Tối ưu điều kiện tách chiết và làm giàu axit béo Omega-3 và Omega-6 từ sinh khối vi tảo biển dị dưỡng Schizochytrium Mangrovei PQ6 của Việt Nam

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

***********************

LÊ THỊ THƠM

Đề tài: “TỐI ƢU ĐIỀU KIỆN TÁCH CHIẾT VÀ LÀM

GIÀU AXIT BÉO OMEGA-3 VÀ OMEGA-6 TỪ SINH

KHỐI VI TẢO BIỂN DỊ DƢỠNG SCHIZOCHYTRIUM

MANGROVEI PQ6 CỦA VIỆT NAM”

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Hà Nội, 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

***********************

Lê Thị Thơm

Đề tài: “TỐI ƢU ĐIỀU KIỆN TÁCH CHIẾT VÀ LÀM

GIÀU AXIT BÉO OMEGA-3 VÀ OMEGA-6 TỪ SINH

KHỐI VI TẢO BIỂN DỊ DƢỠNG SCHIZOCHYTRIUM

MANGROVEI PQ6 CỦA VIỆT NAM”

Chuyên ngành: Hóa sinh thực nghiệm

Mã số: 60.42.01.14

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS. Đặng Diễm Hồng

Hà Nội, 2014

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành được luận văn tốt nghiệp này, tôi xin bày tỏ lòng kính

trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Đặng Diễm Hồng, Trưởng Phòng Công nghệ

Tảo - Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã

chỉ bảo tận tình trong suốt thời gian qua. Tôi xin chân thành biết ơn sự giúp đỡ to

lớn và quý báu đó.

Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo Viện Công nghệ Sinh học, Ban

lãnh đạo Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Ban giám hiệu Trường Đại học

Thái Nguyên, cùng các thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tạo mọi điều kiện giúp

đỡ, truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Bên cạnh đó, tôi xin cảm ơn các anh chị, các bạn đồng nghiệp của phòng

Công nghệ Tảo đã đóng góp ý kiến và giúp đỡ tôi hoàn chỉnh số liệu trong luận văn

này.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân đã luôn

ở bên cạnh chia sẻ, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi học tập,

nghiên cứu và hoàn thành luận văn của mình.

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Học viên cao học

Lê Thị Thơm

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn

toàn trung thực. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và

các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Học viên cao học

Lê Thị Thơm

Luận văn thạc sĩ sinh học

Lê Thị Thơm - K16 i

MỤC LỤC

MỤC LỤC ……………………………………………………………………… … i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT……………………………………...……..iv

DANH MỤC BẢNG………………………………………………………….….....v

DANH MỤC HÌNH…………………………………………………………… .…vi

MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………1

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU…………………………………………..3

1.1. Giới thiệu về PUFA………………………………………………….………3

1.2. Vai trò và ứng dụng của PUFA……………………………..…………..…..4

1.2.1. Vai trò của PUFAs đối với sức khoẻ con ngƣời....................................4

1.2.2. Vai trò của PUFAs đối với nuôi trồng thủy sản...................................6

1.3. Nguồn cung cấp PUFA...................................................................................7

1.3.1. Nguồn gốc từ thực vật.............................................................................7

1.3.2. Nguồn gốc từ động vật............................................................................8

1.3.3. Nguồn gốc từ vi tảo.................................................................................9

1.4. Các nghiên cứu về PUFA từ vi tảo biển ……………………………….…11

1.4.1. Con đƣờng tổng hợp PUFA trong vi tảo………………………….…11

1.4.2. PUFAs từ các VTB quang tự dƣỡng……………………………...…13

1.4.3. PUFAs từ các vi tảo biển dị dƣỡng………………………….…….…14

1.5. Vi tảo biển dị dƣỡng Schizochytrium…………………………………...…15

1.5.1. Giới thiệu chung về tảo di dƣỡng Schizochytrium……………….….15

1.5.1.1. Vị trí phân loại................................................................................15

1.5.1.2. Đặc điểm hình thái và cấu trúc của Schizochytrium

mangrovei.................................................................................................................15

1.5.1.3. Sản xuất DHA và PUFAs từ vi tảo Schizochytrium khác…...…16

1.6. Các phƣơng pháp tách chiết và các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tách

chiết PUFA …………………………………………………………………...…..17

1.6.1. Các phƣơng pháp tách chiết và các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình

tách chiết lipit tổng số (dầu thô) từ sinh khối tảo……………………………....17

1.6.2. Các phƣơng pháp tách chiết và các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình

tách chiết FFA từ dầu thô………………………………………….……...……..19

1.6.3. Các phƣơng pháp tách chiết và các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình

tách chiết và làm giàu axit béo omega-3 và omega-6 từ hỗn hợp axit béo tự

do………………………………………………………………………………..…19

1.7. Tình hình nghiên cứu PUFA trong nƣớc và trên thế giới……………...21

Luận văn thạc sĩ sinh học

Lê Thị Thơm - K16 ii

1.7.1. Tình hình nghiên cứu PUFA trên thế giới………….…….…………21

1.7.2. Tình hình nghiên cứu PUFA ở Việt Nam…………………………....22

CHƢƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……..………25

2.1. Vật liệu ………………………………………………………………....…..25

2.1.1. Chủng tảo và điều kiện nuôi cấy……...…………………………...…25

2.1.2. Hóa chất và thiết bị…………………………………………………...25

2.2. Phƣơng pháp…………………………………………………………...…...26

2.2.1.Tách chiết lipit........................................................................................26

2.2.2. Tối ƣu các thông số của quá trình tách chiết lipit……….………….27

2.2.3. Tối ƣu hóa qui trình tách chiết FFA từ dầu thô ……………….…...27

2.2.3.1. Tối ƣu nồng độ NaOH trong phản ứng thủy phân dầu thô…...27

2.2.3.2. Nghiên cứu làm giàu hỗn hợp dầu sinh học giàu axít béo omega￾3 và omega-6 từ hỗn hợp FFA bằng phƣơng pháp tạo phức với urê…….........28

2.2.4. Xác định chỉ số axit của hỗn hợp FFA và hỗn hợp axít béo omega-3

và omega-6………………………………………………………………………...29

2.2.5. Xác định chỉ số peroxyt của hỗn hợp FFA và hỗn hợp axít béo

omega-3 và omega-6……………………………………...……………………….30

2.2.6. Phƣơng pháp xác định thành phần axit béo………………………...30

CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ………………………………….32

3.1. Thành phần và hàm lƣợng axít béo trong sinh khối chủng S. mangrovei

PQ6 nuôi cấy ở bình lên men 30 lít…………………………………………...….32

3.2. Ảnh hƣởng của các tác nhân khác nhau lên hiệu suất tách chiết lipit từ

sinh khối chủng PQ6……………………………………………………………...33

3.2.1. Ảnh hƣởng của một số yếu tố khác nhau đến quá trình tách chiết

lipit………………………………..……………………………………………......34

3.2.1.1. Ảnh hƣởng của dung môi tách chiết………………………….....34

3.2.1.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ……………………………………..…..34

3.2.1.3. Ảnh hƣởng của thời gian khuấy………………………………...36

3.2.1.4. Ảnh hƣởng của chế độ khuấy…………………….……………...36

3.2.1.5. Ảnh hƣởng của tỉ lệ dung môi và sinh khối…………………….36

3.2.1.6. Ảnh hƣởng của số lần trích ly……………………………...……37

3.2.1.7. Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy sinh khối………………………….37

3.2.1.8. Ảnh hƣởng của độ ẩm sinh khối………………………………...38

3.2.2. Thành phần và hàm lƣợng axít béo có trong lipit tổng số ……...….40

3.3. Tối ƣu điều kiện thủy phân dầu thô tảo bằng phƣơng pháp hóa học….41

3.3.1. Nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ NaOH trong phản ứng xà

phòng hóa………………………………………………………….……………....41

3.3.2. Các tính chất của hỗn hợp axit béo tự do…………..…………….....42

Luận văn thạc sĩ sinh học

Lê Thị Thơm - K16 iii

3.3.3. Thành phần axit béo của hỗn hợp axit béo tự do thu đƣợc sau phản

ứng thủy phân dầu tảo thô……………………………………...……………..…43

3.4. Tối ƣu quá trình làm giàu hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 từ hỗn

hợp FFA………………………………………………………………………...…46

3.4.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ hỗn hợp FFA: urê lên hiệu suất tạo phức à hiệu

suất tách PUFAs…………………………………………………………………..46

3.4.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ urê:cồn lên hiệu suất tạo phức và hiệu suất tách

PUFAs……………………………………………………………………………………..47

3.4.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ kết tinh lên hiệu suất tạo phức và hiệu suất

tách PUFAs………………………………………………………………………..48

3.5. Thành phần axít béo của hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 thu đƣợc

từ dầu thô của chủng PQ6…………………………………………..……………49

3.6. Bƣớc đầu kiểm tra chất lƣợng của dầu sinh học giàu axit béo omega-3 và

omega-6 thu đƣợc sau quá trình làm giàu………………………….…...…...….51

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………….……………………...55

KẾT LUẬN………………………………………………………………………..55

KIẾN NGHỊ……………………………………………………….………………56

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………….….57