Bộ Khoa học và công nghệ Viện Công nghiệp thực phẩm 301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội & Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài nhánh: "Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất axít béo không no bằng enzim lipaza sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và dợc phẩm" Chủ nhiệm đề tài nhánh: PGS. TS. Vũ Thị Đào Hà Nội, 8-2004 Bộ Khoa học và công nghệ Viện Công nghiệp thực phẩm 301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội & Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài nhánh: "Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất axít béo không no bằng enzim lipaza sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và dợc phẩm" Chủ nhiệm đề tài nhánh: PGS. TS. Vũ Thị Đào Hà Nội, 8-2004 Tài liệu này đợc chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện đề tài nhánh cấp Nhà nớc mã số: KC. 04. 07.10 Danh sách những ngời thực hiện Chủ nhiệm đề tài nhánh: PGS. TS. Vũ Thị Đào. Cộng tác viên: Th.S. Đào Thị Nguyên. KS. Nguyễn Thị Hoa. KS. Lê Bình Hoằng. KS. Trần Ngọc Diệp. KS. Vũ Đức Chiến. Cơ quan phối hợp chính: Trung tâm Khoa học Công nghệ Dợc - Trờng Đại học Dợc Hà Nội Bệnh viện Trung ơng Quân đội 108 Mục lục Trang Phần I. Mở đầu 1 Phần II. Tổng quan 2 2.1. Khái niệm chung về axít béo và quá trình thủy phân, rợu phân 2 2.1.1. Khái niệm chung về axít béo 2 2.1.2. Quá trình thủy phân 5 2.1.3. Quá trình rợu phân glyxerit 6 2.2. Các công nghệ thu nhận axít béo 7 2.3. Tình hình sản xuất, ứng dụng axít béo và các phụ phẩm trong quá trình thủy phân glyxerit. 11 2.4. Tình hình nghiên cứu ngoài nớc và trong nớc 13 2.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nớc 13 2.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nớc 13 Phần III. Nguyên liệu và phơng pháp nghiên cứu 15 3.1. Nguyên liệu 15 3.2. Phơng pháp nghiên cứu 15 3.2.1. Phơng pháp công nghệ 15 3.2.2. Thiết bị thủy phân 15 3.2.3. Phơng pháp phân tích 15 Phần IV. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 17 4.1. Kết quả phân tích nguyên liệu 17 4.2. Hoạt hóa Lipozim 1M để tăng khả năng thủy phân dầu 17 4.3. Hoàn thiện công nghệ xử lý dầu trớc khi thủy phân 18 4.4. Thiết kế chế tạo thiết bị thủy phân dầu phù hợp để sản xuất axít béo 19 4.5. Hoàn thiện công nghệ thủy phân dầu trên cột inox qui mô pilot 22 4.5.1. Nghiên cứu ảnh hởng tốc độ chảy của dầu đến quá trình thủy phân 22 4.5.2. Nghiên cứu ảnh hởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân 23 4.5.3. Nghiên cứu ảnh hởng của thời gian sử dụng enzim đến khả năng xúc tác của enzim 24 4.5.4. Nâng cao hiệu suất thu hồi hỗn hợp axít trên cột thủy phân thủy tinh và cột thủy phân bằng inox 25 4.6. Nghiên cứu tái sử dụng Lipozim 1M sau thủy phân 25 4.7. Hoàn thiện công nghệ tách axít béo no ra khỏi hỗn hợp dầu thủy phân 26 4.8. Nghiên cứu sự biến đổi chất lợng của hỗn hợp axít béo không no và hypochol trong thời gian bảo quản 26 4.9. Thăm dò khả năng thu hồi glyxerin 28 4.10. Xác định thành phần axít béo 31 4.11. Xác định độc tính cấp của hỗn hợp axít béo thủy phân và viên nang hypochol 34 4.12. Xây dựng tiêu chuẩn dầu hypochol và viên nang mềm 35 4.13. Xây dựng tiêu chuẩn chất lợng viên nang và ứng dụng trong điều trị rối loạn lipid máu 38 4.14. ớc tính giá thành sản phẩm 38 Phần V. Kết luận và đề nghị 40 Tài liệu tham khảo Mở đầu Sản xuất axít béo là một ngành trong công nghiệp sản xuất dầu thực vật. Trong dầu thực vật những axít béo no thờng sử dụng để sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa, sản xuất nến Còn axít béo không no là những axít béo không thay thế mà cơ thể con ngời không tổng hợp đợc, những axít này đợc đa vào cơ thể con ngời bằng cách bổ sung vào thực phẩm hoặc dới dạng thuốc. ở các nớc có nền công nghiệp phát triển, ngời ta đã sản xuất thuốc chữa bệnh rối loạn lipid máu từ hỗn hợp axít béo không no. Những axít béo không no này đợc tách từ dầu thực vật hoặc dầu cá. Bệnh xơ vữa động mạch là một bệnh khá phổ biến ở các nớc phát triển là nguyên nhân của tai biến mạch máu não, huyết áp cao gây tàn phế và tử vong ở ngời lớn tuổi. Hội chứng tăng lipid máu đợc coi là một nguy cơ cho sự hình thành và phát triển bệnh xơ vữa động mạch [3]. Trong phạm vi đề tài này chúng tôi nghiên cứu hoàn thiện công nghệ tách axít béo từ dầu đậu tơng bằng phơng pháp enzim để sản xuất thuốc phòng chống rối loạn lipid máu. Nội dung nghiên cứu của đề tài nhánh nh sau: - Hoàn thiện công nghệ tách axít béo từ dầu đậu tơng bằng phơng pháp enzim. - Thiết kế, chế tạo thiết bị thuỷ phân dầu ở qui mô thí nghiệm và thực nghiệm. - Kết hợp với Trung tâm KHCN Dợc - Đại học Dợc: Xây dựng tiêu chuẩn hỗn hợp axít béo và sản phẩm thuốc Hypochol; Xây dựng qui trình sản xuất thuốc Hypochol. - Xác định thời gian bảo quản hỗn hợp axít béo không no và sản phẩm Hypochol. 1 2. Tổng quan 2.1. Khái niệm chung về axít béo và qúa trình thủy phân, rợu phân 2.1.1. Khái niệm chung về axít béo. Axít béo là phần quan trọng để cấu thành nên glyxerit. Trong dầu mỡ động vật, thực vật glyxerit chiếm 95-97%, glyxerit là este của glyxerin (glyxerol) và axít béo. Glyxerit có công thức tổng quát: CH 2 OCOR 1 CHOCOR 2 Trong đó R 1 , R 2 , R 3 là các gốc axít béo. CH 2 OCOR 3 Tri g l y xerit R 1 , R 2 , R 3 là các gốc axít béo no hoặc không no. Trong phân tử glyxerit nếu có 3 gốc axít béo R 1 , R 2 , R 3 thì gọi là glyxerit nếu chỉ có hai gốc axít béo thì gọi là di- glyxerit chỉ có một gốc axít béo thì gọi là mono- glyxerit. CH 2 OCOR 2 CH 2 OCOR 2 CHOH CH 2 OCOR 2 CH 2 OH CH 2 OH Mono- g l y xerit Di- g l y xerit Axít béo tồn tại trong hạt có dầu chủ yếu là các axít béo mạch thẳng. Rất ít gặp các axít béo có mạch nhánh hay mạch vòng [18]. Axít béo trong dầu mỡ chia làm hai loại axít béo no và axít béo không no. Trong gốc cacbuahydro của các axít béo không no có thể có 1,2 hoặc 3 nối đôi. Đôi khi gặp cả axít béo no có nối 3. Trong phân tử axít béo còn gặp các nhóm chức Hydroxyl - OH, Axeton C=O, hoặc Methyl CH 3 (ở các axít có mạch nhánh). Axít béo no (bão hòa) Có công thức chung là: C n H 2n O 2 2 Axít béo no có gốc cacbuahydro mạch thẳng CH 3 -(CH 2 )-COOH. Axít béo thờng có số nguyên tử cacbon chẵn. Những axít béo có chứa số nguyên tử cacbon lẻ đợc tìm thấy ở mỡ cừu, mỡ bò nhng hàm lợng axít béo này thấp (khoảng 1%) nên đôi khi khó phát hiện. Những axít béo no thờng gặp có số nguyên tử cacbon từ C 1 đến C 29 (ví dụ nh axít muravic HCOOH, axít melixinoic C 29 H 59 COOH). Những axít béo no thờng chứa nhiều trong mỡ động vật và một số dầu thực vật nh dầu dừa, dầu cọ, bơ cacao. Axít béo no có nhiệt độ đông đặc cao nên dầu chứa glyxerit của axít béo no thờng bị đông đặc ở ngay nhiệt độ thờng của mùa đông (18-22 0 C). Vì vậy các dầu trên đa vào nhóm dầu cứng. Thành phần axít béo của dầu dừa chiếm tới 60-90% axít béo no, trong dầu cọ: 39-63%, trong bơ cacao 60%. Các nghiên cứu cho thấy vai trò của các axít béo no trong việc làm tăng cholesterol trong máu, gây vữa xơ động mạch, ngời ta chủ trơng giảm mỡ động vật và thay thế bằng dầu thực vật lỏng trong chế độ ăn của ngời có tuổi. Tuy nhiên không phải tất cả các axít béo no đều nguy hiểm nh nhau. Axít myristic làm tăng LDL.C (cholesterol trong lipoprotein có tỷ trọng thấp), axít stearic ít có ảnh hởng, axít lauric có tác động tốt với HDL.C (cholesterol trong lipoprotein có tỷ trọng cao) để hạn chế tác dụng xấu của LDL [4]. Axít béo không no (không bão hòa) Axít béo không no có công thức - C n H 2n-2 O 2 trong mạch cacbonhydro có 1 nối đôi - C n H 2n-4 O 2 trong mạch cacbonhydro có 2 nối đôi - C n H 2n-6 O 2 trong mạch cacbonhydro có 3 nối đôi Axít béo không no của glyxerit chứa nhiều trong dầu thực vật: dầu đậu tơng, dầu vừng, dầu bông. dầu oliu, dầu lanh. Những dầu trên đây thuộc nhóm dầu lỏng. 3 Bảng 2.1. Thành phần axít béo không no chủ yếu của một số loại dầu lỏng Hàm lợng axít béo (%) Tên dầu Oleic (C 18:1 ) Linoleic(C 18:2 ) Linolenic (C 18:3 ) Dầu đậu tơng 23-29 50-57 7-9 Dầu vừng 48,1 48,0 Dầu ngô 42-45 40-48 Dầu hớng dơng 25-35 55-72 Dầu bông 29-44 33-50 Dầu hạt cải 55-60 30-33 Dầu lạc 51-80 7-26 Dầu Oliu 64-85 4-12 Nhìn chung các loại dầu trên đây đều là các loại dầu dùng trong thực phẩm. Công thức của một số axít béo không no: Axít Oleic: CH 3 - (CH 2 ) 7 - CH=CH-(CH 2 ) 7 - COOH Axít linoleic: CH 3 - (CH 2 ) 4 - CH=CH- CH 2 - CH=CH- (CH 2 ) 7 - COOH Axít Linolenic:CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH- (CH 2 ) 7 - COOH Các axít béo trên đây là các axít béo cần thiết mà cơ thể không tự tổng hợp đợc, phải cung cấp từ thức ăn. Các axít này có hoạt tính sinh học cao còn đợc gọi là các axít béo không thay thế. Về cơ chế tác dụng của nhóm axít béo không no nói chung và từng axít béo nói riêng còn nhiều bàn cãi. Song nhìn chung các kết qủa nghiên cứu đều cho thấy rằng các axít béo không no có tác dụng làm giảm cholesterol trong máu. Axít linoleic (C 18:2 ) làm giảm LDL.C, axít linolenic (C 18:3 ) có tác dụng làm giảm triglyxerit máu và điều hòa kết dính tiểu cầu [3]. Trong dầu, mỡ động, thực vật axít béo tồn tại chủ yếu dới dạng liên kết (glyxerit) chủ yếu có một lợng nhỏ ở dạng tự do. 4 2.1.2. Quá trình thủy phân Thủy phân là qúa trình phân hủy glyxerit để tạo thành các axít béo và glyxerin. Đó là phản ứng xảy ra giữa glyxerit và nớc. Qúa trình thủy phân có thể xảy ra ngay trong các hạt có dầu phụ thuộc điều kiện bảo quản chúng. Trong qúa trình khai thác và chế biến dầu cũng có thể xảy ra qúa trình thủy phân. Qúa trình thủy phân xảy ra qua từng giai đoạn thể hiện ở sơ đồ sau: CH 2 OCOR 1 CH 2 OH CHOCOR 2 + H 2 O CHOCOR 2 + R 1 COOH CH 2 OCOR 3 CH 2 OCOR 3 CH 2 OH CH 2 OH CHOCOR 2 + H 2 O CHOCOR 2 + R 3 COOH CH 2 OCOR 3 CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH CHOCOR 2 + H 2 O CHOH + R 2 COOH CH 2 OH CH 2 OH Triglyxerit Diglyxerit Monoglyxerit Glyxerin Các giai đoạn của qúa trình thủy phân xảy ra liên tiếp từ giai đoạn này đến kế tiếp giai đoạn kia. Nếu qúa trình thủy phân không xảy ra đến giai đoạn cuối cùng thì trong sản phẩm thu đợc ngoài axít béo tự do còn có hỗn hợp mono hoặc diglyxerit .Phản ứng thủy phân đều là phản ứng hai chiều vì vậy để chỉ có thể xảy ra chiều tạo thành axít béo (không có phản ứng ngợc lại) ngời ta phải cho lợng nớc lớn hơn 10-15 lần so với lý thuyết. Tốc độ của phản ứng thủy phân dới tác dụng của nớc xảy ra ở nhiệt độ thờng rất nhỏ. Khi tăng nhiệt độ lên đến 100 0 C mặc dù tốc độ thủy phân glyxerit có tăng nhng không 5 [...]... lao động trong nhiều ngành sản xuất Đặc biệt trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dợc công nghiệp hóa chất, da, dệt enzim đợc ứng dụng rộng rãi để chế biến thịt, cá, sữa sản xuất đờng từ tinh bột, sản xuất bánh kẹo, rợu bia sản xuất chất tẩy rửa Viện Công nghiệp Thực phẩm đã có rất nhiều công trình nghiên cứu sản xuất chế phẩm enzim thô [9] và ứng dụng chế phẩm enzim của hãng Novo Đan Mạch trong các... phân nhng nó đợc sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp hóa chất, trong dợc phẩm, mỹ phẩm và công nghiệp dợc phẩm (làm chất định hơng) Axít béo là sản phẩm chính và đợc sử dụng rất nhiều trong công nghiệp hóa chất : sản xuất alcol este, sản 11 xuất xà phòng kim loại và chất tẩy rửa, công nghiệp dệt Axít béo là nguyên liệu quan trọng nh là xơng sống của ngành công nghiệp hóa - olein Nhiều công trình nghiên... hởng không tốt của nó đối với sản phẩm - Có thể ngừng nhanh chóng phản ứng một cách đơn giản - Enzim cố định dễ bảo quản và vận chuyển hơn enzim hòa tan Enzim Lipaza và ứng dụng trong các ngành công nghiệp Hiện nay các enzim lipaza đợc ứng dụng rộng rãi, chúng đợc thu nhận từ động vật thực vật và các vi sinh vật Lipaza vi sinh vật đợc sử dụng trong công nghiệp thực phẩm chủ yếu để sản xuất các sản phẩm. .. tan trong nớc hoặc các dung dịch tơng ứng, những enzim này gọi là enzim hòa tan [2] Trong đa số trờng hợp khi sử dụng thờng cho enzim trực tiếp vào nguyên liệu vì vậy sau phản ứng enzim lẫn vào trong sản phẩm, không tách ra đợc mà nếu tách ra đợc enzim cũng ở dạng không hoạt động Do đó enzim chỉ sử dụng đợc một lần Để tiện lợi cho việc sử dụng và có thể tái sử dụng enzim ngời ta đã nghiên cứu sản xuất. .. Axít béo chng cất đợc đa sang thiết bị ngng tụ, lắng và thu hồi axít béo [18] - Phơng pháp Enzim Những kết qủa nghiên cứu và ứng dụng enzim trên thế giới vài chục năm nay trong công nghiệp đã đem lại hiệu qủa kinh tế lớn, làm tăng đáng kể phẩm chất của sản phẩm mới Sử dụng enzim trong sản xuất cho phép đa ra các sơ đồ, nguyên tắc kỹ thuật mới, đơn giản hóa qúa trình sản xuất tiết kiệm nguyên liệu cải thiện. .. Qúa trình sản xuất cũng có thể thực hiện theo phơng pháp gián đoạn từng mẻ Cho lợng enzim nhất định vào khối nguyên liệu trong thiết bị cánh khuấy, sau phản ứng enzim đợc tách ra bằng cách lọc, sau đó enzim đợc xử lý để tái sử dụng: u việt của việc sử dụng enzim cố định - Giảm giá thành vì có thể sử dụng lặp lại nhiều lần một lợng enzim nhất định, đầu t vốn thấp - Enzim không lẫn trong sản phẩm do đó... giới và trong nớc đã chứng minh rằng dùng dầu lỏng (chứa nhiều axít béo không no) và đặc biệt dùng hỗn hợp axít béo không no làm giảm đợc cholesterol trong máu ở Anh ngời ta đã đa vào khẩu phần ăn kiêng các axít béo no nhóm n-3 và n-6 (nối đôi ở vị trí C3 và C6 trong phân tử axít béo không no) và thấy rằng Cholesterol máu giảm đi nhiều Thậm chí ngời ta đã sản xuất các loại thức ăn có bổ sung axít béo không. .. cứu sử dụng enzim không tan ngày càng phát triển nhanh chóng, cho đến nay ngời ta đã sản xuất đợc các chế phẩm không tan khác nhau của hàng trăm enzim Những enzim đợc gắn lên chất mang gọi là enzim cố định Để nâng cao chất lợng của các chế phẩm enzim hãng Novo Đan Mạch đã cho ra đời nhiều loại enzim cố định và enzim dạng hạt [23] Trong công nghiệp có thể cho enzim cố định vào bể chứa hoặc các cột và. .. aureas 4 Lipaza đặc chủng cho các axít béo không no Chỉ thủy phân axít béo không no ở vị trí cacbon thứ 9 (nghĩa là axít oleic) Nguồn chiết xuất: Geotricum candidum 2.3 Tình hình sản xuất, ứng dụng axít béo và các phụ phẩm trong qúa trình thủy phân glyxerit Trong qúa trình thủy phân triglyxerit các sản phẩm đợc tạo thành là axít béo tự do (phần chính) và glyxerin Glyxerin tuy là phụ phẩm trong qúa... axít béo từ dầu thực vật ngay cả phục vụ cho mục đích mỹ phẩm Do có nhu cầu về hỗn hợp axít béo không thay thế (vitamin F) cho sản xuất thuốc chống rối loạn lipít trong máu, chống bệnh xơ vữa động mạch nên Bệnh viện Trung ơng Quân đội 108 hợp tác Viện Công nghiệp Thực phẩm nghiên cứu công nghệ thủy phân hợp dầu thực 13 vật để tách hỗn hợp axít béo không no không thay thế Thủy phân hỗn hợp axít béo không . nhánh: " ;Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất axít béo không no bằng enzim lipaza sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và dợc phẩm& quot; . nhánh: " ;Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất axít béo không no bằng enzim lipaza sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và dợc phẩm& quot;