Download luận án tiến sĩ ngành hóa học với đề tài: Nghiên cứu sử dụng kết hợp hệ enzyme trong chiết tách và làm giàu một số sản phẩm nguồn gốc thiên nhiên, cho các bạn làm luận án tham khảo Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620 Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://baocaothuctap.net

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HOÀNG THỊ BÍCH
Nghiªn cøu sö dông kÕt hîp enzyme trong chiÕt t¸ch
vµ lµm giµu mét sè s¶n phÈm nguån gèc thiªn nhiªn
LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC
HÀ NỘI - 2017

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HOÀNG THỊ BÍCH
Nghiªn cøu sö dông kÕt hîp enzyme trong chiÕt t¸ch
vµ lµm giµu mét sè s¶n phÈm nguån gèc thiªn nhiªn
Chuyên ngành: Hóa học các hợp chất tự nhiên
Mã số: 62.44.01.17
LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC
Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Lê Mai Hương
2. PGS.TS. Nguyễn Quyết Chiến
HÀ NỘI - 2017

3. i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân, được hình thành
và phát triển từ những quan điểm của cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS.
Lê Mai Hương và PGS.TS. Nguyễn Quyết Chiến, có tham khảo thêm các tài liệu đáng
tin cậy, có nguồn gốc rõ ràng. Các số liệu, kết quả trong luận án là hoàn toàn trung
thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận án này.
Tác giả luận án
Hoàng Thị Bích

4. ii
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS. TS. Lê
Mai Hương và PGS. TS. Nguyễn Quyết Chiến, những người thầy bằng cả tâm huyết
của mình đã hướng dẫn tôi về khoa học, gợi mở cho tôi các ý tưởng nghiên cứu và chia
sẻ nhiều vấn đề của cuộc sống trong suốt thời gian tôi nghiên cứu luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới GS. TS. Phạm Quốc Long - Viện trưởng Viện Hóa
học các Hợp chất thiên nhiên, cùng ban lãnh đạo Viện, bộ phận đào tạo của Viện Hóa
học các Hợp chất thiên nhiên đã tạo điều kiện rất nhiều cho tôi hoàn thành luận án
của mình
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, các anh chị phụ trách của Học Viện Khoa
học Công nghệ, đã tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành luận án của mình.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị em đồng nghiệp Trung tâm Nghiên cứu
và Phát triển các SPTN đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành công
trình nghiên cứu này.
Tôi cảm ơn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học tạo chế phẩm
acid béo đa nối đôi (n3 - PUFA) từ nguyên liệu tự nhiên bổ sung vào thức ăn ương
nuôi một số đối tượng cá biển chủ lực” và “Nghiên cứu thành phần hóa học, điều tra
và đánh giá chất lượng tinh dầu trầm hiện đang được sản xuất ở Việt Nam”, mã số
VAST 04; đã tài trợ kinh phí.
Tôi xin gửi lời tri ân của mình tới gia đình, bạn bè, những người thân luôn
động viên để tôi có động lực trong công việc và hoàn thành công trình nghiên cứu
khoa học này.
Xin chân thành cảm ơn!
Tác giả
Hoàng Thị Bích

5. iii
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan............................................................................................................... i
Lời cảm ơn ................................................................................................................. ii
Mục lục...................................................................................................................... iii
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt.................................................................... vii
Danh mục bảng ......................................................................................................... ix
Danh mục hình vẽ .......................................................................................................x
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................3
1.1. Tổng quan về ứng dụng công nghệ enzyme - giải pháp “Hóa học xanh”
trong chiết xuất và làm giàu các sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên... 3
1.1.1. “Hóa học xanh” trong chiết xuất và làm giàu các sản phẩm có nguồn
gốc thiên nhiên ............................................................................... 3
1.1.2. Cơ sở ứng dụng enzyme hỗ trợ chiết xuất các sản phẩm có nguồn
gốc thiên nhiên ............................................................................... 4
1.1.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân bởi enzyme..... 7
1.1.4. Lợi ích và khó khăn khi ứng dụng công nghệ EAE....................... 9
1.2. Các enzyme sử dụng trong công nghệ enzyme hỗ trợ chưng cất (EAD) và
enzyme hỗ trợ chiết xuất (EAE)............................................................. 10
1.2.1. Các enzyme phân giải cấu trúc thành tế bào nguyên liệu
lignocellulose ............................................................................... 10
1.2.2. Enzyme protease phân giải cấu trúc nguyên liệu giàu protein..... 16
1.2.3. Enzyme lipase thủy phân lipid thành axit béo tự do .................... 19
1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ enzyme trong chiết xuất và
làm giàu các hợp chất thiên nhiên trong và ngoài nước......................... 22
1.3.1. Các nghiên cứu trên thế giới ........................................................ 22
1.3.2. Các nghiên cứu trong nước .......................................................... 26
1.4. Tổng quan về quế Cinnamomum cassia ................................................ 27

6. iv
1.4.1. Giới thiệu về Quế C.cassia........................................................... 27
1.4.2. Những nghiên cứu về thành phần hóa học C. cassia ................... 29
1.4.3. Những nghiên cứu về hoạt tính sinh học C. cassia...................... 31
1.4.4. Các phương pháp chiết xuất tinh dầu quế.................................... 33
1.5. Tổng quan về cá ngừ.............................................................................. 35
1.5.1. Sản lượng và giá trị dinh dưỡng của phụ phẩm cá ngừ................ 35
1.5.2. Dầu cá và các axit béo không no đa nối đôi n-3 PUFA ............... 37
1.5.3. Các phương pháp chiết xuất lipid và làm giàu các axit béo không
no.................................................................................................. 39
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.....41
2.1. Nguyên liệu............................................................................................ 42
2.1.1. Mẫu nguyên liệu........................................................................... 42
2.1.2. Enzyme sử dụng trong nghiên cứu............................................... 43
2.1.3. Bộ chủng vi sinh vật kiểm định.................................................... 44
2.1.4. Dòng tế bào .................................................................................. 45
2.2. Hóa chất, thiết bị .................................................................................... 45
2.2.1. Hóa chất........................................................................................ 45
2.2.2. Thiết bị ......................................................................................... 46
2.3. Phương pháp nghiên cứu........................................................................ 46
2.3.1. Các phương pháp phân tích hóa sinh ........................................... 46
2.3.2. Các phương pháp phân tích thành phần hóa học ......................... 46
2.3.3. Các phương pháp xác định hoạt độ enzyme ................................ 47
2.3.4. Các phương pháp thủy phân......................................................... 49
2.3.5. Các phương pháp xác định sản phẩm thủy phân.......................... 50
2.3.6. Phương pháp làm giàu các axit béo bằng kết tinh ure ................. 52
2.3.7. Các phương pháp nghiên cứu điều kiện tối ưu .................................. 52
2.3.8. Các phương pháp xác định hoạt tính sinh học ............................. 53
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM .............................................................................54
3.1. Nghiên cứu ứng dụng enzyme kết hợp trong chưng cất tinh dầu từ các bộ
phận khác nhau của cây quế Cinnamomum cassia ................................ 54

7. v
3.1.1. Nghiên cứu phân tích thành phần chất nền và tinh dầu của mẫu cành
lá và mẫu vỏ quế C. cassia........................................................... 55
3.1.2. Nghiên cứu tác động của việc xử lý nguyên liệu với enzyme lên quá
trình chưng cất tinh dầu................................................................ 55
3.1.3. Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu cho quá trình ứng dụng hệ enzyme
kết hợp Laccase-Htec2 ................................................................ 58
3.2. Nghiên cứu thăm dò ứng dụng hệ enzyme kết hợp Laccase-Htec2 trong
chưng cất tinh dầu trầm hương từ gỗ cây gió bầu Aquilaria crassna...... 60
3.2.1. Nghiên cứu phân tích thành phần chất nền của bột gỗ gió bầu A.
crassna........................................................................................... 60
3.2.2. Nghiên cứu thăm dò tác động của việc xử lý enzyme Laccase- Htec2
lên quá trình chưng cất tinh dầu từ bột gỗ gió bầu A. crassna ........ 60
3.3. Nghiên cứu ứng dụng enzyme kết hợp trong chiết xuất lipid và làm giàu
các axit béo n-3 PUFA từ đầu cá ngừ vây vàng Thunnus albarcares ... 61
3.3.1. Nghiên cứu thành phần chất nền và lipid tổng của một số loại đầu
cá ngừ của Việt Nam.................................................................... 62
3.3.2. Nghiên cứu ứng dụng enzyme protease trong chiết xuất lipid từ đầu
cá ngừ vây vàng T. albarcares..................................................... 62
3.3.3. Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase kết hợp ure trong quá trình
làm giàu các axit béo n-3 PUFA của dầu đầu cá ngừ vây vàng T.
albacares ...................................................................................... 64
CHƯƠNG 4. KÊT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................66
4.1. Kết quả nghiên cứu ứng dụng enzyme kết hợp trong chưng cất tinh dầu
từ các bộ phận khác nhau của cây quế Cinnamomum cassia................. 66
4.1.1. Kết quả phân tích các chất nền và tinh dầu của cành lá và vỏ quế C.
cassia............................................................................................ 66
4.1.2. Tác động của việc xử lý nguyên liệu với enzyme lên quá trình chưng
cất tinh dầu từ cành lá quế C. cassia............................................ 71
4.1.3. Tác động của việc xử lý nguyên liệu với enzyme lên quá trình chưng
cất tinh dầu từ vỏ quế C. cassia ................................................... 85

8. vi
4.1.4. Kết quả tìm điều kiện tối ưu cho quá trình ứng dụng hệ enzyme kết
hợp Laccase-Htec2 trong chưng cất tinh dầu từ cành lá và vỏ quế . 95
4.2. Kết quả thăm dò ứng dụng hệ enzyme kết hợp Laccase-Htec2 trong chưng
cất tinh dầu trầm hương từ gỗ cây gió bầu Aquilaria crassna............. 106
4.2.1. Kết quả phân tích thành phần chất nền của bột gỗ gió bầu A.
crassna........................................................................................ 106
4.2.2. Kết quả thăm dò tác động hệ enzyme Laccase - Htec2 lên hàm lượng
và thành phần tinh dầu trầm hương từ gỗ cây gió bầu A.
crassna ....................................................................................... 107
4.3. Kết quả nghiên cứu ứng dụng enzyme kết hợp trong chiết xuất lipid và làm
giàu các axit béo n-3 PUFA từ đầu cá ngừ vây vàng Thunnus
albarcares............................................................................................. 111
4.3.1. Kết quả nghiên cứu các chất nền và thành phần axit béo của một số
loại đầu cá ngừ của Việt Nam .................................................... 111
4.3.2. Kết quả nghiên cứu ứng dụng enzyme trong chiết xuất lipid từ đầu
cá ngừ vây vàng T. albarcares................................................... 115
4.3.3. Kết quả nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase CRL trong quá trình
làm giàu các axit béo n-3 PUFA của dầu đầu cá ngừ vây vàng T.
albacares bằng phương pháp ure ............................................... 118
4.3.4. Đề xuất qui trình công nghệ ứng dụng enzyme kết hợp trong chiết
xuất lipid và làm giàu n-3 PUFA từ đầu cá ngừ vây vàng T.
albacares .................................................................................... 126
KẾT LUẬN................................................................................................ 130
KIẾN NGHỊ............................................................................................... 132
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN
QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............................................................................ 133
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................. 134
PHỤ LỤC

9. vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt
ALA : Alpha linolenic acid Axit Alpha linolenic
CMC : Carboxymethylcellulose Carboxymethylcellulose
DHA : Docosahexaenoic acid Axit Docosahexaenoic
DMSO : Dimethyl Sulphoxide Dimethyl Sulphoxide
DNS : 3,5-dinitrosalicylic acid 3,5-dinitrosalicylic acid
DPA : Docosapentaenoic acid Axit Docosapentaenoic
DPPH : Diphenylpicrylhydrazyl Diphenylpicrylhydrazyl
EAD : Enzyme assisted distillation Chưng cất có enzyme hỗ trợ
EAE : Enzyme assisted extraction Chiết xuất có enzyme hỗ trợ
EAMD : Enzyme assisted microway extraction Chiết xuất có enzyme kết hợp vi
sóng
EDTA : Ethylene Diamine Triacetic Acid Ethylene Diamine Triacetic Acid
EPA : Eicosapentaenoic acid Axit Eicosapentaenoic
FAO : Food and Agriculture Organization of
the United Nations
Tổ chức Lương nông Thế giới
FPH : Fish protein hydrolysate Protein thủy phân từ cá
GC : Gas chromatography Sắc ký khí
GC-MS : Gas chromatography mass spectrometry Sắc ký kết hợp khối phổ
HD : Hydrodistillation Chưng cất lôi cuốn hơi nước
Hep-G2 : Human hepatocellular carcinoma Dòng tế bào ung thư gan
HPLC : High Performanc/e liquid
chromatography
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
Htec2 : Cellic HTec2 Enzyme Enzym Cellic HTec2
IC50 : Inhibitory concentration at 50% Nồng độ ức chế 50%
KPH : Không phát hiện
Laccase : Laccase enzyme Enzym laccase

10. viii
LD100 : Lethal Dose at 100% Liều lượng gây chết cho 100% số
động vật thử nghiệm
LU : Human lung adenocarcinoma Dòng tế bào ung thư phổi
MCF-7 : Michigan Cancer Foundation 7 Dòng tế bào ung thư vú
MIC : Minimum Inhibitory Concentration Nồng độ ức chế tối thiểu
MTT :(3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-
Diphenyltetrazolium Bromide
(3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-
Diphenyltetrazolium Bromide
MUFA : Monounsaturated fatty acid Axit béo không no 1 nối đôi
NO : Nitric oxid Nitơ mônôxit
PUFA : Polyunsaturated fatty acid Axit béo không no đa nối đôi
RD : Human rhabdomyosarcoma Dòng tế bào ung thư mô liên kết
SCFE : Supercritical fluid extraction Chiết Siêu tới hạn
SE : Solvent extraction Chiết xuất bằng dung môi
SFA : Saturated fatty acid Axit béo no
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
TLC : Thin layer chromatography Sắc ký lớp mỏng
TT : Thứ tự
TS : Transition state Trạng thái chuyển
USD : United States dollar Đô la Mỹ
USDA : United States Department of
Agriculture
Bộ Nông nghiệp Hoa kỳ
VSV : Vi sinh vật

11. ix
DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Thành phần lignocellulose trong một số loại sinh khối.........................11
Bảng 1.2. Tỉ lệ các thành phần của cá ngừ ...................................................36
Bảng 3.1. Một số thông số thủy phân nguyên liệu cành lá quế và vỏ quế..............56
Bảng 3.2. Một số thông số của quá trình thủy phân bởi enzyme protease..............62
Bảng 4.1. Kết quả phân tích chất nền của nguyên liệu ...........................................66
Bảng 4.2. Kết quả phân tích thành phần hóa học của tinh dầu ...............................67
Bảng 4.3. Kết quả khảo sát tác động của việc xử lý nguyên liệu với enzyme lên mức
độ thủy phân các chất nền và hiệu suất chưng cất tinh dầu từ cành lá quế..............72
Bảng 4.4. Hàm lượng tinh dầu thu nhận theo thời gian chưng cất mẫu cành lá quế có
và không có enzyme hỗ trợ.......................................................................................73
Bảng 4.5. Kết quả phân tích GC-MS các thành phần hóa học của tinh dầu thu được
từ cành lá quế có và không có xử lý với enzyme......................................................79
Bảng 4.6a. Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định.................................81
Bảng 4.6b. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào trên 03 dòng tế bào ung thư.........82
Bảng 4.6c. Kết quả thử khả năng ức chế sự sinh NO trên tế bào RAW 264.7.........83
Bảng 4.6d. Kết quả thử hoạt tính chống oxy hóa trên hệ DPPH...............................84
Bảng 4.7. Kết quả khảo sát tác động của việc xử lý nguyên liệu với enzyme lên mức
độ thủy phân thành tế bào và hiệu suất chưng cất tinh dầu từ vỏ quế......................85
Bảng 4.8. Hàm lượng tinh dầu theo thời gian chưng cất mẫu vỏ quế có và không có
enzyme hỗ trợ...........................................................................................................87
Bảng 4.9. Kết quả phân tích GC-MS các thành phần hóa học của tinh dầu thu được
từ vỏ quế có và không có xử lý với enzyme.............................................................93
Bảng 4.10a. Giá trị ở các mức của các yếu tố ảnh hưởng.......................................100
Bảng 4.10b. Ma trận kế hoạch hóa và kết quả thực nghiệm...................................101
Bảng 4.11a. Kết quả phân tích thành phần bột gỗ gió bầu A. crassna...................107
Bảng 4.11b. Kết quả phân tích thành phần hóa học của tinh dầu trầm hương thu được
từ gỗ cây gió bầu A. crassna bằng 2 phương pháp khác nhau.....................................107
Bảng 4.12. Thành phần các chất nền của một số loại đầu cá ngừ của Việt Nam...........111

12. x
Bảng 4.13. Thành phần axit béo trong các mẫu lipid thu được từ đầu một số loài cá
ngừ của Việt Nam..................................................................................................113
Bảng 4.14. Sản phẩm của quá trình chiết xuất lipid..............................................115
Bảng 4.15. Thành phần axit béo của các lipid chiết xuất từ đầu cá ngừ vây vàng
T. albacare bằng các phương pháp khác nhau....................................................116
Bảng 4.16a. Ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân lipid thành axit béo tự do
của lipase CRL......................................................................................................119
Bảng 4.16b. So sánh giá trị thực nghiệm và tính toán ảnh hưởng của yếu tố pH......120
Bảng 4.17a. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân lipid thành axit béo tự
do của lipase CRL..................................................................................................120
Bảng 4.17b. So sánh giá trị thực nghiệm và tính toán ảnh hưởng của yếu tố nhiệt
độ...........................................................................................................................121
Bảng 4.18a. Ảnh hưởng tỷ lệ enzyme/cơ chất đến quá trình thủy phân lipid thành
axit béo tự do của lipase CRL...............................................................................121
Bảng 4.18b. So sánh giá trị thực nghiệm và tính toán ảnh hưởng tỷ lệ enzyme/cơ chất
...............................................................................................................................122
Bảng 4.19a. Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến quá trình thủy phân lipid thành axit
béo tự do của enzyme lipase..................................................................................122
Bảng 4.19b. So sánh giá trị thực nghiệm và tính toán ảnh hưởng của thời gian thủy phân
...............................................................................................................................122
Bảng 4.20. Thành phần axit béo trước và sau khi làm giàu n-3 PUFA.................124
Bảng 4.21a. Các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm axit béo giàu n-3 PUFA................129
Bảng 4.21b. Các thành phần axit amin tự do của sản phẩm bột đạm hòa tan giàu axit
amin........................................................................................................................129

13. xi
DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1. So sánh năng lượng của phản ứng có và không có xúc tác nhờ
enzyme............................................................................................ 5
Hình 1.2. Chiết xuất các hoạt chất liên kết với mạng lưới lignocellulose 6
Hình 1.3. Công nghệ enzyme kết hợp dung môi sinh học chiết xuất các hợp
chất thiên nhiên............................................................................... 7
Hình 1.4a. Các đơn vị cơ bản của lignin....................................................... 11
Hình 1.4b. Cấu trúc của lignin ...................................................................... 12
Hình 1.5a. Công thức hóa học của cellulose ................................................ 13
Hình 1.5b. Cơ chế phân giải cellulose của hệ enzyme cellulase ................. 14
Hình 1.6a. Cấu trúc polymer xylan .............................................................. 15
Hình 1.6b. Enzyme xylanolytic liên quan đến quá trình phân giải xylan..... 15
Hình 1.7. Phản ứng thủy phân protein của enzyme protease........................ 17
Hình 1.8. Phân tử lipid và các vị trí thủy phân của enyme lipase................. 20
Hình 1.9a. Cành lá và hoa C. cassia ............................................................. 27
Hình 1.9b. Cây C. cassia............................................................................... 27
Hình 1.10a. Một số polyphenol trong quế Cinnamomum............................. 29
Hình 1.10b. Một số thành phần chính và phụ trong tinh dầu C. cassia........ 30
Hình 1.11. Sơ đồ chưng cất tinh dầu quế có nồi hơi riêng............................ 34
Hình 1.12. Cấu trúc của một số acid béo nhóm n-3 PUFA .......................... 38
Hình 2.1. Mẫu cành lá quế Cinnamomum cassia.......................................... 42
Hình 2.2. Mẫu vỏ quế Cinnamomum cassia ................................................. 42
Hình 2.3. Mẫu bột gỗ cây gió bầu Aquilaria crassna................................... 42
Hình 2.4. Mẫu đầu cá ngừ vây vàng Thunnus albacares.............................. 43
Hình 2.5. Đồ thị đường chuẩn Glucose theo phương pháp DNS.................. 51
Hình 2.6. Đồ thị đường chuẩn protein .......................................................... 51
Hình 3.1. Qui trình nghiên cứu ứng dụng enzyme trong chiết xuất tinh dầu 54
Hình 3.2. Quy trình nghiên cứu ứng dụng enzyme trong chiết xuất lipid và
làm giàu n-3 PUFA từ đầu cá ngừ................................................ 61

14. xii
Hình 3.3. Ba pha sản phẩm sau ly tâm.......................................................... 63
Hình 4.1a. Một số thành phần thuộc nhóm phenylpropanoid....................... 69
Hinh 4.1b. Một số thành phần thuộc nhóm sesquiterpenoid......................... 70
Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa mức độ thủy phân các chất
nền và hiệu suất chưng cất tinh dầu từ cành lá quế ...................... 72
Hình 4.3. Đồ thị biểu diễn hàm lượng tinh dầu theo thời gian chưng cất mẫu
cành lá quế có và không có enzyme hỗ trợ................................... 74
Hình 4.4a. Sắc ký đồ của tinh dầu cành lá quế chưng cất theo cách thông
thường, nguyên liệu không qua xử lý enzyme............................ 75
Hình 4.4b. Sắc ký đồ tinh dầu cành lá quế, nguyên liệu qua xử lý với enzyme
Laccase EAD.............................................................................. 76
Hình 4.4c. Sắc ký đồ tinh dầu cành lá quế, nguyên liệu qua xử lý với enzyme
Htec2 EAD ................................................................................. 77
Hình 4.4d. Sắc ký đồ tinh dầu cành lá quế, nguyên liệu qua xử lý với hệ
enzyme Laccase-Htec2............................................................... 78
Hình 4.5. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa mức độ thủy phân thành tế
bào và tỷ lệ gia tăng tinh dầu vỏ quế............................................ 86
Hình 4.6. Đồ thị biểu diễn hàm lượng tinh dầu theo thời gian chưng cất mẫu
vỏ quế có và không có enzyme hỗ trợ.......................................... 87
Hình 4.7a. Sắc ký đồ tinh dầu vỏ quế, nguyên liệu không xử lý enzyme..... 89
Hình 4.7b. Sắc ký đồ tinh dầu cành lá quế, nguyên liệu qua xử lý với hệ
enzyme Laccase- EAD ............................................................... 90
Hình 4.7c. Sắc ký đồ tinh dầu vỏ quế, nguyên liệu qua xử lý với hệ enzyme
Htec2-EAD ................................................................................. 91
Hình 4.7d. Sắc ký đồ tinh dầu vỏ quế, nguyên liệu qua xử lý với hệ enzyme
Laccase - Htec2- EAD................................................................ 92
Hình 4.8a. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của của pH lên hàm lượng đường
khử ................................................................................................ 96
Hình 4.8b. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của của nhiệt độ lên hàm lượng
đường khử................................................................................... 97

15. xiii
Hình 4.8c. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ Laccase/cơ chất lên hàm
lượng đường khử......................................................................... 97
Hình 4.8d. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ Htec2/cơ chất lên hàm
lượng đường khử......................................................................... 98
Hình 4.8e. Bảng và đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian lên hàm lượng
đường khử ................................................................................... 99
Hình 4.9a. Mặt đáp ứng vùng tối ưu của cặp yếu tố x1x2 .......................... 104
Hình 4.9b. Mặt đáp ứng vùng tối ưu của cặp yếu tố x2x4.......................... 104
Hình 4.9c. Mặt đáp ứng vùng tối ưu của cặp yếu tố x3x5 .......................... 104
Hình 4.10. Sơ đồ quy trình công nghệ ứng dụng hệ enzyme kết hợp Laccase-
Htec trong chưng cất tinh dầu từ cành lá quế C. cassia............ 105
Hình 4.11. Một số thành phần đặc trưng của tinh dầu trầm hương ............ 110
Hình 4.12. Tinh thể ure kết hợp với axit béo bão hòa................................. 123
Hình 4.13. Sắc ký đồ các axit béo sau khi làm giàu ................................... 124
Hình 4.14. Sơ đồ quy trình công nghệ ứng dụng enzyme kết hợp trong chiết
xuất lipid và làm làm giàu n-3 PUFA từ đầu cá ngừ vây vàng. 126

16. 1
MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trường cũng như sức khỏe người tiêu dùng đã dẫn đến nhu cầu
cấp thiết là tìm ra các phương pháp thu nhận các sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên
theo hướng “Xanh” nhằm tăng năng suất, giảm thời gian, tận dụng hiệu quả nguồn
nguyên liệu và giảm ô nhiễm môi trường. Rất nhiều các nỗ lực nghiên cứu để cải
thiện năng suất cũng như chất lượng các hoạt chất, trong đó ứng dụng công nghệ
enzyme hỗ trợ quá trình chiết xuất các hợp chất thiên nhiên đang phát triển mạnh mẽ
trong vài chục năm trở lại đây và bước đầu đưa ra tính khả thi trong công nghiệp. Đây
được coi là một trong những giải pháp “Xanh” trong chiết xuất các HCTN do giảm
lượng dung môi, sử dụng các dung môi thay thế, tạo ra các sản phẩm sạch “organic”
và phế liệu của quá trình cũng ở dạng dễ phân hủy, giảm nguy cơ gây ô nhiễm môi
trường.
Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm cộng với đường bờ biển trải dài
qua nhiều vĩ tuyến khác nhau nên nguồn tài nguyên thiên nhiên của Việt Nam vô
cùng phong phú với hệ thực vật đặc trưng và nguồn sinh vật biển đa dạng. Trong đó
phải kể đến cây Quế (nguồn dược liệu) và cá ngừ (nguồn lợi thủy sản) là những mặt
hàng có giá trị kinh tế, giá trị sử dụng và giá trị xuất khẩu đầy tiềm năng. Sản phẩm
dầu từ quế và cá ngừ ngày càng được chú trọng bởi chúng có giá trị cao. Tinh dầu
quế là mặt hàng xuất khẩu chiến lược, dầu cá ngừ chứa hàm lượng lớn các acid béo
không no đa nối đôi PUFAs (polyunsaturated fatty acids), đặc biệt là nhóm axit béo
không no đa nối đôi thiết yếu omega 3 như DHA và EPA có vai trò quan trọng trong
các lĩnh vực y, dược và công nghiệp thực phẩm. Tuy nhiên trong công nghiệp, quá
trình sản xuất hai loại dầu này vẫn sử dụng các phương pháp truyền thống (cất cuốn
hơi nước, ép nhiệt) chưa phát huy được hết hiệu quả chiết xuất, gây lãng phí nguồn
nguyên liệu.
Ngày nay, những tiến bộ trong công nghệ sinh học, công nghệ enzyme có khả
năng sản xuất một lượng lớn enzyme có hoạt lực cao, phổ cơ chất rộng... thì công
nghệ “XANH” ứng dụng enzyme hỗ trợ quá trình chiết xuất các hợp chất thiên nhiên
(enzyme assisted extraction- EAE) nhằm tăng hiệu suất, thay thế dung môi hữu cơ là

17. 2
vấn đề cấp thiết [134]. Nhằm mục đích tăng hiệu suất chiết tách, phát triển hướng
nghiên cứu mới - chiết xuất và làm giàu các HCTN bằng enzyme hỗ trợ, chúng tôi
lựa chọn đề tài luận án: “Nghiên cứu sử dụng kết hợp hệ enzyme trong chiết tách
và làm giàu một số sản phẩm nguồn gốc thiên nhiên” với các đối tượng được lựa
chọn là cành lá quế, vỏ quế C. cassia, gỗ gió bầu A. crassna và phụ phẩm đầu cá ngừ.
Trong nghiên cứu này, quá trình chưng cất tinh dầu, quá trình chiết xuất lipid, làm
giàu các n-3 PUFA từ phụ phẩm đầu cá ngừ được thử nghiệm kết hợp với một số
enzyme có sẵn nhằm đánh giá hiệu quả tác động của enzyme lên chất lượng sản phẩm
tạo thành. Một số thông số tối ưu của quá trình xử lý bằng enzyme được khảo sát và
tối ưu hóa bằng qui hoạch thực nghiệm.
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ enzyme vào quá trình chiết xuất và làm giàu
các sản phẩm tinh dầu (từ lá và cành quế, vỏ quế Cinnamomum cassia, trầm hương
từ gỗ gió bầu Aquilaria crassna) và các axit béo n-3PUFA từ phụ phẩm đầu cá ngừ
nhằm làm tăng hiệu quả và phát triển hướng nghiên cứu “XANH” trong khai thác các
SPTN.
Nội dung chính của luận án bao gồm:
- Nghiên cứu ứng dụng enzyme kết hợp trong chưng cất tinh dầu từ các bộ
phận khác nhau của cây quế Cinnamomum cassia: tác động của việc xử lý nguyên
liệu với enzyme được đánh giá qua hiệu suất, thời gian chưng cất, chất lượng sản
phẩm tinh dầu (thành phần hóa học, hoạt tính sinh học).
- Nghiên cứu thăm dò ứng dụng hệ enzyme kết hợp Laccase-Htec2 trong
chưng cất tinh dầu trầm hương từ gỗ cây gió bầu Aquilaria crassna.
- Nghiên cứu ứng dụng enzyme kết hợp trong chiết xuất lipid và làm giàu các
axit béo n-3 PUFA từ đầu cá ngừ vây vàng Thunnus albarcares: tác động của enzyme
lên quá trình được đánh giá qua thành phần axit béo n-3 PUFA.

18. 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về ứng dụng công nghệ enzyme - giải pháp “Hóa học
xanh” trong chiết xuất và làm giàu các sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên
1.1.1. “Hóa học xanh” trong chiết xuất và làm giàu các sản phẩm có nguồn
gốc thiên nhiên
Mọi sinh vật, đặc biệt là thực vật trên cạn và sinh vật biển đều có chứa các
hoạt chất sinh học có khả năng ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm...
Những hợp chất này được gọi là những hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học.
Phương pháp chiết xuất sử dụng dung môi hữu cơ (solvent extraction- SE) vẫn
đang được sử dụng rộng rãi trong chiết xuất các hợp chất thiên nhiên từ các nguyên
liệu khác nhau như trầm tích, đất, polymer, vi khuẩn, nấm, tảo, vi tảo và phổ biến
nhất là thực vật. Ưu điểm của phương pháp sử dụng dung môi là dễ thao tác, tuy
nhiên, các dung môi lại độc cho người và nguy hại đến môi trường. Nhận thức này
đã dẫn đến nhu cầu ngày càng tăng cho các sản phẩm được sản xuất thông qua quá
trình thân thiện với môi trường còn được gọi “Hóa học xanh” [121].
Hóa học Xanh, còn gọi là hóa học bền vững là một phần của hóa học và công
nghệ hóa học tập trung vào việc tạo ra những sản phẩm, qui trình giảm thiểu việc sử
dụng hoặc phát sinh các chất độc hại. Hóa học xanh tập trung vào phương pháp tiếp
cận công nghệ để ngăn ngừa ô nhiễm, giảm tiêu thụ nguồn tài nguyên không thể tái
tạo. Trong chiết xuất các hợp chất thiên nhiên, quá trình chiết xuất “Xanh” liên quan
đến việc sử dụng các dung môi thân thiện với môi trường sinh thái, nguyên liệu bền
vững và tái tạo, giảm chất thải gây ô nhiễm môi trường [86].
Rất nhiều phương pháp để “Xanh hóa” những qui trình công nghệ hóa học.
Những phương pháp này có thể thực hiện riêng lẻ hoặc phối hợp với các qui trình của
công nghệ hóa học, nhằm mục tiêu làm tăng hiệu suất và giảm lượng thải độc hại.
Trong báo cáo thường niên (xuất bản năm 2011) của cơ quan quản lý năng lượng và
môi trường Pháp (French Environment and Energy Management Agency) với tựa đề:
“Khó khăn khi thay thế hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong quá trình công nghiệp”
đã trình bày các “giải pháp khắc phục kỹ thuật, hạn chế hoặc thay thế các dung môi

19. 4
truyền thống” [86]. Hai trong số các giải pháp đặt ra đã hướng tới ứng dụng công
nghệ enzyme với tự đề:
+ Giải pháp cơ học kết hợp tiền xử lý enzyme
+ Chiết nước kết hợp tiền xử lý enzyme
Ngày nay, những tiến bộ trong xúc tác enzyme, sự đa dạng và sẵn có của các
enzyme công nghiệp cộng với tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng thì
các giải pháp công nghệ, trong đó có công nghệ chiết xuất có enzyme hỗ trợ
(enzyme assisted extraction, viết tắt là EAE) nhằm thay thế dung môi hữu cơ là vấn
đề cấp thiết [134].
1.1.2. Cơ sở ứng dụng enzyme hỗ trợ chiết xuất các sản phẩm có nguồn gốc
thiên nhiên
Enzyme là nhóm protein chuyên biệt hóa cao có vai trò và chức năng sinh học
quan trọng bậc nhất đối với tế bào và cơ thể sống. Enzyme có khả năng xúc tác với
độ đặc hiệu cơ chất lớn, xúc tác đặc hiệu các phản ứng hóa học khác khó thể thực
hiện [14].
Enzyme có tính chất ưu việt hơn hẳn các chất xúc tác hóa học, có hoạt tính xúc
tác lớn. Ở điều kiện thích hợp, hầu hết các enzyme xảy ra với tốc độ nhanh gấp 108
-
1011
lần so với phản ứng không có chất xúc tác. Bên cạnh đó, enzyme có tính đặc
hiệu cao và tác dụng trong điều kiện êm dịu, nhiệt độ thích hợp để enzyme hoạt động
30-50o
C, pH trung tính và áp suất thường. Đặc biệt, hầu hết các enzyme có nguồn
gốc tự nhiên không độc. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong công nghiệp thực phẩm
và y học [32].
Sinh vật thường được cấu tạo từ những đại phân tử tương đối trơ (polypeptid,
polysaccharid) không có khả năng hòa tan trong dung môi hữu cơ [25]. Các hợp chất
thiên nhiên có hoạt tính sinh học thường tồn tại ở dạng không tan hoặc lưu giữ trong
các bào quan dự trữ, hoặc tồn tại tại ở dạng keo kết hợp với các thành phần vách tế
bào [108]. Muốn cắt đứt các liên kết và giải phóng chúng ra khỏi tế bào cần năng
lượng hoạt hóa, tức là mức năng lượng các chất tham gia phản ứng phải đạt được để
cắt đứt các liên kết cần thiết và hình thành các liên kết mới. Về lý thuyết, tốc độ phản
ứng hóa học được xác định bởi giá trị năng lượng hoạt hóa. Năng lượng hoạt hóa
càng lớn thì tốc độ phản ứng càng nhanh và ngược lại.

20. 5
Bất kỳ enzyme nào cũng xúc tác theo trình tự sau:
E + S  ES  EP E+ P
Trong đó, E là enzyme, S là cơ chất, P là sản phẩm phản ứng. ES và EP là
phức hợp enzyme với cơ chất và sản phẩm.
Sơ đồ trên Hình 1.1 cho thấy đường cong của năng lượng phản ứng có và
không có xúc tác enzyme
Hình 1.1. So sánh năng lượng của phản ứng được và không được xúc tác nhờ enzyme [14]
Ghi chú: TSc1, TSc2 và TSc3 là các trạng thái chuyển (transition state)
[ES]: tổ hợp phức hệ enzyme-cơ chất
[EP]: tổ hợp phức hệ enzyme- sản phẩm
- Con đường không có xúc tác chỉ đi qua trạng thái chuyển tiếp TS*
với năng
lượng tự do Gkhông xúc tác cao, cần mức năng lượng hoạt hóa cao hơn.
- Con đường đi qua phản ứng xúc tác enzyme đi qua các trạng thái chuyển tiếp
TSc1, TSc2 và TSc3, với năng lượng tự do Gcó xúc tác thấp. Chất xúc tác làm giảm năng
lượng hoạt hóa của phản ứng hóa học, nó chỉ tham gia vào các giai đoạn trung gian
mà không tham gia trực tiếp vào phản ứng. Năng lượng liên kết do các tương tác yếu
tạo ra ở trạng thái chuyển tiếp được sử dụng để làm căng hoặc uốn gấp khúc cơ chất,
tạo điều kiện cho enzyme tiếp xúc với cơ chất dễ dàng. Chính vì vậy, enzyme tạo
được thế năng đặc biệt có lợi nhất về mặt năng lượng để thực hiện phản ứng, tạo ra
vô số sản phẩm trong điều kiện nhiệt độ thấp, áp suất thường.

21. 6
Trái với phương pháp dung môi, tách các HCTN nhờ vào mức độ phân cực của
chúng, phương pháp ứng dụng enzyme sử dụng nước là dung môi đặc biệt để hòa tan,
phá vỡ các rào cản ngăn cản sự giải phóng hoạt chất. Lúc này, các hoạt chất đang bị
lưu giữ trong cấu trúc khép kín được giải phóng một cách tự nhiên (Hình 1.2).
Hình 1.2. Chiết xuất các hoạt chất liên kết với mạng lưới lignocellulose [91]
Hình 1.2 miêu tả quá trình chiết xuất hoạt chất liên kết với mạng lưới
lignocellulose thành tế bào thực vật (chủ yếu bao gồm cellulose, hemicellulose và
lignin). Quá trình phân giải chất nền (matrix, ma trận) của thành tế bào đã thúc đẩy
quá trình giải phóng các hoạt chất được dễ dàng và thuận lợi.
Quá trình chiết xuất lipid dưới tác dụng của enzyme protease cũng được áp
dụng nhiều trên nhiều đối tượng sinh vật biển và các hạt có dầu (cấu trúc nguyên liệu
chủ yếu là protein và lipid). Các phân tử lipid thường bị lưu giữ trong chất nền protein
của nguyên liệu. Các enzyme protease thủy phân protein màng tế bào cũng như bên
trong tế bào chất thành các peptid nhỏ hơn và các axit amin, từ đó nới lỏng sự toàn
vẹn của cấu trúc, thúc đẩy quá trình giải phóng dầu khỏi chất nền protein khi kết hợp
với các phương pháp ly tâm hoặc gia nhiệt [128]. Toàn bộ quá trình thủy phân diễn
ra trong điều kiện nhẹ nhàng ở nhiệt độ thấp (40-60o
C) làm cho các chất có hoạt tính
sinh học gần như không bị thay đổi

22. 7
Do tính chất kỵ nước của các cấu tử không hòa tan vào trong nước nên sau xử
lý enzyme, biện pháp cơ học hoặc vật lý được sử dụng để phân tách các hoạt chất ra
khỏi hỗn hợp. Ngày nay, các ứng dụng của công nghệ enzyme trong chiết xuất các
HCTN rất đa dạng, sự kết hợp enzyme với các dung môi sinh học thay thế dung môi
độc hại đã khiến cho EAE thực hiện trên cả các nguyên liệu không phải cây chứa dầu
đã mang đến sự đa dạng cho các sản phẩm được hình thành (Hình 1.3).
Hình 1.3. Công nghệ enzyme kết hợp dung môi sinh học chiết xuất các hợp chất
thiên nhiên
1.1.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân bởi enzyme
Tốc độ thủy phân bằng enzyme chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố [32]:
Ảnh hưởng của nồng độ enzyme: khi nồng độ enzyme thấp, lượng cơ chất
lớn, vận tốc thủy phân phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme. Khi nồng độ
enzyme tăng, tốc độ phản ứng thủy phân tăng đến một giá trị giới hạn V = Vmax thì
nếu nồng độ enzyme tiếp tục tăng, tốc độ phản ứng thủy phân bởi enzyme tăng không
đáng kể, thậm chí không 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.
Khi nồng độ cơ chất thấp, nhiều phân tử enzyme có trung tâm hoạt động tự do
và sự cung cấp hạn chế cơ chất sẽ xác định tốc độ phản ứng. Ngược lại nồng độ cơ

23. 8
chất cao, hầu hết các trung tâm hoạt động bị chiếm lĩnh do đó lúc này số lượng phân
tử enzyme lại là yếu tố quyết định phản ứng.
Ảnh hưởng của các chất kìm hãm: chất kìm hãm (hay chất ức chế) là những
chất vô cơ hay hữu cơ mà khi có sự hiện diện của chúng, enzyme có thể bị giảm hoặc
mất hoạt tính. Với mỗi enzyme ta có các chất kìm hãm khác nhau, vì vậy, khi sử dụng
enzyme ta phải biết rõ các chất kìm hàm nó để điều chỉnh phản ứng.
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 enzyme, các chất này có bản chất hóa
học khác nhau, có thể là ion kim loại, anion hoặc các chất hữu cơ. Tuy nhiên, các chất
hoạt hóa chỉ có tác dụng giới hạn nồng độ xác định. Khi dùng quá nồng độ cho phép,
hoạt độ enzyme này sẽ giảm.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: bản chất của enzyme là protein nên khi tăng hay
giảm nhiệt độ thường có thể ảnh hưởng tới hoạt tính xúc tác của enzyme, enzyme thể
hiện hoạt tính cao nhất ở một giới hạn nhiệt độ thích hợp nhất định. Thông thường
đối với đa số enzyme thì nhiệt độ thích hợp nằm trong khoảng từ 40 - 50o
C, ở nhiệt
độ lớn hơn 70o
C đa số enzyme bị mất hoạt tính. Do vậy, nhiệt độ 70o
C gọi là nhiệt
độ tới hạn của enzyme.
Tốc độ của phản ứng tăng lên cùng với sự tăng của nhiệt độ. Nhưng khi vượt
quá phạm vi nào đó, các phản ứng được enzyme xúc tác bị ảnh hưởng do sự biến tính
của phân tử protein-enzyme. Kết quả này phụ thuộc vào nhiệt độ tối thích của enzyme,
là nhiệt độ mà tại đó tốc độ phản ứng enzyme đạt cực đại. Mỗi enzyme có nhiệt độ
tối thích khác nhau. Sự khác nhau này tùy thuộc vào nguồn gốc của các enzyme, tùy
theo từng điều kiện từng sự khác nhau về tính nhạy cảm với nhiệt độ của phân tử
protein-enzyme.
Ảnh hưởng của pH: pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt tính của enzyme vì
pH ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất. Đa số enzyme có khoảng pH thích hợp
trong vùng trung tính từ 5-7, một số enzyme protease, pH thích hợp nằm trong vùng
axit (pepsin,…) hoặc nằm trong vùng kiềm (trypsin, subtilin,...). Với từng enzyme,
giá trị pH thích hợp có thể thay đổi khi nhiệt độ, loại cơ chất,... thay đổi.

24. 9
Ảnh hưởng của thời gian thủy phân: thời gian thủy phân cần thích hợp để
enzyme 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 enzyme, nồng độ cơ chất,
pH, nhiệt độ, sự có mặt của chất hoạt hóa, ức chế... Trong thực tế, thời gian thủy phân
phải xác định bằng thực nghiệm và kinh nghiệm thực tế cho từng quá trình thủy phân
cụ thể.
Ngoài ra, còn một số các yếu tố khác ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như tỷ
lệ nước/cơ chất, tốc độ khuấy,...
1.1.4. Lợi ích và khó khăn khi ứng dụng công nghệ EAE
Lợi ích của công nghệ EAE
- Công nghệ EAE ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm
Trong thực tế, các phương pháp chiết xuất truyền thống thường sử dụng
phương pháp vật lý như ép, cất... chưa cho hiệu quả cao. Công nghệ EAE thường cho
kết quả tăng hiệu suất do tác động phân giải thành tế bào của enzyme đã giải phóng
dễ dàng hơn các hoạt chất vốn bị lưu giữ trong cấu trúc chất nền thành tế bào (thực
vật) hay chất nền protein tăng tính thấm của màng tế bào do đó dẫn đến năng suất cao
hơn khi chưng cất. [65], [81], [94], [161]. Mặt khác, enzyme thường hoạt động trong
điều kiện nhiệt độ thường 40-50o
C, pH trung tính 5-7 nên ít ảnh hưởng đến hoạt chất
chiết xuất, cho chất lượng sản phẩm thường cao hơn so với các phương pháp truyền
thống (sử dụng hóa chất, nhiệt độ, áp suất cao...).
- Công nghệ EAE cho các sản phẩm phụ có giá trị gia tăng
Bên cạnh các sản phẩm chính của quá trình, EAE còn có các sản phẩm thủy
phân có giá trị gia tăng như các protein, polysaccharid, polyphenol... Quá trình thu
nhận các sản phẩm này không những không ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm
chính mà còn có tác động có lợi giúp cho quá trình giải phóng hoạt chất thuận lợi
hơn, giảm sự biến chất của sản phẩm.
- Công nghệ EAE tác động lên thời gian chiết
Các phương pháp sử dụng dung môi hữu cơ cần thời gian ngâm chiết kéo dài
nếu thiếu sự hỗ trợ của siêu âm, vi sóng, soxhlet... Enzyme có cường lực xúc tác lớn,

25. 10
tốc độ phản ứng nhanh, chỉ vài phút (ribonucelase), vài giờ (protease,...). Sau quá
trình thủy phân, các hoạt chất đã được giải phóng ở dạng tự do hoặc liên kết lỏng lẻo
với cơ chất, chỉ cần một tác động nhỏ như năng lượng nhiệt hay ly tâm cũng đủ để
phân tách chúng khỏi hỗn hợp. Do đó, thời gian chiết xuất nhanh hơn so với không
xử lý enzyme.
- Công nghệ EAE thân thiện với môi trường
EAE đã giảm thiểu việc sử dụng dung môi, giảm lượng phế thải, chuyển hóa
phế liệu thành dạng đơn giản, có thể tận dụng triệt để nguồn nguyên liệu, giảm các
nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.
Khó khăn khi ứng dụng công nghệ EAE
Công nghệ EAE còn hạn chế về khả năng thương mại và công nghệ như:
- Giá các enzyme là tương đối đắt khi xử lý khối lượng lớn nguyên liệu thô;
- Chế phẩm enzyme có sẵn có thể không hoàn toàn thủy phân thành tế bào
thực vật, hạn chế hiệu suất chiết xuất các hợp chất; Vì vậy, tìm được hệ enzyme thích
hợp để phân giải cơ chất là hết sức quan trọng.
- Enzyme dễ chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường. Ở quy mô khác nhau,
enzyme có sự biến động về điểm hoạt động tối ưu như như tỷ lệ phần trăm oxy hòa
tan, nhiệt độ và tỷ lệ enzyme/cơ chất là khác nhau. Do đó, ở qui mô công nghiệp,
kiểm soát các yếu tố phản ứng enzyme là yếu tố then chốt quyết định hiệu quả của
quá trình xử lý bằng enzyme.
Hiệu suất chiết của các hợp chất hòa tan trong nước phụ thuộc vào tất cả công
nghệ (enzyme, cơ học,...) để làm tăng khả năng hòa tan vào nước của chúng. Do đó,
sử dụng enzyme hỗ trợ phải hiểu biết đầy đủ về thành phần thành tế bào, hoạt tính
enzyme và ảnh hưởng của điều kiện tiền xử lý và điều kiện thực nghiệm để đảm bảo
việc xử lý bằng enzyme được hiệu quả. Tuy nhiên, nếu những hạn chế trên có thể
được khắc phục, xử lý bằng enzyme dựa trên một qui trình tối ưu sẽ không chỉ làm
tăng năng suất chiết, mà còn tăng chất lượng sản phẩm khi qui trình chiết xuất được
thực hiện ở nhiệt độ thấp, áp suất thường.
1.2. Các enzyme sử dụng trong công nghệ enzyme hỗ trợ chưng cất (EAD)
và enzyme hỗ trợ chiết xuất (EAE)
1.2.1. Các enzyme phân giải cấu trúc thành tế bào nguyên liệu lignocellulose

26. 11
Một số thành phần lignocellulose của một vài nguyên liệu thực vật được
Kumar, 2009 khảo sát [110] và chỉ ra trong Bảng 1.1:
Bảng 1.1. Thành phần lignocellulose trong một số loại sinh khối
Nguyên liệu
lignocellulose
Hàm lượng (%)
Cellulose Hemicellulose Lignin
Gỗ cứng 40-55 24-40 18-25
Gỗ mềm 45-50 25-35 25-35
Cỏ 25-40 35-50 10-30
Rơm lúa mì 30 50 15
Lá 15-20 80-85 0
Bảng 1.1 cho thấy, thành phần lignocellulose ở các cây thân gỗ gồm khoảng 40-
45% (trọng lượng khô) cellulose, 24-40% hemicellulose (ít pectin hơn vì các khoảng
trống giữa các sợi cellulose nhỏ) và lignin (chiếm tới 18-25% trọng lượng khô). Vì vậy,
cấu trúc tế bào ở gỗ cứng bền vững hơn rất nhiều so với lá không có hoặc rất ít lignin.
Do sự phức tạp của cấu trúc thực vật nên sự phân giải của lignocellulose là một quá trình
đa enzyme liên quan đến sự biến đổi thủy phân và oxy hóa.
1.2.1.1. Quá trình oxy hóa loại lignin
Lignin là một hợp chất cao phân tử đặc biệt của thực vật, thường tập trung ở
những mô hóa gỗ, là chất kết dính tế bào, làm tăng độ bền cơ học, chống thấm nước
qua vách tế bào mô xylem, ngăn cản sự xâm nhập của vi sinh vật. Lignin là sản phẩm
ngưng tụ của 3 thành phần chủ yếu gồm trans--coumaryl, trans-coniferyl, và trans-
sinapyl alcohol theo tỷ lệ khác nhau [39].
Hình 1.4a. Các đơn vị cơ bản của lignin [39]
Các polymer này có các liên kết ngang (cross-linked) với nhau tạo nên mạng

27. 12
lưới polymer - lignin.
Hình 1.4b. Cấu trúc của lignin [39]
Lignin tạo liên kết hóa học với hemicellulose và ngay cả với cellulose (nhưng
không nhiều). Độ bền hóa học của những liên kết này phụ thuộc vào bản chất liên
kết, cấu trúc hóa học của lignin và các gốc đường tham gia liên kết. Carbon alpha
(Cα) trong cấu trúc phenyl propane là nơi có khả năng tạo liên kết cao nhất với khối
hemicellulose. Ngược lại, các đường nằm ở mạch nhánh như arabinose, galactose, và
4-O-methylglucuronic acid là các nhóm thường liên kết với lignin. Các liên kết có
thể là ether, ester (liên kết với xylan qua 4-O-methyl-D-glucuronic acid), hay
glycoside (phản ứng giữa nhóm khử của hemicellulose và nhóm OH phenolic của
lignin) [63].
Các ligninase là các enzyme phân hủy lignin. Ba enzyme quan trọng được
công nhận rộng rãi có khả năng oxy hóa lignin là LiP (lignin peroxidase), MnP
(mangan peroxidase) và Laccase (polyphenol oxidase) [55]. Nấm đảm
Basidiomycetes (nấm mục trắng -white rot fungy) và nấm mục nâu là nhóm sản sinh
hiệu quả nhất của các ligninase.

28. 13
Phân hủy lignin được khởi động thông qua việc sản xuất oxy tự do gốc tự do
nấm mục trắng (white rot fungy) và nấm mục nâu (brown rot fungy). Các gốc oxy
được sản xuất thông qua các phản ứng Fenton và sau đó tấn công các phần lignin của
vách tế bào thực vật và tạo điều kiện cho các protein enzyme khác xâm nhập cấu trúc
lignocellulose [63].
Trong số 3 enzyme, laccase (EC 1.10.3.2, p- diphenol oxidase) là enzyme oxy
hóa khử có khả năng oxy hóa diphenol và các hợp chất có liên quan, sử dụng oxy
phân tử làm chất nhận điện tử. Không giống như lignin peroxidase và peroxidase
mangan, laccase có lợi thế hơn peroxidase trong việc sử dụng oxy như một cofactor,
có khả năng xúc tác cho quá trình oxy hóa của các hợp chất hữu cơ trong sự vắng mặt
của H2O2 hoặc Mn2+
, cho phép laccase được áp dụng hiệu quả trong công nghiệp, bao
gồm tẩy trắng trong công nghiệp giấy, loại màu của thuốc nhuộm, loại bỏ các loại
thuốc diệt cỏ từ ngũ cốc cây trồng và phân hủy sinh học và bioconversion thực phẩm
và chất thải nông nghiệp [95]. Chính quá trình oxy hóa mở vòng thơm của các enzyme
phân giải lignin sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các enzyme cellulase và hemicellulase
tấn công, phân giải các bó sợi cellulose, hemicellulose vốn bị lignin che chắn [39].
1.2.1.2. Quá trình phân giải cellulose
Cellulose là polymer được cấu tạo từ các mắt xích β-D-Glucose liên kết với
nhau bởi liên kết β-1,4 glucoside, có công thức cấu tạo là (C6H10O5)n hay
[C6H7O2(OH)3]n trong đó n có thể nằm trong khoảng 5000-14000, là thành phần chủ
yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật [79].
Hình 1.5a. Công thức hóa học của cellulose [79]
Cellulase là enzyme phân hủy các phần cellulose. Cơ chế tác dụng của
cellulase không hoàn toàn rõ ràng, Zhang & cs. xem xét cơ chế hóa học được chấp

29. 14
nhận rộng rãi nhất là sự hiệp đồng của 3 loại enzyme chính.
Hình 1.5b. Cơ chế phân giải cellulose của hệ enzyme cellulase [80]
+ Enzyme nội bào Endoglycanase hay 1,4-β-D-glucan glucanohydrolase (EC
3.2.1.4): Enzyme nội bào endoglycanase hoặc 1,4-β-D-glucan glucanohydrolase là
enzyme thủy phân nội bào liên kết 1,4-β-D-glucosidic trong phân tử cellulose bởi tác
dụng ngẫu nhiên trong chuỗi polymer hình thành các đầu chuỗi khử tự do và các
chuỗi oligosaccharide ngắn. Các endoglucanase không thể thủy phân cellulose tinh
thể hiệu quả nhưng nó sẽ phá vỡ các liên kết tại khu vực vô định hình tương đối dễ
tiếp cận.
+ Exoglucanase: exoglucanase gồm cả 1,4-beta-D-glucan glucanohydrolase
(EC 3.2.1.74), giải phóng D-glucose từ β-glucan và cellodextrin và 1,4-beta-D-glucan
cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91) mà giải phóng D-cellobiose. Tỷ lệ thủy phân của
enzyme cellobiohydrolase ngoại bào bị hạn chế bởi sự sẵn có các đầu chuỗi cellulose.
+ β-glucosidase hay β-D-glucoside glucohydrolase (EC 3.2.1.21): giải phóng
phân tử D-glucose từ đường cellodextrin hòa tan và một loạt các glucoside khác.
1.2.1.3. Quá trình phân giải hemicellulose
Khác với cellulose, hemicellulose là một loại polymer phức tạp và phân nhánh,
độ trùng hợp khoảng 70 đến 200 đơn phân. Hemicellulose chứa cả đường 6 carbon
(gồm glucose, mannose và galactose) và đường 5 carbon (gồm xylose và arabinose)
và một vài acid [110].

30. 15
Ở thực vật bậc cao, thành phần cơ bản của hemicellulose là xylan liên kết với
nhau bằng liên kết β-1,4-D-xylopyranose. Đa số phân tử xylan chứa nhiều nhóm ở
trục chính và chuỗi bên. Các gốc thay thế chủ yếu trên khung chính của xylan là các
gốc acetyl, arabinosyl và glucuronosyl. Các nhóm này có đặc tính liên kết tương tác
cộng hóa trị và không hóa trị với lignin, cellulose và các polymer khác.
Hình 1.6a. Cấu trúc polymer xylan [110]
Hemicellulase là enzyme phân hủy hemicellulose. Do tính chất biến động
nhiều hơn, có nhiều enzyme hoạt động trên hemicellulose. Xylanase và mannanase
là những enzyme phân giải liên kết β-1,4 trong xylan và mannan và giải phóng
oligosaccharide mà có thể thủy phân tiếp thành xylose và mannose bởi β-xylosidase
và β-mannosidase [39].
Hình 1.6b. Enzyme xylanolytic liên quan đến quá trình phân giải xylan
Ac: nhóm acetyl; α-Araf: α-arabinofuranose; α-4-O-Me-GlcA: α-4-O-
methylglucuronic acid
Enzyme acetylxylan esterase là enzyme có thể cắt đứt giữa các nhóm acetyl

31. 16
với 2 hoặc 3 vị trí của gốc xylose và góp phần đóng vai trò thủy phân xylan trong
tự nhiên.
Vi sinh vật phân giải hemicellulose: hemicellulose khác cellulose vì chứa cả
đường pentose và hexose và cũng thường chứa axit uronic. Những vi khuẩn có khả
năng phân giải cellulose thì cũng có khả năng sử dụng hemicellulose. Tuy nhiên,
không phải tất cả các loài sử dụng được hemicellulose đều có khả năng thủy phân
cellulose. Một số loài VSV phân giải hemicellulose là Butyrivibrio fibrisovens,
Lachnospira multiparus và Bacteroides ruminicola…
Enzyme phân giải cellulose, hemicellulose là nhóm enzyme ứng dụng rất nhiều
trong công nghiệp (chỉ sau protease) với các chế phẩm enzyme dạng bột, dịch [14].
Novozyme là công ty sản xuất enzyme lớn với một số sản phẩm thủy phân cellulose và
hemicellulose như Cellic CTec2, Cellic Ctec3, Cellic Htec2 (cellulase và xylanase),
Cellulase 1.5 LFG, Novozyme 188 (β-glucosidase), Novozyme NS50013 (Cellulase),
Novozyme NS5001 (β-glucosidase), Novozyme NS50012 (hỗn hợp glucosidase,
xylanase). Cellic Htec2 là hỗn hợp đa enzyme bao gồm cellulase và xylanase đã được
ứng dụng rất nhiều trong chuyển hóa cellulose của rơm rạ, rong biển thành bioethanol
cho hiệu quả thủy phân cao, phổ cơ chất rộng [29].
1.2.2. Enzyme protease phân giải cấu trúc nguyên liệu giàu protein
Protease hay peptidase (EC.3.4.) là nhóm enzyme thủy phân có khả năng cắt
mối liên kết peptide (-CO~NH-) trong các phân tử polypeptide, protein và một số cơ
chất tương tự thành các axit amin tự do hoặc các peptide phân tử thấp.

32. 17
H2N - CH - CO - NH - CH - CO - ... - NH - CH - COOH
H2N - CH - COOH + H2N - CH - CO.... NH - CH - COOH
Hình 1.7. Phản ứng thủy phân protein của enzyme protease
Đa số enzyme thủy phân (hydrolase) không có nhóm ngoại. Trong trung tâm
hoạt động của chúng có chứa gốc axit amin đặc hiệu. Đối với hydrolase thường chứa
hai nhóm chức. Ví dụ: + Vòng imidazol của histidin + Nhóm hydroxyl (một số axit
amin: serine, threonine) Sự tương tác giữa hai nhóm đặc hiệu (-OH, - imidazol) đã hình
thành tâm ái nhân. Xung quanh trung tâm hoạt động của hydrolase còn chứa nhiều
các axit amin, vai trò của serine có chứa nhóm - OH có tác động rất lớn làm thay đổi
trung tâm hoạt động theo hướng có lợi cho hoạt động xúc tác của enzyme. Do cấu
trúc bậc 3 của phân tử protein-enzyme mà nhóm hydroxyl của serine và vòng
imidazol của histidin gần nhau, tạo ra liên kết hydroxyl giữa gốc - OH của serine với
nitơ bậc 3 của histidin. Nhờ quá trình đó mà nhóm hydroxyl xuất hiện tính chất ái
nhân và có thể tương tác được với liên kết nhị dương của cơ chất.
Các enzyme protease sử dụng phân tách các liên kết peptid đã được ứng dụng
trong công nghiệp thực phẩm từ rất lâu đời. Chủ yếu là protein thực vật và sữa. Từ
những năm 1960, protease được ứng dụng để thủy phân các protein từ cá nhằm hướng
tới nguồn dinh dưỡng giá rẻ. Các protein thủy phân từ cá (FPH- fish protein
hydrolysate) đã được tách chiết bằng phương pháp này đã rất thành công trong sản
xuất thức ăn gia súc, sản xuất protein cô đặc bổ sung vào nước mắm ... [109]. Quá
trình thủy phân protein gắn liền sự giải phóng lipid trong dịch thủy phân nên phương
pháp ly tâm thường được sử dụng để tách lipid. Phế liệu đầu từ cá ngừ đại dương
ngoài protein có giá trị (axit amin thiết yếu 30-35%) còn chứa hàm lượng lipid cao
với các axit béo không no thiết yếu (EPA, DHA 18-22%) [12], [138].
R1 R2 Rx
R1
H2O
R2 Rx

33. 18
Phân loại: Protease được phân làm 2 loại, endopeptidase và exopeptidase.
- Exopeptidase được phân thành 2 loại dựa vào vị trí tác động trên mạch polipeptid.
+ Aminopeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu N tự do của chuỗi
polypeptid để giải phóng ra một axit amin, một dipeptide hoặc tripeptid.
+ Carboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptid ở đầu C của chuỗi
polypeptide và giải phóng ra một axit amin hoặc một dipeptide.
- Endopeptidase gồm serinproteinase và cystein protease
+ Serin proteinase: là những protein chứa nhóm -OH của gốc serine trong trong
tâm hoạt động và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của enzyme.
Nhóm này bao gồm hai nhóm nhỏ: chymotrypsin và subtilisin. Nhóm chymotrypsin
bao gồm các enzyme động vật như chymotrypsin, trypsin và elastase. Nhóm subtilisin
bao gồm hai loại enzyme vi khuẩn như subtilisin Carsberg, subtilisin BPN. Các serine
protease thường hoạt động mạnh ở vùng kiềm tính và thể hiện tính đặc hiệu cơ chất
tương đối rộng.
+ Cysteine protease: các protease chứa nhóm -SH trong trung tâm hoạt động.
Cystein proteinase bao gồm các protein thực vật như papain, bromelain, một vài
protein động vật và kí sinh trùng. Các cystein proteinase thường hoạt động ở vùng
pH trung tính và có tính đặc hiệu cơ chất rộng.
+ Aspatic proteinase: hầu hết các aspartic proteinase thuộc nhóm pepsin có
chứa nhóm carboxyl trong trung tâm hoạt động và thường hoạt động mạnh ở pH trung
tính bao gồm các enzyme tiêu hóa như pepsin, chymosin, cathepsin, renin.
+ Metalloproteinase: là nhóm proteinase tìm thấy ở vi khuẩn, nấm mốc cũng
như các VSV bậc cao, thường hoạt động ở vùng pH trung tính và hoạt độ giảm mạnh
dưới tác dụng của EDTA.
Có thể thu nhận protease từ rất nhiều nguồn khác nhau như động vật, thực vật
hay vi sinh vật. Tuy nhiên, enzyme thực vật và enzyme từ vi sinh vật là hai nhóm
enzyme được ứng dụng nhiều trong công nghiệp. Một số chế phẩm enzyme công
nghiệp thường được sử dụng trong chế biến các sản phẩm giàu protein [32].
- Các chế phẩm enzyme có nguồn gốc thực vật
+ Papain và chymopapain: là hai chế phẩm enzyme chứa chủ yếu là protease

34. 19
và đều nhận được từ mủ nhựa đu đủ Carica Papaya (L) (Caricaceae). Hàm lượng
chymopapain trong nhựa đu đủ lớn hơn papain. Chế phẩm papain có hoạt tính cao
trong phân giải amit và ester, có khả năng chịu nhiệt cao hơn so với các enzyme khác,
nhiệt độ hoạt động tới hạn là 80o
C. Trong khi đó, chymopapain xúc tác thủy phân các
mối liên kết peptid và ester.
+ Physin: thu được từ nhựa quả sung. Trung bình quả xanh trọng lượng từ 10-
15g có thể thu được 100-200 mg physin. Physin tương đối ổn định ở pH 6-8.
+ Bromelain: Enzyme này có nhiều trong lá và vỏ dứa, cũng thủy phân casein
tốt như papain, nhưng đối với hemoglobin vận tốc tăng lên 4 lần. Bromelain là nhóm
endoprotease có khả năng phân cắt các liên kết peptid nội phân tử protein để chuyển
phân tử protein thành các đoạn nhỏ gọi là peptid. Thành phần chủ yếu của Bromelain
có chứa nhóm sulfhydryl thủy giải protein. Trọng lượng phân tử 33.200- 33.500 Da,
bromelain trích ly từ thân dứa có điểm đẳng điện pI 9.55 trong khi trích từ quả lại là
protein acid có điểm đẳng điện pI 4.6.
- Các chế phẩm enzyme có nguồn gốc từ vi sinh vật
+ Alcalase 2.4l, Neutrase 0.5l, Esperase 7.5l, Protamex, Novozyme FM2.0L:
chúng là các chế phẩm enzyme chứa chủ yếu là endopeptidase thu nhận từ vi khuẩn.
Các chế phẩm này được sử dụng để cải thiện các tính chất công nghệ, dinh dưỡng và
hương vị của protein.
+ Flavourzym MG, Kojizyme đây là hỗn hợp của enzyme exo- và endo peptidase
thu nhận từ nấm mốc. Các chế phẩm này dùng để tăng cường thủy phân protein.
Quá trình chiết xuất lipid bằng enzyme thủy phân đạt hiệu quả liên quan đến
việc lựa chọn được loại enzyme protease phù hợp nhằm đảm bảo chất lượng của bột
đạm thủy phân và lipid
1.2.3. Enzyme lipase thủy phân lipid thành axit béo tự do
Các axit béo không no đa nối đôi chuỗi dài n-3 PUFA, đặc biệt là EPA, DHA
có vai trò rất lớn đối với đời sống sức khỏe con người và vật nuôi. Tuy nhiên, dầu cá
bị hạn chế vì chúng chứa một lượng đáng kể các axit béo no và cholesterol [92]. Có
rất nhiều phương pháp làm giàu n-3 PUFA nhưng lipase là phương án được chú ý

35. 20
gần đây bởi chúng phản ứng ở điều kiện nhiệt độ thường, hạn chế sự biến tính các
axit béo mạch dài, đồng thời giảm thiểu lượng dung môi hóa chất sử dụng, thân thiện
với môi trường sinh thái.
Phản ứng thủy phân lipid là một trong những bước kỹ thuật quan trọng để thu
được các axit béo tự do, là yếu tố then chốt dẫn đến hiệu quả quyết định khi kết tinh
ure. Để làm giàu các axit béo không no đa nối đôi PUFA, nâng cao chất lượng sản
phẩm dầu từ đầu cá ngừ, dầu cá thường được thủy phân thành các axit tự do bằng
cách đun nóng với tác nhân axit hoặc kiềm, sau đó kết tinh với ure trong cồn. Phương
pháp này hiệu quả song tốn một lượng hóa chất, gây ô nhiễm môi trường.
Lipase hydrolase (EC 3.1.1.3) là enzyme xúc tác thủy phân triglycerid thành
di, mono glycerid hoặc glyxerol và các axit béo nhờ hoạt động trên bề mặt phân pha
dầu, nước. Lipase là enzyme linh hoạt có thể sử dụng xúc tác nhiều loại phản ứng
khác nhau, có khả năng chịu kiềm, chịu nhiệt. Chính vì thế, lipase được ứng dụng
rộng rãi trong công nghiệp như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp hóa học, công
nghiệp mỹ phẩm, công nghiệp da, trong y dược và các ngành công nghiệp khác.
Lipase xúc tác phản ứng thủy phân cắt đứt lần lượt các liên kết α- ester chứ không cắt
cùng lúc 3 liên kết. Quá trình xúc tác thường chậm hơn so với các enzyme khác như
protease, carbohydradase.
Hình 1.8. Phân tử lipid và các vị trí thủy phân của enyme lipase
Enzyme được kích hoạt tại giao diện dầu-nước do mở nắp cấu tạo của lipase
tại giao diện của hệ thống [20, 21]. Cơ chế liên quan đến sự gắn kết của nhóm acyl
(RCOO -
) trên bề mặt điện tích dương (NH3
+
) và sự gắn kết của ion hydro (H+
) trên
bề mặt mang điện tích âm (COO-
). Nhờ vậy giải phóng các axit béo tự do. Lipase
hydrolase khác với lipase esterase ở điểm chỉ thuỷ phân cơ chất không tan trong nước

36. 21
và hoạt lực được tăng cường khi ở bề mặt phân chia pha cơ chất - nước (interfacial
activation). Vì vậy, hoạt lực tối ưu của lipase chỉ được thể hiện trong hệ nhũ tương,
khi đó thì diện tích tiếp xúc giữa cơ chất và enzyme sẽ tăng lên rất nhiều. Ngoài ra,
không những xúc tác cho hệ nhũ tương bình thường (dầu trong nước), lipase còn hoạt
động mạnh ở những hệ nhũ tương là nước trong dầu và dầu hoà tan trong dung môi
hữu cơ.
Lipase thu từ các nguồn khác nhau và có đặc trưng khác nhau.
- Lipase thu nhận từ động vật: Lipase thu nhận từ những cơ quan, mô của một
số loài động vật có vú đã được nghiên cứu rất nhiều. Bản chất của chúng là những
glycoprotein, phân tử lượng 50 kDa, không có hoặc ít hoạt tính đối với phospholipid.
Lipase của động vật có vú bền ở pH thấp, được hoạt hóa bởi muối mật và đặc hiệu tại
vị trí sn-3 của cơ chất. Lipoprotein lipase người có chức năng thủy phân
triacylglycerol trong chylomicron. Để có hoạt tính thì enzyme này kết hợp với
apolipoprotein C-II để tạo thành dimer và được hoạt hóa bởi heparin. Tuy nhiên,
lipase trong gan thực hiện chức năng chuyển hóa lipoprotein nhưng không liên kết
với apo C-II. Lipase có trong sữa mẹ được hoạt hóa bởi muối mật để giúp trẻ sơ sinh
tiêu hóa chất béo có trong sữa.
- Lipase từ thực vật: Lipase từ thực vật không được chú ý nhiều so với những
nguồn thu nhận khác. Tuy nhiên, gần đây, loại enzyme này đã bắt đầu được quan tâm
và nghiên cứu khá phổ biến. Trong đó, lipase từ những hạt có dầu là được quan tâm
nhất. Những enzyme này nếu khác nhau từ nguồn nguyên liệu thu nhận thì đặc hiệu
về cơ chất, pH tối ưu, khả năng phản ứng với sulfuhydryl, tính kỵ nước cũng khác
nhau. Những enzyme này có quan hệ mật thiết với triacylglycerol có trong bản thân
hạt dầu đó và chỉ được tổng hợp trong quá trình nảy mầm của hạt.
- Lipase từ vi sinh vật: Đây là nguồn enzyme được quan tâm và sản xuất nhiều
nhất theo quy mô công nghiệp. Khác với thực vật và động vật, vi sinh vật được cấu
tạo từ một tế bào, chính vì vậy mà nó có những ưu điểm hơn hẳn động vật và thực
vật. Vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzyme rất lớn trong một khoảng thời gian
ngắn, hoạt tính của enzyme cao hơn hoạt tính của enzyme được tổng hợp từ động vật

37. 22
và thực vật; và ta hoàn toàn có thể điều khiển tốc độ sinh tổng hợp enzyme trong khi
sản xuất.
Lipase được thu nhận từ vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm men và nấm mốc
là những enzyme ngoại bào có tính chất gần giống lipase tuyến tụy. Các loài nấm
mốc có khả năng sinh tổng hợp lipase như: Aspergillus spp., Mucor spp., Rhizopus
spp., Penicillium spp., Geotrichum spp. Đối với nấm men gồm những loài Torulopis
spp., Candida spp. Và vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp lipase bao gồm:
Pseudomonas spp., Achromobacter spp., Staphylococcus spp. Loài vi sinh vật được
sử dụng sản xuất lipase theo quy mô công nghiệp chủ yếu là nấm sợi.
Dựa vào tính đặc hiệu của enzyme lipase, mục đích của quá trình thủy phân
theo nhiều phương thức khác nhau. Lipase được sử dụng để gia tăng hàm lượng các
axit béo n-3 PUFA (EPA, DHA) trong dầu bằng việc thủy phân các thành phần axit
béo no, lipase từ Chromobacterium viscosum, Pseudomonas sp. lại giải phóng tất cả
các loại axit béo [92].
1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ enzyme trong chiết xuất
và làm giàu các hợp chất thiên nhiên trong và ngoài nước
1.3.1. Các nghiên cứu trên thế giới
Có rất nhiều các nghiên cứu đối với các loại cây có dầu [162]. Gần đây, một
số ứng dụng enzyme được sử dụng hỗ trợ tách tinh dầu và các thành phần dễ bay hơi
như:
- Freese & Binnings, (1993) đã sử dụng của enzyme trong quá trình chiết xuất
dầu và tinh dầu từ gừng, tỏi, hạt tiêu đã được báo cáo là tăng năng suất của dầu lên
30-50% so với đối chứng không xử lý enzyme [90].
- Sowbhagya et al. (2009) đã xử lý enzyme cellulase, pectinase, protease và
Viscozyme trước khi chưng cất tinh dầu từ tỏi làm tăng hàm lượng từ (0,39-0,51%)
so với đối chứng (0,28%). Tác giả cũng chứng minh rằng enzyme tạo thuận lợi cho
việc khai thác dầu tỏi, dẫn đến sự gia tăng hiệu suất và ít thay đổi hương vị hay tính
chất hóa lý của dầu [161]. Ngoài ra, Sowbhagya (2011) cũng chứng minh hiệu quả

38. 23
của các enzyme hỗ trợ tách tinh dầu hạt cần tây (Apium graveolens L.), hạt thì là
(Cuminum cyminum L.). Enzyme cellulase, hemicellulase, pectinase, protease và hỗn
hợp cellulase + hemicellulase đều làm tăng sản lượng tinh dầu hạt cần tây (22-27%),
tinh dầu hạt thì là 18-22% so với đối chứng không sử dụng enzyme. Tác giả cũng cho
rằng, enzyme không làm thay đổi bất kỳ đặc tính cảm quan, tính chất vật lý hoặc tính
chất hóa học của tinh dầu. Tuy nhiên, có sự gia tăng đáng kể về thành phần limomene
trong tinh dầu cần tây (82.2%) khi xử lý với cellulase so với đối chứng (63.9%) [163],
[164].
- Theo Boulila A. et al. (2015) tiền xử lý lá Nguyệt Quế (Laurus nobilis L.)
bằng enzyme cellulase, hemicellulase, xylanase và hỗn hợp các enzyme đã tăng hiệu
suất thu nhận tinh dầu lần lượt là 243, 227, 240.54 và 0.48% tương ứng với các
phương án xử lý. Các kết quả phân tích GC-MS cũng cho thấy quá trình xử lý bằng
enzyme không những không làm biến đổi thành phần các hợp chất dễ bay hơi mà
còn làm giàu các thành phần monoterpenoid trong tinh dầu, từ đó làm gia tăng hoạt
tính chống oxy hóa của sản phẩm thông qua thử nghiệm với DPPH và ABTS [58].
- Sayantani Dutta and Paramita Bhattacharjee (2015) đã kết hợp α-amylase với
CO2 siêu tới hạn đã tăng hiệu suất nhựa dầu hạt tiêu lên 2.13 lần khi không xử lý
enzyme trong khi xử lý bằng enzyme (1,25 lần). Quá trình kết hợp enzyme và CO2
đã tăng hiệu suất chiết 53% cũng làm giàu hàm lượng piperin có trong hỗn hợp so
với đối chứng không sử dụng enzyme [154].
Như vậy, vai trò của enzyme ngoài hỗ trợ quá trình chiết tách, làm giảm thời
gian và năng lượng còn gia tăng hàm lượng chất chính trong sản phẩm.
Trên đối tượng sinh vật biển, quá trình chiết xuất lipid và làm giàu các axit
béo không no đa nối đôi PUFA nhờ enzyme hỗ trợ cũng được nghiên cứu.
- Năm 2002, Liaset và cộng sự đã sử dụng enzyme Protamex để thủy phân phế
phụ phẩm của cá hồi sau khi fillet, lượng lipid thu được sau quá trình ly tâm xấp xỉ
77% lượng lipid tổng số có trong nguyên liệu ban đầu và phần lipid này có chứa hàm
lượng EPA và DHA cao [117]. Tác giả cũng cho thấy phương pháp thủy phân bằng
enzyme thu được dầu cá giàu hàm lượng ω-3 với hiệu suất thu hồi cao (khoảng 77%)

39. 24
cũng như thu được nhiều thành phần khác có giá trị như: các peptid và các axit amin
không thay thế [118].
- Linder et al., (2005) đã sử dụng các enzyme protease thương mại khác nhau
là Alcalase, Neutrase và Flavourzyme để tách chiết dầu thô từ đầu cá hồi và enzyme
lipase Aspergillus oryzae (Novozym SP 398) để thủy phân dầu thành các axit béo và
các acylglycerol. Hiệu suất thu hồi dầu cao nhất (17,4% sau 2h) đạt được khi sử dụng
Alcalase, gần với hiệu suất thu hồi dầu đạt được bằng phương pháp Blight and Dyer
(20%), quá trình thủy phân bằng enzyme lipase đạt được 45% trong 24 giờ đã làm
giảm các axit béo no SFA 27,2% xuống 20,2% và làm giàu các axit béo không no đa
nối đôi PUFA từ 41,6% lên 46,5% trong đó DHA từ 9,9% đến 11,6% và EPA từ 3,6%
đến 5,6% [120].
- Dumay và cộng sự (2006) đã nghiên cứu hoàn thiện quy trình thu hồi lipid
và phospholipid từ nội tạng cá mòi sử dụng các enzyme thương mại là Flavourzyme,
Protamex, Alcalase. Quá trình thủy phân tiến hành trong 24h kết hợp khuấy đảo liên
tục. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng lipid tổng số trong các phần chất lỏng
sau khi ly tâm (phần dầu và phần dung dịch) tăng lên (ít nhất 85% các lipid đã được
xác định có trong nguyên liệu có mặt trong các pha này). Quá trình giúp cải thiện
sự thu hồi lipid đối với các ứng dụng mang tính thương mại. Thêm vào đó, các phần
lipid này giàu các phosphoslipid hơn lipid được chiết bằng phương pháp hóa học cổ
điển, đặc biệt là sau khi thủy phân bằng Alcalase [83].
- Laplante và cộng sự (2009) đã tiến hành nghiên cứu so sánh hiệu quả tách
chiết thu hồi dầu từ cá thu và cá trích theo 2 phương pháp tách chiết nhiệt độ thấp là
phương pháp tách chiết bằng CO2 siêu tới hạn và phương pháp thủy phân bằng
enzyme Protamex. Trong đó, quá trình thủy phân được tiến hành ở các điều kiện: pH
7, nhiệt độ 45o
C, thời gian thủy phân 2,5 giờ, tỷ lệ enzyme / nguyên liệu là 0,01%
(w/w), tỷ lệ nước / nguyên liệu là 1/1 (w/w). Kết quả cho thấy hiệu suất thu hồi dầu
từ hai loại cá này đạt được khi sử dụng phương pháp thủy phân cao hơn so với phương
pháp chiết CO2 siêu tới hạn, hay nói cách khác, quá trình tách chiết bằng phương
pháp thủy phân thể hiện hiệu quả có thể so sánh hoặc tốt hơn tách chiết dầu bằng CO2

40. 25
siêu tới hạn. Bên cạnh đó, chi phí sản xuất đối với phương pháp thủy phân lại thấp
hơn, do đó phương pháp này cũng có thể là một lựa chọn tốt hơn khi sản xuất dầu ở
quy mô công nghiệp [108].
- Mbatia (2011) đã sử dụng các loại protease (Protex 30L và Bromelain) để
giải phóng dầu từ phế liệu cá rô sông Nile (Lates niloticus) và cá hồi (Salmon salar).
Hiệu suất thu hồi dầu tương ứng đối với đầu cá rô sông Nile nước ấm và đầu cá hồi
nước lạnh lần lượt là 11,2% và 15,7% khối lượng nguyên liệu. Trong khi đó, việc
tách chiết dầu bằng dung môi hữu cơ từ hai loại nguyên liệu này tương ứng lần lượt
là 13,8% và 17,6%. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc bổ sung nước trong quá trình
thủy phân bằng enzyme làm giảm hiệu suất thu hồi dầu và thời gian thủy phân tốt
nhất cho việc thu hồi dầu là 2 giờ [128].
Nhìn chung, các nghiên cứu thu hồi dầu cá từ các phế liệu của quá trình sản
xuất trên thế giới hiện nay khá đa dạng và ngày càng mở rộng không những về đối
tượng nguyên liệu, phương pháp tách chiết thu hồi dầu mà đi sâu vào khai thác, phát
triển các khía cạnh mới và các lĩnh vực khác nhau của công nghệ sản xuất và tinh chế
dầu cá.
Nối tiếp các công trình nghiên cứu thu hồi dầu thô từ các phế liệu của các loại
cá khác nhau sau quá trình chế biến, các quá trình làm giàu các axit béo không no đa
nối đôi PUFA bằng enzyme lipase cũng được nghiên cứu.
Gámez - Meza và cộng sự (2003) đã nghiên cứu làm tăng hàm lượng DHA và
EPA của dầu cá mòi bằng phương pháp thủy phân và tạo phức với ure. Nghiên cứu
cho thấy sự kết hợp của phương pháp thủy phân bằng enzyme hoặc hóa chất kết hợp
với quá trình tạo phức với ure là một phương pháp hứa hẹn để thu được các axit béo
chưa bão hòa omega-3 nồng độ cao từ dầu cá mòi [92].
Liu và cộng sự (2006) đã nghiên cứu quá trình dùng enzyme để tách chiết dầu
dựa trên việc thủy phân protein từ đầu cá ngừ, sau đó tiến hành bước tạo phức với
ure, thu được hỗn hợp DHA và EPA với độ tinh khiết 85,02% và hiệu suất 25,01%
[122].
Tóm lại, trên thế giới, các nghiên cứu ứng dụng công nghệ enzyme ứng dụng

41. 26
tiền xử lý các nguyên liệu thiên nhiên như động, thực vật, tảo... để chiết xuất các chất
có hoạt tính sinh học. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng sử dụng phương án enzyme
bước đầu đã cho hiệu quả cao và tiềm năng ứng dụng trong công nghiệp, trở thành
một trong những công cụ quan trọng của hóa học xanh, cho phép tạo ra các công nghệ
mới sử dụng các hóa chất thân thiện với môi trường, tiết kiệm về năng lượng và chi
phí. Ứng dụng công nghệ enzyme thường cho kết quả là giảm thời gian chiết, giảm
thiểu việc sử dụng các dung môi và tăng năng suất và chất lượng của sản phẩm.
1.3.2. Các nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, các nghiên cứu ứng dụng enzyme trong chiết xuất các hợp chất
thiên nhiên cũng được quan tâm trong khoảng 20 năm trở lại đây.
Nguyễn Văn Chung (2004) đã sử dụng enzyme α-amylase trong quá trình
chưng cất tinh dầu hồ tiêu đã làm tăng hiệu suất tinh dầu 8% [4].
Lưu Thị Lệ Thủy (2008) đã nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ thu nhận
dầu từ hạt bí đỏ bằng phương pháp enzyme Alcalase và Viscozyme cho hiệu suất lần
lượt 75,7 và 70,3% so với chiết bằng hexan. Sản phẩm dầu tạo ra có chất lượng tương
đương dầu tinh khiết, có giá trị dinh dưỡng cao (hàm lượng axít béo omega-6 > 50%)
[34].
Nguyễn Thị Minh Nguyệt [23] sử dụng enzyme protease, hemicellulase và
carbohydradase trong chiết tách dầu béo và các thành phần của cám gạo. Hiệu suất
thu dầu cám chỉ đạt 77,5% so với phương pháp chiết bằng dung môi hexan nhưng
ngoài dầu béo, sản phẩm thu được là protein có trong cám gạo 75,4% và xơ hòa tan
10,4%. Năm 2007, nhóm nghiên cứu cũng đã tách chiết và làm giàu các axit béo
không no đa nối đôi omega-3 và omega-6 bằng enzyme để ứng dụng trong công
nghiệp thực phẩm và thực phẩm chức năng.
Ứng dụng enzyme trong chiết xuất các HCTN vẫn là hướng mới mẻ đối với các
nghiên cứu trong nước. Chủ yếu các nghiên cứu trên một số loại cây có dầu. Tuy nhiên,
hoạt chất sinh học chứa trong các nguyên liệu thực vật thân gỗ rất đa dạng và phong
phú, sử dụng enzyme để phá vỡ cấu trúc thành tế bào chứa lignocellulose thì chưa có
công trình nghiên cứu nào đề cập, đặc biệt là ứng dụng trên các loại cây chứa tinh dầu,
nguồn nguyên liệu rất giá trị ở các vùng nhiệt đới như Việt Nam.

42. 27
Chiết xuất lipid từ đầu cá ngừ vây vàng cũng đã có một số nghiên cứu trong
nước ứng dụng, tuy nhiên vẫn còn ở dạng sơ khai, chưa đi sâu ứng dụng. Tối ưu hóa
quá trình kép sử dụng hệ enzyme protease và lipase tiền xử lý vào 2 giai đoạn chiết
xuất và làm giàu các axit béo không no đa nối đôi omega-3 từ đầu cá ngừ vây vàng
cho tiềm năng ứng dụng cao trong công nghiệp khi tạo được sản phẩm dầu cá giàu
omega3 đạt tiêu chuẩn thực phẩm. Vì vậy, việc nghiên cứu các vấn đề nêu trên là rất
cần thiết và mang ý nghĩa thực tiễn cao.
1.4. Tổng quan về quế Cinnamomum cassia
1.4.1. Giới thiệu về Quế C.cassia
Quế Cinnamomum cassia còn có tên gọi khác là Quế Đơn, Quế bì, Quế quan,
Quế thanh... Loài này được (Nees & T.Nees) J.Presl miêu tả khoa học đầu tiên năm
1825.
Đặc điểm thực vật: là loại cây lâu năm, thân gỗ, chỉ phát triển ở một số vùng
nhất định có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Cây trưởng thành có kích thước trung bình
12 - 17 m, lá mọc so le, dài và cứng, cuống to, hoa mọc thành chùy ở kẽ những lá
phía trên, quả hình trứng, thuôn, phía dưới có đài tồn tại hoặc nguyên hoặc hơi chia
(Hình 1.9a và 1.9b).
Hình 1.9a. Cành lá và hoa C. cassia Hình 1.9b. Cây Cinnamomum cassia
Nguồn gốc và phân bố: Loài quế Đơn (Cinnamomum cassia) là cây nguyên
sản ở Việt Nam, hiện gặp và phân bố tự nhiên tại một số khu rừng ẩm nhiệt đới ở Việt
Nam (Cúc Phương, núi Đinh...). Đây là loài Quế quen thuộc đã được gây trồng và sử

43. 28
dụng từ lâu đời ở nước ta. Có thể gặp Quế đơn mọc dải rác hoặc gây trồng trên những
diện tích lớn tại nhiều địa phương: Yên Bái, Quảng Ninh, Hà Tây, Ninh Bình, Thanh
Hóa, Nghệ An, Quảng Trị, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Khánh Hòa, Bà Rịa - Vũng Tàu
(núi Đinh)... (Lã Đình Mỡi, 2001) [21].
Công dụng: Từ thời thượng cổ, trước Công nguyên hàng thế kỷ, người Trung
Quốc cũng như cha ông ta đã biết dùng Quế để chữa bệnh như điều trị mãn tính viêm
phế quản, liệt dương, khó thở, thấp khớp...; Trong Tây y, Quế và tinh dầu quế được
sử dụng làm thuốc kích thích tăng khả năng tuần hoàn, tiêu hóa, hô hấp, bài tiết... Quế
cũng được coi là chất kích thích, tăng nhu động ruột và gây co bóp tử cung. Quế
cassia là một thuốc khử nấm, chống dị ứng, ung thư dạ dày, tiêu chảy, làm đổ mồ hôi,
kháng những chất gây đột biến như benzopyren và cyclphosphamid.
Bột quế, tinh dầu Quế được dùng phổ biến để làm phụ gia thực phẩm, gia vị
và hương liệu do chúng có hoạt tính chống đầy hơi, chất chống oxy hóa và chất bảo
quản [146].
Sản xuất và tiêu thụ:
Đến năm 1998, diện tích rừng quế ở nước ta đạt khoảng 61.820 ha (trong đó
có 19.743 ha có thể khai thác) với trữ lượng ước tính khoảng 29.000 - 30.000 tấn
vỏ. Hàng năm Việt Nam xuất khẩu khoảng 1.500 - 2.000 tấn vỏ và 5 - 7 tấn tinh dầu
quế. Theo thống kê của FAO (1998) tổng diện tích quế đến tuổi khai thác tại Quảng
Đông và Quảng Tây (Trung Quốc) vào khoảng 35.000 ha với sản lượng ước chừng
28.000 tấn. Trung Quốc là nước sản xuất, tiêu dùng và xuất khẩu Quế Đơn lớn nhất.
Nước ta là quê hương của loài Quế đơn (C. cassia). Tổng diện tích Quế đơn ở
nước ta vào khoảng 16.000 ha trong đó riêng huyện Văn Yên, Yên Bái, C. cassia
trồng ở 27/27 xã và thị trấn với tổng diện tích khoảng 15.000 ha, trong đó trên 50%
diện tích có thể sẵn sàng cho vỏ cây sau thu hoạch với sản lượng quế vỏ 5.160
tấn/năm, gỗ quế 25.800 m3
và các loại lá và cành (60 - 70 000 tấn/năm) [142].
Vỏ, tinh dầu vỏ, tinh dầu lá của Quế đơn đều là những sản phẩm có giá trị
thương mại cao. Sức tiêu thụ của thị trường thế giới vào khoảng 20 - 30.000 tấn
quế/năm. Các nước nhập khẩu nhiều quế là Hoa Kỳ, Pháp, Canada, Nhật Bản,
Singapor, Ấn Độ và Hồng Kông... Giá mua bán trên thị trường thay đổi trong khoảng

44. 29
3.000 - 4.000 USD/tấn quế vỏ, 52.000-100.000 USD/tấn tinh dầu từ quế vỏ và 30-
35.000 USD/tấn tinh dầu từ lá quế [21].
1.4.2. Những nghiên cứu về thành phần hóa học C. cassia
Các hợp chất chính chủ yếu được chiết xuất và xác định trong vỏ quế gồm:
polyphenols và các phenol dễ bay hơi (2-hydroxycinnamaldehyde, dẫn xuất
cinnamaldehyde), flavan-3-ols [155].
Trong số các polyphenol của quế có chứa vanillic, caffeic, galic, protocatechuic,
p-coumaric và ferulic acid (Hình 1.10a) (Nabavi S.F, 2015) [136].
Vanilic acid Galic acid Protocatechuic acid
Caffeic acid Ferulic acid -coumaric acid
Hình 1.10a. Một số polyphenol trong quế Cinnamomum
Với các hợp chất dễ bay hơi, thành phần hóa học của tinh dầu phụ thuộc vào
bộ phận thực vật mà nó chiết xuất. Ở C. cassia, thành phần chính là trans-
Cinnamaldehyde (70-90%),phụ thuộc vào phương pháp chiết (chưng cất bằng hơi
nước có hàm lượng cao hơn chiết Soxhlet, ngoài ra còn có coumarin, cinnamyl acetat,
2-methoxycinamaldehyde, benzaldehyde, cinnamyl alcohol [21]. Một số thành phần
chính và phụ trong tinh dầu quế C. cassia (Hình 1.10b).
trans- Cinnamaldehyde Coumarin Cinnamyl acetat

45. 30
Methoxycinamaldehyde Benzaldehyde Cinnamyl alcohol
Hình 1.10b. Một số thành phần chính và phụ trong tinh dầu C. cassia
Tinh dầu Quế thuộc tinh dầu phenylpropanoid (C6-C3) do cinnamaldehyde
(hay aldehyde cinnamic) là thành phần quan trọng nhất, quyết định chất lượng tinh
dầu Quế, chiếm từ 70-95% tinh dầu, tạo nên mùi hương đặc trưng của quế [13]. Ngoài
phenylpropanoid và terpen, trong tinh dầu chứa còn chứa các hợp chất dễ bay hơi
khác.
Tinh dầu từ vỏ có màu vàng nâu nhạt, sánh, vị cay, thơm ngọt, nóng, nặng hơn
nước. Tinh dầu từ lá thường có màu nâu đậm và giá trị tinh dầu thường thấp hơn so
với tinh dầu từ vỏ. Thành phần tinh dầu luôn có sự biến động về số lượng giữa các
loài trong cùng một chi, tập quán canh tác, vị trí địa lý, thời gian canh tác...
Tinh dầu cất từ vỏ và cành lá của quế đơn C. cassia có thành phần tương tự
nhau, chủ yếu là cinnamaldehyde (70-90%), ngoài ta còn có coumarin, cinnamyl
acetat, 2-methoxycinamaldehyde, benzaldehyde... với rất ít hoặc không có eugenol.
Trong khi đó, tinh dầu từ vỏ của C. zeylanicum chứa 60-80% cinnamaldehyde và sấp
xỉ 2% eugenol còn tinh dầu từ lá của loài này rất giầu eugenol (70-75%) [22].
Tinh dầu vỏ C. cassia ở Trung Quốc khá phức tạp, có gần 100 hợp chất và
hiện nay đã phát hiện được 93 hợp chất, trong đó nhiều nhất là E-cinnamaldehyde
(65.5%), các hợp chất khác có hàm lượng đáng kể lần lượt là coumarin (8.7%),
cinnamyl acetat (3.6%), methoxycinnamaldehyd (2.7%), benzaldehyde (0.9%)...
Tinh dầu vỏ Quế đơn (C. cassia) được sản xuất từ Australia thì thành phần hóa
học gồm khoảng 40 hợp chất, trong đó chủ yếu là cinnamaldehyde (87,0%), tiếp đến
là benzaldehyd (4,7%), 2-phenylethanol (2,5%), 3- phenylpropanal (2,0%), 1,8-
cineol (0,7%), 4-ethylguaiacol (0,5%), ethyl cinnamat (0,4%), cuminaldehyd (0,4%),
chavicol (0,3%) và coumarin (0,3%); các thành phần còn lại chỉ có hàm lượng không
đáng kể hoặc vết [140].