Tóm tắt luận án Tiến sĩ Hóa hữu cơ: Tổng hợp một số dung môi sâu trên cơ sở 2-alkylbenzimidazole, choline chloride và ứng dụng tách chiết Omega-3,6,9 trong mỡ cá basa ở Đồng bằng Sông Cửu Long

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu đã khảo sát thành phần, hàm lượng acid béo trong mỡ cá basa bằng dung môi truyền thống và xây dựng qui trình tách acid béo ra khỏi phụ phẩm của quá trình chế biến phile cá basa; nghiên cứu tổng hợp các dung môi sâu (Deep Eutectic Solvent) trên cơ sở choline chloride với urea và đồng đẳng (methylurea, thiourea và methylthiourea) xác định tính chất của chúng,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận án Tiến sĩ Hóa hữu cơ: Tổng hợp một số dung môi sâu trên cơ sở 2-alkylbenzimidazole, choline chloride và ứng dụng tách chiết Omega-3,6,9 trong mỡ cá basa ở Đồng bằng Sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÊ THỊ THANH XUÂN TỔNG HỢP MỘT SỐ DUNG MÔI SÂU TRÊN CƠ SỞ 2-ALKYLBENZIMIDAZOLE, CHOLINE CHLORIDE VÀ ỨNG DỤNG TÁCH CHIẾT OMEGA-3,6,9 TRONG MỠ CÁ BASA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 9 44 01 14 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỮU CƠ TP.HCM – 2021
Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. TS. Hồ Sơn Lâm Người hướng dẫn khoa học 2: TS. Cù Thành Sơn Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng … năm 2021…. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam
1 MỞ ĐẦU Hiện nay, nghề nuôi cá đặc biệt là cá basa, cá tra (catfish) phát triển mạnh ở khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long, đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ trong nước và làm nguyên liệu cho chế biến xuất khẩu, thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp thủy sản Việt Nam. Tuy nhiên, cá basa, cá tra chủ yếu được sử dụng phần thịt (phile) cho xuất khẩu và loại mỡ nguyên sinh cho thị trường trong nước. Các phụ phẩm của qui trình chế biến như: đầu, xương, mỡ, da...chưa được tận dụng một cách hiệu quả. Dạng phụ phẩm này từ trước đến nay được dùng làm phân bón hoặc thức ăn gia súc. Nếu không có biện pháp xử lý phù hợp thì không chỉ lãng phí nguồn dinh dưỡng chứa trong đó, mà còn trở thành nguồn gây ô nhiễm cho môi trường. Trong vài năm gần đây, ở Việt Nam có một số công trình nghiên cứu tách các hợp chất omega bằng các phương pháp như: Thủy giải lipid trong môi trường kiềm và kết tủa urea, hoặc sử dụng phương pháp kết tinh phân đoạn ở nhiệt độ thấp… nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của quá trình chế biến cá da trơn. Nhưng nhìn chung các kết quả chỉ mới mang tính chất thăm dò, chưa có công trình nghiên cứu tách các hợp chất Omega-3,6,9 khỏi hỗn hợp acid béo của mỡ cá basa và cá tra. Trên thế giới các phương pháp tách chiết Omega-3,6,9 hiện có trong nghiên cứu và sản xuất như: phương pháp sắc ký, phương pháp chưng cất và enzyme, phương pháp kết tủa urea phức, phương pháp chiết chất lỏng siêu tới hạn… Dung môi sâu là dạng chất lỏng ion thế hệ mới, chúng có thể được tạo ra bằng cách trộn các thành phần thích hợp và đun nóng sẽ tạo ra chất lỏng có điểm đóng băng thấp hơn các thành phần riêng lẻ. Việc hạ thấp điểm đóng băng là kết quả của sự tương tác liên kết hydro giữa tác nhân. Dung môi sâu có tính chất đặc biệt như, hoàn
2 toàn không bay hơi và không có áp suất hơi. Do đó, chúng không gây ra những vấn đề liên quan đến cháy nổ, an toàn cho người vận hành cũng như đối với môi trường sống, như khả năng phân hủy sinh học và khả năng tương thích sinh học. Chúng có thể thay thế các dung môi độc hại, hạn chế gây ô nhiễm môi trường, có khả năng thu hồi và tái sử dụng. Vì vậy chúng là ứng cử viên được sử dụng như là dung môi trong các kỹ thuật tách chiết. Việc tách Omega-3,6,9 khỏi hỗn hợp acid béo cũng như tách riêng từng dạng omega với một hệ dung môi xanh và có chi phí thấp là một vấn đề đang được các nhà nghiên cứu và sản xuất quan tâm. Căn cứ vào nhu cầu thực tế về Omega-3,6,9 tại Việt Nam, cũng như việc phải nâng cao hiệu quả kinh tế của cá da trơn Việt Nam, đáp ứng yêu cầu tính khoa học cao của việc tách và làm giàu Omega-3,6,9 bằng những hệ dung môi xanh và rẻ tiền, chúng tôi đã đề xuất thực hiện công trình “Tổng hợp một số dung môi sâu trên cơ sở 2-alkylbenzimidazole, choline chloride và ứng dụng tách chiết Omega-3,6,9 trong mỡ cá basa ở Đồng bằng Sông Cửu Long” và được Học Viện Khoa học và Công nghệ chấp nhận làm nghiên cứu sinh với luận án có nội dung như trên. * Mục tiêu của đề tài - Tổng hợp các hệ dung môi sâu trên cơ sở choline chloride với các hợp chất, 2-alkylbenzimidazole/ethylene glycol và xác định cấu trúc của chúng. - Sử dụng các dung môi sâu đã tổng hợp được để làm giàu và tách Omega-3,6,9 từ mỡ phế thải theo qui trình nhà máy chế biến cá basa xuất khẩu. * Nội dung của đề tài 1. Khảo sát thành phần, hàm lượng acid béo trong mỡ cá basa bằng dung môi truyền thống và xây dựng qui trình tách acid béo
3 ra khỏi phụ phẩm của quá trình chế biến phile cá basa. 2. Nghiên cứu tổng hợp các dung môi sâu (Deep Eutectic Solvent) trên cơ sở - Choline chloride với urea và đồng đẳng (methylurea, thiourea và methylthiourea) xác định tính chất của chúng. - 2-Alkylbenzimidazole (2-pentylbenzimidazole, 2-heptyl- benzimidazole, 2-octylbenzimidazole, 2-nonylbenzimidazole), và tạo hệ dung môi sâu ethylene glycol/2-alkylbenzimidazole. 3. Sử dụng các dung môi sâu đã tổng hợp để tách và làm giàu Omega-3,6,9 từ nguyên liệu. 4. So sánh quá trình làm giàu và tách Omega-3,6,9 bằng dung môi sâu đã tổng hợp. * Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Tìm ra phương pháp tách và làm giàu Omega-3,6,9 có trong mỡ phụ phẩm của quá trình chế biến cá basa bằng dung môi sâu cho hàm lượng omega cao. Tận dụng một cách có hiệu quả nguồn phụ phẩm trong chế biến xuất khẩu cá basa ở vùng Đồng bằng Sông Cửu Long. Góp phần nâng cao giá trị kinh tế của con cá và bảo vệ môi trường, hướng nghiên cứu này khá mới và có giá trị học thuật cao. Do ở Việt Nam chưa có công trình nghiên cứu tách và làm giàu Omega-3,6,9 từ mỡ của nguồn phế thải trong quá trình chế biến cá basa xuất khẩu bằng dung môi sâu.
4 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1. Sơ lược về chất lỏng ion 1.2. Dung môi sâu-DES (deep eutectic solvent) thế hệ chất lỏng ion mới 1.2.1. Sơ lược về sự hình thành phát triển và ứng dụng của DES Trong những năm đầu của thế kỷ 20, một hệ chất lỏng ion mới dựa trên hỗn hợp của muối amoni bậc bốn (2-hydroxyethyl trimethyl amoni cloride) với một số chất tạo liên kết hydro như amide, glycol hoặc acid carboxylic (mono-diacid) để tạo thành một dung môi có khả năng hòa tan nhiều muối và oxit kim loại, giá thành thấp và dễ tái chế hoặc tự phân hủy mà không gây ô nhiễm môi trường. Chất lỏng ion mới này được gọi là DES (deep eutectic solvent). Những công bố đầu tiên về hệ chất lỏng ion này là của Abbott và cộng sự từ những năm 2001. Để làm nổi bật sự quan tâm ngày càng tăng của DES là dung môi xanh, C. Andrew và các tác giả đã tìm kiếm thông qua cơ sở dữ liệu trích dẫn của Web of Science Citation Database với nhiều công trình nghiên cứu trong lĩnh vực DES. Khi các hợp chất cấu thành DES là các chất chính, như aminoacid, acid hữu cơ, đường hoặc dẫn xuất choline, thì DES được gọi là dung môi eutectic sâu tự nhiên (NADES). Khi xem xét về tính chất hóa lý, NADES có đầy đủ các đặc trưng của nguyên tắc hóa học xanh. 1.2.2. Cơ sở khoa học của các hệ DES Theo Abbott [64], một muối hữu cơ rắn và một tác nhân tạo phức khi trộn theo tỷ lệ phù hợp và đun nóng sẽ tạo ra chất lỏng có điểm đóng băng thấp hơn các thành phần riêng lẻ. Ngoài ra, nhiệt độ của hỗn hợp eutectic nằm dưới điểm sôi của nước. Việc hạ thấp điểm đóng băng là kết quả của sự tương tác liên kết hydro giữa tác nhân
5 tạo phức và muối hữu cơ. Liên kết hydro là một liên kết rất yếu được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa hydro (đã liên kết trong 1 phân tử) với 1 nguyên tử có độ âm điện mạnh có kích thước bé (N,O, F...) ở một phân tử khác hoặc trong cùng một phân tử. Liên kết hydro có thể hình thành giữa các phân tử hoặc trong cùng nội bộ 1 phân tử 1.3. Sơ lược về cá basa, cá tra ở Việt Nam và hàm lượng Omega- 3,6,9 trong cá 1.3.1. Giới thiệu về cá basa, cá tra 1.3.2. Trữ lượng cá basa, cá tra và hàm lượng omega trong cá 1.4. Giá trị và ứng dụng của Omega-3,6,9 trong cuộc sống 1.4.1. Những nghiên cứu về mặt dược lý của omega đối với con người 1.4.2. Giới thiệu về chất béo 1.4.3. Phân loại aicd béo 1.4.4. Giới thiệu về omega 1.5. Một số phương pháp tách chiết Omega-3,6,9 hiện có trong nghiên cứu và sản xuất Phương pháp sắc ký, phương pháp chưng cất và enzyme, kết tinh nhiệt độ thấp hoặc kết tủa urea phức, chất lỏng siêu tới hạn. Việt Nam có một số công trình nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của quá trình chế biến cá da trơn cũng như các phế phẩm chế biến từ cá đã được thực hiện như: phản ứng thủy phân và kết tủa bằng urea để thu nhận các acid béo chưa bão hòa, sử dụng phương pháp kết tinh phân đoạn ở nhiệt độ thấp thu hàm lượng Omega-3 là 22,8- 24,05% [109,110], phương pháp thủy giải lipid trong môi trường kiềm và kết tủa urea để thu được các acid béo gồm acid béo bão hòa và acid béo chưa bão hòa với hàm lượng omega 24,5% [111]. Cũng có các tác giả [112] sử dụng dung môi truyền thống để chiết omega từ mỡ cá basa và thực hiện phương pháp transester hóa để phân tích
6 và xác định thành phần của chúng. Nhìn chung các công bố này chỉ mới mang tính chất thăm dò, chưa có công trình nghiên cứu tách các hợp chất Omega-3,6,9 khỏi hỗn hợp acid béo của mỡ cá basa và cá tra bằng dung môi sâu. CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất, nguyên liệu, dụng cụ tiến hành thí nghiệm 2.2. Chuẩn bị nguyên liệu của cá basa, cá tra 2.2.1. Qui trình xử lý nguyên liệu Nguyên liệu cá basa, cá tra thu từ nhà máy chế biến thủy sản ở Đồng Tháp, sau khi mang về được rửa sạch và để ráo nước, sau đó được tiến hành xẻ thịt theo qui trình của nhà máy sản xuất thủy sản xuất khẩu, thu được 3 phần: Phần mỡ nguyên sinh, thịt (phile) và các phần còn lại (da, đầu, mình, nội tạng…) gộp chung là phụ phẩm trong bảng. Chúng tôi thực hiện ba lần cho các qui trình xẻ thịt để xác định trọng lượng trung bình. Bảng 2.2. Thành phần nguyên liệu ban đầu từ cá basa, cá tra Cá tra Cá basa Trọng lượng Tỷ lệ Trọng lượng Tỷ lệ STT Thành phần (gam) (%) (gam) (%) 1 Mỡ nguyên chất 50 2,3 106 6,06 2 Thịt (phile) 816 37,1 615 35,14 3 Phụ phẩm 1334 60,6 1029 58,8 Tổng 2200 100 1750 100 2.2.2. Phương pháp chiết acid béo từ phụ phẩm Phần phụ phẩm được thêm nước và đun sôi trong 60 phút, để nguội và làm lạnh. Tách phần mỡ thu được từ phụ phẩm và tiến hành chiết xuất nối tiếp lần lượt với hệ dung môi n-hexane-methanol.
7 Methyl hóa: Cao thu được sau chiết xuất được tiến hành methyl hóa với methanol và xúc tác là acid sulfuaric đặc với tỷ lệ Cao/ Methanol/Xúc tác là 50gam/100gam/1gam. Quá trình ester hóa được tiến hành trong bình thủy tinh 200 ml, có gắn sinh hàn hồi lưu trong thời gian 3 giờ ở điều kiện khuấy và gia nhiệt đến 60 oC bằng thiết bị từ tính. Sản phẩm được tiến hành cô quay chân không ở 35 oC để loại bớt methanol dư, sau đó rửa nhiều lần bằng nước cất và làm khan bằng Na2SO4. Mẫu được tiến hành phân tích GC/FID để xác định thành phần hóa học và được giữ nguyên cho các nghiên cứu tách Omega-3,6,9 sau này. 2.3. Các hệ DES đã tổng hợp và sử dụng trong luận án Các hệ DES đã được tổng hợp sử dụng để làm giàu và tách Omega-3,6,9 từ mỡ phế thải của quá trình chế biến cá basa Việt Nam được giới thiệu trong bảng sau Bảng 2.3. Tỷ lệ khối lượng tổng hợp các mẫu DES Hệ DES Tỷ lệ khối lượng (g/g) Methanol/Urea (Mẫu 1, Mẫu 2, Mẫu 3, Mẫu 4) 1:(0,14; 0,2 ; 0,23; 0,25) Choline chloride/urea (Ch/U) 1:1 Choline chloride/methylurea (Ch/MU) 1:1 Choline chloride/thiourea (Ch/Thi) 1:1 Choline chloride/methylthiourea (Ch/MThi) 1:1 Ethylene glycol/ 2-pentylbenzimidazole (EG/Benz-C5) 10:1,5 Ethylene glycol/ 2-heptylbenzimidazole (EG/Benz-C7) 10:1,5 Ethylene glycol/ 2-octylbenzimidazole (EG/Benz-C8) 10:1,5 Ethylene glycol/ 2-nonylbenzimidazole (EG/Benz-C9) 10:1,5 2.4. Tổng hợp DES trên cơ sở choline chloride/urea và các đồng đẳng Phương pháp tổng hợp các chất lỏng dạng DES trên cơ sở choline chloride được áp dụng như sau: Choline chloride và urea
8 được cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt đặt trên bếp khuấy từ có gia nhiệt theo tỷ lệ 1:1, 2:1 và 1:2 về khối lượng và đun nóng ở 60-70 oC có khuấy cho đến khi thu được một chất lỏng đồng nhất. Thực nghiệm cho thấy, chỉ có mẫu với tỷ lệ khối lượng choline chloride/ urea là 1:1 và 2:1, sau khi để nguội vẫn giữ trạng thái lỏng. Còn mẫu 1:2 (urea nhiều hơn) bị kết tinh trở lại. Vì vậy chúng tôi chỉ sử dụng mẫu có tỷ lệ 1:1 trong các nghiên cứu tiếp theo đối với đồng đẳng của urea là methylurea, thiourea, methylthiourea (tỷ lệ chung là 1:1). 2.5. Tổng hợp 2-alkylbenzimidazole và hệ DES (ethylene glycol/ benzimidazole) 2.5.1. Tổng hợp 2-alkylbenzimidazole Phản ứng thực hiện giữa o-phenylenediamine và carboxylic acid tỉ lệ 1:2. Lượng xúc tác đưa vào là 10% trọng lượng các chất tham gia phản ứng. Cho dòng khí argon vào để đuổi không khí ra khỏi bình phản ứng. Thực hiện phản ứng ở áp suất 6-8 atm, nhiệt độ 180 oC có khuấy từ. 2.5.2. Kết hợp ethylene glycol với alkylbenzimidazole để tạo thành hệ DES Hệ dung môi ethylenglycol/alkylbenzimidazole với tỷ lệ từ 10- 25 gam/100 ml ethylenglycol đã được thử nghiệm sơ bộ. Kết quả cho thấy không có nhiều sự khác biệt trong khả năng tách và làm giàu omega. Tuy nhiên khả năng thu hồi alkylbenzimidazole của tỷ lệ 15gam/100ml ethylenglycol là tốt nhất. Sự hao hụt của alkylbenzi- midazole nằm dưới 10%.
9 2.6. Phương pháp phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu và sản phẩm 2.6.1. Phân tích các hợp chất omega bằng phương pháp GC-FID 2.6.2. Các phương pháp phân tích cấu trúc của DES: FTIR, GC/MS, NMR, TGA, DSC 2.6.3. Các phương pháp xác định các tính chất cơ lý của DES. 2.6.4. Phương pháp tính toán hiệu suất 2.7. Phương pháp chiết và tách Omega-3,6,9 khỏi acid béo 2.7.1. Thiết bị và kỹ thuật thực hiện tách Omega-3,6,9 khỏi acid Methyl ester của acid béo, methanol, DES được cho vào bình phản ứng khuấy liên tục và đun nóng ở nhiệt độ 45 oC. Khi hỗn hợp trở nên đồng nhất, được làm mát và sau đó làm lạnh ở 4 oC trong 8 giờ. Hỗn hợp thu được tạo thành hai lớp: lớp trên là chất lỏng, lớp dưới là phần rắn. Rửa phần rắn bằng methanol lạnh. Kết hợp dung dịch rửa này vào lớp chất lỏng ban đầu, làm bay hơi methanol trong thiết bị bay hơi chân không và làm khan. 2.7.2. Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng tách omega CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả chiết acid béo trong từng bộ phận của cá basa, cá tra 3.1.1. Kết quả chiết xuất mỡ nguyên sinh 3.1.2. Kết quả chiết xuất thịt cá (phile) 3.1.3. Kết quả chiết xuất mỡ cá thu từ phụ phẩm Cá basa từ 1029 gam phụ phẩm thu được sau khi thực hiện phile theo quy trình của nhà máy sản xuất thủy sản xuất khẩu, cho thêm nước vào nấu và làm lạnh thu được 86,11 gam mỡ nổi (chiếm
10 8,37% từ tổng phụ phẩm). Tương tự với cá tra từ 1334 gam phụ phẩm, thu được 163 gam mỡ nổi, chiếm 12,22%. Bảng 3.3. Kết quả chiết xuất mỡ thu từ phụ phẩm Sản phẩm mỡ thu STT Cá tra (gam) Cá basa (gam) từ phụ phẩm 1 Cao acid béo 153,69 75,34 2 Bả thải cuối 9,24 8,023 3 Thất thoát 0,07 2,74 Tổng 163,00 86,11 Phần thịt (phile) dùng cho xuất khẩu chỉ nằm ở mức 35-37%. Acid béo trong thịt của hai loại cá gần như bằng nhau và bằng 19,8%. Phụ phẩm-phần không thể xuất khẩu chiếm khá lớn 59-61%. Sau khi xử lý, phần mỡ thu hồi từ phụ phẩm của cá tra là 12,22%, còn của cá basa là 8,37%. Lượng acid béo trong mỡ thu hồi của cá tra là 94,29% trong khi của cá basa là 87,49%. 3.2. Kết quả phân tích và định danh các hợp chất chiết từ cá basa, cá tra 3.2.1. Kết quả phân tích và định danh dịch chiết mỡ nguyên sinh 3.2.2. Kết quả phân tích và định danh dịch chiết thịt (phile) 3.2.3. Kết quả phân tích và định danh dịch chiết mỡ của phụ phẩm Bảng 3.6. Sản phẩm của dịch chiết mỡ từ phụ phẩm STT Mỡ từ phụ phẩm Cá tra (gam) Cá basa (gam) 1 Omega-3,6,9 77,98 38,56 2 Acid béo khác 59.28 34,19 3 Tổng triglycerides 5,06 1,78 4 Không xác định được 11,38 0,81 5 Tổng cao sau chiết xuất 153,69 75,34
11 Hàm lượng các acid béo dạng Omega-3,6,9 trong mỡ từ phụ phẩm của cá tra là 47,84 %, trong khi đó của cá basa là 44,78 %. Tỷ lệ này của các bộ phận khác của cả hai loại cá đều nằm ở giới hạn cao từ 27-34%. Tỷ lệ Omega-3 và Omega-6 trên tổng omega của mỡ nguyên sinh của cá basa đạt 92,26% chứng minh giá trị dinh dưỡng. 3.2.4. Kết luận về nguyên liệu Hàm lượng các hợp chất Omega-3,6,9 trong các bộ phận của cá tra và cá basa khá cao, đặc biệt là Omega-3 và Omega-6. Hơn nữa trong phần phụ phẩm của hai loại cá này có chứa nhiều hợp chất acid béo dạng omega. 3.2.5. Methyl ester của nguyên liệu (mỡ phụ phẩm của cá basa) Cao acid béo được tiến hành phản ứng ester hóa để chuyển thành methyl ester (methanol/acid béo = 3/1, nhiệt độ 65 oC, thời gian 3 giờ trong điều kiện khuấy mạnh). Bảng 3.10. Hàm lượng các hợp chất trước và sau khi ester hóa STT Acid béo Cao chiết (%) Methyl ester (%) 1 Acid béo bão hòa 31,37 35,58 2 Acid béo chưa bão hòa 2,85 3,35 3 Omega-3,6,9 59,15 56,97 4 Không xác định được 6,63 4,12 Tổng 100 100 Thành phần hoá học của mẫu sau khi tách và phản ứng ester hóa với methanol không khác biệt đáng kể. Tổng hàm lượng Omega- 3,6,9 trong nguyên liệu là khoảng 57%; 39% là acid béo không phải là acid béo dạng Omega-3,6,9; 4% là các chất không xác định. Thành phần hóa học của methyl ester nguyên liệu trong bảng 3.11 sau đây
12 sẽ được dùng cho các nghiên cứu tách và làm giàu Omega-3,6,9 khi sử dụng các chất lỏng ion đã tổng hợp. Bảng 3.11. Thành phần hóa học của các acid béo trong methyl ester Methyl ester Dạng acid Tên của các dạng acid béo trong metyl ester (%) Myristic acid (14:0) 1,96 Palmitic acid(16:0) 26,55 Acid bão hòa Stearic acid (18:0) 6,78 Arachidic acid(20:0) 0,29 Acid chưa Palmitoleic acid (16:1) 3,35 bão hòa α-Linolenic acid (ALA) 18:3 (n-3) 0,46 Eicosatrienoic acid 20:3 (n-3) 0,15 Omega-3 Eicosapentaenoic acid (EPA) 20:5 (n-3) 0,42 Docosahexaenoic acid (DHA) 22:6 (n-3) và 0,63 Nervonic acid 24:1 (n-9) Linoleic acid (LA) 18:2 (n-6) 12,41 γ-Linolenic acid (GLA) 18:3 (n-6) 1,05 Omega-6 Eicosadienoic acid 20:2 (n-6) 0,55 Eicosatrienoic acid 20:3 (n-6) 0,18 Arachidonic acid (AA) 20:4 (n-6) 0,48 Oleic acid 18:1 (n-9) 40,21 Omega-9 Eicosenoic acid 20:1 (n-9) 0,42 Tổng acid béo 95,89 Không xác định và thất thoát 4,11 Tổng 100
13 3.3. Kết quả tổng hợp DES trên cơ sở choline chloride với urea và các đồng đẳng 3.3.1. Kết quả phân tích FTIR và TGA 3.3.1.1. Choline chloride với urea FTIR νmax (KBr) cm-1: của urea 3352, 3442 cm-1 (N-H), 1667 cm-1 (C=O) của amide, 1457 cm-1 (C-N), của choline chloride 3376 cm-1 (O-H), 3019, 2956 và 2907 cm-1 (-CH2, -CH3), 1087, 1347, 1478 cm-1 của (C-O), 1643, 1206 cm-1 (C-N), của choline chloride/urea đều có các vân hấp thu tương ứng của urea và choline chloride. Tuy nhiên, mũi đôi của NH2 của urea đã chuyển thành mũi đơn do hydro của nhóm NH2 tạo liên kết hydro với anion Cl- nên làm tín hiệu này thay đổi. Ngoài ra, số sóng của nhóm OH trong choline chloride ở số sóng 3376 cm-1 đã bị dịch chuyển về vùng thấp hơn tại 3347 cm1-. Độ bền nhiệt của hỗn hợp choline chloride với urea cũng đã được kiểm tra bằng giản đồ phân tích nhiệt TGA là dưới 200 oC. 3.3.1.2. Choline chloride với methylurea FTIR νmax (KBr) cm-1: của choline chloride 3376 cm-1 (O-H), 3019, 2956 và 2907 cm-1 (-CH2, -CH3), 1087, 1347, 1478 cm-1 của (C-O), 1643, 1206 cm-1 (C-N), của methylurea 3344 cm-1 (N-H), 2915 cm-1 (H-Csp3), 1655 cm-1 (C=O) của amide, 1353, 1171 cm-1 (C-N), của Choline chloride với methylurea đều có các vân hấp thu tương ứng của methylurea và choline chloride. Tuy nhiên, số sóng của nhóm -OH trong choline chloride ở số sóng 3376 cm-1 đã bị dịch chuyển về vùng thấp hơn tại 3362 cm1-. Độ bền nhiệt của hỗn hợp choline chloride với methylurea cũng đã được kiểm tra bằng giản đồ phân tích nhiệt là dưới 200 oC. 3.3.1.3. Choline chloride với thiourea FTIR νmax (KBr) cm-1: của choline chloride 3376 cm-1 (O-H),
14 3019, 2956 và 2907 cm-1 (-CH2, -CH3), 1087, 1347, 1478 cm-1 của (C-O), 1643, 1206 cm-1 (C-N), của thiourea, 3376 và 1618 cm-1 (N- H), 1207 cm-1 (C=S thiocarbonyl), 1413, 1084 cm-1 (C-N). 2686 cm-1 (S-H), của choline chloride với thiourea đều có các vân hấp thu tương ứng của thiourea và choline chloride. Tuy nhiên, số sóng của nhóm O-H trong choline chloride ở số sóng 3376 cm-1 đã bị dịch chuyển về vùng thấp hơn tại 3361 cm-1 và cường độ tín hiệu tại 2694 của nối S- H bị giảm mạnh. Bằng giản đồ phân tích nhiệt TGA cho thấy độ bền nhiệt của hỗn hợp choline chloride với thiourea dưới 214 oC. 3.3.1.4. Choline chloride với methyl thiourea FTIR νmax (KBr) cm-1: của choline chloride 3376 cm-1 (O-H), 3019, 2956 và 2907 cm-1 (-CH2, -CH3), 1087, 1347, 1478 cm-1 của (C-O), 1643, 1206 cm-1 (C-N), của methyl thiourea 3325 và 1636 cm-1 (N-H), 1302 cm-1 (C=S thiocarbonyl), 2863 cm-1 (H-Csp3), 1489, 1059 cm-1 (C-N), của Choline chloride với methyl thiourea đều có các vân hấp thu tương ứng của methyl thiourea và choline chloride. Tuy nhiên, số sóng của nhóm O-H trong choline chloride ở số sóng 3376 cm-1 đã bị dịch chuyển về vùng thấp hơn tại 3324 cm-1. Bằng giản đồ phân tích nhiệt TGA cho thấy độ bền nhiệt của hỗn hợp dưới 214 oC. 3.3.2. Tính chất vật lý của các mẫu DES trên cơ sở choline chloride 3.4. Kết quả tổng hợp 2-alkylbenzimidazole và hệ ethylene glycol/ benzimidazole 3.4.1. Kết quả phân tích hợp chất dạng 2-alkylbenzimidazole 3.4.1.1. 2-Pentylbenzimidazole Phương pháp GC/MS cho kết quả sau: 188, 174, 160, 159, 146, 145, 133, 132 (100%), 131, 118, 92. 77, 63, 41. So với phổ dữ liệu NIST với 10 pic lớn: 132, 145, 188, 146, 159, 133, 131, 77, 63, 41.
15 FTIR νmax (KBr) cm-1: 3082 (N-H), 2953 (C-H), 2774, 2734, 1539 (C=N), 1420, 1272(C-N), 1021, 751. 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz, , ppm) cho mũi cộng hưởng của proton δH 12,25 (1H, brs, N-H) và các mũi cộng hưởng tín hiệu proton của hydrocarbon thơm δH 7,60 (2H, dd, J1 = 6,0 Hz, J2 = 3 Hz, H-4, 7); 7,24 (2H, dd, J1 = 6,0 Hz, J2 = 3,2 H-5, 6). Đồng thời phổ 1 H-NMR cho các mũi cộng hưởng với sự hiện diện proton của 4 nhóm methylene δH 3,03 (2H, t, J1 = 8 Hz, J2 = 7,5 Hz, H-1’); 1,91 (2H, m, H-2’); 1,36 (2H, dt, J1 = 6,5 Hz, J2 = 3 Hz, H-3’); 1,27 (2H, dt, J1 = 7Hz, J2 = 7 Hz, H-4’) và 1 nhóm methyl δH 0,82 (3H, t, J1 = 7 Hz, J2 = 7,5 Hz, H-5’). 13 C-NMR (CDCl3, 125 MHz, , ppm) xuất hiện các tín hiệu cho thấy sự hiện diện của 5C dây alkyl béo δC = 31,4 (C-1’), 29,1 (C-2’), 28,0 (C-3’), 22,3 (C-4’), 13,8 (C-5’); các carbon của vòng hydrocarbon thơm C = 138,1 (C-3a,7a), 122,2 (C-5, 6), 114,5 (C-4, 7). Bên cạnh đó có tín hiệu của C mang nối đôi C = 155,7 (C-2). 3.4.1.2. 2-heptylbenzimidazole Phương pháp GC/MS cho kết quả sau: 216, 201, 187, 173, 160, 159, 146, 145, 133, 132, 131, 118, 92. 77, 63, 41. Đối chiếu với phổ dữ liệu NIST 10 pic lớn: 132, 145, 131, 187, 146, 216, 159, 133, 77, 63, 41. FTIR νmax (KBr) cm-1: 3086 (N-H), 2954, 2927 (C-H), 2740, 1541 (C=N), 1449, 1423, 1273 (C-N), 1028, 751. 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz, , ppm) cho mũi cộng hưởng của proton δH 12,86 (1H, brs, N-H) và các mũi cộng hưởng của tín hiệu proton của hydrocarbon thơm δH 7,63 (2H, dd, J1 = 3 Hz, J2 = 3 Hz, H-4, 7); 7,27 (2H, dd, J1 = 3 Hz, J2 = 3 Hz, H- 5, 6). Đồng thời phổ 1H-NMR cho các mũi cộng hưởng với sự hiện diện 6 nhóm
16 methylene δH 3,08 (2H, t, J1 = 7,5 Hz, J2 = 8 Hz, H-1’); 1,95 (2H, m, H-2’); 1,4 (2H, m, H-3’); 1,23 (6H, m, H-4’,5’,6’) và 1 nhóm methyl δH 0,85 (3H, t, J1 = 7 Hz, J2 = 7 Hz, H-7’). 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz, , ppm) xuất hiện các tín hiệu cho thấy sự hiện diện của 7C dây alkyl béo δC = 31,6 (C-1’), 29,3 (C-2’), 29,2 (C-3’), 28,9( C-4’), 28,5 (C-5’), 22,5 (C-6’), 13,9 (C-7’); các carbon của vòng hydrocarbon thơm C = 138,4 (C-3a,7a), 122,0 (C-5, 6), 114,5 (C-4, 7). Bên cạnh đó có tín hiệu của C mang nối đôi C = 156 (C-2). 3.4.1.3. 2-Octylbenzimidazole Phương pháp GC/MS cho kết quả: 230, 215, 201, 187, 173, 146, 145, 132, 131, 118, 92, 77, 63, 41. Đối chiếu với NIST 10 pic lớn: 230, 215, 201, 187, 159, 146, 145 , 132 ,131, 83, 41. FTIR νmax (KBr) cm-1: 2927, 2856 (C-H), 2677, 1538 (C=N), 1436, 1419, 1273 (C-N), 1002, 840, 752. 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz, , ppm) cho mũi cộng hưởng của proton δH 11,87 (1H, brs, N-H); các proton ở  = 7,58 (2H, dd, J1 = 3 Hz, J2 = 3 Hz, H-4, 7); và  = 7,23 (2H, dd, J1 = 3 Hz, J2 = 3 Hz, H-5, 6); proton H-1’ ở  = 3,02 (2H, t, J1 = 8 Hz, J2 = 7,5 Hz, H-1’); các proton H-8’ ở  = 1,9 (2H, m, H-2’);  = 1,36 (2H, m, H-3’);  = 1,2 (8H, m, H-4’, 5’, 6’, 7’);  = 0,84 (3H, t, J1 = 7 Hz, J2 = 7 Hz, H- 8’). 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz, , ppm): xuất hiện các tín hiệu cho thấy sự hiện diện của 8C dây alkyl béo C = 31,7 (C-1’), 29,3 (C-2’), 29,2 (C-3’), 29,1( C-4’), 28,4 (C-5’, 6’), 22,5 (C-7’), 13,9 (C-8’); các carbon của vòng hydrocarbon thơm C= 138,2 (C-3a), 138,1 (C-7a), 122,0 (C-5, 6), 114,5 (C-4, 7). Bên cạnh đó có tín hiệu của C mang nối đôi C = 156 (C-2).
17 3.4.1.4. 2-Nonylbenzimidazole Phương pháp GC/MS cho kết quả: 244, 229, 215, 201, 187, 173, 160, 159, 146, 145, 133, 132 (100%), 131, 118, 92. 77, 63, 41. Đối chiếu với NIST 10 pic lớn:132, 145, 244, 187, 146, 131, 201,118, 77,41. FTIR νmax (KBr) cm-1: 3088 (N-H), 2926, 2853 (C-H), 2771, 1542 (C=N), 1454, 1422, 1272 (C-N), 1028, 752. 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz, , ppm) cho mũi cộng hưởng của proton δH 12,32 (1H, brs, N-H) và các mũi cộng hưởng tín hiệu proton của hydrocarbon thơm δH 7,6 (2H, dd, J1 = 3,5 Hz, J2 = 3 Hz, H-4, 7); 7,24 (2H, dd, J1 = 3 Hz, J2 = 3 Hz, H-5, 6). Đồng thời các proton ở δH 3,04 (2H, t, J1 = 8 Hz, J2 = 7,5 Hz, H-1’); 1,92 (2H, m, H-2’); 1,37 (2H, m, H-3’); 1,24 (10H, m, H-4’, 5’, 6’, 7’, 8’); 0,87 (3H, t, J1 = 7 Hz, J2 = 7,5 Hz, H-9’). 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz, , ppm) xuất hiện các tín hiệu cho thấy sự hiện diện của 9C dây alkyl béo δC = 31,8 (C-1’), 29,4 (C-2’, 3’), 29,3 (C-4’), 29,2( C-5’), 28,4 (C-6’,7’), 22,5 (C-8’), 14,1 (C-9’); các carbon của vòng hydrocarbon thơm C = 138,1 (C-3a, 7a), 122,3 (C-5, 6), 114,5 (C-4, 7). Bên cạnh đó có tín hiệu của C mang nối đôi C = 156 (C-2). 3.4.2. Hệ dung dịch ethylene glycol/alkylbenzimidazole 2-Alkylbenzimidazole là những chất rắn, có điểm nóng chảy của 2-pentylbenzimidazole, 2-heptylbenzimidazole, 2-octylbenzi- midazole, 2-nonylbenzimidazole lần lượt: 167 oC, 150 oC, 143 oC và 133 oC tương ứng. Vì vậy, để sử dụng trong tách chiết omega, chúng tôi phải sử dụng hệ dung dịch ethylene glycol/benzimidazole với tỷ lệ 10/1,5 (1,5 gam 2-alkylbenzimidazole hòa tan trong 10 gam EG) 3.5. Kết quả làm giàu và tách Omega-3,6,9 khỏi hỗn hợp acid béo dạng methyl ester của nguyên liệu bằng dung môi sâu (DES)
18 3.5.1. Tách và làm giàu Omega-3,6,9 bằng hệ methanol/urea 3.5.1.1. Kết quả làm giàu của hệ methanol/urea sau khi khuấy trộn với methyl ester 3.5.1.2. Kết quả tách pha và thành phần hóa học phần lỏng của methanol/urea Kết quả cho thấy nồng độ urea trong dung dịch DES ở mức 0,2 g/ml cho hiệu quả tạo thành phần lỏng tốt nhất 36%. Khi nồng độ urea tăng lên thì phần lỏng giảm. Trong khi đó nồng độ urea trong dung dịch thấp hơn 0,2g/ml, hiệu quả tạo thành phần lỏng cũng không cao (23% khi nồng độ urea là 0,143 g/ml). Bảng 3.18. Khối lượng sản phẩm lỏng sau chiết Dạng ME Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 acid % gam % gam % gam % gam % gam FA 35,58 7,12 12,58 0,58 6,08 0,44 8,13 0,47 9,48 0,47 UFA 3,35 0,67 2,55 0,12 2,67 0,19 3,12 0,18 2,47 0,13 Omega-3 1,66 0,33 3,32 0,15 4,26 0,31 3,91 0,23 3,86 0,19 Omega-6 14,67 2,93 45,88 2,11 31,25 2,25 32,76 1,90 31,69 1,58 Omega-9 40,63 8,13 31,35 1,44 53,20 3,83 49,08 2,85 49,50 2,48 KXĐ 4,11 0,82 4,32 0,20 2,54 0,18 3,0 0,17 3,0 0,15 &TT Tổng 100 20 100 4,6 100 7,2 100 5,8 100 5,0 Hệ dung môi có nồng độ urea là 0,2g/ml cho hiệu suất tách tốt nhất và hàm lượng các chất như EPA tăng 2 lần, DHA tăng 3 lần. Tóm lại: 1. Khi cho urea trực tiếp tạo phức với methyl ester của các acid béo sẽ xảy ra hiện tượng urea làm thay đổi cấu trúc của các acid béo này. Trong khi sử dụng urea ở dạng dung môi sâu với nồng độ