Nghiên cứu một số đặc tính của enzym lipase từ mủ đu đủ và ứng dụng vào quá trình làm giàu dha epa trong dầu cá hồi

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐÌNH HẢI NAM

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TÍNH
CỦA ENZYM LIPASE TỪ MỦ ĐU ĐỦ VÀ
ỨNG DỤNG VÀO QUÁ TRÌNH LÀM GIÀU DHA, EPA
TRONG DẦU CÁ HỒI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐÌNH HẢI NAM

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TÍNH
CỦA ENZYM LIPASE TỪ MỦ ĐU ĐỦ VÀ
ỨNG DỤNG VÀO QUÁ TRÌNH LÀM GIÀU DHA, EPA
TRONG DẦU CÁ HỒI

Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
Mã số: 60.42.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐẶNG MINH NHẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CẢM ƠN
Có ba thứ trong đời mà người ta nên gặp, và cố gắng để gặp: sách hay,
bạn tốt, và thầy tốt.
Cái khó tìm nhất là thầy tốt. Vì thầy không như sách, như bạn. Vốn dĩ hai thứ
kia đã khó mà thầy cịn khó hơn. Gặp thầy tốt quả khơng dễ. Có người may mắn gặp
được; có người đến lúc cuối vẫn đinh ninh mình đã gặp, nhưng hóa ra khơng phải.
Cái gì tốt trên đời, cũng thật khó.
Cái tốt mơ hồ, nào có tiêu chuẩn. Nhưng chính vì băn khoăn nên mới trân trọng,
lẽ thường hay thế. Từ đó ln tự nhủ, mỗi người thầy trong đời bản thân đã gặp qua,
đều là những người thầy tốt nhất.
Thầm cảm ơn được gặp cô Trâm. Tuy thời gian tiếp xúc với cô không nhiều,
nhưng năng lượng từ tấm lịng của một người thầy có đam mê và nhiệt huyết, đã
truyền sang chúng em. Giọng cô lanh lảnh chất chứa sự nhiệt tình và thật tâm, đó mới
chính là thứ làm em nhớ mãi. Và, cũng nhờ cô mà em được trở thành học trò của thầy
Nhật.
Lúc đầu em nào nghĩ sẽ theo thầy. Thầy rất hiền nhưng hơi lạnh lùng và ít nói,
em chẳng bao giờ nghĩ sẽ được làm học trị. Hóa ra mọi sự là dun, giờ nghiệm lại
mới thấy mọi điều xảy ra như đã định. Thầy chẳng bao giờ nói nhiều nhưng thế cũng
đủ. Những khúc mắc được thầy giải đáp nhẹ nhàng hợp lý, thầy ln tìm hướng gợi
để tự tìm hiểu chứ ít khi nói rõ đáp án, nhờ vậy mà kích thích sự tìm hiểu. Thầy rất
bận nên tốt nhất phải tìm hiểu thật kỹ trước khi hỏi, hỏi sao cho đúng, cho đáng. Chẳng
mấy chốc mà em rèn luyện được tính cẩn thận, kỹ càng, và trên hết là tinh thần tò mò,
ham học hỏi.

Trong suốt thời gian học, em cịn được tiếp xúc với nhiều thầy cơ trong trường.
Mỗi người một tính cách, một chun mơn, một sắc thái khác nhau. Nhờ đó mà em
học hỏi được nhiều điều hay. Cơ Xơ trầm tính nhưng điềm đạm, giảng giải cặn kẽ. Cơ
Hạnh thích đi vào chi tiết và truyền tải bài giảng theo cách đơn giản nhất để mọi người
có thể nắm bắt. Thầy Đơng hay kể những chuyện bên lề làm ấn tượng bài giảng trở
nên rõ nét. Thầy Long với kiến thức hàn lâm uyên thâm cùng phong cách giảng bài
độc nhất vô nhị… Và rất nhiều thầy cơ khác đã giúp em tích lũy được bao điều hay, lẽ
dĩ nhiên, khơng chỉ gói gọn trong những kiến thức bài giảng đơn thuần.
Nếu khơng có thầy Tuấn, em khơng thể hồn thành các thí nghiệm; nếu khơng
có thầy Sơn, thầy Cường, em chẳng thể hoàn thành những kết quả quan trọng nhất
trong luận văn. Đơn giản chỉ là cái pipet mà cô Tuyết cho mượn, nếu không có nó, kết
quả chưa chắc đã hồn thiện như bây giờ.
Tưởng là không gặp mà được gặp trong đời, lại cịn nhận được sự hỗ trợ nhiệt
tình của các thầy cơ, đó là ân huệ. Đã là ân huệ thì không thể nào quên.
Em cũng cảm ơn chị Hà (Phan Thị Việt Hà) đã giúp đỡ em rất nhiều trong q
trình hồn thành luận văn. Nhờ tranh luận mà hai chị em làm sáng tỏ được nhiều vấn
đề. Biết bao trăn trở về phương pháp nghiên cứu, một số thí nghiệm tưởng chừng
khơng thể hồn thành. Nhưng rồi, mọi chuyện cũng đã qua.
Và tất cả các thành viên trong lớp cao học K32.CNSH. Khoảng thời gian ngắn
ngủi, tuy cũng chẳng gặp nhau nhiều, nhưng mọi người vẫn giành cho nhau những
tình cảm thật chân thành. Đặc biệt là anh Khiêm, một người anh đã lo lắng cho tất cả
thành viên trong lớp trong suốt thời gian vừa qua. Ba năm qua vẫn thế, vẫn những lời


khun răn, nhắc nhở mọi người. Chẳng có lợi ích nào ở đây, đó đơn giản chỉ là tấm
lịng đáng trân trọng của một người anh dành cho những đứa em của mình.
Nghĩ về con đường đã đi qua. Lỗ Tấn có nói:
Trên thế gian vốn làm gì có đường, người ta đi mãi thì thành đường thơi.
Vậy nên, thật hạnh phúc khi ngoảnh lại trên đường, nhận ra vẫn cịn đó những
cuốn sách hay, vài người bạn tốt, và dĩ nhiên, không thể thiếu những người thầy tuyệt

vời.
Một lần nữa, em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tất cả, vì những điều
tuyệt vời mà em đã nhận được trên suốt chặng đường vừa qua.
Em sẽ không bao giờ quên.

Đà Nẵng, ngày 01 tháng 10 năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình
nào khác.

Người cam đoan

Nguyễn Đình Hải Nam


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VÀ KÍ HIỆU VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................................. 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 4
4. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................................... 4

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu ........................................................ 4
6. Kết cấu luận văn ................................................................................................................... 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................. 6
1.1. TỔNG QUAN VỀ ENZYM LIPASE ............................................................................... 6
1.1.1. Giới thiệu chung ........................................................................................................... 6
1.1.2. Cấu trúc enzym ............................................................................................................. 6
1.1.3. Đặc tính xúc tác ............................................................................................................ 7
1.1.4. Cơ chế xúc tác .............................................................................................................. 8
1.1.5. Tính chất ..................................................................................................................... 10
1.1.5.1. Tính đặc hiệu ....................................................................................................... 10
1.1.5.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xúc tác bởi enzym ................................. 10
1.1.6. Ứng dụng của enzym lipase........................................................................................ 11
1.1.7. Ưu thế của phản ứng được xúc tác bởi lipase ............................................................. 13
1.1.8. Nguồn gốc của lipase .................................................................................................. 13
1.1.9. Lipase từ mủ đu đủ ..................................................................................................... 14
1.1.9.1. Sơ lược về lipase thực vật .................................................................................... 14
1.1.9.2. Vài đặc điểm của cây đu đủ ................................................................................. 15
1.1.9.3. Mủ đu đủ và lipase từ mủ đu đủ .......................................................................... 18
1.2. DẦU CÁ VÀ NGUỒN DINH DƯỠNG TỪ DẦU CÁ .................................................. 19
1.2.1. Dầu cá ......................................................................................................................... 19


1.2.2. Nguồn dinh dưỡng từ dầu cá: Omega-3 ..................................................................... 20
1.2.3. Dầu cá hồi – nguồn cung cấp DHA, EPA .................................................................. 22
1.3. ỨNG DỤNG LIPASE LÀM GIÀU DHA, EPA TRONG DẦU CÁ ............................ 22
1.3.1. Phản ứng thủy phân dầu cá ......................................................................................... 23
1.3.2. Phản ứng ester hóa ...................................................................................................... 24
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ........................................ 25
1.4.1. Nghiên cứu trong nước ............................................................................................... 25
1.4.2. Nghiên cứu ngoài nước............................................................................................... 26

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .................................................................. 29
2.1. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU................................... 29
2.1.1. Nguyên liệu ................................................................................................................ 29
2.1.2. Hóa chất ...................................................................................................................... 29
2.1.3. Thiết bị........................................................................................................................ 30
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................. 30
2.2.1. Phương pháp thu nhận enzym lipase từ mủ đu đủ...................................................... 30
2.2.1.1. Thu nhận mủ đu đủ .............................................................................................. 30
2.2.1.2. Thu nhận enzym thô từ mủ đu đủ ........................................................................ 30
2.2.1.3. Hiệu suất thu nhận ............................................................................................... 31
2.2.2. Phương pháp thu nhận dầu cá hồi............................................................................... 31
2.2.3. Phương pháp vật lý và hóa lý ..................................................................................... 32
2.2.3.1. Xác định khối lượng mẫu .................................................................................... 32
2.2.3.2. Xác định nhiệt độ................................................................................................. 32
2.2.3.3. Xác định độ pH .................................................................................................... 32
2.2.3.4. Phương pháp sấy.................................................................................................. 32
2.2.4. Phương pháp hóa sinh ................................................................................................ 32
2.2.4.1. Phương pháp xác định chỉ số acid ....................................................................... 32
2.2.4.2. Phương pháp xác định chỉ số xà phịng hóa ....................................................... 33
2.2.4.3. Phương pháp đo quang xác định hoạt độ của lipase thô...................................... 33
2.2.4.4. Phương pháp chuẩn độ xác định hoạt độ của lipase đối với cơ chất dầu cá hồi .. 33
2.2.4.5. Phương pháp xác định tính đặc hiệu axit béo của lipase đối với cơ chất ............ 34
2.2.4.6. Phương pháp xác định ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến hoạt độ lipase .......... 35
2.2.4.7. Phương pháp thủy phân làm giàu DHA và EPA trong dầu cá hồi bằng enzym
lipase ................................................................................................................................. 35


2.2.4.8. Phương pháp ester hóa kết hợp phương pháp kết tinh với ure làm giàu DHA,
EPA trong dầu cá hồi bằng enzym lipase ......................................................................... 37
2.2.4.9. Phương pháp xác định hàm lượng axit béo trong dầu cá .................................... 38

2.2.5. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm ........................................................................ 39
2.2.6. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu ...................................................................... 40
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................................... 42
3.1. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA ENZYM LIPASE TỪ MỦ ĐU ĐỦ ...... 42
3.1.1. Đánh giá hiệu suất thu nhận ....................................................................................... 42
3.1.2. Đánh giá hoạt độ của chế phẩm lipase thô từ mủ đu đủ ............................................. 43
3.1.2.1. Xác định thời gian đo hoạt độ.............................................................................. 43
3.1.2.2. Hoạt độ của chế phẩm lipase thô từ mủ đu đủ..................................................... 44
3.1.3. Nghiên cứu tính đặc hiệu của chế phẩm lipase thô từ mủ đu đủ ................................ 44
3.1.3.1. Xác định tính đặc hiệu bằng phương pháp chuẩn độ........................................... 45
3.1.3.2. Xác định tính đặc hiệu bằng phương pháp đĩa thạch........................................... 47
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến hoạt độ enzym lipase thô trên cơ chất dầu cá
hồi ......................................................................................................................................... 49
3.1.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ của enzym lipase thô từ mủ đu đủ ............ 49
3.1.4.2. Ảnh hưởng của pH đến hoạt độ của enzym lipase thô từ mủ đu đủ .................... 50
3.2. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LIPASE MỦ ĐU ĐỦ ĐỂ LÀM GIÀU DHA VÀ EPA
TRONG DẦU CÁ HỒI .......................................................................................................... 52
3.2.1. Một số đặc điểm của dầu cá hồi thô ........................................................................... 52
3.2.1.1. Xác định các chỉ số chất lượng của dầu cá hồi thô .............................................. 52
3.2.1.2. Xác định thành phần axit béo có trong dầu cá hồi .............................................. 54
3.2.2. Kết quả nghiên cứu ứng dụng enzym lipase từ mủ đu đủ để làm giàu DHA, EPA ... 56
3.2.2.1. Làm giàu theo phương pháp tạo kết tinh với ure kết hợp ester hóa bằng lipase từ
mủ đu đủ ........................................................................................................................... 57
3.2.2.2. Làm giàu theo phương pháp thủy phân bằng xúc tác lipase từ mủ đu đủ ........... 70
3.2.2.3. Đánh giá hai phương pháp làm giàu .................................................................... 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)
HỒ SƠ HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA ENZYM LIPASE TỪ MỦ ĐU ĐỦ
VÀ ỨNG DỤNG VÀO QUÁ TRÌNH LÀM GIÀU DHA, EPA
TRONG DẦU CÁ HỒI
Học viên: Nguyễn Đình Hải Nam

Chuyên ngành: Cơng nghệ Sinh học

Mã số: 60.42.02.01 Khóa: K32. Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Lipase thơ thu nhận từ phần không tan trong mủ đu đủ thể hiện nhiều đặc tính q
có thể ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Trong nghiên cứu này, một số đặc tính của
enzym lipase đã được nghiên cứu bằng phương pháp chuẩn độ và phương pháp đĩa thạch. Kết
quả cho thấy enzym đặc hiệu đối với chất béo của các axit béo không no nhiều nối đôi. Enzym
thể hiện hoạt tính cao nhất ở nhiệt độ 45oC và pH bằng 8. Nghiên cứu ứng dụng lipase này vào
quá trình làm giàu DHA, EPA trong dầu cá hồi đã được tiến hành thông qua hai phương pháp
khác nhau. Đối với phương pháp kết tinh với ure kết hợp ester hóa: đã xác định được tỉ lệ ure/
axit béo tối ưu là 3:1, thời gian phản ứng tối ưu là 8 giờ; mức độ làm giàu DHA là 1,84 lần với
hiệu suất thu hồi đạt 64,88%; tỉ lệ DHA, EPA chuyển thành dạng glycerid lần lượt là 75,50%
và 65,34%. Đối với phương pháp thủy phân: xác định được tỉ lệ enzym/cơ chất tối ưu là 4%;
thời gian để hiệu suất phản ứng đạt 50% là 20 giờ. Hiệu suất thủy phân DHA tương ứng đạt
63,30%.
Từ khóa – lipase; đu đủ; DHA; EPA; dầu cá hồi; làm giàu.

EXAMININATION OF SOME CHARACTERISTICS OF LIPASE FROM
PAPAYA LATEX AND APPLICATION IN INCREASING THE
CONCENTRATION OF n-3 PUFA FROM SALMON OIL
Abstract - The crude lipase were obtained from the insoluble fraction of papaya latex possesses
various interesting features, which could be utilized for application in different fields. In this
study, some biochemical properties of this enzym were studied by titrimetric method and plate

method. The results indicate that enzyme showed the specificity with respect to glycerids of
polyunsaturated fatty acids. The activity of the lipase was optimized at the temperature 45oC
and the pH 8.5. Study on the enrichment of DHA and EPA in salmon oil using this lipase was
conducted through two different methods. For the urea complexation and esterification method,
optimal conditions were discovered: urea/fatty acid rate of 3:1 and reaction time of 8 hours;
DHA concentration increased 1.84 times from originally oil with the recovery was 64.88%;
DHA and EPA conversion rates were 75.50% and 65.34%, respectively. For the hydrolysis
method: the optimal ratio of enzyme/substrate was 4% and the time for the reaction to reach
50% hydrolysis was 20 hours. Hydrolysis efficiency of DHA was 63.30%.
Key words – lipase; papaya; salmon oil; docosahexaenoic (DHA); eicosapentaenoic (EPA);
enrichment.


DANH MỤC CÁC CHỮ VÀ KÍ HIỆU VIẾT TẮT
DHA

Docosahexaenoic acid

EPA

Eicosapentaenoic acid

FA(s)

Axit béo

FFA(s)

Axit béo tự do

SFA(s)

Axit béo bão hịa

MUFA(s)

Axit béo khơng no có một nối đơi

PUFA(s)

Axit béo khơng no có nhiều nối đơi

TG

Triglycerid = acylglycerol (chất béo)

DG

Di-glycerid

MG

Mono-glycerid

GC

Gas chromatography (Sắc ký khí)

HPLC
DH

High-performance liquid chromatography
(Sắc ký lỏng hiệu năng cao)
Degree of hydrolysis (mức độ thủy phân)


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Số
hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Ứng dụng của enzym lipase trong công nghiệp

12

1.2

Một số chủng đu đủ

16

1.3

Một số thành phần hợp chất hóa học trong đu đủ

17

1.4

Thành phần chất béo, EPA và DHA trong một số loại cá

21

2.1

Hóa chất sử dụng

29

2.2

Các bước tiến hành để xác định hoạt độ enzym lipase

34

3.1

Sự biến thiên chỉ số acid theo thời gian

43

3.2

Đặc điểm và hoạt độ lipase trên các loại cơ chất khác nhau

45

3.3

Các chỉ số chất lượng của dầu cá hồi thô

53

3.4

Thành phần và hàm lượng axit béo trong dầu cá hồi (đo bằng phương
pháp Sắc ký khí)

54

3.5

Các mức nồng độ pha loãng chất chuẩn DHA và EPA

58

3.6

Các biến và khoảng biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng

60

3.7

Bảng kế hoạch thực nghiệm tương quan giữa biến thực và biến mã hóa

61

3.8

Thí nghiệm lặp lại tại tâm phương án

62

3.9

Giá trị các hệ số b trong phương trình hồi quy và kiểm định t tương ứng

62

3.10

Phân tích phương sai và các yếu tố liên quan của phương trình hồi quy

63

3.11

Số liệu thống kê về khối lượng, thể tích, hàm lượng trong q trình phản
ứng làm giàu bằng phương pháp kết tinh với ure kết hợp ester hóa

66

3.12

Hàm lượng DHA, EPA trước và sau phản ứng thủy phân

75

3.13

Ưu, nhược điểm của hai phương pháp làm giàu DHA, EPA trong dầu cá

78


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

1.1

Cấu trúc không gian của lipase từ Candida rugosa

6

1.2

Các phản ứng lipase xúc tác

8

1.3

Mơ hình hoạt động của lipase trên cơ chất hồ tan và khơng tan trong
nước.

9

1.4

Các bước xúc tác của enzym lipase

9

1.5

Biểu đồ thể hiện sự đa dạng nguồn gốc enzym lipase

14

1.6

Cây đu đủ

16

1.7

Hình thái một số bộ phận cây đu đủ

18

1.8

Các axit béo không no nhiều nối đôi (PUFA)

20

1.9

Cấu trúc hóa học hai axit béo thiết yếu DHA và EPA

21

1.10

Cá hồi Đại Tây Dương (Salmon salar)

22

1.11

Hai phản ứng ngược chiều được xúc tác bởi lipase: thủy phân và ester
hóa

23

2.1

Lườn cá hồi

29

2.2

Đu đủ

29

2.3

Sơ đồ bố trí thí nghiệm thu nhận enzym lipase thơ từ mủ đu đủ

31

2.4

Quy trình thu nhận dầu cá hồi

32

2.5

Sơ đồ thủy phân dầu cá

36

2.6

Sơ đồ quy trình làm giàu DHA và EPA của dầu cá hồi bằng xúc tác
lipase theo phương pháp kết tinh ure kết hợp ester hóa

37

3.1

Mủ đu đủ sau khi sấy thăng hoa và enzym lipase thô được bảo quản
trong lọ

42

3.2

Đồ thị biểu diễn sự thay đổi vận tốc phản ứng (∆V/t) theo thời gian

44

3.3

Hoạt độ lipase mủ đu đủ trên các loại cơ chất khác nhau

46

3.4

Hoạt độ trên cùng cơ chất dầu cá hồi của hai loại lipase khác nhau

48

3.5

Hoạt độ trên hai đĩa cơ chất khác nhau của lipase từ mủ đu đủ

48


3.6

Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của các mức nhiệt độ khác nhau đến hoạt độ
enzym

49

3.7

Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của các mức pH khác nhau đến hoạt độ
enzym

51

3.8

Dầu cá hồi thơ

53

3.9

Một số hình ảnh trong quy trình làm giàu theo phương pháp kết tinh với

ure và ester hóa

57

3.10

Đồ thị đường chuẩn DHA

59

3.11

Đồ thị đường chuẩn EPA

59

3.12

Biểu đồ thể hiện tác động của các hệ số đến hàm mục tiêu

63

3.13

Biểu đồ đường đồng mức thể hiện tác động của 2 yếu tố đến hàm mục
tiêu

64

3.14

Bề mặt đáp ứng thể hiện tác động của 2 yếu tố đến hàm mục tiêu

64

3.15

Thí nghiệm kiểm chứng sự tồn tại của glycerol dư

68

3.16

Hệ thống chưng cất phân đoạn (short-path distillation)

69

3.17

Glycerol (không màu) được tách ra và đưa vào bình cầu

69

3.18

Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của các mức tỉ lệ enzym/cơ chất đến hiệu
suất thủy phân

71

3.19

Hỗn hợp dầu cá sau quá trình thủy phân

72

3.20

Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất thủy
phân

73

3.21

Sắc ký đồ trước phản ứng thủy phân

75

3.22

Sắc ký đồ sau phản ứng thủy phân

76


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Năm 1848, một trong số những loại enzym vô cùng quan trọng lần đầu tiên được
khám phá bởi nhà sinh lý học người Pháp Claude Bernard, đó là enzym lipase [1]. Trên
thực tế, từ trước mốc thời gian này, nhân loại đã biết đến một số cách ứng dụng lipase
thông qua việc sử dụng dịch chiết từ tuyến tụy của một số loại động vật. Kể từ đó, nhiều
nhà khoa học trên thế giới đã bắt đầu quá trình tìm hiểu và nghiên cứu về loại enzym
này, mở ra một kỉ nguyên mới với sự ứng dụng rộng rãi và toàn diện của enzym lipase
như ngày nay.
Lipase (triacylglycerol acylhydrolases EC 3.1.1.3) là enzym thuộc lớp các enzym
xúc tác cho phản ứng thủy phân (hydrolase) chất béo (triglycerides) thành glycerol và
các axit béo tự do. Lipase có hoạt tính xúc tác chọn lọc rất cao, nhờ đặc tính này mà
lipase ngày càng được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực: thực phẩm, hóa chất tẩy
rửa, mỹ phẩm, tổng hợp các chất hữu cơ, dược phẩm,… [2].
Lipase được tìm thấy ở nhiều nguồn khác nhau: thực vật, động vật, côn trùng
hoặc các vi sinh vật. Ở động vật, lipase được tìm thấy ở tụy và niêm mạc dạ dày. Ở cơn
trùng, lipase được tìm thấy trong huyết thanh và nước bọt. Ở thực vật, lipase hiện diện
phần lớn trong các mô của thực vật hạt kín [3]. Phần lớn lipase hiện nay được nghiên
cứu và ứng dụng chủ yếu có nguồn gốc từ vi sinh vật [2].
Lipase từ thực vật tuy chỉ chiếm một phần nhỏ trong nền công nghiệp sản xuất
enzym nhưng với nhiều ưu điểm như giá thành thấp, là enzym cố định tự nhiên, dễ dàng
chấp nhận và được sử dụng trực tiếp như chất xúc tác sinh học ở dạng chế phẩm thô nên
gần đây loại enzym này đã được quan tâm và nghiên cứu khá phổ biến [4].
Đu đủ thường được biết đến với enzym papain – một loại protease đã được
thương mại hóa từ lâu và có nhiều ứng dụng trên thực tế. Tuy vậy, lipase từ đu đủ hiện
nay cũng đã được nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế giới và được sử dụng khá phổ biến
trong các ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp tẩy rửa, hóa học và y học. Trong
khi đó, cây đu đủ được trồng phổ biến ở nhiều vùng của nước ta nhưng chủ yếu chỉ để
thu nhận papain từ phần protein có khả năng tan trong nước, rất nhiều các enzym khác
có trong mủ đu đủ, mà tiêu biểu là lipase vẫn chưa được tận dụng triệt để [5].
Trong thời gian gần đây, một trong những ứng dụng quan trọng và nổi trội của
enzym lipase với ngành công nghệ thực phẩm là biến đổi cấu trúc chất béo theo hướng

mong muốn hoặc làm giàu, tách chiết các axit béo thiết yếu – axit béo không no đa nối
đôi.
Khoa học hiện đại đã chứng minh các axit béo không no chứa nhiều nối đơi
(PUFAs) đóng một vai trị hết sức quan trọng đối với sức khỏe con người. Dầu cá từ lâu


2

lại được biết đến như một nguồn không thể thiếu cung cấp các axit béo không no chứa
nhiều nối đôi (PUFA). Trong các loại dầu cá biển như cá hồi, cá thu, cá mịi, cá ngừ....
thường có chứa một lượng n-3PUFA lớn, trong đó có hai loại đặc biệt được quan tâm là
DHA (acid docosahexaenoic) và EPA (acid eicosapentaenoic). Các nghiên cứu gần đây
đã khẳng định rằng hai loại axit béo này có vai trị điều hịa ổn định mức độ cholesterol
và LDL (Low Density Lipoprotein) trong máu. Vì vậy, việc bổ sung các axit béo trên
một cách thích hợp giúp duy trì mức độ bình thường của cholesterol trong cơ thể, góp
phần ngăn ngừa các bệnh về tim mạch cũng như nguy cơ gây xơ vữa động mạch. Ngoài
ra, những axit béo không no này cũng là thành phần không thể thiếu trong khẩu phần ăn
của trẻ em bởi chúng có khả năng tăng cường thị giác và sự phát triển của trí não [6].
Trong số các loại cá được con người sử dụng làm thực phẩm, cá hồi (Salmon
salar) đã được biết đến là một trong những thực phẩm giàu chất dinh dưỡng nhất. Đặc
biệt, trong dầu cá hồi có chứa hàm lượng lớn các loại axit béo chưa bão hòa, tiêu biểu
là DHA và EPA [7]. Thịt cá hồi có giá trị dinh dưỡng cao nên được rất nhiều quốc gia
quan tâm khai thác và đánh bắt, trong đó có Việt Nam. Tuy nhiên, sau khi chế biến để
sử dụng phần thịt cá, rất nhiều phụ phẩm như đầu cá, xương, vây bụng và thịt thừa vẫn
chưa được tận dụng phục vụ cho con người đúng cách (chủ yếu được chế biến làm thức
ăn chăn nuôi). Điều này gây nên một sự lãng phí lớn bởi giá trị dinh dưỡng ở các bộ
phận khác của cá không hề thua kém phần thịt cá. Chính vì vậy, nếu biết cách tận dụng
được nguồn phụ phẩm rẻ tiền từ quá trình chế biến thủy sản này để tạo ra các chế phẩm
giàu DHA và EPA phục vụ cho nhu cầu dinh dưỡng của con người, thì đó sẽ là một định
hướng mang lại nhiều ý nghĩa tích cực. Đây chắc chắn sẽ là một vấn đề được chú trọng

trong tương lai gần.
Điều đáng chú ý là trong dầu cá tự nhiên, phần lớn các axit béo nói chung và hai
axit béo thiết yếu nói riêng là DHA và EPA nằm dưới dạng các gốc acyl trong
triacylglycerol (triglycerid). DHA và EPA vốn là những axit béo thiết yếu, nhưng bên
cạnh đó, vẫn có rất nhiều axit béo no hoặc khơng no một nối đơi khác khơng có tác dụng
tốt đối với sức khỏe con người. Ý tưởng tìm cách loại bỏ các loại axit béo khơng cần
thiết đó để làm giàu hàm lượng DHA và EPA trong dầu cá tự nhiên đã được biết đến từ
khá lâu và hiện tại có rất nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện q trình này. Trong
số đó, phương pháp sử dụng enzym lipase đã thể hiện được nhiều ưu điểm nổi trội so
với các phương pháp hóa học truyền thống trước đây.
Ứng dụng trong ngành công nghệ thực phẩm hiện đang là một trong những định
hướng ứng dụng quan trọng của lipase, đặc biệt trong cơng nghệ sản xuất các sản phẩm
có chứa hàm lượng cao các axit béo thiết yếu. Tầm quan trọng của các axit béo chưa
bão hòa (PUFA) đối với chế độ dinh dưỡng thể hiện ở việc giúp ngăn ngừa rất nhiều
bệnh tật. Điều này đã được khoa học chứng minh từ ba thập kỷ trước. Đặc biệt, omega3 (trong đó có DHA và EPA) tham gia vào q trình hình thành các hoocmon - đóng


3

một vai trị hết sức quan trọng trong q trình phát triển của cơ thể người. Các axit béo
thiết yếu này được xem là không thể thiếu cho sự phát triển của trẻ em.
Trong công nghiệp chế biến chất béo trước đây, thông thường người ta sử dụng
các phương pháp hóa học để thủy phân dầu mỡ thành glycerol và các axit béo, sau đó
sử dụng phương pháp vật lý để tinh sạch. Những năm gần đây, phương pháp làm giàu
axit béo bằng xúc tác enzym thường được lựa chọn để thu nhận và tinh sạch các axit béo
không no nhiều nối đơi, do chúng dễ bị oxy hóa và phân hủy ở nhiệt độ cao trong các
quá trình chưng cất truyền thống. Chính vì vậy, enzym lipase đóng một vai trị hết sức
quan trọng đối với nhóm phương pháp này.
Các phương pháp làm giàu DHA và EPA bằng lipase có những ưu điểm vượt trội
so với các phương pháp vật lý và hóa học truyền thống. Bản chất của phương pháp làm

giàu DHA và EPA trong dầu cá bằng lipase dựa trên đặc điểm chọn lọc axit béo và sự
phân biệt của lipase đối với các PUPA ω-3 có nối đơi gần nhóm carboxyl. Đặc biệt, các
lipase cố định có thể tái sử dụng mà khơng làm giảm đáng kể khả năng xúc tác. Điều
này giúp ta thấy được hướng ứng dụng tiềm năng của loại enzym này trong lĩnh vực xử
lý dầu cá nhằm mục đích làm giàu các axit béo thiết yếu.
Phần lớn lipase được sử dụng trong các nghiên cứu tính đến thời điểm này có
nguồn gốc chủ yếu từ vi sinh vật. Cho đến nay, ở Việt Nam chưa có cơng trình nghiên
cứu nào ứng dụng enzym lipase từ thực vật để làm giàu DHA và EPA trong dầu cá. Vì
vậy, sử dụng enzym lipase từ thực vật (đu đủ) để thủy phân dầu cá hồi nhằm tạo nên sản
phẩm giàu DHA và EPA có thể nói là một định hướng mới và hứa hẹn cho kết quả khả
quan, bởi các enzym từ thực vật có những ưu thế riêng so với enzym từ các nguồn khác.
Bên cạnh đó, Việt Nam là một đất nước có bờ biển dài với nguồn hải sản phong phú
cũng như sở hữu diện tích đất nơng nghiệp rộng lớn – rất phù hợp với mục tiêu mà đề
tài đang hướng đến là tận dụng những nguồn nguyên liệu sẵn có nhằm giảm giá thành
sản phẩm.
Nhận thấy được tiềm năng phát triển rất lớn của nguồn lipase thực vật nói chung
và từ đu đủ nói riêng, với mục đích làm sáng tỏ những đặc tính của enzym lipase từ mủ
quả đu đủ cũng như khả năng ứng dụng của loại enzym này trong công nghiệp thực
phẩm, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu một số đặc tính của enzym lipase từ
mủ đu đủ và ứng dụng vào quá trình làm giàu DHA, EPA trong dầu cá hồi”.

2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định một số đặc tính của enzym lipase từ mủ quả đu đủ, bao gồm:
+ Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym trên cơ chất là dầu cá hồi.
+ Tính đặc hiệu của enzym với axit béo no/khơng no.
- Tối ưu hóa q trình thủy phân dầu cá hồi bởi lipase từ mủ đu đủ nhằm mục đích làm
giàu hàm lượng axit béo DHA và EPA thông qua các phương pháp khác nhau.


4

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Mủ đu đủ: được thu từ một số vườn đu đủ trồng tại huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam.
- Dầu cá hồi: dầu cá được tách chiết từ lường cá hồi được mua tại Công ty TNHH chế
biến thực phẩm D&N, tại 01 Nguyễn Phục, Thọ Quang, Sơn Trà, Đà Nẵng.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu sử dụng các phương pháp cơ bản và phù hợp với quy mơ phịng thí nghiệm.
- Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa chính xác trên các đối tượng là enzym lipase được thu
nhận từ đu đủ trồng tại các nhà vườn ở huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam và cá hồi có
nguồn gốc tại thành phố Đà Nẵng.

4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Phương pháp thu nhận
- Phương pháp thu nhận mủ đu đủ
- Phương pháp thu nhận dầu cá hồi
4.2. Phương pháp hóa sinh
- Phương pháp xác định chỉ số acid
- Phương pháp xác định chỉ số xà phịng hóa
- Phương pháp xác định hoạt độ của lipase đối với cơ chất dầu cá hồi:
+ Phương pháp chuẩn độ
+ Phương pháp đo quang
- Phương pháp xác định tính đặc hiệu của lipase với các loại axit béo
- Phương pháp làm giàu DHA và EPA trong dầu cá hồi xúc tác bởi enzym lipase thô từ
mủ đu đủ
- Phương pháp xác định hàm lượng axit béo trong dầu cá
Và một số phương pháp thực nghiệm khác.
4.3. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Xác định một số đặc tính của enzym lipase thu được từ mủ quả đu đủ ở Đại Lộc, Quảng
Nam, trong đó có tính đặc hiệu của loại enzym này đối với axit béo no hoặc không no
(là kết quả chưa từng được cơng bố trước đó).
- Xác định được một số đặc tính cơ bản của dầu cá hồi.
- Đánh giá hiệu quả của quá trình thủy phân dầu cá hồi bằng lipase từ mủ quả đu đủ
nhằm mục đích làm giàu hàm lượng DHA và EPA trong dầu cá.


5

5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Tận dụng được nguồn nguyên liệu sẵn có và rẻ tiền.
- Làm giàu hàm lượng DHA và EPA trong dầu cá hồi để sản xuất ra những sản phẩm
đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và chăm sóc sức khỏe của người tiêu dùng với giá trị cao.
- Tạo công ăn việc làm cho người nông dân và ngư dân.
- Nguồn gốc enzym từ tự nhiên sẽ đảm bảo an toàn cho người sử dụng, rất thích hợp để
ứng dụng trong ngành cơng nghệ thực phẩm.

6. Kết cấu luận văn
Luận văn có bố cục cụ thể như sau:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương 2: Vật liệu và phương pháp
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

6

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ ENZYM LIPASE
1.1.1. Giới thiệu chung
Lipase (triacylglycerol acylhydrolases EC 3.1.1.3) là enzym thuộc phân nhóm
các enzym xúc tác cho phản ứng thủy phân triglycerids thành các glycerol và axit béo
tự do. Enzym này từ lâu đã được biết đến là một enzym đóng vai trị vơ cùng quan trọng
trong sự chuyển hóa chất béo ở cơ thể người. Lipase ngoài xúc tác cho phản ứng thủy
phân cịn có thể xúc tác cho nhiều phản ứng quan trọng khác [8]. Vì vậy, khả năng ứng
dụng của nó càng ngày càng được mở rộng, trải dài trên nhiều lĩnh vực của đời sống.
Lipase là một enzym có tính đặc hiệu đối với liên kết ester của axit carboxylic.
Trong tự nhiên, enzym này thường xúc tác các phản ứng trên cơ chất triglycerid
(triacylglycerol). Lipase có khả năng xúc tác cho phản ứng thủy phân các triacylglycerol
để thu được các axit béo tự do, diacylglycerol, mono-acylglycerol và glycerol. Các
lipase có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau và tính đặc hiệu cũng vơ cùng đa dạng.
Một vài loại enzym có ái lực xúc tác với các axit béo mạch ngắn nhưng nhiều loại khác
lại chỉ xúc tác cho các axit béo bất bão hịa, thậm chí nhiều loại enzym khơng có tính
đặc hiệu với bất cứ loại axit béo nào, hoặc xúc tác ngẫu nhiên cho tất cả các loại axit
béo mà không tuân theo bất cứ quy luật nào. Một đặc điểm độc đáo của lipase là nhóm
enzym này sở hữu khả năng xúc tác ở bề mặt giữa hai pha (pha nước và pha không phải
nước). Trong tự nhiên, người ta đã tìm thấy lipase ở nhiều nguồn khác nhau như vi sinh
vật, nấm, thực vật, động vật. Gần đây, lipase có nguồn gốc từ tảo cũng đang được quan
tâm [8].
1.1.2. Cấu trúc enzym

Hình 1.1. Cấu trúc không gian của lipase từ Candida rugosa
Lipase từ các nguồn gốc khác nhau thì rất khác nhau về kích thước phân tử và có
rất ít các trình tự tương đồng. Tuy nhiên trong các lipase đã được kết tinh và nghiên cứu

7

đều cho thấy rằng hầu hết chúng là những protein có cấu trúc α/β với một trung tâm hoạt
động là các gấp nếp β được bao quanh bởi một số dải xoắn helix α (Hình 1.1). Trung
tâm xúc tác được tạo bởi bộ ba Ser, His, Asp/Glu, tương tự như ở protease serine và che
đậy bằng một cấu trúc giống như nắp gồm một hoặc hai chuổi xoắn α.
Bình thường trung tâm xúc tác khơng bộc lộ ra bên ngồi môi trường, nhưng khi
tương tác với cơ chất ở bề mặt tiếp xúc giữa dầu và nước thì dạng cấu trúc thay đổi và
trung tâm hoạt động lại bộc lộ ra bên ngồi. Trong cấu trúc của lipase cịn có một khung
trình tự Gly-X1- Ser-X2- Gly (X là một amino acid bất kỳ), cũng tương tự như ở
protease, trình tự này nằm trong phần trung tâm hoạt tính nhưng nó lại tham gia vào việc
nhận biết lipid khi enzym hoạt động bề mặt. Cấu trúc cuộn xoắn của lipase được giữ
vững bằng các cầu disulfide và nhờ mạng lưới liên kết hydro. Số lượng cầu disulfide
không cố định mà thay đổi tùy theo loại lipase có nguồn gốc khác nhau.

1.1.3. Đặc tính xúc tác
Lipase là enzym bền vững và hoạt động hiệu quả trên chất béo cũng như rất nhiều
cơ chất tự nhiên và nhân tạo khác nhau. Các phản ứng được xúc tác bởi enzym lipase
cũng rất đa dạng như [8]:
- Acidolysis
- Transesterification
- Esterification (ester hóa)
- Intertransesterification
- Aminolysis
- Hydrolysis (thủy phân)
- Alcoholysis

8

Hình 1.2. Các phản ứng lipase xúc tác [46]
1.1.4. Cơ chế xúc tác
Theo các nghiên cứu lipase có nhóm serin, histidin và acid aspastic ở
trung tâm hoạt động của nó. Với các cơ chất khơng tan trong nước, hoạt
tính của lipase đạt được cực đại chỉ khi nó được phân tán vào giữa bề mặt
phân pha dầu nước. Quá trình đó được gọi là q trình hoạt hố phân pha (hình 1.3).
Khi khơng có mặt nước hoặc khi có nước với lượng nhỏ, phản ứng
ester hoá và phản ứng chuyển vị ester được ưu tiên. Trong trường hợp này, những đặc
tính như tốc độ xúc tác và tính đặc hiệu phụ thuộc nhiều vào điều kiện
phản ứng và bản chất cơ chất.


9

Hình 1.3. Mơ hình hoạt động của lipase trên cơ chất hồ tan và khơng tan trong nước.
Sự thay đổi hình thể của lipase trong quá trình hoạt động xúc tác (Verger, 1980)
Trong đó
E

: Lipase hồ tan khơng hoạt động

E* : Lipase hoà tan dạng hoạt động
Es* : Lipase hoạt động có hấp phụ
Eis*: Lipase khơng hoạt động được hấp phụ
Sw : Cơ chất tan trong nước
S

: Cơ chất không tan trong nước

E*Sw và Es*S: Phức hợp lipase- cơ chất
Lipase xúc tác cho một phản ứng hóa học qua ba bước (Hình 1.4) (Martinelle, Hult,
1994).
o Bước 1: lipase liên kết với bề mặt tiếp xúc giữa pha dầu và pha nước, đây có
thể là bước hoạt hóa enzym.
o Bước 2: lipase liên kết với cơ chất trên bề mặt để hình thành phức hợp enzym
- cơ chất.
o Bước 3: tạo thành sản phẩm, cịn enzym được giải phóng ra dưới dạng tự do.

Hình 1.4. Các bước xúc tác của enzym lipase [69]


10

1.1.5. Tính chất
1.1.5.1. Tính đặc hiệu
Lipase đóng vai trị quan trọng trong quy mô công nghiệp và cả quy mô phịng
thí nghiệm. Nhiều loại enzym khác nhau có khả năng xúc tác cho một số loại axit béo
nhất định. Theo Tsujisaka và cộng sự, 1977 thì tính đặc hiệu của mỗi enzym phụ thuộc
vào ba yếu tố [9]:
- đặc tính phân tử của enzym.
- cấu trúc cơ chất.
- những nhân tố ảnh hưởng đến sự tác động của enzym đến cơ chất.
Dựa trên những yếu tố trên thì enzym có thể đặc hiệu hoặc khơng đặc hiệu.
Tính đặc hiệu của enzym có thể khác biệt dựa trên sự khác nhau cả về gốc axit
béo hoặc khung rượu của cơ chất (Macrae & Hammond, 1985). Có thể phân thành hai
loại đặc hiệu dựa trên sự khác nhau của loại rượu (alcohol moiety) trong cơ chất (Ghosh,
1989):
+ Regiospecificity: loại thứ nhất, enzym sẽ xúc tác bẻ hoàn toàn phân tử triacylglycerol

thành glycerol và các axit béo tự do kèm với những diacylglycerols và
monoacylglycerols như những chất trung gian; loại thứ hai, enzym chỉ xúc tác bẻ liên
kết giữa axit béo và khung glycerol ở vị trí 1, 3 hoặc vị trí 2.
+ Steriospecificity: tính đặc hiệu nổi bật của lipase khi enzym này có khả năng phân
biệt giữa hai đồng phân quang học và chỉ xúc tác cắt đứt liên kết giữa alcohol với một
trong hai loại đồng phân. Đây là một lợi điểm mà các phản ứng hóa học khó có được.
1.1.5.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xúc tác bởi enzym
Trong phản ứng xúc tác, enzym chịu tác động của nhiều yếu tố như:
Ảnh hưởng của nồng độ enzym: khi nồng độ enzym thấp, lượng cơ chất lớn, vận tốc
thủy phân phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzym. Khi nồng độ enzym tăng, tốc độ
phản ứng thủy phân tăng đến một giá trị giới hạn V = Vmax thì nếu nồng độ enzym tiếp
tục tăng, tốc độ phản ứng thủy phân bởi enzym không tăng đáng kể, thậm chí khơng
tăng.
Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất: nồng độ cơ chất có ảnh hưởng lớn tới tốc độ thủy
phân, khi càng tăng nồng độ cơ chất, tốc độ phản ứng thủy phân càng tăng, nhưng khi
tốc độ phản ứng thủy phân đạt đến giới hạn V = Vmax, nếu tiếp tục tăng nồng độ cơ chất,
vận tốc phản ứng hầu như không tăng nữa.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: mỗi enzym chỉ thể hiện hoạt tính cao nhất ở một giới hạn
nhiệt độ thích hợp nhất. Thơng thường, đối với đa số enzym thì nhiệt độ thích hợp nằm
trong khoảng từ 40 – 50°C, ở nhiệt độ lớn hơn 70°C đa số các enzym bị mất hoạt tính.


11

Ảnh hưởng của pH: pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt tính của enzym vì pH ảnh
hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất. Đa số enzym có khoảng pH thích hợp trong vùng từ
5 – 7, với từng enzym giá trị pH thích hợp có thể thay đổi khi nhiệt độ, loại cơ chất…
thay đổi.
Ảnh hưởng của thời gian thủy phân: thời gian thủy phân cần thích hợp để enzym phân
cắt các liên kết trong cơ chất, tạo thành các sản phẩm cần thiết của quá trình thủy phân

nhằm đảm bảo hiệu suất thủy phân cao, chất lượng sản phẩm tốt. Thời gian thủy phân
dài, ngắn khác nhau tùy thuộc vào từng loại enzym, nồng độ cơ chất, pH, nhiệt độ, sự
có mặt của chất hoạt hóa, ức chế… Thời gian thủy phân thường xác định bằng thực
nghiệm và kinh nghiệm cho từng quá trình thủy phân cụ thể.
Ảnh hưởng của chất kìm hãm: chất kìm hãm (chất ức chế) là những chất vô cơ hay
hữu cơ mà khi có sự hiện diện của chúng, enzym có thể bị giảm hoặc mất hoạt tính và
mỗi enzym có các chất kìm hãm khác nhau.
Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa: chất hoạt hóa là những chất khi có mặt trong phản
ứng có tác dụng làm tăng hoạt tính enzym, các chất này có bản chất hóa học khác nhau,
có thể là ion kim loại, anion hoặc các chất hữu cơ. Các chất này có giới hạn nồng độ xác
định, không dùng quá nồng độ.
1.1.6. Ứng dụng của enzym lipase
Thị trường enzym tồn cầu ước tính trị giá trong khoảng từ 5 đến 5,5 tỉ đơ la tính
đến năm 2016, trong đó thị phần được chiếm lĩnh phần lớn bởi ba nhóm enzym hàng
đầu là carbohydrase, proteases và lipase. Enzym carbohydrase chiếm gần 50% thị trường
enzym toàn cầu và chiếm đến 70% đối với các ứng dụng trong ngành thực phẩm và đồ
uống. Enzim protease chiếm từ 25% đến 30% thị trường enzym toàn cầu. Cuối cùng là
enzym lipase chiếm dưới 10% thị phần. Tuy thị phần không phải quá lớn nhưng những
ứng dụng của lipase lại vô cùng quan trọng, gần như không thể thay thế được. Tiềm
năng của loại enzym này cịn rất lớn và có thể thị phần còn tiếp tục tăng trưởng trong
tương lai [12].
Lipase là lớp enzym chuyên xúc tác quá trình thủy phân các chất béo chuỗi dài.
Ở người và các loài động vật đơn bào, lipase xuất hiện trong dạ dày và tuyến tụy để tiêu
hóa chất béo. Trong cơng nghiệp, lipase có nguồn gốc từ động vật vẫn được sử dụng
trong một số lĩnh vực y tế (ví dụ lipase tụy lợn được dùng để bổ sung cho các bệnh nhân
thiếu lipase).
Hiện tại, khả năng ứng dụng của enzym lipase đã mở rộng hơn trước rất nhiều,
ta có thể quan sát ứng dụng của lipase trong rất nhiều ngành công nghiệp khác nhau
được thể hiện ở bảng 1.1.

12

Bảng 1.1. Ứng dụng của enzym lipase trong công nghiệp [12]
Ngành cơng
nghiệp

Ứng dụng và lợi ích

Chất béo

Xu hướng hiện tại: sử dụng lipase cố định để xúc tác cho các
phản ứng thủy phân, ester hóa và inter-esterification nhiều loại
dầu và chất béo, là một giải pháp thay thế cho các phương pháp
vật lý và hóa học (tiết kiệm năng lượng, tính đặc hiệu).

Chất tẩy rửa

Bên cạnh protease là chất phụ gia tẩy rửa phổ biến thì lipase là
nhóm enzym tẩy rửa quan trọng thứ hai trong việc loại bỏ vết
bẩn (dầu mỡ). Lipase được ứng dụng trong cả giặt ủi và nước
rửa bát, sản xuất các chất tẩy rửa thương mại được tối ưu hóa để
có thể hoạt động dưới nhiều điều kiện nhiệt độ và pH khác nhau.
Lipex® và Lipolase® từ Novozymes là hai ví dụ về lipase được
bán chạy nhất trong ngành công nghiệp chất tẩy rửa.

Chất dẻo

Công nghệ thực
phẩm

Lipase có thể được sử dụng để hỗ trợ sản xuất các polyme, như
polyester, PLA (polylactide), PCL (polycaprolactone) hoặc một
số khác, thay cho phản ứng xúc tác hóa học (Pollet, 2015).
Lipase cố định cũng được sử dụng trong phản ứng transester hóa
lignin để tạo ra oleate lignin, mang lại những đặc tính mới cho
polymer (Husson, 2015).
Lipase được sử dụng trong các sản phẩm sữa để bổ sung hương
vị, ngoài ra còn sử dụng với chức năng tương tự trong chế biến
một số loại thực phẩm khác như sản phẩm từ thịt, thực phẩm
nướng, chế biến bơ cacao và các sản phẩm khác.
Do mức độ đặc hiệu cao, lipase có thể được sử dụng để sản xuất
các hợp chất dược phẩm có hoạt tính cao.

Y Dược

Ví dụ, enzym enantioselective được sử dụng như một công nghệ
thay thế cho sắc ký (Gerard, 2015).
Lipase cũng được ứng dụng trong sản xuất lysophospholipid từ
phospholipid để chiết xuất và sản xuất thực phẩm chức năng
(Lennon, 2015).

Giấy

Sự hiện diện của các thành phần kị nước (chủ yếu là triglyceride
và sáp) trong gỗ là điểm bất lợi trong sản xuất giấy và bột giấy,
và lipase có thể được sử dụng để loại bỏ chững chất béo không
mong muốn.