Nghiên cứu thủy phân triglyceride trong dầu dừa để thu nhận các phân đoạn acid b

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ ÁI VÂN NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN TRIGLYCERIDE TRONG DẦU DỪA ĐỂ THU NHẬN CÁC PHÂN ĐOẠN ACID BÉO TỰ DO CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KĨ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH NĂM 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ ÁI VÂN NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN TRIGLYCERIDE TRONG DẦU DỪA ĐỂ THU NHẬN CÁC PHÂN ĐOẠN ACID BÉO TỰ DO CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số chuyên ngành: 62540101 Phản biện độc lập 1: Phản biện độc lập 2: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1.

TS Phan Ngọc Hòa 2. Trần Bích Lam LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng quy định.

Tác giả luận án Nguyễn Thị Ái Vân i TÓM TẮT LUẬN ÁN Phản ứng thủy phân dầu dừa (VCO) với bốn loại enzyme lipase khác nhau để thu nhận acid béo tự do được nghiên cứu. Các thông số kỹ thuật đã được khảo sát như tỉ lệ dầu/đệm, tỉ lệ enzyme/ cơ chất, pH, nhiệt độ và động học enzyme. Kết quả khảo sát cho thấy, với bốn loại enzyme lipase có nguồn gốc trích ly và tính đặc hiệu khác nhau, thể hiện khả năng xúc tác phản ứng khác nhau trên cơ chất dầu dừa VCO. Trong đó, enzyme lipase Candida rugosa (CRL) có nguồn gốc từ nấm men Candida rugosa xúc tác phản ứng thủy phân dầu VCO để thu nhận acid béo tự do (FFA) là phù hợp nhất.

Hỗn hợp FFA được thu nhận sau phản ứng thủy phân tiếp tục trải qua quá trình chưng cất chân không để thu nhận 3 phân đoạn FFA1, FFA2 và FFA3 có hàm lượng acid béo mạch trung bình (C6 – C10), acid lauric (C12) và acid béo mạch dài (C14 – C18) lần lượt là 12,6%, 38,4% và 49%. Hoạt tính sinh học của ba phân đoạn acid béo này được thể hiện qua khả năng kháng khuẩn và tác động đến hàm lượng cholesterol trong máu của chuột giống Wistar với chế độ ăn giàu béo (HFD). Các phân đoạn acid béo tự do này được đánh giá khả năng kháng một số loại vi khuẩn thường gây bệnh trong thực phẩm như Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Bacillus subtilis (ATCC 11774), Escherichia coli (ATCC 25922) và Salmonella enteritidis (ATCC 13076). Trong đó, FFA1 thể hiện khả năng ức chế được bốn loại vi khuẩn trên mạnh nhất, kế đến là FFA2, còn lại FFA3 không thể hiện khả năng kháng đối với bốn loại vi khuẩn kể trên.

Thử nghiệm trên chuột giống Wistar với chế độ ăn HFD, kết quả cho thấy rằng, với chế độ điều trị bằng FFA3 không những làm tăng trọng lượng, tăng chỉ số men gan ALT, AST mà còn gây viêm gan. Trong khi đó, FFA1 giúp giảm chỉ số men gan ALT, AST; giảm hàm lượng cholesterol tổng và triglyceride, đồng thời giúp giảm trọng lượng khi so với chuột ăn chế độ HFD. Riêng FFA2 đã giúp chuột ăn chế độ HFD giảm chỉ số men gan ALT, AST; giảm trọng lượng và tăng chỉ số cholesterol “tốt” HDL. Như vậy, các acid béo tự do mạch trung bình (MCFA) và acid lauric được thu nhận từ dầu VCO đã góp phần tăng hiệu quả trong việc giảm các chỉ số sinh hóa máu dẫn đến làm lành tổn thương gan bởi chế độ ăn giàu béo của chuột giống Wistar.

ii ABSTRACT In this study, to obtain free fatty acids (FFAs), virgin coconut oil (VCO) was hydrolyzed by four types of lipase derived from differently original extraction and having catalytic specificity for triglyceride. In particular, the lipase extracted from Candida rugosa was most suitable for the hydrolysis of VCO to acquire FFAs. After vacuum distillation, the initial FFAs composition was categorized into three groups that have different carbon chain lengths and are enriched in the content of each FFA fraction. They include FFA1, FFA2, and FFA3 containing 97,31% of C6 - C12, 76,49% of C12, and 85,86% of C14 – C18, respectively.

Then, the antibacterial properties of FFAs were tested against four food pathogenic bacteria, including Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Bacillus subtilis (ATCC 11774), Escherichia coli (ATCC 25922) and Salmonella enteritidis (ATCC 13076). In which, two fractions FFA1 and FFA2 exhibited significant resistance. The group FFA1 inhibit the growths of all foodborne pathogens, followed by group FFA2. FFA3, however, was not as effective as an antibacterial agent.

In terms of the effect of groups FFA1, FFA2 and FFA3 on the cholesterol level in mice fed an HFD diet. The results showed that group FFA3 not only increased ALT as well as AST level but also caused hepatitis. With FFA1 treatment, the levels of ALT, AST, cholesterol and triglyceride were reduced in comparison with HFD-fed mice. Particularly, FFA2 showed better results in reducing ALT, AST than other groups and increasing HDL cholesterol levels while remaining the normal status of liver tissue via histologically liver analysis.

Additionally, medium chain fatty acid (MCFA) and lauric acid (C12) present in VCO content contributed to increasing the efficiency of reducing some blood biochemical values, resulting in the healing of liver damage caused by high-fat diet (HFD) in Wistar mice. iii LỜI CÁM ƠN Tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến, PGS. TS Phan Ngọc Hòa, người cô kính mến đã dẫn đường nghiên cứu khoa học xuyên suốt cho luận án này. Trần Bích Lam, cô giáo tận tụy đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết để hướng dẫn khoa học cho nghiên cứu này.TS Lê Văn Việt Mẫn, người thầy đáng kính đã cho tôi những lời khuyên bổ ích trong suốt quá trình học tập – nghiên cứu.

Tập thể giảng viên bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Kỹ Thuật Hóa Học, Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM đã chân thành góp ý và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án. Bên cạnh đó, tập thể nghiên cứu vô cùng cám ơn quý công ty TNHH Chế Biến Dừa Lương Quới (tỉnh Bến Tre) đã tài trợ toàn bộ dầu dừa VCO, là nguyên liệu chính để thực hiện nghiên cứu. Đồng thời, chúng tôi xin gửi lời cám ơn đến quý công ty Novozymes, đại diện bởi công ty Brenntag Việt Nam đã tài trợ hai loại enzyme công nghiệp để phục vụ nghiên cứu này. Có những giai đoạn khó khăn, thì ông xã là người luôn ở bên động viên, cùng tôi vượt qua mọi trở ngại để hoàn thành luận án.

Con xin cám ơn ba mẹ và anh chị em hai bên gia đình đã luôn hỗ trợ và là nguồn cảm hứng cho con học tập, nghiên cứu. iv MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH. x DANH MỤC CÁC BẢNG. xii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.

xiii MỞ ĐẦU. 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN .1 Dầu dừa và các hợp chất có hoạt tính sinh học của nó .1 Định nghĩa dầu dừa.1 Dầu dừa tinh luyện .2 Dầu dừa tinh khiết .3 Đặc tính dầu dừa VCO .4 Các chất có hoạt tính sinh học trong dầu dừa VCO .5 Triglyceride của acid béo no mạch trung bình trong dầu dừa.6 Sự chuyển hóa MCT trong cơ thể.1 Quá trình tiêu hóa, hấp thụ MCT.2 Quá trình chuyển hóa Acid lauric .7 Các nghiên cứu liên quan đến hoạt tính sinh học của MCFA trong dầu dừa .2 Các phương pháp thủy phân dầu VCO .1 Tính chất của enzyme lipase .2 Cơ chế xúc tác của các chế phẩm enzyme lipase.3 Phân loại lipase chế phẩm .3 Các nghiên cứu liên quan đến thủy phân chất béo bởi enzyme lipase .4 Phương pháp tách phân đoạn.5 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu. 21 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Vật liệu nghiên cứu .2 Chế phẩm enzyme lipase.2 Lypozyme TL IM .3 Candida rugosa lipase (CRL) .4 Porcine pancreas lipase (PPL) .3 Chủng vi khuẩn và môi trường nuôi cấy .1 Chủng vi khuẩn .2 Môi trường nuôi cấy .3 Đối chứng dương .4 Chuột thí nghiệm .3 Thức ăn giàu béo – high fat diet (HFD) .4 Đối chứng dương .1 Thiết bị nghiên cứu quá trình thủy phân dầu VCO .2 Thiết bị nghiên cứu quá trình thu nhận các tổ hợp acid béo tự do .3 Thiết bị nghiên cứu hoạt tính sinh học của các tổ hợp acid béo tự do .2 Phương pháp nghiên cứu .1 Khảo sát quá trình thủy phân dầu VCO bởi bốn loại enzyme lipase khác nhau.1 Khảo sát nguyên liệu dầu VCO và hoạt tính enzyme lipase.2 Khảo sát các yếu tố tác động lên quá trình thủy phân dầu VCO bởi bốn loại enzyme lipase.3 Động học enzyme lipase.4 Khảo sát mức độ thủy phân dầu VCO được xúc tác bởi 4 loại enzyme lipase theo thời gian.2 Thu nhận các phân đoạn acid béo tự do .1 Thu nhận sản phẩm sau thủy phân .2 Thu nhận các phân đoạn acid béo tự do.3 Khảo sát hoạt tính sinh học của các phân đoạn acid béo tự do.1 Khả năng kháng khuẩn của FFA, HVCO và VCO.2 Khả năng kháng khuẩn của các phân đoạn acid béo FFA1, FFA2 và FFA3.3 Tác động của các phân đoạn acid béo FFA1, FFA2 và FFA3 đến hàm lượng cholesterol trong máu.3 Bố trí thí nghiệm.1 Thí nghiệm khảo sát quá trình thủy phân dầu VCO .1 Thí nghiệm khảo sát nguyên liệu dầu VCO và hoạt tính enzyme lipase .2 Thí nghiệm khảo sát quá trình thủy phân dầu VCO .3 Thí nghiệm khảo sát động học enzyme lipase .4 Thí nghiệm khảo sát mức độ thủy phân dầu VCO theo thời gian. 37 Thí nghiệm thu nhận các phân đoạn acid béo tự do.1 Thí nghiệm thu nhận sản phẩm thủy phân FFA và HVCO .2 Thí nghiệm thu nhận các phân đoạn acid béo tự do FFA1, FFA2 và FFA3 .3 Thí nghiệm khảo sát hoạt tính sinh học của các phân đoạn acid béo tự do.1 Thí nghiệm xác định hoạt tính kháng khuẩn .2 Thí nghiệm xác định hoạt tính của các phân đoạn acid béo ảnh hưởng đến hàm lượng cholesterol và trọng lượng chuột.

Cân trọng lượng cơ thể, trọng lượng gan và trọng lượng gan tương đối. Xác định chỉ số sinh hóa máu và men gan. 42 iii) Phân tích mô học. 44 iv) Thu nhận, phân tích cholesterol và thành phần acid béo trong gan chuột .4 Phương pháp xử lý số liệu.

45 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN .1 Kết quả nghiên cứu quá trình thủy phân dầu VCO bởi enzyme lipase .1 Tính chất nguyên liệu dầu VCO và hoạt tính enzyme lipase .1 Các chỉ số ban đầu của dầu VCO .2 Hoạt tính của bốn loại enzyme lipase trên cơ chất dầu VCO .2 Nghiên cứu quá trình thủy phân dầu VCO bởi 4 loại enzyme lipase .1 Ảnh hưởng của tỉ lệ VCO/đệm (w/w) đến mức độ thủy phân dầu VCO bởi 4 loại enzyme lipase .2 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme đến mức độ thủy phân dầu VCO bởi 4 loại enzyme lipase .