CHƯƠNG 1: TONG QUAN TÀI LIEU 1. Phân loại dầu dừa Dựa vào qui trình sản xuất, dầu dừa được phân thành hai loại là dầu dừa tinh luyện (refined, bleached and deodorized coconut oil — RBDCO) va dau dừa nguyên chat (virgin coconut oil —VCO) [13]. RBDCO là loại dầu được sản xuất từ com dừa khô với chất lượng khác nhau, chiết xuất bằng phương pháp khô, sau đó sẽ được đem tỉnh chế, khử màu, khử mùi. Trong đó, quá trình khử mùi được thực hiện ở nhiệt độ cao (204°C — 245°C).
VCO là loại dầu được sản xuất từ cơm dừa tươi, chiết xuất bằng phương pháp ướt, không qua quá trình tinh chế, khử màu, khử mùi như dầu RBDCO. Công nghệ sản xuất không dùng hóa chất và nhiệt độ cao nên giữ lại được các đặc điểm tự nhiên của dau. So sánh về mặt cảm quan thì dầu RBDCO có màu vàng nhạt, không mùi còn dau VCO không mau, có mùi thơm tự nhiên [14]. So sánh về mặt hóa hoc thì đầu RBDCO va dau VCO có tính chất hóa học như nhau.
Tuy nhiên, dầu VCO có hàm lượng phenolie cao hơn nên có lợi cho sức khỏe hơn và nó được xem là một thực phẩm chức năng [15]. Thành phan hóa hoc của dau dừa Dau dừa chứa khoảng 92% axit béo bão hòa bao gồm axit caproic, axit capric, axit lauric, axit myristic, axit palmitic, axit stearic (năm ở dang triglycerides). Hầu hết các axit béo nay (khoảng 70%) là axit béo bão hòa trung bình không phổ biến ở các loại dầu thực vật, với axit lauric (C12) chiếm 45-56% [16]. Trong dau dừa, axit lauric được tìm thay có mặt trong 92% triacylglyceride (TAG ) và các TAG chính là trilaurin (3C12; 23,6%), capryl dilauryl glyceride (C10 + 2C12; 19,8%), dicapryl lauryl glyceride (2C10 + C12; 15,4%) và dilauryl myristyl (2C12 + C14; 15,2%) [17].
Pham và cộng sự đã phân tích từ dầu dừa Philippines sử dụng lipase tụy đặc hiệu vị trí sn-1 và sn-3. Ho đã xác định rằng có 54,3 % TAG dầu dừa có axit lauric ở vị trí sn-1 và sn-3 và 44,1% trong vi trí sn-2 [18].1 Thành phan acid béo trong dấu đừa [19] Tên thành phân axIt béo Hàm lượng (%) Axit caproic 04-0.2 Axit oleic 54-74 Axit linoleic 1. Tinh chất hóa lý của dau dừa Dầu dừa không tan trong nước. Tại nhiệt độ nóng chảy của dầu dừa, nó có thể hòa tan hoàn toàn với hâu hêt các dung môi không phân cực như petroleum, benzene, carbon tetrachloride,.
Dầu dừa tan nhiêu hơn trong alcohol so với các loại dau và chat béo thông thường [16]. Các thông số hóa lý của dầu dừa theo tiêu chuẩn Codex như nhiệt độ nóng chảy, độ am, chỉ sô peroxide, chỉ sô iode, chỉ sô xa phòng, thành phan không xà phân hóa, phospholipid và hàm lượng axit béo được thê hiện trong bảng 1.2 Tính chất hóa lý của đầu dừa [16] Tính chất RBDCO VCO Nhiệt độ nóng chảy (C) 24 24 Độ âm (%) <0.1 Chi số peroxide (meq. Oz/kg) 0-1 0-1 Chỉ sô iot 10 - 12 12-15 Chỉ số xà phòng hóa (mg KOH/g) 250 - 255 245 - 255 Phospholipid (%) 0.1 Thanh phan không xà phòng hóa (% w/w) 0.0 - — Không bão hòa 1 nối đôi 6.0 - — Không bão hòa nhiều nối đôi 2. phan ứng thủy phan dau dừa Nhìn chung là có 2 phương pháp để thủy phân dâu dừa: thủy phân băng hóa chất và thủy phân bằng enzyme.
Thủy phân bang hóa chất. ye -O-C-R, r2 - OH E¡ - COOH CH, -O-C-Rs; CH, - OH R3 - COOH Hình 1.2 Phan ứng thủy phan triacylglycerol trong moi trưởng axit > Tác nhân xúc tác thủy phân có thé là acid, kiềm (NaOH hoặc KOH). > Thủy phân băng nước : cần nhiệt độ 250-330°C và áp suất là 50-60 bar. > Ưu điểm: Hiệu suất thủy phân cao, thời gian thủy phân ngắn.
> Nhược điểm: Tốn nhiễu chi phí năng lượng va chi phí xử lý chất thai, điều kiện phản ứng khắc nghiệt. Thúy phân bằng enzyme. Phan ứng thủy phan dâu bởi enzyme lipase xảy ra trên bê mặt tiép xúc hai pha dâu và nước. enzyme lipase có thê có săn trong nguyên liệu hoặc do vi sinh vật mang vào.
Lipase đã được thương mại hóa dưới dạng các chê phầm dé đáp ứng cho các mục đích công nghiệp và nghiên cứu. CH,OX, CH,OH CH,OH poy. GHOH HOX; | ˆ +HØ | +H,0 | prods HO | | aces CHOX, CHOX + HOXS==> CHOX+ poy CHOH+ HOX; | lipase | lipase | HON? lipase | HOX. CH,OX:; CH,OX CH,OH CH,OH 3 Hình 1.3 Phan ứng thủy phan triacylglycerol có xúc tac cua lipase > Uu điểm: Có tinh đặc hiệu cao, hiệu suất thủy phân khá cao, không tốn nhiều chi phí năng lượng và chi phí xử lý chat thải, điều kiện phan ứng ôn hòa.
> Nhược điểm: Điều kiện phản ứng hẹp (nhiệt độ, pH trong khoảng hoạt động của enzyme), thời gian thủy phân dài. Việc sử dụng enzyme lipase để thủy phân dầu thực vật đã được nghiên cứu rất nhiều bởi các tác giả như Tomoko Okada và cộng sự (2007) [9], Yuji Shimada và cộng sự (1998) [20], Kriti bhandari và cộng sự (2013) [10], N. Serri và cộng sự (2008) [21], L.You và cộng sự (2006) [22], Xiao Yan Wu và cộng sự (1996) [23], Lee Suan Chua va cac cong su (2012) [24]. Ung dung của axit lauric Ngoài việc đóng vai trò quan trong trong ngành công nghiệp hóa hữu cơ thì axit lauric còn có một tính chất quan trọng khác mà những năm gan đây nó khá được quan tâm, đặc biệt trong lĩnh vực y hoc và mỹ pham là kha năng kháng khuẩn.
Khi axit lauric được hấp thụ vào cơ thể nó sẽ chuyển hóa thành monolaurin — là một hợp chất có kha năng kháng virut, vi khuẩn và nắm bang cách phá hủy lớp màng lipit của chúng [25]. Một nghiên cứu của Teruaki Nakatsuji và cộng sự (2009) về khả năng kháng khuẩn của axit lauric đối với Propionibacterium acnes trong điều trị viêm mun Vulgaris đã cho thay khả năng kháng khuẩn của axit lauric cao hơn 15 lần so với benzoyl peroxide (BPO) - chất có hiệu quả đối với điều trị mụn trứng cá. Ngoài ra nghiên cứu còn cho thay axit lauric không gây độc trong quá trình sử dụng, đặc hiệu đối với khuẩn mụn Propionibacterium acnes mà không ảnh hưởng tới u nang tuyến bã nhờn trên da [26]. Padgett và cộng sự (2000) nghiên cứu ảnh hưởng của việc bố sung axit lauric đối với hoạt tính kháng khuẩn va kha năng thâm nước của bột đạm ngô — chứa nisin — một chất bảo quản trong thực phẩm, Các nisin một mình và kết hợp với axit lauric cho thay sự giảm số tế bào vi khuẩn và tăng khả năng chống thấm nước [12].
Kabara và cộng sự (1972) đã nghiên cứu mỗi quan hệ giữa cấu trúc của 30 axit béo mạch thắng, các dẫn xuất và tính chất kháng khuẩn của chúng trên 8 loài vi khuẩn gram âm và 12 loài vi khuẩn gram dương cho thay C12 (axit lauric) là axit béo bão hòa ức chế tốt nhất đối với vi khuẩn gram dương [27]. Cơ chế kháng khuẩn của acid lauric Acid lauric có cơ chế kháng khuẩn giống như các acid béo tự do khác. Cơ chế kháng khuẩn của acid béo tự do chưa được biết chính xác. Tuy nhiên, hoạt tính kháng khuẩn của acid béo liên quan đến việc tác động đến màng tế bảo vi khuẩn và các quá trình khác nhau bên trong và bên ngoài tế bào vi khuẩn.
Một số tac dung bat lợi đến màng tế bào vi khuẩn có thê là do tính hoạt động bề mặt của acid béo do cầu trúc amphipathic của chúng. Chúng tương tác với màng tế bào tạo ra các lỗ trỗng với kích thước khác nhau. Ở nồng độ cao axit béo có thé hòa tan màng tế bào vi khuẩn với mức độ khác nhau tùy thuộc vào protein màng hoặc là giải phóng lớp lipid kép. Quá trình nay gây ảnh hưởng đến chuỗi truyền electron và sự gián đoạn phosphoryl hóa (Sheu và Freese 1972; Galbraith va Miller 1973 b; Miller et al.
năm 1977; oyaval et al. năm 1995; Wojtczak và Wieckowski 1999). Ngoài ra, các quá trình khác gây ức chế sự tăng trưởng hoặc tiêu diệt vi khuẩn đó là sự phân giải tế bào vi khuẩn, ức chế hoạt động của enzyme, làm suy giảm sự hấp thụ dinh dưỡng và sự sinh ra các peroxide và các sản phẩm do sự tự oxi hóa gây độc đối với tế bao vi khuẩn khi có mặt của axit béo tự do (Kodicek va Worden 1945; Sheu va Freese 1972) [28]. Sản xuất axit lauric Trong công nghiệp, việc sản xuất axit béo nói chung và acid lauric nói riêng chủ yếu sử dụng phương pháp thủy phân triglyceride của các loại dầu mỡ (nguén chủ yếu là dầu dừa, dau cọ) bởi nhiệt độ cao (250 — 255°C) và áp xuất cao (50 — 55 bar).
Hỗn hợp các axit béo thô sau thủy phân sẽ được hydro hóa, chưng cất va phân đoạn [29], [29]. Sản phẩm thu được có độ tinh khiết khác nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Phương pháp này cho hiệu suất cao tuy nhiên điều kiện phản ứng khắc nghiệt, tốn nhiều chi phí năng lượng. chỉ phí xử lý chất thải, sản phẩm axit béo có màu sậm [29].
Một phương pháp khác được sử dụng để sản xuất acid béo đó là thủy phân dầu sử dụng xúc tac enzyme lipase. Ở Nhật an đã có một số nha máy sản xuất axit béo băng cách thủy phân dầu béo sử dụng xúc tác enzyme lipase. Xúc tác enzyme có tính chọn lọc cao, điều kiện phản ứng ôn hòa, sản phẩm axit béo có màu nhẹ, ít tốn chỉ phí về năng lượng và chi phí xử lý chất thải. Tuy nhiên, phương pháp này có khoảng điều kiện phản ứng hẹp (pH, nhiệt độ trong khoảng hoạt động của enzyme) [29].
Lipase Lipase (triacylglycerol acylhydrolase, EC3.3) là enzyme xúc tac cho phan ứng thủy phan triacylglycerol (dau thực vật va mỡ động vật) giải phóng các axit béo tự do, diacylglycerol, monoacylglycerol và glycerol. Phan loại lipase v Phân loại theo nguồn thu nhận Lipase phân bồ rộng rãi trong các vi sinh vật (vi khuẩn và vi nam), thực vật, động vật. Dữ liệu thống kê cho thấy rằng lipase từ vi khuẩn chiếm 45%, lipase từ vi nắm chiếm 21%, lipase động vật chiếm 18%, lipase thực vật là 11% va lipase tảo là 3% [31]. # vi khuan 8 vi nam # động vat # thực vât #8 tảo Hình 1.4 Phân loại lipase theo nguôn thu nhận (Nguồn: Patil và cộng sự, 2011 [31] e — Lipase vi sinh vật: Lipase có nguồn gốc từ vi sinh vật có ý nghĩa thương mai vi chi phí sản xuất thấp, ôn định hơn và ứng dụng rộng hơn lipase thực vật và động vật.
Hầu hết lipase vi sinh vật trong công nghiệp có nguồn gốc từ nam va vi khuẩn [32]. Các đặc tính sinh hóa của Lipase vi sinh vật được cho ở bảng 1. Chúng có khoảng pH từ 4.