Khảo sát khả năng làm giàu dha trong dầu cá basa của enzyme lipase ngoại bào từ vi khuẩn lactobacillus plantarum nghiên cứu khoa học

Mục tiêu đề tài: Mục tiêu của đề tài là khảo sát khả năng làm giàu DHA và EPA có trong dầu cá basa bằng enzyme lipase ngoại bào thu nhận 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

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

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

1.1.1Phân loài khoa học 4

1.1.2Đặc điểm hình thái, phân bố 4

1.1.3Thành phần dinh dưỡng 5

1.1.4Tình hình nuôi cá basa ở Việt Nam 5

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

1.1.6Phụ phẩm cá basa và tình hình sử dụng 7

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

1.2 Tổng quan về dầu cá 9

1.2.1Tình hình nghiên cứu, sản xuất dầu cá 9

1.2.2Nguyên liệu sản xuất dầu cá 11

1.3 Tinh luyện dầu cá 11

1.3.1Dầu cá tinh luyện 11

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

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

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

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

1.4.1Giới thiệu chung 21

1.4.2Acid docosahexaenoic (DHA) 23

1.4.3Một số phương pháp làm giàu DHA 26

1.5 Vi khuẩn Lactobacillus plantarum 31

1.5.2Trao đổi chất và khả năng sinh enzyme 32

1.6 Enzyme lipase 33

1.6.1Tổng quan 33

1.6.2Nguồn thu nhận lipase 33

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

1.6.4Cơ chế xúc tác của lipase 34

1.6.5Tính 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

2.3.1Quy trình tinh luyện dầu dự kiến 42

2.3.2Nuôi 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

2.5.1Khảo sát nguyên liệu dầu ban đầu 50

2.5.2Thí 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

2.5.3Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý trong quá trình thủy hóa đến chất lượng dầu tinh luyện 51

2.5.4Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH sử dụng trong quá trình trung hòa đến chất lượng dầu tinh luyện 52

2.5.5Thí 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

2.5.6Thí 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 552.5.7Thí 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 562.5.8Kiểm tra chất lượng dầu sau tinh luyện 572.5.9Nuôi 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 582.5.11Thí 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 613.2 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 623.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý trong quá trình thủy hóa đến chất lượng dầu tinh luyện 633.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH sử dụng trong quá trình trung hòa đến chất lượng dầu tinh luyện 653.5 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 673.6 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 683.7 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 703.8 Kiểm tra chất lượng dầu sau tinh luyện 713.9 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 70Bảng 3.8 Kết quả khảo sát dầu sau tinh luyện 71Bảng 3.9 Chỉ số iod của các mẫu acylglycerol và các khoảng thời gian tương ứng 73Bảng 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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Khảo sát khả năng làm giàu DHA trong dầu cá basa của enzyme

lipase ngoại bào từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum.

- Sinh viên thực hiện – Lớp: 1/ Nguyễn Thanh Hà SH10A1

- Khoa: Công nghệ sinh học Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4

- Người hướng dẫn: ThS Lý Thị Minh Hiền

2 Mục tiêu đề tài: Mục tiêu của đề tài là khảo sát khả năng làm giàu DHA và

EPA có trong dầu cá basa bằng enzyme lipase ngoại bào thu nhận từ vi khuẩn

Lactobacillus plantarum, rút ra kết luận về hoạt tính lipase của loại enzyme này,

bước đầu cho việc sản xuất ra các sản phẩm giàu DHA như dầu ăn từ cá basa, chế phẩm DHA từ cá basa để bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm, dược phẩm, vừa phát triển hướng tận dụng một cách có hiệu quả nguồn nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có, góp phần giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường, vừa góp phần giải quyết được

vấn đề nguồn cung DHA ở nước ta

3 Tính mới và sáng tạo: Sử dụng nguyên liệu dầu cá basa thô để tinh luyện và

làm giàu DHA nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền và đang dư thừa và tìm hướng cung cấp nguồn DHA cho ngành công nghiệp thực phẩm ở nước ta

4 Kết quả nghiên cứu: Quy trình tinh luyện dầu được khảo sát đã cho kết quả

tốt, sản phầm dầu tinh luyện có các tính chất hóa lý và cảm quan gần tương đương với các loại dầu thương phẩm, đạt yêu cầu để tiến hành làm giàu DHA Enzyme

thu nhận được từ L plantarum được xác định là có hoạt tính làm giàu DHA, thông

qua việc làm tăng chỉ số iod của dầu so với nguyên liệu

5 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng

và khả năng áp dụng của đề tài: Góp phần tận dụng nguồn dầu mỡ cá thô phế

phẩm, tạo ra hướng cung cấp nguồn DHA cho công nghiệp thực phẩm, sản phẩm tạo ra sau khi được hoàn thiện có giá trị cao về mặt kinh tế

6 Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ

tên tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả

nghiên cứu (nếu có):

Ngày tháng năm

Sinh viên chịu trách nhiệm chính

thực hiện đề tài

lipase từ Lactobacillus plantarum, một loại vi khuẩn lactic không sinh độc tố và

có lipase ngoại bào Quá trình này sẽ thân thiện với môi trường so với các phương pháp làm giàu bằng hoá học

Ngày tháng năm

Xác nhận của đơn vị

(ký tên và đóng dấu)

Người hướng dẫn

(ký, họ và tên)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

Họ và tên: Nguyễn Thanh Hà

Sinh ngày: 11 tháng 11 năm 1991

Nơi sinh: Cà Mau

Khoa: Công nghệ sinh học

Địa chỉ liên hệ: 23/27 Hẻm 23 Lê Thị Trung, Phú Lợi, Thủ Dầu Một, Bình Dương Điện thoại: 093.2042.909 Email: thanhha.nguyen.biotech@gmail.com

II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm

đang học):

* Năm thứ 1:

Ngành học: Công nghệ sinh học Khoa: Công nghệ sinh học

Kết quả xếp loại học tập: Trung bình khá

Sơ lược thành tích:

* Năm thứ 2:

Ngành học: Công nghệ sinh học Khoa: Công nghệ sinh học

Kết quả xếp loại học tập: Khá

Sơ lược thành tích:

* Năm thứ 3:

Ngành học: Công nghệ thực phẩm Khoa: Công nghệ sinh học

Kết quả xếp loại học tập: Khá

Sơ lược thành tích:

* Năm thứ 4:

Ngành học: Công nghệ thực phẩm Khoa: Công nghệ sinh học

Kết quả xếp loại học tập: Khá

Sơ lược thành tích:

Ảnh 4x6

Ngày tháng năm

Xác nhận của đơn vị

(ký tên và đóng dấu)

Sinh viên chịu trách nhiệm chính

thực hiện đề tài

(ký, họ và tên)

ĐẶT VẤN ĐỀ

Decosahexanoic Acid (DHA) và Eicosapentaenoic Acid (EPA) là những loại acid béo bất bão hòa đa thuộc nhóm omega-3 cần thiết cho sự phát triển của não bộ (chiếm khoảng 24% của bộ não và 50% võng mạc) Ngoài ra DHA và EPA còn có nhiều vai trò quan trọng khác đối với sức khỏe con người như: làm giảm nguy cơ bệnh tim mạch, ung thư, ngăn ngừa bệnh Alzheimer, tham gia vào thành phần cấu trúc da, Tuy nhiên do

cơ thể không thể tự tổng hợp được nên chúng được gọi là các acid béo thiết yếu, do đó phải bổ sung từ các nguồn thực phẩm giàu acid béo loại này Một trong những nguồn quan trọng được tìm thấy là từ dầu cá

Trên thế giới, nhiều nghiên cứu thực hiện phân tách DHA và EPA từ dầu của các loài cá biển như cá mòi, cá trích, cá ngừ, cá hồi, và kết quả là đã có một số sản phẩm giàu DHA và EPA được sản xuất và đạt hiệu quả rất khả quan Một số nghiên cứu đã được ứng dụng sản xuất ra chế phẩm, cung cấp cho các ngành như dược phẩm, thực phẩm, nhằm bổ sung cho cơ thể con người Ở nước ta, cá basa có thể coi là nguồn giàu tiềm năng phát triển giàu DHA và EPA, tuy nhiên, những nghiên cứu trong nước về vấn đề này còn ít và phương pháp còn nhiều hạn chế, nguồn DHA bổ sung vào thực phẩm trên thị trường trong nước đều phải nhập từ nước ngoài

Trong khi đó, hằng năm ở Đồng bằng sông Cửu Long thải ra hơn 30.000 tấn mỡ cá basa từ các dây chuyền sản xuất cá fillet, lượng mỡ này tuy cũng được tận dụng bán cho các cơ sở sản xuất mỡ bôi trơn, thức ăn chăn nuôi nhưng đầu ra vẫn còn rất nhiều, không được tận dụng hết và thải ra bên ngoài, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường Do đó, mỡ cá basa hiện đang là nguồn nguyên liệu dồi dào và rẻ tiền

Một số nghiên cứu trước đây:

- N Gámez-Meza và cộng sự (2003), nghiên cứu làm giàu EPA và DHA từ dầu cá bằng phương pháp thủy phân và tạo phức ure

- Arnar Halldorsson và cộng sự (2003), nghiên cứu sự phân ly của EPA và DHA trong dầu cá bằng phương pháp ester hóa với glycerol sử dụng xúc tác lipase

- Nuria Rubio-Rodríguez và cộng sự (2010), nghiên cứu cô đặc acid béo bất bão hòa đa omega-3 bằng phương pháp enzyme

Theo như kết quả nghiên cứu thì tách chiết EPA và DHA sử dụng xúc tác enzyme lipase có hiệu quả cao và hạn chế được một số tác động bất lợi, giảm bớt các công đoạn

xử lý so với các phương pháp khác

Trong các nghiên cứu trước đây thì lipase thu nhận từ nấm mốc Rhizopus hoặc vi khuẩn Pseudomonas được sử dụng để nghiên cứu khả năng làm giàu DHA và EPA, tuy nhiên, cũng có tài liệu (Lopes và cộng sự, 1999) cho thấy rằng vi khuẩn Lactobacillus

plantarum cũng có khả năng sinh enzyme lipase ngoại bào

Từ thực tế nguồn nguyên liệu sẵn có và cơ sở khoa học dựa trên các nghiên cứu

trước đây, chúng tôi đi đến quyết định thực hiện đề tài nghiên cứu “Khảo sát khả năng

làm giàu DHA trong dầu cá basa của enzyme lipase ngoại bào từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum”

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Mục tiêu của đề tài là khảo sát khả năng làm giàu DHA có trong dầu cá basa bằng

enzyme lipase ngoại bào thu nhận từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum, rút ra kết luận

về hoạt tính lipase của loại enzyme này, bước đầu cho việc sản xuất ra các sản phẩm giàu DHA như dầu ăn từ cá basa, chế phẩm DHA từ cá basa để bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm, dược phẩm, vừa phát triển hướng tận dụng một cách có hiệu quả nguồn nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có, góp phần giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường, vừa góp phần giải quyết được vấn đề nguồn cung DHA ở nước ta

Nội dung thực hiện:

 Khảo sát quy trình tinh luyện dầu cá basa từ nguyên liệu dầu thô

 Nuôi cấy chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarum và thu nhận enzyme lipase

 Khảo sát khả năng làm giàu DHA trong dầu cá basa của enzyme lipase thu nhận

từ Lactobacillus plantarum, dựa trên phương pháp làm giàu DHA là thủy phân

chọn lọc đối với acid béo

Chương I

Tổng quan tài liê ̣u

1.1 Tổng quan về cá basa [2], [32], [33]

1.1.1 Phân loài khoa học

Cá basa là một trong 11 loài thuộc họ Cá tra (Pangasiidae) đã được xác định ở Đồng bằng sông Cửu Long

Ngành có dây sống hoàn chỉnh: Chordata

Ngành phụ có xương sống: Vertebrata

Tổng bộ cá toàn xương: Teleostei

1.1.2 Đặc điểm hình thái, phân bố

(Nguồn: Wik ipedia.org)

Về ngoại hình, cá basa rất dễ phân biệt đối với các loài khác trong họ Cá tra Thân ngắn hình thoi, hơi dẹp bên, lườn tròn, bụng to tích lũy nhiều mỡ, chiều dài tiêu chuẩn bằng 2,5 lần chiều cao thân Đầu cá basa ngắn, hơi tròn, dẹp đứng Miệng hẹp, chiều rộng của miệng ít hơn 10% chiều dài chuẩn, miệng nằm hơi lệch dưới mõm Dải răng hàm trên to rộng và có thể nhìn thấy được khi miệng khép lại, có 2 đôi râu, râu hàm trên bằng 1/2 chiều dài đầu, râu hàm dưới bằng 1/3 chiều dài đầu Răng trên xương khẩu cái

là một đám có vết lõm sâu ở giữa và hai đám răng trên xương lá mía nằm hai bên Có

40 – 46 lược mang trên cung mang thứ nhất, vây hậu môn có 31 – 36 tia vây Răng vòm

Hình 1.1 Cá basa

miệng với dải răng trên xương khẩu cái ở giữa và răng trên xương lá mía ở 2 bên Chiều cao của cuống đuôi hơn 7% chiều dài chuẩn Mặt lưng có màu nâu, mặt bụng có màu trắng Cá basa khác với cá tra là không có cơ quan hô hấp phụ, và ngưỡng oxy cao hơn

cá tra, nên chịu đựng kém ở môi trường nước tù bẩn, nơi hàm lượng oxy hòa tan thấp

Cá basa phân bố rộng ở Myanma, Lào, Thái Lan, Campuchia, Việt Nam Cá sống chủ yếu ở những sông rộng nước chảy mạnh (Mai Đình Yên và cộng tác viên, 1992) Đây là đối tượng nuôi nước ngọt có sản lượng xuất khẩu lớn nhất hiện nay Nghề nuôi

cá basa trong bè rất phát triển trên thế giới dưới mô hình nuôi mang tính công nghiệp với mật độ cao, năng suất trung bình 130 – 150 kg/m3/năm Hiện nay có khoảng 4.000

bè nuôi, sản xuất trên 40.000 tấn/năm Cá sống đáy ăn tạp thiên về động vật Tỉ lệ Li/L (chiều dài ruột/chiều dài toàn thân) nhỏ thay đổi theo loại thức ăn từ 1,78 trong tự nhiên đến 2,36 khi nuôi bè

1.1.3 Thành phần dinh dưỡng [34]

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

Thành phần Cá basa (100g)

Năng lượng từ chất béo 60cal Tổng lượng chất béo 7g Chất béo chưa bão hòa 5g

1.1.4 Tình hình nuôi cá basa ở Việt Nam

Cá basa phân bố ở sông Tiền và sông Hậu, có tập tính di cư ngược dòng sông Mekong để sinh sống và tìm nơi sinh sản tự nhiên, có tính ăn tạp thiên về động vật Ở Việt Nam, cá basa được nuôi thương phẩm chủ yếu trong bè trên sông nước chảy

vì chịu đựng kém ở môi trường có hàm lượng oxy hòa tan thấp Khu vực ương nuôi cá giống tập trung chủ yếu ở huyện Hồng Ngự (Đồng Tháp) và huyện Châu Đốc (An Giang), nay phát triển nhiều ở Cần Thơ… Hiện nay riêng An Giang có hơn 2.300 bè

nuôi cá basa với sản lượng khoảng 23.000 tấn Bụng cá trắng bạc và đặc biệt có buồng

mỡ rất lớn, chiếm khoảng 25% khối lượng cá Lượng mỡ cá basa thu hồi từ các cơ sở chế biến thủy sản hàng năm là 4.000 – 5.000 tấn mỡ cá

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

Cá da trơn đang ngày càng được ưa chuộng nhiều hơn các loài cá khác do được đánh giá là chứa hàm lượng cholesterol thấp Hiện nay, nhu cầu tiêu thụ đang ngày càng được tăng cao mở ra khả năng phát triển mạnh hơn của ngành này Việt Nam bắt đầu xuất khẩu cá tra, basa vào thị trường Mỹ kể từ năm 1996 Sản phẩm cá tra, basa fillet do Việt Nam sản xuất được người tiêu dùng Mỹ đặc biệt ưa chuộng do chất lượng ngon, giá thành hạ và có hương vị tương tự như cá da trơn bản địa

Trong nước, với việc không ngừng nâng cao trình độ sản xuất, áp dụng các kỹ thuật nuôi trồng tiên tiến, khép kín, sản lượng cá tra Việt Nam không ngừng tăng mạnh, giá thấp hơn, đáp ứng ngày một tốt hơn cho nhu cầu xuất khẩu Năm 2001, Việt Nam

ký kết Hiệp định thương mại song phương với Mỹ khiến thuế nhập khẩu thủy sản giảm xuống còn 0% Do vậy, lượng cá tra, basa xuất khẩu của Việt Nam vào Mỹ đã không ngừng tăng mạnh, từ 59 tấn năm 1996 lên 3.191 tấn năm 2000 và trên 103 nghìn tấn năm 2012 Thị phần xuất khẩu vào Mỹ cũng tăng từ 5,2% năm 1998 lên 85,4% năm

2000 và 95,9% năm 2012

(Nguồn: vfpress.vn) Cá basa cùng với cá tra của Việt Nam đã và đang xuất khẩu đi nhiều nước trên thế giới, chiếm lĩnh thị trường rộng lớn Giá trị xuất khẩu đang trên đà tăng trưởng

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

1.1.6 Phụ phẩm cá basa và tình hình sử dụng [7]

Trong một vài năm gần đây, ngành nuôi cá tra và cá basa của Việt Nam phát triển rất nhanh Ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long, từ hơn 250 ngàn tấn một năm, tổng sản lượng loại cá này đã lên tới cả triệu tấn hiện nay, chủ yếu phục vụ cho xuất khẩu Tuy nhiên, để xuất khẩu, người ta chỉ giữ lại phần thân cá, còn phải lọc bỏ đi các phần đầu, đuôi, da, xương và đặc biệt là phần mỡ cá Tính ra hàng năm, Đồng bằng sông Cửu Long thải ra ít nhất là 30 ngàn tấn mỡ cá tra và basa Lẽ dĩ nhiên là loại mỡ này đã được dùng vào việc sản xuất mỡ bôi trơn máy móc, hoặc là tái chế thành thức ăn gia súc Tuy nhiên, nhiều khi mỡ thừa không bán được, bị thải hẳn ra môi trường, vừa phí phạm, vừa gây ô nhiễm

Phụ phế phẩm từ quá trình chế biến cá basa (như: đầu, xương, vây, ruột, mỡ) được tận dụng tối đa để sản xuất các chế phẩm có giá trị Việc làm này vừa giải quyết được vấn đề môi trường vừa đem lại nguồn lợi nhuận lớn cho ngành

Dưới đây là một số hướng tận dụng phế phẩm từ cá basa:

- Đầu, xương, ruột, vây được chế biến thành những sản phẩm có giá trị dinh dưỡng bổ sung vào thức ăn chăn nuôi

- Bao tử cá (làm sạch) là đặc sản tại các quán ăn

- Bong bóng cá sấy khô dùng để nấu súp

- Da để phục vụ cho một số ngành như: mỹ phẩm, dược phẩm

Đặc biệt đối với mỡ cá, có rất nhiều ứng dụng: nguyên liệu để tách vitamin, sản xuất dầu biodiesel, chất nền trong mỹ phẩm và còn đang trong giai đoạn nghiên cứu để tách chiết lấy DHA

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

Mỡ cá là phế liệu của quá trình fillet cá

Đối với loại cá basa từ 1 – 1,5kg:

 Tỷ lệ mỡ cá so với trọng lượng cá: 25%

 Chỉ số peroxide: 4 mgNa2SO3

Hiệu suất thu hồi mỡ cá lỏng:

 Đạt 94 – 95% so với trọng lượng mỡ phần (mỡ trong)

 Đạt 60 – 62% so với trọng lượng mỡ bụng (mỡ ngoài)

Mỡ cá basa chứa 90 – 98% triglyceride, là ester của các acid béo và glycerin Ngoài

ra còn có các chất màu, chất mùi, các vitamin tan trong dầu như A, E, D…

Mỡ cá gồm có lipid và lipoid, trong lipid của cá chủ yếu là acid béo không no có hoạt tính sinh học cao: linoleic, acid lioneic, acid arachodonic, Vai trò sinh học của các acid béo chưa no rất quan trọng đối với gan, não, tim, các tuyến sinh dục Tỷ lệ acid béo không no và no cân đối, tương ứng với dầu cọ, hơn hẳn so với dầu dừa Hàm lượng cholesterol trong mỡ cá basa thấp hơn một số loài cá biển khác Ngoài ra trong mỡ cá còn có vitamin A, nên có thể dùng mỡ cá basa ăn thay dầu mỡ hằng ngày

Bảng 1.2 Tỷ lệ acid béo không bão hòa và bão hòa có trong nguyên li ệu dầu mỡ

so với mỡ cá basa thô Nguyên liệu Acid béo loại 1 nối đôi (%) nhiều nối đôi (%) Acid béo loại Acid béo bão hòa

(Nguồn: Hoàng Đức Như, 1997)

Như vậy, mỡ cá basa là nguồn phụ phế liệu có sẵn và dồi dào ở đồng bằng sông Cửu Long Việc tận dụng nguồn nguyên liệu này để chế biến thành các loại sản phẩm dầu mỡ có chất lượng cao hay sản xuất các sản phẩm làm giàu các acid béo không no nhiều nối đôi có giá trị dinh dưỡng, tốt cho sức khỏe và giá trị kinh tế cao là hướng nghiên cứu mà các nhà khoa học và các nhà sản xuất đang hướng tới

1.2 Tổng quan về dầu cá

1.2.1 Tình hình nghiên cứu, sản xuất dầu cá [31]

Dầu cá, một sản phẩm không hề xa lạ với mọi người vì từ lâu đã được biết đến như

là thực phẩm tốt cho tim mạch, sáng mắt, bổ não Dầu cá phổ biến vẫn là loại được trích

ly từ cá đánh bắt ở vùng biển sâu như cá hồi, cá ngừ, cá trích, và sản lượng rất hạn chế không đáp ứng đủ nhu cầu của người tiêu dùng

Các công nghệ sản xuất dầu cá đã được bắt đầu nghiên cứu từ rất sớm Ban đầu người ta chú trọng vào quy trình sản xuất dầu cá Nhìn chung quy trình sản xuất dầu cá gồm hai giai đoạn: tách chiết dầu cá từ nguyên liệu cá và tinh chế dầu cá có được để phù hợp với nhu cầu sử dụng Gần đây người ta tiếp tục đẩy mạnh việc sản xuất làm giàu omega-3 từ dầu cá, vì omega-3 có vai trò rất quan trọng đối với sức khỏe con người

(Nguồn: Phạm Thị Anh, 2006)

Mỡ cá

Rửa, làm sạch trong nước lạnh (xay nhỏ 3 – 5mm)

Gia nhiệt gián tiếp (hơi nước 1kg/cm2, 90 – 95oC)

Phương pháp tách dầu cá được sử dụng là phương pháp ép ướt và chiết tách bằng dung môi hữu cơ Tuy nhiên ở quy mô công nghiệp thì phổ biến nhất là phương pháp ép ướt

Trước đây nguyên liệu sản xuất dầu cá chủ yếu là cá nguyên con chứa hàm lượng lipid cao hay từ gan cá Hiện nay, các phế liệu khác (như đầu cá, mỡ cá, nội tạng, ) của một số loại cá cũng được xem là nguồn nguyên liệu để tách dầu cá do nhu cầu về dầu cá ngày càng cao

Sản lượng dầu cá trên thế giới không ổn định, do phụ thuộc nhiều vào thời tiết Ngoài ra, nguồn lợi khai thác ngày càng suy giảm Do đó, việc tìm nguồn nguyên liệu thay thế bởi nuôi trồng thủy sản và tận dụng phế liệu từ chế biến thủy sản là rất cần thiết Sản lượng dầu cá giai đoạn từ tháng 1-6/2013 giảm 22% so với cùng kỳ năm 2012 Sự suy giảm này do sản lượng ở Mỹ La-tinh giảm khoảng 28% so với cùng kỳ năm ngoái Sản lượng dầu cá Ai len cũng giảm 39%, tuy nhiên tổng sản lượng chỉ đạt 27.000 tấn, so với mức sản lượng 147.000 tấn của Mỹ La-tinh trong nửa đầu năm 2013, báo cáo cập nhật hàng quý của FAO Globefish cho biết Sản lượng dầu cá ở Mỹ La-tinh suy giảm được bù đắp một phần bởi Đan Mạch và Na Uy, dự kiến sản lượng dầu cá năm

2013 tăng 45% so với năm 2012 Xuất khẩu dầu cá của Mỹ 6 tháng đầu năm 2013 đạt 15.800 tấn Xuất khẩu dầu cá của Peru 6 tháng đầu năm 2013 chiếm 20% trong tổng xuất khẩu năm 2012 Thị trường xuất khẩu dầu cá chủ yếu của Peru là Đan Mạch và Bỉ Chi-lê đã xuất khẩu 38.700 tấn dầu cá trong nửa đầu năm 2013, so với tổng xuất khẩu 22.500 tấn năm 2012 Thị trường xuất khẩu chính đối với dầu cá Chi-lê là Trung Quốc, Nhật Bản và Na Uy

Triển vọng giá dầu cá tiếp tục tăng vững, đạt 2.100 USD/tấn trong tháng 8/2013 Mức giá này vượt so với mức giá đỉnh điểm 1.800 USD/tấn đạt được hồi tháng 4/2008 Hiện có sự gia tăng ổn định trong giá dầu cá kể từ khi chạm đáy trong khủng hoảng tài chính toàn cầu, giảm xuống mức thấp nhất 620 USD/tấn vào hồi đầu năm 2009

Trong nước

Ở Việt Nam, việc sản xuất dầu cá còn ít, thường là kết hợp sản xuất dầu cá và bột

cá Hiện nay, có công ty cổ phần Nam Việt, An Giang sản xuất mặt hàng này Tuy nhiên cũng mới tách chiết dầu lỏng từ mỡ cá, còn việc tinh luyện dầu để sử dụng như dầu ăn bình thường thì chưa được áp dụng sản xuất

Về các nghiên cứu tách chiết và tinh luyện dầu cá chủ yếu thực hiện trong các trường đại học Ngoài ra còn có nghiên cứu tận dụng mỡ cá để sản xuất dầu biodiesel (Nguyễn Hồng Thanh, 2009)

1.2.2 Nguyên liệu sản xuất dầu cá

Nguyên liệu để sản xuất dầu cá là cá nguyên con nhiều dầu, gan cá, nội tạng cá, đầu cá, trong đó, gan cá và nội tạng là nguyên liệu có giá trị nhất để sản xuất dầu cá

vì thành phần có chứa nhiều vitamin A, tốt cho sức khỏe con người

1.3 Tinh luyện dầu cá [4]

1.3.1 Dầu cá tinh luyện

Dầu cá tự nhiên sau khi được thu nhận từ mỡ cá vẫn còn chứa nhiều tạp chất như các acid béo tự do, glyceride, phospholipid, sterol, các sắc tố hay tocopherol và đôi khi là các độc chất như kim loại nặng, dioxin hay PCB Do đó, cần phải thực hiện việc tinh chế dầu để loại bỏ các thành phần không mong muốn như các chất màu, mùi và các thành phần độc hại, dầu cá sẽ được tinh luyện qua nhiều bước như trung hòa, tẩy màu và tẩy mùi, nếu không thực hiện đúng cách thì lipid trong dầu sẽ rất dễ bị oxy hóa và thất thoát dầu trung tính cũng như giảm hàm lượng omega-3

Trên thế giới, dầu cá thường được biết đến với tên gọi “marine oil” Thuật ngữ

“marine oil: dầu từ động vật biển” được sử dụng để chỉ các loại dầu của tất cả động vật sống dưới nước: cá hay động vật có vú khác (cá heo…) Dầu từ động vật biển (chủ yếu

là dầu cá) thường là sản phẩm phụ trong quá trình khai thác và sử dụng cá như nguồn cung cấp protein Tuy nhiên, một số loại cá lại được khai thác cho mục đích chính là sản xuất dầu Có rất nhiều loài cá có khả năng cung cấp dầu: từ loài cá nhỏ như cá sardine đến các động vật hữu nhũ có trọng lượng lớn như cá voi Trong thành phần của dầu cá chứa một tỷ lệ lớn acid béo không no mạch dài (C ≥ 20), chính vì lý do này dầu cá rất nhạy cảm với các phản ứng biến đổi chất lượng dầu Dầu cá chỉ được sử dụng trong chế biến thực phẩm sau quá trình tinh luyện nghiêm ngặt

Các loại dầu cá quan trọng nhất là dầu thu được từ cá sardine vùng California

(Sardinops sagax caerulea, họ Clupeidae), cá sardine Nhật Bản (Sardinops

melanostictus, họ Clupeidae), dầu cá mòi (Brevoortia tyrannus, họ Clupeidae) và dầu

cá trích (Clupea harengus, họ Clupeidae)

Ở Việt Nam, một số nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu tinh luyện mỡ lỏng cá

cá: phần đặc sau khi tinh luyện phối trộn thay thế shortening chiên mì ăn liền, phần lỏng làm dầu thực phẩm phối trộn thành dầu ăn, sản xuất margarine có thành phần mỡ cá đặc biệt có omega-3 rất tốt cho trẻ em, người già

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

Thành phần acid béo Mỡ cá basa

thô (%)

Mỡ cá sau tinh luyện

(%) Phần lỏng Phần đặc

(Nguồn: Trung tâm Dịch vụ Phân tích và Thí nghiệm k iểm định theo phiếu số 9812507, 9906107, 991181)

Quá trình tinh luyện dầu mỡ hoàn chỉnh bao gồm các công đoạn chủ yếu như:

- Phương pháp tách loại cơ học

- Thủy hóa dầu

có thể áp dụng toàn bộ quy trình tinh luyện hay chọn lựa một số công đoạn phù hợp

Nói tóm lại việc xác định quy trình tinh luyện cho mỗi loại dầu mỡ phải được xác lập dựa trên hai yếu tố cơ bản:

- Bản chất các thành phần tạp chất có trong dầu mỡ

- Yêu cầu về chất lượng đối với dầu mỡ tinh luyện phù hợp với các đối tượng sử dụng

1.3.2 Các công đoạn chính và phương pháp kỹ thuật tinh luyện dầu [4]

1.3.2.1 Các phương pháp tinh luyện cơ học

Phương pháp lắng:

Phương pháp này dựa trên sự khác nhau về tỷ trọng của các tạp chất và dầu mỡ để phân ly Sau một thời gian để yên nhất định, các tạp chất có tỷ trọng lớn hơn dầu sẽ lắng xuống Các tạp chất lắng xuống bao gồm: các tạp chất cơ học, nước trong dầu, các thành phần thể rắn,…

Đối với phương pháp lắng, ngoài việc loại các tạp chất rắn còn có khả năng loại trừ một số tạp chất có tính keo hòa tan trong dầu như: sáp, phospholipid, protein,… Độ hòa tan của các tạp chất này trong dầu mỡ sẽ giảm xuống cùng với sự giảm nhiệt độ, nên điều kiện cần thiết để loại tạp chất là phải hạ nhiệt độ xuống mức thích hợp Ở một nhiệt độ mà tại đó các tạp chất có tính keo hòa tan có thể tách ra hoàn toàn khỏi dầu mỡ, người ta gọi đó là “nhiệt độ ngưng kết giới hạn” Sau khi các tạp chất tách ra, có thể dùng các phương pháp phân ly thông thường để phân ly dầu và tạp chất

Để tăng nhanh tốc độ lắng, nhất là trường hợp dầu chứa nhiều nước, có thể cho vào một ít các chất có tính hút nước như CaCl2 , Na2SO4 khan hoặc các chất điện ly như NaCl

Phương pháp ly tâm:

Phương pháp này ứng dụng lực ly tâm thay cho trọng lực ở phương pháp lắng để phân ly dầu và tạp chất, do đó làm tăng được tốc độ phân ly đồng thời phân ly được các cặn có kích thước bé

Trong thực tế, máy ly tâm dùng để phân ly nước ra khỏi dầu tốt nhất, phân ly các tạp chất ở thể rắn phân tán trong dầu như cặn xà phòng, sáp, phosphatid… Tuy nhiên, trường hợp dầu có chứa quá nhiều tạp chất cơ học thì ít sử dụng máy ly tâm vì lồng quay

có chứa đầy tạp chất khó khăn cho việc tẩy rửa, vệ sinh

Phương pháp lọc:

Phương pháp này tiến hành tách các chất rắn ra khỏi dầu mỡ bằng các màng lọc, các tạp chất sẽ bám lên bề mặt màng lọc thành lớp bã lọc, và lớp bã lọc này cũng dần trở thành màng lọc

Để dầu thô được sạch hơn đồng thời cải thiện một phần màu dầu, người ta có thể cho vào trên màng lọc một lượng vật liệu lọc có thể là than hoạt tính, đất hoạt tính hay

có thể ghép thêm một lớp giấy lọc để ngăn cản thêm các tạp chất dạng phân tử rất nhỏ Ngoài ra giấy lọc còn có thể hấp thụ một ít nước và xà phòng giúp dầu lọc xong sẽ trong suốt, không bị vẩn đục

1.3.2.2 Thủy hóa dầu (degumming)

Quá trình thủy hóa được ứng dụng có thể tách loại các tạp chất nhóm phospholipid

và chất keo ra khỏi dầu

Phương pháp thủy hóa dựa vào phản ứng hydrat hoá để làm tăng độ phân cực các tạp chất keo hoà tan trong dầu, nên làm giảm độ hòa tan của chúng trong dầu, giúp các thành phần này kết tủa lại và có thể tách ra bằng ly tâm Mục đích của phương pháp này ngoài việc kết tủa các tạp chất, loại các phospholipid nó còn có khả năng làm giảm chỉ

số acid của dầu Do các tạp chất keo có tính acid (các protein lưỡng tính) phát sinh kết tủa, mặt khác có một ít acid béo cũng bị kéo theo kết tủa Do đó, hydrat hoá dầu sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trung hòa và giảm mức tiêu hao dầu trung tính trong khi trung hoà bằng kiềm

Quá trình thủy hóa dầu dựa trên nguyên tắc:

- Phân tán nước hay nước muối vào dầu làm cho phần ưa nước của anhydrid phospholipid sẽ hấp thụ nước theo từng nấc

- Các phospholipid mất tính tan trong dầu, phân tán trong nước tạo các hạt phospholipid ngậm nước hình thành nhũ tương trong dầu, tức là chuyển phospholipid ở trạng thái hòa tan về dạng dung dịch keo

- Tạo thành các hạt keo đông tụ làm dầu vẩn đục

- Phân ly dầu ra khỏi phức phospholipid bằng lắng hoặc ly tâm

Tác dụng hydrat hoá được thực hiện bằng cách dùng một lượng vừa đủ nước nóng hay dung dịch loãng các chất điện ly như NaCl, NaOH, NH4Cl… vào dầu ở một nhiệt độ nhất định để phân cực hóa và kết tủa tạp chất Nhiệt độ tối ưu cho quá trình hydrat hóa dầu thay đổi trong khoảng 60 - 800C, tùy thuộc vào tính chất nguyên liệu Lượng nước sử dụng khoảng 4 - 10% so với dầu

Tuy nhiên, việc thủy hóa dầu bằng nước hay nước muối chủ yếu chỉ tách loại các phospholipid có khả năng hydrat hóa, trong khi vẫn còn một lượng lớn phospholipid không có khả năng hydrat hóa như phospholipid có gốc protein, polysaccharide, các chất keo… vẫn còn hiện diện trong dầu Chính vì thế, bên cạnh việc sử dụng nước nóng hoặc dung dịch NaCl người ta còn có thể thủy hóa bằng sử dụng acid Hiện tại, 2 loại acid được sử dụng phổ biến trong quá trình thủy hóa dầu là acid citric và acid phosphoric Bên cạnh hai quá trình thủy hóa dầu phổ biến là sử dụng nước và acid, quá trình thủy hóa bằng enzyme cũng được Lurgi nghiên cứu và phát triển Theo phương pháp này, enzyme phospholipase A2 được sử dụng như chất xúc tác sinh học để thủy phân acid béo ở vị trí C2 trên glycerol Kết quả của phản ứng này là sự hình thành phospholipid đã hydrat hóa được tách ra khỏi dầu

1.3.2.3 Tách sáp

Tách sáp là công đoạn quan trọng cần được tiến hành ngay sau quá trình thủy hóa

Vì ngoài mục đích loại sáp ra khỏi dầu thì tách sáp còn có thể kéo các cặn keo của phospholipid kết tủa theo do có thể quá trình lọc, ly tâm sau thủy hóa không loại ra triệt

để hết Sáp trong dầu tồn tại ở trạng thái cặn li ti nên dễ làm dầu bị vẩn đục, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu Ngoài ra, sáp còn là thành phần không có khả năng tiêu hóa được nên không có giá trị thực phẩm

Nguyên tắc tách sáp là dựa vào độ kết tinh khác nhau của sáp có trong dầu

Bảng 1.4 Nhiệt độ kết tinh của sáp trong dầu

Dầu đã qua trung hòa 120C

(Nguồn: Giáo trình công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm, 2005)

Sáp cũng có thể được tách ra bằng các phương pháp cơ học như lắng, lọc, ly tâm: Làm lạnh dầu xuống nhiệt độ 80C – 100C để các tinh thể sáp kết tinh, sau đó nâng nhiệt dầu lên 200C, nhằm giảm độ nhớt của dầu và tăng kích thước cho tinh thể sáp Khi đó

có thể tách dễ dàng các tinh thể sáp ra khỏi dầu bằng cách lọc hoặc ly tâm lạnh (nhiệt độ ly tâm <200C)

Ngoài ra, còn có thể tách sáp bằng cách hoà tan dầu thô vào dung môi (aceton) Lúc này dầu tan trong aceton còn sáp thì không tan Trên cơ sở đó tiến hành thu hồi dầu

và có thể tách sáp ra bằng cách lắng gạn hay phân ly

1.3.2.4 Trung hòa

Phương pháp này dựa vào sự tác dụng của dung dịch kiềm lên các acid béo tự do

và các tạp chất có tính acid sẽ tạo thành các muối kiềm không tan trong dầu nhưng có thể tan trong nước nên có thể được tách ra bằng cách lắng hay rửa nhiều lần Nhờ đó chỉ

số acid của dầu giảm và còn có thể loại được một số tạp chất khác

Quá trình trung hòa xảy ra theo phản ứng sau:

RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O Ngoài ra trong một số điều kiện khác có thể tạo ra “xà phòng acid”

2 RCOOH + NaOH → R COONa R COOH + H2O

Do mục đích chủ yếu của luyện kiềm là loại trừ các acid béo tự do nên thực tế quá trình này thường được gọi là trung hòa dầu mỡ Tuy nhiên tác dụng của kiềm không phải chỉ hạn chế ở mức độ trung hòa mà chính những xà phòng sinh ra lại có năng lực hấp phụ nên chúng còn có thể kéo theo các tạp chất như protein, chất nhựa, các chất màu

và thậm chí cả những tạp chất cơ học vào trong kết tủa Trên thực tế, dầu mỡ trung hòa xong không những giảm được chỉ số acid mà còn loại trừ được một số tạp chất khác Tuy nhiên khi trung hòa dầu mỡ, kiềm có thể xà phòng hóa cả dầu mỡ trung tính sẽ làm giảm hiệu suất thu hồi dầu mỡ tinh luyện Do đó khi tinh luyện cần khống chế các điều kiện để luôn luôn đảm bảo 2 mặt: chất lượng dầu mỡ sau khi tinh luyện tốt nhất và mức hao hụt dầu mỡ trung tính ở mức độ thấp nhất

Các loại kiềm dùng khi tinh luyện thường dùng nhất là sodium hydroxide (NaOH), cũng có thể dùng potassium hydroxide (KOH) Khi dùng những loại này cần chú ý khả năng xà phòng hóa cả dầu mỡ trung tính ở điều kiện nồng độ và nhiệt độ cao Người ta cũng có thể dùng Na2CO3, nhưng có nhược điểm là tạo ra khí CO2 trong khi trung hòa làm khuấy đảo dầu mỡ khiến cho xà phòng sinh ra bị phân tán và khó lắng, mặt khác nó

có tác dụng kém với các tạp chất khác ngoài acid béo tự do cho nên sử dụng nó rất hạn chế

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

của dầu mỡ

Loại nồng độ Nồng độ NaOH

(g/lít)

Nhiệt độ tinh luyện tương ứng ( 0 C)

Phạm vi chỉ số acid của dầu mỡ (mg KOH/g)

(Nguồn: Giáo trình công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm, 2005)

Căn cứ vào kết quả phân tích chỉ số acid của dầu mỡ, số lượng kiềm cần thiết để trung hòa có thể tính theo công thức sau:

𝐾𝑑𝑑 = 𝐴 𝐷 40.100

1000.56 𝐴 =

𝐴 𝐷

14 𝑎Trong đó:

Kdd: hàm lượng dung dịch NaOH tính theo lý thuyết (kg)

A: chỉ số acid của dầu mỡ (mg KOH/g)

D: hàm lượng dầu mỡ đem trung hòa (kg)

a: nồng độ % của dung dịch NaOH

Tuy nhiên, lượng kiềm sử dụng trong thực tế thường nhiều hơn lượng tính theo lý thuyết, vì ngoài tác dụng với các tạp chất có tính acid còn có nhiều tác dụng khác phụ thuộc vào thành phần và phẩm chất dầu mỡ Tùy thuộc vào thành phần tạp chất và màu sắc của dầu mỡ mà quyết định lượng dư cụ thể, thông thường khoảng 5 - 50% so với lý thuyết

Sự trung hòa các acid béo tự do trong dầu tiến hành từng mẻ hoặc liên tục Nếu dầu có chỉ số acid thấp <15 tiến hành trung hòa liên tục 1 lần, nếu trên 20 tiến hành phân đợt từng mẻ (2 - 3 lần) Mục đích chính của việc áp dụng trung hòa từng mẻ là tránh lượng xà phòng sinh ra trong một lần quá nhiều gây khó khăn về thao tác và nhiều cặn

xà phòng quá sẽ tăng sự hao hụt lượng dầu vì còn nằm trong cặn

Tinh chế liên tục gồm có thiết bị nâng nhiệt, thiết bị trộn, ly tâm Dầu được trộn với kiềm, có khuấy trộn đều đặn Sự kết hợp của việc nhanh chóng nâng nhiệt lên 55 -

700C sẽ giúp phá vỡ các xà phòng dạng nhũ tương có trong dầu và máy ly tâm sẽ phân

ly các cặn xà phòng ra khỏi dầu Thời gian lắng cặn xà phòng khoảng 6 - 8 giờ Dầu sau đó được rửa bằng nước

Trường hợp xà phòng tạo thành ở dạng nhỏ li ti hay nhũ tương khó phân ly thì trước lúc kết thúc quá trình cần cho thêm vào một lượng nhỏ khoảng 2 - 3% muối NaCl nồng độ 10% để tăng tốc độ lắng của xà phòng Để yên hỗn hợp dung dịch sẽ tạo thành

3 lớp: trên là dầu trung tính, giữa là xà phòng, dưới là nước muối Tiến hành tháo bỏ dung dịch muối, dùng máy ly tâm để phân ly xà phòng thu hồi dầu

Rửa dầu sau trung hòa:

Để loại hết xà phòng có trong dầu sau trung hòa, cần tiến hành rửa dầu liên tục nhiều lần (3 - 6 lần), lượng nước khoảng 15 - 20% so với dầu Đầu tiên phải rửa bằng dung dịch muối NaCl nồng độ 10%, nhiệt độ khoảng 90 - 950C, sau đó rửa bằng nước nóng 95 - 970C Cần thiết phải khuấy đều liên tục, sau đó để yên cho cặn lắng xuống Tiến hành tháo nước, tách lấy xà phòng và thu hồi dầu trung tính Có thể tập trung các nước rửa lại để thu hồi một lượng dầu còn sót lại, và thu hồi xà phòng

Sấy dầu:

Dầu sau khi rửa có thể còn lại một ít nước trong dầu, nước còn sót sẽ làm cho dầu dễ bị oxy hóa, do đó cần sấy dầu để loại nước ra khỏi dầu Ta có thể loại trừ nước bằng cách sấy ở áp suất thường hoặc sấy bằng thiết bị sấy chân không Dùng biện pháp sấy chân không để tránh nhiệt độ cao làm ảnh hưởng chất lượng dầu Nếu sấy ở áp suất thường thì nhiệt độ sấy khoảng 1000C

1.3.2.5 Tẩy màu

Tẩy màu là một khâu quan trọng trong quá trình tinh luyện dầu bằng phương pháp vật lý và hóa học Tẩy màu không chỉ di chuyển ra khỏi dầu các hợp chất tạo màu không mong muốn mà còn có khả năng tách loại khỏi dầu lượng phospholipid, các sản phẩm oxy hóa và xà phòng còn sót lại trong dầu Trong giai đoạn hiện nay, khi quá trình tinh luyện dầu theo phương pháp vật lý ngày càng được ưa chuộng, tẩy màu trở thành quá trình được sử dụng phổ biến hơn do đây là giai đoạn cuối có khả năng di chuyển lượng

dư của phospholipid, xà phòng, kim loại và các sản phẩm oxy hóa trước khi chuyển qua khâu khử mùi Việc di chuyển các hợp chất không tinh khiết này có vai trò rất quan trọng do nó có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cảm quan và sự ổn định với các tác nhân oxy hóa của dầu sau khử mùi

Quá trình tẩy màu dầu có thể tiến hành theo 4 phương pháp chủ yếu:

- Sự hấp phụ chất rắn

- Tác dụng nhiệt

- Do quá trình hydrogen hóa có xúc tác

- Sử dụng chất tẩy màu hóa học

Tẩy màu bằng chất hấp phụ:

Phương pháp này dựa vào khả năng hấp phụ của các chất có tính chất bề mặt Sự hấp phụ này có có tính chất chọn lọc, đối với dầu mỡ chủ yếu là hấp phụ các chất màu, sau khi hấp phụ xong tiến hành tách chất hấp phụ ra khỏi dầu Mỗi loại chất hấp phụ có một khả năng hấp phụ riêng và có một giới hạn nhất định

Các chất hấp phụ thường có cấu tạo xốp ở dạng bột, tuy nhiên mức độ mịn của chất hấp phụ cần có một giới hạn nhất định, vì nếu quá mịn sau khi khử màu khó tách

ra khỏi dầu mỡ Các chất hấp phụ thường sử dụng trong tinh luyện dầu mỡ là đất hoạt tính, than hoạt tính, silicagel Trong đó đất hoạt tính và than hoạt tính được sử dụng rộng rãi do khả năng tẩy màu cao và tỷ lệ hút dầu tương đối thấp

Việc tẩy màu có thể tiến hành theo cả hai phương pháp gián đoạn và liên tục Quá trình tẩy màu gián đoạn vẫn được sử dụng rất phổ biến trong nhiều hệ thống tinh luyện dầu do phương pháp và dụng cụ đơn giản Có thể sử dụng thiết bị trung hòa cho tẩy màu dầu Thêm vào đó, khi tẩy màu gián đoạn theo từng mẻ, lượng dầu nhập liệu có thể thay đổi rất linh động, dễ dàng Mặc dù vậy, tẩy màu liên tục vẫn rất được ưa chuộng do rút ngắn thời gian và giảm thấp sự gia tăng nhiệt độ quá trình xử lý nhằm hạn chế thấp nhất các biến đổi không mong muốn và các phản ứng phụ làm thay đổi chất lượng dầu Chất hấp phụ sau phản ứng có thể tách loại ra khỏi dầu bằng hệ thống lọc: lọc dĩa, lọc khung bản…

Chất hấp phụ đã được phân tách khỏi dầu nhờ lọc vẫn còn chứa một lượng lớn dầu (khoảng ± 50%) Lượng dầu này có thể thu hồi lại bằng biện pháp xử lý với nước hay trích ly bằng dung môi

Các nghiên cứu cho thấy, ba phản ứng phụ cần quan tâm trong quá trình tẩy trắng bằng chất hấp phụ bề mặt là:

- Sự đồng phân hóa vị trí (sự hoán đổi nối đôi trong mạch) và cấu tạo (cis/trans)

- Biến đổi hợp chất hydroperoxide thành các hydroxy acid béo

- Phản ứng oxy hóa do sự hiện diện của oxy

Tẩy màu nhờ tác dụng nhiệt:

Tẩy màu bằng nhiệt được sử dụng phổ biến nhất trong tinh luyện dầu cọ với mục đích tách loại các hợp chất carotene ra khỏi dầu Tiến trình này có thể thực hiện theo hai phương pháp chủ yếu:

- Tẩy màu sơ bộ bằng chất hấp phụ, kế tiếp ứng dụng tẩy trắng ở nhiệt độ cao

- Kích thích hoạt động của chất tẩy màu nhờ vào quá trình tẩy màu ở nhiệt độ trung bình

Quá trình tẩy màu ở nhiệt độ cao có thể được tiến hành theo từng mẻ (3 giờ -

2200C) hay liên tục (20 phút - 2700C)

Tẩy màu bằng phương pháp hydro hóa:

Cơ sở lý thuyết cho quá trình tẩy màu theo phương thức này dựa trên việc hydro hóa có chọn lọc các liên kết đôi trung tâm của carotene nhằm phá hủy đặc tính tạo màu của chúng Tuy nhiên, biện pháp này cũng là nguyên nhân làm thay đổi các acid béo có nối đôi trong dầu do chúng sẽ cùng hydro hóa với các hợp chất carotene

Tẩy màu bằng phương pháp hóa học:

Phương pháp này dựa trên khả năng phá hủy các hợp chất tạo màu nhạy cảm với chất oxy hóa bằng các tác nhân oxy hóa hóa học như hydrogen và benzoyl peroxide Tuy nhiên, đây không phải là phương pháp được sử dụng phổ biến do các acid béo đa nối đôi cũng có thể bị tấn công

1.3.2.6 Khử mùi

Cơ sở lý thuyết chủ yếu của quá trình khử mùi là kết hợp nhiệt độ cao, áp suất chân không với việc sục hơi nước nóng vào khối dầu để khử mùi Hơi nước được sục vào khối dầu và bật ra khá mạnh trong môi trường chân không mang theo các chất có mùi: acid béo, glycerin phân tử lượng thấp, NH3,

Phương pháp này vận dụng tổng hợp giữa chưng áp lực và chưng hơi nước Việc giảm áp lực có tác dụng:

- Đề phòng dầu bị oxy hóa ở nhiệt độ cao

- Đề phòng dầu bị thủy phân ở nhiệt độ cao và dưới tác dụng của hơi nước

- Giảm áp lực tiết kiệm của hơi nước khử mùi

Tùy thuộc vào từng loại dầu và sự hiện diện của các hợp chất tạo mùi trong dầu

mà áp dụng điều kiện xử lý khác nhau Tuy nhiên, mức nhiệt độ thích hợp cho quá trình khử mùi dao động trong khoảng 180 - 2400C với áp suất từ 2mbar - 3mbar trong 1 giờ

1.3.3 Một số nghiên cứu trước đây về tinh luyện dầu cá [16], [17], [19]

Jiaqi Huang và cộng sự (2010) đã nghiên cứu thử nghiệm các phương pháp tinh chế dầu cá hồi bằng phương pháp hấp phụ, trung hòa và kết hợp cả 2 phương pháp trên Kết quả cho thấy dầu tinh luyện bởi phương pháp kết hợp giữa hấp phụ bằng đất hoạt tính và trung hòa có chất lượng tốt hơn khi tinh luyện bởi từng phương pháp riêng lẻ.Nghiên cứu của Subramaniam Sathivel và cộng sự (2010) cho thấy dùng phương pháp hấp phụ bằng đất hoạt tính làm giảm PV, FFA, hàm ẩm của dầu chưa tinh chế sau

120 phút

Spinelli và cộng sự (1987) nghiên cứu phương pháp trích ly dầu cá bằng CO2 siêu tới hạn, kết quả cho ra sản phẩm có độ tinh sạch cao, không gây các phản ứng hóa học đối với các thành phần có trong dầu thô và không làm biến tính dầu

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

Có hai yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng dầu tinh luyện, đó là chất lượng của dầu thô ban đầu và trình độ công nghệ tinh luyện

Thứ nhất, chất lượng của dầu thô sẽ ảnh hưởng đến chất lượng dầu tinh luyện vì nếu dầu thô ban đầu có chất lượng quá kém như chỉ số acid và chỉ số peroxide cao, nhiều tạp chất, màu không đẹp… thì sẽ cần nhiều công đoạn tinh luyện hơn, do đó tăng khả năng thất thoát dầu cũng như giảm chất lượng dầu do bị oxy hóa, biến tính… trong quá trình tinh luyện

Thứ hai, trình độ công nghệ để xử lý dầu cũng như phương pháp tinh luyện cũng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng dầu tinh luyện, vì nếu sử dụng những phương pháp lỗi thời, không phù hợp như tinh luyện bằng hóa chất công nghiệp… sẽ dẫn đến giảm chất lượng dầu, tồn đọng dư lượng hóa chất có hại trong sản phẩm, hơn nữa là áp dụng sai chế độ công nghệ, như nhiệt độ xử lý quá cao hay thời gian quá dài cũng làm biến tính dầu và giảm chất lượng dầu tinh luyện

1.4 Các acid béo bất bão hòa đa (PUFA) [20]

1.4.1 Giới thiệu chung

Các acid béo là những hợp chất hữu cơ hình thành bởi chuỗi hydrocarbon gắn với nhóm carboxyl, thông thường chúng kết hợp với glycerol để tạo nên các acylglyceride (mono-, di- hoặc triglyceride) Tùy vào bản chất của chuỗi hydrocarbon mà các acid béo

có thể bão hòa hay bất bão hòa, tiếp theo là bất bão hòa đơn hoặc bất bão hòa đa

(PolyUnsaturated Fatty Acid – PUFA)

Có thể phân loại các acid béo dựa vào số liên kết đôi như sau:

 Acid béo bão hòa: Acid không có nối đôi C=C trong cấu tạo của nó

Công thức cấu tạo: CnH2nO2

Ví dụ: Acid palmitic CH3(CH2)14COOH (C16)

Acid stearic CH3(CH2)16COOH (C18)

 Acid béo bất bão hòa:

- Acid béo bất bão hòa đơn (monounsaturated fatty acid): Là những acid béo chứa

một nối đôi trong cấu tạo của nó

Ví dụ: Acid oleic CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

- Acid béo bất bão hòa đa (polyunsaturated fatty acid): Là những acid béo có chứa

hai nối đôi trở lên:

Ví dụ: Acid linoleic CH3(CH2)4CH = CHCH2CH = CH(CH2)7COOH

Cơ thể người có thể tự tổng hợp ra nhiều loại acid béo, tuy nhiên, có một nhóm PUFA, là những acid béo thiết yếu mà cơ thể người không tổng hợp được: các acid béo omega-3 và omega-6 Acid béo omega-6 có nguồn gốc là acid linoleic (C18:2n-6) và nguồn gốc của acid béo omega-3 là acid α-linolenic (C18:3n-3) Trong nhóm omega-3 gồm các acid béo như acid eicosapentaenoic (C20:5n-3; EPA), acid docosapentaenoic (C22:5n-3; DPA) và acid docosahexaenoic (C22:6n-3; DHA) Cả 2 loại acid béo omega-

3 và omega-6 đều được con người tiếp nhận qua khẩu phần ăn và đều rất cần thiết cho sức khỏe Các chuyên gia dinh dưỡng của WHO/FAO (1994) đề nghị rằng, tỷ lệ acid béo omega-6/omega-3 thích hợp là 5:1 hoặc thấp hơn

Các acid béo chứa trong thực phẩm là chủ đề của rất nhiều bài nghiên cứu trong những năm qua Tầm quan trọng của chúng đối với sức khỏe được nhận thấy vào những năm 80 khi nhiều tác giả (Kromann và Green, 1980; Dyerberg, 1986) công bố những nghiên cứu dịch tễ học cho thấy mối liên quan giữa những khẩu phần ăn được bổ sung omega-3 và khả năng ngăn chặn một số bệnh như nhồi máu cơ tim hay hen suyễn phổi Sau đó, rất nhiều những nghiên cứu dịch tễ và lâm sàng đã đào sâu về tác dụng của các omega-3 PUFA, đặc biệt là EPA và DHA, trong sức khỏe con người và cơ chế tác động của chúng

Theo Nuria Rubio-Rodríguez và cộng sự (2009), những công trình nghiên cứu mới nhất về chủ đề này có thể kể qua như: Ruxton, Calder, Reed và Simpson (2005) công

bố một bài đánh giá chung về tác động của PUFA omega-3 mạch dài trên sức khỏe con

người Họ kết luận rằng, có bằng chứng mạnh mẽ về lợi ích lâm sàng của loại PUFA omega-3 này trên các bệnh về tim mạch hay các dạng viêm khớp mãn tính, mặc dù cần có thêm những nghiên cứu sâu hơn để thấy được lợi ích trên các bệnh khác như hen suyễn, xơ nang, các bệnh đường ruột hay vai trò của chúng trong các vấn đề về tâm thần VonSchacky và Harris (2007) đề xuất ra chỉ số omega-3 (phần trăm EPA + DHA trên tổng số các acid béo trong tế bào hồng cầu) như một nhân tố cảnh báo liên quan đến các dạng đột tử liên quan đến tim mạch và kết luận rằng chỉ số này nên cao hơn 8% Ngoài

ra còn rất nhiều những nghiên cứu chỉ ra cơ chế tác động của omega-3 PUFA trong cơ thể, như: Horrobin và cộng sự (1991); Stillwell và Wassall (2003); Massaro, Scoditti, Carluccio, Montinari và DeCaterina (2007); Shaikh và Edidin (2008)

1.4.2 Acid docosahexaenoic (DHA) [1], [5], [13], [29]

1.4.2.1 Giới thiệu

Acid docosahexaenoic (C22:6n-3; DHA) là một acid béo bất bão hòa đa, thuộc nhóm omega-3 DHA có 22 nguyên tử carbon, 6 nối đôi, nối đôi đầu tiên nằm ở vị trí thứ 3 tính từ đầu methyl

(Nguồn: Wik ipedia.org)

Công thức phân tử: C22H32O2

Công thức cấu tạo: CH3(CH2-CH=CH)6(CH2)2COOH

Khối lượng phân tử: 328,488 g/mol

Trong tự nhiên DHA có dạng acid cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic

Tính chất vật lý:

 Dạng lỏng ở nhiệt độ thường, màu vàng

 Không tan trong nước, tan trong dung môi không phân cực

 Điểm nóng chảy (0C): -44,2 đến -44,1

 DHA không có nhiệt độ sôi

Hình 1.4 Cấu trúc phân tử của DHA

1.4.2.2 Nguồn thu nhận

Động vật: DHA được tìm thấy nhiều ở cá, đặc biệt là các loại cá béo, chứa nhiều

mỡ và dầu như cá trích, cá thu, cá mòi, cá hồi, cá ngừ, và các loại cá da trơn

Thực vật: Vài loài thực vật nhất định bao gồm dầu đậu nành, dầu cải, tảo biển, rau bina, dầu bắp, cũng chứa nhiều tiền chất của DHA là α-linolenic acid

Ngoài ra, DHA cũng là một trong những acid béo chính trong thành phần acid béo

của một số loài vi nấm sống ở biển như Tharaustochytrium roseum, T Aureum,

Schizochytrium aggeratum

Mặc dù DHA có thể được tạo ra trong cơ thể nhờ các enzyme đặc trưng để chuyển hóa acid α-linolenic thành EPA, rồi từ EPA chuyển thành DHA Tuy nhiên hoạt tính các enzyme này rất yếu và hoạt động không có hiệu quả nên lượng DHA lấy từ thực phẩm được xem là chủ yếu

Tại Việt Nam, hai loại cá chứa hàm lượng DHA đáng kể đó là cá tra và cá basa, trong đó nguồn dinh dưỡng của cá basa nhiều hơn đặc biệt là tổng lượng chất béo

1.4.2.3 Vai trò và tác dụng của DHA đối với cơ thể:

Đối với tế bào não:

DHA là thành phần cấu tạo nên màng tế bào neuron thần kinh trong não, tạo ra độ nhạy của các neuron thần kinh, giúp dẫn truyền thông tin nhanh và chính xác

Não được cấu tạo chủ yếu từ lipid Khoảng 2/3 não bộ được tạo nên từ những acid béo Chúng là thành phần cơ bản của màng tế bào, qua màng này sẽ diễn ra sự giao lưu, liên lạc với mọi tế bào thần kinh trong các vùng của não và cơ thể Acid béo trong phosphatidylethanolamine của màng tế bào chất xám ở người có khoảng 25% DHA, 25% stearic, 14% arachidonic, 12% oleic

Khi mang thai các bà mẹ nên ăn nhiều cá (cá basa, cá ngừ, cá thu và dầu thực vật), nguồn omega-3 thiên nhiên quan trọng sẽ giúp đưa DHA vào bào thai Khi chào đời, nguồn DHA trong sữa mẹ sẽ giúp trẻ phát triển trí tuệ tốt Vì vậy DHA có tác dụng tăng cường não bộ ở thai nhi và trẻ nhỏ, là chất quan trọng nhất cho việc học tập và cho trí nhớ

Đối với hệ tim mạch:

DHA có tác dụng ngăn ngừa tiểu huyết cầu dính với nhau, và còn có tác dụng chuyển hóa cholesterol thành những dẫn xuất không gây tắc nghẽn mạch máu, ngăn các mảnh vụn bám vào mạch máu tránh được nguy cơ nhồi máu cơ tim DHA tinh khiết còn

làm giảm độ nhớt của máu DHA và EPA trong màng tế bào tim được phóng thích khi

có sự thiếu hụt của dòng máu đi đến một phần của tim Hai loại acid này bảo vệ tế bào tim khỏi việc tham gia vào các hoạt động nhanh của tim, liên quan đến sự gia tăng nguy

cơ đột tử

Đối với thị giác và màng tế bào:

Sự cạn kiệt DHA ảnh hưởng đến các thụ thể nằm trên màng là rhodopsin và làm thay đổi chức năng của nó Sự thiếu DHA làm giảm hoạt động thần kinh võng mạc, làm giảm độ nhạy của thị giác, làm thay đổi những phản ứng hành vi và gây ra những cơn khát bất thường

Khi được ester hóa vào trong những phospholipid màng, DHA làm thay đổi một cách đáng kể nhiều tính chất cơ bản của màng tế bào Sự tương tác của DHA với những lipid khác trên màng, đặt biệt là cholesterol, đóng vai trò trong việc điều hòa cấu trúc và chức năng cục bộ của màng DHA giúp giảm 50% bệnh cận thị khi lớn lên

Đối với huyết áp và hàm lượng lipid trong huyết tương:

Khi cholesterol trong máu lên cao , tế bào không đủ chỗ nhận cholesterol, hóa chất này sẽ lởn vởn trong máu và gia tăng sự đóng bựa ở thành động mạch DHA sẽ giúp hạ thấp lượng triglyceride, làm tăng độ mỏng của màng tế bào hồng cầu, từ đó làm tăng độ biến dạng, khả năng linh hoạt để chúng có thể di chuyển dễ dàng qua các mao mạch, dẫn đến việc giảm độ nhớt của máu và giảm huyết áp DHA làm giảm huyết áp bằng cách giảm hàm lượng cortisol trong máu

1.4.2.4 Nhu cầu sử dụng:

Trẻ em:

Với trẻ từ 0-24 tháng, FAO/WHO xem DHA là một acid béo thiết yếu có điều kiện vì trong giai đoạn này não trẻ phát triển rất nhanh và DHA đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển não và võng mạc

Theo khuyến cáo của FAO/WHO, bổ sung DHA theo đúng hàm lượng là cần thiết trong giai đoạn quan trọng giúp trẻ tăng trưởng và phát triển trí não, hỗ trợ phát triển thị giác, sức khỏe tổng quát và được tham khảo từ các chuyên gia dinh dưỡng hàng đầu Cụ thể là:

- Đối với trẻ sơ sinh (0-12 tháng): DHA là 17mg/100kcal và ARA là 34mg/100kcal

- Đối với trẻ nhỏ (1-6 tuổi): Từ 75mg/ngày (tuỳ theo lứa tuổi và cân nặng của trẻ)