Nghiên cứu hàm lượng lipit thành phần và hàm lượng các axit béo có trong một số loại rong điển hình ở việt nam

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN BÁ HUY NGHIÊN CỨU HÀM LƢỢNG LIPIT, THÀNH PHẦN VÀ HÀM LƢỢNG CÁC AXIT BÉO CÓ TRONG MỘT SỐ LOẠI RONG ĐIỂN HÌNH Ở VIỆT NAM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Cơng nghệ Thực phẩm Khoa : CNSH-CNTP Khóa học : 2013-2017 Thái Nguyên, năm 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM KHOA CNSH – CNTP NGUYỄN BÁ HUY NGHIÊN CỨU HÀM LƢỢNG LIPIT, THÀNH PHẦN VÀ HÀM LƢỢNG CÁC AXIT BÉO CÓ TRONG MỘT SỐ LOẠI RONG ĐIỂN HÌNH Ở VIỆT NAM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm Khoa : CNSH-CNTP Lớp : K45 – CNTP Khóa học : 2013-2017 Giáo viên hƣớng dẫn: TS Lê Tất Thành Viện Hóa học hợp chất Thiên nhiên Viện Hàm Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam ThS Đinh Thị Kim Hoa Khoa CNSH-CNTP Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguuyên Thái Nguyên, năm 2017 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới GS Phạm Quốc Long – Viện trƣởng Viện Hóa học hợp chất Thiên nhiên tạo điều kiện cho đƣợc thực tập Viện Tôi xin trân trọng cảm ơn TS Lê Tất Thành – Phó viện trƣởng Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam, ngƣời tận tình hƣớng dẫn tơi suốt q trình thực đề tài Đồng thời tơi xin cảm ơn KS Nguyễn Văn Tuyến Anh cán nhân viên phịng Hóa sinh hữu nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành nghiên cứu Tơi xin gửi lời cảm ơn ThS Đinh Thị Kim Hoa thầy cô giáo khoa Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, thầy cô cán trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đồng hành suốt thời gian học tập nghiên cứu Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn bạn bè, gia đình, ngƣời giúp đỡ, động viên chỗ dựa tinh thần vững cho suốt thời gian qua Thái Nguyên, ngày tháng năm 2017 Sinh viên Nguyễn Bá Huy ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Đặc điểm hình thái cấu tạo rong biển Bảng 2.2: Đặc điểm sinh sản rong biển Bảng 2.3: Tên gọi số axit béo thƣờng gặp tự nhiên 18 Bảng 2.4: Các axit béo đa nối đôi tự nhiên phân bố theo họ cấu tạo 20 Bảng 3.1: Danh sách mẫu rong nghiên cứu 23 Bảng 4.1: Hàm lƣợng nƣớc tro tổng số 30 Bảng 4.2: Hàm lƣợng lipit tổng mẫu nghiên cứu 31 Bảng 4.3: Bảng kết phân tích thành phần hàm lƣợng axit béo rong biển 33 Bảng 4.4: Chỉ số n3/n6 35 Bảng 4.5: Chỉ số PUFA/SFA 36 Bảng 4.6: Hệ số đánh giá tiềm nguyên liệu 37 Bảng 4.7: Thành phần axit béo mẫu cá nục sau làm giàu phƣơng pháp kết tinh ure 39 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Hình ảnh rong biển Hình 2.2 Hình ảnh rong nâu .11 Hình 2.3 Hình ảnh rong đỏ .12 Hình 2.4 Hình ảnh rong lục 12 Hình 2.5: Cấu tạo phân tử lipit 16 Hình 2.6: Cấu tạo lipit sở glyxerol 16 Hình 2.7: Cấu tạo lipit sở sphingozin 17 Hình 3.1: Máy sắc ký khí GC-MS 25 Hình 3.2: Tủ sấy 26 Hình 3.3: Lị nung .26 Hình 3.4: Máy siêu âm 26 Hình 4.1: Phổ GC-MS hỗn hợp axit béo đƣợc làm giàu phƣơng pháp kết tinh với ure 39 Hình 4.2: Quá trình lọc màu lipit Làm giàu axit béo không no phƣơng pháp kết tinh ure .40 Biểu đồ 1: Hàm lƣợng lipit tổng mẫu 32 Biểu đồ 2: Hàm lƣợng nhóm axit béo quan trọng 37 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PUFA Axit béo chƣa bão hòa SFA Axit béo no v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC CÁC HÌNH iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv MỤC LỤC v PHẦN 1: MỞ ĐẦU .1 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Mục tiêu tổng quát .2 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học đề tài 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài .2 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan rong biển 2.1.1 Định nghĩa rong biển 2.1.2 Sự phân bố 2.1.3 Đặc điểm hình thái rong biển .6 2.1.4 Vai trò rong biển 2.1.5 Phân loại rong biển 2.1.6 Tình hình khai thác rong biển giới 13 2.1.7 Tình hình khai thác rong riển nƣớc ta khả cung cấp cho sản xuất 14 2.2 Lipit axit béo 15 2.2.1 Lipit phân loại lipit 15 2.2.2 Axit béo phân loại axit béo 17 2.3 Lipit axit béo có chức sinh học 20 PHẦN 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 23 3.2 Nội dung nghiên cứu 25 vi 3.3 Dụng cụ, thiết bị hóa chất nghiên cứu 25 3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 3.4.1 Xác định hàm lƣợng nƣớc .26 3.4.2 Xác định hàm lƣợng tro 27 3.4.3 Xác định hàm lƣợng lipit tổng 28 3.4.4 Xác định thành phần hàm lƣợng axit béo 28 3.4.5 Làm giàu axit béo không no tạo chế phẩm PUFAs phục vụ mục đích chăn ni 29 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 4.1 Kết xác định hàm lƣợng nƣớc tro tổng số 10 mẫu rong biển 30 4.2 Kết xác định hàm lƣợng lipit tổng 10 mẫu rong biển 31 4.3 Kết nghiên cứu thành phần hàm lƣợng axit béo lipit có 10 mẫu rong biển 32 4.4 Kết nghiên cứu làm giàu axit béo đa nối đôi để sản xuất chế phẩm PUFAs 37 PHẦN 5:KẾT LUẬN 41 5.1 Kết luận 41 5.2 Kiến nghị 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Rong biển từ lâu quen thuộc với đời sống ngƣời ngày chúng đƣợc ngƣời quan tâm để ứng dụng lĩnh vực đời sống Hiện nay, rong biển không sử dụng để làm thực phẩm mà chúng cịn đƣợc sử dụng vào nhiều ngành cơng nghiệp khác nhƣ mỹ phẩm, y tế,… Sản lƣợng rong biển hàng năm giới đạt khoảng triệu tƣơi Trong gần 80% sản lƣợng đƣợc sản xuất nƣớc thuộc châu Á Thái Bình Dƣơng nhƣ Trung Quốc, Indonesia, Nhật Bản, Philippine, Malaysia Việt Nam có hệ động, thực vật phong phú, có nhiều nguồn gen quý đặc trƣng cho vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Một nguồn tài nguyên phong phú rong biển Rong biển thuộc vào loại tài nguyên có sản lƣợng lớn có vai trị quan trọng việc phát triển nguồn lợi thủy hải sản Tuy nhiên, nay, việc sử dụng để chế biến sản phẩm phục vụ cho đời sống ngƣời nƣớc ta cịn hạn chế Một số lồi rong có giá trị kinh tế đƣợc sơ chế xuất thô sang nƣớc khu vực, số lồi khác có sản lƣợng lớn nhƣng chƣa đƣợc quan tâm nghiên cứu nên đƣợc sử dụng làm phân bón, thức ăn gia súc, hay sản phẩm có giá trị kinh tế thấp Một số loài rong đƣợc dùng để chế biến trực tiếp chiếm chƣa tới 0,3 % tổng sản lƣợng Với tổng số gần 1000 lồi rong đƣợc tìm thấy vùng biển Việt Nam, rong biển ngày trở thành đối tƣợng kinh tế quan trọng tỉnh ven biển nƣớc ta Với công nghệ khai thác nay, rong biển có khả cung cấp nhiều sản phẩm quan trọng có ý nghĩa lớn kinh tế nhƣ polysacarit, alginat, agar, carrageenan,… lipit lớp chất ngày đƣợc quan tâm chúng có chứa nhiều axit béo có hoạt tính sinh học cao Tính đến năm 2017, Việt Nam có 100 cơng trình khoa học cơng bố liên quan tới rong biển, nhiều số cung cấp thông tin thú vị hàm lƣợng lipit axit béo rong biển Một số khác cơng bố cơng trình ứng dụng chế biến rong biển thành dạng thực phẩm chức năng, thực phẩm bổ sung hay dùng làm loại dƣợc liệu phục vụ đời sống Có thể nói việc nghiên cứu rong biển chủ đề đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm, việc nghiên cứu lipit axit béo đối tƣợng thu hút đƣợc nhiều ý nhà khoa học nƣớc 1.2 Mục tiêu đề tài + Phân tích hàm lƣợng nƣớc, hàm lƣợng tro tổng số số đối tƣợng rong biển điển hình Việt Nam + Đánh giá hàm lƣợng lipit + Phân tích thành phần hàm lƣợng axit béo + Định hƣớng tạo sản phẩm PUFA (axit béo chƣa bão hịa) có giá trị cao 1.3 Mục tiêu tổng quát Phân tích đƣợc kết hàm lƣợng nƣớc hàm lƣợng tro 10 mẫu rong biển cần nghiên cứu; Phân tích đƣợc hàm lƣợng lipit, thành phần hàm lƣợng axit béo có 10 mẫu rong cần nghiên cứu; Nghiên cứu làm giàu axit béo đa nối đôi để sản xuất chế phẩm PUFA 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học đề tài Bổ sung sở liệu thành phần hoạt chất lipit axit béo số ngành rong biển Việt Nam Sàng lọc lựa chọn đƣợc đối tƣợng phù hợp cho trình nghiên cứu trình sản xuất 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Tìm đƣợc nguồn nguyên liệu mới, dễ kiếm, rẻ tiền để làm làm sản phẩm PUFA Tận thu nguồn nguyên liệu từ nhà máy sản xuất agar, carrageenan để tận dụng nguồn lipit rẻ tiền, dễ kiếm 30 PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết xác định hàm lƣợng nƣớc tro tổng số 10 mẫu rong biển Kết phân tích hàm lƣợng nƣớc tro tổng số đƣợc trình bày bảng sau: Bảng 4.1: Hàm lƣợng nƣớc tro tổng số TT Ký hiệu RCB 05 RCB 11 RCB 22 RCB 10 RCB 15 10 RCB 06 RCB 07 RCB 17 RCB 20 RCB 21 Tên khoa học Rong đỏ Gracilaria tenuistipitata Chang et Xia Enteromorpha kylinii Bliding Chnoospora implexa (Hering) J, Ag, Rong lục Chaetomorpha capillaris (Kuetz,) Boerg, Chaetomorpha linum (Muell,) Kuetz, Rong nâu Sargassum tortile J, Ag, Dictyota dentata Lamx, Padina boryana Thivy Sargassum gracile J, Ag, Padina australis Hauck HL nƣớc (%) HL tro (%) 88,423 82,156 83,142 3,474 5,172 4,768 85,298 83,153 2,379 4,328 84,122 85,754 86,246 84,444 84,875 4,172 4,221 3,297 4,122 4,899 Hàm lƣợng nƣớc: Kết phân tích cho thấy hàm ẩm rong biển chiếm từ 82,156 – 88,423% khối lƣợng rong tƣơi Trong đó, hàm lƣợng trung bình rong đỏ đạt 84,572%, rong lục 84,228%, rong nâu 85,088% nhƣ tƣơng đối lớn Độ chênh lệch hàm lƣợng nƣớc mẫu rong không đáng kể Mẫu rong RCB05 thuộc họ rong đỏ, có cấu tạo dạng sợi mảnh, nhỏ chứa nhiều nƣớc, mẫu khác nhƣ RCB07, RCB10 RCB17 mẫu rong có dạng dẹt, phát triển đơn lẻ khác với loài thuộc họ rong nâu Sargassum nhƣ RCB06, RCB20 RCB21 với cấu trúc dẹp tạo tán rộng nên chứa nhiều chất khô hơn, Các mẫu cịn lại có hàm lƣợng nƣớc thấp RCB11, RCB15 RCB22, mẫu có cấu trúc dạng dày, phát triển tán rộng từ thân chúng có khả tổng hợp dự trữ nhiều chất khô Hàm lƣợng tro: Tƣơng tự nhƣ hàm lƣợng nƣớc, hàm lƣợng tro có biến đổi loài chiếm từ 2,379-5,712% khối lƣợng khơ Hàm lƣợng trung bình 31 loài lần lƣợt rong đỏ đạt 4,471%, rong lục 3,353%, rong nâu 4,142% Độ chênh lệch hàm lƣợng tro lồi rong khơng đáng kể Kết thu đƣợc cho thấy chênh lệch hàm lƣợng tro mẫu không chịu ảnh hƣởng tỷ lệ chênh lệch hàm lƣợng nƣớc mẫu nghiên cứu Nó cho thấy nguồn nguyên liệu có khả chứa nhiều khống muối vơ sử dụng để thu nhận loại nguyên tố vi lƣợng phục vụ đời sống 4.2 Kết xác định hàm lƣợng lipit tổng 10 mẫu rong biển Hàm lƣợng lipit tổng rong thu đƣơ ̣c sau chiế t theo phƣơng pháp Bligh&Dyer, đem cân cân phân tích Sartorius analytic (10-4) đƣợc tính tốn theo % khối lƣợng so với mẫu rong tƣơi ban đầu (mỗi mẫu đƣơ ̣c chiế t lă ̣p la ̣i lần, lấy giá trị trung bình), Kết đƣợc trình bày bảng 4,2 Bảng 4.2: Hàm lƣợng lipit tổng mẫu nghiên cứu STT Ký hiệu Tên khoa học HL lipit tổng (%) Rong đỏ RCB 05 Gracilaria tenuistipitata Chang et Xia 0,27 RCB 11 Enteromorpha kylinii Bliding 0,51 RCB 22 Chnoospora implexa (Hering) J, Ag, 0,38 Rong lục RCB 10 Chaetomorpha capillaris (Kuetz,) Boerg, 0,21 RCB 15 Chaetomorpha linum (Muell,) Kuetz, 0,37 Rong nâu RCB 06 Sargassum tortile J, Ag, 0,20 RCB 07 Dictyota dentata Lamx, 0,61 RCB 17 Padina boryana Thivy 0,40 RCB 20 Sargassum gracile J, Ag, 0,46 10 RCB 21 Padina australis Hauck 0,73 Qua kết phân tích ta thấy mẫu rong nghiên cứu có hàm lƣợng lipit dao động khoảng 0,2-0,73 %, ta thấy rõ hàm lƣợng lipit ngành rong nâu cao hẳn, điển hình mẫu RCB 21 với 0,73% mẫu 32 rong đỏ rong nâu lần lƣợt mẫu có hàm lƣợng lipit cao 0,51% 0,37% Xét theo mẫu nghiên cứu, chia thành nhóm: Nhóm có hàm lƣợng lipit tổng cao có mẫu RCB21 (0,73%); Nhóm nhóm mẫu có hàm lƣợng trung bình 0,40-0,61% gồm bốn mẫu: RCB07, RCB11, RCB17 RCB20; Nhóm bao gồm mẫu cịn lại có hàm lƣợng lipit tổng thấp 0,2-0,38% Hàm lƣợng lipit tổng hầu hết mẫu thấp so với mẫu rong thƣờng đƣợc sử dụng sản xuất dầu rong [14] Biểu đồ 1: Hàm lượng lipit tổng mẫu Biểu đồ cho thấy rõ hàm lƣợng lipit tổng mẫu, mẫu có hàm lƣợng cao RCB21 thấp mẫu RCB06 Trong mẫu nghiên cứu có cặp mẫu RCB06&RCB20; RCB10&RCB15; RCB17& RCB21, mẫu chi, đƣợc thu hái khoảng thời gian nhƣng thuộc loài khác nên có biến động hàm lƣợng khác Kết tƣơng tự với kết nghiên cứu tác giả trƣớc [1,15] 4.3 Kết nghiên cứu thành phần hàm lƣợng axit béo lipit có 10 mẫu rong biển Khảo sát thành phần axit béo 10 mẫu nghiên cứu, phát đƣợc 25 axit béo khác từ 12 đến 14 ngun tử cacbon ngồi cịn có phần axit béo chƣa nhận dạng đƣợc chiếm 0,23-11,23% Thành phần hàm lƣợng 33 axit béo mẫu phân tích đƣợc thể bảng dƣới cho thấy thành phần axit béo mẫu nghiên cứu có thay đổi lớn thành phần hàm lƣợng Các axit béo xuất tất mẫu bao gồm axit myristic (14:0), axit palmitic (16:0) axit stearic (18:0) Ngồi cịn có axit béo khơng no đặc trƣng cho nhóm thực vật 16:1n-9 18:2n-6 xuất 9/10 mẫu nghiên cứu với hàm lƣợng tƣơng ứng 0,57 - 4,40% 1,8-13,97 axit béo 18: 1n-9 với hàm lƣợng 7,45 – 32,68% Sự biến động axit béo hàm lƣợng kết hợp với axit béo nhóm omega 3, 6, nhóm PUFA, HUFA dấu hiệu hóa học quan trọng việc phân loại loài [15] Bảng 4.3: Bảng kết phân tích thành phần hàm lƣợng axit béo rong biển Rong đỏ Ngành Rong lục Rong nâu Tên axit RCB RCB RCB RCB RCB RCB RCB RCB RCB RCB béo 11 22 10 15 06 07 17 20 12:0 14:0 15:0 16:2n-6 16:1n-9 16:1n-7 16:0 17:0 18:3n-6 18:4n-3 18:2n-6 18:1n-9 18:1n-7 18:3n-3 18:0 20:0 20:4n6(AA) 20:5n3(EPA) 20:6n-3 05 21 0,14 4,86 0,19 5,87 0,23 0,72 1,02 0,57 3,72 0,86 35,2 45,65 53,36 0,86 0,33 1,76 1,8 4,32 8,82 29,86 0,16 2,98 9,44 8,68 10,24 11,09 8,47 7,38 6,82 0,14 0,13 0,20 0,14 0,28 0,85 1,35 1,73 0,67 0,69 4,27 4,40 1,49 2,52 1,09 4,18 10,45 68,49 63,11 50,24 67,53 59,75 42,85 34,79 0,93 6,75 1,72 4,95 13,97 7,45 15,07 12,53 15,24 27,85 1,05 5,35 6,81 0,57 0,13 1,35 1,54 1,15 16 32 3,51 0,89 0,22 0,25 1,54 1,73 2,19 3,09 5,25 11,41 21,26 32,68 23,98 1,57 0,92 0,46 2,11 2,59 0,25 0,13 1,74 0,18 13,26 0,27 0,45 2,71 0,30 1,47 34 20:3n-6 0,32 20:2n-6 22:1n-9 22:1n-7 22:0 24:0 Khác Tổng axit béo no Omega3 Omega6 Omega9 PUFAs 0,19 0,22 0,17 5,19 6,53 0,23 9,44 0,50 1,63 0,20 0,63 0,20 0,06 8,87 10,22 11,23 8,64 7,52 6,81 40,5 54,5 54,46 79,28 73,53 61,37 79,21 70,73 53,09 41,61 48 5,27 0,93 0,18 1,17 0,72 4,55 3,2 1,8 4,97 7,47 2,87 5,23 14,82 3,93 1,35 4,01 20,77 7,4 25 13,1 16,8 4,2 10,03 12,21 15,81 6,42 10,7 49,8 10,24 8,4 2,87 5,41 14,82 5,1 2,07 8,56 23,97 Chất lƣợng lipit phụ thuộc phần lớn vào thành phần axit béo cấu trúc nó, lipit có nhiều axit béo đa nối đơi với hàm lƣợng cao có giá trị, đặc biệt axit béo nhóm C20, tiền chất để tổng hợp lên eicosanoit có vai trị hoạt tính quan trọng thể động vật Các axit béo no chiếm hàm lƣợng cao từ 40,5% đến 79,28% tổng axit béo, Một số axit béo no có mặt tất mẫu rong chiếm hàm lƣợng chủ yếu lipit tổng nhƣ C16:0 hàm lƣợng đạt từ 34,79% đến 68,49%, tiếp C14:0 hàm lƣợng đạt từ 0,23% đến 11,09%, C18:0 hàm lƣợng đạt từ 0,16% đến 2,98%, Một số axit béo no có mặt số mẫu nhƣ C12:0, C15:0, C20:0, C22:0, C24:0 hàm lƣợng axit béo đạt