Khảo sát khả năng làm giàu DHA trong dầu cá basa của enzyme lipase ngoại bào từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THAM GIA XÉT GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

KHẢO SÁT

KHẢ NĂNG LÀM GIÀU DHA TRONG DẦU CÁ BASA

CỦA ENZYME LIPASE NGOẠI BÀO TỪ VI KHUẨN

LACTOBACILLUS PLANTARUM

Mã số đề tài

Thuộc nhóm ngành khoa học: Công nghệ Sinh học

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm

Bình Dương, Tháng 4 năm 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THAM GIA XÉT GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

KHẢO SÁT

KHẢ NĂNG LÀM GIÀU DHA TRONG DẦU CÁ BASA

CỦA ENZYME LIPASE NGOẠI BÀO TỪ VI KHUẨN

LACTOBACILLUS PLANTARUM

Mã số đề tài

Thuộc nhóm ngành khoa học: Công nghệ Sinh học

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Hà Nam, Nữ: Nam

Dân tộc: Kinh

Lớp, khoa: SH10A1, Công nghệ Sinh học Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4

Ngành học: Công nghệ Thực phẩm

Người hướng dẫn: ThS. Lý Thị Minh Hiền

Bình Dương, Tháng 4 năm 2014

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian thực hiện đề tài, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tinh thần hoạt

động nhóm, chúng tôi còn nhận được rất nhiều sự quan tâm hỗ trợ, giúp đỡ của quý

Thầy, Cô và bạn bè. Đến nay quãng thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học đã

kết thúc, công việc đã hoàn tất.

Chúng tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Lý Thị Minh Hiền đã tận

tình hướng dẫn, hỗ trợ và tạo điều kiện giúp chúng tôi hoàn thành đề tài này.

Chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm –

khoa Công nghệ Sinh học – đại học Mở Tp. Hồ Chí Minh đã tận tình truyền đạt những

kiến thức và kinh nghiệm thực tế vô cùng bổ ích, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi

hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học và ứng dụng vào thực tế công việc lâu dài.

Cảm ơn tập thể lớp chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm SH10TP, các bạn sinh

viên khoa Công nghệ Sinh học và sinh viên cùng khóa K10, các bạn phụ trách trong các

phòng thí nghiệm đã quan tâm giúp đỡ chúng tôi rất nhiệt tình trong suốt quá trình thực

hiện nghiên cứu.

Gia đình, ba, mẹ, các anh, chị, em và những người bạn thân thiết của chúng tôi,

cảm ơn mọi người rất nhiều vì đã luôn bên cạnh quan tâm, động viên, cổ vũ tinh thần

cho chúng tôi để chúng tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành công việc.

Kính chúc quý Thầy, Cô, ba, mẹ và tất cả các bạn luôn dồi dào sức khỏe và gặt hái

được nhiều thành công trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống.

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!

Trân trọng kính chào!

Bình Dương, ngày 06 tháng 4 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Hà

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ..........................................................................................................................1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU..............................................................................3

1.1 Tổng quan về cá basa .....................................................................................................4

1.1.1 Phân loài khoa học..........................................................................................................4

1.1.2 Đặc điểm hình thái, phân bố..........................................................................................4

1.1.3 Thành phần dinh dưỡng .................................................................................................5

1.1.4 Tình hình nuôi cá basa ở Việt Nam..............................................................................5

1.1.5 Tình hình phát triển của ngành cá basa ở Việt Nam ..................................................6

1.1.6 Phụ phẩm cá basa và tình hình sử dụng .......................................................................7

1.1.7 Giới thiệu về mỡ cá basa và một số ứng dụng ............................................................7

1.2 Tổng quan về dầu cá.......................................................................................................9

1.2.1 Tình hình nghiên cứu, sản xuất dầu cá.........................................................................9

1.2.2 Nguyên liệu sản xuất dầu cá ....................................................................................... 11

1.3 Tinh luyện dầu cá......................................................................................................... 11

1.3.1 Dầu cá tinh luyện ......................................................................................................... 11

1.3.2 Các công đoạn chính và phương pháp kỹ thuật tinh luyện dầu ............................. 13

1.3.3 Một số nghiên cứu trước đây về tinh luyện dầu cá.................................................. 21

1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dầu tinh luyện ............................................. 21

1.4 Các acid béo bất bão hòa đa (PUFA) ........................................................................ 21

1.4.1 Giới thiệu chung........................................................................................................... 21

1.4.2 Acid docosahexaenoic (DHA) ................................................................................... 23

1.4.3 Một số phương pháp làm giàu DHA ......................................................................... 26

1.5 Vi khuẩn Lactobacillus plantarum............................................................................ 31

1.5.1 Tổng quan ..................................................................................................................... 31

1.5.2 Trao đổi chất và khả năng sinh enzyme .................................................................... 32

1.6 Enzyme lipase .............................................................................................................. 33

1.6.1 Tổng quan ..................................................................................................................... 33

1.6.2 Nguồn thu nhận lipase................................................................................................. 33

1.6.3 Cấu trúc và đặc điểm của lipase từ Lactobacillus plantarum................................ 34

1.6.4 Cơ chế xúc tác của lipase............................................................................................ 34

1.6.5 Tính đặc hiệu của lipase .............................................................................................. 36

CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP........................................................... 39

2.1 Địa điểm và thời gian thực hiện................................................................................. 40

2.2 Nguyên liệu và hóa chất sử dụng............................................................................... 40

2.3 Quy trình thực hiện...................................................................................................... 42

2.3.1 Quy trình tinh luyện dầu dự kiến ............................................................................... 42

2.3.2 Nuôi cấy vi khuẩn Lactobacillus plantarum và thu nhận enzyme lipase ............. 45

2.3.3Quy trình dự kiến làm giàu DHA bằng phương pháp thủy phân chọn lọc nhờ lipase

................................................................................................................................................. 47

2.4 Sơ đồ nghiên cứu ......................................................................................................... 49

2.5 Các thí nghiệm tiến hành ............................................................................................ 50

2.5.1 Khảo sát nguyên liệu dầu ban đầu ............................................................................. 50

2.5.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dd NaCl 0,3% trong quá trình

thủy hóa đến chất lượng dầu tinh luyện. ............................................................................ 50

2.5.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý trong quá trình thủy hóa đến

chất lượng dầu tinh luyện ..................................................................................................... 51

2.5.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH sử dụng trong quá trình

trung hòa đến chất lượng dầu tinh luyện ............................................................................ 52

2.5.5 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của lượng kiềm sử dụng (tính theo khối lượng

dầu) trong quá trình trung hòa đến chất lượng dầu tinh luyện ........................................ 54

2.5.6 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý trong quá trình

trung hòa đến chất lượng dầu tinh luyện ............................................................................ 55

2.5.7 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ (đất hoạt tính) sử dụng

trong quá trình tẩy màu đến chất lượng dầu tinh luyện .................................................... 56

2.5.8 Kiểm tra chất lượng dầu sau tinh luyện .................................................................... 57

2.5.9 Nuôi cấy vi khuẩn Lactobacillus plantarum và thu nhận enzyme lipase ............. 58

2.5.10Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu quả làm giàu

DHA theo phương pháp thủy phân chọn lọc bằng lipase................................................. 58

2.5.11Thí nghiệm 8: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hiệu quả làm giàu

DHA theo phương pháp thủy phân chọn lọc bằng lipase................................................. 58

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................ 60

3.1 Khảo sát nguyên liệu dầu ban đầu ............................................................................. 61

3.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dd NaCl 0,3% trong quá trình

thủy hóa đến chất lượng dầu tinh luyện. ............................................................................ 62

3.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý trong quá trình thủy hóa đến

chất lượng dầu tinh luyện ..................................................................................................... 63

3.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH sử dụng trong quá trình

trung hòa đến chất lượng dầu tinh luyện ............................................................................ 65

3.5 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của lượng kiềm sử dụng (tính theo khối lượng

dầu) trong quá trình trung hòa đến chất lượng dầu tinh luyện ........................................ 67

3.6 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý trong quá trình

trung hòa đến chất lượng dầu tinh luyện ............................................................................ 68

3.7 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ (đất hoạt tính) sử dụng

trong quá trình tẩy màu đến chất lượng dầu tinh luyện .................................................... 70

3.8 Kiểm tra chất lượng dầu sau tinh luyện .................................................................... 71

3.9 Nuôi cấy vi khuẩn Lactobacillus plantarum và thu nhận enzyme lipase ............. 72

3.10 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu quả làm giàu

DHA theo phương pháp thủy phân chọn lọc bằng lipase................................................. 72

3.11 Thí nghiệm 8: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hiệu quả làm giàu

DHA theo phương pháp thủy phân chọn lọc bằng lipase................................................. 74

CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ..................................................................... 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 79

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trên 100g ăn được của cá basa.....................................5

Bảng 1.2 Tỷ lệ acid béo không bão hòa và bão hòa có trong nguyên liệu dầu mỡ..........8

so với mỡ cá basa thô...............................................................................................................8

Bảng 1.3 Thành phần acid béo trong mỡ cá basa thô và sau khi tinh luyện .................. 12

Bảng 1.4 Nhiệt độ kết tinh của sáp trong dầu.................................................................... 15

Bảng 1.5 Qui định nồng độ dung dịch kiềm tương ứng với nhiệt độ và chỉ số acid của

dầu mỡ .................................................................................................................................... 17

Bảng 2.1 Hóa chất và dụng cụ, thiết bị sử dụng ................................................................ 40

Bảng 2.2 Hóa chất chuẩn bị cho xác định hoạt tính lipase .............................................. 45

Bảng 2.3 Bố trí thí nghiệm 1................................................................................................ 50

Bảng 2.4 Bố trí thí nghiệm 2................................................................................................ 51

Bảng 2.5 Bố trí thí nghiệm 3................................................................................................ 52

Bảng 2.6 Bố trí thí nghiệm 4................................................................................................ 54

Bảng 2.7 Bố trí thí nghiệm 5................................................................................................ 55

Bảng 2.8 Bố trí thí nghiệm 6................................................................................................ 56

Bảng 2.9 Bố trí nghiệm thức thí nghiệm 7 ......................................................................... 58

Bảng 2.10 Bố trí nghiệm thức thí nghiệm 8 ....................................................................... 59

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát nguyên liệu dầu ban đầu ........................................................ 61

Bảng 3.2 Lượng cặn phospholipid thu được ở các hàm lượng dung dịch NaCl 0,3% khác

nhau khi thủy hóa .................................................................................................................. 62

Bảng 3.3 Lượng cặn phospholipid thu được khi thủy hóa ở các mức nhiệt độ xử lý khác

nhau......................................................................................................................................... 63

Bảng 3.4 Chỉ số acid và lượng dầu thất thoát khi trung hòa ở các nồng độ dung dịch

NaOH (C%) khác nhau......................................................................................................... 65

Bảng 3.5 Chỉ số acid và lượng dầu thất thoát khi trung hòa ở các hàm lượng dung dịch

NaOH (tính theo khối lượng dầu) khác nhau..................................................................... 67

Bảng 3.6 Chỉ số acid của dầu cá basa khi trung hòa ở các điều kiện nhiệt độ và thời gian

khác nhau................................................................................................................................ 68

Bảng 3.7 Chỉ số PCI của dầu ở các hàm lượng chất hấp phụ (đất hoạt tính) khác nhau so

với mẫu đối chứng trong quá trình tẩy màu....................................................................... 70

Bảng 3.8 Kết quả khảo sát dầu sau tinh luyện ................................................................... 71

Bảng 3.9 Chỉ số iod của các mẫu acylglycerol và các khoảng thời gian tương ứng .... 73

Bảng 3.10 Chỉ số iod của hỗn hợp acylglycerol sau phản ứng ở các nồng độ enzyme

(UI/ml) khác nhau ................................................................................................................. 75

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cá basa.......................................................................................................................4

Hình 1.2 Khối lượng và giá trị xuất khẩu cá tra, cá basa vào Mỹ 1996-2012..................6

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất mỡ lỏng từ mỡ cá basa...............................................9

Hình 1.4 Cấu trúc phân tử của DHA................................................................................... 23

Hình 1.5 Hình thái Lactobacillus plantarum..................................................................... 31

Hình 1.6 Cấu trúc tinh thể lipase của Lactobacillus plantarum...................................... 34

Hình 1.7 Cơ chế xúc tác bề mặt của lipase ........................................................................ 35

Hình 1.8 Quá trình acyl hóa và đề acyl hóa ....................................................................... 36

Hình 2.1 Dầu cá basa thô...................................................................................................... 40

Hình 2.2 Quy trình tinh luyện dầu cá basa ......................................................................... 42

Hình 2.3 Quy trình làm giàu DHA bằng phương pháp thủy phân dùng lipase ............. 47

Hình 2.4 Sơ đồ nghiên cứu................................................................................................... 49

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi khối lượng cặn thu được theo hàm lượng dung

dịch NaCl 0,3% sử dụng khi thủy hóa dầu cá basa thô .................................................... 62

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi khối lượng cặn thu được theo nhiệt độ xử lý trong

quá trình thủy hóa dầu cá basa thô ...................................................................................... 64

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của chỉ số acid (mg KOH/g dầu) và lượng dầu

thất thoát (%) theo nồng độ dd NaOH trong quá trình trung hòa.................................... 65

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của chỉ số acid (mg KOH/g dầu) và lượng dầu

thất thoát (%) theo hàm lượng dd NaOH trong quá trình trung hòa ............................... 67

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi chỉ số acid của dầu cá basa theo nhiệt độ và thời

gian trung hòa ........................................................................................................................ 69

Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn sự khác biệt về chỉ số PCI của dầu ở các mức hàm lượng chất

hấp phụ khác nhau so với mẫu đối chứng .......................................................................... 70

Hình 3.7 Chỉ số iod của các nghiệm thức sau các thời gian phản ứng khác nhau ........ 73