Nghiên cứu sự biến động về thành phần và hàm lượng axit béo không bão hòa đa nối đôi ecosapentanoic (EPA) ở vi tảo biển nannochloropsis oculata nuôi trồng trong hệ thống kín ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------***-------------------

NGUYỄN THỊ NHUNG

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỘNG VỀ THÀNH PHẦN VÀ HÀM LƯỢNG
AXIT BÉO KHÔNG BÃO HÒA ĐA NỐI ĐÔI ECOSAPENTANOIC
(EPA) Ở VI TẢO BIỂN NANNOCHLOROPSIS OCULATA NUÔI
TRỒNG TRONG HỆ THỐNG KÍN Ở VIỆT NAM

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. ĐẶNG DIỄM HỒNG
2. PGS.TS. ĐỖ THỊ HOA VIÊN

HÀ NỘI - 2017


Luận văn tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS. TS.
Đặng Diễm Hồng- nguyên trƣởng phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ sinh học,
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã định hƣớng nghiên cứu, chỉ
bảo tận tình và tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện luận văn này.
Tôi xin cảm ơn tới PGS. TS. Đỗ Thị Hoa Viên, Viện Công nghệ sinh học &
Công nghệ Thực phẩm, Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hƣớng dẫn quan tâm
và chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn của mình.

Tôi xin g i ời cảm ơn ch n thành đến ThS. NCS. ê Thị Thơm đã chỉ bảo,
giúp đỡ cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin cảm ơn tập thể Phòng
Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ sinh học đã đóng góp ý kiến, chia sẻ các kinh
nghiệm chuyên môn cho tôi trong quá trình thực nghiệm.
Nghiên cứu này đƣợc hỗ trợ một phần kinh phí của đề tài nhánh “Nuôi trồng
đủ sinh khối một số loài vi tảo biển của miền Trung Việt Nam cho nghiên cứu các
hợp chất thứ cấp” 2016 – 2017, do PGS. TS. Đặng Diễm Hồng làm chủ nhiệm đề
tài nhánh thuộc hợp phần 7 “Nghiên cứu các hợp chất thứ cấp có hoạt tính sinh học
từ vi tảo biển ở vùng biển Trung Bộ (vùng biển Bắc Trung Bộ đến biển Trung
Trung Bộ Việt Nam)” có mã số TĐ-VAST.07 do TS. Nguyễn Thị Minh Hằng Viện
Hóa sinh biển làm chủ nhiệm năm 2016-2018. Chúng tôi xin cảm ơn Phòng thí
nghiệm Trọng Điểm Công nghệ gene của Viện Công nghệ sinh học đã cho phép s
dụng một số máy móc phục vụ cho nghiên cứu này.
Tôi xin g i lời cảm ơn ch n thành đến các thầy cô giảng dạy tại Viện Công
nghệ sinh học & Công nghệ Thực phẩm trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã uôn
quan t m, giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, tạo điều kiện, động
viên tôi trong suốt thời gian học tập.
Hà Nội, ngày

tháng năm 2017
Học viên

Nguyễn Thị Nhung

Học viên : Nguyễn Thị Nhung

i

Khóa: 2015A

Luận văn tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Đ y à công trình nghiên cứu của tôi và một số kết quả cùng cộng tác với các
cộng sự khác; Các số iệu và kết quả đƣợc trình bày trong bản uận án à trung thực,
một phần đã đƣợc phản biện trên tạp chí khoa học chuyên ngành với sự đồng ý và
cho phép của các đồng tác giả. Phần còn ại chƣa đƣợc ai công bố trong bất kì công
trình nào khác.
Hà Nội, ngày thàng năm 2017
Học viên

Nguyễn Thị Nhung

Học viên : Nguyễn Thị Nhung

ii

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp

MỤC LỤC
ỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………….

i

ỜI CAM ĐOAN………………………………………………………………...

ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT…………………………………………….

vii

DANH MỤC BẢNG……………………………………………………………...

viii

DANH MỤC HÌNH………………………………………………………………

ix

MỞ ĐẦU………………………………………………………………………….

1

CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU………………………………………….

3

I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TẢO VÀ VI TẢO BIỂN…………………………..

3

1.1. Khái niệm về tảo, vi tảo biển……………………………………………….

3

1.2. Đặc điểm cấu tạo……………………………………………………………

3

1.3. Sinh sản, sinh dƣỡng của tảo………………………………………………..

3

1.4. Ứng dụng của vi tảo………………………………………………………...

3

1.4.1. S dụng vi tảo trong dinh dƣỡng của động vật và con ngƣời………….

4

1.4.2. S dụng vi tảo trong ĩnh vực y học……………………………………..

5

1.4.3. S dụng vi tảo làm phân bón sinh học………………………………….

5

1.4.4. S dụng vi tảo trong x lý nƣớc thải…………………………………….

6

1.4.5. Sản xuất nhiên liệu sinh học từ vi tảo………………………………......

7

1.4.6. Khai thác các hoạt chất từ vi tảo………………………………………...

8

1.5. Nuôi trồng tảo trong các hệ thống kín và hệ thống hở ………………………

9

II. KHÁI QUÁT VỀ AXIT BÉO………………………………..............................

11

2.1. Axit béo…………………………………………………………………........ 11
2.1.1. Khái niệm chung…………………………………………………….........

11

2.1.2. Tính chất vật ý…………………………………………………………… 12
2.1.3. Phân loại………………………………………………………………...... 13
2.1.4. Nguồn cung cấp axit béo……………………………………………........

14

2.1.5. Giá trị sinh học của axit béo trong sinh học……………………………..

15

2.2. Các axit béo bão hòa đa nối đôi (po yunsaturated fatty acids - PUFAs)…....

17

2.2.1. Khái niệm về PUFA………………………………………………………

Học viên : Nguyễn Thị Nhung

iii

Khóa: 2015A

17


Luận văn tốt nghiệp
2.2.2. Eicosapentanoic acid (EPA)……………………………………………… 17
2.2.3. Vai trò của PUFAs……………………………………..............................

18

2.2.4. Vai trò của EPA đối với con ngƣời………………………………………. 21
2.3. Công nghệ tách chiết hỗn hợp axit béo………………………………………

23

III. Vi tảo biển Nannochloropsis oculata………………………………………….. 25
3.1. Giới thiệu chung về tảo Nannochloropsis oculata………………………....... 25
3.1.1. Vị trí phân loại của Nannochloropsis oculata……………………………. 25

3.1.2. Đặc điểm……………………………………………………………….....

26

3.1.3. Sinh trƣởng của tảo…………………………………………………….....

27

3.2. Lịch s nghiên cứu về Nannochloropsis…………………………………….. 28
3.2.1. Tình hình nghiên cứu Nannochloropsis trên thế giới…………………….

28

3.2.2. Tình hình nghiên cứu Nannochloropsis oculata ở Việt Nam ……………

32

CHƢƠNG II. VẬT IỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………… 36
2.1. Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu…………………………………..

36

2.2. Dụng cụ và hóa chất……………………………………………………......... 36
2.3. Phƣơng pháp…………………………………………………………………. 37
2.3.1. Nghiên cứu sinh trƣởng của tảo N. oculata NA trong hệ thống kín 50 L.

37

2.3.2. Nghiên cứu sinh trƣởng của vi tảo N. oculata NA trong hệ thống nuôi hở
10L và hệ thống nuôi kín 50 ……………………………………………………

40

2.3.3. Nghiên cứu điều kiện thích hợp cho sinh trƣởng của vi tảo N. oculata
NA trong các hệ thống kín 50 Lít ở điều kiện phòng thí nghiệm………………...

40

2.3.4. Phƣơng pháp ph n tích thành phần và hàm ƣợng dinh dƣỡng,
cacbohydrat, lipit tổng số và các axit béo trong sinh khối của chủng NA đƣợc
nuôi trồng bằng HTNK 50 it…………………………………………………….

40

2.3.5. Ph n tích thành phần dinh dƣỡng và kim oại nặng…………………........ 44
2.3.6. Khảo sát sự biến động về thành phần và hàm ƣợng các axit béo chính
của N. oculata NA…………………………………………………………………. 44
2.3.7. X lý số liệu ……………………………………………………………...

Học viên : Nguyễn Thị Nhung

iv

Khóa: 2015A

44


Luận văn tốt nghiệp
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO UẬN…………………………………….. 46

3.1. Sinh trƣởng của tảo N. oculata NA trong hệ thống nuôi kín và hệ thống nuôi
hở……………………………………………………………..........………………. 46
3.2. Điều kiện thích hợp cho sinh trƣởng của vi tảo biển N. oculata NA trong
HTNK 50

ở đều kiện phòng thí nghiệm………………………………………..

48

3.2.1. Ảnh hƣởng của môi trƣờng dinh dƣỡng…………………………………

48

3.2.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ…………………………………………………

48

3.2.3. Ảnh hƣởng của nồng độ muối…………………………………………...

49

3.2.4. Ảnh hƣởng của pH………………………………………………………

50

3.2.5. Ảnh hƣởng của nồng độ CO2……………………………………………

50

3.2.6. Ảnh hƣởng của mật độ tế bào ban đầu nuôi trong HTNK 50 …………

52

3.2.7. S dụng các điều kiện thích hợp để nuôi trồng chủng N. oculata NA
trong HTNK 50 L………………………………………………………………….. 52
3.2.8. Thành phần axit béo trong sinh khối của chủng N. oculata NA trong
HTNK 50 L………………………………………………………………………...

54

3.3. Nghiên cứu sự thay đổi của hàm ƣợng axit béo chính của N. ocualta NA ở
điều kiện nuôi trồng tối ƣu cho sinh trƣởng và pha sinh trƣởng của tảo…………

55

3.3.1. Nghiên cứu sự biến động về MĐTB và thành phần dinh dƣỡng của N.
oculata NA nuôi trồng trong HTNK 50 ………………………………………..

56

3.3.2. Nghiên cứu sự biến động về thành phần và hàm ƣợng các axit béo của
N. oculata NA nuôi trồng trong HTNK 50

ở pha og và pha c n bằng sớm…...

58

KẾT UẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………………... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………..... 67
PHỤ LỤC………………………………………………………………………….. 80

Học viên : Nguyễn Thị Nhung

v

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết đầy đủ

STT

Từ viết tắt

1

AA

Axit Arachidnic

2

ALA

Axit α-linolenic

3

DHA

Axit Docosahexaenoic

4

DPA

Axit Docosapentaenoic

5

EPA

Axit Eicosapentaenoic

6

FFA

Free Fatty Acids (axit béo bão hòa tự do)

7

EE

8

AOM

Alginate Oligosaccharide

9

HTNH

Hệ thống nuôi hở

10

HTNK

Hệ thống nuôi kín

11

MĐTB

Mật độ tế bào

12

NLSH

Nhiên liệu sinh

13

NTTS

Nuôi trồng thủy sản

14

PUFAs

Polyunsaturated Fatty Acids

15

SKK

16

TB

17

TFA

Total fatty Axit

18

TG

Triglyceride

19

Cs

Cộng sự

Học viên : Nguyễn Thị Nhung

Ethyl Ester

Sinh khối khô
Tế bào

vi

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1

Cấu trúc hóa học của các axit béo không bão hòa tiêu biểu thuộc
nhóm ω-3, ω-6, ω-9 ………………………………………………

13

Bảng 1.2

Phần trăm axit béo chứa trong một số loại thức ăn điển hình…….

15

Bảng 1.3

Khuyến nghị về tổng ƣợng chất béo và axit béo thiết yếu trong
khẩu phần ăn FAO/ WHO (2008)………………………………..

Bảng 3.1

Ảnh hƣởng của tốc độ sục 2%CO2 ên sinh trƣởng của N. oculata
NA………………………………………………………………

Bảng 3.2

53

Hàm ƣợng sắc tố chlorophyll và carotenid trong sinh khối chủng
N. oculata NA đƣợc nuôi trồng trong HTNK 50 L theo thời gian

Bảng 3.4

51

Hàm ƣợng lipit, thành phần axit béo của sinh khối vi tảo N.
oculata NA đƣợc nuôi trong HTNK 50 ………………………...

Bảng 3.3

19

57

Hàm ƣợng một số thành phần dinh dƣỡng và sắc tố của sinh khối
chủng N. oculata NA đƣợc nuôi trồng trong HTNK 50 L ở pha
log và pha cân bằng sớm………………………………………….

Bảng 3.5

Thành phần và hàm ƣợng axit béo trong sinh khối của chủng N.
oculata NA đƣợc nuôi ở HTNK 50

ở pha og và pha c n bằng

sớm ……………………………………………………………….
Bảng 3.6

61

62

Hàm ƣợng khoáng đa và vi ƣợng có trong sinh khối của chủng
N. oculata NA trong HTNK 50

Học viên : Nguyễn Thị Nhung

vii

đƣợc thu ở pha c n bằng sớm… 63

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1

Khi đun nóng có mặt chất xúc tác thì dạng cis chuyển thành
dạng trans…………………………………………………………

14

Hình 1.2

Dạng cis-5,8,11,14,17 -eicosapentaenoic acid của EPA…………

18

Hình 1.3

Năm pha sinh trƣởng của vi tảo…………………………………

28

Hình 3.1

Sinh trƣởng của chủng N. oculata NA trong HTNK 50 L và

HTNH 10L trong 25 ngày………………………………………

Hình 3.2

Hình thái tế bào của chủng N. oculata NA đƣợc nuôi trong
HTNK 50 L và HTNH 10 ………………………………………

Hình 3.3

47

Ảnh hƣởng của môi trƣờng dinh dƣỡng (A), nhiệt độ (B) lên sinh
trƣởng của N. oculata NA trong HTNK 50 …………………….

Hình 3.4

46

48

Ảnh hƣởng của nồng độ muối (A), môi trƣờng pH (B) lên sinh
trƣởng của N. oculata NA trong HTK 50 ……………………… 49

Hình 3.5

Ảnh hƣởng của nồng độ CO2 ên pH môi trƣờng nuôi (A) và sinh
trƣởng (B) của N. oculata NA trong HTNK 50 ……………….. 50

Hình 3.6

Sinh trƣởng của N. oculata NA trong HTNK 50 L trong 16 ngày
nuôi……………………………………………………………….. 53

Hình 3.7

Nuôi trồng N. oculata NA trong HTK 50 L trong 16 ngày
nuôi……………………………………………………………….. 53

Hình 3.8

Sinh trƣởng và thành phần dinh dƣỡng của chủng N. oculata NA
trong HTNK 50 L sau 44 ngày nuôi cấy………………………….

Hình 3.9

56

Sinh trƣởng của N. oculata NA nuôi trồng trong 2 HTNK 50
…………………………………………………………………..

59

Hình 3.10 Hình ảnh chủng N. oculata NA nuôi trồng trong HTNK 50 L ở
pha log và pha cân bằng sớm……………………………………..

59

Hình 3.11 Hình thái tế bào của N. oculata NA nuôi trồng trong HTNK 50 L
thu ở pha log và pha cân bằng sớm dƣới kính hiển vi quang

59

học…

Học viên : Nguyễn Thị Nhung

viii

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
Trong vài năm qua, Công nghệ Sinh học ở nước ta đã có những bước tiến bộ
nhanh chóng, đặc biệt công nghệ sinh học vi tảo đang ngày càng mở ra nhiều lĩnh
vực nghiên cứu mới. Các nhà khoa học trên thế giới nói chung, các nhà khoa học
nước ta nói riêng đã và đang nghiên cứu sử dụng vi tảo làm thực phẩm cho con
người cũng như cho động vật nhằm tăng cường giá trị dinh dưỡng.
Nannochloropsis oculata là một loài vi tảo biển quang tự dưỡng phân bố
rộng rãi ở các vùng biển nước ta, có chứa hàm lượng acid béo không bão hòa đa nối
đôi cao, đặc biệt là EPA (eicosapentaenoic acid, C20: 5n-3). EPA có vai trò quan
trọng trong việc tăng cường sức đề kháng của cơ thể, làm giảm xơ vữa động mạch,
và phòng tránh một số bệnh cho con người và động vật. EPA được tìm thấy trong
dầu cá hồi, cá thu …và một số loại vi tảo biển quang tự dưỡng và dị dưỡng. Hiện
nay, N. oculata được sử dụng rộng rãi làm thức ăn sống cho các đối tượng nuôi
trồng thủy sản (NTTS) ở các giai đoạn ấu trùng khác nhau, làm thực phẩm chức
năng, làm nhiên liệu sinh học…và đạt được nhiều thành tựu khả quan.
Với sự phát triển nhanh chóng các công nghệ nuôi mới đã đem lại hiệu quả
kinh tế cao cho việc sản suất sinh khối tảo giàu dinh dưỡng làm nguyên liệu cho

thực phẩm chức năng cho người và thức ăn cho đối tượng thủy sản giai đoạn ấu
trùng cũng như giai đoạn phát triển. Việc nuôi trồng vi tảo bằng các hệ thống kín đã
khắc phục được những nhược điểm còn tồn tại ở hệ thống nuôi hở nhưng một vấn
đề đặt ra là chất lượng dinh dưỡng của vi tảo nuôi trồng có bị thay đổi hay không so
với nuôi hở. Sử dụng hệ thống bể phản ứng quang sinh kín sẽ giúp cho tảo bùng
phát nhanh, nhưng cũng rất dễ tàn; tảo bị va đập nhiều trong ống nuôi... nên việc
kiểm tra chất lượng của sinh khối tảo nuôi trồng trong các hệ thống nuôi hở và kín
được xem là một vấn đề cấp thiết.
Ngoài ra, thành phần dinh dưỡng của vi tảo nuôi trồng được nói chung và
thành phần và hàm lượng axit béo không bão hòa đa nối có trong sinh khối tảo nói
riêng đã bị thay đổi rất nhiều phụ thuộc vào thành phần dinh dưỡng môi trường
nuôi, phụ thuộc vào pha sinh trưởng của tảo cũng như kiểu nuôi trồng (hệ thống bể
Học viên: Nguyễn Thị Nhung

1

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp
hở hay kín). Làm sáng tỏ được vấn đề cần thiết nêu trên sẽ cung cấp những cơ sở
khoa học quan trọng để khẳng định nguồn thức ăn có chất lượng cao cho nuôi trồng
thủy sản, cho con người, góp phần nào đó trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm
đi từ sinh khối vi tảo giàu dinh dưỡng. Chính vì vậy, việc nghiên cứu sự biến động
của thành phần và hàm lượng axit béo trong sinh khối tảo nuôi trồng được ở trong
hệ thống kín là cần thiết và có ý nghĩa cả về mặt khoa học và thực tiễn ứng dụng ở
Việt Nam hiện nay.
Ở Việt Nam, mặc dù cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu về vi tảo biển
N. oculata để thu sinh khối làm thức ăn sống trong NTTS, làm thực phẩm chức
năng cho người, làm nhiên liệu sinh học nhưng nhìn chung vẫn chưa mang tính hệ

thống và nhiều nơi chủng giống vẫn là các chủng giống nhập ngoại; chưa nuôi trồng
trên quy mô lớn và đặc biệt là chưa có nghiên cứu về sự thay đổi hàm lượng axit
béo không bão hòa đa nối đôi của chúng khi nuôi trong hệ thống nuôi kín.
Vì vậy, chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu sự biến động về thành phần
và hàm lƣợng axit béo không bão hòa đa nối đôi eicosapentaenoic (EPA) ở vi
tảo biển Nannochloropsis oculata nuôi trồng bằng hệ thống kín ở Việt Nam”.
Mục đích của đề tài nghiên cứu của chúng tôi như sau:
+/ Có được điều kiện nuôi trồng vi tảo biển Nannochloropsis oculata NA có
thành phần và hàm lượng axit béo không bão hòa đa nối đôi có hoạt tính sinh học
cao như EPA.
Để thực hiện được các mục tiêu nghiên cứu nêu trên, một số nội dung nghiên
cứu đã được tiến hành như sau:
1. Điều kiện thích hợp cho sinh trưởng của vi tảo N. oculata NA trong các hệ
thống kín 50 Lít ở đều kiện phòng thí nghiệm;
2. Nghiên cứu sự thay đổi của hàm lượng axit béo chính của N. ocualta NA ở
điều kiện nuôi trồng thích hợp cho sinh trưởng và pha sinh trưởng của tảo.
Nghiên cứu được thực hiện tại phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ sinh
học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

2

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp

CHƢƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TẢO VÀ VI TẢO BIỂN
1.1. Khái niệm về tảo, vi tảo biển
Tảo (Algae) là những thực vật bậc thấp, cơ thể chưa có sự phân hóa thành
thân, rễ, lá ( những dấu hiệu của thực vật bậc cao) nên cơ thể chúng được gọi chung
là tảo.
Vi tảo (Microalgae) là tất cả các tảo (Algae) có kích thước hiển vi. Muốn
quan sát chúng phải sử dụng tới kính hiển vi. Trong số khoảng 50.000 loài tảo trên
thế giới thì vi tảo chiếm đến khoảng 2/3 số lượng.
1.2. Đặc điểm cấu tạo
Hầu hết tảo sống trong môi trường nước mặn, lợ, ngọt. Tế bào tảo chứa
chlorophyll- sắc tố quang hợp điển hình. Nhìn chung, tế bào tảo có một số đặc điểm
cấu trúc tương tự thực vật bậc cao như có thành tế bào, màng sinh chất, tế bào chất,
ty thể, thể golgi, nhân và roi [112].
1.3. Sinh sản, sinh dƣỡng của tảo
Tảo có 3 phương thức sinh sản: sinh sản sinh dưỡng, sinh sản vô tính, sinh
sản hữu tính [112].
1. Sinh sản sinh dưỡng: phân cắt tế bào, phân cắt từng đoạn tảo.
2. Sinh sản vô tính: hình thành các loại bào tử vô tính, như Bào tử tĩnh
(Aplanospore), Bào tử động (Zoospore), Bào tử tự thân (Autosporre), Bào tử màng
dầy (Akinet)
3. Sinh sản hữu tính: có Đẳng giao (homogamy), Dị giao (heterogamy) và noãn giao
(oögamy).
Phương thức dinh dưỡng của tảo được chia ra thành 2 loại chính sau: quang
tự dưỡng (photoautotrophy) và dị dưỡng (heterotrophy). Dạng trung gian của hai
hình thức trên là tạp dưỡng (mixotrophy).
1.4. Ứng dụng của vi tảo
Học viên: Nguyễn Thị Nhung

3

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp
1.4.1. Sử dụng vi tảo trong dinh dƣỡng của động vật và con ngƣời
+/ Sử dụng vi tảo cho động vật
Vi tảo có mặt khắp nơi trên trái đất, sự phổ biến như vậy nói lên vai trò quan
trọng của tảo đối với hoạt động sống trong tự nhiên. Ý nghĩa vô cùng to lớn là
chúng thông qua quá trình quang hợp giải phóng O2 cung cấp oxy hòa tan cho thủy
vực, là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn của thủy hải sản có mặt trong thủy vực
[8]. Tảo là một nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng cho người và vật nuôi do chúng có
hàm lượng protein cao và giàu gluxit, lipit và vitamin như tảo lam Spirulina có đến
40- 60% protein, 25-35% gluxit, 10-15% lipit và nhiều loại vitamin nhóm B (B1, B6,
B12), vitamin C, K. Các chủng Scenedesmus nuôi trồng ở quy mô lớn cũng đạt hàm
lượng protein tới 50- 60%, Dunaliella chứa 50% protein, 20% carbonhydrat, 8%
lipit.
Các kết quả nghiên cứu về việc thử nghiệm bổ sung sinh khối của một số vi
tảo như Chlorella, Scenedesmus, Spirulina vào khẩu phần thức ăn của gà với tỉ lệ
7,5-10 % là giải pháp có lợi cho kinh tế. Ví dụ như sinh khối tảo Spirulina chiếm
5% trong thức ăn của cá mè trắng, mè hoa, trắm cỏ, rô phi đã làm tăng tỉ lệ sống và
tốc độ tăng trưởng của chúng. Những thí nghiệm bổ sung tảo tươi vào khẩu phần
thức ăn của gà mái làm tăng tỉ lệ đẻ và hàm lượng vitamin A trong trứng [8].
+/ Sử dụng vi tảo cho con người
Vào những năm gần đây việc sử dụng vi tảo làm nguồn dinh dưỡng cho người
đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học, nhà sản xuất và người tiêu dùng bởi
chúng có giá trị dinh dưỡng cao và không có độc tố.
Tảo lam Spirulina có chứa đồng thời các chất dinh dưỡng cần thiết nhất cho
cơ thể: axit amin thiết yếu, vitamin, chất khoáng, chất xơ, một lượng lớn các hoạt
chất sinh học - là các chất chống oxi hóa như phycocyanin, chlorophyll... Các chất
này kết hợp với các thành phần dinh dưỡng trong tảo giúp hệ tiêu hóa của con người

hoạt động tốt, hấp thu được tối đa nguồn thức ăn đưa vào cơ thể, làm cơ thể khỏe
mạnh, lên cân một cách an toàn, hiệu quả, đồng thời giúp cơ thể thanh lọc tẩy độc,
tăng cường hệ miễn dịch, chống lão hóa, ngăn ngừa được nhiều loại bệnh tật giúp

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

4

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp
cơ thể trẻ đẹp tự nhiên.
Nhưng hiện nay, việc sử dụng tảo làm nguồn thực phẩm còn gặp nhiều hạn
chế vì giá thành sản xuất cao, thử nghiệm dinh dưỡng chưa đủ thuyết phục, thiếu
kiểm tra chất lượng thường xuyên và thói quen sử dụng các loại thức ăn truyền
thống của người tiêu dùng. Trong tương lai, vi tảo hứa hẹn là nguồn thực phẩm sử
dụng phổ biến cho mọi gia đình.
1.4.2. Sử dụng vi tảo trong lĩnh vực y học
Nhiều loài vi tảo cũng có thể được sử dụng như nguồn dược liệu quý. Sinh
khối tảo Chlorella đã được đóng viên và sử dụng như một loại thức ăn bổ dưỡng.
Tảo Spirulina chứa các axit amin cần thiết như lysin, threonin... rất quan trọng cho
trẻ em, đặc biệt là trẻ thiếu sữa mẹ. Trong tảo Spirulina có chứa nhiều loại chất
chống lão hóa như β-caroten, axit γ-linoleic, vitamine E... Những chất này có khả
năng loại bỏ gốc tự do thông qua tác dụng chống oxy hóa, làm chậm sự lão hóa của
tế bào, đồng thời sắt và canxi có nhiều trong tảo vừa dễ hấp thụ vừa có tác dụng
phòng và hỗ trợ điều trị các bệnh thường gặp ở người già như thiếu máu, xốp
xương. Spirulina có thể dùng hỗ trợ trong điều trị bệnh viêm gan B, bệnh nhân bị
cholesterol máu cao và viêm da lan tỏa, bệnh tiểu đường, loét dạ dày tá tràng, suy
yếu và viêm tụy, bệnh đục tinh thể và giảm thị lực, bệnh rụng tóc. Tảo cũng ức chế

hoạt động của Cadida albicans, một loại nấm thường ký sinh trong đường ruột bệnh
nhân AIDS. Hiện nay Spirulina còn được nghiên cứu in vitro để ngăn chặn sự tấn
công của virut HIV [79].
Trong y học cổ truyền, một số tảo lớn như Kappaphycus và Eucheuma được
sử dụng để làm giảm sự phát triển của các khối u, nhọt, đau đầu. Các loài Sagassum
dùng để chữa bệnh bướu cổ hoặc bệnh hay ốm vặt do thiếu iốt. Ulva lactuca, Ulva
reticulate là những loài phổ biến ở nhiều miền Trung và miền Nam Việt Nam được
bán phổ biến để làm thuốc gia truyền [9].
1.4.3. Sử dụng vi tảo làm phân bón sinh học
Từ lâu các tảo lớn đã được sử dụng để làm phân bón cho đất giúp tăng độ phì
nhiêu ở các vùng ven biển trên khắp thế giới. Dịch chiết rong tảo biển có tác dụng

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

5

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp
làm tăng tính liên kết của nước và các thành phần khoáng trong đất. Chúng có vai
trò sản sinh ra các polymer có tác dụng lưu giữ nước, các nguyên tố khoáng, khả
năng cố định nitơ cho đất hay sinh ra các chất có hoạt tính sinh học. Sự cố định nitơ
của vi tảo có vai trò rất quan trọng đối với sản xuất lúa ở các vùng nhiệt đới và cận
nhiệt đới. Tảo lam cố định nitơ sống tự do hoặc cộng sinh đóng vai trò to lớn trong
việc giảm thiểu phân bón cho đất, đặc biệt cho cánh đồng lúa. Có thể giảm lượng
phân bón hoá học cho lúa tới 15% nếu dùng tảo lam cố định đạm. Trong mùa phát
triển thích hợp, tảo lam có thể cố định được 20- 30 kg N2/ha. Mặt khác, tảo còn kích
thích sinh trưởng của lúa thông qua các hoocmôn do chúng bài tiết ra môi trường
[7]. Bên cạnh đó, nhiều loài rong biển (chủ yếu là tảo nâu) như Sargassum,

Turbinaria được sử dụng làm phân bón sinh học trong trồng trọt một số loài cây và
củ như: khoai lang, hành, tỏi và ngũ cốc. Trong những năm gần đây, sản xuất phân
bón từ Sargassum đã phát triển nhanh chóng ở Việt Nam.
Trong bối cảnh môi trường toàn cầu đang bị đe dọa do ô nhiễm môi trường
thì việc dùng tảo làm nguồn phân bón trong sản xuất nông nghiệp hữu cơ có ý nghĩa
hết sức thiết thực và thân thiện với môi trường, làm giảm thiểu đáng kể nguồn phân
bón hóa học được xem như là một tác nhân góp phần vào ô nhiễm môi trường.
1.4.4. Sử dụng vi tảo trong xử lý nƣớc thải
Nguyên nhân làm ô nhiễm nghiêm trọng môi trường nước là các kim loại
nặng từ nước thải công nghiệp không qua xử lý. Ảnh hưởng độc hại của kim loại
nặng rất lớn, ngay cả khi ở nồng độ rất thấp do chúng có độc tính cao và khả năng
tích luỹ lâu dài trong cơ thể sống. Nhiều nguồn nước thải từ công nghiệp sản xuất
giấy, acqui, sơn, xăng dầu, chế tạo máy, mỏ, mạ, thuộc da, phim ảnh...chứa kim loại
nặng độc hại như Hg, Pb, Cd, Cr, Ni, Zn, Cu, As… Bên cạnh những phương pháp
xử lý nước thải truyền thống như dùng hóa chất, lắng, lọc... thì hiện nay phương
pháp xử lý nước thải bằng phương pháp thủy sinh thực vật cũng đã được áp dụng
rộng rãi. Sử dụng một số loại thực vật dưới nước tiêu biểu là một số loại tảo để xử
lý các loại nước thải độc hại như Spirulina, Aphanizomenon, Asterionlla,
Chlamydomonas, Ceratium….

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

6

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp
So với các phương pháp xử lý nước thải truyền thống (như các quy trình xử
lý bùn và các quy trình xử lý thứ cấp khác), việc sử dụng tảo để xử lý nước thải có

những ích lợi quan trọng như sau: Là phương pháp có chi phí thấp để loại bỏ các
hợp chất photphat cũng như các hợp chất nitơ và các mầm bệnh. Không tiêu tốn
năng lượng mà lại sản xuất ra oxy cần thiết cho các vi khuẩn ưa khí. Sử dụng tảo là
phương pháp hiệu quả để tiêu hóa chất dinh dưỡng trong nước thải và cung cấp oxy
từ quá trình quang hợp cho các vi khuẩn ưa khí đồng thời giảm khí phát thải C02,
giảm biến đổi khí hậu toàn cầu. Hơn nữa, các cơ sở xử lý nước thải bằng tảo sẽ tạo
ra bùn là sinh khối tảo với hàm lượng năng lượng cao, có thể tận dụng để sản xuất
phân bón hoặc nhiên liệu sinh học (NLSH) [112].
1.4.5. Sản xuất nhiên liệu sinh học từ vi tảo
Nguồn năng lượng mà chúng ta đang dùng chủ yếu xuất phát từ các nhiên
liệu hóa thạch không tái sinh được như dầu mỏ, than đá, khí tự nhiên. Việc đốt cháy
nhiên liệu truyền thống làm gia tăng đáng kể lượng CO2 trong sinh quyển và gây
hậu quả xấu đến môi trường. Một giải pháp hấp dẫn thay thế là sử dụng sinh khối
tảo tạo ra thông qua quá trình quang hợp. Sinh khối này có khả năng tái tạo được và
sử dụng chúng làm nguồn nhiên liệu không gây hiệu ứng tăng CO2 của khí quyển.
Vi tảo có thể cung cấp một vài nguồn NLSH tái sinh khác nhau. Một số loài tảo
được sử dụng để sản xuất methan thông qua quá trình lên men kỵ khí như:
Scenedesmus spp. và Chlorella spp.; Scenedesmus spp., Chlorella spp., Euglena
spp., Oscillatoria spp. và Synechcystis sp.; Hydroctyon reticulatum, Cladopphora
glomerata và Anabaena sp... Bên cạnh đó còn có những tảo được sử dụng để sản
xuất các nhiên liệu giàu năng lượng như sản xuất ethanol và dầu lửa từ glycerol như
ở Dunaliella. Đa số các loài tảo sản xuất hydrocarbon, vi tảo Botryococcus braunii
là loài sản xuất hydrocarbon điển hình với hiệu suất lớn tới 85% sinh khối khô
(SKK). Việc sản xuất H2 ngoài ánh sáng được thực hiện ở nhiều loài tảo lục, tảo
lam, tảo mắt và tảo đỏ. Tuy nhiên, các NLSH có nguồn gốc từ sinh khối vi tảo khó
có thể thay thế hoàn toàn xăng dầu hoặc khí tự nhiên, nhưng cho dù chỉ giới hạn ở
mức bổ sung nguồn nhiên liệu tự nhiên thì chúng vẫn có vai trò quan trọng trong

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

7

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp
việc hạn chế gây ô nhiễm môi trường [11].
1.4.6. Khai thác các hoạt chất từ vi tảo
+/ Vitamin
Nhiều vitamin hoà tan trong nước (Bl, B6, B12, Biotin, C) được khai thác chủ
yếu trong dịch nuôi tảo lam, lục và silic. Hàm lượng vitamin trong sinh khối tảo phụ
thuộc vào kiểu gen, chu trình sinh trưởng, điều kiện nuôi trồng và các thao tác di
truyền. Hiện nay, ở Đài Loan và Nhật Bản các chủng tảo Chlorella và
Porphyridium được nuôi trồng tạp dưỡng trong hệ thống kín để sản xuất vitamin
[11].
+/ Axit béo không bão hòa
Hàm lượng lipit trong sinh khối tảo dao động từ 20-40% SKK. Trong một số
điều kiện nhất định, tảo có thể chứa lipit tới 85% SKK. Ở vi tảo, lipit là este của
glyxerol, các axit béo mạch dài C14-C22. Một số chủng tảo lam Spirulia có số
lượng axit béo không bão hòa khá cao chiếm đến 25-60% tổng số axit béo. Những
axit béo mạch dài không bão hòa đa nối đôi được coi là rất quan trọng gồm các axit
linolenic (C18:2), linoleic (C18:3), arachidonic (C20:4), eicosapentaenoic (C20:5)
và docosahexaenoic (C22:6). Những axit béo này là thành phần rất quan trọng trong
khẩu phần ăn của người và động vật. Tảo Spirulina platensis chứa tới 21% axit γlinolenic trong tổng số axit béo, trong khi Porphyridiumcruetum lại chứa axit
arachidonic là chủ yếu (35% so với axit béo tổng số (total fatty acid – TFA)). Nhờ
có hàm lượng protein và PUFAs mà một số vi tảo biển (như Skeletonema,
Chaetoceros, Tetraselmis...) đã trở thành thức ăn sống không thể thiếu được cho ấu
trùng một số thủy đặc sản [11].
+/ Chất chống oxy hóa
Các chất chống oxy hoá có mặt trong sinh khối tảo gồm carotenoit,

tocopherol, vitamin, superoxydismutase, catalaza, và glutation peroxydase. Các loài
vi tảo như Dunaliella salina, Haematococcus pluvialis và Porphyridium cruentum
đang là nguồn khai thác chính các chất có hoạt tính sinh học cao như: ß- caroten,
astaxanthin và superoxydismutase (SOD) [11].

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

8

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp

+/ Các hợp chất carbohydrate
Vi tảo có chứa một lượng lớn carbohydrate dưới dạng các sản phẩm dự trữ
(tinh bột, glycogen) hoặc các chất điều hoà thẩm thấu (glyxerol, trehalose,
mannitol…). Ví dụ một số loài tảo lam có thể sản xuất trehalose, gucose, sucrose,
glucosyl - glyxerol, một số vi tảo biển khác sản xuất các loại đường mannitol,
mannose. Porphyridium cruentum, Prophyridium aerugineum và Chlamydomonas
mexicana sản sinh các loại polysaccharit có độ nhớt rất cao có thể sánh với
xanthane và khả năng kết đông với carrageenan.
+/ Sắc tố
Vi tảo có chứa nhiều loại sắc tố như chlorophyll (a, b, c1 và c2),
phycobiliprotein và carotenoit. Người ta sử dụng khả năng huỳnh quang của các sắc
tố này để đánh dấu kháng thể đơn dòng trong nghiên cứu miễn dịch và là một
hướng rất có triển vọng ứng dụng nghiên cứu khoa học cơ bản và điều trị chữa
bệnh. Mặt khác, phycocyanin và β- carotene có tác dụng nâng cao sức đề kháng với
bệnh ung thư và khai thác như những chất màu thực phẩm.
1.5.

Nuôi trồng tảo trong các hệ thống kín và hệ thống hở
Các loài vi tảo giàu dinh dưỡng được sử dụng làm thực phẩm chức năng cho

người và động vật nuôi; làm nguyên liệu dược phẩm, mỹ phẩm…chủ yếu được nuôi
trong các hệ thống bể nuôi hở (HTNH) ngoài trời như bể dài (raceways), bể nông
(shallow ponds), bể nghiêng (cascade) [11]; cho nuôi quy mô lớn với dạng bể nuôi
tròn hoặc dài, dịch tảo được khuấy bằng thiết bị guồng, chiều cao cột nước trong bể
thường khoảng 15-50 cm. Hệ thống này được thiết kế để thu nhận ánh sáng tối ưu
và có giá thành xây dựng thấp. Ưu điểm của các HTNH là thiết kế đơn giản và chi
phí thấp nhưng có hạn chế là quản lý bể nuôi khó khăn vì các yếu tố sinh thái hay
thay đổi, nhiệt độ phụ thuộc vào thời tiết, một lượng lớn nước bị bay hơi hoặc thêm
vào do mưa và dễ bị lây nhiễm vi sinh vật và tảo khác. Vì vậy, nuôi trong HTNH từ
lâu chỉ có hiệu quả cho một số đối tượng nuôi có pH môi trường nuôi là kiềm hoặc
có độ mặn rất cao như Spirulina, Dunaliella, Chlorella...Rất khó có thể đánh giá
được phương pháp nuôi cũng như hệ thống nuôi nào là ưu việt nhất bởi vì việc lựa

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

9

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp
chọn hệ thống sản xuất còn phụ thuộc nhiều vào các loài tảo đích và các sản phẩm
cần khai thác. HTNH thường có năng suất tối đa là 60-100 mg/L/ngày (tức là 10-25
gram/m2/ngày). Tuy nhiên, năng suất thu hoạch lại không ổn định và không thể duy
trì quanh năm.
Hệ thống nuôi kín (HTNK) đã ra đời và khắc phục được một số hạn chế của

HTNH do chúng ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường. Có nhiều hình thức nuôi
kín nhưng tất cả đều sử dụng các buồng chứa bằng nhựa hoặc thủy tinh trong suốt
(thường là các túi dạng ống), sinh khối tảo được vận chuyển liên tục trong hệ thống
nuôi và tảo được chiếu sáng đều. HTNK có chi phí cao hơn và cần đầu tư vốn nhiều
nếu sản xuất với quy mô lớn, nhưng cho phép sản xuất một lượng lớn sinh khối tảo,
dễ dàng kiểm soát chất lượng, có mật độ cao hơn, năng suất và chất lượng tảo tốt
hơn nhiều so với HTNH. Ngoài ra, HTNK cho phép nuôi các loài tảo khó phát triển
tốt trong HTNH. Tuy nhiên, hệ thống này lại tiêu tốn nhiều năng lượng hơn HTNH
do sử dụng ánh sáng nhân tạo, kỹ thuật xây dựng và duy trì hệ thống chạy cũng
phức tạp hơn.
Hiện nay đối với HTNK có 2 mô hình chính là: nuôi trong các túi nylon và
hệ thống bể phản ứng quang sinh (hệ thống photobioreactor -PBR). Không giống
như hệ thống bể hở dài, các HTNK cho phép nuôi trồng một loài vi tảo trong một
thời gian dài. Các bể phản ứng quang sinh đã được sử dụng thành công để sản xuất
sinh khối vi tảo với mật độ vi tảo tăng cao từ 10 đến 20 lần (thậm chí có thể lớn
hơn) so với nuôi trong túi nylon.
So sánh hiệu quả nuôi tảo trong 2 hệ thống này không phải dễ dàng vì còn
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đối tượng tảo được chọn lựa để nuôi, phương pháp
tính toán năng suất.
Có rất nhiều dạng hệ thống kín khác nhau như hệ thống nuôi tảo được phân
loại theo nguồn sáng tự nhiên, nhân tạo hoặc kết hợp cả hai. Các hệ thống nuôi với
nguồn sáng tự nhiên gồm: bể nuôi hở, phiến phẳng, hệ thống ống nằm ngang hoặc
uốn khúc có hệ thống đẩy khí và hệ thống ống nghiêng. Các hệ thống nuôi có nguồn
sáng nhân tạo gồm: có sục khí (bubble column), hệ thống nuôi cuộn khí (airlift), bể

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

10

Khóa: 2015A

Luận văn tốt nghiệp
khuấy, ống nằm ngang, ống cuộn hình nón, và ống cuộn hình xuyến. Ngoài ra, cũng
có thể phân chia HTNK theo dạng hình học và có ba dạng khác nhau như dạng hình
phiến phẳng và các dạng biến thể như dạng mặt trụ hoặc khối cầu nhằm tận dụng
ánh sáng và sự tuần hoàn bên trong được thực hiện nhờ dòng vận chuyển khí; hệ
thống hình trụ có sục khí, một dạng biến đổi của loại hình này là hệ thống ống hình
vành khuyên; và các hệ thống ống, bao gồm cả các ống xếp song song, xếp sole và
ống cuộn.
Tuy mỗi hệ thống nuôi đều có những ưu điểm và hạn chế song để lựa chọn
hệ thống nuôi phù hợp cho từng loài tảo cần phải kết hợp nhiều các yếu tố như chi
phí lắp đặt, hiệu quả sử dụng ánh sáng, hệ thống làm mát… Hiện nay, HTNK dạng
ống (tubular photobioreactor) được sử dụng phổ biến nhất do chúng có diện tích
chiếu sáng bề mặt lớn, phù hợp với cách nuôi ngoài trời, giá thành rẻ và năng suất
sinh khối lớn, chi phí thấp. Tuy nhiên, hệ thống này cũng có một số hạn chế như sự
chênh lệch hàm lượng O2, CO2 dọc theo chiều dài của ống.
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới sinh trưởng của tảo trong HTNK như nhiệt
độ, ánh sáng, loại bơm, tốc độ dòng chảy, oxy và C02 hòa tan... Các phương pháp
nuôi trồng khác nhau sẽ có những ảnh hưởng khác nhau đến hiệu suất cũng như
chất lượng sinh khối của các loài vi tảo biển nuôi trồng được... Chính vì vậy, chúng
tôi đã tiến hành lựa chọn quy mô nuôi cấy, tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy và theo dõi
sự sinh trưởng của tảo khi được nuôi trong các hệ thống khác nhau. Do thành phần
dinh dưỡng của tảo phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện nuôi trồng và trong đó, lipit là
chỉ tiêu dinh dưỡng phụ thuộc mạnh nhất vào điều kiện nuôi trồng. Trong thành
phần lipit thì thành phần và hàm lượng axit béo không bão hòa đa nối đôi cũng bị
ảnh hưởng rất nhiều bởi điều kiện nuôi trồng.
II. KHÁI QUÁT VỀ AXIT BÉO
2.1. Axit béo
2.1.1. Khái niệm chung

Các axit béo trong triglyxerit của dầu mỡ thường có mạch carbon không
phân nhánh, có số carbon chẵn, bắt đầu từ axit có bốn carbon đến axit béo có 38

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

11

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp
carbon. Số thứ tự của nguyên tử carbon củ axit béo được tính từ nguyên tử carbon
của nhóm carboxyl:
H3Cω – (CH2)n – C3β– C2α – COOH
Ký hiệu: α, β, ω,... để chỉ thứ tự của nguyên tử carbon trong mạch.
Về cơ bản axit béo là một mạch dài các nguyên tử carbon liên kết với nhau
và được bao quanh bởi các nguyên tử hydrogen. Ở một đầu của phân tử được xác
định là đầu alpha, gắn với một nhóm carboxyl (-COOH). Một đầu còn lại của mạch
là đầu cuối omega, là nhóm methyl (- CH3). Trong bản chữ cái Hy Lạp α là ký tự
đầu tiên và ω là ký tự cuối [20].
2.1.2. Tính chất vật lý
Các phân tử axit béo bão hòa có mạch thẳng, thường dễ gắn chặt với nhau.
Ngược lại, các phân tử axit béo không bão hòa có cấu tạo lệch, chỉ gắn với nhau
lỏng lẻo và dễ bị phá vỡ bởi nhiệt độ hơn là các axit béo bão hòa. Vì vậy các chất
béo giàu axit béo không bão hòa có nhiệt độ tan chảy thấp hơn các chất béo giàu
axit béo bão hòa (đặc biệt là các axit béo có chuỗi carbon dài hơn 12 carbon). Tóm
lại, mỡ hoặc dầu được phân loại thành bão hòa, không bão hòa đơn hay không bão
hòa đa nối đôi dựa trên hàm lượng cao hoặc thấp của các loại axit béo hiện diện.
Chiều dài của mạch carbon trong axit béo ảnh hưởng đến độ rắn chắc của
triglycerit ở nhiệt độ thường. Cụ thể, các axit béo bão hòa chuỗi dài từ 12 carbon trở

lên hiện diện ở những trạng thái rắn khác nhau ở nhiệt độ thường, trong khi các axit
béo bão hòa chuỗi vừa từ 6 đến 10 carbon (ví dụ dầu dừa) và chuỗi ngắn dưới 6
carbon hiện diện ở dạng lỏng ở nhiệt độ thường. Các triglycerit chứa các axit béo
không bão hòa đa và đơn cũng tồn tại ở dạng lỏng.
Vị trí nối đôi C=C trong chuỗi carbon của các axit béo không bão hòa tạo
nên sự khác biệt lớn trong việc cơ thể con người chuyển hóa chúng. Nếu nối đôi đầu
tiên nằm cách 3 carbon so với đầu methyl (omega) của axit béo, nó được gọi là axit
béo omega-3 (ω-3). Nếu nối đôi đầu tiên nằm cách đầu methyl 6 carbon, nó là axit
béo omega-6 (ω-6). Theo quy ước tương tự, một axit béo omega-9 (ω-9) có nối đôi
đầu tiên cách đầu methyl của axit béo 9 carbon. Trong thực phẩm, axit α-linolenic

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

12

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp
(ALA, 18:3 ω-3) là axit béo ω-3, axit linoleic (18:2 ω-6) là axit béo ω-6; và axit
oleic có công thức chung là (18:1 ω-9) là axit béo ω-9. Một số cấu trúc hoá học của
các axit béo không bão hoà thuộc nhóm ω-3, ω-6 và ω-9 được chỉ ra trên Bảng 1.1.
Bảng 1.1. Cấu trúc hóa học của các axit béo không bão hòa tiêu biểu thuộc
nhóm ω-3, ω-6, ω-9
Tên axit

Kí hiệu

Công thức hóa học

α–linolenic

18:3 ω-3

CH3CH2(CH=CH-CH2)3(CH2)6COOH

Linoleic

18:2 ω-6

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

Oleic

18:1 ω-9

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)

(Ghi chú: trong cách viêt ký hiệu của axit béo, số thứ nhất biểu thị số carbon, số
thứ hai biểu thị số nối đôi và n- (hay ω-) chỉ nhóm của axit béo không bão hòa.
Cũng có thể sử dụng những cách khác, ví dụ như axit oleic có thể được ký hiệu là
C18:1 hoặc 18:1) [4].
2.1.3. Phân loại
Dựa vào số liên kết đôi đế phân loại thì có 3 loại cấu trúc. Liên kết đôi được
ký hiệu là Δ (denta). Vị trí của liên kết đôi trên mạch hydrocarbon ghi ở phía trên,
góc phải.
+/ Axit béo bão hòa (saturated) : axit không có nối đôi C=C trong cấu tạo của nó.
Công thức cấu tạo: CnH2n
+/ Axit béo không bão hòa
Axit béo không bão hòa một nối đôi (monosaturated fatty acids): là những

axit béo có chứa một nối đôi trong cấu tạo của nó. Công thức hóa học:
CH3(CH2)7CH= CH(CH2)7COOH.
Axit béo không bão hòa đa nối đôi (polyunsaturated fatty acids): là những
axit béo có chứa từ hai nối đôi trở lên.
Mạch carbon của axit béo no thường có dạng zíc zắc, kéo thành chuỗi dài
không cong. Các axit béo không no, có một liên kết đôi dạng cis thì mạch carbon bị
uốn cong 30°, càng có nhiều liên kết đôi, mạch carbon càng bị uốn cong nhiều hơn.
Có giả thiết cho rằng mạch carbon của axit béo không no dạng cis có ý nghĩa quan
Học viên: Nguyễn Thị Nhung

13

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp
trọng đối với màng sinh học.

Hình 1.1. Khi đun nóng có mặt chất xúc tác thì dạng cis chuyển thành
dạng trans [20]
Theo Paul Kelter và cs., (1999) [76] các nghiên cứu gần đây cho thấy các
axit béo dạng trans - trong chế độ ăn có thể liên quan đến sự gia tăng nguy cơ xảy ra
các cơn đau tim. Các phân tử không thể chuyển từ dạng cis - sang dạng trans - hoặc
ngược lại trong trường hợp bình thường. Khi có sự hydrogen hóa từng phần của axit
béo được thực hiện, vài nối đôi còn lại kết thúc ở dạng trans - hơn là dạng cis ban
đầu. Kiểu đồng phân cis - hoặc trans - là nguyên nhân dẫn đến tính chất khác nhau
của các axit béo.
Vị trí của các nối đôi trong chuỗi carbon của PUFAs tạo nên một sự khác
biệt lớn trong việc cơ thể con người chuyển hóa chúng.
Các tế bào của cơ thể con người chỉ có thể tạo nối đôi C=C tổng hợp axit béo

kể từ carbon thứ 9 trở đi. Điều này có nghĩa là con người không thể tự tổng hợp
được axit béo omega-3 và omega-6. Do đó hai loại axit béo này chỉ có thể được lấy
qua chế độ ăn uống hàng ngày [3].
2.1.4. Nguồn cung cấp axit béo
Triglycerit là lipit dự trữ có trong mỡ động vật và dầu thực vật. Trong thực
vật: có nhiều ở nhiều cơ quan như củ, quả, hạt. Ở động vật: trong mô mỡ axit béo
chiếm 70-97%; trong tủy sống 14 – 20 % khối lượng tươi (Bảng 1.2).

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

14

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp
Bảng 1.2. Phần trăm axit béo chứa trong một số loại thức ăn điển hình
[3]
Hàm
Nguyên liệu

Axit béo không no

Axit

lƣợng chất béo no

Một nối đôi

Nhiều nối

Ghi chú

béo (%)

(%)

(%)

đôi (%)

Dầu mè

46,4-56

12,7

48,1

40

Từ hạt mè

Dầu lạc

44,5

19,0

39,0

42

Từ hạt lạt

Dầu đậu tương

18,4

15,0

25

60

Dầu ngô

30-40

16,0

30

54

Từ phôi

Dầu cám gạo

16-18

20,0

40

40

Từ cám gạo

40-50

10,0

13

77

Dầu dừa

47,6

94,0

5

1

Dầu cọ

44,63

50

40

10

Mỡ cá basa

25

36

35,0

14,7

Mỡ lợn

20-30

47

50

3

Dầu hướng
dương

Từ hạt đậu
tương

Từ hạt hướng
dương
Từ cơm dừa
già
Từ cơm dừa
dầu cọ
Từ mỡ phần
(mỡ trong)
Từ con heo

2.1.5. Giá trị sinh học của axit béo trong sinh học
Giá trị sinh học nói chung được định nghĩa là sự đo lường hàm lượng của
một thành phần nào đó đến được hệ tuần hoàn hoặc vị trí đích.
Các nghiên cứu ngắn hạn về giá trị sinh học của axit béo dừng lại ở sự phục
hồi (recovery) của chúng trong bạch huyết và các nghiên cứu dài hạn có điểm kết
thúc là sự tích lũy của chúng trong các mô.

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

15

Khóa: 2015A


Luận văn tốt nghiệp

Giá trị sinh học của các axit béo phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của chúng.

Dạng ethyl ester (EE) có gốc COOC2H5, dạng axit béo tự do (FFA) có gốc COOH,
dạng triglyceride (TG) có bộ khung glycerol.
Lawson và cs., (1988) [64] đã so sánh khả năng hấp thụ tương đối của EPA
và DHA khi ở dạng triglyceride, ethyl ester và axit béo tự do với liều sử dụng là 1 g
EPA và 0,67 g DHA. Kết quả cho thấy, khi ở dạng axit béo tự do, mức độ hấp thụ
của EPA và DHA là trên 95%, khi ở dạng TG thì EPA hấp thụ ở mức 68%, DHA là
57%, khi ở dạng ethyl ester thì khả năng hấp thụ của EPA là 20% và của DHA là
21%. Khi các tác giả này lặp lại nghiên cứu nhưng trong điều kiện là khẩu phần ăn
có hàm lượng chất béo cao (khoảng 40 gam chất béo) thì khả năng hấp thụ của EPA
ở dạng TG tăng lên từ 68 lên 90%, EPA và DHA ở dạng EE tăng từ 20% lên 60%.
Boustani và cs., (1987) [34] đã nghiên cứu sự kết hợp của EPA vào
triglyceride máu sau tiêu hóa ở 4 dạng hóa học khác nhau như là ethyl ester, axit
béo tự do, arginine salt và TG. Khi ở dạng EE thì EPA trong TG huyết tương có
nồng độ thấp hơn khoảng 3 lần so với 3 dạng còn lại và xảy ra chậm hơn 3 giờ.
Beckermann và cs., (1990) [27] cũng so sánh giá trị sinh học của EPA và
DHA ở dạng TG, EE and FFA. Kết quả nghiên cứu cho thấy giá trị sinh học của
EPA/DHA là cao nhất khi ở dạng FFA trong khi đó EPA/DHA ở dạng EE chỉ bằng
40-48% so với dạng TG.
Trong kết quả nghiên cứu của Davidson và cs., (2012) [40] thì ở giai đoạn
tiêu hóa chất béo omega-3 thấp, FFA có giá trị sinh học cao hơn đáng kể so với
omega-3 ở dạng EE ở những người quá cân. Những phát hiện này của họ gợi ý lợi
thế điều trị của axit béo dạng omega-3 ở dạng FFA để điều trị bệnh tăng TG máu ở
các bệnh nhân cần có khẩu phần chất béo thấp.
Ikeda và cs., (1993) [56] đã chứng minh sự vận chuyển bạch huyết của EPA
và DHA khác nhau phụ thuộc vào dạng TG, EE, FFA. Khả năng phục hồi bạch
huyết của DHA và EPA ở dạng TG cao hơn so với EE và FFA trong 6 giờ đầu tiên
sau khi uống và xu hướng này vẫn tiếp tục cho đến 9 giờ. Từ 9 đến 24 giờ sự phục

Học viên: Nguyễn Thị Nhung

16

Khóa: 2015A