TẠP CHÍ CÕNG THưONG ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN THỦY PHÂN DẦU DỪA BẰNG XÚC TÁC ENZYME LIPASE LÊN HIỆU SUẤT Q TRÌNH THỦY PHÂN • Đỗ ĐÌNH NHẬT - TRAN lê vĩ an - PHẠM THỊ THANH HƯƠNG - PHẠM THỊ THƯƠNG TÓM TẮT: Trong nghiên cứu này, trình thủy phân dầu dừa thu hồi axit béo tự sử dụng xúc tác enzyme lipase thực thông qua khảo sát yếu tô' ảnh hưởng đến hiệu suất trình thủy phân dầu dừa Kết cho thấy, mức độ thủy phân cao 41,3% thực thủy phân ưong điều kiện thủy phân sau: tỷ lệ dầu dừa: đệm 1:4 (% khối lượng); hàm lượng enzyme lipase 3% Kết nghiên cứu tiền đề để áp dụng thủy phân dầu dừa thu hồi axit béo tự quy mô lớn Từ khóa: thủy phân, dầu dừa, enzyme lipase Đặt vấn đề Dầu dừa nguyên liệu quan trọng từ dầu thực vật cho ngành Cơng nghiệp hóa chất từ dầu Dầu dừa coi loại dầu bão hịa, có khoảng 92% axit béo bão hòa, từ caproic đến stearic khoảng 8% axit béo khơng bão hịa, bao gồm axit oleic axit linoleic [1] Cùng với dầu hạt cọ, dầu dừa thuộc dòng dầu lauric, nguyên liệu ưa chuộng ngành Cơng nghiệp hóa chất đầu tồn giới tầm quan trọng axit lauric dược mỹ phẩm, đặc biệt sản xuất xà phòng chất tẩy rửa Bên cạnh đó, dầu dừa chứa nhiều axit béo mạch trung bình (MCFAs) với nhiều ứng dụng quý giá lĩnh vực thực phẩm chăm sóc sức khỏe [1], Dầu dừa ưa chuộng có thành phần axit béo nằm phổ chuỗi carbon ngành Cơng nghiệp hóa chất tìm kiếm (từ C6 đến C18) Axit béo sản phẩm có giá trị, 286 SỐ - Tháng 2/2022 chúng có ứng dụng công nghiệp rộng rãi sản xuất chất hoạt động bề mặt, mỹ phẩm, thực phẩm ứng dụng y sinh khác [2] Việc sản xuất axit béo cách thủy phân dầu mỡ tự nhiên thành phần quan trọng việc khai thác nâng cao giá trị kinh kê nguyên liệu tái tạo từ tự nhiên Do mối quan tâm ngày tăng thúc đẩy phát triển phương pháp sản xuất axit béo [3], Thủy phân dầu béo cách sử dụng enzyme lipase làm chất xúc tác sinh học nhận ý đáng kể để sản xuất axit béo [4], Phương pháp ưa chuộng tính thân thiện với mơi trường sử dụng nhiệt độ thấp phương pháp khác Hiện nay, diện tích trồng dừa Việt Nam đạt 175.000 ha, sản phẩm chế biến từ dừa Việt Nam cịn chủng loại, chưa có nhiều sản phẩm chất lượng cao Dầu dừa nguồn HĨA HỌC - CƠNG NGHỆ THựC PHẨM dầu béo chủ yếu nước ta Tuy nhiên, Việt Nam phải nhập dầu thực vật nhiều, số nguồn dầu dừa nước chưa dược khai thác chế biến tốt, nhiều nơi bán pguyên liệu thô, từ nguyên liệu ịó thể tạo sản phẩm có giá trị kinh tế cao lầu dừa ưa chuộng có thành phần axit éo nằm phổ chuỗi carbon ngành Cơng ghiệp hóa chát tìm kiếm Do đó, việc khai thác ác axit béo dầu dừa phương pháp giúp nâng cao giá trị dầu dừa Đến nay, có số nghiên cứu thủy phân dầu dừa Việt Nam thê giới Tuy nhiên, liệu q trình cịn hạn chế, cần nghiên cứu, tư liệu trình để tăng cường khả ứng dụng sản xuâ’t thực tế Mục tiêu nghiên cứu xác định yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trình thủy phân dầu dừa thu hồi axit béo tự xúc tác enzyme lipase Kết nghiên cứu đóng góp hiểu biết, tư liệu trình thủy phân dầu dừa thu hồi axit béo tự có giá trị cao dầu dừa xúc tác enzyme lipase Đốì tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Nguyên liệu Nguyên liệu dầu dừa sử dụng suốt I trình nghiên cứu dầu dừa ép lạnh cung câp Cơng ty TNHH MTV Dừa Phước Hưng í (tỉnh Bến Tre, Việt Nam) Enzyme lipase cung cấp từ Công ty TNHH Công nghệ sinh học BIOK, chế phẩm enzyme cơng nghiệp có nguồn gốc từ nấm, dạng bột, màu trắng Hoạt tính enzyme 20 u/mg enzyme Hóa chất sử dụng nghiên cứu có xuất xứ từ Merk (Đức) cung câp cửa hàng kinh doanh hóa chất thiết bị Hóa Nam, quận 10, TP Hồ Chí Minh Thiết bị sử dụng nghiên cứu gồm có Máy khuấy đũa thị số SH-II-6C (Trung quốc); Máy đồng hóa tốc độ cao IKA T 50 digital (Đức); Tủ âm có lắc vịng để bàn Yihder LM-420D (Trung Quốc); Máy quay chân khơng Heidolph HeiVAP (Đức) 2.2 Quy trình thủy phân dầu dừa Dầu dừa thủy phân enzyme lipase để thu nhận axit béo tự Quá trình thủy phân thực theo phương pháp tác giả Sharma cộng có sửa đổi [5], Hỗn hợp ban đầu gồm 50g dầu dừa đệm cho vào cốc 500ml theo tỷ lệ khảo sát Hỗn hợp tạo nhũ máy đồng hóa tốc độ cao IKA T50, với tốc độ 7000 vòng/phút vòng 15 phút Sau đó, lượng enzyme tự cho vào hỗn hợp với tỷ lệ khác theo khảo sát, enzyme hòa tan máy khuây đũa SH-II-6C với tốc độ 350 vòng/phút 15 phút Các mức pH khảo sát điều chỉnh dung dịch đệm Quá trình thủy phân hỗn hợp thực máy lắc Yihder LM-420D với tốc độ lắc 150 vòng/phút với nhiệt độ điều chỉnh theo mức khảo sát Sau phản ứng, dừng trình thủy phân cách cho 1mL ethanol tuyệt đối để bất hoạt enzyme Hỗn hợp sau phản ứng ly tâm khoảng 8.000 vòng/phút 20 phút Hai pha dầu nước hình thành sau ly tâm tách khỏi Để kiểm tra độ tái lập thử nghiệm, thử nghiệm thực lần giá trị trung bình báo cáo 2.3 Xác định mức độ thủy phân dầu dừa Xác định hàm lượng axit béo tự mẫu dung dịch thu thực cách chuẩn độ với KOH, theo tiêu chuẩn IUPAC 1992, phương pháp 2.201 [6], Ngắn gọn, khoảng g dung dịch mẫu 3-4 giọt phenolphtalein pha loãng 50 mL ethanol:aceton 1:1 (v/v) bình tam giác 100 mL Một dung dịch sau chuẩn độ KOH 0,1 M, lắc mạnh dung dịch thay đổi màu nhẹ Mức độ thủy phân dầu dừa xác định theo công thức: n _ Vkoh x MKoh x MMffa CFFA(wt%) = —222 -10xA75 Trong đó: CFFA mức độ thủy phân (%w), VKOH thể tích KOH chuẩn độ (mL), MKOH nồng độ KOH chuẩn độ (mol/lít), MMFFA khối lượng phân tử trung bình axit béo có dầu dừa, Ms khôi lượng dầu phản ứng Các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ thủy phân dầu dừa khảo sát gồm tỷ lệ dầu dừa/đệm hàm lượng enzyme lipase SỐ3-Tháng 2/2022 287 TẠP CHÍ CƠNG THƯƠNG Kết thảo luận 3.1 Ánh hưởng tì lệ dầu dừa/đệm lên hiệu suất trình thủy phân Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trình thủy phân dầu dừa enzyme lipase tỷ lệ dầu dừa/đệm enzyme lipase hoạt động bề mặt liên pha hệ nhũ dầu nước, đặc tính đặc trưng đa số enzyme lipase Khi khơng có bề mặt liên pha dầu nước, nghiên cứu cho thấy trung tâm hoạt động enzyme lipase bị che chắn khỏi dung môi cấu trúc bậc protein di động khiến chúng bất hoạt, khơng thể kết hợp với chất Khi có bề mặt liên pha dầu nước dẫn đến thay đổi phù hợp khiến trung tâm hoạt động enzyme lipase hoạt động trở lại để liên kết pha kỵ nước bề mặt liên pha (triglyceride) [7], Trong thí nghiệm này, yêu tố khác cố định gồm có pH = 7; nhiệt độ 40°C hàm lượng enzyme (%w) Kết khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dầu dừa/đệm lên hiệu suất trình thủy phân thể Hình Hình ỉ: Ảnh hưởng tỷ lệ dầu dừa/đệm lên hiệu suốt q trình thủy phân giảm xuống cịn 28,2% Khi tăng tỷ lệ đệm: dầu dừa từ đến 4, hiệu thủy phân tăng từ 26,2% đến 35,3% Điều giải thích sử dụng lượng nước thấp làm giảm hoạt động enzyme thúc đẩy phản ứng theo hướng ester hóa Tuy nhiên, sử dụng lượng nước nhiều làm giảm hiệu suất thủy phân lượng dư nước làm giảm diện tích tiếp xúc enzyme dầu dẫn đến tốc độ phản ứng giảm [8], Hiệu suất cao 35,3% tỷ lệ dầu dừa:đệm 1:4 Tỷ lệ chọn để khảo sát yếu tố khác thí nghiệm 3.2 Ánh hưởng hàm lượng enzyme lipase lên hiệu suất trình thủy phân Nồng độ enzyme hỗn hợp đóng vai trị quan trọng q trình thủy phân dầu dừa, ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng thủy phân Do đó, để tìm nồng độ enzyme tối ưu cho phản ứng thủy phân nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ enzyme đến tốc độ phản ứng thủy phân, thí nghiệm thực cách sử dụng nồng độ enzyme khác từ 1-5% khối lượng phản ứng Kết thí nghiệm thể (Hình 2) cho thấy mô'i quan hệ hàm lượng enzyme lipase hiệu suất trình thủy phân thu thí nghiệm khác Hình 2: Ảnh hưởng hàm lượng enzyme lipase lên hiệu suất trình thủy phân Hình biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ dầu dừa/đệm lên hiệu suất trình thủy phân Nhìn chung, tăng lượng nước, hiệu trình thủy phân tăng lên Khi tăng tỷ lệ đệm: dầu dừa từ đến hiệu thủy phân tăng từ 26,2% đến 35.3% Tuy nhiên, đến tỷ lệ định tiếp tục tăng lượng nước làm cho hiệu suất giảm, cụ thể tăng tỷ lệ đệm: dầu dừa từ đến 6, hiệu thủy phân 288 SỐ - Tháng 2/2022 Hình cho thấy ảnh hưởng nồng độ enzyme đến mức độ thủy phân dầu dừa Kết cho thấy gia tăng nồng độ enzyme hỗn hợp phản ứng dẫn đến hiệu suất trình thủy phân tăng lên Mức độ thủy phân dầu dừa thu HĨA HỌC-CƠNG NGHỆ THựC PHÃM nồng độ enzyme 1%, 2%, 3% 4% 5% 24,2%, 35,3%, 41,3%, 40,5% 40,6% sau Hiệu thủy phân tăng nhanh tăng nồng độ enzyme từ đến 3%, đạt giá trị cao nồng độ 3% với hiệu thủy phân dầu gan cá tuyết với nồng độ enzyme 2% Sự khác biệt khác biệt chất nền, phương pháp thủy phân loại enzyme sử dụng Trong nghiên cứu này, loại enzyme sử dụng loại enzyme thương mại công nghiệp với định 41,3% Tuy nhiên, tiếp tục tăng nồng độ hướng ứng dụng quy mô lớn nồng độ tối ưu enzym lipase sử dụng 3% Kết luận enzyme lên 4% 5% hiệu suât trình thủy phân dầu dừa thay đổi không đáng kể Enzyme I lipase xúc tác cho trình phản ứng thủy phân diễn mặt phân cách, lượng enzyme mặt phân cách quan trọng Có thể sau nồng độ enzym đạt 3%, bề mặt dung dịch dầuenzym tạo điều kiện thí nghiệm bão hịa enzyme tăng thêm nồng độ enzyme không cho thấy thay đổi hiệu suât phản ứng thủy phân Xu hướng quan sát sô' nghiên cứu khác [9], So với số nghiên cứu khác thủy phân dầu dừa nồng độ enzyme sử dụng nghiên cứu cao Virendra K Rathod cộng [9] thủy phân dầu thầu dầu cho kết tốt nồng độ enzyme lipase 1% Sharma cộng [5] sử dụng enzyme Candida rugosa lipase để thủy phân Trong nghiên cứu này, trình thủy phân dầu dừa thu hồi axit béo tự sử dụng xúc tác enzyme lipase thực thông qua xác định yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trình thủy phân dầu dừa Kết nghiên cứu cho thấy trình thủy phân dầu dừa đạt hiệu suất cao 41,3% thủy phân với xúc tác enzyme lipase, với tỷ lệ dầu dừa: đệm 1:4 (% khối lượng) hàm lượng enzyme lipase 3% khối lượng Kết nghiên cứu đóng góp hiểu biết, tư liệu trình thủy phân dầu dừa thu hồi axit béo tự có giá trị cao dầu dừa xúc tác enzyme lipase thực tiễn có đóng góp vào q trình nâng cao giá trị kinh tế dầu dừa Việt Nam ■ Lời cảm ơn: Nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Nguyễn Tất Thành hỗ trợ kinh phí.“Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển khoa học công nghệ NTTƯ đề tài mã số 2021.01 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO: A M Marina, Y B Che Man, s A H Nazimah, and I Amin (2009) Chemical properties of virgin coconut oil Journal of the American Oil Chemists' Society, 86(4), 301-307 A Boulila, and A Bejaoui (2015) Lycium intricatum Boiss: An unexploited and rich source of unsaturated fatty acids, 4-desmethylsterols and other valuable phytochemicals Lipids in Health and Disease, 14(1), -6 J E Lee, p V Vadlani, Y N Guragain, K Y San, and D H Min (2018) Production of free fatty acids from switchgrass using recombinant Escherichia coli Biotechnology Progress, 34( 1), 91 -98 R Morales-Medina, M Munio, A Guadix, E M Guadix, and F Camacho (2018) A lumped model of the lipase catalyzed hydrolysis of sardine oil to maximize polyunsaturated fatty acids content in acylglycerols Food Chemistry, 240, 286-294 A Sharma, s p Chaurasia, and A K Dalai (2013) Enzymatic hydrolysis of cod liver oil for the fatty acids production Catalysis today, 207 93-100 SỐ - Tháng 2/2022 289 TẠP CHÍ CÔNG THƯƠNG M c p Zenevicz, A Jacques, A F Furigo Jr, J V Oliveira, and D de Oliveira (2016) Enzymatic hydrolysis of soybean and waste cooking oils under ultrasound system Industrial Crops and Products, 80, 235-241 A A Mendes, p c Oliveira, and H F de Castro (2012) Properties and biotechnological applications of porcine pancreatic lipase Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 78, 119-134 A Anand, and L R Weatherley (2018) The performance of microbial lipase immobilized onto polyolefin supports for hydrolysis of high oleate sunflower oil Process Biochemistry, 68 100-107 V K Rathod, and A B Pandit (2009) Effect of various additives on enzymatic hydrolysis of castor oil Biochemical Engineering Journal, 47(1-3), 93-99 Ngày nhận bài: 4/1/2022 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 4/2/2022 Ngày chấp nhận đăng bài: 14/2/2022 Thông tin tác giả: ThS ĐỖ ĐÌNH NHẬT TRẦN LÊ VĨ AN PHẠM THỊ THANH HƯƠNG PHẠM THỊ THƯƠNG Khoa Kỹ thuật thực phẩm Môi trường Đại học Nguyễn Tất Thành EFFECT OF REACTION CONDITIONS ON THE LIPASE-CATALYZED HYDROLYSIS OF COCONUT OIL • MSc DO DINH NHAT1 • TRAN LE VI AN1 • PHAM THI THANH HUONG • PHAMTHITHUONG1 ’Faculty of Environmental and Food Engineering Nguyen Tat Thanh University ABSTRACT: This study examines the hydrolysis of coconut oil to recover free fatty acids by using lipase catalysis and explores the factor affecting the hydrolysis efficiency of coconut oil The highest yield of this hydrolysis is up to 41.3% when the coconut oil is hydrolyzed for hours with the ratio of coconut oil/buffer of 1/4 and the lipase content of 3% This study’s results are a premise to apply the hydrolysis of coconut oil to recover free fatty acids on a larger scale Keywords: hydrolysis, coconut oil, lipase 290 So - Tháng 2/2022 ... lượng enzyme lipase hiệu suất q trình thủy phân thu thí nghiệm khác Hình 2: Ảnh hưởng hàm lượng enzyme lipase lên hiệu suất trình thủy phân Hình biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ dầu dừa/ đệm lên hiệu suất. .. định yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trình thủy phân dầu dừa Kết nghiên cứu cho thấy trình thủy phân dầu dừa đạt hiệu suất cao 41,3% thủy phân với xúc tác enzyme lipase, với tỷ lệ dầu dừa: đệm 1:4... Kết thảo luận 3.1 Ánh hưởng tì lệ dầu dừa/ đệm lên hiệu suất trình thủy phân Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trình thủy phân dầu dừa enzyme lipase tỷ lệ dầu dừa/ đệm enzyme lipase hoạt động bề