Vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) là một nhóm các vi sinh vật quang tự dƣỡng, phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có nhiều ứng dụng trong một số lĩnh vực nhƣ: sản xuất các chất có hoạt tín[r]
(1)BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-
Trần Thị Thu Quỳnh
TỐI ƢU HÓA ĐIỀU KIỆN TÁCH CHIẾT VÀ LÀM GIÀU AXIT BÉO KHÔNG NO OMEGA-6, 7, TỪ SINH KHỐI
VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP
LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC THỰC NGHIỆM
(2)BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-
Trần Thị Thu Quỳnh
TỐI ƢU HÓA ĐIỀU KIỆN TÁCH CHIẾT VÀ LÀM GIÀU AXIT BÉO KHÔNG NO OMEGA-6, 7, TỪ SINH KHỐI
VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP
Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 8420114
LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC THỰC NGHIỆM NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
Cán hƣớng dẫn Cán hƣớng dẫn
TS Hoàng Thị Yến GS TS Đặng Diễm Hồng
(3)LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài: “Tối ƣu hóa điều kiện tách chiết làm giàu axit béo không no omega-6, 7, từ sinh khối vi khuẩn tía quang hợp” trực tiếp thực dƣới hƣớng dẫn TS Hoàng Thị Yến GS TS Đặng Diễm Hồng Số liệu kết nghiên cứu luận văn hồn tồn xác, trung thực Mọi thông tin nội dung tham khảo báo cáo đƣợc trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm nguồn gốc
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan này!
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Học viên
(4)LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian học tập nghiên cứu, để hoàn thành luận văn này, trƣớc tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới TS Hoàng Thị Yến - cán Phịng Thí nghiệm trọng điểm Cơng nghệ gen GS TS Đặng Diễm Hồng - nguyên trƣởng Phịng Cơng nghệ tảo, Viện Cơng nghệ sinh học, Viện Hàn lâm khoa học Công nghệ Việt Nam, ngƣời thầy trực tiếp hƣớng dẫn, lên ý tƣởng, định hƣớng nghiên cứu, tận tình bảo truyền đạt kinh nghiệm quý báu cho em suốt thời gian thực đề tài nghiên cứu
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Ths Lê Thị Thơm, Ths Lƣu Thị Tâm - cán Phịng Cơng nghệ tảo, Viện Cơng nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam hƣớng dẫn, nhiệt tình giúp đỡ em thí nghiệm gặp khó khăn truyền đạt cho em kinh nghiệm quý giá công tác nghiên cứu Sinh học
Luận văn đƣợc thực kinh phí Đề tài “Nghiên cứu quy trình cơng nghệ sản xuất omega 6, 7, từ vi khuẩn tía quang hợp ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm dược phẩm” TS Hoàng Thị Yến làm chủ nhiệm thuộc Đề án phát triển ứng dụng công nghệ sinh học lĩnh vực công nghiệp chế biến Bộ Công thƣơng, năm 2017-2020
Em xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám đốc, thầy, cô giáo thuộc Khoa Cơng nghệ sinh học Phịng Đào tạo, Quản lý Khoa học Hợp tác quốc tế Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học công nghệ Việt Nam tạo điều kiện, hƣớng dẫn, truyền đạt cho em nhiều kiến thức trình học tập Học viện
Xin cảm ơn gia đình, bạn bè ngƣời thân động viên, hậu phƣơng vững giúp em có động lực học tập
Em xin chân thành cảm ơn!
Học viên
(5)DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Tên đầy đủ Tên tiếng Việt
VKTQH Vi khuẩn tía quang hợp
MUFA Monounsaturated fatty acid Axit béo không bão hào nối đôi
PUFA Polyunsaturated fatty acid Axit béo khơng bão hịa đa nối đơi
SFA Saturated fatty acid Axit béo bão hịa
UFA Unsaturated fatty acid Axit béo khơng bão hịa OD Optical density Mật độ quang
TFA Total fatty acid Axit béo tổng số
SKK Sinh khối khô
ω Omega Omega
(6)DANH MỤC BẢNG
Trang Bảng 2.1 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng kim loại nặng mẫu
dầu sinh học 36
Bảng 2.2 Phƣơng pháp xác định tiêu vi sinh vật có dầu sinh
học 37
Bảng 3.1 Hàm lƣợng sinh khối khô, lipid omega-3, 6, 7,
VKTQH nuôi bể quang sinh thể tích 1m3 38 Bảng 3.2 Thành phần axit béo hỗn hợp MUFAs PUFAs với tỷ
lệ TFA: urê khác 46
Bảng 3.3 Hiệu suất thu hồi MUFAs, PUFAs số iot mẫu thu
đƣợc sau lần tạo phức với urê 50
Bảng 3.4 Phân tích tiêu cảm quan, hóa lý mẫu dầu sinh học
omega-6, 7, 54
Bảng 3.5 Kết phân tích hàm lƣợng omega-6, 7, 55 Bảng 3.6 Kết phân tích dƣ lƣợng urê, kim loại nặng dầu
(7)DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1 Tổng hợp axit béo 17
Hình 1.2 Phản ứng ester hóa dầu mỡ 21
Hình 3.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ lên hiệu suất tách chiết TFA từ sinh
khối VKTQH 40
Hình 3.2 Ảnh hƣởng chất xúc tác lên hiệu suất tách chiết TFA từ
sinh khối VKTQH 41
Hình 3.3 Ảnh hƣởng tỷ lệ sinh khối/ dung môi lên hiệu suất tách
chiết TFA từ sinh khối VKTQH 42
Hình 3.4 Ảnh hƣởng thời gian lên hiệu suất tách chiết TFA từ
sinh khối VKTQH 43
Hình 3.5 Ảnh hƣởng điều kiện khuấy trộn lên hiệu suất tách chiết
TFA từ sinh khối VKTQH 43
Hình 3.6 Hiệu suất tách chiết SFAs (A) MUFAs, PUFAs (B)
tỷ lệ TFA: urê khác 45
Hình 3.7 Hiệu suất tách chiết SFAs (A) MUFAs, PUFAs (B)
tỷ lệ TFA: urê : methanol khác 47 Hình 3.8 Hiệu suất tách SFAs (A) MUFAs, PUFAs (B) nhiệt
độ khác 49
Hình 3.9 Sơ đồ quy trình tách chiết làm giàu axit béo không no
omega-6, 7, từ sinh khối VKTQH 51
Hình 3.10 Hình ảnh minh họa trình làm giàu hỗn hợp axit béo
(8)1
MỤC LỤC
Trang LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 TỔNG QUAN VỀ LIPID, AXIT BÉO KHÔNG NO MỘT NỐI ĐÔI (MUFAs) VÀ ĐA NỐI ĐÔI (PUFAs) (DẠNG OMEGA-6, 7, 9)
1.1.1 Giới thiệu lipid
1.1.2 Giới thiệu MUFAs PUFAs (dạng omega-6, 7, 9) 1.1.3 Các nguồn cung cấp omega-6, 7, 9 1.2 TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP (VKTQH) 13
1.2.1 Định nghĩa 13
1.2.2 Sinh thái học VKTQH 14
1.2.3 Ứng dụng VKTQH 14
1.2.4 Khả sinh tổng hợp axit béo không no VKTQH 17 1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT VÀ TINH SẠCH DẦU 19
1.3.1 Các phƣơng pháp tách chiết dầu 19
1.3.2 Các phƣơng pháp làm giàu 23
1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU OMEGA-6, 7, TRÊN THẾ GIỚI
VÀ Ở VIỆT NAM 25
1.4.1 Tình hình nghiên cứu giới 25 1.4.2 Tình hình nghiên cứu Việt nam 27 CHƢƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU 29
(9)2
2.2 ĐỐI TƢỢNG VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 29
2.2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 29
2.2.2 Vật liệu nghiên cứu 29
2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30
2.3.1 Phƣơng pháp chuyển vị ester trực tiếp từ sinh khối để tạo hỗn
hợp axit béo dạng methyl ester 30
2.3.2 Tối ƣu thông số trình tách chiết TFA 31 2.3.3 Làm giàu hỗn hợp axit béo omega-6, 7, dầu vi khuẩn tía
bằng phƣơng pháp tạo phức với ure 32
2.3.4 Phƣơng pháp phân tích thành phần axit béo dầu 33 2.3.5 Phƣơng pháp xác định trạng thái cảm quan 34 2.3.6 Phƣơng pháp xác định số axit 34 2.3.7 Phƣơng pháp xác định số iot 35 2.3.8 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng urê 35 2.3.9 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng kim loại nặng dầu
sinh học 36
2.3.10 Phƣơng pháp xác định vi sinh vật dầu sinh học 37
2.3.11 Phƣơng pháp xử lý thống kê 37
CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38
3.1 HÀM LƢỢNG SINH KHỐI KHÔ, LIPID VÀ THÀNH PHẦN AXIT BÉO (OMEGA-6, 7, 9) CỦA SINH KHỐI HỖN HỢP CHỦNG VKTQH SẢN XUẤT TRONG BỂ QUANG SINH THỂ
TÍCH 1M3 38
3.2 TỐI ƢU ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG TÁCH CHIẾT TFA TỪ
SINH KHỐI KHÔ VKTQH 39
3.2.1 Kết xác định ảnh hƣởng nhiệt độ phản ứng 39 3.2.2 Kết xác định ảnh hƣởng chất xúc tác 40 3.2.3 Kết xác định ảnh hƣởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung mơi
(khối lƣợng/ thể tích) 41
(10)3
3.3 TỐI ƢU ĐIỀU KIỆN LÀM GIÀU OMEGA-6, 7, TỪ HỖN HỢP AXIT BÉO TỔNG SỐ THU ĐƢỢC BẰNG PHƢƠNG PHÁP
TẠO PHỨC VỚI URÊ 44
3.3.1 Kết xác định ảnh hƣởng tỷ lệ hỗn hợp TFA: urê
quá trình làm giàu hỗn hợp axit béo 44
3.3.2 Kết xác định ảnh hƣởng tỷ lệ TFA: urê: methanol
quá trình làm giàu hỗn hợp axit béo 47
3.3.3 Kết xác định ảnh hƣởng nhiệt độ kết tinh
trình làm giàu hỗn hợp axit béo 48
3.3.4 Kết nghiên cứu tăng hiệu suất thu hồi omega-6, 7,
bằng việc tạo phức lần với urê 49
3.4 QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT VÀ LÀM GIÀU AXIT BÉO KHÔNG NO OMEGA-6, 7, TỪ SINH KHỐI VKTQH 50 3.5 KẾT QUẢ KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG DẦU SINH HỌC OMEGA-6, 7, TÁCH CHIẾT ĐƢỢC SAU QUÁ TRÌNH LÀM
GIÀU 54
3.5.1 Kết xác định tiêu cảm quan, hóa lý 54 3.5.2 Kết xác định thành phần axit béo 55 3.5.3 Kết xác định dƣ lƣợng urê, kim loại nặng 55 3.5.4 Kết tiêu vi sinh vật có dầu sinh học omega-6, 7, 56
CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58
KẾT LUẬN 58
KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC
PHỤ LỤC PHỤ LỤC
(11)4
MỞ ĐẦU
Thực phẩm bảo vệ sức khỏe (thực phẩm chức năng) giàu omega-3, 6, 7, đƣợc chứng minh có vai trị quan trọng việc giảm nguy mắc bệnh tim mạch, giảm cân, tiêu hóa, giữ ẩm cho da, tóc móng tay, giảm đau dây thần kinh, đái tháo đƣờng Omega-3, 6, có nhiều loại dầu động, thực vật nhƣ dầu oliu, dầu đậu nành, dầu hạt hƣớng dƣơng, dầu cá thu, cá hồi, cá basa Tuy nhiên, omega-7 lại khan giới động vật thực vật Chúng chủ yếu đƣợc chiết xuất từ hắc mai biển dầu macadamia Hiện loài vi tảo biển loài vi khuẩn sinh dầu nguồn nguyên liệu thay cho việc sản xuất axit béo không no
(12)5
Hai chủng VKTQH Rhodovulum sulfidophilum HPB.6 R sphaeroides VTN.2 đƣợc phân lập Việt Nam có đặc điểm: sinh trƣởng mạnh (với mật độ quang đo bƣớc sóng 660nm - ∆OD660 >1,2); lipit tổng số
cao (đạt đến 20% SKK) hàm lƣợng omega-6, 7, cao (chiếm 80% so với TFA) có tiềm sử dụng làm nguyên liệu cho thực phẩm bảo vệ sức khỏe giàu omega-6, 7, Tuy nhiên, hàm lƣợng axit béo nhƣ hiệu suất trình tách chiết axit béo từ sinh khối VKTQH lại phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trƣờng nuôi điều kiện tách chiết Hiện chƣa có nghiên cứu tách chiết omega đối tƣợng VKTQH Chính vậy, chúng tơi tiến hành thực luận văn với tiêu đề “Tối ưu hóa điều kiện tách chiết và làm giàu axit béo không no omega-6, 7, từ sinh khối vi khuẩn tía quang hợp”. Luận văn đƣợc thực với mục tiêu nội dung nghiên cứu nhƣ sau:
Với mục tiêu:
Có đƣợc điều kiện thích hợp cho tách chiết axit béo tổng số (TFA) từ sinh khối khô VKTQH làm giàu axit béo không no omega-6, 7, phƣơng pháp tạo phức với urê
Nội dung nghiên cứu đề tài:
- Tối ƣu điều kiện phản ứng tách chiết TFA từ sinh khối VKTQH; - Tối ƣu điều kiện làm giàu omega-6, 7, từ TFA thu đƣợc phƣơng pháp tạo phức với urê;
- Xây dựng quy trình tách chiết làm giàu axit béo không no omega-6, 7, từ sinh khối khô VKTQH;
(13)6
CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 TỔNG QUAN VỀ LIPID, AXIT BÉO KHÔNG NO MỘT NỐI ĐÔI (MUFAs) VÀ ĐA NỐI ĐÔI (PUFAs) (DẠNG OMEGA-6, 7, 9)
1.1.1 Giới thiệu lipid
Lipid hợp chất hữu tự nhiên phổ biến tế bào thể sống Lipid thực phẩm đƣợc cung cấp từ động vật thực vật Lipid có nguồn gốc thực vật nhƣ bơ thực vật, dầu tinh luyện, shortening, đậu nành, đậu lạc, vừng Lipid có nguồn gốc động vật nhƣ: trứng, thịt, cá, thuỷ sản Các lipid có nguồn gốc động vật gọi mỡ, lipid có nguồn gốc thực vật gọi dầu Chúng có thành phần hoá học cấu tạo khác nhƣng có tính chất chung khơng hồ tan nƣớc mà hồ tan dung mơi hữu nhƣ: ether, cloroform, n-hexan, benzen… Lipid hợp phần cấu tạo quan trọng màng sinh học tế bào, nguồn cung cấp lƣợng (37,6.106
J/kg), nguồn cung cấp vitamin A, D, E, F K cho thể sống [1]
Trong thực phẩm, lipid có nhiều loại nhƣ: phospholipid, triglycerid, cholesterol, glycolipid, lipoprotein sáp với nhóm là: lipid đơn giản cấu tạo bao gồm hydro (H), carbon (C), oxy (O) lipid phức tạp có tạo phức ngồi C, H, O cịn có thành phần khác nhƣ P, S Những hợp chất thuộc lipid tồn tự nhiên đa dạng nhƣ: hydrocacbon bậc cao, ancohol, aldehyde, axit béo sản phẩm thứ cấp chúng nhƣ glycerid, sáp, phospholipid, glucolipid, sulfolipid [1]
(14)7
hydrocacbon… Các axit béo có mặt thành phần lipid thực vật, động vật cạn thƣờng có từ 16 đến 20 nguyên tử cacbon phân tử Trong sinh vật biển thành phần lipid đa phần chứa axit béo mạch dài từ 20 đến 26, chí đến 30 nguyên tử carbon [1]
Axit béo đƣợc chia thành axit béo bão hịa axit béo khơng bão hịa Các axit béo khơng bão hịa gồm axit béo khơng bão hồ đơn (monounsaturated fatty acid - MUFAs) có nối đôi phân tử axit béo không bão hồ đa nối đơi (polyunsaturated fatty acid - PUFAs) có nối đơi phân tử
1.1.2 Giới thiệu MUFAs PUFAs (dạng omega-6, 7, 9)
Các axit béo khơng bão hồ MUFA PUFA đƣợc quan tâm nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực dinh dƣỡng dƣợc phẩm Đây axit béo không thay thể ngƣời tự tổng hợp đƣợc mà phải lấy từ thức ăn bên ngồi [2] MUFAs PUFAs có vai trò sinh học chủ yếu Đầu tiên tham gia vào điều hoà trao đổi lipid, vận chuyển hƣớng tới mô Thứ hai tham gia vào thành phần cấu trúc nên thành tế bào Ngồi ra, số PUFAs cịn đóng vai trị chất cho việc tổng hợp phân tử có hoạt tính sinh học nhƣ prostaglandin, thromboxan leukotrien [3] Các PUFAs đƣợc chia làm nhóm omega-3 omega-6 Ngồi ra, cịn có omega-7, [4]
Tên gọi omega dựa vào liên kết đôi vị trí carbon Mạch hydrocarbon có đầu: đầu nhóm methyl đầu nhóm cacboxyl Chúng đƣợc phân loại theo vị trí liên kết đơi tính từ gốc methyl hay gốc cacboxyl Để vị trí nối đơi mạch cacbon đƣợc tính từ đầu methyl ngƣời ta sử dụng ký hiệu “n” “ω” Các liên kết đơi MUFA, PUFAs đƣợc tính từ gốc carboxyl đƣợc ký hiệu “Δ” Những nhóm omega-6, omega-7 hay omega-9 có liên kết đơi tƣơng ứng vị trí cacbon số 6, hay [2]
(15)8
béo Công thức chung omega-6 CH3(CH2)4(CH=CHCH2)x(CH2)y
COOH Các axit béo họ omega-6 axit linoleic (AL) (C18:2, n-6); axit gamma linoleic (GLA) (C18:3, n-n-6); axit eicosadienoic (C20:2, n-n-6); axit dihomo gamma-linoleic (DGLA) (C20:3, n-6); axit arachidonic (C20:4, n-6); axit docosadienoic (C22:2, n-6) axit docosapetaenoic (DPA) (C22:5, n-6) [5]
Các axit béo omega-7 thuộc họ axit béo khơng no có nối đơi đa nối đơi Chúng có nối đơi C=C vị trí carbon thứ tính từ đầu methyl chuỗi axit béo Công thức chung omega-7 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)nCOOH Các axit béo họ omega-7
axit palmitoleic (C16:1, n-7); axit vaccenic (C18:1, n-7), axit paulinic (C20:1, n-7) axit có nối đơi axit rumenic (C18:2n-7) [6]
Các axit béo omega-9 thuộc họ axit béo không no nối đôi đa nối đơi Chúng có nối đơi C=C vị trí carbon thứ tính từ đầu methyl chuỗi axit béo Công thức chung omega-9 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)nCOOH Các axit béo axit oleic (C18:1,
9); axit elaidic (C18:1, 9); axit gondoic (C20:1, 9); axit mead (C20:3, n-9); axit erucic (C22:1, n-9) axit nervonic (C24:1, n-9) [6]
1.1.3 Vai trò omega-6, 7, sức khỏe ngƣời
Trong khoảng thập kỷ gần đây, axit béo không no nối đôi (MUFAs) đa nối đôi (PUFAs) đƣợc nhà khoa học đặc biệt quan tâm vai trò to lớn chúng mang lại Mặc dù omega-6, có nhiều loại dầu động, thực vật nhƣng omega-7 lại khan giới thực vật động vật Chúng đƣợc chiết xuất chủ yếu từ hắc mai biển dầu macadamia [7]
Tác dụng omega-6 [8]
(16)9
xƣơng, đƣợc uống bổ sung omega-6 giảm bị lỗng xƣơng năm so với khơng bổ sung chất Omega-6 cịn có tách dụng làm đẹp da, kích thích mọc tóc, điều tiết trao đổi chất trì hoạt động hệ thống sinh sản
Tác dụng omega-7 [9]
Sử dụng omega-7 giúp cung cấp dƣỡng chất độ ẩm cần thiết cho da, tóc, chống lại triệu chứng lão hố sớm nhƣ: nếp nhăn, khơ, độ đàn hồi, dấu hiệu lão hoá suy dinh dƣỡng Omega-7 cịn có tác dụng trì mức cholesterol khoẻ mạnh lƣợng đƣờng máu, giúp cho động mạch hoạt động tốt Nghiên cứu gần cho thấy omega-7 có tác dụng bơi trơn màng nhầy, cải thiện nhiều vấn đề viêm loét đƣờng tiêu hố, chống táo bón có lợi cho ngƣời mắc bệnh khô mắt, phụ nữ bị khơ âm đạo ni dƣỡng giữ ẩm cho màng nhầy
Tác dụng omega-9 [10]
Omega-9 có tác dụng giảm cholesterol xấu, giảm nguy mắc bệnh tim mạch, giảm xơ cứng động mạch, giúp tăng cƣờng hệ miễn dịch ổn định lƣợng đƣờng máu
Sự tiêu thụ PUFAs đƣợc khuyến cáo mức trung bình khoảng 6% tổng lƣợng khơng vƣợt q 10% Trong đó, nên giảm hàm lƣợng axit béo bão hoà nên trì mức 8-10% tổng lƣợng hấp thụ Để giảm nguy bệnh kinh niên hàm lƣợng PUFAs mạch dài (DHA - Docosahexaenoic acid, EPA - Eicosapentaenoic acid, DPA) nên d ng 610 mg ngày đàn ông 430 mg ngày phụ nữ Và tỷ lệ omega-6 với omega-3 PUFA nằm 5:1 3:1 tối ƣu cho ngƣời [8]
1.1.3 Các nguồn cung cấp omega-6, 7,
Nguồn cung cấp axit béo omega tự nhiên phong phú đa dạng, nhiều nghiên cứu tách chiết axit béo có nguồn gốc động vật, thực vật đặc biệt vi sinh vật đƣợc nhà khoa học quan tâm vài năm trở lại
(17)10
Nguồn cung cấp omega-6 tự nhiên phong phú, chúng đƣợc tìm thấy hầu hết loại dầu thực vật nhƣ: dầu bắp, dầu hạt vải, dầu hạt nho, dầu mè, dầu đậu nành, dầu hoa hƣớng dƣơng, dầu hoa anh thảo, dầu lý chua đen Omega-6 cịn đƣợc tìm thấy loại gia cầm,trứng gà, mỡ, bơ, lúa mì cứng, ngũ cốc nguyên hạt, bánh mỳ đặc biệt từ Tảo xoắn Spirunila platensis [11]
Không giống nhƣ omega khác, nguồn cung cấp omega-7 giới thực vật giới động vật Chúng đƣợc cung cấp từ dầu cá (các loài cá nƣớc lạnh nhƣ cá hồi, cá ngừ, cá mòi, cá thu), số loại dầu động vật thực vật nhƣ macadamia (Macadamia integrifolia), chủ yếu hắc mai biển (Hippophae rhamnoides) lƣợng nhỏ bơ Hai axit béo omega-7 thƣờng gặp tự nhiên axit palmitoleic (C16:1(n-7)) axit vaccenic (C18:1(n-7)) đƣợc phát năm 1928 mỡ động vật bơ [12]
Nguồn cung cấp omega-9 dầu oliu, dầu macadamia, hồng hoa, dầu hoa hƣớng dƣơng, bơ, hạnh nhân, hạt điều, óc chó, hạt mắc ca, đậu phộng, hồ đào, hồ trăn, hạt cải đinh hƣơng… [10]
Dầu thực vật chứa axit béo khơng bão hồ có mạch carbon 18 (C18:1; C18:2; C18:3) chủ yếu mạch thẳng Trong loại dầu thực vật (dầu lanh, canola đậu tƣơng) chứa PUFAs chủ yếu axit -linolenic (ALA) Các loại dầu khác (dầu bắp, dầu hạt vải, dầu nho) chứa chủ yếu PUFAs omega-6 Các loại axit béo có số carbon 20 22 chủ yếu thu đƣợc từ nguồn cá biển
Nguồn cung cấp PUFAs loài cá nhiều mỡ nhƣ: cá trích, cá thu, cá sardine, cá hồi, cá basa saba Dầu cá biển thực tế hỗn hợp phức tạp axit béo có chiều dài mạch carbon mức độ bão hoà khác Do vậy, việc tinh chúng khó khăn địi hỏi chi phí tốn trƣớc sử dụng chúng vào mục đích khác nhƣ nâng cao giá trị sử dụng sản phẩm tạo so với giá trị ban đầu [13]
(18)11
Mặc d động vật có vú cá biển có số khả việc sinh tổng hợp axit béo (MUFAsvà PUFAs), nhƣng phần lớn chúng lại có nguồn gốc từ chế độ ăn Cá sử dụng sinh vật ph du nhƣ vi khuẩn, nấm bậc thấp, vi tảo động vật nguyên sinh làm thức ăn Những sinh vật từ lâu đƣợc biết đến sinh vật sản xuất sơ cấp chuỗi thức ăn biển đóng vai trị quan trọng việc tổng hợp MUFAsvà PUFAssơ cấp [14] Cá biển nguồn cung cấp nguyên liệu truyền thống để sản xuất axit béo Tuy nhiên, nguồn cung cấp không ổn định mùa vụ khai thác, vị trí địa lý phụ thuộc vào loài cá Hơn dầu cá chứa nhiều cholesterol có mùi vị khó chịu Do đó, cần có nguồn nguyên liệu để sản xuất axit béo Các vi sinh vật bao gồm (nấm, vi khuẩn, tảo biển…) nguồn tiềm cho việc sản xuất axit béo
Vi tảo biển loài vi khuẩn chứa dầu thay dầu cá việc cung cấp axit béo Việc sản xuất axit béo vi sinh vật đƣợc phát triển năm tới chúng có số thuận lợi sau: sản xuất đƣợc dầu quanh năm; khơng phụ thuộc vào mùa vụ kiểm sốt tốt thơng số cần thiết suốt q trình ni cấy So với dầu cá, dầu vi sinh vật thƣờng chứa hàm lƣợng cao axit béo mong muốn thành phần cấu tạo lipid, việc tinh axit béo không no thƣờng dễ dàng [4] Tuy nhiên, điều kiện định để sản xuất axit béo phải lựa chọn đƣợc loài vi sinh vật thích hợp, phải có phƣơng pháp ni trồng tối ƣu nhƣ quy trình cơng nghệ tách chiết làm axit béo rẻ tiền hiệu [15]
Hiện nay, loài vi tảo biển quang tự dƣỡng chứa hàm lƣợng PUFAs cao đƣợc sử dụng ni trồng thuỷ sản Ví dụ: tảo silic, Cryptomonads Eustigmatophytes giàu hai EPA DHA (chiếm 5-35% so với TFA); Eustigmatophytes (Nannochloropsis spp.) có phần trăm axit arachidonic (ARA) cao (0-4% so với TFA); Prasinophytes (4-10% so với TFA) [16]
(19)12
trì đƣợc điều kiện nuôi trồng tối ƣu giảm tạp nhiễm [17]; sản xuất dầu đƣợc tiến hành quanh năm, khơng phụ thuộc vào mùa hay khí hậu; q trình ni trồng kiểm sốt đảm bảo đƣợc chất lƣợng sản phẩm nhƣ mong muốn; mật độ tế bào tảo cao, lên tới 100g khơ/lít; sử dụng kỹ thuật lên men đại đƣợc sử dụng rộng rãi cho việc nuôi trồng vi tảo biển dị dƣỡng [4]
Việc vi khuẩn có khả tổng hợp MUFAs, PUFAs đƣợc nghiên cứu khoảng 20 năm trở trƣớc Tuy nhiên, thời gian ngƣời ta chƣa thực quan tâm nhiều đến lĩnh vực sinh thái biển hố sinh biển [18] Theo thống kê 30% chủng vi khuẩn có khả tổng hợp PUFAs đƣợc phân lập từ vùng có khí hậu lạnh nhƣ v ng biển sâu vùng Nam Cực Chúng bao gồm thành viên nhóm γ-Proteobacteria tổ hợp nhóm Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides Hầu hết chủng có khả tổng hợp PUFAs ƣa lạnh (cần nhiệt độ thấp cho sinh trƣởng) ƣa mặn (cần muối cho sinh trƣởng) [19]
David cộng (1993) phân lập đƣợc 38 chủng vi khuẩn vùng Nam Cực sàng lọc chúng cho mục đích tổng hợp PUFAs Trong số 38 chủng vi khuẩn có chủng có khả tổng hợp đƣợc EPA (các chủng có tổng axit béo từ dạng vết đến 3,3% 13 chủng có khả tổng hợp PUFAs (C18:26, C18:33, C18:43, C18:46) (các chủng có tổng axit béo từ dạng vết đến 7,0%) Từ đến có nhiều lồi vi khuẩn biển đƣợc công bố khả tổng hợp axit béo, điển hình chi: Pseudomonas, Vibrio, Shewanella, Colwellia; Moritella; Psychromonas phân lập từ biển đƣợc chứng minh có khả tổng hợp PUFAs [20]
(20)13
strictum, R sulfidophilum, R adriaticum, R euryhalinum; R tesquicola); Rhodobacter marinus; Rhodopseudomonas palustris; Rhodobacter viridis. 1.2 TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP (VKTQH)
1.2.1 Định nghĩa
Vi khuẩn quang hợp nhóm vi sinh vật tiền nhân có khả tiến hành quang hợp nhƣng khơng thải oxy nhƣ vi khuẩn lam Khi đƣợc chiếu sáng, nhiều lồi nhóm có khả sinh trƣởng quang tự dƣỡng với CO2 nguồn carbon sinh trƣởng quang dị dƣỡng với chất hữu
cơ làm nguồn carbon Đặc trƣng nhóm vi khuẩn quang hợp chứa sắc tố quang hợp bacteriochlorophyll (Bchl) nguồn cho điện tử trình quang hợp nƣớc (nhƣ đối tƣợng quang dƣỡng khác) mà hợp chất khác nhƣ: lƣu huỳnh, hợp chất khử lƣu huỳnh, hydro phân tử hợp chất hữu đơn giản nhƣ axit hữu cơ, đƣờng rƣợu [24]
Theo Hệ thống phân loại Bergey (1989), vi khuẩn quang hợp đƣợc chia làm ba nhóm: vi khuẩn tía quang hợp, vi khuẩn xanh quang hợp nhóm vi khuẩn chứa bacteriochlorophyll (Bchl) (nhƣng khơng xếp vào hai nhóm trên) [25]
Riêng nhóm VKTQH đƣợc chia làm họ:
Họ Chromatiaceae: gồm tất vi khuẩn lƣu huỳnh màu tía
có khả hình thành “giọt” lƣu huỳnh bên tế bào
Họ Ectothiorhodospiraceae: gồm tất vi khuẩn lƣu huỳnh màu tía có khả hình thành “giọt” lƣu huỳnh bên tế bào Họ Rhodospirilaceae: gồm tất vi khuẩn quang hợp không tích lũy giọt lƣu huỳnh
Tuy nhiên, theo Hệ thống phân loại Bergey 2001 [26], VKTQH lại đƣợc chia thành nhóm:
“Alphaproteobacteria” gồm nhóm vi khuẩn tía khơng lƣu huỳnh