa ở quy mô thực nghiệm và sản xuất thử [1,11]

Các chế phẩm enzim được dùng hiện nay ở dạng chế phẩm dịch cô đặc hoặc dạng khô có độ tinh khiết khác nhau Tất cả các chế phẩm này đều có thể hòa tan trong nước hoặc các dung dịch tương ứng, những enzim này gọi là enzim hòa tan [2]

Trong đa số trường hợp khi sử dụng thường cho enzim trực tiếp vào nguyên liệu vì vậy sau phản ứng enzim lẫn vào trong sản phẩm, không tách ra

được mà nếu tách ra được enzim cũng ở dạng không hoạt động Do đó enzim chỉ sử dụng được một lần Để tiện lợi cho việc sử dụng và có thể tái sử dụng enzim người ta đã nghiên cứu sản xuất enzim không hòa tan Những nghiên cứu này bắt đầu từ những năm 50 Các phương pháp thu nhận enzim không tan

đó là phương pháp hấp phụ, liên kết hóa trị, bao enzim vào màng lưới của gel

để gắn enzim vào các chất không tan trong nước gọi là chất mang Chất mang

thường được dùng là xenlulo, tinh bột, sephadex, agaroza, gel polyacrylamit, bột thủy tinh… Gần đây nhất là alginat sản xuất từ tảo nâu [1]

Việc nghiên cứu sử dụng enzim không tan ngày càng phát triển nhanh chóng, cho đến nay người ta đã sản xuất được các chế phẩm không tan khác nhau của hàng trăm enzim

Những enzim được gắn lên chất mang gọi là enzim cố định Để nâng cao chất lượng của các chế phẩm enzim hãng Novo Đan Mạch đã cho ra đời nhiều loại enzim cố định và enzim dạng hạt [23]

Trong công nghiệp có thể cho enzim cố định vào bể chứa hoặc các cột

và cho nguyên liệu đi qua liên tục Qúa trình sản xuất cũng có thể thực hiện theo phương pháp gián đoạn từng mẻ Cho lượng enzim nhất định vào khối nguyên liệu trong thiết bị cánh khuấy, sau phản ứng enzim được tách ra bằng cách lọc, sau đó enzim được xử lý để tái sử dụng:

ưu việt của việc sử dụng enzim cố định

- Giảm giá thành vì có thể sử dụng lặp lại nhiều lần một lượng enzim nhất định, đầu tư vốn thấp

- Enzim không lẫn trong sản phẩm do đó tránh được ảnh hưởng không tốt của nó đối với sản phẩm

- Có thể ngừng nhanh chóng phản ứng một cách đơn giản

- Enzim cố định dễ bảo quản và vận chuyển hơn enzim hòa tan

Enzim Lipaza và ứng dụng trong các ngành công nghiệp

Hiện nay các enzim lipaza được ứng dụng rộng rãi, chúng được thu nhận từ động vật thực vật và các vi sinh vật Lipaza vi sinh vật được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm chủ yếu để sản xuất các sản phẩm sữa Lipaza cũng được ứng dụng trong công nghiệp hóa chất, công nghiệp dược, mỹ phẩm,

da giầy [23]

Xu hướng mới là dùng enzim cố định để tổng hợp este thủy phân triglyxerit và tổng hợp các thành phần hương [19] Nếu như ứng dụng enzim trong các ngành công nghiệp đồ uống, đường bột, dệt, da, giầy xuất hiện từ những năm 50 thì enzim được dùng trong ngành dầu thực vật mới chỉ bắt đầu

từ những năm 70 [21,23]

Trong chế biến dầu 2 enzim phổ biến và dùng nhiều nhất là lipaza và phospholipaza Lipaza và phospholipaza là loại enzim đặc biệt của nhóm esteraza Lipaza thủy phân triglyxerit còn phospholipaza thủy phân phospholipit như lexitin Có một số loại lipaza khác nhau: có loại chỉ thủy phân một số loại axít béo đặc chủng, ví dụ có những loại lipaza chỉ thủy phân các axít béo có mạch ngắn (C2 - C10) trong khi đó có những loại lipaza chỉ thủy phân các axít béo không no mạch dài như axít oleic, linoleic, linolenic

Trong một số trường hợp khác lipaza lại có thể thủy phân các axits béo

ở vị trí đặc biệt, nhiều lipaza thủy phân các axít béo ở vị trí C1 và C3 trong phân tử triglyxerit Điều này lý giải rằng khó có thể thủy phân hoàn toàn triglyxerit đến glyxerin và axít béo tự do Một điều đáng lưu ý là sau khi các axít béo được giải phóng nhanh ra khỏi vị trí C1 và C3 thì axít béo ở vị trí C2

được este hóa và chuyển vào vị trí C1 hoặc C3 (phản ứng xảy ra rất chậm) và

từ vị trí này axít béo được thủy phân tiếp bởi lipaza [23]

Có thể phân biệt đặc tính giữa các lipaza và esteraza một cách chung nhất là lipaza có xu hướng hoạt động ở lớp phân cách nước - dầu Vì vậy để tăng khả năng hoạt động của lipaza người ta thường sử dụng chất nhũ hóa, hoặc là dầu được nhũ hóa với nước để tăng khả năng hoạt động của lipaza

Lipaza được sử dụng để phát triển hương cho phomát tạo ra các sản phẩm phomát khác nhau [18] ứng dụng lipaza để tổng hợp este từ các axít cacboxylic (axít béo) và alcol

Một số loại Lipaza:

1 Lipaza 1,3 đặc chủng

Tác dụng xúc tác: thủy phân các axít béo ở cả 2 vị trí C1 và C3 trong triglyxerit (xem công thức A)

Nguồn chiết xuất

Tuyến tụy của bò và lợn Aspergillus niger, Mucor miehei, Rhizopus arrhizus, Penicillium roqueforti

Thủy phân các axít béo ở tất cả các vị trí C1 C2 và C3 trong triglyxerit

Nguồn chiết xuất: Candida Cylindracea, Staphylococus aureas

4 Lipaza đặc chủng cho các axít béo không no

Chỉ thủy phân axít béo không no ở vị trí cacbon thứ 9 (nghĩa là axít oleic)

Nguồn chiết xuất: Geotricum candidum

2.3 Tình hình sản xuất, ứng dụng axít béo và các phụ phẩm trong qúa trình thủy phân glyxerit

Trong qúa trình thủy phân triglyxerit các sản phẩm được tạo thành là axít béo tự do (phần chính) và glyxerin

Glyxerin tuy là phụ phẩm trong qúa trình thủy phân nhưng nó được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp hóa chất, trong dược phẩm, mỹ phẩm và công nghiệp dược phẩm (làm chất định hương) Axít béo là sản phẩm chính và

được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp hóa chất : sản xuất alcol este, sản

xuất xà phòng kim loại và chất tẩy rửa, công nghiệp dệt Axít béo là nguyên liệu quan trọng như là xương sống của ngành công nghiệp hóa - olein

Nhiều công trình nghiên cứu của các chuyên gia trên thế giới và trong nước đã chứng minh rằng dùng dầu lỏng (chứa nhiều axít béo không no) và

đặc biệt dùng hỗn hợp axít béo không no làm giảm được cholesterol trong máu ở Anh người ta đã đưa vào khẩu phần ăn kiêng các axít béo no nhóm n-3

và n-6 (nối đôi ở vị trí C3 và C6 trong phân tử axít béo không no) và thấy rằng Cholesterol máu giảm đi nhiều Thậm chí người ta đã sản xuất các loại thức ăn

có bổ sung axít béo không no nhóm n-3 được chiết xuất từ cá Như sản xuất bánh bích quy, các loại bánh, đồ uống, kem có bổ sung axít béo không no nhóm n-3 [20] Năm 1997 hãng dược phẩm Pie Fabre (của Pháp) đã đưa ra thị trường loại thuốc mang tên MAXEPA, thành phần chính của thuốc là axít béo không no thuộc họ omega-3 chiết xuất từ dầu cá [5]

Sự tăng cholesterol trong máu không phải chỉ phụ thuộc vào sự tăng cholesterol trong khẩu phần thức ăn hàng ngày Cholesterol trong máu tăng là

do thiếu các axít béo không no cần thiết trong cơ thể như axít linoleic, oleic, linolenic,… những axít này có vai trò rất lớn là điều động cholesterol, tránh không cho cholesterol tụ lại ở các mô tế bào nhất là ở tế bào thành động mạch Nhiều tác giả cho rằng vấn đề este hoá cholesterol đóng vai trò rất quan trọng

Đặc tính làm giảm cholesterol là nhờ có các axít béo không no làm cholesterol

được chuyển sang dạng hoà tan không bền (hơn 60% cholesterol trong máu là este của cholesterol và axít linoleic) Quá trình này được thể hiện như sau [2]:

+ RCOOH → + H2O

D C

BA

Cholesterol Axít béo Cholesterol este

Nhiều tác giả cho rằng vấn đề este hóa cholesterol đóng vai trò rất quan trọng Đặc tính làm giảm cholesterol trong máu là do nhờ có các axít béo không no làm cho cholesterol được chuyển sang dạng hòa tan không bền (hơn 60% cholesterol trong máu là este của cholesterol và axít linoleic) [5,22]

2.4 Tình hình nghiên cứu ngoài nước và trong nước

2.4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Dầu thực vật chứa nhiều axít béo không no: C18:1; C18:2; C18:3, hỗn hợp axít béo không thay thế này còn gọi là vitamin F Vitamin F rất cần thiết đối với sức khỏe nhất là đối với những người có bệnh cao huyết áp nên ở các nước Nga, Mỹ, úc, Bulgaria họ đều quan tâm đến công nghệ thủy phân dầu để tách hỗn hợp axít béo, ứng dụng trong công nghiệp dược và một số công nghiệp khác ở các nước tiên tiến thuỷ phân dầu đều tiến hành bằng cả hai phương pháp: phương pháp thủy phân hóa học và phương pháp bằng enzim Đối với các sản phẩm thuốc thủy phân theo phương pháp enzim được lựa chọn là một phương pháp tối ưu

2.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

ở Việt Nam chưa có cơ sở nào tách axít béo từ dầu thực vật ngay cả phục vụ cho mục đích mỹ phẩm Do có nhu cầu về hỗn hợp axít béo không thay thế (vitamin F) cho sản xuất thuốc chống rối loạn lipít trong máu, chống bệnh xơ vữa động mạch nên Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 hợp tác Viện Công nghiệp Thực phẩm nghiên cứu công nghệ thủy phân hợp dầu thực

vật để tách hỗn hợp axít béo không no không thay thế Thủy phân hỗn hợp axít béo không thay thế từ các loại dầu đậu tương bằng phương pháp hóa học cho kết qủa tốt Tuy nhiên hiệu suất thu hồi axít béo chưa cao Thủy phân bằng enzim thu được hỗn hợp axít béo tinh khiết hơn phục vụ cho công nghiệp dược, sản xuất thuốc chữa bệnh rối loạn lipid trong máu

Đề tài đi sâu vào ứng dụng các axít béo trong công nghiệp dược để sản xuất thuốc chữa bệnh rối loạn lipid máu Nhiều công trình nghiên cứu của các chuyên gia thế giới và trong nước đã chứng minh rằng dùng dầu lỏng (chứa nhiều axít béo không no) và đặc biệt dùng hỗn hợp axít béo không no làm giảm được cholesterol trong máu [3]

Dựa vào những lý giải về mặt khoa học trên đây từ năm 1995 nhóm nghiên cứu đứng đầu là GS Phạm Tử Dương của bệnh viện Trung ương quân

đội 108, đã dùng hỗn hợp axít béo chiết xuất từ đậu tương (đặt tên là Hypochol) để điều trị hội chứng rối loạn lipid máu Hỗn hợp axít béo trên

được sản xuất bằng phương pháp hoá học [4]

Quá trình thủy phân axít béo dầu đậu tương bằng phương pháp hóa học

là do nhóm đề tài nghiên cứu này đề xuất Nhưng hiệu suất thủy phân chưa cao, hỗn hợp thu được có chỉ số axít mới đạt 34,54 Sau này Viện Công nghiệp Thực phẩm có cải tiến chế độ thủy phân chỉ số axít của sản phẩm tăng lên

được trên 40% (hay 80mgKOH/g dầu)

Năm 1999 - 2000 Viện Công nghiệp Thực phẩm kết hợp với truòng Đại học Dược Hà Nội tiếp tục sản xuất Hypochol (Viện Công nghiệp Thực phẩm cung cấp hỗn hợp axít béo, trường Đại học Dược sản xuất viên nang) cung cấp cho nhóm nghiên cứu của GS Phạm Tử Dương điều trị chứng rối loạn lipít máu trên số lượng bệnh nhân lớn hơn Kết qủa điều trị thông qua các xét nghiệm một lần nữa khẳng định tác dụng của Hypochol trong việc làm giảm triglyxerit và cholesterol trong máu

Với mong muốn nâng cao hiệu suất thủy phân và nâng cao chất lượng sản phẩm, chúng tôi lựa chọn phương pháp thủy phân bằng phương pháp enzim

Phần II Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

2.1 Nguyên liệu

- Dầu đậu tương thô thu được bằng phương pháp ép cơ giới, sau đó tinh chế theo phương pháp gián đoạn bằng kiềm đặc, tẩy màu với than và đất hoạt tính Chỉ số axít của dầu đậu tương tinh chế ≤ 0,5mgKOH/g

- Enzim dùng để xúc tác phản ứng thuỷ phân là Lipozim1M (lipaza cố định của

hãng Novo Đan Mạch) được chiết xuất từ Aspergillus niger, Mucor miehei, Rhizopus arhizus, Penicillium roqueforti Lipozim1M là enzim được cố định trên chất mang là dẫn suất xenluloza

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp công nghệ

- Phương pháp thuỷ phân liên tục trên cột được nhồi Lipozim1M Nhiệt độ hoạt

động thích hợp từ 30 - 700C pH không ảnh hưởng đến hoạt động của enzim

- Phương pháp đóng nang: dùng phương pháp nhỏ giọt, tại Trung tâm Khoa học và Công nghệ Trường Đại học Dược Hà Nội

2.2.2 Thiết bị thủy phân:

- Thiết bị thuỷ phân phòng thí nghiệm là cột bằng thủy tinh có đường kính trong là 1,5cm, chiều cao cột 25cm, gồm 2 vỏ để có thể điều chỉnh nhiệt độ của phản ứng bằng máy điều nhiệt Dầu đưa vào cột cũng được gia nhiệt trong cột 2 vỏ khác

- Thiết bị thủy phân Inox quy mô thực nghiệm:

+ Đường kính trong là 160mm

+ Đường kính ngoài: 250mm + Chiều cao cột 1600mm

+ Năng suất thủy phân: 1kg/giờ

2.2.3 Phương pháp phân tích:

- Xác định thành phần axít béo của dầu tinh chế và hỗn hợp axít béo bằng máy sắc ký khí HP-5890 của hãng Hewlett Packard Cột dài 30m Đường kính 0,32mm Nhiệt độ buồng bơm mẫu 2400C Khí mang là He

- Xác định chỉ số axít của dầu và hỗn hợp axít béo theo TCVN [6]

- Xác định hàm ẩm của dầu và hỗn hợp axít béo theo TCVN [6]

- Xác định chỉ số peroxit theo TCVN [6]

- Xác định hoạt lực enzim:

+ Đơn vị hoạt lực lipaza [7] tính bằng số ml NaOH và KOH 0,1N dùng

để trung hòa lượng axít béo giải phóng ra dưới tác dụng của lipaza trong 1g dầu

+ Chỉ số axít của dầu là số mgKOH cần thiết để trung hòa axít béo tự

do có trong 1g dầu

+ Chúng tôi đánh gía hoạt lực enzim Lipozim1M thông qua chỉ số axít của dầu và hỗn hợp axít béo sau khi thủy phân Hỗn hợp axít béo có chỉ số axít càng cao thì hoạt lực Lipozim1M càng đạt cao

- Thử độc tính cấp LD50 - tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam III trên chuột nhắt trắng - đưa liều 25-50ml/kg cho vào dạ dày qua ống thông - xác định liều chết 50% (LD50)