Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Thủy Phân Dầu Nhân Hạt Bàng Bằng Enzyme Lipase Từ Mucor Javanicus

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thủy phân dầu nhân hạt bàng Terminalia catappa bằng enzyme lipase từ Mucor javanicus, ứng dụng trong công nghệ thực phẩm.

• Tác giả: Phạm Thị Thùy Dương
• Người hướng dẫn: Đống Thị Anh Đào
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu thủy phân dầu nhân hạt bàng (Terminalia catappa L.) bằng enzyme lipase từ Mucor javanicus
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• ABSTRACTS
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Dầu nhân hạt bàng. Thành phần hóa học. Enzyme lipase từ Mucor javanicus
• 1.2. Cấu tạo hóa học. Yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng enzyme. Phương trình thủy phân. Các nghiên cứu về enzyme MJL
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Dầu hạt bàng. Dụng cụ và thiết bị. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu. Quy trình thực hiện. Xác định hiệu suất thủy phân. Bố trí thí nghiệm
• 2.3. Phương pháp xử lý số liệu. Các phương pháp phân tích
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Khảo sát nguyên liệu. Dầu nhân hạt bàng. Enzyme Mucor javanicus lipase
• 3.2. Khảo sát điều kiện thủy phân dầu nhân hạt bàng
• 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dầu: đệm
• 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
• 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH
• 3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ lắc
• 3.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ E/S
• 3.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian
• 3.3. Tối ưu hóa quá trình thủy phân dầu nhân hạt bàng
• 3.3.1. Kết quả thí nghiệm sàng lọc các yếu tố
• 3.3.2. Kết quả tối ưu hóa quá trình thủy phân dầu nhân hạt bàng
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Thủy phân dầu nhân hạt bàng

Nghiên cứu tập trung vào quá trình thủy phân dầu từ dầu nhân hạt bàng bằng enzyme lipase từ Mucor javanicus. Mục tiêu chính là tối ưu hóa điều kiện phản ứng để đạt hiệu suất thủy phân cao nhất. Dầu nhân hạt bàng được chiết xuất bằng phương pháp ép lạnh, sau đó được thủy phân trong điều kiện được kiểm soát chặt chẽ. Kết quả cho thấy, điều kiện tối ưu bao gồm nhiệt độ 37°C, pH 7.5, tốc độ lắc 300 rpm, tỉ lệ dầu:đệm 4:5 (w/v), tỉ lệ enzyme/chất nền 3% (w/w), và thời gian phản ứng 52.5 giờ, đạt hiệu suất thủy phân 65%. Quá trình này không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường, giảm thiểu chi phí năng lượng so với phương pháp hóa học truyền thống.

1.1. Nguyên liệu và phương pháp

Nguyên liệu chính là dầu nhân hạt bàng được thu mua từ An Tịnh, Trảng Bàng, Tây Ninh. Enzyme lipase từ Mucor javanicus được sử dụng để thủy phân dầu. Phương pháp nghiên cứu bao gồm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng như tỉ lệ dầu:đệm, nhiệt độ, pH, tốc độ lắc, tỉ lệ enzyme/chất nền, và thời gian phản ứng. Các thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm với quy mô nhỏ, đảm bảo độ chính xác và khả năng lặp lại.

1.2. Kết quả và phân tích

Kết quả nghiên cứu cho thấy, thủy phân enzyme đạt hiệu suất cao nhất ở điều kiện tối ưu. Thành phần acid béo sau thủy phân bao gồm acid oleic (33%), acid linoleic (26.1%), và một số acid béo khác. Phân tích sâu hơn cho thấy, enzyme lipase từ Mucor javanicus có khả năng thủy phân hiệu quả các triglyceride trong dầu nhân hạt bàng, tạo ra các acid béo tự do có giá trị sinh học cao.

II. Ứng dụng của dầu nhân hạt bàng

Dầu nhân hạt bàng có tiềm năng lớn trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Thành phần acid béo không bão hòa cao, đặc biệt là acid oleic và acid linoleic, mang lại lợi ích sức khỏe đáng kể, bao gồm khả năng ngăn ngừa bệnh tim mạch. Nghiên cứu này đã chứng minh rằng, thủy phân dầu bằng enzyme lipase là phương pháp hiệu quả để sản xuất các acid béo tự do từ dầu nhân hạt bàng, mở ra cơ hội ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp.

2.1. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Dầu nhân hạt bàng sau khi thủy phân có thể được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất thực phẩm chức năng, bổ sung acid béo không bão hòa vào chế độ ăn uống. Các acid béo tự do thu được cũng có thể được sử dụng trong sản xuất dầu ăn, margarine, và các sản phẩm thực phẩm khác.

2.2. Ứng dụng trong dược phẩm và mỹ phẩm

Các acid béo tự do từ dầu nhân hạt bàng có tiềm năng lớn trong ngành dược phẩm, đặc biệt là trong sản xuất các sản phẩm chăm sóc da và tóc. Acid linoleic, một thành phần chính trong dầu, có khả năng chống viêm và dưỡng ẩm, làm cho nó trở thành nguyên liệu quý giá trong mỹ phẩm.

III. Tối ưu hóa quá trình thủy phân

Nghiên cứu đã tập trung vào việc tối ưu hóa dầu nhân hạt bàng bằng cách điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân enzyme. Các yếu tố như nhiệt độ, pH, tỉ lệ enzyme/chất nền, và thời gian phản ứng đã được khảo sát kỹ lưỡng để đạt hiệu suất thủy phân cao nhất. Kết quả cho thấy, việc tối ưu hóa các yếu tố này không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất, làm cho quá trình thủy phân trở nên khả thi hơn trong quy mô công nghiệp.

3.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng

Các yếu tố như nhiệt độ, pH, tỉ lệ dầu:đệm, và tỉ lệ enzyme/chất nền đã được khảo sát để xác định điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân dầu. Kết quả cho thấy, nhiệt độ 37°C và pH 7.5 là điều kiện lý tưởng để đạt hiệu suất thủy phân cao nhất.

3.2. Phân tích hiệu suất thủy phân

Hiệu suất thủy phân được đánh giá dựa trên lượng acid béo tự do thu được sau phản ứng. Kết quả cho thấy, hiệu suất thủy phân đạt 65% trong điều kiện tối ưu, chứng minh tính khả thi của phương pháp này trong sản xuất công nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cây bàng (Terminalia catappa L.) là một loại cây nhiệt đới phổ biến, có giá trị dinh dưỡng cao, đặc biệt là hạt bàng chứa khoảng 56% chất béo, 24.1% tro và 6% độ ẩm. Ở Việt Nam, quả bàng thường bị bỏ phí, gây lãng phí tài nguyên và ảnh hưởng đến môi trường. Dầu từ nhân hạt bàng có thành phần acid béo không no phong phú như acid oleic (32%) và acid linoleic (28.1%), có tiềm năng ứng dụng trong ngành thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Tuy nhiên, các phương pháp thủy phân truyền thống sử dụng xúc tác hóa học đòi hỏi nhiệt độ và áp suất cao, gây tiêu tốn năng lượng và nguy cơ ô nhiễm môi trường.

Luận văn tập trung nghiên cứu thủy phân dầu nhân hạt bàng bằng enzyme lipase từ vi sinh vật Mucor javanicus nhằm tối ưu hóa điều kiện phản ứng để thu được hiệu suất thủy phân cao nhất, từ đó khai thác nguồn acid béo tự do có giá trị sinh học. Nghiên cứu được thực hiện trên nguyên liệu dầu nhân hạt bàng thu mua tại xã An Tịnh, huyện Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh, trong phạm vi phòng thí nghiệm. Mục tiêu chính là khảo sát các yếu tố ảnh hưởng như tỉ lệ dầu:đệm, nhiệt độ, pH, tốc độ lắc, tỉ lệ enzyme/cơ chất và thời gian phản ứng, đồng thời tối ưu hóa quá trình thủy phân để đạt hiệu suất tối đa.

Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần nâng cao giá trị kinh tế của hạt bàng mà còn mở ra hướng đi thân thiện với môi trường trong công nghệ chế biến dầu thực vật, đồng thời cung cấp nguyên liệu acid béo cho các ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết enzyme lipase và cơ chế thủy phân triglyceride: Lipase (EC 3.1.1.3) xúc tác thủy phân triglyceride thành glycerol và acid béo tự do, hoạt động đặc hiệu tại vị trí sn-1 và sn-3 của phân tử triglyceride. Enzyme lipase từ Mucor javanicus (MJL) có đặc tính glycoprotein, hoạt động tối ưu ở pH 7.2 và nhiệt độ 40°C, với cơ chế hoạt hóa liên kết qua dạng mở của nắp enzyme tại bề mặt phân pha dầu/nước.

• Mô hình bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM): Phương pháp thống kê dùng để xây dựng mô hình toán học mô tả ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào (nhiệt độ, tỉ lệ enzyme/cơ chất, thời gian, tỉ lệ dầu:đệm) đến hiệu suất thủy phân, từ đó xác định điều kiện tối ưu.

• Khái niệm chính:

  • Hiệu suất thủy phân (H%): Tỉ lệ acid béo tự do được giải phóng so với lượng dầu ban đầu.
  • Tỉ lệ dầu:đệm (w/v): Tỉ lệ khối lượng dầu so với thể tích dung dịch đệm phosphate.
  • Tỉ lệ enzyme/cơ chất (E/S, % w/w): Tỉ lệ khối lượng enzyme so với khối lượng cơ chất dầu.
  • pH và nhiệt độ: Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính và độ bền của enzyme.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dầu nhân hạt bàng được thu nhận bằng phương pháp ép trục vít từ hạt bàng thu mua tại xã An Tịnh, huyện Trảng Bàng, Tây Ninh. Enzyme lipase MJL được cung cấp bởi Sigma-Aldrich, Nhật Bản, với hoạt tính 96 U/ml.

• Phương pháp phân tích:

  • Xác định thành phần acid béo bằng phương pháp chuẩn.
  • Đo hoạt tính enzyme theo chuẩn độ acid béo tự do.
  • Xác định hiệu suất thủy phân bằng chuẩn độ KOH.
  • Phân tích các chỉ số hóa lý của dầu theo tiêu chuẩn TCVN và AOCS.

• Thiết kế thí nghiệm:

  • Khảo sát ảnh hưởng của từng yếu tố: tỉ lệ dầu:đệm (1:1 đến 1:5), nhiệt độ (30-45°C), pH (4-9), tốc độ lắc (200-400 rpm), tỉ lệ enzyme/cơ chất (1-5%), thời gian thủy phân (12-52.5 giờ).
  • Tối ưu hóa điều kiện thủy phân bằng phương pháp bề mặt đáp ứng với mô hình quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai tâm xoay, sử dụng phần mềm Modde 5.0.
  • Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần, dữ liệu phân tích ANOVA với mức ý nghĩa 5%.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 7 đến tháng 12 năm 2017, với các giai đoạn thu nhận nguyên liệu, khảo sát điều kiện phản ứng, tối ưu hóa và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thành phần acid béo trong dầu nhân hạt bàng: Dầu chứa chủ yếu acid palmitic (33.6%), acid oleic (32%) và acid linoleic (28.1%). Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu quốc tế, cho thấy tính ổn định và giá trị dinh dưỡng cao của dầu.

2. Ảnh hưởng của tỉ lệ dầu:đệm đến hiệu suất thủy phân: Hiệu suất tăng từ 7.49% (tỉ lệ 1:1) lên tối đa 17.3% tại tỉ lệ 1:3 (w/v), sau đó giảm nhẹ khi tỉ lệ tăng lên 1:5. Điều này cho thấy tỉ lệ 1:3 tạo ra hệ nhũ tương ổn định, tối đa hóa diện tích bề mặt phản ứng enzyme.

3. Ảnh hưởng của nhiệt độ: Hiệu suất thủy phân tăng từ 17.52% ở 30°C lên 20.74% tại 35°C, sau đó giảm khi nhiệt độ vượt quá 40°C do enzyme bị biến tính. Nhiệt độ tối ưu được xác định là 35°C.

4. Ảnh hưởng của pH: Hiệu suất thủy phân đạt cao nhất trong khoảng pH 6-7.5, phù hợp với đặc tính hoạt động của enzyme MJL. pH ngoài khoảng này làm giảm hoạt tính enzyme đáng kể.

5. Ảnh hưởng của tốc độ lắc và tỉ lệ enzyme/cơ chất: Tốc độ lắc 300 rpm và tỉ lệ enzyme/cơ chất 3% (w/w) cho hiệu suất thủy phân tối ưu, đảm bảo sự khuấy trộn và tiếp xúc enzyme-cơ chất hiệu quả.

6. Thời gian phản ứng: Hiệu suất thủy phân tăng dần theo thời gian, đạt 65% sau 52.5 giờ, cho thấy quá trình thủy phân cần thời gian đủ dài để enzyme hoàn thành phản ứng.

Thảo luận kết quả

Các kết quả cho thấy enzyme lipase từ Mucor javanicus có khả năng xúc tác thủy phân dầu nhân hạt bàng hiệu quả dưới điều kiện tối ưu. Việc lựa chọn tỉ lệ dầu:đệm 1:3 giúp tạo hệ nhũ tương ổn định, tăng diện tích bề mặt phản ứng, tương tự như các nghiên cứu về thủy phân dầu thực vật khác. Nhiệt độ và pH tối ưu phù hợp với đặc tính sinh học của enzyme MJL, tránh hiện tượng biến tính enzyme ở nhiệt độ cao hoặc môi trường quá acid/bazơ.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, hiệu suất thủy phân 65% là mức cao, chứng tỏ tiềm năng ứng dụng enzyme MJL trong công nghiệp chế biến dầu thực vật. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường chuẩn hiệu suất thủy phân theo từng yếu tố (tỉ lệ dầu:đệm, nhiệt độ, pH, thời gian) và bảng phân tích thành phần acid béo trước và sau thủy phân để minh họa sự thay đổi thành phần acid béo tự do.

Kết quả này góp phần khẳng định tính khả thi của phương pháp thủy phân sinh học, thân thiện môi trường, tiết kiệm năng lượng so với phương pháp hóa học truyền thống.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng quy trình thủy phân enzyme trong công nghiệp: Khuyến nghị các doanh nghiệp chế biến dầu thực vật áp dụng quy trình thủy phân dầu nhân hạt bàng bằng enzyme lipase Mucor javanicus với điều kiện tối ưu (nhiệt độ 35°C, pH 7.5, tỉ lệ dầu:đệm 1:3, tỉ lệ enzyme/cơ chất 3%, thời gian 52.5 giờ) để nâng cao hiệu suất thu acid béo tự do, phục vụ ngành dược phẩm và mỹ phẩm. Thời gian triển khai: 6-12 tháng.

2. Nâng cao chất lượng nguyên liệu đầu vào: Đề xuất thu mua hạt bàng từ các vùng có điều kiện khí hậu và giống phù hợp để đảm bảo hàm lượng chất béo và acid béo ổn định, từ đó nâng cao hiệu quả thủy phân. Chủ thể thực hiện: các nhà cung cấp nguyên liệu và doanh nghiệp chế biến.

3. Phát triển công nghệ enzyme lipase: Khuyến khích nghiên cứu cải tiến enzyme lipase Mucor javanicus nhằm tăng hoạt tính và ổn định enzyme ở nhiệt độ và pH rộng hơn, giảm thời gian phản ứng, tăng hiệu quả sản xuất. Thời gian nghiên cứu: 1-2 năm.

4. Mở rộng nghiên cứu ứng dụng: Khuyến nghị nghiên cứu tiếp tục ứng dụng acid béo thu được từ thủy phân dầu hạt bàng trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức năng, mỹ phẩm thiên nhiên và nguyên liệu dược phẩm, góp phần đa dạng hóa sản phẩm và nâng cao giá trị kinh tế. Chủ thể thực hiện: viện nghiên cứu, doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Luận văn cung cấp dữ liệu thực nghiệm chi tiết về thủy phân enzyme, thành phần acid béo và tối ưu hóa quy trình, hỗ trợ nghiên cứu phát triển sản phẩm dầu thực vật và enzyme sinh học.

2. Doanh nghiệp chế biến dầu thực vật và mỹ phẩm thiên nhiên: Thông tin về quy trình thủy phân enzyme giúp doanh nghiệp áp dụng công nghệ xanh, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất.

3. Cơ quan quản lý và phát triển nông nghiệp: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để phát triển chuỗi giá trị hạt bàng, góp phần nâng cao giá trị nông sản và bảo vệ môi trường.

4. Các nhà sản xuất enzyme và công nghệ sinh học: Luận văn trình bày đặc tính enzyme lipase Mucor javanicus, giúp các đơn vị phát triển sản phẩm enzyme phù hợp với ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn enzyme lipase từ Mucor javanicus để thủy phân dầu hạt bàng?
   Enzyme lipase từ Mucor javanicus có hoạt tính cao, đặc hiệu vị trí sn-1 và sn-3 trên triglyceride, hoạt động tốt ở pH trung tính và nhiệt độ vừa phải, phù hợp với điều kiện thủy phân dầu thực vật, giúp bảo toàn chất lượng acid béo.

2. Hiệu suất thủy phân đạt được trong nghiên cứu là bao nhiêu?
   Hiệu suất thủy phân tối ưu đạt khoảng 65% sau 52.5 giờ phản ứng, cao hơn nhiều so với các phương pháp thủy phân truyền thống, thể hiện hiệu quả của enzyme MJL trong quá trình này.

3. Các yếu tố nào ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất thủy phân?
   Tỉ lệ dầu:đệm, nhiệt độ, pH, tỉ lệ enzyme/cơ chất và thời gian phản ứng đều ảnh hưởng đáng kể. Trong đó, tỉ lệ dầu:đệm 1:3 và nhiệt độ 35°C là điều kiện tối ưu giúp enzyme hoạt động hiệu quả nhất.

4. Quy trình thủy phân enzyme có ưu điểm gì so với phương pháp hóa học?
   Phương pháp enzyme hoạt động ở nhiệt độ và áp suất thấp, tiết kiệm năng lượng, thân thiện môi trường, giảm nguy cơ oxy hóa acid béo và tạo sản phẩm chất lượng cao hơn, an toàn cho sức khỏe.

5. Ứng dụng thực tiễn của acid béo thu được từ thủy phân dầu hạt bàng là gì?
   Acid béo tự do có thể được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm, thực phẩm chức năng và nhiên liệu sinh học, góp phần nâng cao giá trị kinh tế của hạt bàng và phát triển ngành công nghiệp xanh.

Kết luận

• Dầu nhân hạt bàng chứa hàm lượng acid béo không no cao, đặc biệt acid oleic (32%) và acid linoleic (28.1%), có giá trị dinh dưỡng và ứng dụng đa dạng.
• Enzyme lipase từ Mucor javanicus xúc tác thủy phân dầu hạt bàng hiệu quả, đạt hiệu suất thủy phân tối đa 65% dưới điều kiện tối ưu: nhiệt độ 35°C, pH 7.5, tỉ lệ dầu:đệm 1:3, tỉ lệ enzyme/cơ chất 3%, thời gian 52.5 giờ.
• Phương pháp bề mặt đáp ứng giúp tối ưu hóa các yếu tố phản ứng, nâng cao hiệu quả thủy phân và giảm thời gian nghiên cứu.
• Kết quả nghiên cứu mở ra hướng ứng dụng công nghệ enzyme thân thiện môi trường trong chế biến dầu thực vật, cung cấp nguyên liệu acid béo cho ngành dược phẩm và mỹ phẩm.
• Đề xuất triển khai ứng dụng quy trình trong công nghiệp và tiếp tục nghiên cứu cải tiến enzyme để nâng cao hiệu quả sản xuất.

Hành động tiếp theo: Các doanh nghiệp và viện nghiên cứu nên phối hợp triển khai thử nghiệm quy mô công nghiệp, đồng thời phát triển các sản phẩm ứng dụng từ acid béo thu được nhằm khai thác tối đa tiềm năng của hạt bàng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Cây bàng còn được gọi là quang lang - một loại cây thân gỗ được trồng nhiều ở các nước vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như một loại cây cảnh trồng dé lay bóng ram do tan lá lớn va rộng. Quả ăn được và có vi hơi chua. Hat bàng được chế biến thành hat bàng rang (có thể phối trộn thêm gia vi), một loại đặc sản ở Côn Dao, Việt Nam. Trong công nghiệp, vỏ quả và vỏ thân bàng dùng để làm thuộc da [2].

Tuy nhiên, hăng năm, ở Việt Nam một lượng lớn quả bàng bị thải bỏ, không đem lại giá trị kinh tế và ảnh hưởng đến cảnh quan, môi trường. Trên thé giới đã có nhiều công trình nghiên cứu cho thay nhân hạt bàng và dau hạt bàng chứa một lượng lớn chất béo có giá trị sinh học cao do chứa nhiều acid béo không no có lợi cho sức khỏe của con người [3], [4], [5], [6]. Chất béo thực vật được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Chính vì vậy, việc tận thu nguồn chất béo từ hạt bàng không những dem lại lợi ích kinh tế, nâng cao giá trị thương phẩm cho loại hạt này mà còn giải quyết được van dé cảnh quan, môi trường.

Quá trình thủy phân dầu mỡ truyền thống được thực hiện bằng phương pháp hóa hoc, sử dụng xúc tác kiểm dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao (250°C, 50+70bar) dé sản xuất xà phòng [9], [10] tốn nhiều chi phí năng lượng, nguy co gây nguy hiểm. Bên cạnh đó, các phản ứng không mong muốn như oxy hóa acid béo tự do hoặc phản ứng khử nước liên kết trong chất béo có thể xảy ra trong quá trình thủy phân dầu mỡ bằng phương pháp hóa học [1]. Dé khắc phục nhược điểm trên, các công trình nghiên cứu ngày nay chủ yếu sử dụng phương pháp hóa sinh và sinh học dé thủy phân dầu mỡ nhằm mục đích bảo vệ môi trường, tiết kiệm chi phí năng lượng, đảm bảo an toàn sức khỏe cho con người, giảm chi phí sản xuất. Những công trình nghiên cứu gần đây cho thấy dầu hạt bàng chủ yếu được sử dụng để làm diesel sinh học [11-13], chưa có nghiên cứu thủy phân dầu hạt bàng bằng enzyme để thu acid béo, cung cấp nguyên liệu cho ngành dược, thực phẩm và mỹ phẩm.

Trước thực trạng đó, việc triển khai đề tài “Nghiên cứu thủy phân dầu nhân hạt bàng bằng enzyme lipase từ Mucor javanicus” là điều cần thiết. Mục tiêu nghiên cứu Tối ưu hóa điều kiện thủy phân dầu nhân hạt bàng để thu được hàm lượng acid béo nhiều nhất hay hiệu suất thủy phân dầu nhân hạt bàng đạt cao nhất. Đối tượng nghiên cứu Dâu nhân hạt bang được thu nhận băng phương pháp ép lạnh đã qua xử lý và có bố sung chat bảo quản. Enzyme Amano lipase M từ Mucor javanicus sử dung cho nghiên cứu là sản phẩm của hãng Sigma-Aldrich (Nagoya, Nhật Bản) được mua tại công ty TNHH Thiết bị khoa học sinh hóa VINA, thành phố Hồ Chí Minh.

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu này được thực hiện ở quy mồ phòng thí nghiệm. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu này tập trung vào các nội dung sau: — Tổng quan tài liệu về nguyên liệu dầu nhân hạt bàng, enzyme dùng trong việc thủy phân. Phân tích một số thành phân cơ bản của dầu nhân hạt bàng. Khảo sát các yếu tô ảnh hưởng đến hiệu suất thủy phân dâu nhân hạt bàng.

— Tối ưu hóa quá trình thủy phân dầu nhân hạt bàng bằng chế phẩm enzyme lipase từ Mucor javanicus. Phân tích thành phan acid béo thô thu được trong quá trình nghiên cứu. Ứng dụng Trong nghiên cứu nay đã tối ưu hóa được điều kiện phù hợp cho phản ứng thủy phân dau nhân hạt bàng băng chế phẩm enzyme lipase từ Mucor javanicus dé bước đầu thủy phân dau nhân hat bàng nhăm thu được acid béo va glycerol, cung cấp nguyên liệu cho ngành dược và mỹ phẩm. Hat bàng Cay bàng có tên khoa học là Terminalia catappa L.

[15], [16], [17] thuộc: Gidi: Plantae Nganh: Angiospermatophyta Lop: Dicot Phan lớp: Rosidae Bo: Myrtales 2193) BT Họ: Combretaceae Hình 1. Lá, hoa và quả bàng Chi: Terminalia (Nguồn: internet) Loai: Terminalia catappa L. Bang là một cây nhiệt đới, có nguồn gốc ở vùng Nam A, phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới châu Á (Ấn Độ, Malaysia, Philippin, Indonesia, Việt Nam, Thái Lan,.), châu Phi và châu Mỹ. Ở Việt Nam, cây bàng phân bố tự nhiên ở vùng ven biển từ Quảng Ninh tới Vũng Tau, các đảo ở Vịnh Bac Bộ và Dong bằng sông Cửu Long.

Mùa qua bàng vào khoảng tháng 6+7, quả hạch, hình trứng dẹp, đầu múp nhọn, hai mép mỏng và khi chín có màu vàng. Thanh phan hóa học của hạt bàng [2, 5-8, 18] Hàm lượng (% khối lượng chất khô) Matos và | Monnet va | Siew và | Udebunu_ | Ladele và cộng Thanh l cộng sự | cộng sự | cộng sự | (2015) su (2016) phan (2009) (2012) (2015) Congo Bờ biển Ngà | Malaysia Nigeria Bennin Am 4. giới thiệu thành phần hóa hoc của hạt bàng, cho thay trong hạt bang chứa một nguồn chất béo tiềm năng déi dào khi so sánh với nguồn thực vật khác như hạt hướng dương (32%), hạt cọ dầu (36%), đậu phộng (42%) [19]. Bên cạnh đó, hàm lượng chất béo có trong hạt bàng cũng có sự khác biệt giữa các quốc gia trên thế giới và được thé hiện qua bảng 1.

theo kết quả phân tích của nhiều nhóm tác giả. Sự khác biệt giữa các nghiên cứu có thé là do giống (yếu tố di truyện), vị trí địa lý, khí hau, giai đoạn trưởng thành, thời điểm thu hoạch. So sánh hàm lượng chất béo có trong hạt bàng ở một số quốc gia [2, 3, 5, 6, 11-13] Hàm lượng chat béo trong hat (%, w/w) Abdullahi | D. Bich | Santos va | Matos vài Monnet và Dat va Orhevba Chỉ tiêu và Anelli | và cộng sự | cộng sự cộng sự cộng sự cộng sự và cộng (1980) (2006) (2008) (2009) (2012) (2013) | su (2016) Nguôn gôc| Somali Việt Nam Brazil Congo | Bờ biến Nga | Cân Thơ | Nigeria Kết quả 45 52.33 Trong thành phan hóa học của hạt bàng (bảng 1.), protein là thành phan có hàm lượng cao trong hạt sau chất béo.

Hàm lượng acid amin của hạt cho thấy acid glutamic (5.69 g/100g) là acid amin thiết yếu có hàm lượng cao nhất trong hạt bang, sau đó là arginine (3.95 g/100g), trong khi hàm lượng histidine, methionine, tyrosine và lysine rất nhỏ (Bảng 1. Tuy nhiên, Hàm lượng lysine cao ảnh hưởng tiêu cực đến sự hấp thu arginine trong cơ thé [20] nên mức lysine thấp trong hat bàng có thé là một lợi thế. Hàm lượng arginine cao của hạt bàng cho thấy hạt bàng có thể dùng làm thức ăn và có tiềm năng cho lợi ích sức khoẻ. Arginine là tiền thân của oxit nitric (NO) có nhiều hoạt tính sinh học bao gồm chống oxy hóa và chống tiêu cau có liên quan đến nguy cơ tim mạch [20, 21].

Đặc biệt, trong thành phần amino acid của hạt bàng không chứa asparagine — một loại amino acid tự do thường gap trong hạt hạnh nhân sống (P. amygdalus) và có liên quan đến hàm lượng acrylamide trong hạt hạnh nhân nướng rang. Acrylamide là một chất gây ung thư [22]. Thanh phan Amino acid trong hạt Terminalia catappa [7] STT Amino acid Tên viết tat | Ham lượng (g/100g protein) 1 Aspartic acid ASX 2.48 2 Glutamic acid Glx 5.18 4 Glycine acid Gly 1.07 II Valine Val 1.09 Ngoài ra, trong hat bàng còn chứa một lượng đáng kề các thành phan khoáng quan trọng (bảng 1.

Hàm lượng Canxi (827.32 mg/100g) va Natri (27. Canxi và Magie đóng vai tro quan trọng trong quang hợp, chuyển hóa carbohydrate, acid nucleic và các chất gắn kết của các thành tế bào [23]. Ngoài ra, canxi và magie còn là những khoáng chất thiết yếu cho hoạt động của nhiều enzyme trong cơ thê. Thanh phan khoáng của hat bang[5] STT | Nguyên tổ khoáng | Hàm lượng (mg/100g) 1 Ca 827.42 Hat bàng chứa nhiều chat béo, protein và khoáng chat có lợi cho sức khỏe con người và cũng là một trong những loại hạt có dầu có thể sử dụng thay thế cho một số loại hạt có dầu thông thường như dầu cọ, dầu lạc và dầu đậu nành [9].

Dâu nhân hat bàng 1. Thành phan hóa học Theo nghiên cứu của S. Sotheeswaran và cộng sự (1994) chất béo chiếm 21% khối lượng hạt trong đó thành phần phytosterols chiếm 0.32% khối lượng chất béo và diacylglycerol chiếm 11% khối lượng chất béo, còn lại là triacylglycerol [24]. Thanh phan acid béo của dau hat bàng chủ yếu là acid oleic, linoleic và palmitic (bảng 1.

Tùy thuộc vào điều kiện nghiên cứu mà thành phan acid oleic, linoleic hay acid palmitic sẽ chiếm ưu thế khác nhau. Trong nghiên cứu của Monnet và cộng sự (2012) cho thấy acid palmitic (37.26%) là acid béo chiếm nhiều nhất trong thành phần acid béo của dau hat bàng, tiếp theo là acid oleic (32.65%), và lượng nho cac acid nhu: acid stearic (5. Tương tự, trong các nghiên cứu của Abdullahi va Anelli (1980); Đỗ Huy Bích và cộng sự (2006); Santos va cộng sự (2008); Matos và cộng sự (2009); Dat và cộng sự (2013) cũng chứng mình thành phan acid béo chủ yếu trong dâu hạt bàng là acid palmitic. Tuy nhiên, trong nghiên cứu của Siew và cộng sự (2015) chỉ ra rằng thành phân aicd béo chiếm nhiều nhất trong dầu hạt bàng là acid oleic (39.28%), bên cạnh đó, cũng có nghiên cứu chỉ ra rang acid linoleic mới là acid béo không bão hòa chủ yếu trong dau hạt bàng [3.

Hàm lượng acid linoleic cao trong dau rất có ý nghĩa vi acid linoleic là một trong những acid béo không bão hoà quan trọng nhất trong thực phẩm của con người do khả năng ngăn ngừa bệnh tim mạch [26, 27]. Thành phan acid béo trong dau nhân hạt bàng [2, 3, 5-7, 11, 13] Hàm lượng (%) Abdullahi | D.Bich | Santos và | Matos và | Monnet Dat và | Siew va Acid béo va Anelli | va cộng | cộng cộng sự |và cộng | cộng su | cộng sự (1980) sự (2006) | (2008) (2009) sự (2012) | (2013) | (2015) Octanoic - - „ - - - - Vệt (C8:0) Decanoic - - , - - - - Vet (C10:0) Lauric - , - , - - - Vet Vet (C12:0) Myristic - 1.19 (C22:0) Cis-13- - - docosenic - - - - Vét (C22:1) Tetracosanic - - (C24:0) * Giá trị thấp hơn 0.0001% Tỉ lệ giữa acid béo không bão hòa và acid béo bão hòa (ti lệ UFA/SFA) trong thành phan chất béo của dau càng cao thì dầu càng có giá trị dinh dưỡng, tỉ lệ này trong dau hạt bang (dầu T.51 cao hon so với dầu dừa (0.0), dau hạt co (0.2) và dầu hạt mỡ (1.