Luận văn tốt nghiệp tổng hợp các dẫn xuất ester của monoglyceride từ mỡ cá basa

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

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã học hỏi được nhiều kiến thức, kinh
nghiệm và kỹ năng chuyên môn rất bổ ích, thiết thực từ quý thầy cô và bạn bè. Tôi
chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:
Ts. Bùi Thị Bửu H, bộ mơn Hóa - Khoa Khoa Học Tự Nhiên, trường Đại
Học Cần Thơ. Cô đã hướng dẫn tận tình, truyền đạt cho tơi những kinh nghiệm thực
nghiệm quý báu. Cô tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tơi trong suốt thời gian nghiên
cứu, thực hiện và hồn thành luận văn.
Q thầy cơ, Bộ Mơn Cơng Nghệ Hóa Học – Khoa Công Nghệ đã tạo điều
kiện thuận lợi cho tơi trong suốt q trình nghiên cứu đến lúc hoàn thành luận văn
tốt nghiệp.
Các anh chị, các bạn - những người đã đồng hành cùng tôi, cùng chia sẻ
kinh nghiệm và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian qua.
Cuối cùng, lời cảm ơn chân thành đến những người thân u trong gia đình
đã ln động viên, khuyến khích trong suốt q trình học tập và thực hiện luận văn.
Cần Thơ, ngày 10 tháng
11năm 2010

Lê Thị Như Lý

Lê Thị Như Lý

i


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Trường Đại Học Cần Thơ

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

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:
................................................................................................................................

................................................................................................................................
d. Kết luận, đề nghị và điểm:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày

Lê Thị Như Lý

tháng

năm 2010

ii


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Cán bộ hướng dẫn

Trường Đại Học Cần Thơ

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Khoa Công Nghệ
Bộ môn: Cơng nghệ hóa học

Cần Thơ, ngày

tháng

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

năm 2010

Cán bộ phản biện

Lê Thị Như Lý

iii


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... i
MỤC LỤC ................................................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ ............................................................................... ix
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ..................................................................................... 2
1.1 Sơ lược về lipid ................................................................................................. 2
1.1.1 Định nghĩa ................................................................................................ 2
1.1.2 Phân loại về lipid ...................................................................................... 2
1.1.2.1 Dựa vào phản ứng xà phịng hóa....................................................... 2
1.1.2.2 Dựa vào độ hịa tan ........................................................................... 3
1.1.2.3 Dựa vào thành phần cấu tạo .............................................................. 3
1.1.3 Chức năng của lipid .................................................................................. 3
1.1.4 Tính chất vật lý của lipid .......................................................................... 3
1.1.5 Tính chất hóa học của lipid ....................................................................... 4
1.1.5.1 Phản ứng thủy phân .......................................................................... 4
1.1.5.2 Phản ứng cộng hydro ........................................................................ 4

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 Tổng quan về chất hoạt động bề mặt ................................................................. 17
1.4.1 Khái niệm ................................................................................................. 17
1.4.2 Phân loại chất hoạt động bề mặt................................................................ 17
1.4.2.1 Chất hoạt động bề mặt anion ............................................................ 18
1.4.2.2 Chất hoạt động bề mặt không ion ..................................................... 19
1.4.2.3 Chất hoạt động bề mặt cation ........................................................... 21
1.4.2.4 Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính ..................................................... 22
1.4.2.5 Các chất hoạt động bề mặt đặc biệt .................................................. 23
1.4.3 Tính chất vật lý của chất hoạt động bề mặt ............................................... 24
1.4.3.1 Nồng độ micelle tới hạn ................................................................... 24
1.4.3.2 Điểm Kraff ....................................................................................... 25
1.4.3.3 Điểm đục .......................................................................................... 25
1.4.3.4 Chỉ số cancium chấp nhận ............................................................... 25

Lê Thị Như Lý

v


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

1.4.3.5 Cân bằng ưa nước-kỵ nước ............................................................... 25
1.4.4 Các tính chất đặc trưng của chất hoạt động bề mặt .................................... 27
1.4.4.1 Khả năng tẩy rửa .............................................................................. 27
1.4.4.2 Khả năng tạo nhũ.............................................................................. 28
1.4.4.3 Khả năng tạo bọt .............................................................................. 29
1.4.4.4 Khả năng tạo huyền phù ................................................................... 30
1.4.4.5 Khả năng thấm ướt ........................................................................... 30
1.4.5 Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt ........................................................ 30
1.4.5.1 Ứng dụng trong công nghiệp ............................................................ 30

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

4.1.1.1 Khảo sát tỉ lệ mol ............................................................................. 43
4.1.1.2 Khảo sát thời gian phản ứng ............................................................. 45
4.1.1.3 Khảo sát nhiệt độ phản ứng .............................................................. 45
4.1.1.4 Khảo sát lượng xúc tác ..................................................................... 47
4.1.1.5 Điều kiện tổng hợp tốt nhất .............................................................. 48
4.1.2 Tổng hợp monoglyceride (2) sử dụng xúc tác KOH .................................. 49
4.1.2.1 Khảo sát tỉ lệ mol ............................................................................. 50
4.1.2.2 Khảo sát thời gian phản ứng ............................................................. 51
4.1.2.3 Khảo sát nhiệt độ phản ứng .............................................................. 52
4.1.2.4 Khảo sát lượng xúc tác ..................................................................... 54
4.1.2.5 Điều kiện tổng hợp tốt nhất .............................................................. 55
4.1.3 So sánh hiệu suất tổng hợp monoglyceride (2) trong hai trường hợp sử dụng
xúc tác p-TsOH và xúc tác KOH ....................................................................... 56
4.2 Tổng hợp acetyl monoglyceride (3a) ................................................................. 56
4.2.1 Khảo sát tỉ lệ mol và thời gian phản ứng ................................................... 58
4.2.2 Khảo sát nhiệt độ phản ứng....................................................................... 60
4.2.3 Điều kiện tổng hợp tốt nhất....................................................................... 61
4.3 Tổng hợp lactyl monoglyceride (3b) ................................................................. 64
4.3.1 Khảo sát tỉ lệ mol và thời gian phản ứng ................................................... 65
4.3.2 Khảo sát nhiệt độ phản ứng....................................................................... 67
4.3.3 Điều kiện tổng hợp tốt nhất....................................................................... 68
4.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm sau khi tổng hợp ............................................... 69
4.4.1 Đánh giá khả năng tạo nhũ........................................................................ 69
4.4.1.1 Khảo sát khả năng tạo nhũ của acetyl monoglyceride (3a) ................ 70
4.4.1.2 Khảo sát khả năng tạo nhũ của lactyl monoglyceride (3b) ................ 72

Lê Thị Như Lý

vii

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

EtOAc

Ethyl acetate

MeOH

Methanol

ppm

Parts per million

Rf

Retention factor

HLB

Hydrophilic Lipophilic balance

m

Multiplet

TLC

Thin layer Chromatography

Xt

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

Bảng 4.10 Điều kiện tạo nhũ ......................................................................... 70
Bảng 4.11 Các tỉ lệ phối nhũ sử dụng CHĐBM acetyl monoglyceride (3a) ... 70
Bảng 4.12 Các tỉ lệ phối nhũ sử dụng CHĐBM lactyl monoglyceride (3b).... 72
Bảng 4.13 Giá trị sức căng bề mặt và nồng độ của CHĐBM acetyl
monoglyceride (3a) ....................................................................................... 74
Bảng 4.14 Giá trị sức căng bề mặt và nồng độ của CHĐBM lactyl
monoglyceride (3b) ....................................................................................... 75

Lê Thị Như Lý

x


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

DANH MỤC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ
Hình 1.1 Cá basa ........................................................................................... 6
Hình 1.2 Thành phần của hỗn hợp thu được bằng phương pháp thông thường (trái)
và bằng phương pháp chưng cất (phải) .......................................................... 10
Hình 1.3 Cấu trúc tổng quát của một phân tử CHĐBM.................................. 17
Hình 1.4 Hình ảnh các hạt micelle ................................................................. 24
Hình 1.5 Minh họa khả năng tẩy rửa của CHĐBM ........................................ 28
Hình 1.6 CHĐBM trong hệ dầu nước ............................................................ 29
Hình 1.7 Sự phản xạ ánh sáng của các hạt nhũ............................................... 29
Sơ đồ 1 Quy trình tổng hợp các dẫn xuất ester của monoglyceride từ mỡ cá basa
34
Hình 3.1 Hỗn hợp tách lớp sau phản ứng tổng hợp monoglyceride (2) .......... 38
Hình 3.2 Hỗn hợp tách lớp sau phản ứng tổng hợp lactyl monoglyceride (3b)
39
Hình 4.1 Bản mỏng sắc ký thu được sau phản ứng tổng hợp monoglyceride (2) 42

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 4.18 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát nhiệt độ phản ứng ........... 60
Hình 4.19 Bản mỏng sắc ký thu được khi tổng hợp acetyl monoglyceride (3a) từ
anhydric acetic .............................................................................................. 62
Hình 4.20 Sản phẩm acetyl monoglyceride (3a)............................................. 63
Hình 4.21 Bản mỏng sắc ký thu được sau phản ứng tổng hợp lactyl monoglyceride
(3b) ............................................................................................................... 64
Hình 4.22 Bản mỏng sắc ký thu được khi tỉ lệ mol monoglyceride:acid lactic là 1:3
66
Hình 4.23 Bản mỏng sắc ký thu được khi tỉ lệ mol monoglyceride:acid lactic là 1:4
66
Hình 4.24 Bản mỏng sắc ký thu được khi tỉ lệ mol monoglyceride:acid lactic là 1:5
67
Hình 4.25 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát nhiệt độ phản ứng ........... 68
Hình 4.26 Sản phẩm lactyl monoglyceride (3b) ............................................. 69
Hình 4.27 Hình ảnh hệ nhũ tương bền sử dụng chất tạo nhũ acetyl monoglyceride
(3a)................................................................................................................ 71
Hình 4.28 Xác định kiểu nhũ sử dụng chất tạo nhũ acetyl monoglyceride (3a)
................................................................................................................... 71
Hình 4.29 Hình ảnh hệ nhũ tương bền sử dụng chất tạo nhũ lactyl monoglyceride
(3b) ............................................................................................................... 73

Lê Thị Như Lý

xii


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Hình 4.30 Xác định kiểu nhũ sử dụng chất tạo nhũ lactyl monoglyceride (3b)
................................................................................................................... 73

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.

Đồng bằng sơng Cửu Long có trữ lượng mỡ cá basa rất lớn. Trong mỡ cá basa
có các mạch hydrocarbon dài của acid béo no và khơng no và có khả năng phân hủy
sinh học cao. Nên việc sử dụng mỡ cá để tổng hợp các dẫn xuất ester của
monoglyceride là ý tưởng mới.
Chính vì vậy, đề tài “Tổng hợp các dẫn xuất ester của monoglyceride từ mỡ
cá basa” được thực hiện. Đề tài nhằm mục tiêu tổng hợp hai dẫn xuất ester của
monoglyceride từ mỡ cá basa ở quy mơ phịng thí nghiệm. Từ những kết quả thu được
qua nghiên cứu này, chúng tơi mong muốn chung tay đóng góp vào việc bảo vệ môi
trường thông qua việc tận dụng nguồn phế phẩm mỡ cá basa, đồng thời mở rộng
nguồn nguyên liệu tổng hợp các dẫn xuất ester của monoglyceride và nâng cao tính
hiệu quả kinh tế của nghề ni cá da trơn ở đồng bằng sông Cửu Long.

Lê Thị Như Lý

1


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 Sơ lược về lipid [1] [9]
1.1.1 Định nghĩa
Tên gọi “Lipid” xuất phát từ chữ Hi Lạp “Lipos” có nghĩa là chất béo. Lipid là
hợp chất hữu cơ có chức năng và thành phần hóa học khác nhau, được ly trích từ động
vật hay thực vật nhờ các dung môi ether, chloroform, methanol. Đây là một thành
phần sinh hóa cơ bản của động thực vật. Các thành phần thường được tập trung
nghiên cứu là protein, lipid, glucid, và một số vitamine, trong đó lipid đóng vai trị
quan trọng như là nguồn cung cấp năng lượng và các acid béo cần thiết cho quá trình
sinh trưởng và phát triển của động vật. Lipid cũng đóng vai trị như chất vận chuyển

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

Dựa vào độ hòa tan, lipid phân thành hai loại như sau:
Lipid thực sự: là những ester hoặc amide của acid béo (có từ bốn carbon trở lên)
với một rượu gồm glycerolipid (ester của glycerol), sphingolipid (amide của
sphingozin), ceride (ester của rượu cao phân tử), steride (ester của sterol), etolite
(ester tương hỗ của hợp chất đa chức acid và rượu).
Lipoid là những chất có độ hòa tan giống lipid bao gồm: carotenoid, quinon (các
dẫn xuất của isoprene), sterol tự do.
1.1.2.3 Dựa vào thành phần cấu tạo
Gồm có hai loại:
Lipid đơn giản: trong phân tử chỉ chứa C, H, O, là ester của rượu và acid béo.
Thuộc nhóm này có: triacylglycerin, sáp (ceride) và steride.
Lipid phức tạp: ngồi C, H, O cịn có một số nguyên tố khác như N, P, S, do đó
trong phân tử chúng ngồi rượu và acid béo, cịn có các thành phần khác như acid
phosphoric, đường.
1.1.3 Chức năng của lipid
Đối với cơ thể người và động vật lipid đóng vai trò là nguồn cung cấp năng
lượng tốt cho cơ thể, vận chuyển các vitamine và một số chất khác, hoạt chất và cấu
thành enzyme và hormone, tham gia cấu trúc màng tế bào, hỗ trợ hấp thu các lipid
khác và là lớp màng bảo vệ cơ thể và các cơ quan bên trong, giúp cơ thể chống lại các
va đập cơ học, các điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
1.1.4 Tính chất vật lý của lipid
Lipid có tỷ trọng thấp hơn nước (0,86-0,97). Mức độ khơng no càng lớn thì tỷ
trọng càng cao. Lipid không tan trong nước, khi trộn với nước sẽ phân thành hai lớp:
lớp nước ở dưới và lớp lipid ở trên. Tính chất của lipid phụ thuộc vào thành phần acid
béo có trong chúng, chiều dài mạch carbon và số lượng liên kết nối đôi trong phân tử.
Mỡ động vật có nhiều acid béo no, ở nhiệt độ bình thường chúng thường tồn tại
ở trạng thái rắn. Dầu thực vật cũng tùy theo tỉ lệ giữa acid béo no và khơng no mà
điểm nóng chảy khác nhau. Ví dụ dầu cacao chứa 35% acid palmitic và 40% acid
stearic có điểm nóng chảy là 30-40C. Ngược lại dầu hướng dương chứa 85% acid

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 OH

R2COOH
R3COOH

Với xúc tác kiềm, chất béo bị thủy phân thành glycerol và muối của acid béo
(phản ứng xà phòng hóa).

H2C O COR1

H2C OH
+ 3NaOH

HC O COR2

HC OH

H2C O COR3

H2C OH

R1COONa
+

R2COONa
R3COONa

1.1.5.2 Phản ứng cộng hydro
Dầu, mỡ động thực vật dạng lỏng có gốc acid chưa no có thể được chuyển hóa
thành gốc acid no bằng phản ứng cộng với hydro có xúc tác nickel.

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

bị oxi hóa bởi oxi khơng khí tạo ra peroxide và các dẫn xuất hydrogen peroxide. Tiếp
theo, các sản phẩm oxi hóa đó bị thủy phân bởi hơi ẩm và vi khuẩn để tạo ra
aldehyde, ketone và carboxylic acid.
Các phản ứng trên có sự tham gia của enzyme, oxygen trong khơng khí. Vì vậy
để tránh hiện tượng này người ta thường bao kín tránh cho dầu mỡ tiếp xúc với
oxygen ngồi khơng khí, ánh nắng chiếu vào hoặc có thể thêm chất chống oxi hóa
thường là phenol, quinon…
1.1.5.4 Phản ứng với alcol
Đây là kiểu phản ứng transester hóa cơ bản để chuyển hóa triglyceride thành
alkyl ester của acid béo.

H2C O COR1
HC O COR2

xt

+ 3ROH

H2C O COR3

ROCOR1

H2C OH
HC OH
H2C OH

+

ROCOR2
ROCOR3

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

1.2.1 Khái quát chung [3] [15]
1.2.1.1 Các đặc điểm chung
Cá basa thuộc bộ cá da trơn (Siluriformes), họ Pangasiidae, chi Pangasius, loài
P.Bocourti.
Tên khoa học: Pagasius bocourti, P.hybophthalmus.
Tên tiếng Anh: Yellow catfish.
Tên thương mại: Basa, swai, bocorti fish.
Tên thường gọi: Basa, basa cat fish, Vietnamese catfish.

Hình 1.1 Cá basa
Cá basa là cá da trơn, có thân dài, chiều dài chuẩn bằng 2,5 lần chiều cao thân.
Đầu cá basa ngắn, hơi tròn, dẹp bằng, miệng hẹp và nằm hơi lệch dưới mõm, mắt to
và có hai đơi râu, phần sau thân dẹp bên lưng và đầu màu xám xanh, bụng trắng bạc,
có buồng mỡ lớn, chiếm khoảng 25% khối lượng cá. Cá basa khơng có cơ quan hơ
hấp phụ, ngưỡng oxy cao hơn cá tra nên chịu đựng kém trong nước có hàm lượng oxy
hịa tan thấp.
Cá basa phân bố ở lưu vực sơng Mê Kơng, có mặt ở nhiều nước như Thái Lan,
Lào, Campuchia, Việt Nam…Ở nước ta, cá basa là một trong những đối tượng được
nuôi chủ yếu trên bè, tập trung ở đồng bằng sông Cửu Long như Long Xuyên, Đồng
Tháp, Vĩnh long, Thốt Nốt. Thức ăn cho cá dễ tìm như phế phẩm rau cải, tấm cám...
Nghề nuôi cá basa đã được khởi đầu từ những năm 60 và được nghiên cứu sinh sản
nhân tạo từ năm 1990. Năm 1996, trường đại học Cần Thơ, Viện Nghiên cứu Nuôi

Lê Thị Như Lý

6


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

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

2

Chỉ số chiết quang ở 40C

1,469

3

Chỉ số acid (mg KOH/g mỡ)

5

4

Chỉ số peroxide (ml Na2S2O3)

4

5

Chỉ số xà phịng hóa (mg KOH/g mẫu)

192,45

6

Chỉ số Iod (g I2/100g mẫu)

62,1

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 18:0 Acid stearic

6,49

4

C 20:0 Acid arachidic

0,34

Acid béo mạch carbon không no
5

C 18:1 Acid oleic

33,60

6

C18:2 Acid linoleic

12,63

7

C18:3 Acid linolenic

1,48

8

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

8


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

hoá. Cứ 1 kg mỡ cá tra, cá basa đã tinh chế được transester hóa với methanol dùng
xúc tác KOH hay NaOH sẽ cho ra 1 lít dầu biodiesel. Dầu biodiesel thành phẩm đã
được đánh giá chất lượng tại phịng phân tích của Cơng ty Liên doanh dầu khí
Mekong, đạt gần 100% so với tiêu chuẩn Việt Nam và các nước trên thế giới.
1.2.2.2 Tổng hợp chất hoạt động bề mặt
Trong mỡ cá basa có các mạch hydrocarbon dài của các acid béo no và khơng
no. Chính vì vậy tổng hợp ra CHĐBM là một ý tưởng mới mẽ. Cấu tạo của một phân
tử CHĐBM bao gồm phần kỵ nước là các mạch hydrocarbon dài và phần ưa nước là
các nhóm chức phân cực. Các mạch hydrocarbon của acid béo trong mỡ cá basa sẽ là
phần kỵ nước trong phân tử CHĐBM và chỉ cần một số biến đổi cấu trúc hóa học để
gắn đầu ưa nước vào mạch hyrocarbon ta sẽ thu được phân tử CHĐBM mong muốn.
1.2.2.3 Tổng hợp dầu nhờn sinh học
Hiện nay, đã có những nghiên cứu ban đầu tổng hợp dầu nhờn sinh học từ mỡ cá
basa . Từ mỡ cá thực hiện phản ứng transester hóa với methanol, xúc tác KOH thu
được methyl ester của các acid béo và từ methyl ester này tiếp tục thực hiện phản ứng
transester hóa với trimethylolpropane sử dụng xúc tác CH3ONa thu được dầu nhờn
sinh học.
[2]

1.3 Dẫn xuất ester của monoglyceride
1.3.1 Giới thiệu về monoglyceride [11]
Glyceride (acylglycerol) là ester của glycerol và acid béo. Glycerol có 3 nhóm
hydroxyl được ester hóa với một, hai hay ba acid béo tự do hình thành tương ứng
monoglyceride, diglyceride hay triglyceride.
Monoglyceride (hay còn gọi là monoacylglycerol) là glyceride bao gồm một

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

khiết, phần còn lại của hỗn hợp là diglyceride và triglyceride.
Tuy nhiên, nếu thực hiện phản ứng tạo monoglyceride bằng phương pháp chưng
cất ở áp suất cao, khi đó hỗn hợp monoglyceride thường thu được 95%
monoglyceride tinh khiết, 3-4% diglyceride, 0,5-1% glycerol, 0,5-1% acid béo.
Sự khác biệt về thành phần của hỗn hợp monoglyceride thu được qua hai
phương pháp trên được trình bày trong Hình 1.2.

Hình 1.2 Thành phần của hỗn hợp thu được bằng phương pháp thông
thường (trái) và bằng phương pháp chưng cất (phải)
Monoglyceride cịn có hai nhóm hydroxyl tự do trên khung sườn glycerol, do
vậy, không chỉ bản thân monoglyceride được dùng như CHĐBM mà nó cịn có thể
được biến đổi cấu trúc để tổng hợp ra các dẫn xuất tương ứng. Một hoặc cả hai nhóm
hydroxyl này có thể bị thay thế bởi các nhóm chức khác tạo thành ester có các hoạt
tính đặc biệt gọi là dẫn xuất ester của monoglyceride.
1.3.2 Một số phương pháp tổng hợp monoglyceride [7]
1.3.2.1 Phản ứng ester hóa trực tiếp acid béo với glycerol
Ester hóa acid carboxylic là q trình tách nước giữa acid và rượu để tạo thành
ester. Xúc tác cho phản ứng này thường là các acid như: H2SO4, H3PO4,
p-TsOH,… Phản ứng ester hóa có tính thuận nghịch, chiều thuận được xúc tác bằng
acid mạnh như H2SO4 đậm đặc, cịn phản ứng thủy phân (chiều nghịch) có thể xúc tác
bằng acid hay base (trường hợp thủy phân bằng base còn được gọi là phản ứng xà

Lê Thị Như Lý

10


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

phịng hóa). Phản ứng ester hóa acid carboxylic có thể tiến hành khơng cần xúc tác,

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

+

RCOOH

HC OH

+

H 2O

H 2C O C R
O

H2C OH

Chính phản ứng này làm giảm đi nồng độ monoglyceride nhưng không thể tránh
được trong phương pháp này vì chúng xảy ra cùng lúc với phản ứng đầu.
1.3.2.2 Phản ứng transeter hóa ester của acid béo với glycerol
Phản ứng transester hóa là phản ứng giữa ester với rượu để tạo thành ester mới
và rượu mới. Phương trình phản ứng:
H2C OH
RCOOCH3 +

HC OH
H2C OH

xt

O
H2C 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