một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly enzyme lipase từ nội tạng cá lóc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG




NGUYỄN MỸ TRINH



MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ
TRÍCH LY ENZYME LIPASE
TỪ NỘI TẠNG CÁ LÓC



Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM






2014



TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG




Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



Tên đề tài:
MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ
TRÍCH LY ENZYME LIPASE
TỪ NỘI TẠNG CÁ LÓC


Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện
TS. Trần Thanh Trúc Nguyễn Mỹ Trinh
MSSV: 2111665
Lớp Công nghệ thực phẩm khóa 37



2014

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm i Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng

LỜI CẢM ƠN

Trong khoảng thời gian hơn 4 tháng, nhờ sự giúp đỡ và hướng dẫn tận
tình của thầy cô, các anh chị cao học khóa 20, các bạn sinh viên Công nghệ
Thực phẩm khóa 37 và 38,… đã giúp em hoàn thành đề tài luận văn “Một số
yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly enzyme lipase từ nội tạng cá lóc”.
Để có được thành quả ngày hôm nay, em xin chân thành cám ơn cô
Trần Thanh Trúc và thầy Nguyễn Văn Mười. Em cám ơn thầy cô đã giúp đỡ
và hỗ trợ em về mọi mặt để em có thể hoàn thành đề tài luận văn của mình. Sự
giúp đỡ và tình cảm của thầy cô thật sự có ý nghĩa rất lớn đối với em.
Em xin cám ơn thầy cô và các anh chị làm việc tại các phòng thí
nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã tạo điều kiện và thời gian cho em
thực hiện đề tài cũng như sử dụng các trang thiết bị của Bộ môn.
Em cũng xin cám ơn các anh chị học viên cao học ngành Công nghệ
Thực phẩm khóa 20, đặc biệt là anh Trần Thế Hiển đã trực tiếp hướng dẫn,
truyền đạt cho em nhiều kinh nghiệm quý báu, giúp đỡ em giải quyết nhiều
vấn đề khó khăn trong lúc thực hiện đề tài.
Tôi xin cám ơn các bạn sinh viên Công nghệ Thực phẩm khóa 37 và 38,
các bạn là những người luôn đồng hành, cổ vũ, động viên, giúp đỡ tôi rất
nhiều.
Cuối lời, con xin cám ơn cha mẹ đã luôn bên cạnh con là động lực để
con cố gắng, phấn đấu trong cuộc sống.
Em xin chân thành cám ơn!

Cần Thơ, ngày 16 tháng 12 năm 2014
Sinh viên



Nguyễn Mỹ Trinh

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm ii Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng

TÓM TẮT

Đề tài được thực hiện nhằm mục đích xác định các điều kiện thích hợp
cho quá trình trích ly enzyme lipase từ nội tạng cá lóc. Trong phạm vi nghiên
cứu của đề tài đã khảo sát ảnh hưởng của thời gian trữ đông, loại dung dịch
đệm có pH 6 thích hợp cũng như thời gian và nhiệt độ trích ly đến quá trình
thu nhận enzyme lipase từ nội tạng cá lóc. Hoạt tính enzyme được xác định
theo phương pháp chuẩn độ liên tục pH-stat bằng NaOH 0,05 N đến pH 9. Kết
quả thí nghiệm cho thấy hiệu quả trích ly lipase đạt tốt nhất với hoạt tính
lipase thu được là 17,16 U/g, chất khô nguyên liệu (CKNL) khi sử dụng dung
môi trích ly là đệm phosphate với pH 6, nhiệt độ trích ly tối ưu là 40,3
o
C trong
thời gian 211,2 phút. Ngoài ra, hoạt tính lipase trong nguyên liệu vẫn được
duy trì ổn định đến 6 tuần bảo quản lạnh đông ở nhiệt độ -18±2
o
C.
Từ khoá: đệm phosphate, lipase, nhiệt độ trích ly, nội tạng cá lóc, thời gian
trích ly, thời gian trữ đông


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm iii Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài luận văn tốt nghiệp “Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả
trích ly enzyme lipase từ nội tạng cá lóc” là công trình nghiên cứu của sinh
viên Nguyễn Mỹ Trinh với sự hướng dẫn của Tiến sĩ Trần Thanh Trúc. Các số
liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và do chính tác giả thực
hiện.

Cần Thơ, ngày 16 tháng 12 năm 2014
Giáo viên hướng dẫn Người viết



Nguyễn Mỹ Trinh





Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm iv Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
TÓM TẮT ii
LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv
DANH SÁCH BẢNG vi
DANH SÁCH HÌNH vii
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3
2.1 Tổng quan về nguyên liệu 3
2.1.1 Giới thiệu về cá lóc 3
2.1.2 Đặc điểm sinh học của cá lóc 4
2.1.3 Tình hình nuôi và tiêu thụ cá lóc hiện nay 4
2.2 Tổng quan về enzyme lipase 5
2.2.1 Sơ lược về enzyme 5
2.2.2 Sơ lược về enzyme lipase 6
2.2.3 Đặc điểm cấu trúc enzyme lipase 7
2.2.4 Cơ chất của enzyme lipase 8
2.2.5 Các nguồn thu nhận enzyme lipase 10
2.2.6 Các phương pháp xác định hoạt tính enzyme lipase 11
2.2.7 Ứng dụng của enzyme lipase 12
2.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly enzyme từ nội tạng cá lóc 15
2.3.1 Định nghĩa trích ly 15
2.3.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly rắn-lỏng 15
2.3.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly enzyme từ nội tạng 16
2.3.4 Một số nghiên cứu có liên quan 17
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20
3.1 Phương tiện thí nghiệm 20
3.1.1 Địa điểm, thời gian 20
3.1.2 Dụng cụ và thiết bị 20
3.1.3 Hóa chất dùng trong thí nghiệm 20
3.2 Phương pháp nghiên cứu 21

3.2.1 Phương pháp thu mẫu và chuẩn bị mẫu 21
3.2.2 Phương pháp phân tích và đo đạc kết quả 22
3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 22
3.3 Nội dung nghiên cứu 23

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm v Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng

3.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 23
3.3.2 Phân tích thành phần cơ bản của nguyên liệu 23
3.3.3 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trữ đông đến hoạt
tính enzyme lipase trích ly từ nội tạng cá lóc 24
3.3.4 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của dung dịch đệm đến hoạt tính
enzyme lipase trích ly từ nội tạng cá lóc 25
3.3.5 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng tương tác của nhiệt độ và thời gian
trích ly đến hoạt tính của enzyme lipase thu nhận từ nội tạng cá lóc 26
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29
4.1 Thành phần hóa lý cơ bản của nội tạng cá lóc 29
4.2 Ảnh hưởng của thời gian trữ đông đến hoạt tính enzyme lipase trích ly
từ nội tạng cá lóc 30
4.3 Ảnh hưởng của dung dịch đệm đến hoạt tính enzyme trích ly từ nội
tạng cá lóc 31
4.4 Ảnh hưởng tương tác của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hoạt tính
enzyme lipase thu nhận từ nội tạng cá lóc 32
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 36
5.1 Kết luận 36
5.2 Đề nghị 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

PHỤ LỤC 1. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 44
PHỤ LỤC 2. KẾT QUẢ THỐNG KÊ 51

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm vi Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Ứng dụng của enzyme lipase vi sinh vật 13
Bảng 2.2: Một vài enzyme lipase thương mại có nguồn gốc vi sinh vật 14
Bảng 3.1: Phương pháp phân tích và đo đạc kết quả 22
Bảng 3.2: Giá trị mã hóa và giá trị thực nghiệm của các yếu tố thực nghiệm 27
Bảng 3.3: Ma trận quy hoạch thực nghiệm quá trình trích ly lipase từ nội tạng
cá lóc 27
Bảng 4.1: Thành phần hóa lý cơ bản của nội tạng cá lóc 29
Bảng 4.2: Ảnh hưởng của thời gian trữ đông đến hoạt tính lipase thu nhận từ
nội tạng cá lóc 30
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của dung dịch đệm đến hoạt tính enzyme lipase trích ly
từ nội tạng cá lóc 31
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của các nhân tố mã hóa đối với phương trình hồi quy . 32

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm vii Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Cấu trúc enzyme lipase 8
Hình 2.2: Phản ứng thủy phân hoặc tổng hợp của triacylglycerol được xúc tác
bởi enzyme lipase 9
Hình 2.3: Hình phương pháp pH-stat 12
Hình 3.1: Nội tạng cá lóc 21
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 23
Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 25
Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 26
Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ và thời gian đến hoạt tính
của enzyme lipase trích ly từ nội tạng cá lóc 33
Hình 4.2: Đồ thị đường đồng điểm và bề mặt đáp ứng thể hiện sự tương tác
của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hoạt tính của enzyme lipase trích ly từ
nội tạng cá lóc 33
Hình 4.3: Đồ thị tương quan giữa hoạt tính lipase xác định bằng thực nghiệm
và tính toán theo phương trình hồi quy 34


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 1 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, ngành công nghệ enzyme phát triển mạnh
mẽ và có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và sản xuất. Trên thế giới,
những nghiên cứu sản xuất và ứng dụng enzyme đã bắt đầu từ thế kỉ 19 cho
đến nay với nhiều enzyme được thương mại hóa gắn liền với những nhà sản
xuất enzyme lớn như hãng Novo Nordisk (Đan Mạch), DuPont (Mỹ), Ashasi
(Nhật Bản),… Riêng ở Việt Nam, việc nghiên cứu trích ly enzyme cũng đã
được quan tâm nhưng chưa được ứng dụng vào thực tế sản xuất (Nguyễn Đức

Lượng và ctv, 2004).
Enzyme lipase (EC 3.1.1.3) là enzyme có vai trò ứng dụng quan trọng
đứng thứ ba trên thế giới, chiếm 5% thị trường enzyme thương mại, chỉ sau
enzyme protease và carbohydrase (Trần Đăng Khoa và ctv, 2011). Đây là
enzyme có nhiều ứng dụng trong y dược học và các ngành công nghiệp khác
(Poonsuk and Thiraratana, 2008). Ngày nay, lipase được sản xuất từ nhiều
nguồn khác nhau như vi sinh vật, nấm mốc, nấm men, động vật và thực vật.
Đặc biệt, việc tận dụng những phụ phẩm trong sản xuất nông nghiệp, công
nghiệp vào sản xuất enzyme đang là đề tài được rất nhiều sự quan tâm của các
nhà khoa học trên thế giới.
Với điều kiện tự nhiên thuận lợi, Việt Nam là một trong những quốc gia
có diện tích nuôi trồng cá lóc tương đối lớn trong khu vực. Các sản phẩm chế
biến từ cá lóc như: khô cá lóc, chả cá lóc, chà bông cá lóc,… ngày càng được
ưa chuộng trên thị trường. Trong quá trình chế biến để lại một lượng lớn phụ
phẩm nội tạng cá chứa hàm lượng enzyme lipase cao chưa được xử lý
(Odedeyi, 2007). Do những vai trò quan trọng của enzyme lipase mà ngày nay
có nhiều ngành nông nghiệp, công nghiệp ứng dụng lipase trong sản xuất. Tuy
nhiên, giá thành của enzyme lipase trên thị trường hiện nay khá đắt, đặc biệt là
những enzyme lipase có độ tinh khiết cao. Vì thế, việc nghiên cứu, ứng dụng,
sản xuất enzyme lipase từ nội tạng cá sẽ góp phần tạo ra cơ hội phát triển cho
các quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam.
Việc tận dụng nguồn phụ phẩm từ nội tạng cá lóc nuôi dồi dào để trích
ly enzyme lipase không chỉ có tiềm năng trong việc tạo ra nguồn enzyme nội
tại có giá thành thấp mà còn góp phần nâng cao giá trị của cá lóc và hạn chế
được vấn đề ô nhiễm môi trường của các nhà máy, cơ sở chế biến cá lóc.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xác định các thông số cơ bản trong
quá trình trích ly enzyme lipase từ nội tạng cá lóc có hoạt tính cao.
Các nội dung nghiên cứu chính của đề tài là:

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 2 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trữ đông đến sự thay đổi hoạt tính
enzyme lipase từ nội tạng cá lóc
- Xác định ảnh hưởng của điều kiện trích ly enzyme lipase từ nội tạng
các lóc bao gồm: ảnh hưởng của loại dung môi sử dụng (các dung dịch đệm),
tương tác thời nhiệt độ và thời gian trích ly đến hoạt tính enzyme lipase.

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 3 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1 Giới thiệu về cá lóc
Cá lóc (cá quả, cá chuối, cá sộp, cá tràu, cá đô) là loài cá nước ngọt
thuộc họ Channidae, có hai chi là Channa chiếm hơn 27 loài phân bố hầu hết ở
các nước châu Á và Parachanna với 3 loài phân bố chủ yếu ở khu vực châu
Phi. Ở Việt Nam, hai loài cá lóc chủ yếu là Channa maculata và Channa
argus. Họ cá Channidae ở Đồng bằng sông Cửu Long có 4 loài là Channa
gachua (cá Chành dục), Channa lucius (cá Dày), Channa striata (cá lóc đen),
Channa micropeltes (cá lóc bông). Hai loài Channa striata (cá lóc đen) và
Channa micropeltes (cá lóc bông) chiếm chủ yếu trong cơ cấu nuôi ở khu vực
Đồng bằng sông Cửu Long (Lê Xuân Sinh và Đỗ Minh Chung, 2010; Trương
Thủ Khoa và Trần Thị Thu Hương, 1993).
Hệ thống phân loại cá lóc:
Giới: Animalia
Ngành: Chordata

Lớp: Actinopterygii
Phân lớp: Neopterygii
Bộ: Perciformes
Phân bộ: Channoidei
Họ: Channidae
(Nelson, 1994; trích dẫn bởi Walter et al., 2004)
Một số loài cá lóc có kích thước tương đối nhỏ khoảng 17 cm, tuy
nhiên một số loài có kích thước lớn hơn. Cá lóc là loài cá ăn tạp, chúng có thể
ăn cả những con cá trưởng thành khác. Theo Odo et al. (2012) cá lóc là một
trong những nguồn protein rẻ nhất nên cá lóc đã trở thành nguồn cung cấp
thực phẩm có giá trị, phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới như Ấn Độ,
Trung Quốc, Đông Nam Á và một số quốc gia châu Phi. Ngày nay, nhiều loài
cá lóc bản xứ đã được giới thiệu ra thế giới. Từ trước năm 1990, một loài cá
lóc châu Á đã được đặt tên ở Oahu, Hawaii. Những loài khác được tìm thấy và
đặt tên ở Đông Nam Florida và hồ Maryland năm 2002. Cá lóc dần được biết
đến ở nhiều nơi trên thế giới, từ các hòn đảo phía tây Ấn Độ Dương đến phía
đông Hawaii và được xuất khẩu qua nhiều quốc gia trong đó có Canada và
Hoa Kỳ. Ngoài ra, một số loài cá lóc có kích thước nhỏ và có nhiều màu sắc
trong số những loài cá lớn được sử dụng làm cá cảnh tương đối phổ biến ở
Nhật Bản và châu Âu (Walter et al., 2004).

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 4 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
2.1.2 Đặc điểm sinh học của cá lóc
2.1.2.1 Tính ăn
Cá lóc là loài cá dữ, phàm ăn và có tính ăn rộng. Những con cá có cỡ
thân dài 3 cm thường ăn loài giáp xác, ấu trùng bọ gậy, Thân dài 38 cm chủ
yếu ăn ấu trùng, côn trùng, tôm con, nòng nọc và các loài cá nhỏ khác. Đối với

cá lóc có cỡ thân dài hơn 20 cm thường ăn cá tạp, ếch, nhái, tôm, (Ngô
Trọng Lư, 2002).
Cá lóc thường ăn mạnh vào mùa hè và khi nhiệt độ giảm xuống dưới
12
o
C cá sẽ ngừng kiếm ăn. Cá béo vào trước mùa sinh sản khoảng tháng 23
và sang thu-đông tháng 910, cá lóc vùng nước lợ thường béo hơn cá lóc vùng
nước ngọt (Ngô Trọng Lư, 2002).
2.1.2.2 Đặc điểm sinh sản
Cá lóc 12 tuổi sẽ bắt đầu sinh sản bằng hình thức đẻ trứng. Trong 1
năm, cá có thể đẻ 5 lần, mỗi lần trong một mùa sinh sản cách nhau khoảng 15
ngày. Sau mỗi lần đẻ, cá mẹ sẽ bảo vệ cá con khoảng một tháng rồi tiếp tục đẻ
lần khác. Ở miền Bắc, mùa sinh sản của cá lóc từ tháng 4 đến tháng 8, rộ vào
tháng 4 và tháng 5. Cá lóc thường chọn đẻ trứng vào buổi sáng sớm ở những
nơi yên tĩnh, có nhiều cây cỏ thực vật thủy sinh. Trong môi trường tự nhiên, 3
ngày cá sẽ tiêu hết noãn hoàng, khi thân cá con đạt chiều dài 45 cm chúng sẽ
bắt đầu tách đàn sống độc lập (Ngô Trọng Lư, 2002).
2.1.2.3 Đặc điểm sinh trưởng
Cá lóc sống thích nghi tốt với ruộng đồng, ao hồ, sông suối, nơi có thực
vật thủy sinh như rong, cỏ, lục bình và môi trường nước đục, nước tù đọng.
Riêng đối với loài Channa micropeltes (cá lóc bông) còn có thể sống được
trong cả môi trường nước lợ và nhiễm phèn (Việt Chương, 2009).
Cá lóc lớn nhanh vào mùa xuân hè, vào thời gian này cá thường sống
trên tầng mặt và thường xuống sâu hơn khi mùa đông nhiệt độ dưới 8
o
C. Đối
với cá lóc 1 năm tuổi thường thân dài 15,8 cm và nặng 137 g, cá hai năm tuổi
thân dài 3845 cm và nặng 6002.000 g. Cá lóc có thể sống trên 10 năm dài
6785 cm và nặng 7.0008.000 g (Ngô Trọng Lư, 2002).
2.1.3 Tình hình nuôi và tiêu thụ cá lóc hiện nay

Ở Việt Nam, thủy sản là một trong những ngành mũi nhọn. Theo Tổng
cục thống kê thủy sản tháng 11 năm 2011 thì diện tích nuôi thủy sản cả nước
năm 2007 là 1.018.800 ha và năm 2010 là 1.066.000 ha. Sản lượng thủy sản
nuôi trồng cả nước năm 2007 là 2.124.600 tấn và đạt 2.706.800 tấn vào năm
2010. Cá lóc là một trong những đối tượng thủy sản nước ngọt được nuôi
nhiều ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long như An Giang, Đồng Tháp, Trà
Vinh, Kiên Giang, dưới dạng thâm canh, bán thâm canh và nuôi kết hợp với
nhiều hình thức khác nhau như nuôi lồng bè, nuôi trong ao đất, mương rãnh,

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 5 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
trên ruộng lúa, (Đỗ Thị Thanh Hương và Ngô Tú Trinh, 2013). Cũng theo
thống kê năm 2009, ước tính sản lượng cá lóc ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu
Long là 30.000 tấn, trong đó cá lóc bông là 7.500 tấn với hình thức nuôi tự
phát và qui mô nuôi nhỏ lẻ là chủ yếu (Lê Xuân Sinh và Đỗ Minh Chung,
2010). Với một sản lượng cá lóc tương đối lớn như hiện nay, những phần phụ
phẩm như nội tạng, đầu, vảy, thường được sử dụng làm thức ăn gia súc hoặc
thải ra môi trường gây ảnh hưởng xấu. Vì thế, nghiên cứu trích ly, sản xuất và
ứng dụng enzyme lipase từ nội tạng cá lóc không những mang lại giá trị kinh
tế cao mà còn góp phần giải quyết gánh nặng về môi trường.
2.2 Tổng quan về enzyme lipase
2.2.1 Sơ lược về enzyme
2.2.1.1 Giới thiệu
Enzyme đã được ứng dụng vào trong cuộc sống của con người từ rất
lâu, đã có nhiều bằng chứng về sự tồn tại của enzyme trong các nền văn minh
cổ đại để làm các sản phẩm truyền thống như giấm ăn, bánh mì, rượu vang,
nhưng con người chỉ mới biết ở một mức độ thuần túy tự nhiên mà chưa hề
biết về khái niệm enzyme. Đến nửa cuối thế kỉ XVIII, con người mới thực sự

quan tâm và đưa ra những thí nghiệm đầu tiên về enzyme.
Trong đó, enzyme được định nghĩa có bản chất là protein, đóng vai trò
là chất xúc tác sinh học, xúc tác các phản ứng sinh hóa xảy ra trong cơ thể
sống. Cho đến năm 1960, tổng lượng enzyme bán ra trên thế giới chỉ một vài
triệu USD nhưng trong thời gian gần đây thị trường enzyme có sự tăng trưởng
đáng kể. Hiện nay trên thế giới có khoảng 12 nhà sản xuất enzyme chính và
khoảng 400 nhà cung cấp nhỏ với khoảng 60% lượng enzyme cung cấp trên
thế giới được sản xuất ở châu Âu. Enzyme protease là enzyme được cung cấp
trên thị trường với số lượng lớn nhất, gần 40% tổng lượng enzyme. Trong khi
đó, lipase là một trong những enzyme tiêu biểu cho hầu hết các ứng dụng
trong đời sống và sản xuất (Sharma et al., 2001). Theo thống kê, giá trị buôn
bán enzyme lipase trên thị trường châu Âu là 31,6 triệu USD (Nguyễn Đức
Lượng và ctv, 2004; trích dẫn bởi Frost và Sullivan, 1992).
Mỗi enzyme có tính đặc hiệu và hiệu lực xúc tác lớn, nhờ có sự hiện
của enzyme mà các phản ứng trong cơ thể sống diễn ra với tốc độ rất nhanh và
hoàn toàn.
2.2.1.2 Phân loại
Năm 1961, Hội Sinh hóa quốc tế đã họp và thống nhất phân loại
enzyme thành sáu lớp chính theo thứ tự sau:
- Lớp 1: Oxidoreductase: xúc tác cho phản ứng oxi hóa-khử
- Lớp 2: Transferase: xúc tác cho phản ứng chuyển vị (vận chuyển
nhóm, gốc hóa học)

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 6 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
- Lớp 3: Hydrolase: xúc tác cho phản ứng thủy phân
- Lớp 4: Lyase: xúc tác phản ứng phân cắt không cần nước, hoặc loại
nước tạo thành nối đôi, hoặc kết hợp phân tử nước vào nối đôi

- Lớp 5: Isomerase: xúc tác cho phản ứng đồng phân hóa
- Lớp 6: Lygase: xúc tác các phản ứng tổng hợp chất hữu cơ, cần
năng lượng do các hợp chất cao năng cung cấp.
Mỗi lớp được chia thành nhiều tổ, mỗi tổ lại được chia thành nhiều
nhóm. Do đó trong bảng phân loại enzyme, trước tên enzyme thường có 4 số:
số thứ nhất chỉ lớp, số thứ hai chỉ tổ, số thứ ba chỉ nhóm và số thứ tư chỉ
enzyme. Khi ghi tên một enzyme nào thường để trong dấu ngoặc đơn mã số
của enzyme trong bảng phân loại gồm 4 số thêm tiếp đầu ngữ "E.C" viết tắt
của "Enzyme Commision" (Phạm Thị Trân Châu và Phan Tuấn Nghĩa, 2007).
Ngày nay, số enzyme được tìm ra và đặt tên ngày càng tăng: năm 1992
là 3.196 enzyme đến đầu năm 2003 con số này đã tăng lên hơn 4.000 enzyme,
trong đó khoảng 200 enzyme thương mại đã được đưa vào sử dụng (Phạm Thị
Trân Châu và Phan Tuấn Nghĩa, 2007).
Ngoài ra, enzyme còn được phân loại dựa vào cấu tạo, chia enzyme
thành 2 nhóm chính:
- Enzyme đơn giản (enzyme gồm một cấu tử): trong phân tử enzyme
chỉ có chứa protein
- Enzyme phức tạp: gồm 2 phần:
+ Phần protein thuần: gọi là apoprotein hay apoenzyme
+ Phần phi protein: đây là những chất hữu cơ đặc hiệu có nhiệm vụ
thúc đẩy quá trình xúc tác, nếu chất hữu cơ đặc hiệu này gắn chặt vào protein
thì được gọi là nhóm phụ (prosthetic), nếu nó gắn không chặt và bị tách ra
khỏi protein một cách dễ dàng thì gọi là coenzyme. Coenzyme có thể là các
acid nucleic, vitamin, kim loại,…
Đa số các enzyme có trong cơ thể thuộc loại đa cấu tử và thường có cấu
trúc bậc bốn.
2.2.2 Sơ lược về enzyme lipase
Enzyme lipase (triacylglycerol acylhydrolase, EC 3.1.1.3) là một nhóm
enzyme thủy phân các triglyceride thành diglyceride, monoglyceride hoặc
glycerol và các acid béo. Enzyme lipase là enzyme phân giải liên kết ester

nhưng khác với enzyme esterase vì enzyme lipase chỉ hoạt động trên bề mặt
liên pha dầu-nước và không thủy phân cơ chất hòa tan trong nhiều chất lỏng
(Nguyễn Sỹ Lê Thanh và ctv, 2006). Một enzyme lipase sẽ phân cắt liên kết
nhũ tương ester của glyceride và những acid béo mạch dài như triolein và

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 7 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
tripalmitin (Sharma et al., 2001). Enzyme lipase thuộc nhóm phụ enzyme thủy
phân có serine ở trung tâm hoạt động xúc tác cho nhiều phản ứng khác nhau.
Trong môi trường khan nước lipase có khả năng ester hóa rượu, đường, thiol
và amin tạo những ester có cấu trúc lập thể đặc trưng (Trần Đăng Khoa và ctv,
2011; được trích dẫn bởi Hansan et al., 2006 và Saxena et al., 1999).
So với các enzyme thủy phân khác như protease và carbohydrase,
enzyme lipase từ cá ít được nghiên cứu hơn. Hơn nữa, lipase từ những động
vật dưới nước ít được nghiên cứu hơn so với động vật có vú, thực vật và vi
sinh vật (L'opez et al., 2001). Hoạt tính của enzyme lipase được nghiên cứu ở
một số loài sinh vật dưới nước như tôm hùm (Brockerhoff et al., 1970), cua
(Vonk, 1960), cá mập báo (Patton et al., 1977), cá hồi cầu vồng (Tocher and
Sargent, 1984), cá tuyết Thái Bình Dương (Lie and Lambersten, 1985), hải
cẩu (Raso and Hultin, 1988) và cá mòi (Mukundan et al., 1985).
2.2.3 Đặc điểm cấu trúc enzyme lipase
2.2.3.1 Cấu trúc phân tử
Lipase thuộc nhóm enzyme thủy phân serine trong cấu trúc có chứa
chuỗi G-X
1
-S-X
2
-G như là một phần của hoạt động xúc tác, trong đó G-

glycine, S- serine, X
1
-histidine và X
2
-glutamic hoặc aspartic acid (Aravinda et
al., 2007).
Theo Polaina et al. (2007), lipase được chia thành 2 lớp cấu trúc cơ
bản: một lớp tồn tại ở dạng không hoạt động, ở đó trung tâm hoạt động bị bao
phủ bởi cấu trúc xoắn “lid” và lớp khác trung tâm hoạt động luôn được tiếp
xúc với dung môi (Hình 2.1). Lipozyme của Mucor miehei RM-IM là một
trong những lipase ở CO
2
siêu tới hạn. Lipase từ Novozymes, được cố định
trên nhựa trao đổi anion resin (IM) (Boel et al., 1998). Nó có thể sắp xếp lại
những acid béo ở vị trí sn-1 và sn-3 của triglyceride, chỉ những vị trí sn-2
được giữ lại.

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 8 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng

Hình 2.1: Cấu trúc enzyme lipase
(Nguồn: Woolley and Petersen, 2012)
Thí nghiệm động học cho rằng sự hoạt hóa lipase liên quan đến sự hình
thành những ngăn cố định trên pha tiếp xúc ở những vùng xảy ra sự thủy phân.
Ba vùng được đề xuất ở trung tâm hoạt động của những enzyme thủy phân
chất béo: (1) vùng chịu trách nhiệm nhận biết bề mặt cơ chất; (2) vùng tham
gia liên kết tương tác thủy phân với một phân tử cơ chất đơn trong pha không
tan; (3) vùng xúc tác (Chapus and Semeriva, 1976).

2.2.3.2 Trung tâm hoạt động của enzyme lipase
Trung tâm hoạt động của enzyme là một phần rất nhỏ của phân tử
enzyme tham gia kết hợp đặc hiệu với cơ chất. Cấu tạo trung tâm hoạt động
của enzyme hiện còn biết rất ít (Lê Ngọc Tú và ctv, 2004). Các acid amin
thường tìm thấy trong trung tâm hoạt động của enzyme là cysteine, histidine,
serine, aspartic acid, glutamic acid và lysine (Nguyễn Công Hà và Lê Nguyễn
Đoan Duy, 2011). Trung tâm hoạt động của enzyme lipase bao gồm bộ ba xúc
tác serine, histidine và aspartate hoặc glutamate (Wong, 1995). Trong đó, sự
hiện diện của serine ở trung tâm được xem có tính bảo tồn cao (Lohse et al.,
1997).
2.2.4 Cơ chất của enzyme lipase
Theo Aravindan et al. (2007), glyceride là cơ chất tự nhiên của lipase,
có chứa nhóm chức chiral alcohol, đặc hiệu cho sự phân giải những ester
mang nhóm chiral không đối xứng. Đây là enzyme có tính đặc hiệu nhóm
tương đối. Khi sử dụng dầu ăn làm cơ chất đặc hiệu, do các loại dầu khác nhau
về thành phần, hàm lượng acid béo, số liên kết no và không no nên đối với
mỗi loại dầu khác nhau thì khả năng phân giải của cùng một lipase cũng khác
khau. Trong nghiên cứu của Nguyễn Sỹ Lê Thanh và Quyền Đình Thi (2007)
cho kết quả enzyme lipase từ chủng Geotrichum sp. DTQ-26.3 có hoạt tính
Nắp
Đầu N
Trung tâm hoạt động
Đầu C
Colipase

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 9 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
đặc hiệu cao nhất đối với dầu olive, sau đó đến dầu Meizan, dầu Neptune, dầu

đậu nành và cuối cùng là dầu mè.
* Cơ chế phản ứng của enzyme lipase:
Enzyme lipase tham gia xúc tác nhiều phản ứng bao gồm phản ứng
thủy phân, ester hóa, rượu hóa, acid hóa và amin hóa. Trong dung môi hữu cơ,
enzyme lipase cho hiệu quả xúc tác những phản ứng ester hóa nội phân tử và
những phản ứng chuyển vị ester (Yapaşan, 2008). Một "lipase thật" sẽ phân
cắt nhũ tương ester của glycerine và mạch acid béo dài như triolein và
tripalmitin (Aravindan et al., 2007). Quá trình xúc tác của enzyme lipase
thường xảy ra rất chậm so với quá trình xúc tác của các enzyme khác như
protease hay amylase. Sản phẩm của quá trình thủy phân nhờ sự xúc tác bởi
lipase là monoglyceride và acid béo (Nguyễn Đức Lượng và ctv, 2004). Cơ
chế chuyển hóa được tóm tắt trong Hình 2.2.

Hình 2.2: Phản ứng thủy phân hoặc tổng hợp của triacylglycerol được xúc tác
bởi enzyme lipase
(Nguồn: Thomson et al., 1999 được trích dẫn bởi Yapaşan, 2008)
Theo Nguyễn Đức Lượng và ctv (2004), phản ứng xúc tác bởi lipase
giống với tác động thủy phân của serine protease.
Cơ chất kết hợp với trung tâm hoạt động của enzyme theo hai giả
thuyết:
- Thuyết chìa khóa và ổ khóa của Emil Fischer (1890) được thừa
nhận trong một thời gian dài, thuyết này cho rằng trung tâm hoạt động của
enzyme có cấu trúc không gian tương tự cấu trúc của cơ chất giống như tương
ứng giữa chìa khóa và ổ khóa.
- Thuyết khớp cảm ứng của Daniel Koshland (1958): Theo quan niệm
hiện nay và thực tế cũng đã chứng minh cấu trúc enzyme không cứng mà mềm
dẻo, linh động. Vì vậy, khi tương tác với cơ chất và các nhóm chức ở trung
Nước
Acid béo
Glycerol

Triacylglycerol
Lipase

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 10 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
tâm hoạt động enzyme có thể thay đổi vị trí không gian tạo thành hình thể
khớp với hình thể của cơ chất (Lê Ngọc Tú và ctv, 2004).
2.2.5 Các nguồn thu nhận enzyme lipase
Ngày nay, enzyme lipase được sản xuất chủ yếu từ vi sinh vật như: vi
khuẩn, nấm men, nấm mốc, (Selvamohan et al., 2012). Ở sinh vật nhân thực,
enzyme lipase tham gia vào các giai đoạn khác nhau của quá trình chuyển hóa
lipid bao gồm tiêu hóa chất béo, hấp thu, chuyển hóa lipoprotein,… Ở thực
vật, enzyme lipase được tìm thấy trong các mô dự trữ năng lượng (Dương
Minh Lam và Vũ Thị Lý, 2012).
2.2.5.1 Lipase động vật
Năm 1923, lần đầu tiên Willstatter và Memmen đã tách thành công
lipase từ tuyến tụy của lợn. Cho đến nay, các tính chất của enzyme lipase được
nghiên cứu rất kỹ. Tính chất của enzyme lipase động vật bao gồm khối lượng
phân tử từ 45.000 đến 50.000 dalton (Da), điểm đẳng điện pH bằng 4,95
(Nguyễn Đức Lượng và ctv, 2004).
Cũng theo Dương Minh Lam và Vũ Thị Lý (2012), lipase từ tuyến tụy
là một trong những enzyme động vật được biết sớm trở thành mô hình cho
những nghiên cứu về lipase động vật sau này và được sử dụng từ lâu như là
một enzyme kỹ thuật trong y học. Đồng thời, các lipase trong sữa biểu hiện
hoạt tính xúc tác thủy phân glycerol chứa 1 gốc acyl (MAG). Trong số những
enzyme lipase động vật được nghiên cứu thì lipase từ sữa người được nghiên
cứu khá kỹ, đây là những esterase được kích hoạt bởi muối mật.
2.2.5.2 Lipase từ thực vật

Lipase có ở nhiều loại thực vật, tuy nhiên những hiểu biết về lipase từ
thực vật vẫn còn hạn chế so với lipase có nguồn gốc từ động vật và vi sinh vật.
Lipase thực vật là enzyme thủy phân các liên kết ester của triacylglycerol dự
trữ trong hạt, đặc biệt là các loại hạt có dầu như hạt ngô, dừa, bông, đậu
phộng, Triacylglycerol là nguồn năng lượng cung cấp cho quá trình nảy
mầm của hạt. Các lipase thực vật đã được nghiên cứu và tinh sạch như lipase
từ ngô, cải, đậu (Vulfson, 1994). Hiện nay, lipase từ thực vật đang được ứng
dụng trong chuyển đổi sinh học lipid (Dương Minh Lam và Vũ Thị Lý, 2012).
2.2.5.3 Lipase từ vi sinh vật
Ngày nay, enzyme lipase chủ yếu được sản xuất từ nấm sợi và nấm
men. Những loài vi sinh vật chủ yếu được sử dụng để sản xuất enzyme lipase
là Asperillus, Rhizopus, Mucor, Penicillium và Geotrichum (Serdar et al.,
2011). Năm 1963, Fukumoto đã tách thành công lipase từ nấm sợi Aspergilus
spp. Đây là thành quả đầu tiên cho nghiên cứu, sản xuất enzyme lipase có
nguồn gốc từ vi sinh vật. Nhiều tính chất của enzyme lipase nguồn gốc vi sinh
vật đã được nghiên cứu. Trong đó, lipase từ Mucor sp. hoạt động mạnh ở pH =
78,2, nhiệt độ 40
o
C, khối lượng phân tử 21.000 Da. Lipase từ Candida

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 11 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
cylindrace có khối lượng phân tử 120.000 Da, điểm đẳng điện 4,2, hoạt động
mạnh ở pH = 55,8, nhiệt độ tối ưu 45
o
C, chế phẩm enzyme thương mại là
lipase AY. (AM) (SA). Lipase từ Rhizopus sp. có khối lượng phân tử 43.000
Da, pH tối ưu 57, nhiệt độ tối ưu 3045

o
C, chế phẩm enzyme thương mại là
lipase D. (AM). Lipase từ Pseudomonas sp. có khối lượng phân tử 29.000 Da,
pH tối ưu 5,3. Trên thế giới, hiện nay có ba chế phẩm enzyme lipase được
thương mại hóa là lipolact (AM), lipase AP (AM), lipozyme (NO) (Nguyễn
Đức Lượng và ctv, 2004).
Năm 1994, hãng Novo Nordisk đã giới thiệu lipase tái tổ hợp thương
mại đầu tiên-Lipolase có nguồn gốc từ nấm mốc Thermomyces lanuginosus
(trước đây là Humicola lanuginosa). Năm 1995, tập đoàn Genencor của Đức
đã sản xuất thành công hai enzyme lipase có nguồn gốc vi sinh vật là
Lumafast từ P. mendocina và Lipomax từ P. alcaligenes (Aravindan et al.,
2007).
2.2.6 Các phương pháp xác định hoạt tính enzyme lipase
Theo Lê Ngọc Tú và ctv (2004), có nhiều phương pháp xác định hoạt
tính enzyme. Về nguyên tắc có thể chia ra ba phương pháp sau:
- Đo lượng cơ chất mất đi hay lượng sản phẩm được tạo thành trong
một thời gian nhất định ứng với nồng độ enzyme xác định.
- Đo thời gian cần thiết để thu được một lượng biến thiên nhất định
của cơ chất hay sản phẩm ứng với một nồng độ enzyme nhất định.
- Chọn nồng độ enzyme như thế nào để trong một thời gian nhất định
thu được sự biến thiên nhất định về cơ chất hay sản phẩm.
Ứng dụng những nguyên tắc trên mà ngày nay có nhiều phương pháp
được sử dụng để xác định hoạt tính enzyme lipase như phương pháp đo quang
phổ, phương pháp chuẩn độ, phương pháp sắc ký, phương pháp phóng xạ,
phương pháp sức căng bề mặt, phương pháp đục kế, phương pháp đo độ dẫn
điện, phương pháp hóa học miễn dịch, phương pháp hiển vi, (Arpigny and
Jaeger, 1999). Trong đó, phương pháp chuẩn độ pH-stat được biết đến là một
trong những phương pháp xác định hoạt tính enzyme lipase đạt hiệu quả cao
nhất. Với phương pháp pH-stat, hoạt tính của enzyme lipase được xác định
trên một máy khuấy trộn hệ nhũ tương của những triacylglyceride tự nhiên hay

tổng hợp bằng việc trung hòa những acid béo tự do được giải phóng theo thời
gian bằng sự thêm vào chất chuẩn độ NaOH để duy trì pH tại một giá trị điểm
cuối không đổi. Phương pháp pH-stat là một phương pháp định lượng cho kết
quả khá chính xác trong giới hạn 1 µmol acid béo giải phóng ra trong 1 phút.
Tuy nhiên, khi sử dụng NaOH 0,1 M làm chất chuẩn độ thì phương pháp này
không đáng tin cậy để nhận biết mức độ hoạt động nhỏ hơn 0,1 µmol/phút.
Ngoài tính nhạy thấp, phương pháp pH-stat còn có nhược điểm là vùng phân

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 12 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
bố hẹp của những giá trị pH. Bên cạnh đó, sự phát hiện những giá trị pH của
proton được giải phóng suốt thời gian thủy phân được xúc tác bởi enzyme
lipase thì cần có quá trình ion hóa một phần acid béo được giải phóng. Vì thế,
những giá trị pH ở điểm cuối của môi trường phản ứng phải gần bằng nhau,
hoặc cao hơn giá trị pKa của acid béo được giải phóng. Khả năng ion hóa cũng
như sự có mặt của những ion Ca
2+
sẽ làm giảm đáng kể sự chính xác của
những giá trị pKa hiển thị. Trong một số trường hợp, sự có mặt của những ion
Ca
2+
sẽ có ảnh hưởng tích cực đến hiệu quả ion hóa của những acid béo mạch
dài (Beisson et al., 2000).

Hình 2.3: Hình phương pháp pH-stat
(Nguồn: Beisson et al., 2000)
Cũng theo Paul (1991), phương pháp chuẩn độ liên tục pH-stat được ứng
dụng rộng rãi để xác định hoạt tính enzyme lipase từ gan tụy bằng cách xác
định những proton giải phóng ra ở pH 9 ở nhiệt độ phòng từ nhũ tương là dầu
olive được ổn định bởi gum arabic.
2.2.7 Ứng dụng của enzyme lipase
Enzyme lipase được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp
như: thực phẩm, hóa học, mỹ phẩm, dược phẩm, thuộc da, chất tẩy rửa, sản
xuất biodiesel, sản xuất các polymer phân hủy sinh học, y học ứng dụng, công
nghiệp giấy và chế tạo các biosensor (Vieira et al., 2006; Hasan et al., 2006;
Starace et al., 1983; Trần Thị Bé Lan và ctv, 2012). Mức độ ứng dụng của
enzyme lipase đứng thứ ba (5%) trên thế giới sau protease và carbohydrase
(Trần Đăng Khoa và ctv, 2011). Trong thủy phân dầu hoặc các chất béo khác,
enzyme lipase chủ yếu là các lipase từ vi sinh vật được ứng dụng rộng rãi, đặc
biệt là ở Nhật. Hiện nay, đã có 34 công nghệ ứng dụng trên toàn thế giới với
khoảng 60 triệu tấn dầu, chất béo đang được xử lý bằng phương pháp enzyme.
Các lipase chủ yếu được sản xuất từ Candida cylindraceal. Bên cạnh đó,
người ta còn sản xuất lipase từ Rhizopus sp., Aspergillus sp., Mucor sp.,…
Quá trình thủy phân bởi enzyme lipase xảy ra với hiệu suất hoàn toàn không
Điện cực
thủy tinh
NaOH

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm 13 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
giống nhau, phụ thuộc vào nguồn cung cấp dầu và chất béo (Nguyễn Đức
Lượng và ctv, 2004).
Bảng 2.1: Ứng dụng của enzyme lipase vi sinh vật
Ngành công nghiệp
Hoạt tính
Sản phẩm hoặc ứng dụng
Chất tẩy rửa
Thủy phân chất béo
Loại bỏ vết dầu trên các loại vải
Các sản phẩm từ sữa
Thủy phân chất béo sữa, làm
chín phomai, thay đổi thành
phần bơ sữa
Tăng cường hợp chất tạo hương vị
cho sữa, bơ và phomai
Bánh mì
Cải thiện mùi vị
Kéo dài thời gian sử dụng
Đồ uống
Cải thiện hương vị
Đồ uống
Nước sốt
Cải thiện chất lượng
Maysonnaise, dressing và
whippings
Thực phẩm dinh
dưỡng
Chuyển hóa ester
Thực phẩm dinh dưỡng

Thịt và cá
Cải thiện mùi vị
Sản phẩm thịt, cá, các loại mỡ
Dầu béo
Chuyển hóa ester, thủy phân
Bơ ca cao, bơ thực vật, acid béo,
glycerol, mono và diglyceride
Hóa chất
Phản ứng tổng hợp đặc hiệu
Hợp chất vòng chiral, hóa chất
Dược phẩm
Chuyển hóa ester, thủy phân
Chất hỗ trợ tiêu hóa, trao đổi chất
Mỹ phẩm
Tổng hợp
Chất nhũ hóa, chất làm ẩm
Thuộc da
Thủy phân
Sản phẩm thuộc da
Công nghiệp giấy
Thủy phân
Cải thiện chất lượng giấy
(Nguồn: Vulfson, 1994)
Ngày nay, có nhiều enzyme lipase thương mại có nguồn gốc vi sinh vật
được sản xuất và được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp thực phẩm,
chất tẩy rửa, tổng hợp chất hữu cơ, Các hãng sản xuất enzyme lipase trên thế
giới như Novo Nordisk, Fluka, Ashasi,

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm 14 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
Bảng 2.2: Một vài enzyme lipase thương mại có nguồn gốc vi sinh vật
Loại
Nguồn gốc
Ứng dụng
Tên công ty sản xuất
Nấm mốc
C. rugosa
Tổng hợp chất hữu cơ
Amano, Biocatalysts,
Boehringer Mannheim,
Fluka, Genzyme, Sigma
C. antarctica
Tổng hợp chất hữu cơ
Boehringer Mannheim,
Novo Nordisk
T. lanuginosus
Bổ sung vào chất tẩy rửa
Boehringer Mannheim,
Novo Nordisk
R. miehei
Sản xuất thực phẩm
Novo Nordisk,
Biocatalysts, Amano
Vi khuẩn
Burkholderia
cepacia
Tổng hợp chất hữu cơ
Amano, Fluka, Boehringer

Mannheim
P. alcaligenes
Bổ sung vào chất tẩy rửa
Genencor
P. mendocina
Bổ sung vào chất tẩy rửa
Genencor
Ch. viscosum
Tổng hợp chất hữu cơ
Asahi, Biocatalysts
(Nguồn: Jaeger and Reetz, 1998)
2.2.7.1 Trong công nghiệp thực phẩm
Hầu hết các enzyme lipase thương mại được sử dụng cho phát triển
hương vị trong các sản phẩm và các quá trình sản xuất thực phẩm khác như
thịt, rau quả, trái cây, thực phẩm nướng, sản xuất sữa và bia, (Selvamohan et
al., 2012).
Bên cạnh đó, lipase còn được dùng để cải thiện và tăng giá trị sử dụng
cho những chất béo có giá trị không cao, sản xuất chất béo thay thế bơ ca cao-
một thành phần quan trọng trong sản xuất chocolate, cố định Rhizomucor
miehei thực hiện phản ứng trao đổi ester thay thế acid palmitic của dầu cọ
bằng acid stearic, giảm hàm lượng acid béo mạch dài và tăng phù hợp ở những
phân tử C18:0 và C18:1 tại vị trí thứ 2 của các triacylglycerol được chọn và sử
dụng polyunsaturated fatty acid (PUFA) trong dược phẩm và thực phẩm chức
năng (Colman and Macrae, 1980; Pabai et al., 1995a; Pabai et al., 1995b;
Undurraga et al., 2001).
2.2.7.2 Công nghiệp chất tẩy rửa
Enzyme lipase được sử dụng trong công nghiệp chất tẩy rửa chiếm gần
32% tổng lượng enzyme lipase bán ra trên thị trường. Để sử dụng làm chất tẩy
rửa lipase phải đáp ứng được các yêu cầu sau: không có tính đặc hiệu cơ chất,
có khả năng thủy phân chất béo có các thành phần khác nhau, chịu được điều

kiện môi trường khắc nghiệt (pH = 1011, T = 3060
o
C), không bị tác động
bởi các chất hoạt động bề mặt và các enzyme khác (Sharma et al., 2001). Theo

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 15 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
ước tính mỗi năm có khoảng 1.000 tấn lipase được thêm vào để sản xuất gần
13 tỉ tấn chất tẩy rửa mỗi năm (Jaeger and Reetz, 1998).
2.2.7.3 Công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy
Enzyme lipase đang được nghiên cứu sử dụng cho quá trình khử mực
giấy in báo do khả năng thủy phân mực in dầu, tách hiệu quả các loại mực mà
không làm ảnh hưởng đến tính chất xơ sợi. Một số chế phẩm enzyme thương
mại như Resinase A2X từ chủng Thermomyces lanuginosus (Novozym),
Lipex từ chủng Fusarium oxysporum (Novozym), Optimyze từ chủng
Magnaporthe grisea (Buckman) đã được nghiên cứu với tỉ lệ phù hợp đem lại
hiệu quả tách mực và hiệu suất thu hồi bột tương đối cao (Lê Thị Huỳnh Hoa,
2011).
Những thành phần kỵ nước trong gỗ chủ yếu là triglycerides và sáp là
nguyên nhân gây ảnh hưởng đến quá trình sản xuất giấy và bột giấy (Jaeger
and Reetz, 1998). Enzyme lipase được sử dụng để loại bỏ những thành phần
kỵ nước trong bột giấy của quá trình sản xuất giấy. Công ty sản xuất giấy
Nippon của Nhật Bản đã ứng dụng thành công phương pháp điều khiển các
thành phần kỵ nước bằng cách sử dụng enzyme lipase có nguồn gốc từ nấm
mốc Candida rugosa, hiệu suất thủy phân hàm lượng triglycerides có trong gỗ
lên đến 90% (Sharma et al., 2001).
2.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly enzyme từ nội tạng cá lóc
2.3.1 Định nghĩa trích ly

Trích ly là quá trình tách một hoặc một số chất tan trong chất lỏng hay
trong chất rắn bằng một chất lỏng khác gọi là dung môi. Nếu quá trình tách
chất hòa tan trong chất lỏng bằng một chất lỏng khác thì gọi là trích ly lỏng-
lỏng. Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất rắn bằng một chất lỏng thì gọi
là trích ly rắn-lỏng (Nguyễn Bin, 2008). Trích ly enzyme lipase từ nội tạng cá
lóc là quá trình trích ly rắn-lỏng: tách enzyme lipase (bản chất những phân tử
protein) từ nội tạng cá lóc.
Theo Nguyễn Bin (2008), quá trình trích ly được sử dụng rất rộng rãi
trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành công nghiệp hóa chất và
thực phẩm với mục đích chính là tách các cấu tử quý từ chất rắn ban đầu (trích
ly rắn-lỏng).
2.3.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly rắn-lỏng
Quá trình hòa tan một số cấu tử từ chất rắn gọi là quá trình hòa tan rắn-
lỏng. Trong công nghiệp dung môi thường dùng là nước hoặc một hỗn hợp
của nước (Nguyễn Bin, 2008).
Trong bất kỳ một quá trình trích ly rắn-lỏng nào cũng bao gồm các giai
đoạn: dung môi thâm nhập vào các mao quản của vật thể rắn, sau đó chất tan
và dung môi khuếch tán vào dung dịch từ vật thể rắn. Đôi khi chất hòa tan

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm 16 Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng
chứa trong các mao quản của vật thể rắn ở dạng dung dịch lỏng, trường hợp
này chất hòa tan được chuyển trực tiếp vào dung môi bằng khuếch tán
(Nguyễn Bin, 2008).
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly rắn-lỏng là: hình dạng, kích
thước, thành phần hóa học của chất rắn, cấu trúc bên trong của chất rắn,…
2.3.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly enzyme từ nội
tạng

2.3.3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi và nguyên liệu
Theo Trần Quốc Hiền và Lê Văn Việt Mẫn (2006), khi tăng lượng dung
môi thì quá trình trích ly enzyme từ nguyên liệu vào dung môi sẽ trở nên dễ
dàng hơn. Tuy nhiên, khi thay đổi tỉ lệ nguyên liệu và nước cất sử dụng trong
quá trình trích ly thì giá trị pH dịch trích cũng thay đổi theo và ảnh hưởng đến
độ hòa tan và khả năng khuếch tán của các protein từ nguyên liệu vào dịch
trích.
2.3.3.2 Ảnh hưởng của pH môi trường
pH môi trường phản ứng ảnh hưởng rất lớn đến hoạt tính enzyme vì nó
ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và ảnh hưởng đến độ bền cấu
trúc protein (Nguyễn Sỹ Lê Thanh và Quyền Đình Thi, 2007). Tại điểm đẳng
điện pH = pI, enzyme bị biến tính dẫn đến không còn hoạt tính sinh học. Mỗi
loại dung môi có khoảng pH thích hợp. Theo Shivika và Shamsher (2014),
việc sử dụng dung môi hữu cơ có nhiều ưu điểm: tăng khả năng hoạt động và
sự ổn định của enzyme, tăng khả năng hòa tan cơ chất, dễ dàng phục hồi sản
phẩm, tăng khả năng dịch chuyển cân bằng theo hướng tổng hợp. Do đó,
những nghiên cứu về sử dụng dung môi hữu cơ trong enzyme ngày càng rộng
rãi.
2.3.3.3 Ảnh hưởng của thời gian trích ly
Thời gian thủy phân phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cấu trúc protein,
kích thước nguyên liệu, các yếu tố tác động đến sự khuếch tán enzyme vào
dung môi,… Đồng thời, ở cùng một tỉ lệ dung môi sử dụng nếu thời gian trích
ly ngắn sẽ không đủ cho quá trình ngấm dung môi vào nguyên liệu (Rao et al.,
2010).
2.3.3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly
Nếu đưa nhiệt độ trích ly cao hơn mức nhiệt độ tối ưu, hoạt tính
enzyme bị giảm và không có khả năng phục hồi hoạt tính, nguyên nhân là do
dưới tác động của nhiệt độ, enzyme đều bị biến tính ít nhiều và ảnh hưởng đến
hoạt tính. Nhiệt độ cao có thể làm một số liên kết hydrogen trong mạng lưới
liên kết hydrogen tham gia vào việc giữ cấu trúc của enzyme lipase bị đứt gãy

làm giảm hoạt tính enzyme (Nguyễn Sỹ Lê Thanh và Quyền Đình Thi, 2007).
Ngược lại, ở nhiệt độ 0
o
C enzyme bị hạn chế hoạt động rất mạnh nhưng khi