Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6, vitamin E, phytosterol từ cặn khử mùi dầu đậu tương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
-----    -----

VŨ ĐỨC CHIẾN

“NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

SẢN XUẤT HỖN HỢP AXÍT BÉO OMEGA 3 VÀ
OMEGA 6, VITAMIN E, PHYTOSTEROL TỪ
CẶN KHỬ MÙI DẦU ĐẬU TƯƠNG”

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
-----    -----

VŨ ĐỨC CHIẾN

““NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN

XUẤT HỖN HỢP AXÍT BÉO OMEGA 3 VÀ OMEGA 6,
VITAMIN E, PHYTOSTEROL TỪ CẶN KHỬ MÙI DẦU
ĐẬU TƯƠNG”

Chuyên ngành: Chế biến thực phẩm và đồ uống

Mã số: 62.54.02.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. BÙI QUANG THUẬT
2. GS. TS. PHẠM QUỐC LONG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2016


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:
Đây là công trình nghiên cứu của tôi và một số kết quả cùng cộng tác với
các cộng sự khác;
Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực, một phần đã
được công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành với sự đồng ý và cho phép
của các đồng tác giả;
Phần còn lại chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả

Vũ Đức Chiến


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới
PGS. TS. Bùi Quang Thuật, Viện Công nghiệp thực phẩm; GS. TS. Phạm Quốc
Long, Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam - là những người thầy đã định hướng, truyền dạy những kiến
thức khoa học và giúp đỡ tôi vượt qua những trở ngại và khó khăn trong suốt
thời gian thực hiện luận án.
Tôi trân trọng cảm ơn Đảng ủy, Lãnh đạo Viện Công nghiệp thực phẩm,
các Trung tâm, Bộ môn nghiên cứu, các phòng ban đơn vị trong Viện, đã tạo
điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất và giúp tôi hoàn thành mọi thủ tục cần thiết
trong quá trình làm nghiên cứu.
Bên cạnh đó, tôi cũng đã nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của các
cô chú, anh chị, các bạn đồng nghiệp đã và đang làm việc tại Trung tâm Dầu,
Hương liệu và Phụ gia thực phẩm. Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn tất
cả sự giúp đỡ quý báu đó.
Luận án được thực hiện trong khuôn khổ đề tài cấp Nhà nước “Nghiên
cứu quy trình công nghệ sản xuất các axit béo không thay thế và vitamin E từ
phụ phẩm chế biến dầu thực vật”, mã số: CNHD.ĐT.027/11-13 thuộc chương
trình KH&CN trọng điểm Quốc gia phát triển công nghệ hóa dược đến năm
2020.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân đã
luôn ở bên cạnh chia sẻ, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi học

tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án của mình.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả

Vũ Đức Chiến


MỤC LỤC

1.
2.
3.
4.
5.
5.1.
5.2.
6.

KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC SƠ ĐỒ
DANH MỤC ĐỒ THỊ
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của luận án

Mục tiêu của luận án
Phạm vi nghiên cứu
Nội dung của luận án
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Ý nghĩa khoa học
Ý nghĩa thực tế
Tính mới của luận án
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1.
1.2.
1.3.
1.3.1.
1.3.2.
1.3.3.
1.3.3.1.
1.3.3.2.
1.3.3.3.
1.3.3.4.
1.3.3.5.
1.3.3.6.
1.4.
1.4.1.
1.4.2.

Tình hình sản xuất, tiêu thụ dầu đậu tương trong nước và
thế giới
Phụ phẩm chế biến dầu thực vật
Axít béo omega 3 và omega 6
Giới thiệu chung

Tác dụng của axit béo omega-3 và omega-6
Một số axit béo omega-3 và omega 6 điển hình
Axit -linoleic
Axit Eicosapentanoic
Axit Docosapentanoic
Axit Linoleic
Axit gamma linolenic
Axit Arachidonic
Vitamin E
Giới thiệu về vitamin E
Tác dụng của vitamin E

Trang
i
ii
vi
vii
ix
1
1
3
3
3
3
3
4
4
5
5
7

11
11
12
14
14
15
17
18
19
21
22
22
25


1.5.
1.5.1.
1.5.2.
1.6.
1.6.1.
1.6.2.
1.6.2.1.
1.6.2.2.
1.6.2.3.
1.6.2.4.
1.6.3.
1.6.4.
1.6.5.
1.6.5.1.
1.6.5.2.

2.1.
2.1.1.
2.1.2.
2.1.3.
2.2.
2.2.1.
2.2.1.1.
2.2.1.2.
2.2.1.3.
2.2.1.4.

Phytosterol
Giới thiệu về phytosterol
Vai trò của các phytosterol
Phương pháp thu nhận hỗn hợp axít béo omega 3 và omega
6, vitamin E và phytosterol từ cặn khử mùi dầu thực vật
Giới thiệu chung về cặn khử mùi dầu đậu tương
Phương pháp thu nhận hỗn hợp axít béo omega 3 và omega 6
Phương pháp tạo phức với urê
Phương pháp kết tinh phân đoạn ở nhiệt độ thấp
Phương pháp chưng cất phân tử
Các phương pháp khác và phương pháp kết hợp
Phương pháp thu nhận phytosterol từ cặn khử mùi dầu đậu
tương
Phương pháp thu nhận vitamin E từ cặn khử mùi dầu đậu
tương
Tình hình nghiên cứu trong nước liên quan đến luận án và
định hướng nghiên cứu của luận án nghiên cứu sinh
Tình hình nghiên cứu trong nước liên quan đến luận án

Định hướng nghiên cứu của luận án nghiên cứu sinh
CHƯƠNG II. NGUYÊN VẬT LIỆU, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP
Nguyên liệu, hoá chất và thiết bị
Nguyên liệu
Hóa chất
Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích
Xác định độ ẩm của nguyên liệu bằng phương pháp cất cuốn (theo
DĐVN IV 4–2009)
Xác định chỉ số axit theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN
6127:2010
Xác định chỉ số este theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN
8453:2010
Xác định chỉ số peroxyt theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN
6121:2010

28
28
30
32
32
34
35
39
40
40
41
44

49
49
51
54
54
54
54
55
55
55
55
56
56
56


2.2.1.5.
2.2.1.6.
2.2.1.7.
2.2.1.8.
2.2.1.9.
2.2.1.10
2.2.1.11
2.2.1.12
2.2.1.13
2.3.2.
2.3.2.1.
2.3.2.2.
2.3.2.3.
2.3.2.4.

2.3.2.5.
2.3.3.

2.3.4.
3.1.

3.1.1.

3.1.2.

3.2.

Xác định thành phần axít béo theo phương pháp AOCS Ce1e91
Xác định hàm lượng vitamin E tổng bằng phương pháp so màu
Phân tích hàm lượng vitamin E theo Dược điển Việt Nam
Phân tích phytosterol bằng GC-MS
Phân tích xác định mùi, màu sắc và độ trong dầu thực vật theo
TCVN 2627:1993
Phân tích chỉ tiêu vi sinh theo TCVN
Phương pháp định tính urê trong sản phẩm hỗn hợp omega-3 và
omega-6 (28 TCN 184 : 2003)
Phân tích kim loại nặng
Phân tích dư lượng n-hexan theo TCVN 6760:2000

56

Phương pháp công nghệ
Nghiên cứu xử lý cặn khử mùi dầu đậu tương
Nghiên cứu công nghệ thu nhận hỗn hợp axit béo từ cặn khử
mùi dầu đậu tương

Nghiên cứu công nghệ làm giàu hỗn hợp axit béo omega 3 &
omega 6
Nghiên cứu công nghệ tách phytosterol
Nghiên cứu công nghệ tinh chế vitamin E
Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm các sản phẩm
hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6, phytosterol, vitamin E
trên dây chuyền thiết bị pilot quy mô 80kg nguyên liệu/mẻ
Phương pháp xử lý số liệu

59
59
59

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Nghiên cứu lựa chọn và xử lý nguồn phụ phẩm chế biến dầu
thực vật cho mục đích thu nhận hỗn hợp các axít béo
omega-3 & omega-6, phytosterol và vitamin E
Nghiên cứu lựa chọn nguồn phụ phẩm chế biến dầu thực vật
cho mục đích thu nhận hỗn hợp các axít béo omega-3 &
omega-6, phytosterol và vitamin E
Nghiên cứu xử lý cặn khử mùi dầu đậu tương cho mục đích
thu nhận hỗn hợp các axít béo omega-3 & omega-6,
phytosterol và vitamin E
Nghiên cứu công nghệ thu nhận hỗn hợp axit béo từ cặn
khử mùi dầu đậu tương

56
56
57
58

58
58
58
59

64
65
66
67

70
71
71

71

73

77


3.2.1.
3.2.2.
3.2.3.
3.2.4.
3.2.4.1.
3.2.4.2.
3.2.4.3.
3.2.5.
3.2.5.1.

3.2.5.2.
3.2.6.
3.2.6.1.

3.2.6.2.
3.3.
3.3.1.
3.3.2.
3.3.3.
3.3.4.
3.4.

Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thu nhận hỗn hợp axit
béo từ cặn khử mùi dầu đậu tương
Nghiên cứu lựa chọn chất xúc tác cho quá trình etyl este hoá
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ H2SO4 đến quá trình etyl
este hoá
Nghiên cứu xác định các điều kiện thích hợp cho phản ứng
etyl este hoá các axit béo trong cặn khử mùi dầu đậu tương
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ etanol/các axit béo đến quá
trình etyl este hoá
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình etyl este hoá
Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến quá trình etyl este hoá
Nghiên cứu công nghệ chưng cất phân đoạn chân không các
etyl este của các axit béo
Nghiên cứu ảnh hưởng của số đĩa lý thuyết của cột phân đoạn
đến quá trình chưng cất các etyl este của các axit béo
Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất chân không đến quá trình
chưng cất các etyl este của các axit béo

77

Nghiên cứu công nghệ thuỷ phân hỗn hợp etyl este của các
axit béo
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch NaOH 2N/hỗn hợp
etyl este đến quá trình thuỷ phân hỗn hợp etyl este của các axit
béo
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thuỷ phân đến
quá trình thuỷ phân hỗn hợp etyl este của các axit béo
Nghiên cứu công nghệ làm giàu hỗn hợp axit béo omega 3 &
omega 6
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ urê/hỗn hợp axít béo thích
hợp cho quá trình làm giàu hỗn hợp omega 3 và omega 6
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ etanol/hỗn hợp axít béo đến
quá trình làm giàu hỗn hợp omega 3 và omega 6
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tạo phức đến quá trình
làm giàu hỗn hợp omega 3 và omega 6
Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian tạo phức đến quá trình
làm giàu hỗn hợp omega 3 và omega 6
Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp axit béo
omega 3 và omega 6 từ cặn khử mùi dầu đậu tương

88

78
80
81
81
82
83

85
85
87

89

90
91
93
94
95
97
99


3.5.
3.5.1.
3.5.2.
3.5.3.
3.5.4.
3.5.5.
3.6.
3.6.1.
3.6.1.1.
3.6.1.2.
3.6.1.3.
3.6.2.
3.6.3.
3.7.
3.8.

3.8.1.
3.8.2.
3.8.3.
3.9.
3.9.1.
3.9.1.1.
3.9.1.2.
3.9.1.3.
3.9.2.

Nghiên cứu công nghệ tách phytosterol
Nghiên cứu lựa chọn dung môi kết tinh phytosterol
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/hỗn hợp sản phẩm
đến quá trình tách phytosterol
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh đến quá trình
tách phytosterol
Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian kết tinh đến quá trình
tách phytosterol
Nghiên cứu ảnh hưởng của số lần kết tinh đến quá trình tách
phytosterol
Nghiên cứu công nghệ tinh chế vitamin E
Tinh chế vitamin E bằng phương pháp trích ly lỏng - lỏng với
hệ dung môi chọn lọc
Nghiên cứu lựa chọn hệ dung môi để tinh chế vitamin E thô
Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ dung môi/vitamin E thô
Nghiên cứu xác định số lần trích ly thích hợp

103
103
104

Nghiên cứu xác định nhiệt độ kết tinh lạnh
Nghiên cứu lựa chọn hệ dung môi rửa giải cho quá trình tinh
chế viatamin E bằng phương pháp sắc ký cột
Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất phytosterol và
vitamin E từ cặn khử mùi dầu đậu tương
Nghiên cứu phân tích và đánh giá chất lượng các sản phẩm
Phân tích và đánh giá chất lượng sản phẩm hỗn hợp axít béo
omega 3 và omega 6
Phân tích và đánh giá chất lượng sản phẩm vitamin E
Phân tích và đánh giá chất lượng sản phẩm phytosterol
Nghiên cứu phương pháp bảo quản các sản phẩm
Nghiên cứu phương pháp bảo quản sản phẩm hỗn hợp axit
béo omega 3 và omega 6
Nghiên cứu lựa chọn chất chống ôxi hoá để bảo quản sản phẩm
hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6
Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ sử dụng vitamin E cho việc bảo quản
sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến chất lượng
hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6

112
114

Nghiên cứu phương pháp bảo quản sản phẩm phytosterol và

131

105
106

107
109
109
109
110
111

117
121
121
123
125
127
127
128
129
131


3.10.
3.10.1
3.10.2
3.10.3
3.11.

vitamin E
Thử độ ổn định của các sản phẩm hỗn hợp axit béo omega-3
và omega-6
Các chỉ tiêu cảm quan
Các chỉ tiêu hóa lý

Các chỉ tiêu vi sinh
Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm
các sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6,
phytosterol, vitamin E trên dây chuyền thiết bị pilot, ứng
dụng chúng để sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm

3.11.1.

132
133
133
136
138

Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm các
sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6, phytosterol,
vitamin E trên dây chuyền thiết bị pilot quy mô 80kg nguyên
liệu/mẻ
3.11.1.1. Hiệu chỉnh các điều kiện công nghệ và thông số kỹ thuật
3.11.1.2. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất đồng thời hỗn hợp axit
béo omega 3 và omega 6, phytosterol, vitamin E từ cặn khử mùi
dầu đậu tương ở quy mô pilot (80kg nguyên liệu/mẻ)
3.11.1.3. Kết quả sản xuất thử nghiệm hỗn hợp axit béo omega 3 và
omega 6, phytosterol, vitamin E từ cặn khử mùi dầu đậu tương

138

3.11.2

Ứng dụng các sản phẩm của luận án vào thực tế sản xuất

CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Kiến nghị
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

147
149
149
150
151

TÀI LIỆU THAM KHẢO

152

PHỤ LỤC

165

4.1
4.2

139
140

146


i

KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
AOAC: Association of Official Agricultural Chemists
BHA: Butylated Hydroxyanisole
BHT: Butylated hydroxytoluene
DM: Dung môi
FAO: Tổ Chức Lương Nông thế giới
GC: Sắc ký khí
GC-MS: Sắc ký khí khối phổ
HDM: Hệ dung môi
HIV: là loại virus làm suy giảm miễn dịch ở người
HPLC: Sắc ký lỏng cao áp
KPH: Không phát hiện
NL: Nguyên liệu
PG: propylene glycol
PP: Phương pháp
TBHQ: Tertiary butylhydroquinone
TCN: Tiêu chuẩn ngành
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
TK: độ tinh khiết
TL: Trích ly
TLC: Sắc ký bản mỏng
TPCN: Thực phẩm chức năng
TT: Thứ tự
SP: Sản phẩm
SX: Sản xuất
SXTN: Sản xuất thử nghiệm
USD: đô la Mỹ
USDA: Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ
VN: Việt Nam
VSV: Vi sinh vật

VTM E: Vitamin E


ii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Dự báo cung cầu dầu đậu tương thế giới niên vụ 2015 - 2016 ..... 5
Bảng 1.2. Sản lượng dầu đậu tương trong nước ............................................. 6
Bảng 1.3. Xuất khẩu dầu đậu tương thô của Việt Nam vào các quốc gia ...... 6
Bảng 1.4. Tình hình xuất khẩu dầu đậu tương tinh chế của Việt Nam........... 7
Bảng 1.5. Thành phần cặn xà phòng của quá trình tinh chế một số loại dầu
thực vật ........................................................................................................... 10
Bảng 1.6. Thành phần cặn khử mùi của quá trình tinh chế một số loại dầu thực
vật .................................................................................................................... 11
Bảng 1.7. Hàm lượng vitamin E trong một số loại dầu thực vật .................... 24
Bảng 2.1. Danh sách các thiết bị của dây chuyền thiết bị pilot sản xuất hỗn
hợp axit béo omega 3 & omega 6, phytosterol và vitamin E từ cặn khử mùi
dầu đậu tương quy mô 80kg nguyên liệu/mẻ.................................................. 68
Bảng 3.1. Các thành phần chính trong cặn xà phòng trong quá trình tinh
chế một số loại dầu thực vật ở Việt Nam........................................................ 71
Bảng 3.2. Các thành phần chính trong cặn khử mùi trong quá trình tinh chế
một số loại dầu thực vật ở Việt Nam .............................................................. 72
Bảng 3.3. Kết quả xử lý cặn khử mùi dầu đậu tương ..................................... 73
Bảng 3.4. Chỉ số hóa lý và thành phần hóa học của cặn khử mùi dầu đậu
tương sau khi xử lý.......................................................................................... 74
Bảng 3.5. Thành phần các axit béo của cặn khử mùi dầu đậu tương sau khi
xử lý................................................................................................................. 75
Bảng 3.6. Các dạng tocopherol (VTM E) trong cặn khử mùi dầu đậu tương
sau khi xử lý .................................................................................................... 75
Bảng 3.7. Các dạng phytosterol trong cặn khử mùi dầu đậu tương sau khi xử

lý...................................................................................................................... 76
Bảng 3.8. Kết quả lựa chọn phương pháp thu nhận hỗn hợp axit béo từ cặn
khử mùi dầu đậu tương.................................................................................... 78


iii

Bảng 3.9. Ảnh hưởng của chất xúc tác đến quá trình etyl este hoá cặn khử
Mùi dầu đậu tương .......................................................................................... 79
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ H2SO4 đến quá trình etyl este hoá............... 80
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của tỷ lệ etanol/các axit béo đến quá trình etyl este
hoá ................................................................................................................... 82
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến quá trình etyl este hoá .... 83
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến quá trình etyl este hoá... 84
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của số đĩa lý thuyết của cột phân đoạn đến quá trình
chưng cất các etyl este của các axit béo.......................................................... 86
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của áp suất chân không đến quá trình chưng cất các
etyl este của các axit béo ................................................................................. 87
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch NaOH 2N/hỗn hợp etyl este đến
quá trình thuỷ phân.......................................................................................... 89
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân đến quá trình thuỷ
phân ................................................................................................................. 90
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của tỷ lệ urê/hỗn hợp axít béo đến quá trình làm giàu
hỗn hợp omega 3 và omega 6.......................................................................... 93
Bảng 3.19. Ảnh hưởng của tỷ lệ etanol 85%/hỗn hợp axít béo đến quá trình
làm giàu hỗn hợp omega 3 và omega 6........................................................... 95
Bảng 3.20. Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo phức đến quá trình làm giàu hỗn hợp
omega 3 và omega 6........................................................................................ 96
Bảng 3.21. Ảnh hưởng của thời gian tạo phức đến quá trình làm giàu hỗn hợp
omega 3 và omega 6........................................................................................ 97

Bảng 3.22. Kết quả lựa chọn dung môi kết tinh phytosterol .......................... 104
Bảng 3.23. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/hỗn hợp sản phẩm đến quá trình
tách phytosterol ............................................................................................... 104
Bảng 3.24. Ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh đến quá trình tách phytosterol . 106
Bảng 3.25. Ảnh hưởng của thời gian kết tinh hiệu suất kết tinh phytosterol . 107
Bảng 3.26. Ảnh hưởng số lần kết tinh đến quá trình tách phytosterol............ 108


iv

Bảng 3.27. Kết quả lựa chọn hệ dung môi cho tinh chế vitamin E thô .......... 110
Bảng 3.28. Kết quả lựa chọn tỷ lệ dung môi/vitamin E thô............................ 111
Bảng 3.29. Kết quả xác định số lần trích ly thích hợp.................................... 112
Bảng 3.30. Kết quả xác định nhiệt độ kết tinh lạnh phytosterol..................... 113
Bảng 3.31. Kết quả lựa chọn hệ dung môi rửa giải tinh chế vitamin E bằng
sắc ký cột ......................................................................................................... 116
Bảng 3.32. Kết quả phân tích các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và an toàn thực
phẩm của sản phẩm hỗn hợp axit béo omega-3 & omega-6........................... 121
Bảng 3.33. Kết quả phân tích thành phần axit béo của sản phẩm hỗn hợp axit
béo omega 3 và omega 6 ................................................................................. 122
Bảng 3.34. Kết quả phân tích các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và an toàn thực
phẩm của sản phẩm vitamin E ........................................................................ 123
Bảng 3.35. Kết quả phân tích hàm lượng và thành phần tocopherol.............. 124
Bảng 3.36. Kết quả phân tích các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và an toàn thực
phẩm của sản phẩm phytosterol ...................................................................... 125
Bảng 3.37. Kết quả phân tích hàm lượng và thành phần phytosterol............. 126
Bảng 3.38. Ảnh hưởng của các chất chống ôxi hoá đến chất lượng sản phẩm hỗn
hợp axit béo omega 3 và omega 6................................................................... 128
Bảng 3.39. Ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng vitamin E đến chất lượng hỗn hợp axit
béo omega 3 và omega 6 ................................................................................. 130

Bảng 3.40. Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến chất lượng hỗn hợp axit béo
omega 3 và omega 6........................................................................................ 131
Bảng 3.41. Yêu cầu chất lượng của hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 .. 133
Bảng 3.42. Kết quả phân tích độ ẩm của sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và
omega 6 ........................................................................................................... 134
Bảng 3.43. Kết quả phân tích chỉ số peroxyt của sản phẩm hỗn hợp axit béo
omega 3 và omega 6........................................................................................ 135
Bảng 3.44. Hàm lượng các axít béo omega 3 và omega 6 trong sản phẩm hỗn
hợp axít béo không thay thế ............................................................................ 135


v

Bảng 3.45. Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm hỗn hợp axit béo
omega 3 và omega 6........................................................................................ 136
Bảng 3.46. Kết quả tổng hợp các mẻ sản xuất thử nghiệm sản phẩm hỗn hợp axit
béo omega-3 & omega-6, phytosterol và vitamin E ....................................... 146


vi

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1. Sơ đồ qui trình tổng quát tinh chế dầu thực vật............................. 8
Sơ đồ 1.2. Sự chuyển hóa của axít béo omega-3 đơn giản -linolenic thành
các axít béo omega-3 giá trị hơn DHA và DPA trong cơ thể con người........ 14
Sơ đồ 1.3. Sơ đồ công nghệ làm giàu hỗn hợp axit béo không no đa nối đôi từ
một số dầu thực vật bằng phương pháp tạo phức với urê ............................... 39
Sơ đồ 1.4. Lược đồ tóm tắt các phương pháp chiết tách vitamin E............... 45
Sơ đồ 1.5. Giản đồ thu nhận đồng thời hỗn hợp axit béo omega 3 & omega 6,

phytosterol và vitamin E từ cặn khử mùi dầu đậu tương................................ 53
Sơ đồ 2.1. Quy trình công nghệ thu nhận hỗn hợp axit béo, phytosterol và
vitamin E bằng phương pháp etyl este hóa ..................................................... 61
Sơ đồ 2.2. Quy trình công nghệ thu nhận hỗn hợp axit béo, phytosterol và
vitamin E bằng phương pháp xà phòng hóa.................................................... 62
Sơ đồ 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp axit béo omega 3
và omega 6 từ cặn khử mùi dầu đậu tương ..................................................... 102
Sơ đồ 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phytosterol và vitamin E từ
cặn khử mùi dầu đậu tương............................................................................. 120
Sơ đồ 3.3. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất thử nghiệm hỗn hợp axit
béo omega 3 và omega 6, phytosterol, vitamin E từ cặn khử mùi dầu đậu
tương ở quy mô pilot (80kg nguyên liệu/mẻ) ................................................. 145


vii

DANH MỤC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1. Ảnh hưởng của chất xúc tác đến quá trình etyl este hóa cặn
khử mùi dầu đậu tương.................................................................................... 79
Đồ thị 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ H2SO4 đến quá trình etyl este hóa............... 81
Đồ thị 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ EtOH/axit béo đến quá trình etyl este hóa .. 82
Đồ thị 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến quá trình etyl este hóa..... 83
Đồ thị 3.5. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến quá trình etyl este hóa ... 84
Đồ thị 3.6. Ảnh hưởng của số đĩa lý thuyết của cột phân đoạn đến quá trình
chưng cất các etyl este của axit béo ................................................................ 87
Đồ thị 3.7. Ảnh hưởng của áp suất chân không đến quá trình chưng cất các
etyl este của axit béo ....................................................................................... 88
Đồ thị 3.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ NaOH 2N/hỗn hợp etyl este của các axit béo
đến quá trình thủy phân................................................................................... 90

Đồ thị 3.9. Ảnh hưởng của tỷ lệ urê/hỗn hợp axit béo đến quá trình làm giàu
hỗn hợp omega -3 và omega -6....................................................................... 93
Đồ thị 3.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ EtOH/hỗn hợp axit béo đến quá trình làm
giàu hỗn hợp omega -3 và omega -6 ............................................................... 95
Đồ thị 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo phức đến quá trình làm giàu hỗn hợp
omega -3 và omega -6 ..................................................................................... 97
Đồ thị 3.12. Ảnh hưởng của thời gian tạo phức đến quá trình làm giàu hỗn hợp
omega -3 và omega -6 ..................................................................................... 98
Đồ thị 3.13. Ảnh hưởng của tỷ lệ DM/hỗn hợp sản phẩm đến quá trình tách
phytosterol ....................................................................................................... 105
Đồ thị 3.14. Ảnh hưởng nhiệt độ kết tinh đến quá trình tách phytosterol ...... 106
Đồ thị 3.15. Ảnh hưởng thời gian kết tinh đến hiệu suất tách phytosterol ..... 107
Đồ thị 3.16. Ảnh hưởng số lần kết tinh đến quá trình tách phytosterol.......... 108
Đồ thị 3.17. Lựa chọn hệ dung môi cho tinh chế vitamin E ........................... 110
Đồ thị 3.18. Kết quả lựa chọn tỷ lệ DM/vitamin E thô................................... 111


viii

Đồ thị 3.19. Kết quả xác định số lần trích ly thích hợp .................................. 112
Đồ thị 3.20. Kết quả xác định nhiệt độ kết tinh lạnh phytosterol ................... 113


ix

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Axit -linolenic............................................................................... 15
Hình 1.2. Axit eicosapentanoic ....................................................................... 16
Hình 1.3. Axit docosahexaenoic ..................................................................... 18
Hình 1.4. Axit linoleic..................................................................................... 19

Hình 1.5. Axit gamma linolenic...................................................................... 20
Hình 1.6. Axit arachidonic .............................................................................. 21
Hình 1.7. Công thức cấu tạo của các dạng đồng phân Vitamin E .................. 23
Hình 1.8. Cấu trúc của một số phytosterol tiêu biểu....................................... 28
Hình 1.9. Tạo phức urê với hỗn hợp axit béo ................................................. 37
Hình 1.10. Thiết bị chưng cất phân tử với wipe-film ..................................... 46
Hình 1.11. Thiết bị chưng cất short-path distillation ...................................... 47
Hình 3.1. TLC lựa chọn hệ dung môi rửa giải cho tinh chế vitamin E........... 115
Hình 3.2. Sắc ký đồ phân tích sản phẩm vitamin E .............................................. 124
Hình 3.3. Sắc ký đồ phân tích sản phẩm phytosterol...................................... 126
Hình 3.4. Sắc ký đồ phân tích sản phẩm hỗn hợp axít béo không thay thế sau
22 tháng lưu giữ .............................................................................................. 136


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Trong nhiều thập niên gần đây, ngành sản xuất dầu thực vật là một trong
những ngành có xu hướng phát triển cao nhất của nông nghiệp toàn cầu với
tốc độ tăng trưởng sản lượng trung bình hàng năm đạt 2,6% đối với dầu và
2,3% đối với khô dầu. Dầu thô thu nhận được từ thực vật bằng phương pháp
ép hoặc trích ly vẫn chưa sử dụng được trong công nghiệp thực phẩm vì nó
còn lẫn nhiều tạp chất. Mặc dù, lượng tạp chất này có trong dầu không nhiều
nhưng nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng và quá trình bảo quản dầu. Do vậy,
dầu thô cần được tinh chế trước khi sử dụng. Trong quá trình tinh chế dầu
chúng ta sẽ thu được hai loại phụ phẩm chính là cặn xà phòng (trong công
đoạn trung hòa) và cặn khử mùi (trong công đoạn khử mùi bằng phương pháp
chưng cất chân không). Các quá trình tinh chế này không chỉ loại đi các tạp
chất không mong muốn còn mất đi một lượng không nhỏ các thành phần dinh

dưỡng như: các axit béo, vitamin E, phytosterol,... đã bị kéo theo trong cặn
khử mùi, cặn xà phòng. Theo thống kê, tổng sản lượng dầu thực vật chính của
thế giới trong năm 2013 khoảng 160 triệu tấn thì chỉ tính riêng cặn khử mùi
(thải ra trong quá trình tinh chế) khoảng 0,5 triệu tấn. Với một khối lượng quá
lớn và có nhiều thành phần có giá trị như vậy nên trong thời gian gần đây,
nguồn phụ phẩm chế biến dầu đã trở thành đối tượng nghiên cứu của hàng
loạt các công trình nghiên cứu trên thế giới và trở thành nguồn nguyên liệu
quý cho sản xuất nhiều loại sản phẩm. Một trong những hướng nghiên cứu và
sản xuất chính hiện nay về nguồn nguyên liệu này là tạo ra các hoạt chất sinh
học tự nhiên để ứng dụng trong sản xuất sản phẩm thực phẩm chức năng, mỹ
phẩm và dược phẩm bởi vì việc sử dụng cặn khử mùi làm nguyên liệu sản
xuất vitamin E, hỗn hợp axit béo omega 3 & omega 6 và phytosterol không
những làm giảm giá thành các sản phẩm này mà còn giảm được giá thành dầu
thực vật tinh chế, đồng thời giải quyết được vấn đề môi trường.


2

Nhiều nước trên thế giới, đặc biệt ở Mỹ, Nhật và châu Âu đã nghiên
cứu và sản xuất các sản phẩm axít béo omega 3, omega 6, phytosterol và
vitamin E từ nguồn phụ phẩm chế biến dầu thực vật ở quy mô công nghiệp.
Các sản phẩm này đã được áp dụng để tạo ra hàng loạt các chế phẩm thực
phẩm chức năng và dược phẩm có giá trị cao, lưu hành rộng rãi, có chỗ đứng
trên thị trường và được người tiêu dùng tin cậy. Doanh thu hàng năm từ các
sản phẩm đó đem lại hàng tỷ đôla.
Ở Việt Nam, dầu thực vật ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời
sống của con người. Nhận thức và mức sống của người dân ngày càng cao
nên nhu cầu sử dụng dầu thực vật ngày càng tăng mạnh. Năm 2005, mức tiêu
thụ bình quân dầu thực vật chỉ đạt 4,46 kg/người, nhưng đến năm 2010 mức
tiêu thụ này đã lên đến 7,44 kg/người. Do vậy, trong thời gian gần đây, ngành

chế biến dầu thực vật của nước ta đã có bước phát triển mạnh mẽ với mức
tăng trưởng hàng năm trên 10%. Năm 2014, sản lượng dầu thực vật trên cả
nước đạt được 800.000 tấn. Với sản lượng dầu này đã đưa ra khoảng hơn 2,4
nghìn tấn cặn khử mùi. Như vậy, chúng ta có tiềm năng rất lớn để phát triển
sản xuất vitamin E, phytosterol và các axít béo không thay thế. Tuy nhiên, ở
nước ta hiện nay, cặn khử mùi mới chỉ được sử dụng làm dầu bôi trơn cho
khuôn bánh, làm phụ liệu cho thức ăn gia súc... mà chưa được tận dụng như
nguồn nguyên liệu quý giá cho sản xuất vitamin E, phytosterol và các axit béo
omega 3 & omega 6 . Mặt khác, nhu cầu trong nước về các sản phẩm này làm
nguyên liệu phục vụ cho công nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm
chức năng ngày một tăng mạnh và trở nên cấp thiết. Phần lớn các sản phẩm
hay nguyên liệu dùng để sản xuất đều được nhập từ nước ngoài. Do vậy, vấn
đề: “Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp axit béo omega 3
và omega 6, vitamin E, phytosterol từ cặn khử mùi dầu đậu tương” là việc
làm cần thiết và có ý nghĩa khoa học


3

2. Mục tiêu của Luận án
Nghiên cứu quy trình công nghệ thu nhận đồng thời hỗn hợp axit béo
omega 3 và omega 6, vitamin E, phytosterol từ cặn khử mùi dầu đậu tương
3. Phạm vi nghiên cứu
Nguyên liệu cặn khử mùi dầu đậu tương từ nguồn phụ phẩm chế biến
dầu thực vật Việt Nam.
4. Nội dung của Luận án
- Nghiên cứu lựa chọn và xử lý nguồn phụ phẩm chế biến dầu thực vật cho
mục đích thu nhận hỗn hợp axít béo omega 3 & omega 6, phytosterol và
vitamin E
- Nghiên cứu công nghệ thu nhận hỗn hợp axit béo từ cặn khử mùi dầu đậu

tương
- Nghiên cứu làm giàu hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6
- Nghiên cứu công nghệ tách phytosterol
- Nghiên cứu công nghệ tinh chế vitamin E
- Nghiên cứu phương pháp bảo quản các sản phẩm và thử độ ổn định của sản
phẩm hỗn hợp các axit béo omega 3 và omega 6
- Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm các sản phẩm hỗn
hợp axit béo omega 3 và omega 6, phytosterol, vitamin E trên dây chuyền thiết
bị pilot, ứng dụng chúng để sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án
5.1. Ý nghĩa khoa học
- Từ cặn khử mùi dầu đậu tương - nguồn phụ phẩm chế biến dầu thực vật Việt
Nam đã thu nhận được nhiều sản phẩm có giá trị cao: hỗn hợp các axít béo
omega 3 và omega 6, phytosterol và vitamin E, đóng góp nhất định vào việc
nâng cao công nghệ sản xuất và chế biến dầu thực vật. Luận án góp phần thúc
đẩy sự phát triển công nghệ phân tách, tinh chế và chuyển hóa các sản phẩm
tự nhiên.


4

- Luận án là nguồn tư liệu tốt giúp cho sinh viên và các nhà khoa học quan
tâm đến lĩnh vực này tham khảo.
5.2. Ý nghĩa thực tế:
- Luận án góp phần nâng cao giá trị và tận thu nguồn phụ phẩm chế biến dầu
Việt Nam, đồng thời góp phần vào việc phát triển cây dầu và chế biến dầu thực
vật tại nước ta.
- Các sản phẩm từ cặn khử mùi dầu đậu tương khi được ứng dụng vào sản
xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm sẽ góp phần chăm sóc và nâng cao
sức khỏe cộng đồng.

6. Tính mới của luận án
- Luận án đã nghiên cứu một cách tổng thể về cặn khử mùi dầu đậu tương –
nguồn phụ phẩm chế biến dầu thực vật Việt Nam từ phân tích, đánh giá
nguyên liệu, chiết tách và tinh chế được 03 chế phẩm có giá trị cao, ứng dụng
cho sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm
- Là công trình đầu tiên ở Việt Nam đã nghiên cứu xây dựng được quy trình
chiết tách đồng thời hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6, phytosterol,
vitamin E từ cặn khử mùi dầu đậu tương.
- Quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp axít béo không thay thế (omega 3 &
omega 6) từ nguồn phụ phẩm chế biến dầu thực vật đã được cấp Bằng độc
quyền giải pháp hữu ích, mã số VN 2-0001425 theo Quyết định số
55359/QĐ-SHTT ngày 05/09/2016.


5

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tình hình sản xuất, tiêu thụ dầu đậu tương trong nước và thế giới
Dầu đậu tương có hàm lượng axit omega 3 và omega 6 rất cao nên
được xếp vào loại dầu sa lát, loại dầu có giá trị bổ dưỡng và giá trị kinh tế
cao. Sản lượng dầu đậu tương của thế giới đã tăng liên tục trong nhiều thập kỷ
qua, cụ thể từ năm 1987 tới năm 2007 mức tăng trưởng này là 1,47 triệu
tấn/năm. Sản lượng dầu đậu tương trên thế giới niên vụ 2015 - 2016 ước đạt
320,15 triệu tấn. Trong đó, khoảng 33,4% dầu đậu tương được sản xuất tại
Mỹ. Dự báo cung cầu đậu tương thế giới niên vụ 2015 - 2016 được thể hiện
tại bảng 1.1.
Bảng 1.1. Dự báo cung cầu dầu đậu tương thế giới niên vụ 2015 - 2016
Đơn vị tính: triệu tấn
Niên vụ
2015 - 2016

Dự trữ
đầu vụ

Cung
Sản
lượng

Tiêu thụ

Nhập
khẩu

Chế
biến

Nội
địa

Xuất
khẩu

Dự trữ
cuối
vụ

Thế giới

77,73

320, 15 129,85 277,66 316,35 132,36

79,02

Hoa Kỳ

5,19

106,93

46,4

12,11

Các nước khác

72,54

213,22

129,03 266,77 261,92 85,96

66,91

Nước XK chính

51,27

170,91

0,37

90,0

94,57

78,35

46,74

Áchentina

31,7

59,0

0,05

45,7

50,05

11,4

29,3

Braxin

19,5

100,0

0,3

40,0

43,0

59,5

17,3

Paraquay

0,06

8,8

0,01

4,1

4,14

4,6

0,13

Nước NK chính

18,47

15,41

0,33

17,83

Trung Quốc

17,03

11,8

83,0

81,8

95,25

0,15

16,43

EU - 27

0,66

2,2

13,2

13,8

15,32

0,15

0,59

Nhật Bản

0,22

0,22

3,1

2,2

3,3

-

0,24

Mê hi cô

0,08

0,36

3,95

4,25

4,29

0

0,1

0,82

50,89

54,42

110,43 105,99 126,15

Nguồn: USDA


6

Ở Việt Nam, sản lượng dầu đậu tương tăng rất nhanh trong những năm
gần đây nhờ việc đưa vào hoạt động hai nhà máy sản xuất dầu đậu tương lớn
của Công ty Bunge Việt Nam và Công ty Quang Minh. Tổ chức USDA dự
báo nếu điều kiện thời tiết thuận lợi, diện tích gieo trồng đậu tương năm 2014
và 2015 lần lượt đạt 120 nghìn và 130 nghìn héc ta, với mức sản lượng tăng

khoảng 235 và 214 nghìn tấn. Sản lượng dầu đậu tương thô năm 2015/16 ước
đạt 228.000 tấn, tăng 6,5 % so với năm trước. Theo dự báo sản lượng dầu đậu
tương năm 2016/17 sẽ đạt 247.000 tấn, tăng 8,9 % so với năm trước.
Bảng 1.2. Sản lượng dầu đậu tương trong nước
Tổng sản lượng
dầu đậu tương
trong nước (tấn)

Năm
2013

2014

2015

2016*

2017**

193.000

235.000

214.000

228.000

247.000

Nguồn: các thương nhân trong nước, USDA: * Ước tính; ** Dự báo

Các sản phẩm dầu đậu tương được sản xuất trong nước, ngoài việc
tiêu thụ nội địa còn được xuất khẩu sang một số thị trường nước ngoài như
Hàn Quốc, Malaysia, Ấn Độ, Triều Tiên, Nhật Bản ... [12].
Bảng 1.3. Xuất khẩu dầu đậu tương thô của Việt Nam vào các quốc gia
Đơn vị tính: nghìn tấn
Nước nhập khẩu

Năm
2010

2011

2012

2013

2014

Hàn Quốc

10,0

21,471

47,932

19,444

74,456

Malaysia

-

3,099

10,779

9,132

15,945

Ấn Độ

-

3,193

-

4,992

-

Nhật Bản

-

-

620,0

1,0

-

0,3

25,0

33,652

39,888

-

10,3

27,788

92,983

74,456

90,401

Các nước khác
Tổng cộng

Nguồn: Bản đồ thương mại toàn cầu (GTA), Các nhà sản xuất trong nước.