Tách chiết Omega-3 từ phụ phẩm chế biến cá

trình thu nhận mỡ cá lỏng được thực hiện theo sơ đồ: 
Sơ đồ 1. Quy trình thu nhận mỡ cá lỏng từ phụ phẩm 
Từ 10 kg phụ phẩm, tiến hành theo quy trình chúng tôi thu nhận được 563,75 g 
mỡ lỏng sạch với các chỉ số: Chỉ số axit 0,4 mg KOH/g; chỉ số xà phòng 198,6 mg 
KOH/g; chỉ số este 198,2 mg KOH/g; chỉ số iot 98,7 g I2/100g, có màu vàng cam, 
trong, có mùi tanh đặc trưng của cá. 
Các tác giả trước đây chủ yếu nghiên cứu thu nhận Omega-3 trên một đối 
tượng cụ thể như cá hồi [10], cá basa, cá trích [1], cá tra [3]. Nguồn vật liệu được sử 
dụng là phần phụ phẩm của quá trình chế biến cá bao gồm cả xương, vây, đuôi Vì 
vậy tỷ lệ mỡ lỏng thu nhận được thấp. Tuy nhiên, dựa trên các chỉ số và đánh giá 
cảm quan, mỡ lỏng này đủ điều kiện cho các nghiên cứu tiếp theo. Để xây dựng quy 
trình tách chiết Omega-3 từ nguồn phụ phẩm, đã tiến hành nghiên cứu các thông số 
ảnh hưởng tới quá trình thủy phân mỡ cá lỏng và làm giàu Omega-3 bằng phương 
pháp tủa ure. 
3.2. Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng tới quá trình chuyển hóa mỡ cá 
lỏng thành axit béo tự do 
Lựa chọn thời gian cho quá trình thủy phân mỡ cá lỏng 
Quá trình thủy phân mỡ cá lỏng được thực hiện ở 70oC với các thời gian thủy 
phân khác nhau: 30; 60; 90; 120; 150 phút. Kết quả thu được bảng 1. 
Gia nhiệt gián tiếp 80oC 
trong 30 phút 
Rửa bằng cồn 70%, 
3 lần 
Ép cơ học 
Phụ phẩm cá
Rửa sạch, xay nhỏ
Mỡ cá thô
Mỡ cá lỏng sạch
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 09, 12 - 2015 88
Bảng 1. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân mỡ cá lỏng 
TT Thời gian (phút) Chỉ số axit (mg KOH/g) Axit béo tự do (%) 
1 Ban đầu 0,4 0,2 
2 30 110,4 55,2 
3 60 156,6 78,3 
4 90 180,7 90,3 
5 120 191,1 95,6 
6 150 191,5 95,8 
Kết quả ở bảng 1, cho thấy thời gian thủy phân mỡ cá lỏng càng lớn thì hiệu 
suất thủy phân càng cao. Thời gian thủy phân tăng từ 30 phút đến 150 phút thì hiệu 
suất thủy phân tăng gấp 1,7 lần thông qua chỉ số axit. Kết quả thủy phân mỡ cá trong 
thời gian 150 phút cho hiệu suất khá cao 95,8%. Mặc dù thời gian hơn kém nhau 30 
phút nhưng hiệu suất chênh lệch giữa hai khoảng thời gian chỉ đạt 0,02%. Vì vậy, để 
tiết kiệm thời gian cho quy trình đã chọn thời gian thủy phân mỡ cá lỏng là 120 phút 
với hiệu suất 95,6%. 
Lựa chọn nhiệt độ cho quá trình thủy phân mỡ cá lỏng 
Nhiệt độ là thông số ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thủy phân mỡ cá và 
chất lượng sản phẩm của hỗn hợp axit béo tự do. Tiến hành thủy phân mỡ cá lỏng tại 
các nhiệt độ: 50; 60; 70; 80 và 90oC. Kết quả thu được trình bày dưới bảng 2. 
Bảng 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình thủy phân mỡ cá lỏng 
TT Nhiệt độ (oC) Chỉ số axit (mg KOH/g) Axit béo tự do (%) 
1 50 170,8 85,4% 
2 60 176,2 88,1% 
3 70 185,1 92,6% 
4 80 196,1 98,1% 
5 90 194,6 97,3% 
Ở nhiệt độ 80oC, hàm lượng axit béo tự do của mỡ cá lỏng đạt tỷ lệ cao nhất 
98,1%. Hàm lượng này có xu hướng giảm khi tăng nhiệt độ lên 90oC, có thể do việc 
tác động nhiệt trong thời gian dài một số axit béo chưa bão hòa bị chuyển hóa, do 
vậy phần trăm axit béo tự do thu được bị giảm xuống. Với kết quả thí nghiệm trên, 
lựa chọn nhiệt độ cho quá trình thủy phân là 80oC. 
Từ kết quả của 2 thí nghiệm, đã tiến hành thủy phân mỡ cá bằng phương pháp 
xà phòng hóa theo các thông số như sau: Mỡ cá được tiến hành thủy phân ở nhiệt độ 
80oC trong khoảng thời gian 120 phút. Hỗn hợp axit béo thu được sau quá trình thủy 
phân được xác định chất lượng theo các chỉ tiêu: 
- Cảm quan: hỗn hợp có màu vàng sáng, trong.
- Hàm lượng axit béo tự do: 98,2% 
- Chỉ số axit: 196,3 mg KOH/g. 
- Chỉ số iot: 108,45 g I2/100g. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 09, 12 - 2015 89
3.3. Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng tới quá trình làm giàu Omega-3 
bằng phương pháp tủa urê 
Hỗn hợp axit béo tự do thu được sau quá trình thủy phân bao gồm các axit béo 
no, axit béo không no một nối đôi và axit béo không no đa nối đôi. Để tăng hàm 
lượng Omega-3 trong sản phẩm cần phải tiến hành làm giàu. Đã lựa chọn phương 
pháp tủa urê để làm giàu vì công nghệ đơn giản, phù hợp với điều kiện nghiên cứu 
thực tế của phòng thí nghiệm. Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng các yếu 
tố đến hiệu suất làm giàu. Đánh giá kết quả thông qua chỉ số iot do chỉ số iot biểu thị 
mức độ không no của dầu mỡ, chỉ số iot càng cao thì mức độ không no càng lớn và 
ngược lại. Đây là một điểm mới trong nghiên cứu vì việc đánh giá thông qua chỉ số 
iot có thể được thực hiện dễ dàng trong phòng thí nghiệm, kết quả có độ chính xác 
cao, ít phụ thuộc và yếu tố khách quan như sự hao hụt dầu do thao tác trong quá 
trình thí nghiệm khi đánh giá bằng việc xác định khối lượng sản phẩm thu được. 
Lựa chọn tỷ lệ urê/axit béo cho quá trình làm giàu 
Tỷ lệ urê/ axit béo là yếu tố ảnh hưởng tới độ tinh sạch và hiệu suất thu hồi của 
Omega-3. Nếu tỷ lệ này quá nhỏ thì urê sẽ không đủ khả năng tạo phức với tất cả 
các axit béo no và axit béo không no một nối đôi dẫn đến độ tinh sạch sẽ không cao 
và ngược lại [5], do đó sẽ làm cho hiệu suất thu hồi các axit béo không no nhiều nối 
đôi thấp và gây lãng phí đối với urê dư thừa. Thí nghiệm này, đã tiến hành khảo sát 
với các tỷ lệ urê/axit béo là 1/1; 2/1; 3/1; 4/1; 5/1 trong điều kiện tỷ lệ cồn/hỗn hợp 
axit béo là 8/1; nhiệt độ kết tinh tạo phức là 4oC. Kết quả thu được ở bảng 3. 
Bảng 3. Tỷ lệ urê/axit béo thích hợp cho quá trình tủa urê 
TT Urê/axit béo (w/w) Chỉ số iot (g I2/100g) 
1 0/1 (chưa xử lý) 108,45 
2 1/1 111,46 
3 2/1 129,20 
4 3/1 134,55 
5 4/1 148,11 
6 5/1 148,80 
Kết quả cho thấy với tỷ lệ urê/axit béo 4/1 và 5/1 cho hiệu quả kết tinh cao nhất 
với chỉ số iot lần lượt là 148,11 và 148,80. Tuy nhiên, sự khác biệt về hiệu suất giữa 
hai tỷ lệ này là không đáng kể. Đã lựa chọn tỷ lệ urê/hỗn hợp axit béo 4/1 để phù hợp 
nhất với thực tế, tỷ lệ này được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo. 
Lựa chon tỷ lệ EtOH/ure cho quá trình làm giàu 
EtOH 96% là dung môi để hòa tan urê và axit béo tạo điều kiện tiếp xúc giữa 
urê với các axit béo tốt hơn. Tỷ lệ EtOH/urê cũng ảnh hưởng tới khả năng làm giàu 
Omega-3 của phương pháp sử dụng. Trong thí nghiệm này, đã khảo sát tỷ lệ 
EtOH/urê là 7/1; 8/1; 9/1; 10/1 với các thông số khác tỷ lệ urê/axit béo là 4/1, nhiệt 
độ kết tinh 4oC. Kết quả thu được ở bảng 4. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 09, 12 - 2015 90
Bảng 4. Tỷ lệ EtOH/hỗn hợp axit béo thích hợp cho quá trình tủa urê 
TT Tỷ lệ EtOH/Urê Chỉ số iot (g I2/100g) 
1 0/1 (chưa xử lý) 108,45 
2 6/1 129,20 
3 7/1 141,40 
4 8/1 144,71 
5 9/1 151,53 
6 10/1 146,70 
Kết quả cho thấy chỉ số iot tăng khi tăng lượng EtOH sử dụng. Thành phần và 
hiệu suất làm giàu đạt cực đại ở tại tỷ lệ 9/1 và bắt đầu có xu hướng giảm ở tỷ lệ 
10/1, chứng tỏ, nếu tăng thêm hàm lượng EtOH thì các axit béo chưa bão hòa đa nối 
đôi nói chung và Omega-3 nói riêng có khuynh hướng tạo phức với urê làm cho 
thành phần và hiệu suất tách của nó giảm. Để thu được hàm lượng Omega-3 cao 
nhất đã chọn tỷ lệ EtOH và hỗn hợp axit béo là 9/1. 
Lựa chọn nhiệt độ cho quá trình tủa urê 
Nhiệt độ có ảnh hưởng đến độ tinh sạch và hiệu suất thu hồi Omega-3, trong 
quá trình kết tinh. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều làm cho việc hình thành mạng 
tinh thể gắn các axit béo no và axit béo không no một nối đôi với urê sẽ kém, dẫn tới 
hiệu suất tạo phức thấp. Hayes và cộng sự, 1998 cho rằng nhiệt độ tạo phức của urê 
không được quá 25oC [6]. Tham khảo kết quả nghiên cứu của các công bố trên thế 
giới và điều kiện ở Việt Nam, trong nghiên cứu này đã lựa chọn nhiệt độ kết tinh là 
20oC; 4oC; 0oC và -25oC với các thông số còn lại tỷ lệ EtOH/urê là 9/1; tỷ lệ urê/axit 
béo là 4/1. 
Bảng 5. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình tủa urê làm giàu Omega-3 
TT Nhiệt độ kết tinh (oC) Chỉ số iot (g I2/100g) 
1 Chưa tủa urê 108,45 
2 20 110,71 
3 4 157,95 
4 0 153,34 
5 -25 137,50 
Qua bảng 5 thấy chỉ số iot của sản phẩm kết tinh ở nhiệt độ 4oC là cao nhất. 
Điều này cũng phù hợp với một số nghiên cứu trước đây của Medina và cộng sự, 
1995 khảo sát nhiệt độ kết tinh từ -36oC đến 36oC và nhận thấy rằng 4oC là nhiệt độ 
kết tinh tối ưu cho quá trình thu nhận EPA và DHA từ dầu cá tuyết [8]. Đã lựa chọn 
nhiệt độ thích hợp nhất cho quá trình kết tinh tạo phức với urê là 4oC. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 09, 12 - 2015 91
3.4. Phân tích kết quả hàm lượng Omega-3 của sản phẩm thu được 
Sau khi nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng, đã tiến hành làm giàu theo các thông số đã 
được tối ưu. Từ 100g hỗn hợp axit béo ban đầu có chỉ số iot 108,45 g I2/100g thu nhận 
được 32 g dầu có chỉ số iot đạt 157,05 g I2/100g. Chỉ số iot tăng lên chứng tỏ chứa 
nhiều axit béo không no đa nối đôi, các axit béo no và axit béo không no 1 nối đôi 
đã tách ra qua quá trình làm giàu. Để khẳng định điều này, mẫu thí nghiệm được 
phân tích bằng sắc ký khí tại Tổng cục Cảnh sát phòng chống tội phạm, Viện Khoa học 
hình sự. Kết quả phân tích được trình bày ở bảng 6. 
Bảng 6. Hàm lượng Omega-3 trước và sau làm giàu bằng phương pháp tủa urê 
STT Axit béo Tên khoa học Hàm lượng 
I. Hàm lượng Omega-3 trước làm giàu 6,1% 
1. C18:3 (n-3) Axit α-linolenic (ALA) 0,3% 
2. C20:5 (n-3) Axit eicosapentaenoic (EPA) 1,7% 
3. C22:6 (n-3) Axit docosahexaenoic (DHA) 4,1% 
II. Hàm lượng Omega-3 sau làm giàu 24,5% 
1. C18:3 (n-3) Axit α-linolenic (ALA) 1,3% 
2. C20:5 (n-3) Axit eicosapentaenoic (EPA) 7,2% 
3. C22:6 (n-3) Axit docosahexaenoic (DHA) 16,1% 
Dựa vào kết quả phân tích ở bảng 6, nhận thấy rằng, phương pháp làm giàu đạt 
kết quả khá tốt. Sau quá trình tủa urê hàm lượng Omega-3 tăng từ 6,1% lên 24,5%. 
Hàm lượng EPA + DHA tăng từ 5,8% lên 23,3% sau khi tủa. So sánh với một số 
công trình đã được công bố trước đây, hàm lượng Omega-3 thu được tốt hơn của kết 
quả Phạm Thị Lan Phương với hàm lượng Omega-3 là 19,523% khi thực hiện phản 
ứng thủy phân bằng siêu âm hóa [3]; Mai Thị Diệu Thảo đạt 24,05% và Lại Mai 
Hương với hàm lượng EPA + DHA đạt 22,8% khi sử dụng phương pháp làm giàu 
bằng kết tinh phân đoạn sử dụng nhiệt độ thấp từ -20oC đến -70oC. Kết quả này cho 
thấy, phương pháp sử dụng là phù hợp với điều kiện nghiên cứu và cho kết quả 
tương đối tốt so với một số nghiên cứu đã được công bố trong nước. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 09, 12 - 2015 92
Từ những kết quả trên, quy trình tổng quát quá tách chiết Omega-3 trong 
phòng thí nghiệm được xây dựng như sau: 
Sơ đồ 2. Quy trình tách chiết Omega-3 từ phụ phẩm trong quá trình 
chế biến cá ở quy mô phòng thí nghiệm 
Sản phẩm Omega-3 đã được phân tích chất lượng thông qua các chỉ số như màu 
sắc cảm quan, chỉ số axít và chỉ số iot. Kết quả cho thấy Omega-3 thu được có màu 
vàng sáng, trong; chỉ số axit đạt 195,01 mg KOH/g, và chỉ số iot 157,05g I2/100g. 
Rửa bằng EtOH 
70%, 3 lần 
Ép cơ học 
1. NaOH 7N 
2. H2SO4 3M 
Mỡ cá thô
Phụ phẩm cá
Rửa sạch, xay nhỏ
Mỡ cá lỏng sạch
Gia nhiệt 80oC 
trong 120 phút 
Thủy phân mỡ lỏng 
EtOH/Urê: 9/1 
Urê/axit béo: 4/1 
Gia nhiệt 60oC 
trong 20 phút 
Hỗn hợp axit béo tự do 
Phức kết tinh 
n-hexan
Kết tinh tạo phức 24h, 
nhiệt độ 4oC 
Lọc 
Tách nước Na2SO4 khan 
Cô quay đuổi dung môi 
OMEGA-3 
Gia nhiệt gián 
tiếp ở 80 ÷ 85oC 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 09, 12 - 2015 93
4. KẾT LUẬN 
- Chuyển hóa mỡ cá lỏng từ dạng triglyxerit thành dạng axit béo tự do bao 
gồm các axit béo bão hòa và không bão hòa bằng phương pháp thủy phân trong thời 
gian 120 phút ở nhiệt độ 80oC cho hàm lượng axit béo tự do 98,2%. 
- Điều kiện tối ưu cho quá trình làm giàu Omega-3 từ hỗn hợp axit béo bằng 
phương pháp tủa urê gồm: Tỷ lệ urê/axit béo là 4/1; tỷ lệ EtOH/urê là 9/1, nhiệt độ 
kết tinh 4oC, thời gian 24h. 
- Đã xây dựng quy trình tách Omega-3 từ phụ phẩm cá với hàm lượng Omega-3 
sau quá trình làm giàu tăng từ 6,1% lên 24,5% trong đó hàm lượng DHA và EPA 
chiếm đến 23,2%. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Lại Mai Hương, Kết tinh phân đoạn axit béo không no nhiều nối đôi từ 
dầu cá trích và cá basa, Tạp chí hóa học, 2007, 45(5):559-564. 
2. Lê Thị Mỹ Hương. Sản xuất sản phẩm thủy phân protein từ đầu cá vây 
vàng bằng protease thương mại, Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản, 
2012, 2:25-30. 
3. Phạm Thị Lệ Thu, Phạm Thị Lan Phương, Bước đầu thử nghiệm trích ly 
Omega-3 từ mỡ cá tra, Tuyển tập Hội nghị khoa học trẻ ngành thủy sản Toàn 
quốc lần thứ IV, 2013, 1:64-69. 
4. Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức 
Hợi, Lê Doãn Diên, Hóa sinh công nghiệp, Nxb. Khoa học và kỹ thuật, Hà 
Nội, 2004, tr.175-180. 
5. Darren J Holub, Bruce J. Holub. Omega-3 fatty acids from fish oils and 
cardiovascular disease, Molecular and Cellular Biochemistry, 2004, 
263:217-225. 
6. Hayes D.G., Bengtsson Y.C., Alstine J.M.V., Setterwall F., Urea 
complexation for the rapid, ecologically responsible fractionation of fatty 
acids from seed oil, J. Am. Oil Chem. Soc, 1998, 75:1403-1409. 
7. Innis, S.M., Fatty acids and early human development. Early Human 
development, 2007, 83(12):761-766. 
8. Medina A.R., Giménez A.G., Camacho F.G., Pérez J.A.S., Grima E.M., 
Gómez A.C., Concentration and purification of stearidonic, eicosapentaenoic, 
and docosahexaenoic acids from cod liver oil and the marine microalga 
Isochrysis galbana, J. Am. Oil Chem. Soc, 1995, 22:575-583. 
9. Shannon E. Ethier, Producing Omega -3 polysaturated fatty acid from 
biotiesel waste glycerol by microalgae fermentation, Biological Systems 
Engineering, 2010, 65:7-21. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 09, 12 - 2015 94
10. Shucheng Liu, Chaohua Zhang, Pengzhi Hong, Hongwu Ji, Concentration of 
docosahexanoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA) of tuna oil by 
urea complexation: optimazation of process parameters, Journal of food 
engineering, 2006, 73:203-209. 
SUMMARY 
EXTRACTION OF OMEGA-3 FROM BY-PRODUCT OF 
FISH PROCESSING 
In this paper, extraction of Omega-3 fatty acid from by-product of fish processing 
is studied. The by-product of fish processing is cleaned and heated at 80oC for collecting 
liquid fat. It is then transfered to free fatty acid by chemical reaction at temperature 80oC 
for 120 minutes. The enrichment process of Omega-3 fatty acid from free fatty acid by 
urea complexation is studied. The optimum conditions are: the urea/fatty acid ratio is 
4/1; the ethanol/urea ratio is 9/1; the crystallization time is 24h and the crystallization 
temperature is 4oC. The content of Omega-3 fatty acid is 24,5% of total polyunsaturated 
fatty acids, DHA and EPA account for 16,1% and 7,2%, respectively. 
Từ khóa: Omega-3, DHA, EPA, fish waste. 
Nhận bài ngày 08 tháng 6 năm 2015 
Hoàn thiện ngày 12 tháng 9 năm 2015 
Phân viện Công nghệ Sinh học, Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga