Nghiên cứu làm giàu dha docosahexaenoic acid trong dầu mỡ cá ba sa pangasius bocourti thô bằng phương pháp enzym và chưng cất phân đoạn

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP HCM TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KH & CN TRẺ TP HCM chương trình vườn ươm sáng tạo khoa học kỹ thuật trẻ Đề tài: NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU DHA (DOCOSAHEXAENOIC ACID) TRONG DẦU MỢ CÁ BASA (PANGASIUS BOCOURTI) THÔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME VÀ CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN (Đã chỉnh sửa theo góp ý Hội đồng Khoa học ngày 13/02/07) CƠ QUAN CHỦ TRÌ : CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KH & CN TRẺ TP HCM NGUYỄN DIÊN SANH Tp HCM, tháng năm 2006 SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP HCM TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KH & CN TRẺ TP HCM chương trình vườn ươm sáng tạo khoa học kỹ thuật trẻ Đề tài: NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU DHA (DOCOSAHEXAENOIC ACID) TRONG DẦU MỢ CÁ BASA (PANGASIUS BOCOURTI) THÔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME VÀ CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN (Đã chỉnh sửa theo góp ý Hội đồng Khoa học ngày 13/02/07) CƠ QUAN CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI CỐ VẤN KHOA HỌC CỐ VẤN KỸ THUẬT ĐỒNG CHỦ NHIỆM CỘNG TÁC VIÊN : : : : : : TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KH & CN TRẺ TP HCM ThS NGUYỄN DIÊN SANH PGS TS NGUYỄN TIẾN THẮNG PGS TS HOÀNG ĐỨC NHƯ NCS VŨ ĐĂNG KHÁNH NCS ĐẶNG CHÍ HIỀN CN ĐỖ THỊ TUYẾN ThS DIỆP QUỲNH NHƯ CN LÊ THỊ KIM TRANG Tp HCM, tháng năm 2006 SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP HCM TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KH & CN TRẺ TP HCM chương trình vườn ươm sáng tạo khoa học kỹ thuật trẻ Đề tài: NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU DHA (DOCOSAHEXAENOIC ACID) TRONG DẦU MỢ CÁ BASA (PANGASIUS BOCOURTI) THÔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME VÀ CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN (Đã chỉnh sửa theo góp ý Hội đồng Khoa học ngày 13/02/07) CƠ QUAN CHỦ TRÌ : CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KH & CN TRẺ TP HCM NGUYỄN DIÊN SANH Tp HCM, tháng năm 2006 Đề tài hoàn thành với hướng dẫn, dìu dắt giúp đỡ tận tình Thầy TS Nguyễn Tiến Thắng Thay mặt nhóm nghiên cứu, xin chân thành gửi đến Thầy lời cảm ơn sâu sắc Xin chân thành cảm ơn Thầy PGS TS Hoàng Đức Như động viên, cố vấn khoa học kỹ thuật để hoàn thành tốt đề tài Tôi xin ghi ơn anh NCS Vũ Đăng Khánh giúp đỡ nhiều việc chọn tiến hành đề tài, giải vấn đề khó khăn trình thực đề tài Đại diện nhóm nghiên cứu, xin chân thành cảm ơn Sở Khoa học- Công nghệ Môi trường, Trung Tâm phát triển Khoa học Công nghệ Trẻ tạo điều kiện tốt cho hoạt động nghiên cứu khoa học, hỗ trợ kinh phí cho thực đề tài Nhân đây, xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô, anh chị bạn trong nhóm nghiên cứu tích cực tham gia thực đề tài Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn Cô PGS TS Phạm Thị Ánh Hồng, Cô PGS TS Đồng Thị Thanh Thu, Thầy Cô khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh tận tình truyền đạt kiến thức kinh nghiệm q báu, dìu dắt suốt trình theo học Trường Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2006 Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Diên Sanh MỤC LỤC Lời cảm ơn Mục lục Các kí hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình Phần 1: Đặt vấn đề Phaàn 2: Tổng quan tài liệu .4 2.1 Hiện trạng xu hướng phát triển nghề nuôi cá basa 2.2 Giới thiệu cá basa 2.3 Mỡ cá basa 2.4 Giới thiệu DHA vai trò DHA 2.4.1 Tình hình nghiên cứu DHA nước giới 2.4.2 DHA (Docosahexaenoic acid) 2.4.3 Vai trò DHA .10 2.4.4 Nguồn nguyên liệu chứa DHA 13 2.5 Giới thiệu enzyme lipase 13 2.5.1 Enzyme esterase vaø lipase .13 2.5.2 Enzyme lipase 14 2.6 Phương pháp làm giàu DHA EPA 23 2.6.1 Laøm giaøu DHA vaø EPA phương pháp vật lý hoá học truyền thống 23 2.6.2 Laøm giaøu DHA vaø EPA phương pháp enzyme 26 Phần 3: Vật liệu – phương pháp 30 3.1 Nguyên vật liệu .30 3.2 Phương pháp nghiên cứu .32 3.2.1 Thu nhaän dầu mỡ thô từ mỡ cá basa phương pháp gia nhiệt 32 3.1.2 Xác định độ ẩm hàm lượng chất bay dầu mỡ cá basa 32 3.1.3 Xác định nước hoạt tính (water activity - aw) dầu mỡ cá basa 32 3.1.4 Xác định tỷ trọng dầu mỡ cá basa .33 3.1.5 Xác định độ nhớt dầu cá basa 33 3.1.6 Xác định trọng lượng phân tử trung bình glyceride dầu mỡ cá basa 33 3.1.7 Xác định số acid dầu mỡ caù basa 33 3.1.8 Xác định số xà phòng hóa dầu mỡ cá basa 33 3.1.9 Xác định số ester dầu mỡ cá basa 33 3.1.10 Xác định số peroxit dầu mỡ cá basa 33 3.1.11 Xác định số iod dầu mỡ cá basa 33 3.1.12 Xác định thành phần hàm lïng acid béo dầu mỡ cá basa .33 3.1.13 Xác định hoạt tính enzyme lipase 34 3.2.14 Làm giàu DHA dầu mỡ cá basa phương pháp thuỷ phân dầu cá, với xúc tác enzyme lipase 36 3.2.15 Phương pháp làm giàu DHA dầu thô cá basa enzyme lipase kết hợp với chưng cất phân đoạn 39 Phần 4: Kết – thảo luaän 42 4.1 Thu nhận dầu mỡ thô từ mỡ cá basa phương pháp gia nhiệt 42 4.2 Xác định trọng lượng phân tử trung bình số tiêu vật lý hóa sinh dầu mỡ cá basa 43 4.2.1 Xác định trọng lượng phân tử trung bình triglyceride acid béo 43 4.2.2 Xác định tiêu vật lý 44 4.3 Xác định số hoá lý 46 4.4 Xác định thành phần hàm lượng acid béo dầu mỡ cá basa 47 4.5 Làm giàu DHA phương pháp thuỷ phân chọn lọc dầu cá basa, xúc tác enzym lipase .51 4.5.1 Thủy phân triglyceride dầu cá basa, xúc tác enzyme lipase từ nấm Rhizopus oryzae (ROL) với nồng độ khác 52 4.5.2 Làm giàu DHA thủy phân dầu cá dùng enzyme lipase từ nấm Rhizopus oryzae với nồng độ enzyme cố định, thời gian thay đổi 54 4.6 Làm giàu DHA phương pháp ethanol giải chọn lọc dầu cá basa, xúc tác enzym lipase kết hợp với chưng cất phân đoạn 57 4.6.1 Thực phản ứng ethanol giải chọn lọc enzyme lipase .59 4.6.2 Tách chiết ethyl ester khỏi hỗn hợp acylglycerol phương pháp chưng cất phân đoạn 61 4.7 Đánh giá so sánh hiệu quy trình làm giàu 67 4.8 Hiệu kinh tế quy trình làm giàu DHA EPA dầu mỡ cá basa 68 Phaàn 5: Kết luận – đề nghị 72 5.1 Kết luận 72 5.2 Đề nghị 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC CÁC CHỮ VIẾT TAÉT AA: Arachidonic acid ALA: Alpha-linolenic acid aw: Activity water (nước hoạt tính) DHA: Docosahexaenoic acid EPA: Ecosapentaenoic acid FFA: Fatty acid GC: Gas Chromatography (sắc ký khí) LA: Linoleic acid LC PUFAs: Long chain polyunsaturated fatty acids (caùc acid béo không bão hoà nhiều nối đôi mạch dài) O: Oleic acid P: Palmitic acid PFL: Lipase từ Pseudomonas fluorescens ROL: Lipase từ Rhizopus oryzae PUFAs: Polyunsaturated fatty acids (các acid béo không bão hoà nhiều nối đôi) S: Stearic acid DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần acid béo (%) có dầu mỡ cá basa thô tinh luyện Bảng 2.2 Ảnh hưởng ion kim loại lên hoạt tính lipase .18 Bảng 2.3 Tính đặc hiệu chất lipase 19 Bảng 2.4 Các phương pháp làm giàu DHA EPA dầu cá 24 Bảng 4.1 Hiệu suất thu nhận sản phẩm dầu mỡ từ mỡ cá basa ban đầu 42 Bảng 4.2 Trọng lượng trung bình triglyceride acid béo dầu cá basa 44 Bảng 4.3 Các tiêu vật lý dầu mỡ cá basa 45 Bảng 4.4 Các số hóa sinh dầu mỡ cá basa 47 Bảng 4.5 Thành phần hàm lượng acid béo dầu mỡ cá basa 48 Bảng 4.6 So sánh hàm lượng EPA DHA dầu cá basa số dầu cá thương mại khác .50 Baûng 4.7 Hàm lượng EPA, DHA tổng acid béo không no, đa nối đôi phân đoạn dầu mỡ cá basa 51 Bảng 4.8 Mức độ thủy phân dầu cá nồng độ enzyme theo thời gian phản ứng khác 52 Bảng 8.9 Giá trị HC50 theo thời gian phản ứng .53 Bảng 4.10 Phần trăm acylglycerol không thủy phân theo khoảng thời gian phản ứng khác nhau, với nồng độ lipase cố định 900 UI/ g 55 Bảng 4.11 Mức độ làm giàu EPA DHA phân đoạn acylglycerol dầu cá basa theo theo thời gian .56 Baûng 4.12 Hiệu suất thu hồi DHA EPA sản phẩm sau phản ứng thuỷ phân chon lọc lipase từ nấm Rhizopus oryzae 24 giơ 58 Bảng 4.13 Mức độ làm giàu DHA EPA phương pháp ethanol giải chọn lọc kết hợp với chưng cất short-path theo thời gian phản ứng .62 Bảng 14 Hiệu suất thu hồi DHA EPA sản phẩm sau qua chưng cất phân đoạn phản ứng ethanol giải chon lọc 20 65 Bảng 4.15 So sánh hiệu quy trình làm giàu DHA EPA 67 Bảng 4.16 Ước tính chi phí sản xuất 1kg sản phẩm dầu cá giàu DHA EPA theo phương pháp thủy phân enzyme 69 Bảng 4.17 Ước tính chi phí sản xuất 1kg sản phẩm dầu cá giàu DHA theo phương pháp ethanol giải kết hợp với chưng cất phân đoạn 70 I Phụ lục PHỤ LỤC a) b) c) d) Hình I Hỗn hợp triacylglycerol sau chưng cất phân đoạn (a) Hỗn hợp methyl hoá (b), tách lớp (c) chiết dung môi (d) Phụ lục II Hình II: Phiếu kết phân tích GC thành phần acid béo mỡ cá basa thô Phụ lục III Hình III: Sắc ký đồ acid béo dầu mỡ cá basa thô (phân tích Trung tâm Dịch vụ Phân tích thí nghiệm) Hình IV: Sắc ký đồ acid béo dầu mỡ cá basa thô (phân tích Phân viện Khoa học vật liệu ứng dụng) Phụ lục IV Hình V: Sắc ký đồ acid béo phân đoạn acylglycerol sau phản ứng thuỷ phân đặc hiệu Hình VI: Sắc ký đồ acid béo phân đoạn acylglycerol sau phản ứng thuỷ phân đặc hiệu Phụ lục V Hình VII: Sắc ký đồ acid béo phân đoạn acylglycerol sau phản ứng thuỷ phân đặc hiệu 12 Hình VIII: Sắc ký đồ acid béo phân đoạn acylglycerol sau phản ứng thuỷ phân đặc hiệu 16 Phụ lục VI Hình IX: Sắc ký đồ acid béo phân đoạn acylglycerol sau phản ứng thuỷ phân đặc hiệu 20 Hình X: Sắc ký đồ acid béo phân đoạn acylglycerol sau phản ứng thuỷ phân đặc hiệu 24 Phụ lục VII Hình XI: Sắc ký đồ acid béo phân đoạn acylglycerol sau phản ứng thuỷ phân đặc hiệu 28 Hình XII: Sắc ký đồ acid béo phân đoạn acylglycerol lại sau chưng cất phân đoạn hỗn hợp phản ứng ethanol giải đặc hiệu 20 Phụ lục VIII Hình XIII: Sắc ký đồ acid béo phân đoạn acylglycerol lại sau chưng cất phân đoạn hỗn hợp phản ứng ethanol giải đặc hiệu 24 Hình XIV: Sắc ký đồ acid béo phân đoạn acylglycerol lại sau chưng cất phân đoạn hỗn hợp phản ứng ethanol giải đặc hiệu 50 Phụ lục IX Hình XV: Phổ hấp thu nguyên tử DHA chuẩn Hình XVI: Phổ hấp thu nguyên tử DHA mẫu so với chuẩn Phụ lục X Hình XVII: Phổ hấp thu nguyên tử EPA chuẩn Hình XVIII: Phổ hấp thu nguyên tử EPA mẫu so với chuẩn Phụ lục XI Hình XIX: Nước hoạt tính ổn định nguyên liệu (theo Labuza) Bảng I: Nước hoạt tính dầu mỡ cá basa thô Phụ lục XII Bảng II: Nước hoạt tính mỡ cá basa (phần đặc) Bảng III: Nước hoạt tính dầu cá basa (phần lỏng) Phụ lục XIII Bảng IV: Giá trị HC50 theo nồng độ lipase, thời gian phản ứng cố định 24 Phụ lục XIV Bảng V: Giá trị HC50 theo thời gian phản ứng, nồng độ lipase 900UI/2g dầu cá CÁC CHI TIẾT ĐƯC CHỈNH SỬA TRONG BÁO CÁO (Theo góp ý hội đồng khoa học ngày 13/02/07) STT Trước sửa (Pangasius bocouri) giải pháp xử lý lipase đơn vị 0.17 không có: “So với kết nghiên cứu tác giả Võ Tấn Hậu (2004), sản phẩm làm giàu DHA từ mỡ cá basa theo phương pháp tạo phức với urea chứa 41% DHA, hiệu suất thu hồi đạt 1%” không có: “(dưới 1000C)” d : Theo tài liệu [18] không có: “Sản phẩm làm giàu chứa 3,84% DHA 0,82% EPA” 10 không có: “Sản phẩm làm giàu chứa 12,20% DHA 1,59% EPA” không có: “so với sản phẩm thương mại giới” Sửa thành Trang Ghi (Pangasius bocourti) dòng từ lên giải pháp sử dụng lipase dòng 12 từ xuống có đơn vị % 50 bảng 4.6 0.48 50 bảng 4.6 d 50 dòng 12 từ : Theo tài liệu [21] lên có: “So với kết nghiên 58 dòng 9-11 từ xuống cứu tác giả Võ Tấn Hậu (2004), sản phẩm làm giàu DHA từ mỡ cá basa theo phương pháp tạo phức với urea chứa 41% DHA, hiệu suất thu hồi đạt 1%” có: “(dưới 1000C)” thêm: “Sản phẩm làm giàu chứa 3,84% DHA 0,82% EPA” có: “Sản phẩm làm giàu chứa 12,20% DHA 1,59% EPA” có: “so với sản phẩm thương mại giới” 72 72 dòng từ xuống dòng 11 từ xuống 72 13-14 từ xuống 72 dòng từ lên