Luận án tiến sĩ nghiên cứu thu nhận, đánh giá đặc tính của lipase thực vật và khả năng ứng dụng trong công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG   PHAN THỊ VIỆT HÀ NGHIÊN CỨU THU NHẬN, ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CỦA LIPASE THỰC VẬT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHAN THỊ VIỆT HÀ NGHIÊN CỨU THU NHẬN, ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CỦA LIPASE THỰC VẬT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Mã số : 62.54.01.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS ĐẶNG MINH NHẬT PGS.TS TRẦN THỊ XƠ ĐÀ NẴNG 2021 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Việc tham khảo nguồn tài liệu trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Người cam đoan Phan Thị Việt Hà MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu 3 Nội dung nghiên cứu .3 Phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết 4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .5 Bố cục luận án CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lipase 1.1.1 Nguồn thu nhận lipase 1.1.2 Cấu trúc chế xúc tác lipase 1.1.3 Tính đặc hiệu lipase 10 1.1.4 Các hệ phản ứng cho lipase xúc tác 11 1.2 Lipase thực vật 12 1.2.1 Khả xúc tác lipase thực vật 12 1.2.2 Một số nguồn lipase từ thực vật 13 1.2.3 Phƣơng pháp chiết tách lipase từ thực vật 17 1.2.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt độ lipase thực vật 19 1.2.5 Ứng dụng lipase thực vật 21 1.2.5.1 Trong công nghiệp thực phẩm 21 1.2.5.2 Trong công nghiệp dƣợc 22 1.2.5.3 Trong lĩnh vực khác 23 1.3 Dầu cá ứng dụng lipase làm giàu DHA, EPA dầu cá 24 1.3.1 Dầu cá 24 1.3.2 Ứng dụng lipase làm giàu DHA, EPA dầu cá 26 1.4 Lƣợc sử vấn đề nghiên cứu 28 1.4.1 Tình hình nghiên cứu giới 28 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 34 CHƢƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1 Nguyên liệu 38 2.1.1 Nguyên liệu hạt 38 2.1.2 Nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp (cám gạo, phôi lúa mì) 38 2.1.3 Nguyên liệu mủ từ loại 39 2.2 Hóa chất thiết bị nghiên cứu 40 2.2.1 Hóa chất 40 2.2.2 Thiết bị 40 2.3 Nội dung nghiên cứu 41 2.4 Bố trí thí nghiệm 42 2.4.1 Phần 1: Đánh giá khả thu nhận lipase từ nguồn thực vật: đậu nành, đậu phộng nảy mầm, cám gạo, phơi mì, mủ sung, mủ vả, mủ đu đủ 42 2.4.2 Phần 2: Nghiên cứu thu nhận lipase thô từ mủ đu đủ 49 2.4.3 Phần 3: Chiết tách tinh lipase từ lipase thô mủ đu đủ 51 2.4.4 Phần 4: Nghiên cứu tính chất lipase tinh 52 2.4.5 Phần 5: Phƣơng pháp nghiên cứu ứng dụng lipase thô 53 2.5 Phƣơng pháp phân tích 61 2.5.1 Phƣơng pháp hóa học xác định thành phần nguyên liệu 61 2.5.2 Phƣơng pháp xác định hoạt độ lipase phƣơng pháp chuẩn độ 61 2.5.3 Phƣơng pháp xác định hoạt độ lipase phƣơng pháp đo quang 62 2.5.4 Phƣơng pháp xác định hoạt độ lipase phƣơng pháp khuếch tán đĩa thạch 62 2.5.5 Phƣơng pháp xác định điểm đẳng điện lipase 62 2.5.6 Phƣơng pháp kết tủa phân đoạn lipase với muối amoni sunfat 63 2.5.7 Phƣơng pháp tinh lipase sắc ký trao đổi ion 63 2.5.8 Phƣơng pháp điện di 64 2.5.9 Phƣơng pháp xác định đặc tính hóa lý dầu cá 64 2.5.10 Phƣơng pháp xác định thành phần acid béo có dầu cá hồi 65 2.5.11 Phƣơng pháp xác định hiệu suất thủy phân dầu cá hồi xúc tác CPL 65 2.5.12 Phƣơng pháp xác định thông số động học Km Vmax phản ứng thủy phân dầu cá hồi CPL 65 2.5.13 Phƣơng pháp xác định lƣợng hoạt hóa 66 2.5.14 Phƣơng pháp phân tích số liệu thực nghiệm 67 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 68 3.1 Đánh giá khả thu nhận lipase từ số nguồn thực vật 68 3.1.1 Hoạt tính lipase từ loại hạt có dầu nảy mầm 68 3.1.2 Hoạt tính lipase từ phụ phẩm nơng nghiệp: cám gạo phơi lúa mì 74 3.1.3 Hoạt tính lipase từ mủ loại 79 3.1.4 Đánh giá khả thu nhận lipase từ nguồn thực vật khác 86 3.2 Thu nhận enzyme lipase thô từ mủ đu đủ 87 3.2.1 Các phƣơng pháp bảo quản mủ đu đủ 87 3.2.2 Thu nhận enzyme thô 90 3.2.3 Kết khảo sát khả thủy phân lipase thô từ mủ đu đủ chất khác 96 3.3 Tinh enzyme lipase từ mủ đu đủ 99 3.3.1 Chiết tách lipase mủ đu đủ muối sodium lauroyl sarcosinate (SLS) 99 3.3.2 Ảnh hƣởng nồng độ SLS lên hoạt độ lipase 101 3.3.3 Tủa lipase dung dịch amoni sunfat (AS) 102 3.3.4 Kết xác định điểm đẳng điện protein enzyme 103 3.3.5 Kết tinh enzyme lipase từ mủ đu đủ sắc ký trao đổi ion 104 3.4 Tính chất lipase tinh 104 3.4.1 Kết xác định khối lƣợng phân tử lipase 104 3.4.2 Xác định Km Vmax 105 3.5 Đánh giá khả ứng dụng lipase mủ đu đủ quy trình sản xuất dầu cá giàu DHA EPA 106 3.5.1 Một số đặc điểm dầu cá hồi thô 106 3.5.2 Xác định thành phần acid béo có dầu cá hồi 107 3.5.3 Ứng dụng lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127 A KẾT LUẬN 127 B NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 128 C KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 128 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO 130 DANH MỤC CHỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Lipase từ mủ đu đủ CPL Carica papaya lipase DHA Docosahexaenoic acid EPA Eicosapentaenoic acid PUFAs Polyunsaturated fatty acids p-NPP Para-nitrophenyl palmitate p-NP Para-nitrophenol OD Optical density Mật độ quang AS Ammonium sulfate Amoni sunfat TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam DH Degree of hydrolysis TAG Triacylglycerol SLS Sodium Lauroyl Saccosine CHAPS EDTA Acid béo khơng bão hịa nhiều nối đôi Hiệu suất thủy phân 3-[(3-Cholamidopropyl) dimethylammonio]-1-propanesulfonate hydrate Ethylene Diamine Tetracetic Acid Acid etylenediaminetetraacetic DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang Bảng 1.1 Tính chất số lipase có nguồn gốc từ hạt [72] 14 Bảng 1.2 Tính chất lipase từ số loại hạt chứa dầu 30 Bảng 1.3 Tính chất lipase từ số loại hạt ngũ cốc 31 Bảng 1.4 Tính chất lipase từ số loại mủ 32 Bảng 2.1 Một số hóa chất d ng nghiên cứu 40 Bảng 2.2 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng yếu tố nhiệt độ, pH ion kim loại đến hoạt độ lipase 48 Bảng 2.3 Khoảng biến thiên yếu tố thực nghiệm 55 Bảng 2.4 Ma trận quy hoạch thực nghiệm 55 Bảng 2.5 Khoảng biến thiên yếu tố thực nghiệm 56 Bảng 2.6 Ma trận quy hoạch thực nghiệm 57 Bảng 2.7 Khoảng biến thiên yếu tố thực nghiệm 60 Bảng 2.8 Ma trận quy hoạch thực nghiệm 60 Bảng 3.1 Thành phần hóa học hạt đậu nành, đậu phộng 68 Bảng 3.2 Thành phần hóa học cám gạo phơi lúa mì 75 Bảng 3.3 Thành phần hóa học mủ đu đủ 79 Bảng 3.4 Hiệu thu nhận lipase từ nguồn thực vật 86 Bảng 3.5 Ảnh hƣởng phƣơng pháp sấy khác lên hoạt độ lipase 88 Bảng 3.6 Sự thay đổi hoạt độ lipase mủ đu đủ theo thời gian trữ đông 89 Bảng 3.7 Ảnh hƣởng tỷ lệ nƣớc đến hiệu thu nhận lipase thô 90 Bảng 3.8 Ảnh hƣởng số lần lặp rửa – ly tâm đến hiệu thu nhận lipase thô 92 Bảng 3.9 Hoạt độ chế phẩm lipase thô thu phƣơng pháp sấy khác 93 Bảng 3.10 Hoạt độ CPL sau loại lipid chiết tách với SLS 100 Bảng 3.11 Hoạt tính CPL sau hịa tan mà khơng loại lipid 100 Bảng 3.12 Hoạt tính lipase thu đƣợc phân đoạn tủa khác 102 Bảng 3.13 Các số chất lƣợng dầu cá hồi thô 107 Bảng 3.14 Thành phần hàm lƣợng acid béo dầu cá hồi 108 Bảng 3.15 Phần trăm acid béo có dầu cá hồi trƣớc sau thủy phân 110 Bảng 3.16 Hiệu suất phản ứng thủy phân qua thí nghiệm 111 Bảng 3.17 Giá trị hệ số b phƣơng trình hồi quy xác suất p 112 Bảng 3.18 Hiệu suất phản ứng thủy phân qua thí nghiệm 114 Bảng 3.19 Giá trị hệ số b phƣơng trình hồi quy xác suất p 114 Bảng 3.20 Hiệu suất thủy phân dầu cá hệ phản ứng khác 116 Bảng 3.21 Hiệu suất phản ứng thủy phân qua thí nghiệm 120 Bảng 3.22 Hiệu suất phản ứng thủy phân qua thí nghiệm 121 Bảng 3.23 Tốc độ ban đầu phản ứng thu đƣợc nồng độ chất khác thủy phân dầu cá hồi CPL thời gian 60 phút 123 Bảng 3.24 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến số tốc độ (k) 125 ... cho luận án: "Nghiên cứu thu nhận, đánh giá đặc tính lipase thực vật khả ứng dụng công nghiệp thực phẩm" thực có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu luận án đánh giá khả khai...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHAN THỊ VIỆT HÀ NGHIÊN CỨU THU NHẬN, ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CỦA LIPASE THỰC VẬT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM Chun ngành : Cơng nghệ thực. .. thơ lipase tinh sạch; - Đánh giá khả ứng dụng lipase thô công nghiệp thực phẩm Nội dung nghiên cứu Để đạt đƣợc mục tiêu nghiên cứu nhƣ trên, đề tài xác định nội dung cần thực nhƣ sau: - Nghiên cứu