Nghiên cứu nâng cao chất lượng dầu cá ngừ bằng cách làm giàu axit béo không no đa nối đôi (n3 pufa) theo phương pháp kết tinh với ure ở nhiệt độ thấp

Số liệu phân tích thành phần và hàm lượng các axit béo % so với tổng axit béo của hỗn hợp axit béo trước và sau kết tinh mẫu đầu ..... Để nâng cao chất lượng dầu cá, một trong các yế tố

CÁCH LÀM GIÀU AXIT BÉO KHÔNG NO ĐA NỐI ĐÔI (n3-PUFA)

Giáo viên hướng dẫn : TS LÊ TẤT THÀNH PGS TS TRẦN ĐÌNH THẮNG

Sinh viên thực hiện : HOÀNG THỊ HẢO

Lớp : 52K3 – Công nghệ thực phẩm

MSSSV : 1152043895

VINH - 5/2016

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn

chân thành, sâu sắc tới PGS TS Trần Đình Thắng đã giao đề tài, nhiệt tình

hướng dẫn giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Lê Tất Thành - Viện Hóa học các hợp

chất thiên nhiên - Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giao đề tài

và tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện về trang thiết bị, phòng thí nghiệm, tài liệu nghiên cứu và có những đóng góp quý báu trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Trần Quốc Toàn, ThS Hoàng Thị

Bích và các anh chị công tác tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển các sản

phẩm thiên nhiên, Phòng Hóa Sinh Hữu cơ - Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên - Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã quan tâm, tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi được làm đồ án tại đây

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô, anh chị nghiên cứu sinh công tác tại Trung tâm phân tích và chuyển giao công nghệ Thực phẩm -Môi trường, trường Đại học Vinh đã chỉ bảo, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu giúp tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Tôi cũng xin bày tỏ lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã quan tâm chia sẻ những khó khăn và động viên tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Tuy nhiên, trong bản đồ án chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót, rất mong quý thầy cô và các bạn góp ý để bản đồ án này được hoàn thiện hơn, giúp tôi học hỏi, rút kinh nghiệm cho công tác nghiên cứu sau này

Cuối cùng, một lần nữa xin được gửi đến tất cả những người đã quan tâm, giúp đỡ chúng tôi hoàn thành đồ án lời cảm ơn chân thành nhất !

Vinh, ngày 25 tháng 4 năm 2016

Sinh Viên

HOÀNG THỊ HẢO

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC SƠ ĐỒ DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về cá ngừ 3

1.1.1 Nguồn lợi cá ngừ đại dương 3

1.1.2 Một số loại cá ngừ ở Việt Nam 3

1.1.3 Tình hình khai thác, tiêu thụ và chế biến cá ngừ 4

1.1.4 Phế liệu cá ngừ 7

1.2 Tổng quan về PUFA 9

1.2.1 Khái niệm lipit 9

1.2.2 Khái niệm PUFA 10

1.2.3 Phân loại 10

1.2.4 Vai trò của axit béo không no đối với con người 13

1.3 Các phương pháp làm giàu PUFA 15

1.3.1 Phương pháp chất lỏng siêu tới hạn kết hợp màng lọc 15

1.3.2 Phương pháp kết tinh phân đoạn 16

1.3.3 Phương pháp kết tinh ure 17

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.1 Đối tượng nghiên cứu 20

2.2 Phương pháp nghiên cứu 20

2.2.1 Xác định hàm lượng lipit tổng 20

2.2.3 Phương pháp làm giàu PUFA bằng ure 21

2.2.4 Xác định thành phần và hàm lượng acid béo đa nối đôi PUFA 21

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

3.1 Quy trình phân lập và làm giàu axit béo không no đa nối đôi từ cá ngừ bằng phương pháp kết tinh trong ure 23

3.2 Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình làm giàu PUFA bằng phương pháp kết tinh với ure 25

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ FFA/ ure đến hiệu suất kết tinh 25

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ ure/etanol đến hiệu suất kết tinh 27

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất kết tinh 28

3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất kết tinh 29

3.2.5 Kết quả khảo sát quá trình làm giàu PUFA tại điều kiện tối ưu 30

3.3 Kết quả phân tích hàm lượng các axit béo không no đa nối đôi trước và sau khi kết tinh 30

KẾT LUẬN 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

PHỤ LỤC 39

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh các loại cá ngừ nhỏ, ven bờ 4

Hình 1.2 Hình ảnh các loại cá ngừ đại dương 4

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ FFA/ ure đến hiệu suất kết tinh 26

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ ure / etanol đến hiệu suất kết tinh 27

Hình 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất kết tinh 28

Hình 3.4 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất kết tinh 29

Hình 3.5.Sắc kí đồ của hỗn hợp axit béo tổng từ đầu cá ngừ vây vàng 31

Hình 3.6.Sắc kí đồ của hỗn hợp axit béo đã được làm giàu bằng phương pháp kết tinh với ure 31

Hình 3.7 Biểu đồ so sánh hàm lượng các axit béo trước và sau kết tinh 33

Hình 3.8 Kết tinh ure 33

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp các nguồn số liệu, trữ lượng cá ngừ vằn, cá ngừ vây vàng

và cá ngừ mắt to ở vùng biển xa bờ miền Trung và Đông Nam Bộ 6

Bảng 1.2 Thành phần khối lượng cá ngừ đại dương 8

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ FFA/ ure đến hiệu suất kết tinh 26

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ ure: dung môi đến hiệu suất kết tinh 27

Bảng 3.3.Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất kết tinh 28

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất kết tinh 29

Bảng 3.5 Bảng kết quả thí nghiệm tại điều kiện tối ưu 30

Bảng 3.6 Số liệu phân tích thành phần và hàm lượng các axit béo (% so với tổng axit béo) của hỗn hợp axit béo trước và sau kết tinh (mẫu đầu) 32

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ chiết tách và thủy phân lipit tổng từ đầu cá ngừ 23

Sơ đồ 2.2 Sơ đồ làm giàu PUFA bằng phương pháp kết tinh với ure 25

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

PUFA: Poly Unsaturated Fatty Acid;

EFA: Essential Fatty Acid;

EPA: EicosaPentaenoic Acid;

DHA: DocosaHexaenoic Acid;

DPA: DocosaPentaenoic Acid;

GLA: Gamma-linoleic Acid;

AA: Arachidonic Acid;

FFA: Free Fatty Acid;

MS: Multiple Sclerosis;

ADHD: Hyperactivity and attention deficit disorder;

PAD: Peripheral arterial disease;

AD: Atopic Dermatitis;

HDL: High densitylipoprotein;

TG/HDL: Triglycerides/High densitylipoprotein;

SFA: Saturated Fatty Acid;

MUFA: MonoUnsaturated Fatty Acid

MỞ ĐẦU

Dầu cá biển từ lâu đã được biết đến như một nguồn cung cấp axit béo không no nhiều nối đôi (PUFA), đóng vai trò quan trọng đối với sức khoẻ và dinh dưỡng con người Trong dầu cá biển thường bao gồm một hàm lượng axit omega-3 lớn, đặc biệt là EPA và DHA Hầu hết các axit béo không no đa nối đôi này không chỉ tham gia vào việc phát triển, duy trì sức khoẻ mà còn tham gia vào cấu tạo thành phần tế bào và các chu trình chuyển hoá trong cơ thể Một số axit béo không no trong gan có liên quan mật thiết tới hoạt động sinh lý của gan

và một số bộ phận khác trên cơ thể sống Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh rằng, các PUFA có khả năng ngăn ngừa và giúp điều trị nhiều bệnh tật như tăng cường chức năng gan, thận, chống béo phì, giảm suy nhược cơ thể, chống lão hoá, bệnh Alzhermer, tiểu đường, chống viêm, ngăn ngừa bệnh ung thư, v.v

Trong những năm gần đây, ngành khai thác và đánh bắt thuỷ sản nước ta đang được chú trọng và phát triển mạnh.Trong quá trình chế biến thuỷ sản thường phát sinh một lượng phế phụ phẩm đáng kể như mỡ, gan, đầu, nội tạng.Việc tận dụng những phế phụ phẩm này để sản xuất những chế phẩm giàu PUFA vừa góp phần nâng cao giá trị kinh tế của ngành chế biến thuỷ sản vừa giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường

Cho đến nay, công nghệ chế biến dầu cá nước ta còn lạc hậu, đa số dầu cá được chế biến bằng ép nhiệt và sản phẩm có chất lượng rất thấp Chính vì vậy, dầu cá nước ta chủ yếu được các thương lái thu mua và bán thô cho nước ngoài, nhiều nhất là Trung Quốc với giá rất rẻ

Để nâng cao chất lượng dầu cá, một trong các yế tố quan trọng nhất là làm giàu các axit béo không no đa nối đôi Trên thế giới, có nhiều phương pháp khác nhau như tạo tinh thể ở nhiệt độ thấp, kết tinh với urê, lọc phân tử, tạo kết tủa với ion bạc Tuy nhiên, phương pháp đơn giản và hiệu quả nhất để thu nhận những axit béo không no đa nối đôi được làm giàu dưới dạng những axit béo tự

Nhằm mục đích nâng cao giá trị dinh dưỡng của dầu cá với mục đích sử dụng trong dược phẩm, thực phẩm hoặc nuôi trồng thuỷ sản chất lượng cao tôi

đã lựa chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu nâng cao chất lượng dầu cá ngừ

bằng cách làm giàu axit béo không no đa nối đôi (n3-PUFA) theo phương pháp kết tinh với ure ở nhiệt độ thấp” với mục tiêu nghiên cứu của đề tài là:

 Thu nhận lipit tổng từ nguồn phế, phụ phẩm cá ngừ

 Nâng cao hàm lượng axit béo PUFA (EPA và DHA) trong dầu cá ngừ bằng phương pháp kết tinh với ure

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về cá ngừ

1.1.1 Nguồn lợi cá ngừ đại dương

Ở Việt Nam, cá ngừ chiếm từ 10-20% sản lượng khai thác cá biển và là một trong các nhóm sản phẩm xuất khẩu chủ lực sau tôm và cá nước ngọt Những năm gần đây, khối lượng và giá trị xuất khẩu cá ngừ của Việt Nam liên tục tăng, năm 2010 đạt 84.000 tấn, tương ứng với trên 293 triệu USD, sản

lượng và giá trị xuất khẩu tăng lần lượt 49% và 60% so với năm 2009 [11]

Trữ lượng cá nổi vùng biển khơi miền Trung và Đông Nam bộ ước tính hơn 1,15 triệu tấn, khả năng khai thác bền vững khoảng 400.000 tấn, trong đó

nhóm cá ngừ chiếm 65% [11]

Từ những số liệu đưa ra, nhận thấy nguồn lợi từ khai thác cá ngừ ở Việt Nam là rất lớn, đặc biệt là từ ngành chế biến và xuất khẩu các sản phẩm có giá trị cao từ nguyên liệu cá ngừ

1.1.2 Một số loại cá ngừ ở Việt Nam

Cá ngừ phân bố ở khắp các vùng biển Việt Nam, kích thước cá tương đối lớn (6 loài có kích thước từ 20 – 70cm, khối lượng từ 0,5 – 4kg) Riêng hai loài

cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to có kích thước lớn 70 – 200cm, khối lượng 1,6 – 64kg) Căn cứ vào tập tính di cư có thể chia cá ngừ ở Việt Nam thành 2 nhóm

1.1.2.1 Nhóm các loài cá ngừ có kính thước nhỏ, di cư trong phạm vi địa lý hẹp

Đây là các loài cá ngừ có kích cỡ nhỏ (từ 20 – 70 cm, trọng lượng từ 0,5 – 4kg), có giá trị kinh tế thấp, chủ yếu tiêu thụ nội địa Một số loài cá điển hình trong nhóm này là cá ngừ ồ, cá ngừ chù, cá ngừ chấm, cá ngừ bò, cá ngư sọc dưa

[14]

Cá ngừ ồ Cá ngừ chù Cá ngừ chấm

Cá ngừ bò Cá ngừ sọc dưa

Hình 1.1 Hình ảnh các loại cá ngừ nhỏ, ven bờ

1.1.2.2 Cá ngừ di cư đại dương

Các lòai khác trong nhóm này đều có kích thước lớn (từ 700 – 2000 mm, khối lượng từ 1,6 – 64 kg), có giá trị kinh tế cao và có nhu cầu lớn trên thị

trường thế giới, phạm vi di cư đại dương… Ba loài cá điển hình trong nhóm này

 Tình hình khai thácvà tiêu thụ cá ngừ trên thế giới

Cá ngừ là loại cá có giá trị dinh dưỡng cũng như kinh tế cao và đang có

xu hướng được ưa chuộng hơn trong vài năm trở lại đây Từ lâu, Nhật Bản là

quốc gia có chỉ số tiêu thụ cá ngừ lớn nhất thế giới, nhất là cá ngừ tươi sống làm sashimi Cũng theo thông tin từ Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thuỷ sản Việt Nam (VASEP), trong thời gian gần đây lượng sản phẩm cá ngừ xuất khẩu sang

Mỹ đang tăng cao Người dân Mỹ cũng đang có xu hướng sử dụng cá ngừ tươi sống thay cho thói quen sử dụng đồ hộp trước kia

Trong tổng số 4 triệu tấn cá ngừ đánh bắt được hàng năm trên thế giới, có tới 65% sản lượng khai thác ở Thái Bình Dương, trong đó cá ngừ vây vàng

(Thunnus albacares) chiếm đến 30%, cá ngừ mắt to (Thunnus obesus) chiếm khoảng 10%, cá ngừ vây ngực dài (Thonnus alalunga) chiếm 5% tổng sản lượng

cá ngừ thế giới [32,17]

Adam Langley và công sự (2003) đã ước tính trữ lượng một số loài cá ngừ năm 2000-2002 ở vùng giữa và tây Thái Bình Dương như sau: cá ngừ vằn khoảng 6.000.000 tấn; cá ngừ vây vàng khoảng 2.000.000 tấn; cá ngừ mắt to khoảng 280.000 tấn và cá ngừ vây ngực dài khoảng 3.000.000 tấn Từ đó cho thấy sản lượng và trữ lượng cá ngừ rất lớn, có tiềm năng trong khai thác và chế biến [17]

 Tình hình khai thác cá ngừ tại Việt Nam

Nghề khai thác cá ngừ đại dương du nhập vào Việt Nam từ năm 1994 và bắt đầu được quan tâm và phát triển từ năm 1997, tốc độ phát triển khá nhanh và đang được ngành Thủy sản lựa chọn làm đối tượng mục tiêu phát triển của nghề đánh bắt xa bờ [13] Nghề này được xuất phát từ Phú Yên sau đó dần lan rộng

và trở thành thế mạnh của vùng duyên hải Nam Trung Bộ như Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa [7] Hiện Việt Nam có khoảng 8 loại cá ngừ:

cá ngừ vây vàng, cá ngừ mắt to, cá ngừ bò, cá ngừ ồ, cá ngừ chù, cá ngừ chấm,

cá ngừ vằn, cá ngừ sọc dưa [10].Những năm gần đây, việc khai thác đã phát triển mạnh, tập trung chủ yếu tại 3 tỉnh Phú Yên, Bình Ðịnh, Khánh Hòa, với khoảng hơn 2.000 tàu câu cá, với ngư cụ chính là câu vàng, rê và đăng

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp các nguồn số liệu, trữ lượng cá ngừ vằn, cá ngừ vây

vàng và cá ngừ mắt to ở vùng biển xa bờ miền Trung và Đông Nam Bộ

bền vững (tấn)

Cá ngừ vằn 618.000 216.000

Cá ngừ vây vàng, cá ngừ mắt to 44.853 – 52.591 17.000

Nguồn: Trích dẫn tài liệu tham khảo số[3]

Kết quả cho thấy, nguồn lợi cá ngừ vằn là rất lớn, chiếm tỷ lệ lớn trong các loại cá ngừ đại dương

Theo thống kê của Hiệp hội Cá ngừ Việt Nam, năm 2013, sản lượng cá ngừ của Việt Nam khai thác được hơn 25.000 tấn, tăng 12% so với năm 2012 năm 2014, sản lượng đạt khoảng 27.000 tấn Sản lượng khai thác cá ngừ của 3 tỉnh trọng điểm (Bình Định, Phú Yên, Khánh Hoà) năm 2015 đạt 17.884 tấn Hiệp Hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam (VASEP) cho biết, sản lượng khai thác cá ngừ đại dương của 3 tỉnh trong tháng 1 năm 2016 tăng 9% so với cùng kỳ năm trước, ước đạt 1.445 tấn

1.1.3.2 Tình hình chế biến cá ngừ tại Việt Nam

Hiện nay, cả nước có hơn 100 nhà máy chế biến cá ngừ Tất cả các nhà máy đều đầu tư trang thiết bị hiện đại, có hệ thống phòng thí nghiệm kiểm soát chất lượng sản phẩm, vệ sinh an toàn thực phẩm Nhờ đó, các doanh nghiệp có thể đảm bảo đủ điều kiện xuất khẩu vào các thị trường khó tính như Mỹ, Nhật, EU [1]

Cá ngừ Việt Nam đã xuất khẩu sang 99 nước trong đó có 10 thị trường chính bao gồm: Mỹ, Nhật Bản, EU, ASEAN, Tây Ban Nha, Canada, Israel chiếm hơn 85% tổng giá trị xuất khẩu Giá trị xuất khẩu cá ngừ đạt 500 triệu USD/ năm 2014 [1]

Theo Bộ NN & PTNT, Việt Nam đã hợp tác với Philippin về chế biến cá ngừ, cả 2 nước sẽ trao đổi cho nhau về kỹ thuật và công nghệ chế biến cá ngừ Công nghệ của nước ta còn thua kém nước bạn, vì thế thị trường Mỹ vẫn nhập

khẩu cá ngừ của Philippin nhiều hơn là của Việt Nam.Thực tế đã cho thấy, công nghệ chế biến cá ngừ của nước ta chưa phát triển, cần học hỏi nhiều các nước tiên tiến Nhật Bản cũng đang xây dựng nhà máy chế biến cá ngừ tại Phú Yên

với công suất 1.800 tấn nguyên liệu/tháng [3]

Từ các số liệu thống kê cho thấy, việc tiêu thụ các sản phẩm từ cá ngừ như thịt tươi sống, thịt đóng hộp ngày càng được ưa chuộng và có xu hướng ngày càng tăng Do vậy, việc khai thác và chế biến cá ngừ để cung cấp nguồn thực phẩm chế biến từ cá ngừ cũng tăng theo và tăng rất mạnh theo hàng năm Cùng với sự gia tăng của ngành công nghiệp chế biến cá ngừ, hàng năm sản lượng phế, phụ phẩm của ngành này là rất lớn Đa số phụ phẩm được đưa đến các cơ sở chế biến bột cá để sản xuất bột cá cung cấp cho ngành thức ăn chăn nuôi và nuôi trồng thuỷ sản Một lượng nhỏ gan, nội quan cá ngừ được ép dầu béo và xuất thô cho các nước Trung Quốc, Australia, Nhật Bản với giá trị thấp Chính vì vậy cần thiết phải có các giải pháp công nghệ để nâng cao giá trị từ các nguồn phế phụ phẩm cá ngừ vốn có giá trị cao về dinh dưỡng này

cá, đầu cá, xương cá, vỏ tôm, vỏ hàu hà, vỏ ngao… [12]

Các phụ phẩm rắn (phế liệu) sinh ra do quá trình chế biến cá bao gồm phần bỏ đi, phế liệu, đầu, da, đuôi và xương Tỷ lệ phần trăm phụ phẩm và các chất thải rắn sinh ra từ 30 – 65% trong chế biến đồ hộp, từ 50 – 75% trong philê,

làm khô, ướp muối, xông khói cá [8]

Phế liệu cá có thể là nguồn protein có giá trị sinh học cao, axít béo thiết yếu, vitamin, các chất chống ôxy hóa, khoáng chất và các kim loại vết, các axít amin và các peptit có lợi về mặt sinh học

Đại bộ phận phế liệu và phế phụ phẩm sinh ra trong quá trình chế biến cá đều được đưa đến nhà máy bột cá để sản xuất ra bột cá và dầu cá Bột cá được

sử dụng làm thức ăn chăn nuôi và nuôi trồng thuỷ sản Dầu cá có thể sử dụng làm dầu thủy lực, thực phẩm hoặc cơ chất để lên men Ngoài ra, một phần phế liệu là da và xương còn được dùng để sản xuất gelatin và collagen

Sản lượng khai thác cá ngừ trên thế giới đạt khoảng trên 4 triệu tấn, trong

đó 40-60% là phế liệu trong chế biến Cá ngừ thường được chế biến tươi sống và tiêu thụ dưới dạng cắt khoanh, fillet hoặc đóng hộp Trong đóng hộp, chỉ khoảng 1/3 toàn bộ thân cá là có thể dùng để gia tăng giá trị Hàng năm, phế liệu từ ngành chế biến cá ngừ đóng hộp ước đạt khoảng 450.000 [8] Bởi vậy, ngành công nghiệp chế biến cá ngừ phải tìm cách để tận dụng các phế liệu sẵn có, làm cho chúng trở thành những sản phẩm có giá trị, từ đó tăng thêm thu nhập cho doanh nghiệp

Ở nước ta, sản lượng cá ngừ khai thác trên 30.000 tấn mỗi năm [2] Như vậy, lượng phế liệu cá ngừ khoảng 12.000 – 18.000 tấn Đây là một nguồn phế liệu lớn, cần nhiều biện pháp thích hợp để tận dụng góp phần nâng cao giá trị trên một đơn vị nguyên liệu

Phế liệu cá ngừ gồm đầu, vây, xương, nội tạng và cơ được lọc từ thăn cá Đây là nguồn nguyên liệu quý giá, nếu tận dụng để gia tăng giá trị thì có thể đem lại lợi nhuận rất lớn Dưới đây là bảng về thành phần khối lượng cá ngừ đại dương trong quá trình chế biến (bảng 1.2)

Bảng 1.2 Thành phần khối lượng cá ngừ đại dương

1.1.4.2 Tình hình sử dụng phế liệu cá ngừ tại Việt Nam

Trên thực tế cho thấy trong công nghiệp chế biến cá ngừ phần quan trọng nhất được sử dụng là phần thịt trắng, phần này chiếm 55-70% còn lại là phế liệu

chiếm 30-45% [8]

Như vậy con số phế liệu này khá cao và đây là nguồn nguyên liệu tự nhiên quý gồm protein, axit amin hoà tan, lipit giàu omega-3 có thể chế biến, nâng cao giá trị

Giá trị dinh dưỡng từ các nguồn phế phụ phẩm từ cá ngừ như sau:Gan cá ngừ có chứa lượng dầu cá có hoạt tính sinh học cao, chứa hàm lượng vitamin cần thiết cao; Mắt cá có chứa hàm lượng glucosamin, protein, lipit; Đầu và xương cá có chứa hàm lượng protein, lipit và khoáng có thể sử dụng để thu hồi dầu cá, sản xuất bột khoáng, bột cá làm thức ăn chăn nuôi; Da cá có thể thu hồi collagen, gellatin… [8]

Một trong những phần phế liệu đáng lưu tâm ở đây là lớp chất lipit và các axit béothu được từ đầu, nội quan cá ngừ Đặc biệt phải nói đến các axit béo có hoạt tính sinh học, các axit béo không no đa nối đôi PUFAs như các đại diện EPA và DHA thuộc nhóm các axit béo dãy omega-3

Phế liệu là mỡ cá thì hiện nay cũng chưa thu hồi và tận dụng trên quy mô công nghiệp được mà chỉ thu hồi và sản xuất thủ công tại một số nhà máy trong vùng và bán cho dân quanh vùng sản xuất thu dầu cá Chính vì vậy, tận thu nguồn mỡ cá từ đầu, nội quan cá ngừ để tạo ra các axit béo có hoạt tính sinh học (omega 3) đang là hướng đi mới đầy triển vọng từ nguồn phế liệu thủy sản này

1.2 Tổng quan về PUFA

1.2.1 Khái niệm lipit

Lipit (là mỡ hay chất béo mà trong tiến Hi Lạp cổ gọi là lipos) là những hợp chất hữu cơ tự nhiên rất phổ biến trong tế bào các cơ thể sống, ở trong động vật, thực vật và vi sinh vật, chúng có thành phần hóa học và cấu tạo khác nhau nhưng cũng có tính chất chung là không hòa tan trong nước mà hòa tan vào các dung môi hữu cơ như: ete, chloroform, benzene, ete dầu hỏa Là hợp phần quan

trọng của màng sinh học tế bào và là nguồn cung cấp năng lượng, là dung môi

hoà tan các vitamin A,D,E, K và F cho cơ thể sống [6]

Trong thành phần lipit của các sinh vật biển nói chung và cá ngừ nói riêng thường chứa lượng đáng kể các axit béo không no đa nối đôi ( PUFA- Polyunsaturated fatty acid) Đây là lớp chất có hoạt tính sinh học đa dạng, đang được nghiên cứu và ứng dụng trong cuộc sống

1.2.2 Khái niệm PUFA

PolyUnsaturated Fatty Acids (PUFA) là các axit béo mà trong mạch cacbon của phân tử có chứa nhiều nối đôi Quan trọng hơn cả là các axít béo đa

nối đôi thiết yếu (Essential Fatty Acid/ EFA), bao gồm các axit của hai dãy 6 (hay n-6) và 3 (hay n-3), ví dụ axit linoleic (C18:2 n-6) và axit linolenic (C18:3n-3) Tiêu biểu cho các axit béo không no đa nối đôi dãy 3 là các axit eicosapentaenoic, viết tắt EPA(C20:5n-3) và axit docosahexaenoic viết tắt DHA(C22:6n-3), thường đặc trưng có mặt trong sinh vật biển; dãy 6 tiêu biểu

là axit arachidonic, viết tắt AA (C20:4n-6) và axit -linolenic, viết tắt GLA (C18:3n-6) thường có nhiều trong dầu hạt thực vật Các PUFA cả hai dãy 3 và

6 đều có vai trò quan trọng đối với cơ thể sống

từ đầu metyl gọi là omega-3 Trong các họ axit béo,các họ omega-3, omega-6, omega-9 được quan tâm hơn cả do chúng chứa các axit béo thiết yếu đối với cơ thể người và động vật

 Axit béo omega-3

Trong họ axit béo omega-3, các axit béo quan trọng điển hình như: ALA (alpha-linolenic Acid), DHA (Docosahexanenoic Acid), DPA (Docosapentaenoic Acid), EPA (Eicosapentaenoic Acid)

+ALA (Alpha-linolenic Acid): Là tiền chất của DHA và EPA có vai trò quan trọng trong cấu tạo não bộ, tham gia chức năng thị giác và dẫn truyền thần kinh Trong tự nhiên ALA có nhiều trong dầu thực vật như dầu đậu tương, dầu hạt cải, trong sữa mẹ ALA chiếm 0,5 – 1% tổng lượng axit béo ALA được chiết xuất từ dầu gan cá của các loại cá sống ở vùng biển sâu [16]

Axit alpha-linolenic( Axit 9,12,15-octadecatrienoic )

+ DPA (Docosapentaenoic Acid): Đây cũng là một axit béo rất quý nhưng

đặc biệt hơn trong khi EPA, DHA có thể tìm thấy trong cơ thể của các loài cá thì DPA hiện nay mới chỉ tìm thấy trong sữa mẹ và một số loài sinh vật biển Đây là một chất rất cần thiết cho sự phát triển toàn diện của thai nhi và tế bào thần kinh của thai nhi DPA giữ một vai trò rất quan trọng trong suốt quá trình phát triển trước và sau khi sinh của trẻ nhỏ [36]

Axit Docosapentaenoic (Axit 7,10,13,16,19-docosapentaenoic)

 Axit béo Omega 6

Omega 6 là axit béo không no mà nối đôi đầu tiên ở vị trí cacbon số 6 từ

từ đầu metyl Trong nhóm axit béo omega-6 có các axit béo điển hình như:

+ LA (Linoleic acid): là một axit béo thiết yếu có mặt trong hầu hết các loại dầu thực vật mà chúng ta thường dùng hằng ngày

Axit linoleic ( Axit 9,12-octadecadienoic )

+ GLA (Gamma linolenic acid): Một phần được cơ thể tổng hợp từ chất

LA, một phần khác được tìm thấy trong một số dầu thực vật như tinh dầu hoa

Primrose ( Primula vulgaris), tinh dầu hạt Borage (Borago officinalis) và trong

sữa mẹ [37,30]

Axit Gamma linolenic (axit 6,9,12-octadecatrienoic)

+ DGLA (Dihomo-gamma linolenic acid): là một chất chuyển hóa của GLA DGLA trong cơ thể qua quá trình sinh tổng hợp để tạo thành các eicosanoids giúp bảo vệ tim mạch, kích thích miễn dịch, và đồng thời có tính chống viêm sưng (anti-inflammatory) [37]

Axit dihomo-gamma-linolenic (Axit 8,11,14-eicosatrienoic)

+ Arachidonic acid (AA): là một chất chuyển hóa của DGLA AA trong cơ thể qua quá trình sinh tổng hợp để chuyển hoá thành eicosanoids serie 2 giúp vào việc làm lành các vết thương, cũng như tham gia vào cơ chế của phản ứng dị ứng, điều tiết các phản ứng viêm của cơ thể Tuy vậy, sự dư thừa chất AA rất có hại cho sức khỏe vì nó có thể kéo theo bệnh viêm khớp, bệnh ngoài da và một số bệnh tự miễn (autoimmune) khác [30]

Axit arachidonic (Axit 5,8,11,14-eicosatetraenoic)

Axit béo omega-6 có trong các loại dầu thực vật như: dầu bắp, dầu hạt bông vải, dầu hạt nho, dầu hoa primrose, dầu mè, dầu đậu nành, dầu hoa hướng dương, trong trứng gà, trong mỡ động vật

Cũng như axit béo omega-3, axit béo omega-6 rất có ích trong việc ngăn ngừa các bệnh tim mạch bằng cách làm giảm cholesterol và triglyceride trong máu [37]

 Axit béo omega-9

Axit Mead (Axit 5,8,11-eicosatrienoic)

Axit béo Omega 9 là các axit béo mà vị trí nối đôi đầu tiên ở cacbon số 9 tính từ đầu metyl

Omega-9 không phải là axít béo thiết yếu, nhưng cũng có vai trò quan trọng với sức khỏe Các nhà khoa học đã nghiên cứu và thấy rằng axit béo omega-9 giảm cholesterol xấu (LDL) và tăng lượng cholesterol tốt (HDL) giúp cho tim khỏe mạnh và nhờ đó axit béo omega-9 rất tốt để phòng ngừa các bệnh

về tim mạch Axit béo omega-9 cũng có tác dụng giảm nguy cơ ung thư và tiểu đường Trong tự nhiên, axit béo omega-9 có trong dầu của quả ô liu, dầu hạt lanh, trong quả bơ, và một số các loại hạt khác [29]

1.2.4 Vai trò của axit béo không no đối với con người

 Tác dụng cuả PUFA với não bộ

PUFA là những tiền chất cấu trúc nên tế bào não bộ, do đó chúng còn được dùng để bổ xung cho cơ thể trong thời kỳ phát triển trí não Thành phần của não là chất béo, trong đó DHA chiếm khoảng 1/4 lượng chất béo này Do đó

mà não cần một lượng acid béo omega-3-6-9 (nhất là DHA) để phát triển và duy

Phụ nữ có thai và cho con bú rất cần được bổ sung Omega 3 để giúp cho

sự phát triển não bộ của thai nhi cũng như sự phát triển trí tuệ của trẻ nhỏ vì não

bộ của thai nhi được hình thành ngay từ 3 tuần đầu của thai kỳ [22,23]

Ở người trưởng thành, chế độ ăn cung cấp đủ omega-3-6-9 đã làm giảm được tỷ lệ bệnh trầm cảm, các hoạt động chức năng thần kinh linh hoạt hơn [23]

 Tác dụng cuả PUFA với tim mạch

Omega-3-6-9 có khả năng tạo các liên kết este với các Cholesterol và triglycerid tạo thành hợp chất tan trong máu, do đó có thể được vận chuyển ra khỏi lòng mạch đến các mô mỡ, gan để chuyển hóa Omega-3-6-9 có tác dụng giảm mỡ máu đồng thời ngăn ngừa, làm biến mất các mảng xơ vữa trong thành lòng mạch Nhờ đó, omega-3-6-9 làm giảm lượng triglycerid máu, giảm loạn nhịp tim, giảm tỷ lệ bệnh động mạch vành, giảm chứng nhồi máu cơ tim,tránh

được nguy cơ chết đột ngột [35,38]

 Tác dụng cuả PUFA với làn da

Nhóm axit béo omega-3-6-9 có vai trò quan trọng trong cấu trúc da và đặc biệt là tầng sừng, vì chúng ngăn ngừa hiện tượng mất nước giữa các lớp da, do

đó giúp da mềm mại tươi trẻ [40]

 Tác dụng cuả PUFA với bệnh khớp xương

Bác sĩ chuyên khoa Joel M.Kremer ở đại học y khoa Albany, New York theo dõi một nhóm 33 người có bệnh nhức khớp xương uống 15 viên dầu mỡ cá mỗi ngày và một nhóm uống thuốc khác Sau 14 tuần lễ, nhóm uống dầu mỡ cá giảm mức độ nhức khớp xương và mệt mỏi hơn so với nhóm còn lại [33]

 Tác dụng của PUFA với chứng nhức đầu

Tại trường đại học Cincinnati, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc dùng omega 3 để làm giảm tần số của chứng nhức nửa đầu cũng như làm

cơn nhức đầu nhẹ hơn [22]

 Tác dụng cuả PUFA với bệnh tiểu đường

Theo một báo cáo trong tạp trí Journal of Medicine của Hà Lan năm

1986, dầu mỡ cá có khả năng tăng cường công hiệu của insulin trong việc kiểm soát đường trong máu[18]

 Tác dụng cuả PUFA với bệnh ung thư

Noding và các cộng sự đã quan sát được rằng sự nhạy cảm của các tế bào

khối u in vitro đối với DHA và những sản phẩm oxi hóa của DHA phụ thuộc

vào trạng thái chống khối u Có bằng chứng đề nghị rằng các axit béo omega-3

có chuỗi dài,đặc biệt là DHA, làm tăng sự nhạy cảm của các tế bào ung thư đối với các tác nhân chống ung thư vú và các tiền chất oxi hóa Vì vậy, phụ nữ nên

sử dụng cá làm thức ăn hàng ngày vừa có tác dụng làm đẹp da, sáng mắt và ngăn

ngừa ung thư vú [26]

 Các tác dụng khác cuả PUFA

Ngoài ra, nhóm axit béo omega-3-6-9 còn cần thiết cho phát triển hoàn thiện chức năng nhìn của mắt, giảm mức độ nặng và số cơn hen phế quản, giảm triệu chứng viêm khớp dạng thấp, chống trầm cảm Ngoài ra omega-3 cá có thể làm giảm triệu chứng khó chịu khi có kinh kỳ, giảm tiêu chảy và đau bụng ở bệnh bị bệnh viêm ruột (bệnh Crohn), giảm cơn suyễn, bớt trầm cảm, tăng cường tính miễn dịch của cơ thể Chúng cũng cần thiết cho các chức năng khác như tăng cường cho cơ quan não, mắt và hỗ trợ chức năng của các khớp xương [25]

1.3 Các phương pháp làm giàu PUFA

Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều phương pháp làm giàu các PUFA nói chung, trong đó có một số các phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng với qui mô sản xuất công nghiệp

1.3.1 Phương pháp chất lỏng siêu tới hạn kết hợp màng lọc

Phương pháp chất lỏng siêu tới hạn kết hợp với màng lọc, cùng phương pháp enzyme là một trong những kỹ thuật gần đây nhất được nghiên cứu Theo Linder và cộng sự, 2005, đã sử dụng enzym lipase để thủy phân dầu thô thu được từ phụ phẩm cá hồi nhằm thu được hỗn hợp axit béo tự do và acylglycerol Sau đó, thực hiện lọc màng nhằm tách các axit béo no có nhiệt độ nóng chảy cao

ra khỏi các axit béo không no có nhiệt độ nóng chảy thấp Giai đoạn tiếp theo tác giả thực hiện ester hóa cho các axit béo tự do nhằm tăng độ bền cho các

PUFA Phương pháp yêu cầu các trang thiết bị và máy móc hiện đại, phức tạp, các phòng thí nghiệm ở Việt Nam không đáp ứng được [34]

1.3.2 Phương pháp kết tinh phân đoạn

Nhiệt độ đông đặc của các axit béo chênh lệch đáng kể khi có sự khác nhau về số nối đôi và chiều dài của mạch cacbon Trong hai yếu tố ảnh hưởng trên thì số nối đôi trong mạch cacbon có ảnh hưởng lớn nhất tới nhiệt độ đông đặc của các axit béo Khi nhiệt độ của một hỗn hợp các axit béo giảm xuống thì các axit béo no và các axit béo không no một nối đôi mạch dài sẽ kết tinh trước, còn lại các axit béo không no nhiều nối đôi sẽ vẫn ở trạng thái lỏng Nhờ nguyên

lý trên mà người ta có thể phân tách các axit béo không no nhiều nối đôi PUFA

ra khỏi phần no và MUFA bằng phương pháp kết tinh phân đoạn ở nhiệt độ thấp Phương pháp này có thể được thực hiện bằng cách kết tinh trực tiếp hỗn hợp các axit béo hay dầu nguyên liệu, kết tinh nguyên liệu với các chất hoạt động bề mặt hay thực hiện quá trình kết tinh khi nguyên liệu được hòa tan trong dung môi Phương pháp kết tinh nguyên liệu trực tiếp thường cho hiệu suất thu hồi thấp do phần lỏng bị kẹt rất nhiều trong phần kết tinh do đó hiệu quả tách cũng như hiệu suất thu hồi không cao Đối với mục đích làm tăng hàm lượng các axit béo không no thường phải sử dụng phương pháp kết tinh trong dung môi Đây là phương pháp có hiệu quả phân tách cũng như hiệu suất thu hồi cao nhất

do dung môi có tác dụng làm tăng sự khác biệt về nhiệt độ đông đặc của các axit béo, ngoài ra còn có tác dụng rửa trôi pha lỏng ra khỏi hỗn hợp sau kết tinh [5]

Hỗn hợp axit béo đem kết tinh có thể ở dạng triglyxerit hay axit béo tự do Tuy nhiên khi tồn tại ở dạng triglyxerit, hiệu quả phân tách các PUFA không cao do chúng bị liên kết chặt chẽ với các axit béo no và MUFA khác trong phân

tử của triglycerit [31] Phương pháp này đã được tác giả Lại Mai Hương [5] nghiên cứu và đưa ra các điều kiện tối ưu trong kết tinh phân đoạn với nguồn nguyên liệu là dầu cá trích và cá basa Kết quả kết tinh phân đoạn tại điều kiện tối ưu đạt hiệu suất thu hồi PUFA lên đến 85% Tuy nhiên, phương pháp thực hiện trong các điều kiện nhiệt độ làm lạnh sâu đến -70oC, không phù hợp khi triển khai lượng lớn trong điều kiện Việt Nam