V V N THÀNH

TR

GIÁO D C VÀ ÀO T O
NG
I H C BÁCH KHOA HÀ N I
--------------------------------------V N THÀNH

NGHIÊN C U QUY TRÌNH CÔNG NGH PHÂN L P, TINH CH
HO T CH T ALKYLGLYCEROL T SINH V T BI N O TH C PH M CH C N NG CHO Y, D

K THU T HÓA H C

LU N V N TH C S K THU T
CHUYÊN NGÀNH: K THU T HÓA H C

KHÓA 2012B
Hà N i – N m 2014

C


TR

NG

GIÁO D C VÀ ÀO T O
I H C BÁCH KHOA HÀ N I

-----------------


2. PGS.TS TR N TRUNG KIÊN

CH T CH H I

NG

GS.TS PH M V N THIÊM

Hà N i – N m 2014


IC M

N

hoàn thành khoá lu n t t nghi p này, tr

c h t em xin bày t lòng bi t n

chân thành, sâu s c t i GS. TS Ph m Qu c Long - Vi n tr

ng Vi n Hóa h c các

p ch t thiên nhiên - Vi n Hàn Lâm Khoa H c và Công Ngh Vi t Nam, PGS. TS
Tr n Trung Kiên - Phó phòng ào t o, tr
ngh Hóa h c và Th c ph m tr

ng



tài.

n gia ình, ng

i thân và b n bè ã quan

ng viên em hoàn thành lu n án t t nghi p.
Hà N i, ngày 10 tháng 3 n m 2014
C VIÊN

V V n Thành


I CAM OAN
Tôi xin cam oan tr
qu

t

c trong

cH i

ng ch m lu n v n cao h c, các nghiên c u và k t

tài này là hoàn toàn trung th c, do tôi ti n hành nghiên c u.

Các s li u, k t qu nghiên c u c a các công trình nghiên c u khác
ã có trích d n tài li u tham kh o

TH .......................................................... 5

DANH M C CÁC B NG ..................................................................................... 6
U ................................................................................................................ 7
CH

NG I: T NG QUAN .................................................................................. 9

1.1 Ho t ch t Alkylglycerol .................................................................................. 9
1.1.1

u trúc Alkylglycerol .............................................................................. 9

1.1.2 Các d n xu t c a Alkylglycerol ................................................................ 9
1.1.3 Ho t tính sinh h c c a Alkylglycerol ...................................................... 10
1.1.4

phân b Alkylglycerol ........................................................................ 16

1.2 Ngu n ph li u th y s n
1.2.1

nl

1.2.2
CH

Vi t Nam ............................................................ 17

ng khai thác và tr l

ng pháp x lý m u ................................................................................ 26

Lu n v n t t nghi p

1

V V n Thành


GVHD: 1 - GS.TS Ph m Qu c Long

2 – PGS.TS Tr n Trung Kiên

2.4.1. Kh o sát và l a ch n nguyên li u ........................................................... 26
2.4.2. Nghiên c u quá trình tách chi t thu lipit t ng ......................................... 27
2.4.3. Nghiên c u quá trình th y phân lipit

t o s n ph m AG và t i u hóa

quy trình công ngh . ............................................................................... 27
2.4.4. Nghiên c u quy trình công ngh làm giàu AG

t hàm l

ng >90% ...... 28

2.5 Xây d ng quy trình công ngh thu s n ph m giàu ho t ch t AG quy mô
PTN ...................................................................................................................... 28
2.6 Lý thuy t v quy ho ch th c nghi m và t i u hóa [5,9] ........................... 29
2.6.1. Các khái ni m c b n c a quy ho ch th c nghi m.................................. 29

ng c a các y u t

n quá trình tách chi t thu

lipit t ng ............................................................................................................... 41
3.2.1 Nghiên c u nh h

ng c a nhi t

, th i gian

n quá trình t phân lên

men n i sinh ........................................................................................... 41
3.2.1.1 K t qu nghiên c u nh h

ng c a nhi t

n quá trình t phân ..... 41

3.2.1.2 K t qu nghiên c u nh h

ng c a th i gian

n quá trình t phân .... 42

3.2.2 Nghiên c u nh h

ng c a th i gian, nhi t


2 – PGS.TS Tr n Trung Kiên

t qu nghiên c u quá trình th y phân lipit

t o s n ph m AG và t i

u hóa QTCN ...................................................................................................... 52
3.3.1

t qu

nghiên c u

etanol/n

nh h

ng c a hàm l

ng n

c trong h n h p

c............................................................................................. 53

3.3.2

t qu nghiên c u nh h

ng c a t l d u béo/h n h p n


3.5

t qu ki m tra, phân tích s n ph m AG .................................................. 63

3.6 Quy trình công ngh thu s n ph m giàu ho t ch t AG quy mô PTN ......... 67
T LU N VÀ KI N NGH ............................................................................. 70
TÀI LI U THAM KH O ................................................................................... 71
PH L C............................................................................................................. 76

Lu n v n t t nghi p

3

V V n Thành


GVHD: 1 - GS.TS Ph m Qu c Long

2 – PGS.TS Tr n Trung Kiên

DANH M C CÁC KÝ HI U, CÁC CH

VI T T T

-

AG: Alkylglycerol

-


4

ng nguyên bào s i

V V n Thành


GVHD: 1 - GS.TS Ph m Qu c Long

2 – PGS.TS Tr n Trung Kiên

DANH M C CÁC HÌNH V VÀ

TH

Hình 1.1 Quá trình th y phân Alkylglycerol ............................................................ 9
Hình 1.2 Công th c c u t o c a m t s d n xu t AG ............................................. 10
Hình 1.3 Kh i l

ng ph li u và thành ph m th y s n 11 tháng

u n m 2012 ..... 18

Hình 2.1 S

nghiên c u quy trình công ngh phân l p, tinh ch ho t ch t

Alkylglycerol t ph th i th y s n ......................................................................... 26
Hình 3.1 Nh n d ng AG b ng TLC ....................................................................... 39

ng 3.1 K t qu phân tích hàm l

ng các acid béo .............................................. 40

ng 3.2 K t qu phân tích hàm l

ng AG ........................................................... 41

ng 3.3 S ph thu c hi u su t thu d u béo t n i t ng m c vào nhi t

t phân

(th i gian 240 phút) ............................................................................................... 42
ng 3.4 S ph thu c hi u su t thu d u béo t n i t ng m c vào th i gian t phân
(nhi t

350C) ...................................................................................................... 43

ng 3.5 nh h

ng c a th i gian x lý nhi t lên hi u su t thu lipit t ng ............. 44

ng 3.6 nh h

ng c a nhi t

x lý nhi t lên hi u su t thu lipit t ng ............. 45

ng 3.7 Ma tr n th c nghi m k ho ch toàn ph n hai m c t i u hai thông s .... 48
ng 3.8 S ph thu c c a m c


V V n Thành


GVHD: 1 - GS.TS Ph m Qu c Long

2 – PGS.TS Tr n Trung Kiên
U

1. Tính c p thi t c a

tài

Trong quá trình ch bi n th y s n t o ra m t l

ng l n ph li u th y s n,

ph n tr m ph ph m và các ch t th i r n sinh ra t 30 – 65% trong ch bi n
50 – 75% trong philê, làm khô,
không dùng làm th c ph m

l
h p,

p mu i, xông khói cá. Nhi u ph ph ph m

c l i có ti m n ng to l n dùng làm nguyên li u s n

xu t các s n ph m phi th c ph m khác trong công nghi p g m: ch t b sung dinh
ng, th c n ch n nuôi cá -


c ã ch ra, trong ph li u các loài giáp xác hàm l

nh ng l i có m t nhi u

ph li u các loài nhuy n th ,

c ta hàng n m xu t kh u m t l

ng Alkylglycerol r t nh ,

c bi t là trong n i quan m c.

ng l n th y s n nên l

ng ph li u th y

n t o ra là r t l n, trong khi ó vi c nghiên c u t n thu Alkylglycerol t ph li u
th y s n h u nh ch a có nghiên c u. Vì v y vi c l a ch n, ti n hành

tài nghiên

u cho lu n v n th c s “Nghiên c u quy trình công ngh phân l p, tinh ch
ho t ch t Alkylglycerol t sinh v t bi n – t o th c ph m ch c n ng cho Y,
c” nh m gi i quy t nh ng l

ng ph li u còn t n d t s n ph m th y s n xu t

kh u t o ra nguyên li u m i s d ng trong công nghi p và m ph m, ây là công



nh h

ng

n quá trình tách chi t thu lipit t ng t ph

li u th y s n. T i u hóa quá trình th c nghi m.
-

Kh o sát các y u t

nh h

ng

n quá trình th y phân lipit. T i u hóa quá

trình th c nghi m.
-

Nghiên c u quá trình k t tinh thu h i s n ph m Alkylgkycerol sau quá trình

th y phân.
-

Nghiên c u quá trình s n xu t Alkylglycerol quy mô phòng thí nghi m.

Lu n v n t t nghi p



nhiên, Alkylglycerol t n t i

ây là m t h p ch t

d ng 1-O-ankyl-diaxylglyxerin

c t o thành b i glyxerin, acid béo và alcohol

(batyl, chimyl và selachyl). Khi th y phân ADG t o thành các alkylglyxeryl ete
(AGE) [28].

Th y phân

ADG

AGE

Hình 1.1 Quá trình th y phân Alkylglycerol
c alkyl liên k t b i liên k t ete v i phân t diaxylglyxerin t o nên tính ch t
sinh h c

c tr ng c a ADG và khác bi t v i tính ch t c a các acid béo không no

a n i ôi.
1.1.2 Các d n xu t c a Alkylglycerol
lâu các nhà khoa h c trên th gi i ã b t tay vào nghiên c u v Alkylglycerol
và ho t tính sinh h c c a chúng. Ng
nhau


t nhi u trong các c th s ng.

ng

i, chúng

c tìm th y trong t y s ng, gan,

lá lách, s a m , nhau thai, trong ch t bài ti t t ru t c a tr s sinh [29]. Công th c
u t o c a 3 d n xu t Alkylglycerol t o thành b i 3 g c alcohol (batyl, chimyl và
selachyl) [28].

Hình 1.2 Công th c c u t o c a m t s d n xu t AG
1.1.3

Ho t tính sinh h c c a Alkylglycerol

1-O-ankyl-diaxylglyxerin là ti n ch t trong sinh t ng h p các nhân t ho t hóa
ti u c u, có nh h

ng kích thích lên các t bào máu và h mi n d ch, có tác d ng

tích c c trong vi c

u tr các b nh r i lo n t mi n d ch nh viêm kh p, b nh v y

n và b nh l ngoài da, ngoài ra còn s d ng

i v i b nh ti u



trong các t bào kh e m nh và các t bào ung th có th là c s
pháp

i v i các li u

u tr hi u qu ch ng ung th v i s có m t c a các ete, este c a lipit [21,

22, 26, 35].
t nhi u công trình nghiên c u t tr

c

n nay c a các nhà khoa h c trên th

gi i ch ng minh ho t tính sinh h c c a AG và t p trung vào nh ng ho t tính sau:
-

Ho t tính kháng u. [12, 15, 25, 34]

-

Thúc

y s ph c h i c a các t bào máu tr ng

tr em tr i qua x tr và hóa

tr cho b nh b ch c u [11,13, 18].
oxy


viêm kh p, l ngoài da [36, 37]
-

Do tác d ng t ng c

ng h mi n d ch, Alkylglycerol giúp ch ng l i c m

nh, cúm, nhi m trùng mãn tính, hen suy n, b nh v y n n, viêm kh p, và AIDS
[27]. Alkylglycerol có kh n ng ch a lành v t th
-

Alkylglycerol c ng

c s d ng trong m t s lo i kem d

ra AG b n v i s oxy hóa và không b thay
là m t trong nh ng ch t nh t

ng [17, 32].

id

i tác d ng c a nhi t

ng hóa m nh nh t, t o nên nh t

ng r t nhi u trong v n chuy n t i v trí các ch ph m thu c
trong c th con ng


p b ng

ng u ng cho chu t ung th

Alkylglycerol tinh khi t làm gi m

ph i [34], Lewis

di c n

ã ch ra r ng

n 64±8%, trong khi m cá m p ch

t 30±9%. Alkylglycerol tinh khi t còn có kh n ng h th p hàm l
ch t trong kh i u, trong khi ó n u dùng d u béo thì s không có
trên. Sau 5 ngày s

d ng, Alkylglycerol làm gi m s

ng gen sinh
c hi u ng

có m t c a y u t

von

Willebrand trong kh i u - m t d u hi u c a t bào n i mô, cho th y hi u qu kháng
angiogenic c a Alkylglycerol. Nghiên c u này ã ch ra Alkylglycerol tinh khi t
làm gi m t c


nhiên (ch a 25% ADG không ch a

squalene) lên kh i u phát tri n, di c n ph i và s phát tri n m ch máu t bào ung
th bi u mô ph i trên chu t ã ch ra r ng d u béo cá m p và AG tinh khi t có tác
ng làm gi m t bào ung th (t bào 3LL) v i t l l n l
ng.

t là 29% và 26% t

ng

u tr b ng d u gan cá m p giúp gi m i 31% di c n ph i trong khi AG tinh

khi t làm gi m 64%.

u thú v

ây là khi

u tr b ng AG s làm các m ch

máu kh i u teo i áng k . K t qu nghiên c u kh ng
Lu n v n t t nghi p

12

nh tác d ng kháng ung th
V V n Thành


ng lên t c

t ng tr

ng c a các t bào n i mô mà không gây

ng kìm hãm s phát tri n c a t bào ph thu c vào n ng

c, kh

và th i gian thông

qua vi c c ch bFGF.
t s nhóm nghiên c u ã thu

c k t qu

xu t methoxy c a AG, ã ch ra r ng nó có th

áng l u ý khi th nghi m d n

c ch các d ng lành tính ho c ki u

hình bi t hóa khác nhau c a 3 dòng t bào ung th ru t k t ng
a nó t i s phát tri n c a 3 dòng t bào này là t
ng

25 M nó c ch s t ng tr

ng


c x lý v i n ng

ng nh y

u tr x tr và nh v y có th s d ng làm

u tr ung th [41].

ng t c ng

c ghi nh n

i v i 2 dòng t bào ung th tuy n

ti n li t LNCaP và DU145 khi s d ng methoxy-AG [37]. Trong nghiên c u này,
Lu n v n t t nghi p

13

V V n Thành


GVHD: 1 - GS.TS Ph m Qu c Long
hàm l

2 – PGS.TS Tr n Trung Kiên

ng methoxy-AG c ch s phát tri n t bào v i các giá tr IC50 là 93 M v i


trong khi ó gamma-interferon và t bào s n sinh lymphokines c ch r t nhi u lo i
bào ung th khác nhau, bao g m c
bào thông qua

c tính

c ch tr c ti p hay c ch s phát tri n t

u hòa mi n d ch. M t gi thuy t khác gi i thích cho ho t

tính kháng u c a AG là d a trên s tích t các nhóm O-ankyl trong t bào u có ho t
tính O-ankylmonooxygenase th p, d n

n s tích t các lipit trong màng t bào và

cu i cùng là gây ch t t bào [28].
ng d ng trong th c ph m:
Tr i qua quá trình phát tri n hàng ngàn n m, loài ng
bài h c kinh nghi m liên quan

i ã t rút ra cho mình các

n s d ng th c n dinh d

ng hàng ngày nâng cao

c kh e và ch ng l i b nh t t. Trong kinh nghi m dân gian, m i dân t c

u có


nh t t.
ch s phát tri n các th c ph m b sung dinh d
th c ph m ch c n ng
Lu n v n t t nghi p

c s n xu t và s d ng
14

ng b t ngu n t Nh t B n, các
Nh t B n

b sung hay c i
V V n Thành


GVHD: 1 - GS.TS Ph m Qu c Long
thi n các ch c n ng ho t
và ch t l

2 – PGS.TS Tr n Trung Kiên

ng nh m ch ng l i b nh t t, nâng cao s c kh e, tu i th

ng c a cu c s ng c ng

ng. Sau ó

n M , Cannada, Tây Âu, …hình

thành các h th ng th c ph m ch c n ng, th c ph m thu c phát tri n r ng rãi, ây


c sâu l nh là ngu n AG chính trong t nhiên

ng 50% AG trong lipit t ng). S n ph m

nh viêm kh p 1-2 viên/ngày, gi m tác d ng ph
viên/ngày, t ng c

c sâu l nh

c ch

nh s d ng v i

c a hóa tr và b c x 2-3

ng h mi n d ch, ch ng nhi m trùng, ch a lành v t th

ng và

t s b nh khác.
m 2002 t i Liên Bang Nga s n ph m th c ph m ch c n ng Magister Oil

c

ng ký theo mã s TY 9293-008-00038155-01 v i thành ph n nh sau: AG 50%,
hàm l

ng acid béo omega3 không nh h n 10%, n



i lipit, tr ng thái

huy t h c (glucose,

cholesterol,..) c a chu t trong

u ki n thí nghi m. Các nhà nghiên c u ã k t lu n

ng, k t qu th nghi m trên

ng v t thí nghi m này không ch ch ng minh tính

Lu n v n t t nghi p

15

V V n Thành


GVHD: 1 - GS.TS Ph m Qu c Long

2 – PGS.TS Tr n Trung Kiên

an toàn c a s n ph m AG, mà còn ánh d u các

c tính sinh h c h u hi u c a ho t

ch t này nh gi m cholesterol và c i thi n kh n ng mi n d ch c a t bào. Vào n m
2010, d a trên ho t tính sinh h c c a AG và quy trình thu nh n ho t ch t này, Vi n


c hình thành trong d dày và trong ru t non khi ADG trong th c

n ch u tác d ng c a lipaza, AGE khi thu
tính sinh h c,

c quy

c ã m t i m t ph n áng k ho t

nh b i hi u qu c a các acid béo không no a n i ôi

omega3. Trong nghiên c u s b v các tác d ng sinh h c c a lipit trong gan m c
i v i b nh tim, ngoài r t nhi u nh h
nh ng nh ng hi u qu này không ph i

ng tích c c lên quá trình chuy n hóa,
c

c tr ng b i nh ng tính ch t ã bi t

a các acid béo không no a n i ôi omega3. Kh i ngu n c a các
ây chính là các alkyl glyxeryl ete. Vì th vi c xác

c tính sinh h c

nh hi u qu sinh h c riêng

bi t và c ch tác d ng c a AGE v n là vô cùng quan tr ng. N u ho t tính sinh h c
a các các acid béo không no a n i ôi omega3 ã

ng Alkylglycerol trong
c

ng 50% Alkylglycerol
V V n Thành


GVHD: 1 - GS.TS Ph m Qu c Long

2 – PGS.TS Tr n Trung Kiên

trong lipit t ng) [21]. Trong m t nghiên c u t i Vi n Sinh v t bi n – Phân vi n
Vi n

ông, Vi n Hàn Lâm Khoa H c Liên Bang Nga kh o sát thành ph n lipit

trong n i t ng m c Berryteuthis Gister cho th y, hàm l

ng AG

t t i 30-35% lipit

ng. T i phòng Hóa sinh h u c Vi n hóa h c các h p ch t thiên nhiên, ã ti n
hành kh o sát s b hàm l

ng AG trong các lo i ph li u th y s n. S li u phân

tích cho th y, trong ph li u các loài giáp xác hàm l
t nhi u



ng. C s

ng h i s n l n,

kho ng 3,2 - 4,2 tri u t n/n m v i kh n ng khai thác b n v ng 1,4 - 1,8 tri u t n
Bên c nh ó, ngu n l i thu

c t nuôi tr ng th y s n ven bi n và n i

a hàng

m em l i cho chúng ta ngu n l i r t l n và a d ng v ch ng lo i. S n l

ng và

di n tích nuôi tr ng th y s n t ng liên t c trong su t h n m t th p niên qua ã
Vi t Nam tr thành m t trong 4 n
kh u th y s n c a n

a

c xu t kh u l n nh t th gi i. Kim ngh ch xu t

c ta ngày càng t ng qua các n m. H th ng các c s ch bi n

th y s n dùng cho xu t kh u và s d ng n i
th y s n xu t kh u ã t o ra m t l

a ngày càng nhi u. Vi c ch bi n


c s d ng trong ch bi n thô làm

th c n ch n nuôi. Các ph ph m th y s n khác là n i t ng, d ch l ng th
Lu n v n t t nghi p

17

ng r t d

V V n Thành


GVHD: 1 - GS.TS Ph m Qu c Long
phân h y h u nh ch a
môi tr

2 – PGS.TS Tr n Trung Kiên

c x lý và t n d ng, t o mùi khó ch u gây ô nhi m

ng không khí và làm gi m n ng su t lao

ng c a công nhân. M t khác,

các ph li u d ng c ng, r n nh v nhuy n th th
lý th

ng là lo i b và x tr c ti p ra môi tr



ng 1.1 Tr l
Vùng bi n
nh B c B
Trung B
ông Tây Nam b
ng
Lu n v n t t nghi p

ng và kh n ng khai thác m c
Tr l

ng (t n)

u n m 2012

bi n Vi t Nam

Kh n ng khai thác (t n)

13.750

6.040

34.000

14.934

54.700



-

Ch bi n t o các s n ph m d

-

ng th i giúp gi m

:

i s ng

c d ng.

o v môi tr

ng, t ng giá tr th y s n

Lu n v n t t nghi p

19

V V n Thành


GVHD: 1 - GS.TS Ph m Qu c Long

CH


-

H2SO4

-

KOH khan

-

Aceton…

2.1.3.

ng c thí nghi m

- Thi t b gia nhi t 0 – 1000C
- Bình ch a nguyên li u
- Thi t b

n nhi t

- Thi t b b o qu n m u
- Cân phân tích, cân k thu t
-

hút

- Bình c u các lo i g n v i ng sinh hàn và thi t b cô quay
- Ph u chi t, ph u l c, c c ong, ng ong, bình tam giác các lo i

u.

phân l p

ng pháp

phân l p h p ch t

c ho t ch t AG tr

c h t ta ph i tách

c lipit t ng có trong n i quan c a cá th th y s n, sau ó s d ng m t s
ng pháp khác

* Ph

tách ho t ch t AG kh i lipit t ng thu

ng pháp thu lipit t ng

Chi t lipit t ng là m t trong nh ng b
i hàm l

c.

ng lipit t ng ban

c quan tr ng nh t trong toàn b quy trình


quá trình tách chi t.
i v i các m u sinh v t bi n, chi t tách và s d ng các ph
c hi u là m t ph

ng án

ng pháp hóa h c

c s d ng r t ph bi n. Có r t nhi u công trình

nghiên c u v tách chi t lipit t ng s d ng các dung môi h u c nh :
-

Quy trình c a Dambergs t n nhi u th i gian
nhi t cao trong quá trình x lý d n

-

i v i nghiên c u và ph i s d ng

n s phân h y lipit thu

Nghiên c u c a Folch nhanh h n nhi u nh ng quy trình tr

c.
c ó nh ng không

thu n l i khi áp d ng trên quy mô l n và tiêu t n nhi u dung môi chi t.
-