Luận án Nghiên cứu thu nhận, đánh giá đặc tính của lipase thực vật và khả năng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Lipase hay Triacylglycerol acylhydrolase (E.C. 3.1.1.3) là loại enzyme có
khả năng xúc tác phản ứng thủy phân triacylglycerol mạch dài tạo thành
diacylglycerol, monoacylglycerol, glycerol và các acid béo tự do tại các bề mặt liên
pha giữa nƣớc và dung môi hữu cơ. Khác với esterase ở cơ chất thủy phân, lipase
đƣợc định nghĩa là carboxylesterase có khả năng xúc tác thủy phân acylglycerol với
gốc acyl có mạch dài trên 10 nguyên tử carbon. Ngoài ra, lipase còn tham gia xúc
tác các phản ứng chuyển vị ester và cả phản ứng tổng hợp ester trong môi trƣờng ít
nƣớc [105].
Năm 2010, thị phần enzyme toàn cầu trong công nghiệp đƣợc ƣớc tính
khoảng 3,3 tỷ đô la. Lipase đứng thứ ba trong số các enzyme đang đƣợc thƣơng mại
hóa chỉ sau protease và carboxylase [35]. Đến năm 2016, thị phần enzyme trên thế
giới đƣợc sản xuất và ứng dụng trong công nghiệp ƣớc tính đạt 5 đến 5,5 tỷ đô la.
Trong đó, lipase chiếm gần 10% thị phần enzyme toàn cầu, với một loạt các ứng
dụng trong các ngành công nghiệp nhƣ sản xuất chất tẩy rửa, chế biến dầu, chế biến
thực phẩm và dƣợc phẩm [56]. Điều này cho thấy ngành công nghệ enzyme, trong
đó có lipase đang phát triển đầy triển vọng.
Lipase đƣợc thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau nhƣ: vi khuẩn (45%), nấm
(21%), động vật (18%), thực vật (11%) và vi tảo (3%) [91]. Lipase trong công
nghiệp chủ yếu đƣợc phân lập từ vi sinh vật và một phần từ thực vật. So với lipase
từ vi sinh vật, lipase từ thực vật có những ƣu điểm quan trọng nhƣ:
- Dễ đƣợc ngƣời tiêu dùng chấp nhận trong thực phẩm, dƣợc phẩm hơn, ngay
cả ở dạng enzyme thô [75];
- Nguồn nguyên liệu để thu nhận có sẵn trong tự nhiên, không độc hại và
không cần công nghệ di truyền phân tử để sản xuất ra [75].
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu thu nhận, đánh giá đặc tính của lipase thực vật và khả năng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHAN THỊ VIỆT HÀ NGHIÊN CỨU THU NHẬN, ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CỦA LIPASE THỰC VẬT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHAN THỊ VIỆT HÀ NGHIÊN CỨU THU NHẬN, ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CỦA LIPASE THỰC VẬT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Mã số : 62.54.01.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. ĐẶNG MINH NHẬT PGS.TS. TRẦN THỊ XÔ ĐÀ NẴNG 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Người cam đoan Phan Thị Việt Hà MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................................3 3. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................................3 4. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................................4 4.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết .............................................................. 4 4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm ........................................................ 4 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...............................................................................5 6. Bố cục của luận án ...................................................................................................................5 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 6 1.1. Tổng quan về lipase ..............................................................................................................6 1.1.1. Nguồn thu nhận lipase .............................................................................. 7 1.1.2. Cấu trúc và cơ chế xúc tác của lipase ....................................................... 8 1.1.3. Tính đặc hiệu của lipase ......................................................................... 10 1.1.4. Các hệ phản ứng cho lipase xúc tác ........................................................ 11 1.2. Lipase thực vật .................................................................................................................. 12 1.2.1. Khả năng xúc tác của lipase thực vật ..................................................... 12 1.2.2. Một số nguồn lipase từ thực vật ............................................................. 13 1.2.3. Phƣơng pháp chiết tách lipase từ thực vật ..................................................... 17 1.2.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt độ của lipase thực vật .......................... 19 1.2.5. Ứng dụng của lipase thực vật ................................................................. 21 1.2.5.1. Trong công nghiệp thực phẩm ........................................................ 21 1.2.5.2. Trong công nghiệp dƣợc ................................................................. 22 1.2.5.3. Trong các lĩnh vực khác .................................................................. 23 1.3. Dầu cá và ứng dụng lipase trong làm giàu DHA, EPA trong dầu cá ........................... 24 1.3.1. Dầu cá ..................................................................................................... 24 1.3.2. Ứng dụng lipase trong làm giàu DHA, EPA trong dầu cá ..................... 26 1.4. Lƣợc sử vấn đề nghiên cứu .............................................................................................. 28 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ......................................................... 28 1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ........................................................... 34 CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 38 2.1. Nguyên liệu ........................................................................................................................ 38 2.1.1. Nguyên liệu hạt ....................................................................................... 38 2.1.2. Nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp (cám gạo, phôi lúa mì) ................. 38 2.1.3. Nguyên liệu mủ từ các loại quả .............................................................. 39 2.2. Hóa chất và thiết bị nghiên cứu ........................................................................................ 40 2.2.1. Hóa chất .................................................................................................. 40 2.2.2. Thiết bị .................................................................................................... 40 2.3. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................................... 41 2.4. Bố trí thí nghiệm ................................................................................................................ 42 2.4.1. Phần 1: Đánh giá khả năng thu nhận lipase từ các nguồn thực vật: đậu nành, đậu phộng nảy mầm, cám gạo, phôi mì, mủ sung, mủ vả, mủ đu đủ ..... 42 2.4.2. Phần 2: Nghiên cứu thu nhận lipase thô từ mủ đu đủ ............................ 49 2.4.3. Phần 3: Chiết tách và tinh sạch lipase từ lipase thô mủ đu đủ ............... 51 2.4.4. Phần 4: Nghiên cứu tính chất của lipase tinh sạch ................................. 52 2.4.5. Phần 5: Phƣơng pháp nghiên cứu ứng dụng lipase thô .......................... 53 2.5. Phƣơng pháp phân tích ..................................................................................................... 61 2.5.1. Phƣơng pháp hóa học xác định thành phần nguyên liệu ........................ 61 2.5.2. Phƣơng pháp xác định hoạt độ lipase bằng phƣơng pháp chuẩn độ ...... 61 2.5.3. Phƣơng pháp xác định hoạt độ lipase bằng phƣơng pháp đo quang ...... 62 2.5.4. Phƣơng pháp xác định hoạt độ lipase bằng phƣơng pháp khuếch tán đĩa thạch.................................................................................................................. 62 2.5.5. Phƣơng pháp xác định điểm đẳng điện của lipase ................................. 62 2.5.6. Phƣơng pháp kết tủa phân đoạn lipase với muối amoni sunfat .............. 63 2.5.7. Phƣơng pháp tinh sạch lipase bằng sắc ký trao đổi ion .......................... 63 2.5.8. Phƣơng pháp điện di ............................................................................... 64 2.5.9. Phƣơng pháp xác định đặc tính hóa lý của dầu cá ................................. 64 2.5.10. Phƣơng pháp xác định thành phần các acid béo có trong dầu cá hồi .. 65 2.5.11. Phƣơng pháp xác định hiệu suất thủy phân dầu cá hồi xúc tác bởi CPL ................................................................................................................... 65 2.5.12. Phƣơng pháp xác định các thông số động học Km và Vmax của phản ứng thủy phân dầu cá hồi bằng CPL ................................................................ 65 2.5.13. Phƣơng pháp xác định năng lƣợng hoạt hóa ........................................ 66 2.5.14. Phƣơng pháp phân tích số liệu thực nghiệm ........................................ 67 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 68 3.1. Đánh giá khả năng thu nhận lipase từ một số nguồn thực vật ..................................... 68 3.1.1. Hoạt tính lipase từ các loại hạt có dầu nảy mầm .................................... 68 3.1.2. Hoạt tính lipase từ phụ phẩm nông nghiệp: cám gạo và phôi lúa mì ..... 74 3.1.3. Hoạt tính lipase từ mủ của các loại quả .................................................. 79 3.1.4. Đánh giá khả năng thu nhận lipase từ các nguồn thực vật khác nhau .... 86 3.2. Thu nhận enzyme lipase thô từ mủ đu đủ ....................................................................... 87 3.2.1. Các phƣơng pháp bảo quản mủ đu đủ .................................................... 87 3.2.2. Thu nhận enzyme thô ............................................................................. 90 3.2.3. Kết quả khảo sát khả năng thủy phân của lipase thô từ mủ đu đủ trên các cơ chất khác nhau ....................................................................................... 96 3.3. Tinh sạch enzyme lipase từ mủ đu đủ ............................................................................. 99 3.3.1. Chiết tách lipase mủ đu đủ bằng muối sodium lauroyl sarcosinate (SLS) ................................................................................................................. 99 3.3.2. Ảnh hƣởng của nồng độ SLS lên hoạt độ lipase .................................. 101 3.3.3. Tủa lipase bằng dung dịch amoni sunfat (AS) ..................................... 102 3.3.4. Kết quả xác định điểm đẳng điện của protein enzyme ......................... 103 3.3.5. Kết quả tinh sạch enzyme lipase từ mủ đu đủ bằng sắc ký trao đổi ion ... 104 3.4. Tính chất của lipase tinh sạch ......................................................................................... 104 3.4.1. Kết quả xác định khối lƣợng phân tử lipase ......................................... 104 3.4.2. Xác định Km và Vmax ............................................................................ 105 3.5. Đánh giá khả năng ứng dụng lipase mủ đu đủ trong quy trình sản xuất dầu cá giàu DHA và EPA .......................................................................................................................... 106 3.5.1. Một số đặc điểm của dầu cá hồi thô ..................................................... 106 3.5.2. Xác định thành phần các acid béo có trong dầu cá hồi ........................ 107 3.5.3. Ứng dụng lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi ........................ 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 127 A. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 127 B. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ................................................... 128 C. KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .................................. 128 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ........................ 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 130 DANH MỤC CHỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt CPL Carica papaya lipase Lipase từ mủ đu đủ DHA Docosahexaenoic acid EPA Eicosapentaenoic acid PUFAs Polyunsaturated fatty acids Acid béo không bão hòa nhiều nối đôi p-NPP Para-nitrophenyl palmitate p-NP Para-nitrophenol OD Optical density Mật độ quang AS Ammonium sulfate Amoni sunfat TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam DH Degree of hydrolysis Hiệu suất thủy phân TAG Triacylglycerol SLS Sodium Lauroyl Saccosine CHAPS 3-[(3-Cholamidopropyl) dimethylammonio]-1-propanesulfonate hydrate EDTA Ethylene Diamine Tetracetic Acid Acid etylenediaminetetraacetic DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang Bảng 1.1. Tính chất của một số lipase có nguồn gốc từ hạt [72] 14 Bảng 1.2. Tính chất của lipase từ một số loại hạt chứa dầu 30 Bảng 1.3. Tính chất của lipase từ một số loại hạt ngũ cốc 31 Bảng 1.4. Tính chất của lipase từ một số loại mủ 32 Bảng 2.1. Một số hóa chất chính d ng trong nghiên cứu 40 Bảng 2.2. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của các yếu tố nhiệt độ, pH và các ion kim loại đến hoạt độ lipase 48 Bảng 2.3. Khoảng biến thiên các yếu tố thực nghiệm 55 Bảng 2.4. Ma trận quy hoạch thực nghiệm 55 Bảng 2.5. Khoảng biến thiên các yếu tố thực nghiệm 56 Bảng 2.6. Ma trận quy hoạch thực nghiệm 57 Bảng 2.7. Khoảng biến thiên các yếu tố thực nghiệm 60 Bảng 2.8. Ma trận quy hoạch thực nghiệm 60 Bảng 3.1. Thành phần hóa học của hạt đậu nành, đậu phộng 68 Bảng 3.2. Thành phần hóa học của cám gạo và phôi lúa mì 75 Bảng 3.3. Thành phần hóa học của mủ đu đủ 79 Bảng 3.4. Hiệu quả thu nhận lipase từ các nguồn thực vật 86 Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của các phƣơng pháp sấy khác nhau lên hoạt độ lipase 88 Bảng 3.6. Sự thay đổi hoạt độ lipase của mủ đu đủ theo thời gian trữ đông 89 Bảng 3.7. Ảnh hƣởng của tỷ lệ nƣớc đến hiệu quả thu nhận lipase thô 90 Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của số lần lặp rửa – ly tâm đến hiệu quả thu nhận lipase thô 92 Bảng 3.9. Hoạt độ của chế phẩm lipase thô thu bằng 2 phƣơng pháp sấy khác nhau 93 Bảng 3.10. Hoạt độ của CPL sau khi loại lipid và chiết tách với SLS 100 Bảng 3.11. Hoạt tính của CPL sau hòa tan mà không loại lipid 100 Bảng 3.12. Hoạt tính lipase thu đƣợc ở các phân đoạn tủa khác nhau 102 Bảng 3.13. Các chỉ số chất lƣợng của dầu cá hồi thô 107 Bảng 3.14. Thành phần và hàm lƣợng acid béo trong dầu cá hồi 108 Bảng 3.15. Phần trăm acid béo có trong dầu cá hồi trƣớc và sau khi thủy phân 110 Bảng 3.16. Hiệu suất phản ứng thủy phân qua các thí nghiệm 111 Bảng 3.17. Giá trị các hệ số b trong phƣơng trình hồi quy và xác suất p 112 Bảng 3.18. Hiệu suất của phản ứng thủy phân qua các thí nghiệm 114 Bảng 3.19. Giá trị các hệ số b trong phƣơng trình hồi quy và xác suất p 114 Bảng 3.20. Hiệu suất thủy phân dầu cá trong các hệ phản ứng khác nhau 116 Bảng 3.21. Hiệu suất của phản ứng thủy phân qua các thí nghiệm 120 Bảng 3.22. Hiệu suất của phản ứng thủy phân qua các thí nghiệm 121 Bảng 3.23. Tốc độ ban đầu phản ứng thu đƣợc ở các nồng độ cơ chất khác nhau trong thủy phân dầu cá hồi bằng CPL trong thời gian 60 phút 123 Bảng 3.24. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ (k) 125 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu Tên hình Trang Hình 1.1. Mô hình cấu trúc 3D của Arabidopsis thaliana lipase 9 Hình 1.2. Cơ chế phản ứng thủy phân liên kết ester xúc tác bởi esterase và lipase 9 Hình 1.3. Phản ứng xúc tác bởi lipase không đặc hiệu và đặc hiệu vị trí sn 1, sn 3 11 Hình 1.4. Cấu trúc phân tử DHA, EPA 25 Hình 1.5. Quy trình tổng hợp glyceride giàu DHA, EPA [37] 27 Hình 2.1. Hạt đậu nành (a) và hạt đậu phộng (b) 38 Hình 2.2. Phôi lúa mì (a) và cám gạo (b) 38 Hình 2.3. Vƣờn thu nhận mủ đu đủ 39 Hình 2.4. Quả vả (a) và quả sung (b) 39 Hình 2.5. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 41 Hình 2.6. Sơ đồ quy trình thu lipase từ hạt đậu phộng, đậu nành nảy mầ ... thủy phân Phụ lục 3. 35. Số liệu xác định tỷ lệ nƣớc/cơ chất và nồng độ enzyme tối ƣu cho hiệu suất của quá trình thủy phân dầu cá hồi bằng CPL Response Surface Regression: HS versus Nước/cơ chất, độ Enzyme Analysis of Variance Source D F Adj SS Adj MS F- Value P- Value Model 5 821,784 164,357 8,62 0,029 Linear 2 613,334 306,667 16,08 0,012 Nước/cơ chất 1 302,921 302,921 15,88 0,016 Nồng độ Enzyme 1 310,413 310,413 16,28 0,016 Square 2 173,640 86,820 4,55 0,093 Nước/cơ chất*Nước/cơ chất 1 164,178 164,178 8,61 0,043 Nồng độ Enzyme*Nồng độ Enzyme 1 68,380 68,380 3,59 0,131 2-Way Interaction 1 34,810 34,810 1,83 0,248 Nước/cơ chất*Nồng độ Enzyme 1 34,810 34,810 1,83 0,248 Error 4 76,285 19,071 Lack-of-Fit 3 75,785 25,262 50,52 0,103 Pure Error 1 0,500 0,500 Total 9 898,069 Model Summary S R-sq R-sq(adj) R-sq(pred) 4,36706 91,51% 80,89% 39,77% Coded Coefficients Term Coef SE Coef T-Value P-Value VIF Constant 46,20 3,09 14,96 0,000 02 30 30 35 9 8 7 04 04 Hp SH độtiệhn độtiệhn ,Hp sv SH fo tolP ecafruS PL 33 Nước/cơ chất 8,70 2,18 3,99 0,016 1,00 Nồng độ Enzyme 8,81 2,18 4,03 0,016 1,00 Nước/cơ chất*Nước/cơ chất -11,98 4,08 -2,93 0,043 1,22 Nồng độ Enzyme*Nồng độ Enzyme -7,73 4,08 -1,89 0,131 1,22 Nước/cơ chất*Nồng độ Enzyme -5,90 4,37 -1,35 0,248 1,00 Regression Equation in Uncoded Units H S = -125,9 + 60,0 Nước/cơ chất + 67,0 Nồng độ Enzyme - 5,99 Nước/cơ chất*Nước/cơ chất - 15,47 Nồng độ Enzyme*Nồng độ Enzyme - 5,90 Nước/cơ chất*Nồng độ Enzyme Hình 3.3. Biểu đồ đƣờng mức biểu thị ảnh hƣởng của lƣợng nƣớc/cơ chất và nồng độ enzyme đến hiệu suất thủy phân Hình 3.4. Biểu đồ mặt đáp biểu thị ảnh hƣởng của tỷ lệ nƣớc/cơ chất và nồng độ enzyme đến hiệu suất thủy phân Nước/cơ chất N ồ n g đ ộ E n z y m e 5.04.54.03.53.0 1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 > – – – < 10 10 20 20 30 30 40 40 HS Contour Plot of HS vs Nồng độ Enzyme, Nước/cơ chất 0 51 03 3 4 5.1 1 0. .0 5 5 54 SH emyznE độgnNồ thấc cơ/cNướ urface Plot of HS vsS ng độ Enzyme, Nước/cơ chấtNồ PL 34 Phụ lục 3.36. Tối ưu hóa quá trình thủy phân dầu cá trong hệ 2 pha iso- octan/nước Xác định nồng độ KOH Thể tích dung dịch KOH (ml) chuẩn độ với 10ml dung dịch acid oxalic 0,1N Mẫu lặp 1 10,30 Mẫu lặp 2 10,35 Trung bình 10,33 Nồng độ dung dịch KOH (N) 0,097 Thí nghiệm Thể tích KOH chuẩn độ ứng với 3 mẫu lặp (ml) Thể tích KOH trung bình (ml) Mẫu lặp 1 Mẫu lặp 2 Mẫu lặp 3 1 13,45 13,20 13,55 13,40 2 13,80 13,90 14,30 14,00 3 12,20 12,10 12,30 12,20 4 11,40 11,50 11,90 11,60 5 13,80 13,70 13,30 13,60 6 13,95 13,65 13,80 13,80 7 14,05 14,45 14,55 14,35 8 11,75 11,80 11,85 11,80 9 13,65 13,80 13,95 13,80 10 12,00 12,20 11,95 12,05 11 13,75 13,95 13,85 13,85 12 14,20 14,40 14,15 14,25 13 14,50 14,70 14,45 14,55 14 13,15 13,35 13,25 13,25 T1 14,90 14,80 15,15 14,95 T2 14,95 15,25 15,15 15,12 T3 15,20 15,30 15,60 15,36 Thí nghiệm Nồng độ enzyme (%) Ti lệ dung môi/cơ chất (w/w) Nhiệt độ ( o C) Thể tích KOH trung bình (ml) Chỉ số acid Hiệu suất thủy phân (%) 1 1,8 1,5 30 13,40 72,81 30,8 2 1,6 1,84 35 14,00 76,07 32,4 3 1,4 1,5 30 12,20 66,29 27,5 4 1,6 1 26,6 11,60 63,03 25,9 5 1,4 1,5 40 13,60 73,89 31,3 6 1,94 1 35 13,80 74,98 31,9 7 1,8 0,5 40 14,35 77,97 33,4 8 1,4 0,5 30 11,80 64,11 26,4 PL 35 9 1,4 0,5 40 13,80 74,98 31,9 10 1,26 1 35 12,05 65,47 27,1 11 1,6 1 43,4 13,85 75,25 32,0 12 1,8 1,5 40 14,25 77,43 33,1 13 1,8 0,5 30 14,55 79,06 33,9 14 1,6 0,16 35 13,25 71,99 30,4 T1 1,6 1 35 14,95 81,23 35,0 T2 1,6 1 35 15,12 82,15 35,5 T3 1,6 1 35 15,36 83,49 36,1 Response Surface Regression: Hiệu suất thủy phân (%) nhiệt độ (độ C) Analysis of Variance Source DF Adj SS Adj MS F- Value Model 9 143,75 5 15,9728 8,35 Linear 3 69,374 23,1247 12,09 Nồng độ enzyme (%) 1 35,958 35,9585 18,80 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 1 0,016 0,0155 0,01 Nhiệt độ (độ C) 1 33,400 33,4001 17,46 Square 3 65,298 21,7659 11,38 Nồng độ enzyme (%)*Nồng độ enzyme (%) 1 37,487 37,4872 19,60 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w)*Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 1 14,971 14,9707 7,83 Nhiệt độ (độ C)*Nhiệt độ (độ C) 1 45,904 45,9041 24,00 2-Way Interaction 3 9,084 3,0279 1,58 Nồng độ enzyme (%)*Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 1 1,901 1,9012 0,99 Nồng độ enzyme (%)*Nhiệt độ (độ C) 1 7,031 7,0312 3,68 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w)*Nhiệt độ (độ C) 1 0,151 0,1513 0,08 Error 7 13,387 1,9124 Lack-of-Fit 5 12,780 2,5560 8,43 Pure Error 2 0,607 0,3033 Total 16 157,14 2 PL 36 Source P-Value Model 0,005 Linear 0,004 Nồng độ enzyme (%) 0,003 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 0,931 Nhiệt độ (độ C) 0,004 Square 0,004 Nồng độ enzyme (%)*Nồng độ enzyme (%) 0,003 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w)*Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 0,027 Nhiệt độ (độ C)*Nhiệt độ (độ C) 0,002 2-Way Interaction 0,277 Nồng độ enzyme (%)*Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 0,352 Nồng độ enzyme (%)*Nhiệt độ (độ C) 0,097 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w)*Nhiệt độ (độ C) 0,787 Error Lack-of-Fit 0,109 Pure Error Total Model Summary S R-sq R-sq(adj) R-sq(pred) 1,38290 91,48% 80,53% 35,12% Coded Coefficients Term Coef SE Coef T- Value P- Value Constant 35,45 2 0,797 44,47 0,000 Nồng độ enzyme (%) 2,746 0,633 4,34 0,003 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 0,057 0,629 0,09 0,931 Nhiệt độ (độ C) 2,628 0,629 4,18 0,004 Nồng độ enzyme (%)*Nồng độ enzyme (%) -5,18 1,17 -4,43 0,003 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w)*Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) -3,26 1,17 -2,80 0,027 Nhiệt độ (độ C)*Nhiệt độ (độ C) -5,71 1,17 -4,90 0,002 Nồng độ enzyme (%)*Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) -1,39 1,40 -1,00 0,352 Nồng độ enzyme (%)*Nhiệt độ (độ C) -2,68 1,40 -1,92 0,097 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w)*Nhiệt độ (độ C) 0,39 1,38 0,28 0,787 Term VIF PL 37 Constant Nồng độ enzyme (%) 1,00 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 1,00 Nhiệt độ (độ C) 1,00 Nồng độ enzyme (%)*Nồng độ enzyme (%) 1,16 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w)*Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 1,16 Nhiệt độ (độ C)*Nhiệt độ (độ C) 1,16 Nồng độ enzyme (%)*Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 1,00 Nồng độ enzyme (%)*Nhiệt độ (độ C) 1,00 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w)*Nhiệt độ (độ C) 1,00 Regression Equation in Uncoded Units Hiệu suất thủy phân (%) = -265,4 + 189,2 Nồng độ enzyme (%) + 15,2 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) + 7,42 Nhiệt độ (độ C) - 44,8 Nồng độ enzyme (%)*Nồng độ enzyme (%) -4,62 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w)*Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) - 0,0810 Nhiệt độ (độ C)*Nhiệt độ (độ C) - 4,87 Nồng độ enzyme (%)*Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) - 0,937 Nồng độ enzyme (%)*Nhiệt độ (độ C) + 0,055 Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w)*Nhiệt độ (độ C) Fits and Diagnostics for Unusual Observations Obs Hiệu suất thủy phân (%) Fit Resid Std Resid 15 33,900 32,060 1,840 2,31 R R Large residual Effects Pareto for Hiệu suất thủy phân (%) Các biểu đồ đường mức và biểu đồ mặt đáp biểu thị ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất thủy phân được thể hiện trên Hình 3.40, Hình 3.41, Hình 3.42, Hình 3.43, Hình 3.44, Hình 3.45. PL 38 Hình 3.5. Biểu đồ đƣờng mức biểu thị ảnh hƣởng của nồng độ enzyme và nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân Hình 3.6. Biểu đồ mặt đáp biểu thị ảnh hƣởng của nồng độ enzyme và nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân Từ biểu đồ đường mức biểu thị ảnh hưởng của nồng độ enzyme và nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân cho thấy vùng có hiệu suất thủy phân cao nhất nằm trong khoảng nồng độ enzyme là (1,57 – 1,8%) và nhiệt độ là (34 – 38,7oC). Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 1 Hold Values Nhiệt độ (độ C) N ồ n g đ ộ e n z y m e ( % ) 4240383634323028 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 > – – – < 20 20 25 25 30 30 35 35 phân (%) thủy suất Hiệu Contour Plot of Hiệu suất th vs Nồng độ enzyme (%), Nhiệt độ (độ C) Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) 1 Hold Values 1.8 02 25 1. 30 2 4.1 1 6. 54 40 53 30 35 n (%)hâp yhủt tuấs độtiệhN )C (độ )%( emyzneng độ Nồ urface Plot of Hiệu suất thủy phân (%) vs Nhiệt độ (độ C), Nồng độ enS PL 39 Hình 3.7. Biểu đồ đƣờng mức biểu thị ảnh hƣởng của nồng độ enzyme và tỷ lệ dung môi/cơ chất đến hiệu suất thủy phân Hình 3.8. Biểu đồ mặt đáp biểu thị ảnh hƣởng của nồng độ enzyme và tỷ lệ dung môi/cơ chất đến hiệu suất thủy phân Từ biểu đồ đường mức biểu thị ảnh hưởng của nồng độ enzyme và tỷ lệ dung môi/cơ chất đến hiệu suất thủy phân cho thấy vùng có hiệu suất thủy phân cao nhất nằm trong khoảng nồng độ enzyme là (1,6 – 1,8%) và tỷ lệ dung môi/cơ chất là (0,65 – 1,25). Nồng độ enzyme (%) 1.6 Hold Values Nhiệt độ (độ C) T ỉ lệ d u n g m ô i/ c ơ c h ấ t (w /w ) 4240383634323028 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 > – – – – < 25.0 25.0 27.5 27.5 30.0 30.0 32.5 32.5 35.0 35.0 (%) thủy phân Hiệu suất Contour Plot of Hiệu suất th vs Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w), Nhiệt độ Nhiệt độ (độ C) 35 Hold Values 52 30 2.1 .41 6.1 1.8 5.1 1.0 5.0 0.0 35 hủy phân (%)t tuấs mô gnud lệ Tỉ i w( thấc cơ/ )%( eng độ enzymNồ urface Plot of Hiệu suất thủy phâS n (%) vs Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w PL 40 Hình 3.9. Biểu đồ đƣờng mức biểu thị ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi/cơ chất và nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân Hình 3.10. Biểu đồ mặt đáp biểu thị ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi/cơ chất và nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân Từ biểu đồ đường mức biểu thị ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/cơ chất và nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân cho thấy vùng có hiệu suất thủy phân cao nhất nằm trong khoảng nhiệt độ là (35,3 – 39oC) và tỷ lệ dung môi/cơ chất là (0,75 – 1,28). Nồng độ enzyme (%) 1.6 Hold Values Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w) N h iệ t đ ộ ( đ ộ C ) 1.81.61.41.21.00.80.60.40.2 42 40 38 36 34 32 30 28 > – – – – < 25.0 25.0 27.5 27.5 30.0 30.0 32.5 32.5 35.0 35.0 (%) thủy phân Hiệu suất Contour Plot of Hiệu suất th vs Nhiệt độ (độ C), Tỉ lệ dung môi/cơ chấ Nồng độ enzyme (%) 1.6 Hold Values 52 03 03 53 04 5.1 0.1 0.5 0.0 45 35 hủy phân (%)t tuấs u mô gnud lệ Tỉ c /w( thấ cơ/i hiệt độ (độN C) urface Plot of Hiệu suất thủy phâS n (%) vs Tỉ lệ dung môi/cơ chất (w/w PL 41 Phụ lục 3.37. Kiểm chứng điều kiện tối ưu bằng thực nghiệm của quá trình thủy phân dầ cá hồi bằng CPL trong hệ 2 pha iso-octan/nước Xác định nồng độ KOH Thể tích dung dịch KOH (ml) chuẩn độ với 10ml dung dịch acid oxalic 0,1N Mẫu lặp 1 10,30 Mẫu lặp 2 10,30 Trung bình 10,30 Nồng độ dung dịch KOH (N) 0,097 Thể tích KOH chuẩn độ ứng với 3 mẫu lặp (ml) Thể tích KOH trung bình (ml) Chỉ số acid Hiệu suất thủy phân (%) 15,05 15,15 82,52 35,7 15,10 15,30 Phụ lục 3.38. Xác định Km và Vmax Xác định nồng độ KOH Thể tích dung dịch KOH (ml) chuẩn độ với 10ml dung dịch acid oxalic 0,1N Mẫu lặp 1 11,05 Mẫu lặp 2 11,00 Trung bình 11,03 Nồng độ dung dịch KOH (N) 0,091 Nồng độ cơ chất dầu cá hồi [S] ban đầu được xác định là số mol acid béo liên kết có trong 1ml thể tích hỗn hợp. Số mol acid béo liên kết được xác định thông qua chỉ số ester chính là chỉ số xà phòng trừ chỉ số acid. Thể tích (V) V hỗn hợp = V nước cất + V dung dịch đệm + V dầu + V dung môi = 3 + 1 + khối lượng dầu.Khối lượng riêng dầu + khối lượng dung môi.Khối lượng riêng dung môi. = 4 + khối lượng dầu.0,892 + khối lượng dung môi.0,69 (ml). [S] = số mol dầu/V hỗn hợp =khối lượng dầu/( M dầu. V hỗn hợp) M dầu = M glycerol + 3 M acid béo – 3MH2O = 38,5 - 3 M acid béo M acid béo = 100 n i ii x M xi: tỷ lệ % theo khối lượng của từng acid béo thành phần thứ i PL 42 iM : khối lượng phân tử của từng acid béo thành phần thứ i n: số acid béo có mặt trong dầu KLPT trung bình của các acid béo trong dầu cá hồi xi% iM iM , xi myristic acid methyl ester 2,87 228,4 655,508 palmitic acid ester 10,8 256,4 2769,12 palmitoleic acid methyl ester 2,86 254,4 727,584 stearic acid methyl ester 2,65 284,5 753,925 oleic acid methyl ester 36,3 282,5 10254,75 linoleic acid methyl ester 14,9 280,4 4177,96 arachidic acid methyl ester 0,32 312,5 100 linolenic acid methyl ester 5,4 278,4 1503,36 cis-11-eicosenoic acid methyl ester 0,88 310,5 273,24 cis-11,14-eicosadienoic acid methyl ester 2,24 308,5 691,04 EPA 4,53 302,5 1370,325 DHA 5,02 328,5 1649,07 sum 88,77 280,79 KLPT TB của dầu cá hồi 880,42 Tính nồng độ cơ chất ban đầu [S] Khối lượng dầu (g) Chỉ số acid Chỉ số xà phòng hóa Chỉ số este Số mol acid béo liên kết Thể tích hỗn hợp (ml) Nồng độ cơ chất [S] 1 11,65 210,4 198,75 3549,462 6,57 540,253 2 11,65 210,4 198,75 7098,924 7,7 921,938 3 11,65 210,4 198,75 10648,386 8,82 1207,3 4 11,65 210,4 198,75 14197,848 9,94 1428,355 PL 43 Dầu cá Nồng độ cơ chất [S] 1/[S] Thời gian (phút) VKOH số mol KOH số mol FFA số mol FFA tạo thành (*) V hỗn hợp Nồng độ FFAs tạo thành Tốc độ phản ứng (v) 1/v 1gam 0 0 15 7,1 643,9909297 643,9909297 436,3260456 6,57 66,4 30 9,17 831,7460317 831,7460317 624,0811476 6,57 95 45 11,9 1079,365079 1079,365079 871,7001952 6,57 132,7 540,25 0,0019 60 15,45 1401,360544 1401,360544 1193,69566 6,57 181,7 2,86 0,35 2gam 0 0 15 9,95 902,4943311 902,4943311 487,1645628 7,7 63,3 30 13,51 1225,396825 1225,396825 810,0670571 7,7 105,2 45 17,45 1582,76644 1582,76644 1167,436672 7,7 151,6 921,94 0,0011 60 22,05 2000 2000 1584,670232 7,7 205,8 3,33 0,3 3gam 0 0 15 12,17 1103,854875 1103,854875 480,8602229 8,82 54,5 30 17,29 1568,253968 1568,253968 945,2593158 8,82 107,2 45 20,95 1900,226757 1900,226757 1277,232105 8,82 144,8 1207,3 0,0008 60 28,35 2571,428571 2571,428571 1948,433919 8,82 220,9 3,55 0,282 4gam 0 0 15 15,25 1383,219955 1383,219955 552,5604181 9,94 55,6 30 22,3 2022,675737 2022,675737 1192,0162 9,94 119,9 45 26,02 2360,090703 2360,090703 1529,431166 9,94 153,9 1428,36 0,0007 60 34,55 3133,786848 3133,786848 2303,127312 9,94 231,7 3,74 0,267 PL 44 Ghi chú: Số mol FFA tạo thành (*) = số mol FFA - số mol FFA ban đầu Số mol FFA ban đầu = 207,6649 Phụ lục 3.39. Xác định năng lượng hoạt hóa E Xác định nồng độ KOH Thể tích dung dịch KOH (ml) chuẩn độ với 10ml dung dịch acid oxalic 0,1N Mẫu lặp 1 11,45 Mẫu lặp 2 11,55 Trung bình 11,50 Nồng độ dung dịch KOH (N) 0,087 Nhiệt độ (K) Thể tích KOH trong 3 lần lặp (ml) Thể tích KOH trung bình (ml) Nồng độ FFAs tạo thành trong 1 giờ đầu (µmol FFAs) Vận tốc phản ứng trong 1 giờ đầu (µmol FFAs/phút,ml) 298 10,70 10,65 109,4 1,82 10,60 10,65 303 13,05 13,12 142,0 2,37 13,15 13,15 308 17,00 17,00 193,6 3,23 17,10 16,90
File đính kèm:
- luan_an_nghien_cuu_thu_nhan_danh_gia_dac_tinh_cua_lipase_thu.pdf
- 02 - PHAN THI VIET HA - TOM TAT - TV.pdf
- 03- PHAN THI VIET HA - TOM TAT- ENG.pdf
- 04 - PHAN THI VIET HA - DONG GOP MOI.pdf
- 05 - PHAN THI VIET HA - TRICH YEU LUAN AN.pdf