Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác rắn lưỡng chức axit bazơ mg, zn,la,sγ al2o3 để thực hiện phản ứng etyl este hóa và đánh giá thành phần axit béo đa nối đôi có trong dầu phộng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA HÓA

TRẦN THỊ NGỌC ANH
Đề tài:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ XÚC TÁC RẮN LƢỠNG CHỨC
AXIT BAZƠ Mg,Zn,La,S/γ-Al2O3 ĐỂ THỰC HIỆN PHẢN ỨNG
ETYL ESTE HĨA VÀ ĐÁNH GIÁ THÀNH PHẦN AXIT BÉO ĐA
NỐI ĐƠI CÓ TRONG DẦU PHỘNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN SƢ PHẠM

ĐÀ NẴNG – 2014


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA HÓA

Đề tài:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ XÚC TÁC RẮN LƢỠNG CHỨC
AXIT BAZƠ Mg,Zn,La,S/γ-Al2O3 ĐỂ THỰC HIỆN PHẢN ỨNG
ETYL ESTE HÓA VÀ ĐÁNH GIÁ THÀNH PHẦN AXIT BÉO ĐA
NỐI ĐƠI CĨ TRONG DẦU PHỘNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN SƢ PHẠM

Sinh viên thực hiện

Lớp
Giáo viên hướng dẫn

: Trần Thị Ngọc Anh
: 10SHH
: Th.S Ngô Minh Đức

ĐÀ NẴNG – 2014


Đại học Đà Nẵng
Trƣờng Đại học Sƣ phạm
Khoa Hóa

Cộng hịa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh
Hiện đang học lớp: 10SHH
1. Tên đề tài khóa luận
“Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác rắn lưỡng chức axit bazơ Mg,Zn,La,S/γ-Al2O3 để
thực hiện phản ứng etyl este hóa và đánh giá thành phần axit béo đa nối đơi có trong
dầu phộng”
2. Ngun liệu, dụng cụ và thiết bị
- Nguyên liệu:

+ Các muối: Al(NO3)3.9H2O, NH3, hóa chất dùng cho phân

tích; Zn(NO3)2, La(NO3)3, Mg(NO3)2, K2SO4.

+ NH3, silicagel, dầu phộng và các hóa chất cần thiết.
- Dụng cụ, thiết bị: + Máy khuấy từ, sinh hàn, máy nung và các thiết bị cần thiết.
+ Các thiết bị đo XRD, EDX, BET, TPD, GC-MS.
- Các tài liệu tham khảo tiếng việt và tiếng anh.
3. Nội dung nghiên cứu
- Trình bày phương pháp tổng hợp xúc tác đa oxit kim loại Mg,Zn,La,S/γ-Al2O3.
Vật liệu nền γ-Al2O3 được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel từ tiền chất
Al(NO3)3.9H2O và amoniac, sau đó biến tính bằng muối kẽm, lanta, magie, lưu
huỳnh.
- Thực hiện phản ứng etyl este chéo hoá và đánh giá thành phần axit béo đa nối đơi
có trong dầu phộng với hệ xúc tác đã tổng hợp.
4. Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S Ngô Minh Đức
5. Ngày giao đề tài: 15/11/2013
6. Ngày hoàn thành đề tài: 10/5/2014


Giáo viên hƣớng dẫn

Chủ nhiệm khoa

PGS.TS Lê Tự Hải
ThS. Ngô Minh Đức
Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho khoa ngày … tháng … năm 2014
Kết quả điểm đánh giá
Ngày … tháng … năm 2014
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo – Thạc sĩ

Ngô Minh Đức đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học
tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn cô Võ Thị Kiều Oanh – Phịng thí nghiệm Hố Lý
cùng các thầy cơ trong khoa Hóa – trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng đã
dìu dắt, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập,
nghiên cứu tại trường.
Do hạn chế về thời gian nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót nhất
định. Em kính mong được sự góp ý từ các thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2014
Sinh viên

Trần Thị Ngọc Anh


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................3
1.1. Giới thiệu về axit béo không thay thế ...............................................................3
1.1.1. Định nghĩa, nguồn gốc ....................................................................................3
1.1.2. Phân loại ...........................................................................................................4
1.1.3. Tác dụng chung của các axit béo không thay thế với cơ thể con người .......6
1.1.4. Giới thiệu một số axit béo không thay thế thường gặp ..... Error! Bookmark
not defined.8
1.1.4.1. Omega-3 .........................................................................................................8
1.1.4.2. Omega-6 .......................................................................................................11
1.1.4.3. Omega-9 .......................................................................................................13
1.2. Vật liệu xúc tác cho quá trình este hóa ..........................................................15
1.2.1. So sánh ưu, nhược điểm các hệ xúc tác cho phản ứng este chéo hóa ........15
1.2.2. Một số thế hệ xúc tác rắn dị thể ....................................................................17
1.3. Cơ chế xúc tác cho phản ứng este hóa dầu mỡ động thực vật .....................21

1.3.1. Quá trình được xúc tác bởi axit dồng thể .....................................................21
1.3.2. Quá trình được xúc tác bởi bazơ đồng thể ....................................................22
1.3.3. Quá trình được xúc tác bởi axit dị thể ..........................................................24
1.3.4. Quá trình được xúc tác bởi bazơ dị thể .........................................................25
1.4. Xúc tác rắn lƣỡng chức axit bazơ Mg,Zn,La,S/γ-Al2O3 ...............................25
CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............27
2.1. Tổng hợp vật liệu nền xúc tác γ-Al2O3 ...........................................................27
2.2. Tổng hợp vật liệu Mg,Zn,La,S/γ-Al2O3 ..........................................................28
2.3. Các phƣơng pháp vật lý đặc trƣng .................................................................28
2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X ..........................................................................28
2.3.2. Phương pháp xác định diện tích bề mặt – BET đơn điểm ...........................30
2.3.3. Giải hấp NH3 theo chương trình nhiệt độ: TPD-NH3 ..................................31
2.3.4. Giải hấp CO2 theo chương trình nhiệt độ: TPD-CO2...................................32
2.3.5. Phương pháp tán sắc năng lượng tia X ........................................................33


2.4. Phản ứng este hóa dầu phộng sử dụng xúc tác phân tán kim loại đã điều
chế .............................................................................................................................35
2.4.1. Phản ứng este hóa dầu phộng sử dụng xúc tác Mg,Zn,La,S/γ-Al2O3 .........35
2.4.2. Phương pháp phân tích sắc ký khí khối phổ (GC-MS) ...................................36
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................39
3.1. Tổng hợp γ-Al2O3 .............................................................................................39
3.1.1. Ảnh nhiễu xạ tia X .........................................................................................39
3.1.2. Kết quả đo diện tích bề mặt – BET đơn điểm ...............................................40
3.2. Biến tính γ-Al2O3 ..............................................................................................41
3.2.1. Ảnh nhiễu xạ tia X .........................................................................................41
3.2.2. Kết quả đo diện tích bề mặt – BET đơn điểm ...............................................42
3.2.3. Giải hấp NH3 theo chương trình nhiệt độ: TPD-NH3 .....................................43
3.2.4. Giải hấp NH3 theo chương trình nhiệt độ: TPD-CO2 .....................................45
3.2.5. Phổ tán sắc năng lượng tia X ........................................................................46

3.3. Nghiên cứu phản ứng este chéo hóa dầu phộng ............................................47
3.3.1. Xác định chỉ số axit béo tự do của dầu phộng ..............................................47
3.3.2. Nghiên cứu hoạt tính xúc tác với phản ứng este chéo hóa dầu phộng .......48
3.3.2.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ etanol:dầu ....................................................................48
3.3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới phản ứng este chéo hóa .................49
3.3.3. Đánh giá thành phần sản phẩm ....................................................................50
KẾT LUẬN ..............................................................................................................53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................54


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu

Tên bảng

bảng
1.1

Hàm lượng omega-3 có trong mỗi 85g một số loại cá
thông thường

Trang

3

1.2

Các axit béo omega-3

4

1.3

Các axit béo omega-6

5

1.4

Các axit béo omega-9

6

1.5

Các axit không no nhiều liên kết đôi

6

1.6

1.7

Lượng DHA cần cung cấp trong 1 ngày ở người (mg/kg
thể trọng)
Tóm tắt ưu, nhược điểm của các hệ xúc tác cho phản ứng
este chéo hóa

11

15

1.8

Một vài thơng số vật lý của α, θ và γ-nhôm oxit.

26

3.1

Các thông số TPD-NH3 của mẫu Mg,Zn,La,S/-Al2O3

44

3.2

Các thông số TPD-CO2 của mẫu Mg,Zn,La,S/-Al2O3

45

3.3

Kết quả phân tích mẫu Mg,Zn,La,S/-Al2O3 theo phương

46

pháp EDX
3.4
3.5
3.6

3.7

Kết quả xác định chỉ số axit của dầu phộng
So sánh hiện tượng tạo nhũ ở các mẫu với tỉ lệ etanol:dầu
khác nhau
Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới phản ứng este hóa
Thành phần % sản phẩm trong phản ứng este
chéo hóa dầu phộng

47
48
49
51


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số

Tên hình vẽ

hiệu

Trang

1.1

Xúc tác lai, đa oxit kim loại Ta2O5/Si(R)Si–H3PW12O40

17

1.2

Giả thiết về sự hình thành các tâm axit trong cấu trúc của SO42-/ZrO2

19

1.3

Một số vật liệu nền silica biến tính bởi axit sulfonic

20

1.4

Vật liệu nền cacbon biến tính bằng axit sulfuric

20

1.5

Cơ chế của phản ứng este chéo hóa triglyxerit trên xúc tác axit

21

1.6

Cơ chế phản ứng este chéo hóa với bazơ đồng thể

23

1.7

Sơ đồ phản ứng xà phịng hóa este sản phẩm

24

1.8

Cơ chế của phản ứng este chéo hóa trên xúc tác axit rắn

24

1.9

Cơ chế của phản ứng este chéo hóa trên bazơ dị thể CaO

25

2.1

Sơ đồ tổng hợp γ-Al2O3

27

2.2

Sơ đồ tổng hợp Mg,Zn,La,S/γ-Al2O3

28

2.3

Nguyên lí cấu tạo của máy nhi u xạ tia X

29

2.4

Nguyên lý của phép phân tích EDX

33

2.5

Sơ đồ nguyên lý của hệ ghi nhận tín hiệu phổ EDX trong TEM

34

2.6

Sơ đồ phản ứng este hóa dầu phộng

36

3.1

Giản đồ nhi u xạ tia X của mẫu γ-Al2O3

40

3.2

Kết quả đo BET của mẫu γ-Al2O3

40

3.3

Giản đồ nhi u xạ tia X của Mg,Zn,La,S/-Al2O3.

42

3.4

Kết quả đo BET của mẫu Mg,Zn,La,S/-Al2O3

43

3.5

Giản đồ hấp phụ - giải hấp NH3 mẫu Mg,Zn,La,S/-Al2O3

44

3.6

Giản đồ hấp phụ - giải hấp CO2 mẫu Mg,Zn,La,S/-Al2O3

45

3.7

Phổ tán sắc năng lượng tia X của mẫu Mg,Zn,La,S/-Al2O3

46

3.8

Sơ đồ biểu di n cơ chế của phản ứng etyl este chéo hóa triglyxerit

50

3.9

Sắc kí đồ của sản phẩm etyl este chéo hoá dầu phộng

51


1

MỞ ĐẦU
Từ đầu thế kỷ 20, thế giới đã biết đến các hoạt chất cần thiết cho sự phát
triển cũng như sức khỏe của con người từ mỡ sinh vật biển và dầu thực vật, đặc biệt
là các axit béo không thay thế như omega-3,6; nhưng đến những năm 90 của thế kỷ
này thì những lợi ích đối với sức khỏe của chúng mới được nghiên cứu rộng rãi và
đạt được nhiều thành tựu. Lợi ích về sức khỏe được biết đến nhiều nhất là của các
axit béo chuỗi dài omega-3, đó là DHA và EPA. Lượng axit béo omega-3 cao làm
giảm lượng triglyxerit, nhịp tim, huyết áp và bệnh xơ vữa động mạch. Những axit
béo này được gọi là khơng thay thế vì cơ thể con người khơng thể tổng hợp được

chúng. Chính vì thế mà loại axit béo này cần phải được cung cấp qua nguồn thực
phẩm cho cả người lớn lẫn trẻ em.
Cùng với thời gian thì thói quen ăn uống của con người đã có những thay đổi
đáng kể. Từ những năm 1900, lượng chất béo tiêu thụ của con người đã thật sự tăng
lên. Nhờ vào những chiến dịch thông tin mà mức độ tiêu thụ loại chất béo khơng
bão hịa, chủ yếu là omega-6, đã tăng lên cùng với quan điểm cho rằng chúng có thể
phịng ngừa được căn bệnh tim mạch. Từ các loại axit béo thiết yếu đó, cơ thể có
thể sản xuất ra một loạt các chất dẫn xuất omega-3 và omega-6, mà một trong số đó
rất cần thiết cho sự phát triển của trẻ nhỏ, cũng như hỗ trợ đắc lực cho hệ thần kinh.
Các loại axit béo omega-3 có thể được tìm thấy trong dầu thực vật như cây
cải dầu, quả hồ đào, hay pha trộn từ các loại dầu khác nhau. Thành phần DHA,
EPA, là các dẫn xuất omega-3, có thể được tìm thấy trong các loại cá giàu chất béo
và dầu cá. Các loại tiền axit béo của omega-6 nằm chủ yếu trong dầu thực vật và hạt
của các cây họ đậu. Axit arachidonic, chất dẫn xuất omega-6, thì có trong lịng đỏ
trứng và thịt.
Các dạng mới do etyl este hóa các axit béo omega-3,6 thu hút sự chú ý của
các nhà nghiên cứu do có khả năng tinh chế cao và có hiệu quả hơn những axit béo
thơng thường. Các dạng mới này có thể được tổng hợp bằng cách etyl hóa các loại
dầu, mỡ chứa omega-3,6 với xúc tác rắn dị thể.


2

Hiện nay, sử dụng xúc tác rắn dị thể trong cơng nghệ hố học là xu thế chung
của thế giới do nhiều ưu điểm mà hệ xúc tác này mang lại như: độ bền cơ và bền
nhiệt cao, không phân hủy, khơng ăn mịn thiết bị, d tách loại xúc tác, q trình
thực hiện liên tục và đặc biệt khơng gây ô nhi m môi trường. Các nghiên cứu mới
tập trung chủ yếu chế tạo các hệ xúc tác rắn trên cơ sở đa oxit kim loại và tăng cường
các phi kim loại nhằm cải biến lực axit hoặc bazơ để tăng tốc độ cả phản ứng thủy phân
và cả phản ứng este hóa, đồng thời tăng độ chọn lọc của phản ứng ở nhiệt độ thấp tránh

các phản ứng phụ [4, 5].
Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu chế tạo hệ
xúc tác rắn lƣỡng chức axit bazơ Mg,Zn,La,S/γ-Al2O3 để thực hiện phản ứng
etyl este hóa và đánh giá thành phần axit béo đa nối đơi có trong dầu phộng”.


3

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Giới thiệu về axit béo không thay thế
1.1.1. Định nghĩa, nguồn gốc
Định nghĩa:
Axit béo không thay thế là loại axit ở người và động vật có vú khơng tự tổng
hợp được (=Vitamin F), cần thiết cho sự chống lão hóa tế bào và sinh tổng
hợp các hoocmon sinh sản.
Nguồn gốc:
- Omega-3 có nhiều trong cá, đặc biệt là mỡ cá, tôm, cua, tảo sinh vật phù
du.
Sau đây là hàm lượng w-3 của một số cá thơng thường:
Bảng 1.1. Hàm lượng omega-3 có trong mỗi 85g một số loại cá
thông thường
Tên thông

Lượng w-3

Tên thông

Lượng w-3

Tên thơng

Lượng w-3

thường

(g)

thường

(g)

thường

(g)

Cá mịi
Cá thu Tây
Ban Nha

1.3–2

1.1–1.7

Cá hồi

1.1–1.9

Cá bơn

0.60–1.12

Cá ngừ

0.21–1.1

Cá kiếm

0.97

Trai New
Zealand

0.95

Cá heo
thường
Cá pecca
vàng
Cá hanh
đỏ
Cá mập
Cá thu
hồng hậu
Cá meluc
xanh
Cá chim
đen

0.13

Cá Pơlăc

0.45

0.028

Cá tuyết

0.15–0.24

0.29

Cá da trơn

0.22–0.3

0.83

Cá bơn

0.48

0.36

Cá mú

0.23

0.41

0.4

Cá ngừ
đóng hộp

0.23

Cá chỉ vàng 0.22


4

Cá lát

Cá ngừ
đóng hộp
Cá nạc thịt
đỏ

Cá tuyết

0.9

mắt xanh

Gà tây

0.03

Rau

0

0.3

Sydney

trứng to

0.109

Barramund, 0.1
nước mặn

Bánh mỳ

0.031

Các loại

Cá tuyết

Hàu đá

0.17–0.24

0.31

thường

Ngũ cốc,
gạo, mì,…
Hoa quả

0

0

Tơm hổ
khổng lồ
Dầu thực
vật

0.1

0

0

- Omega-6 có trong thịt động vật, nhất là động vật nuôi, hầu hết các loại dầu
thực vật.
1.1.2. Phân loại
Dựa vào vị trí của cacbon của nối đơi cuối cùng tính từ cuối mạch có thể
phân loại các axit béo không thay thế thành 2 loại là w-3, w-6. Khi cacbon của nối
đơi cuối cùng tính từ cuối mạch nằm ở vị trí số 9 thì chúng ta có w-9. Đây không
phải là một axit béo không thay thế nhưng vẫn là thành phần rất quan trọng.
Sau đây là một số axit béo không thay thế và một số omega-9 quan trọng [3].
Bảng 1.2. Các axit béo omega-3
Tên thông dụng

Tên theo

Tên hoá học

lipid

Axit Hexadecatrienoic (HTA)

16:3 (n-3)

Axit alpha-linolenic (ALA)

18:3 (n-3)

Axit tearidonic (SDA)

18:4 (n-3)

Axit 7,10,13-hexadecatrienoic (tất
cả dạng cis)
Axit 9,12,15-octadecatrienoic (tất
cả dạng cis)
Axit 6,9,12,15-octadecatetraenoic
(tất cả dạng cis)


5

Axit eicosatrienoic (ETE)

20:3 (n-3)

Axit eicosatetraenoic (ETA)

20:4 (n-3)

Axit eicosapentaenoic (EPA)

20:5 (n-3)

Docosapentaenoic (DPA, axit
clupanodonic)

22:5 (n-3)

Axit docosahexaenoic (DHA)

22:6 (n-3)

Axit tetracosapentaenoic

24:5 (n-3)

Axit tetracosahexaenoic (Axit
nisinic)

24:6 (n-3)

Axit 11,14,17-eicosatrienoic (tất cả
dạng cis)

Axit 8,11,14,17-eicosatetraenoic (tất
cả dạng cis)
Axit 5,8,11,14,17-eicosapentaenoic
(tất cả dạng cis)
Axit 7,10,13,16,19docosapentaenoic (tất cả dạng cis)
Axit 4,7,10,13,16,19docosahexaenoic (tất cả dạng cis)
Axit 9,12,15,18,21tetracosapentaenoic (tất cả dạng cis)
Axit 6,9,12,15,18,21tetracosahexaenoic (tất cả dạng cis)

Bảng 1.3. Các axit béo omega-6
Tên thông thường

Tên theo

Axit linoleic

18:2 (n-6)

Axit gamma-linolenic (GLA)

18:3 (n-6)

Axit eicosadienoic

20:2 (n-6)

Axit dihomo-gamma-linolenic
(DGLA)
Axit arachidonic (AA)

Tên hoá học

lipid

20:3 (n-6)

Axit 9,12-octadecadienoic (tất cả
dạng cis)
Axit 6,9,12-octadecatrienoic (tất cả
dạng cis)
Axit 11,14-eicosadienoic (tất cả dạng
cis)
Axit 8,11,14-eicosatrienoic (tất cả
dạng cis)

20:4 (n-6) Axit 5,8,11,14-eicosatetraenoic (tất cả


6

dạng cis)
Axit docosadienoic

22:2 (n-6)

Axit adrenic

22:4 (n-6)

Axit docosapentaenoic (Axit

osbond)

22:5 (n-6)

Axit 13,16-docosadienoic (tất cả dạng
cis)
Axit 7,10,13,16-docosatetraenoic (tất
cả dạng cis)
Axit 4,7,10,13,16-docosapentaenoic
(tất cả dạng cis)

Bảng 1.4. Các axit béo omega-9
Tên thông thường Tên theo lipid

Tên hoá học

Axit oleic

18:1 (n-9)

Axit 9-octadecenoic (dạng cis)

Axit eicosenoic

20:1 (n-9)

Axit 11-eicosenoic (dạng cis)

Axit erucic

22:1 (n-9)

Axit 13-docosenoic (dạng cis)

Axit nervonic

24:1 (n-9)

Axit 15-tetracosenoic (dạng cis)

Bảng 1.5. Các axit không no nhiều liên kết đơi
Tên thơng thường Tên theo lipid

Tên hố học

Axit linolenic

18:3 (n-6)

Axit (5Z,9Z,12Z)-octadeca-5,9,12-trienoic

Axit podocarpic

20:3 (n-6)

Axit (5Z,11Z,14Z)-eicosa-5,11,14-trienoic

1.1.3. Tác dụng chung của các axit béo không thay thế với cơ thể con người
Các axit béo này có tên „khơng thay thế‟ vì chúng cần thiết cho sự phát triển
thông thường của con người mà tự cơ thể con người không thể tự sản xuất ra được.

Một lượng nhỏ w-3 trong bữa ăn (xấp xỉ 1% tổng lượng calo) là đủ để phát triển
bình thường. EPA (axit eicosapentaenoic) và DHA (axit decosahecxaenoic) là các
axit béo không thay thế thuộc họ omega-3 tham gia vào cấu trúc và chức năng tế
bào thần kinh, màng các tế bào trong cơ thể, có vai trị quan trọng trong hoạt động


7

chức năng của tế bào.
Các axit béo w-6 (chẳng hạn như γ-linolenic axit và axit arachidonic) cũng
đóng vai trị quan trọng trong sự phát triển thông thường, nhưng omega-6 không có
những đặc tính có lợi cho não, cho các phản ứng chống viêm và các phản ứng mi n
dịch như omega-3. Omega-6 có trong thành phần cấu tạo màng tế bào, tham gia vào
cơ chế hình thành prostaglandin và leukotrien dưới tác dụng của cyclooxygenase và
lypoxygenase. Đây là các chất tham gia vào cơ chế gây viêm, nhất là các q trình
viêm mãn tính, gây tăng q trình đơng máu do làm tăng kết dính tiểu cầu và co
mạch, d gây nhồi máu cơ tim, nhồi máu não, tăng quá trình tổng hợp interleukin-1,
yếu tố hoại tử khối u (TNF) và các cytokin khác liên quan đến các bệnh tự mi n
dịch như viêm khớp dạng thấp, hen phế quản, bệnh cầu thận mãn tính, bệnh viêm
loét đại trực tràng (bệnh Crohn), bệnh vảy nến.
Năm 1964, người ta đã khám phá ra rằng các enzym tìm thấy trong các mơ
cừu chuyển hóa axit w-6 arachidonic thành tác nhân gây viêm được gọi là
prostaglandin E2, gây nên cảm giác chấn thương và đẩy mạnh làm lành vết thương,
và phản ứng mi n dịch trong các mô bị chấn thương và bị ảnh hưởng. Năm 1979,
chúng ta tìm ra các eicosanoit bao gồm: các thromboxan, prostacyclin và leukotrien.
Các eicosanoit có chức năng sinh học quan trọng thường có thời gian hoạt động
trong cơ thể ngắn, bắt đầu bằng quá trình được tổng hợp từ các axit béo và kết thúc
bằng sự chuyển hóa bằng các enzym. Tuy nhiên, nếu tốc độ tổng hợp vượt q tốc
độ chuyển hóa thì các eicosanoit dư ra có thể tạo nên các hiệu ứng có hại. Các
nghiên cứu chỉ ra rằng một số axit béo w-3 cuối cùng cũng bị chuyển hóa thành

eicosanoit nhưng với tốc độ chậm hơn rất nhiều. Các eicosanoit tạo thành từ các axit
béo omega-3 thường là các tác nhân chống viêm, nhưng thực tế chúng chỉ gây viêm
kém hơn các eicosanoit tạo thành từ các chất béo omega-6. Nếu các axit béo w-3 và
w-6 cùng có mặt thì chúng sẽ „cạnh tranh‟ nhau để được chuyển hóa, vì vậy tỉ lệ các
axit béo w-3:w-6 chuỗi dài ảnh hưởng trực tiếp đến dạng eicosanoit tạo thành [3].


8

1.1.4. Giới thiệu một số axit béo không thay thế thường gặp
1.1.4.1. Omega-3
Là loại axit béo có nối đơi cuối cùng ở vị trí C số 3 tính từ cuối mạch, gồm
có: axit -linolenic, DHA và EPA.
 Axit -Linolenic (ALA):
 Nguồn:
-

Là một trong những axit béo khơng no chính thức ở thực vật và là axit
béo cơ bản trong dinh dưỡng động vật.

-

Có trong dầu cá sardin, dầu đậu nành, dầu lanh, lục lạp của những cây
xanh rậm lá …

 CTPT: C17H29COOH
 CTCT: CH3-CH2-(CH=CH-CH2)3-(CH2)6-COOH

 Tính chất vật lý:
-

Dạng lỏng ở nhiệt độ thường.

-

Tan trong dung môi hữu cơ.

-

Sôi ở 230C với áp suất 17 mmHg, t nóng chảy: -11C.

 Thành phần % axit -linolenic trong một số loại dầu:
Đậu nành

Lanh

Ngô

Dừa

Cọ

Oliu

2,3

25,0

0,1-0,6

0,1

0,1-0,2

0,6-0,7

 Chức năng:
-

Dùng trong y học, dầu làm khô.

-

Giúp tăng trưởng, sinh tổng hợp các hoocmon trong cơ thể.


9

-

Thiếu axit -linolenic: tăng bệnh về da, giảm tăng trưởng, thối hóa gan
thận, tăng nhạy cảm với các tác động ngồi…

 Axit Eicosapentanoic: (EPA)
 Nguồn:
-

Có ở các loại cá biển sống vùng lạnh (cá tuyết, cá hồi); dầu cá, dầu gan cá
và là thành phần của bơ.

-

Cứ 28,35g cá hồi cung cấp 100mg EPA.

 CTPT: C19H29COOH
 CTCT: CH3-CH2-(CH=CH-CH2)5-(CH2)2-COOH

 Tính chất vật lý:
-

Dạng lỏng ở nhiệt độ thường.

-

Màu trắng.

 Chức năng:
-

Trẻ em khơng có đủ EPA trong bữa ăn có thể mắc các bệnh về thần kinh,
mắt, da và giảm tăng trưởng. Vì thế EPA cần được bổ sung vào khẩu
phần ăn mỗi ngày.

-

Các chuyên gia dinh dưỡng cho rằng 2-5% EPA được bổ sung sẽ làm
tăng sự mi n dịch của cơ thể.

-

Lipit cấu trúc bao gồm omega-3 và các axit béo mạch trung bình được
tổng hợp hóa học bởi phản ứng este hóa của dầu cá và triacylglixerol
mạch trung bình, chúng kìm hãm sự phát triển của khối u và tăng sự cân
bằng nitơ.

-

Giúp da dẻ mịn màng, làm sáng mắt, tạo sụn.

 Axit Decosahexanoic: (DHA)
 Nguồn:
-

Động vật: các lồi cá biển (cá thu, cá hồi, cá mịi…). Cứ 28,35g cá hồi
cung cấp 400mg DHA.

-

Thực vật: tảo biển, rau bina, dầu đậu nành, dầu bắp…


10

-

Mặc dù DHA có thể được tạo thành trong cơ thể nhờ các enzym đặc
trưng chuyển hóa axit -linolenic thành EPA, rồi EPA lại được chuyển
thành DHA. Tuy nhiên hoạt tính của enzym này rất yếu và hoạt động
khơng hiệu quả nên lượng DHA lấy từ thực phẩm được xem là chủ yếu.

 CTPT: C21H31COOH
 CTCT: CH3-CH2-(CH=CH-CH2)6-CH2-COOH

 Tính chất vật lý:
-

Dạng lỏng ở nhiệt độ thường, màu vàng.

-

Không tan trong nước, tan trong ete.

 Chức năng:
-

DHA có vai trị quan trọng trong tế bào mà các axit béo khác không có: là
thành phần cấu tạo màng tế bào nơron thần kinh, tế bào võng mạc mắt.

-

Là dưỡng chất cần thiết cho hoạt động sống hàng ngày.

-

Màng não cần nhiều chất béo: cụ thể là omega-3 và omega-6 thường
được lấy từ dầu ăn vào cơ thể. Hơn nữa do thói quen dinh dưỡng của
người Việt là thích những món chiên, xào, kho nên lượng omega-6 mất đi
nhiều. Ngược lại, omega-3 chỉ có trong một số loại thực phẩm (nhiều
nhất ở cá hồi) nên chúng ta phải thường xuyên bổ sung vào khẩu phần ăn.
(Lý do người Nhật Bản nhanh nhẹn, tháo vát dù cường độ làm việt rất cao

một phần là nhờ họ ăn nhiều cá hồi: đây là món ăn khoái khẩu của người
dân đất nước Mặt trời mọc).

-

Ngăn chặn sự vón cục của máu, làm giảm lượng cholesterol và triglyxerit.

-

Giảm áp lực máu, làm dịu các vết sưng tấy, ngăn chặn sự co cứng mạch
máu não, giảm nguy cơ các bệnh tim mạch.

-

Ngăn chặn sự phát triển của các tế bào ung thư: DHA phân chia vào các
tế bào ung thư, kìm hãm các tế bào này tiết ra prostaglandin E và
leukotriene B (những chất hóa sinh làm tăng trưởng các tế bào ung thư).


11

 Khi nấu thức ăn ở nhiệt độ cao, DHA rất d bị mất do các phản ứng oxi hóa
hồn tồn tạo ra những độc tố rất có hại cho sức khỏe người sử dụng. Vì vậy,
cách tốt nhất để chế biến nguồn thực phẩm giàu DHA (các loại cá) là hấp
trong khoảng 10 phút.
 Đồng thời khi nhận DHA từ các loại dầu cá, dầu thực vật cần phải bổ sung
thêm Vitamin E sẽ làm tăng sự hấp thu (ít nhất 10 IU Vitamin E/1g DHA).
Bảng 1.6. Lượng DHA cần cung cấp trong 1 ngày ở người (mg/kg thể trọng)
Đối tượng

Nhu cầu

Trẻ dưới 7 tuổi

>30

Trẻ sinh non

35-75

Phụ nữ có thai/cho con bú

100-1000

Người suy nhược

>1500

Bệnh tim

2000-4000

Bệnh ung thư

>4000

1.1.4.2. Omega-6
Là nhóm các axit béo có nối đơi ở vị trí C số 6 tính từ cuối mạch, gồm có:
axit linoleic, axit arachidonic…
 Axit Linoleic:

 Nguồn:
-

Rất phổ biến và là thành phần quan trọng của Vitamin F.

-

Có mặt trong hầu hết các loại dầu thực vật và hạt của các cây họ đậu: đậu
nành, đậu phộng, bông, ngô, lanh…

-

Dùng trong y học, thực phẩm, sơn, margarin…

-

Thành phần % axit linoleic trong một số loại dầu:
Đậu phộng

Bông

Ngô

Lanh

Dừa

48

43,5

42,0

61,5

0,1

 CTPT: C17H31COOH


12

 CTCT: CH3-(CH2)4-(CH=CH-CH2)2-(CH2)6-COOH

 Tính chất vật lý:
-

Dạng lỏng ở nhiệt độ thường, màu vàng.

-

Sôi ở 229C với áp suất 14 mmHg, tnc = -5C.

 Chức năng:
-

Axit linoleic giúp tăng trưởng, ngăn ngừa bệnh viêm da, làm giảm lượng
cholesterol trong máu và cần thiết cho việc xây dựng màng tế bào của cơ
thể sống.

-

Nhận vào 1-2% axit linoleic trong bữa ăn là đủ để ngăn chặn sự thiếu hụt
về hóa sinh ở trẻ nhỏ. Người lớn thì sử dụng đủ axit oleic trong bữa ăn
nên sự thiếu hụt không phải là vấn đề.

-

Sự thiếu hụt axit linoleic trong bữa ăn biểu hiện thành: bệnh viêm da, mất
nước quá nhiều qua da, ảnh hưởng đến tăng trưởng và phát triển, làm vết
thương lâu lành.

-

Vì vậy, axit linoleic được xem là thức ăn hay bộ phận thức ăn cung cấp
thuốc, có lợi cho sức khỏe và bao gồm cả khả năng phòng ngừa bệnh tật.

 Axit Arachidonic:
 Nguồn:
-

Được chuyển hóa từ axit linoleic bởi cơ thể.

-

Có trong thịt, gan, mỡ lợn, lipit của trứng gà. Chiếm 20% trong dầu gan
cá ngừ, photphat của tủy xương, não và phôi lúa…

-

Thành phần % axit arachidonic trong dầu, mỡ:

 CTPT: C19H31COOH

Bơ

Mỡ lợn

Mỡ bò

0,3

0,2-0,6

0,06-0,2


13

 CTCT: CH3-(CH2)4-(CH=CH-CH2)4-(CH2)2-COOH

 Tính chất vật lý:
-

Dạng lỏng ở nhiệt độ thường.

-

t nóng chảy: -49,5C.

 Chức năng:
-

Cần thiết cho tăng trưởng và phát triển, giảm cholesterol trong máu đồng
thời cũng tham gia xây dựng màng tế bào.

Các chuyên gia dinh dưỡng khuyến cáo nên cung cấp 3-4% -6 trong lipit cấu
trúc để đáp ứng đủ axit béo của lipit cấu trúc (triacylglixerol được thay đổi bởi sự
hình thành của các axit béo mới, được tái tổ chức để thay đổi vị trí, nguồn gốc các
axit béo từ tự nhiên hay tổng hợp để tạo thành triacylglixerol mới.
1.1.4.3. Omega-9
Là nhóm axit béo có nối đơi ở vị trí C số 9 tính từ cuối mạch.
 Axit Oleic:
 Nguồn:
-

Là thành phần chính của dầu oliu và dầu để ăn, có khoảng 25% trong mỡ
cừu, bơ sữa và một số dầu nhiệt đới như cacao, dầu đậu nành, hướng
dương.

-

Dùng trong xà phòng, thuốc cao, mỹ phẩm.

-

Trong tự nhiên, axit béo không no phổ biến là axit oleic, chỉ một số nhỏ
chứa ít hơn 10% axit oleic nhưng axit oleic có trong tất cả các chất béo đã
biết ngày nay.

14

-

Thành phần % axit oleic trong một số dầu thực vật và một số chỉ số đặc
trưng:

-

Dầu

Chỉ số iot

tnc C

% axit oleic

Đậu nành

124-133

20-21

33,6

Bơng

103-111

32-38

33,0

Ngơ

117-130

18-20

46,3

Lanh

170-185

19-21

5,0

Thành phần % axit oleic có trong một số loại sữa:
Bị

Dê

Cừu

Người

22,4

17

22

33,3

 CTPT: C17H33COOH
 CTCT: CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH

 Tính chất vật lý:
-

Dạng lỏng ở nhiệt độ thường, màu hơi vàng, có mùi mỡ lợn.

-

Tan trong các dung môi hữu cơ không phân cực, ít tan trong nước.

-

Sơi ở 280C với áp suất 100 mmHg, nhiệt độ nóng chảy: 13,4C.

 Chức năng:
- Axit oleic có thể chuyển thành axit linoleic và linolenic dưới tác dụng của
enzym.


15

1.2. Vật liệu xúc tác cho q trình este hóa
1.2.1. So sánh ưu, nhược điểm các hệ xúc tác cho phản ứng este chéo hóa
Hiệu suất và sản phẩm của phản ứng este chéo hóa các dầu, mỡ động thực
vật phụ thuộc nhiều vào hệ xúc tác. Tùy vào bản chất các dầu, mỡ và sản phẩm cần
thu được thì chúng ta sẽ lựa chọn hệ xúc tác phù hợp. Ưu nhược điểm của các loại
hệ xúc tác được liệt kê trong bảng 1.7 sau đây [3].
Bảng 1.7. Tóm tắt ưu, nhược điểm của các hệ xúc tác cho phản ứng este
chéo hóa
Ưu điểm

Xúc tác

Nhược điểm

 Tốc độ phản ứng nhanh gấp  Bị ảnh hưởng nhiều bởi hàm
hàng nghìn lần so với xúc tác lượng nước và axit béo tự do
Xúc tác
bazơ đồng
thể

axit.

(FFA) trong nguyên liệu, d xảy

 Phản ứng có thể di n ra ở điều ra hiện tượng tạo nhũ tương.
kiện êm dịu và mức hao tổn  Nếu có nhiều nhũ tương sinh
năng lượng thấp.

ra sẽ làm giảm hiệu suất sản

 Các xúc tác kiềm như NaOH, phẩm và gây khó khăn cho quá
KOH có giá thành tương đối rẻ trình tinh chế sản phẩm.
và được thương mại hóa rộng
rãi.
 Tốc độ phản ứng nhanh hơn so  Xúc tác d bị ngộ độc khi tiếp
với xúc tác axit.

xúc với khơng khí.

Xúc tác

 Phản ứng có thể di n ra ở điều  Bị ảnh hưởng nhiều bởi hàm

bazơ dị thể

kiện êm dịu và mức hao tổn lượng nước và axit béo tự do
năng lượng thấp.

(FFA) trong nguyên liệu, d xảy

 D tách xúc tác ra khỏi sản ra hiện tượng tạo nhũ tương.
phẩm.

 Nếu có nhiều nhũ tương sinh

 Xúc tác d tái sinh và tái sử ra sẽ làm giảm hiệu suất sản
dụng.

phẩm và gây khó khăn cho q
trình tinh chế sản phẩm.

16

 Không bị ảnh hưởng bởi hàm  Tốc độ phản ứng rất chậm.
Xúc tác axit lượng axit béo tự do.
đồng thể

 Xúc tác có thể gây ăn mịn

 Thích hợp cho phản ứng đi từ thiết bị.
dầu, mỡ kém chất lượng.

 Khó tách xúc tác khỏi sản
phẩm.

 Khơng bị ảnh hưởng bởi hàm  Giá thành cao.
Xúc tác axit lượng axit béo tự do.
dị thể

 Tỷ lệ mol ancol/dầu lớn và

 Nhiệt độ phản ứng tương đối thời gian phản ứng lâu.
 Sinh ra nhiều tạp chất do sự

thấp.

 Thích hợp cho phản ứng đi từ rửa trơi các tâm xúc tác.
dầu, mỡ kém chất lượng.
 D

tách xúc tác khỏi sản

phẩm.
 Xúc tác d tái sinh và tái sử
dụng.
 Không bị ảnh hưởng bởi hàm  Tốc độ phản ứng rất chậm,
lượng nước và axit béo tự do.

thậm chí là chậm hơn so với xúc

Xúc tác

 Thích hợp cho phản ứng đi từ tác axit dị thể.

enzym

dầu, mỡ kém chất lượng.

 Giá thành cao.

 Phản ứng di n ra ở nhiệt độ  Ancol, đặc biệt là metanol, có
thấp, thậm chí là thấp hơn so với thể làm giảm hoạt tính enzym.
xúc tác bazơ đồng thể.
 D tinh chế sản phẩm.
Các chất xúc tác axit đồng thể như HCl, H2SO4… có thể thực hiện được đối
với dầu, mỡ có chỉ số axit cao. Tuy nhiên, xúc tác axit đồng thể khó thực hiện và
hiệu quả kinh tế khơng cao do khó tách ra khỏi sản phẩm phản ứng, chúng còn gây
ăn mòn thiết bị. Các chất xúc tác bazơ đồng thể [7] như NaOH, KOH, Ca(OH)2,
RONa…có khả năng làm tăng tốc độ phản ứng tăng nhanh nhưng chúng khó thực