Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT ESTER CỦA
MONOGLYCERIDE TỪ MỠ CÁ BASA

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

TS. Bùi Thị Bửu H

Lê Thị Như Lý
MSSV: 2063980
Ngành: Cơng Nghệ Hóa Học-Khóa 32

Tháng 11/2010

Lê Thị Như Lý

13


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học


Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Khoa Cơng Nghệ
Bộ mơn: Cơng nghệ hóa học

Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2010

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Cán bộ hướng dẫn: Ts. Bùi Thị Bửu Huê
2. Tên đề tài: Tổng hợp các dẫn xuất ester của monoglyceride từ mỡ cá basa
3. Sinh viên thực hiện: Lê Thị Như Lý

MSSV:2063980

Lớp Cơng Nghệ Hóa Học – Khóa 32
4. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
b. Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:
 Đánh giá nội dung thực hiện đề tài: ..........................................................
................................................................................................................................
 Những vấn đề còn hạn chế:.......................................................................
................................................................................................................................
c. Nhận xét đối với sinh viên tham gia thực hiện đề tài:
................................................................................................................................


năm 2010

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
1. Cán bộ hướng dẫn: Ts. Bùi Thị Bửu Huê
2. Tên đề tài: Tổng hợp các dẫn xuất ester của monoglyceride từ mỡ cá basa
3. Sinh viên thực hiện: Lê Thị Như Lý

MSSV:2063980

Lớp Công Nghệ Hóa Học – Khóa 32
4. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
b. Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:
 Đánh giá nội dung thực hiện đề tài: ..........................................................
................................................................................................................................
 Những vấn đề còn hạn chế:.......................................................................
................................................................................................................................
c. Nhận xét đối với sinh viên tham gia thực hiện đề tài:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
d. Kết luận, đề nghị và điểm:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày

tháng


1.1.5.3 Phản ứng tự oxi hóa.......................................................................... 5
1.1.5.4 Phản ứng cộng alcol ......................................................................... 5
1.1.6 Một số chỉ tiêu về chất lượng của lipid ..................................................... 5
1.1.6.1 Chỉ số acid........................................................................................ 5
1.1.6.2 Chỉ số xà phòng................................................................................ 5
1.1.6.3 Chỉ số iod ......................................................................................... 6
1.2 Sơ lược về cá basa ............................................................................................ 6

Lê Thị Như Lý

iv


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

1.2.1 Khái quát chung........................................................................................ 6
1.2.1.1 Các đặc điểm chung ......................................................................... 6
1.2.1.2 Thành phần hóa học của mỡ cá ......................................................... 7
1.2.2 Ứng dụng của mỡ cá basa ......................................................................... 8
1.2.2.1 Tổng hợp diesel sinh học .................................................................. 8
1.2.2.2 Tổng hợp chất hoạt động bề mặt ....................................................... 9
1.2.2.3 Tổng hợp dầu nhờn sinh học............................................................. 9
1.3 Dẫn xuất ester của monoglyceride..................................................................... 9
1.3A ester của monoglyceride ........................................................................... 12
1.3.3.1 Acetyl monoglyceride ...................................................................... 12
1.3.3.2 Lactyl monoglyceride ....................................................................... 13
1.3.3.3 Một số dẫn xuất khác ....................................................................... 14
1.3.4 Ứng dụng.................................................................................................. 15
1.3.4.1 Ứng dụng trong một số sản phẩm sữa và socôla ............................... 15
1.3.4.2 Ứng dụng trong tổng hợp chất hoạt động bề mặt .............................. 16

1.4.5.2 Ứng dụng trong nông nghiệp ............................................................ 31
1.4.5.3 Ứng dụng trong môi trường .............................................................. 31
1.4.6 Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt ...................................................... 31
1.4.6.1 Ảnh hưởng đến sức khỏe con người ................................................. 31
1.4.6.2 Ảnh hưởng đến môi trường .............................................................. 32
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 33
2.1 Phương tiện nghiên cứu .................................................................................... 33
2.1.1 Dụng cụ và thiết bị.................................................................................... 33
2.1.2 Hóa chất ................................................................................................... 34
2.1.3 Nguyên liệu .............................................................................................. 34
2.2 Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 34
2.3 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 35
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM ................................................................................. 37
3.1 Chuẩn bị nguyên liệu ........................................................................................ 37
3.2 Tổng hợp monoglyceride (2) ............................................................................. 37
3.2.1 Tổng hợp monoglyceride (2) sử dụng xúc tác p-TsOH.............................. 37
3.2.2 Tổng hợp monoglyceride (2) sử dụng xúc tác KOH .................................. 38
3.3 Tổng hợp acetyl monoglyceride (3a) ................................................................. 38
3.4 Tổng hợp lactyl monoglyceride (3b) ................................................................. 39

Lê Thị Như Lý

vi


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN .................................................................... 41
4.1 Tổng hợp monoglyceride (2)............................................................................. 41
4.1.1 Tổng hợp monoglyceride (2) sử dụng xúc tác p-TsOH.............................. 41


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

4.4.2 Xác định nồng độ micelle tới hạn.............................................................. 74
4.4.2.1 Giá trị CMC của CHĐBM acetyl monoglyceride (3a) ...................... 74
4.4.2.2 Giá trị CMC của CHĐBM lactyl monoglyceride (3b) ....................... 75
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 76
5.1 Kết luận ............................................................................................................ 75
5.2 Kiến nghị .......................................................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 78

Lê Thị Như Lý

viii


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CHĐBM

Chất hoạt động bề mặt

CMC

Critical micelle concentration

PE

Petroleum ether


xúc tác

p-TsOH

para-Toluene Sulfonic acid

Lê Thị Như Lý

ix


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mỡ cá ................................................ 7
Bảng 1.2 Thành phần acid béo trong mỡ cá basa ........................................... 8
Bảng 1.3 Mối quan hệ giữ độ tan CHĐBM với giá trị HLB ............................ 25
Bảng 1.4 Giá trị HLB của các nhóm ưa nước và kỵ nước ................................ 27
Bảng 3.1 Kết quả các chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu mỡ cá................... 37
Bảng 4.1 Điều kiện sơ bộ tổng hợp monoglyceride (2) .................................. 42
Bảng 4.2 Điều kiện tối ưu tổng hợp monoglyceride (2) ................................. 48
Bảng 4.3 Điều kiện sơ bộ tổng hợp monoglyceride (2) .................................. 49
Bảng 4.4 Điều kiện tối ưu tổng hợp monoglyceride (2) ................................. 55
Bảng 4.5 Điều kiện sơ bộ tổng hợp acetyl monoglyceride (3a) ...................... 57
Bảng 4.6 Điều kiện tối ưu tổng hợp acetyl monoglyceride (3a) ..................... 61
Bảng 4.7 Điều kiện tối ưu tổng hợp acetyl monoglyceride (3a) từ anhydric acetic
62
Bảng 4.8 Điều kiện sơ bộ tổng hợp lactyl monoglyceride (3b) ...................... 62
Bảng 4.9 Điều kiện tối ưu tổng hợp lactyl monoglyceride (3b)...................... 69

Hình 4.2 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát tỉ lệ mol mỡ cá:glycerol .... 43
Hình 4.3 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát thời gian phản ứng ............ 45
Hình 4.4 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát nhiệt độ phản ứng ............. 46
Hình 4.5 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát lượng xúc tác .................... 47
Hình 4.6 Sản phẩm monoglyceride (2) sử dụng xúc tác p-TsOH ................... 48
Hình 4.7 Bản mỏng sắc ký thu được sau phản ứng tổng hợp monoglyceride (2)
49
Hình 4.8 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát tỉ lệ mol mỡ cá:glycerol .... 50
Hình 4.9 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát thời gian phản ứng ............ 52
Hình 4.10 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát nhiệt độ phản ứng ........... 53
Hình 4.11 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát lượng xúc tác .................. 54
Hình 4.12 Sản phẩm monoglyceride (2) sử dụng xúc tác KOH ...................... 55

Lê Thị Như Lý

xi


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Hình 4.13 Sản phẩm hỗn hợp monoglyceride (2) sử dụng xúc tác p-TsOH (trái) và
KOH (phải) ................................................................................................... 56
Hình 4.14 Bản mỏng sắc ký thu được sau phản ứng tổng hợp acetyl monoglyceride
(3a)................................................................................................................ 57
Hình 4.15 Bản mỏng sắc ký thu được khi tỉ lệ mol monoglyceride:acid acetic là 1:17
58
Hình 4.16 Bản mỏng sắc ký thu được khi tỉ lệ mol monoglyceride:acid acetic là 1:18
59
Hình 4.17 Bản mỏng sắc ký thu được khi tỉ lệ mol monoglyceride:acid acetic là 1:19
60

Hình 4.31 Đồ thị xác định giá trị CMC của CHĐBM acetyl monoglyceride (3a)
75
Hình 4.32 Đồ thị xác định giá trị CMC của CHĐBM lactyl monoglyceride (3b)
................................................................................................................... 76

Lê Thị Như Lý

xiii


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

LỜI MỞ ĐẦU
Thời gian gần đây, monoglyceride trở nên tương đối quen thuộc khi sự góp mặt
của nó khá phổ biến trong vai trị là phụ gia của rất nhiều sản phẩm bánh, kẹo sữa,
kem… Monoglyceride khơng chỉ được biết đến với vai trị là chất nhũ hóa trong các
sản phẩm này mà nó cịn là một chất trung gian cho việc tổng hợp chất hoạt động bề
mặt. Các dẫn xuất ester của monoglyceride đóng vai trị vừa là chất nhũ hóa vừa là
CHĐBM. Các dẫn xuất này được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như thuốc tẩy,
sơn, nhuộm… đặc biệt được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực thực phẩm.
Trước kia, các dẫn xuất ester của monoglyceride được nghiên cứu tổng hợp trên
nguồn nguyên liệu hóa thạch (dầu mỏ). Tuy nhiên, ngày nay nguồn nguyên liệu này
ngày càng cạn kiệt. Song song đó, các dẫn xuất ester của monoglyceride được tổng
hợp từ nguồn nguyên liệu này có khả năng phân hủy sinh học chậm đã đem lại khơng
ít vấn đề về mơi trường. Nhu cầu đặt ra cho chúng ta hiện nay là tìm kiếm một nguồn
nguyên liệu mới thay thế nguồn nguyên liệu dầu mỏ đồng thời có thể giải quyết vấn
đề về mơi trường. Chính vì vậy, các dẫn xuất ester của monoglyceride được tổng hợp
từ các acid béo, dầu thực vật hay mỡ động vật đang thu hút sự quan tâm của các nhà
khoa học, nhằm ứng dụng chúng trong nghiên cứu sản xuất CHĐBM phù hợp, hữu
ích.

vitamine tan trong dầu và sterol.
Lipid là một nhóm gồm nhiều hợp chất hóa học khác nhau, trong đó phần lớn là
triglyceride hay mỡ trung tính. Ngồi ra lipid cịn có các acid béo tự do, phospholipid
và sterol.
Lipid của cá basa chứa một lượng lớn triglyceride (là một ester của glycerol và
acid béo, được cấu tạo bởi 3 nguyên tố (C, H, O). Công thức cấu tạo của triglyceride
như sau:
H2C O COR1
HC O COR2
H2C O COR3
Triglyceride

Trong đó: R1,R2,R3 là gốc hydrocarbon của acid béo.
1.1.2 Phân loại về lipid
1.1.2.1 Dựa vào phản ứng xà phòng hóa
Dựa vào phản ứng xà phịng hóa, người ta phân lipid thành hai loại: lipid xà
phịng hóa được và lipid khơng xà phịng hóa được.
Lipid xà phịng hóa được: gồm các glyceride, glycerophospholipid và sáp. Nghĩa
là lipid mà trong phân tử có chứa ester của acid béo cao phân tử.

Lê Thị Như Lý

2


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lipid khơng xà phịng hóa được: là những lipid trong phân tử khơng chứa nhóm
chức ester. Nhóm này gồm các hydrocarbon, các chất màu và các sterol.
1.1.2.2 Dựa vào độ hòa tan

Lê Thị Như Lý

3


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

béo không no là acid oleic và acid linoleic, có điểm nóng chảy rất thấp -21C. Vì vậy
dầu thực vật hầu như tồn tại ở dạng lỏng.
1.1.5 Tính chất hóa học của lipid
1.1.5.1 Phản ứng thủy phân
Chất béo có thể bị thủy phân trong dung dịch acid hoặc dung dịch kiềm (xà
phịng hóa).
Với xúc tác là acid chất béo bị thủy phân cho glycerol và acid béo.

H2C O COR1
+ 3H2O

HC O COR2

H+

H2C O COR3

H2C OH
HC OH

R1COOH
+



H2C OCOC17H33
HC OCOC17H33

Ni
+

H2C OCOC17H33
Triolein

3H2

H2C OCOC17H35
HC OCOC17H35
H2C OCOC17H35
Tristearin

Ứng dụng của phản ứng này để biến lipid lỏng thành lipid rắn trong sản xuất xà
phòng và bơ.
1.1.5.3 Phản ứng tự oxi hóa

Lê Thị Như Lý

4


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Một số loại dầu, mỡ động thực vật để lâu ngày ngồi khơng khí thường có mùi,
vị khó chịu (mùi hơi, khét, vị đắng) gọi là “sự ôi mỡ”. Nguyên nhân là do chất béo đã


1.1.6 Một số chỉ tiêu về chất lượng của lipid
1.1.6.1 Chỉ số acid
Chỉ số acid là số miligam (mg) KOH cần thiết để trung hịa hết lượng acid béo
tự do có trong 1 g chất béo.
Chỉ số acid giúp ta xác định được hàm lượng acid tự do hiện diện trong mẫu
nguyên liệu. Lipid càng chứa nhiều acid béo tự do thì chỉ số acid càng cao. Chỉ số
acid thay đổi theo thời gian. Thời gian tồn trữ lipid càng dài thì chỉ số acid càng tăng
do xảy ra phản ứng thủy phân giải phóng acid tự do và glycerol. Sự thủy phân này xảy
ra khi mạch carbon của triglyceride ngắn hoặc dưới tác dụng của enzyme lipase.
1.1.6.2 Chỉ số xà phòng
Chỉ số xà phòng là số mg KOH cần thiết để trung hòa tất cả các acid béo tự do
và kết hợp dưới dạng ester triglyceride có trong 1 g chất béo. Dây acid béo cấu tạo
triglyceride càng ngắn thì chỉ số xà phòng càng lớn.

1.1.6.3 Chỉ số iod

Lê Thị Như Lý

5


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Chỉ số iod là số gam iod kết hợp với 100 g chất béo. Chỉ số acid càng cao thì
triglyceride càng chứa nhiều nối kép. Chỉ số iod còn được sử dụng để phân loại chất
béo. Tuy nhiên, chỉ số iod chỉ cho biết độ chưa no mà không cho biết chi tiết cấu trúc
của dầu mỡ và thành phần acid béo chưa no.

1.2 Sơ lược về cá basa

trồng thủy sản II và công ty Agifish An Giang đã nghiên cứu sinh sản nhân tạo cá
basa giống thành công, chủ động giải quyết con giống cho nghề ni cá basa.
Cá basa có thể chế biến thành các món ăn ngon và bổ dưỡng trong thực phẩm
hằng ngày. Thịt phi lê cá basa được bán sang Châu Âu, thịt vụn xuất khẩu sang Nga
để làm chả cá. Da cá được xuất sang thị trường Châu Âu làm nguyên liệu cho thực
phẩm và dược phẩm. Xương, đồ lòng cá được xay nghiền chế biến thành bột cá bán
cho các nhà máy chế biến thức ăn gia súc trong nước.
1.2.1.2 Thành phần hóa học của mỡ cá
Mỡ cá basa chứa 90-98% triglyceride của các acid béo no và khơng no. Mỡ cá
có độ ẩm 0-1%, nhiệt độ nóng chảy 21-30C, có màu vàng nhạt, mùi đặc trưng. Ngồi
ra, mỡ cá cịn có một số vitamine tan trong dầu như A, E, D…Đặc biệt là chứa tiền
chất DHA, là chất cần thiết cho sự phát triển não trong những năm đầu đời của trẻ.
Ngồi ra, DHA cịn giúp chuyển hóa cholesterol thành những dẫn xuất khơng gây tắt
nghẽn mạch máu, làm giảm loạn nhịp đập tim, giảm chứng đau bụng kinh, giảm
chứng tiền sản giật ở phụ nữ…
Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng mỡ cá và thành phần các acid béo có trong
mỡ cá basa được trình bày Bảng 1.1, Bảng 1.2.
Bảng 1.1 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mỡ cá

STT

Chỉ tiêu

Giá trị

1

Tỷ trọng ở 30C

0,917


Bảng 1.2 Thành phần acid béo trong mỡ cá basa
Lê Thị Như Lý

7


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

STT

Acid béo

Hàm lượng (%)

Acid béo mạch carbon no
1

C 14:0 Acid myristic

1,21

2

C 16:0 Acid palmitic

28,66

3



C 20:1 Acid gadoleic

0,60

9

C 22:1 Acid cetoleic

0,83

10

C 22:6 Acid ecosahexaenoic

0,59

1.2.2 Ứng dụng của mỡ cá basa [2] [12]
1.2.2.1 Tổng hợp diesel sinh học
Diesel sinh học hay còn gọi là biodiesel là một loại nhiên liệu có tính chất tương
đương với nhiên liệu diesel từ dầu mỏ nhưng được sản xuất từ dầu mỡ động thực vật
do đó được coi là một dạng năng lượng có thể tái tạo. Năm 1898, Rudolph Diesel là
người đầu tiên giới thiệu nguồn nhiên liệu mới làm từ dầu lạc. Hiện nay, diesel sinh
học được sử dụng rộng rãi trên tồn thế giới.

Ở Việt Nam, điển hình là cơng ty trách nhiệm hữu hạn Minh Tú đã nghiên cứu
và sản xuất ra được dầu biodiesel từ mỡ cá basa theo một quy trình cơng nghệ tự động

Lê Thị Như Lý


mạch acid béo liên kết cộng hóa trị với một phân tử glycerol qua liên kết ester.
Monoacylglycerol có thể được chia thành 2 nhóm: 1-monoacylglycerol và
2-monoacylglycerol, phụ thuộc vào vị trí liên kết trên glycerol.
O
H2C OCR
HC OH
H2C OH
1-Monoglyceride
R: là gốc hydrocarbon
của acid béo.

Lê Thị Như Lý

H2C OH
O
HC OCR
H2C OH
2-Monoglyceride

9


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Hỗn hợp monoglyceride có cả 1- monoglyceride và 2-monoglyceride. Tỉ lệ giữa
hai đồng phân phụ thuộc vào nhiệt độ. Phản ứng tổng hợp monoglyceride xảy ra rất ít
ở nhiệt độ phịng, phụ thuộc vào cấu tạo của acid béo và chất xúc tác. Monoglyceride
bán trên thị trường sau khi được chưng cất chứa từ 90-90% monoglyceride tinh khiết.
Nếu thực hiện phản ứng tạo monoglyceride theo điều kiện áp suất thơng thường
thì hỗn hợp monoglyceride thu được có thể có từ 40% đến 60% monoglyceride tinh

tuy nhiên nó xảy ra tương đối chậm và để đạt được vận tốc tương đối cần nhiệt độ cao
(200-300C).
Monoglyceride sinh ra từ con đường ester hóa trực tiếp glycerol với acid béo
qua phản ứng:
H2C OH
RCOOH

+

H+

HC OH

O
H2C O C R
HC OH
H2C OH

H2C OH

Tuy nhiên, xuất hiện đồng thời với phản ứng hình thành monoglyceride là phản
ứng tạo ra diglyceride:
O
H 2C O C R

O
H 2C O C R
HC OH

+

H2C OH

Xúc tác cho phản ứng này thường là: acid (H2SO4, p-TsOH,...), base (KOH,
NaOH, CH3ONa,…), zeolite (MgO, Li/MgO,..).Ngoài ra việc dùng xúc tác enzyme
cũng đang ngày càng phổ biến vì nó đem lại hiệu suất rất cao khoảng hơn 90%, lại
thân thiện với môi trường. Một số loại enzyme được dùng trong quá trình tổng hợp
này là: chromobacterium viscosum, pseudomonas fluorescens, mucor miehei,
lipozyme,…Đặc biệt người ta cũng có thể dùng dịch chiết protein khoai tây như là
enzyme xúc tác.

Lê Thị Như Lý

11