Luận văn thạc sĩ hus nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác la zn p tio2 để etylester hóa một số mỡ cá ở việt nam và đánh giá thành phần omega 3 omega 6 bằng gc ms

Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác La Zn P TiO2 để etylester hóa mỡ cá tại Việt Nam và đánh giá thành phần omega 3, omega 6 bằng GC-MS.

• Tác giả: Trần Văn Phương
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Thị Như Mai
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác La,Zn,P/TiO2 để etylester hóa một số mỡ cá ở Việt Nam và đánh giá thành phần Omega 3, Omega 6 bằng GC-MS
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. PHẦN 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về axit béo không thay thế
• 1.2. Định nghĩa,phân loại, nguồn gốc
• 1.2.1. Định nghĩa
• 1.2.2. Một số axit omega 3 thường gặp
• 1.2.3. Một số axit omega 6 thường gặp
• 1.2.4. Nguồn gốc
• 1.3. Tác dụng chung của các axit béo không thay thế với cơ thể con người
• 1.4. Giới thiệu một số axit béo không thay thế thường gặp
• 1.5. Phản ứng este hóa chéo
• 1.5.1. Các khía cạnh chung của este chéo hóa
• 3. PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả tổng hợp và đặc trưng vật liệu TiO2 và xúc tác
• 3.1.1. Tổng hợp vật liệu TiO2
• 3.1.2. Diện tích bề mặt, đường kính mao quản trung bình và phân bố mao quản của các vật liệu
• 3.1.3. Kết quả chụp EDX
• 3.1.4. Kết quả giải hấp NH3 (TPD)
• 3.2. Nghiên cứu phản ứng este hóa chéo một số mỡ động vật với xúc tác Zn,La,P/TiO2
• 3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới phản ứng este hóa chéo
• 3.3. THẢO LUẬN CHUNG

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu chế tạo xúc tác La Zn P TiO2

Nghiên cứu chế tạo xúc tác La, Zn, P/TiO2 nhằm mục đích etylester hóa mỡ cá là một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm lớn trong ngành hóa học hữu cơ. Các axit béo omega 3 và omega 6 có trong mỡ cá được biết đến với nhiều lợi ích cho sức khỏe con người. Việc sử dụng xúc tác dị thể trong quá trình này không chỉ giúp tăng hiệu suất phản ứng mà còn giảm thiểu các phản ứng phụ không mong muốn. Nghiên cứu này sẽ trình bày chi tiết về quy trình chế tạo xúc tác và ứng dụng của nó trong etylester hóa mỡ cá.

1.1. Giới thiệu về xúc tác La Zn P TiO2

Xúc tác La, Zn, P/TiO2 được chế tạo từ các nguyên liệu chính là lanthanum (La), kẽm (Zn) và phosphor (P) trên nền tảng TiO2. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng xúc tác này có khả năng hoạt động tốt trong các phản ứng este hóa, đặc biệt là trong việc chuyển hóa mỡ cá thành etyleste. Việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng như nhiệt độ, thời gian và tỉ lệ xúc tác sẽ được thảo luận trong phần này.

1.2. Tầm quan trọng của omega 3 và omega 6 trong dinh dưỡng

Omega 3 và omega 6 là các axit béo thiết yếu, đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe con người. Chúng có tác dụng trong việc phòng ngừa các bệnh tim mạch, viêm khớp và các bệnh lý khác. Việc chế biến và làm giàu các axit béo này từ mỡ cá thông qua phản ứng etylester hóa sẽ giúp tăng cường giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.

II. Vấn đề trong quá trình etylester hóa mỡ cá

Quá trình etylester hóa mỡ cá gặp nhiều thách thức, bao gồm sự chuyển hóa không mong muốn của các axit béo trong điều kiện phản ứng. Các xúc tác axit mạnh như H2SO4 có thể gây ra hiện tượng đảo cấu hình nối đôi, trong khi các xúc tác kiềm như NaOH lại không phù hợp do dễ gây chuyển vị trí nối đôi. Do đó, việc tìm kiếm các xúc tác dị thể hiệu quả là rất cần thiết.

2.1. Thách thức trong việc sử dụng xúc tác axit và kiềm

Sử dụng xúc tác axit mạnh có thể dẫn đến các phản ứng phụ không mong muốn, trong khi xúc tác kiềm lại không thể kiểm soát tốt quá trình chuyển hóa. Điều này làm giảm hiệu suất và chất lượng sản phẩm cuối cùng. Nghiên cứu này sẽ chỉ ra những hạn chế của các loại xúc tác hiện có và lý do tại sao xúc tác La, Zn, P/TiO2 là một giải pháp tiềm năng.

2.2. Ảnh hưởng của điều kiện phản ứng đến chất lượng sản phẩm

Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian phản ứng và tỉ lệ etanol/mỡ cá có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất etylester hóa. Việc tối ưu hóa các điều kiện này là rất quan trọng để đạt được sản phẩm có chất lượng cao, giàu omega 3 và omega 6. Phần này sẽ phân tích các điều kiện tối ưu cho quá trình etylester hóa.

III. Phương pháp chế tạo xúc tác La Zn P TiO2

Quy trình chế tạo xúc tác La, Zn, P/TiO2 bao gồm nhiều bước từ việc chuẩn bị nguyên liệu đến quá trình tổng hợp và đặc trưng hóa xúc tác. Các phương pháp như nhiễu xạ tia X, phổ hồng ngoại và hấp phụ nitơ sẽ được sử dụng để đánh giá tính chất của xúc tác. Phần này sẽ trình bày chi tiết từng bước trong quy trình chế tạo.

3.1. Quy trình tổng hợp xúc tác La Zn P TiO2

Quy trình tổng hợp xúc tác bao gồm các bước như trộn đều các nguyên liệu, nung ở nhiệt độ cao và làm nguội. Các điều kiện như nhiệt độ nung và thời gian sẽ được tối ưu hóa để đạt được xúc tác có hoạt tính cao nhất. Phần này sẽ mô tả chi tiết quy trình và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng xúc tác.

3.2. Đặc trưng hóa xúc tác bằng các phương pháp hiện đại

Để đánh giá tính chất của xúc tác, các phương pháp như nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hồng ngoại (FTIR) và hấp phụ nitơ (BET) sẽ được sử dụng. Những phương pháp này giúp xác định cấu trúc, tính chất bề mặt và khả năng hấp phụ của xúc tác, từ đó đánh giá hiệu quả của nó trong quá trình etylester hóa.

IV. Kết quả nghiên cứu etylester hóa mỡ cá

Kết quả nghiên cứu cho thấy xúc tác La, Zn, P/TiO2 có khả năng etylester hóa mỡ cá hiệu quả, với tỷ lệ chuyển hóa cao và sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng. Các axit béo omega 3 và omega 6 được tách ra và đánh giá bằng phương pháp GC-MS. Phần này sẽ trình bày chi tiết về kết quả và phân tích các thành phần sản phẩm.

4.1. Hiệu suất etylester hóa mỡ cá với xúc tác La Zn P TiO2

Nghiên cứu cho thấy hiệu suất etylester hóa mỡ cá đạt trên 90% khi sử dụng xúc tác La, Zn, P/TiO2. Các điều kiện tối ưu như tỉ lệ etanol/mỡ cá và thời gian phản ứng sẽ được phân tích để làm rõ nguyên nhân đạt được hiệu suất cao này.

4.2. Đánh giá thành phần omega 3 và omega 6 trong sản phẩm

Sản phẩm sau etylester hóa được phân tích bằng phương pháp GC-MS để xác định thành phần omega 3 và omega 6. Kết quả cho thấy hàm lượng các axit béo thiết yếu này trong sản phẩm cao hơn so với mỡ cá ban đầu, chứng minh hiệu quả của phương pháp etylester hóa sử dụng xúc tác La, Zn, P/TiO2.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu chế tạo xúc tác La, Zn, P/TiO2 đã chứng minh được hiệu quả trong việc etylester hóa mỡ cá, từ đó tách và làm giàu các axit béo omega 3 và omega 6. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng xúc tác dị thể trong ngành thực phẩm và dược phẩm. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình và mở rộng ứng dụng của xúc tác này.

5.1. Triển vọng ứng dụng xúc tác La Zn P TiO2 trong ngành thực phẩm

Xúc tác La, Zn, P/TiO2 có thể được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm để chế biến các sản phẩm giàu omega 3 và omega 6. Việc phát triển các sản phẩm này không chỉ đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng mà còn góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho ngành thủy sản.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực xúc tác

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải tiến cấu trúc xúc tác để nâng cao hiệu suất và khả năng tái sử dụng. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu các loại xúc tác mới và quy trình chế biến khác cũng sẽ là những hướng đi tiềm năng trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Các axit béo đa nối đôi omega 3, omega 6 với các thành phần quan trọng như axit linoleic, axit linolenic, EPA, DHA có trong nhiều loại cá, tôm, mỡ động vật và dầu thực vật được biết đến như là các chất có ích cho con người. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra dạng giàu omega 3, omega 6 có nhiều tác dụng trong phòng ngừa, chữa trị các bệnh xơ vữa động mạch và ung thư [5, 12, 36]. Tuy nhiên trong quá trình trích li, làm giàu và chế biến thực phẩm, các sản phẩm này gặp nhiều khó khăn do do sự quay cấu hình, chuyển vị trí nối đôi và chuyển hóa thành các sản phẩm khác như thơm hóa, phân nhánh hóa [33]. Trên thế giới có nhiều phương pháp để cô lập và làm giàu các omega 3, omega 6 như làm giàu bằng thủy phân chọn lọc bởi enzym, tạo kết tủa với ure, tạo phức với các hợp chất thơm trong chất lỏng ion, kết tinh phân đoạn ở nhiệt độ thấp, chiết CO2 lỏng siêu tới hạn [16, 17, 30].

Trong đó các phương pháp thủy phân chọn lọc enzym, tạo kết tủa với ure, tạo phức với hợp chất thơm trong chất lỏng ion…cần phải có điều kiện nghiêm ngặt. Việc sử dụng phản ứng este hóa chéo mỡ cá với etanol có xúc tác rồi kết tinh phân đoạn được xem là phương pháp đơn giản, hiệu quả để tách và đánh giá các axit này. Đã có nhiều nghiên cứu về xúc tác axit, bazơ liên quan đến phản ứng este hóa chéo, đặc biệt là phản ứng este hóa chéo giữa methanol với các sản phẩm phi thực phẩm như transfat. Tuy nhiên với các xúc tác bazơ kiềm như NaOH, KOH, Ca(OH)2 không thể sử dụng cho quá trình chuyển hóa trao đổi este trong thực phẩm vì chúng dễ gây chuyển vị nối đôi[33].

Xúc tác axit mạnh đồng thể như H2SO4 cũng có hạn chế với những chuyển hóa phụ không mong muốn như đảo cấu hình nối đôi, phân nhánh hóa và có thể là thơm hóa trong điều kiện phản ứng. Khuynh hướng trên thế giới hiện nay là sử dụng các xúc tác dị thể để thuận lợi trong việc tách sản phẩm ra khỏi hỗn hợp phản ứng. Nhiều thế dị hệ xúc tác mới dựa trên vật liệu mao quản trung bình Al2O3, ZrO2, TiO2, lực axit bazơ có thể biến đổi được nhờ sự biến tính [31, 34, 35]. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trong nghiên cứu này, chúng tôi chế tạo hệ xúc tác dị thể La,Zn,P/TiO2 với mong muốn có mao quản phù hợp với các phân tử triglyxerit, lực axit-bazơ phù hợp cho phản ứng etyl este hóa chéo mà không bị chuyển vị trí nối đôi, đảo cấu hình, phân nhánh trong quá trình chuyển hóa để cô lập và đánh giá thành phần các axit béo không thay thế trong mỡ cá Rô Phi, Trắm Đen, Diêu Hồng bằng GC-MS.

2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] PHẦN 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về axit béo không thay thế 1. Định nghĩa,phân loại, nguồn gốc 1. Định nghĩa: Axit béo không thay thế là các axit béo đa nối đôi mà người và động vật có vú không tự tổng hợp được(do thiếu enzym) nhưng lại cần thiết cho sự chống lão hóa tế bào và sinh tổng hợp các hoocmon sinh sản.

Phân loại Dựa vào vị trí của Cacbon của nối đôi cuối cùng tính từ nhóm metyl cuối mạch có thể phân loại các axit béo không thay thế thành 2 loại là ω - 3, ω - 6.2 chỉ ra một số axit omega 3 và omega 6. Một số axit omega 3 thường gặp Axit eicosatetraenoic (ETA) 20:4 Axit 8,11,14,17-eicosatetraenoic (tất cả (n-3) dạng cis) Axit eicosapentaenoic (EPA) 20:5 Axit 5,8,11,14,17-eicosapentaenoic (tất (n-3) cả dạng cis) Docosapentaenoic (DPA, axit 20:5 Axit 7,10,13,16,19-docosapentaenoic (n-3) (tất cả dạng cis) Axit docosahexaenoic (DHA) 22:6 Axit 4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic (n-3) (tất cả dạng cis) Axit tetracosapentaenoic 24:5 Axit 9,12,15,18,21-tetracosapentaenoic (n-3) (tất cả dạng cis) Axit tetracosahexaenoic (Axit 24:6 Axit 6,9,12,15,18,21-tetracosahexaenoic nisinic) (n-3) (tất cả dạng cis) 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Một số axit omega 6 thường gặp Tên thông thường Tên theo Tên IUPAC lipid Axit linoleic 18:2(n- Axit 9,12-octadecadienoic (tất cả dạng 6) cis) Axit gamma-linolenic (GLA) 18:3 (n- Axit 6,9,12-octadecatrienoic (tất cả 6) dạng cis) Axit eicosadienoic 20:2 (n- Axit 11,14-eicosadienoic (tất cả dạng 6) cis) Axit dihomo-gamma-linolenic 20:3 (n- Axit 8,11,14-eicosatrienoic (tất cả (DGLA) 6) dạng cis) Axit arachidonic (AA) 20:4 (n- Axit 5,8,11,14-eicosatetraenoic (tất cả 6) dạng cis) Axit docosadienoic 22:2 (n- Axit 13,16-docosadienoic (tất cả dạng 6) cis) Axit adrenic 22:4 (n- Axit 7,10,13,16-docosatetraenoic (tất 6) cả dạng cis) Axit docosapentaenoic (Axit 22:5 (n- Axit 4,7,10,13,16-docosapentaenoic osbond) 6) (tất cả dạng cis) 1. 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 ω -3 của một số cá thông thường: Bảng 1. Hàm lượng omega-3 có trong mỗi 85g một số loại cá thông thường Tên thông Lượng ω - Tên thông Lượng Tên thông Lượng ω -3 thường 3 (g) thường ω -3 (g) thường (g) Cá heo Cá mòi 1.45 thường Cá thu Tây Cá pecca 1.24 Ban Nha vàng 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Cá hanh Cá hồi 1.23 hoàng hậu Cá meluc Cá ngừ đóng Cá kiếm 0.23 xanh hộp Trai New Cá chim 0.22 Zealand đen Cá tuyết Các loại Cá lát 0.109 mắt xanh trứng to Cá tuyết Cá ngừ Hàu đá 0.1 đóng hộp Sydney nước mặn Omega-6 có trong thịt động vật, nhất là động vật nuôi, hầu hết các loại dầu thực vật. Tác dụng chung của các axit béo không thay thế với cơ thể con người Từ những năm 1970, khi hạ thấp bệnh tim, mạch vành… dã có sự tập trung cao độ vào ảnh hưởng của omega 3 đa nối đôi với sức khỏe con người, đặc biệt là axit eicosanpentaenoic (EPA;20:5) và axit docosahexanoic (DHA;22:6), 2 omega đa nối đôi quan trọng nhất đã được biết rõ. Theo nhũng hiểu biết gần đây, omega 3 đóng một vai trò quan trọng trong việc ngăn cản và điều trị bệnh tim mạch, tăng huyết áp, diabetes, viêm khớp, và bệnh tự miễn dịch mất định hướng, cũng như ung thư và cần thiết cho sự phát triển bình thường, đặc biệt là não bộ và thị giác (Riediger, Othman, Suh, & Moghadasian, 2009; Yashodhara et al.

Chức năng chính của omega 3 là xoay đổi thành phần lipit màng, sự chuyển hóa ô, chuyển nạp tín hiệu, sự diễn tả gen. Chúng điều chỉnh sự diễn tả gen trong các mô khác nhau, bao gồm gan, tim, mô mỡ, và não. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Các loại dầu sinh vật biển, chẳng hạn như cá hồi, là các nguồn giàu omega để lấy omega đa nối đôi, phần bổ sung dầu cá được gợi ý thay vì tiêu thụ thịt cá. Ward and Singh (2005) đã thấy rằng 60-135 g của các hồi trong một ngày thì cần thiết để bổ sung 1 g của EPA và DHA.

Dạng đặc cung cấp thành phần omega cao hơn trong khi giảm thiểu được lượng axit béo bão hòa cũng như chất béo tổng cho vào. Thêm vào đó, dầu cá viên nhộng thương mại đã chỉ ra rằng không dò được thủy ngân ( Flood, & Lewandrowski, 2003), mà là một sự quan tâm về ảnh hưởng tiêu cực của sự tiêu thụ cá (Domingo, 2007). Giới thiệu một số axit béo không thay thế thường gặp. Omega-3: (là loại axit béo có nối đôi cuối cùng ở vị trí C số 3 tính từ cuối mạch, gồm có: axit α-linolenic, DHA và EPA.

Axit α-Linolenic (ALA) : Nguồn gốc: Là một trong những axit béo không 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, chloroplast của những cây xanh rậm lá … CTPT: C17H29COOH CTCT: CH3-CH2-(CH=CH-CH2)3-(CH2)6COOH Tính chất vật lý: Dạng lỏng ở nhiệt độ thường. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tan trong dung môi hữu cơ. Sôi ở 230°C với áp suất 17 mmHg, t° nóng chảy: -11°C. Thành phần % axit α-linolenic trong một số loại dầu được liệt kê ở bảng 1.

Thành phần % axit α-linolenic trong một số loại dầu Đậu nành Lanh Đậu phộng Ngô Dừa Cọ Oliu 2,3 25,0 0,5 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. Thiếu axit α-linolenic: tăng bệnh về da, giảm tăng trưởng, thoái hóa gan thận, tăng nhạy cảm với các tác động ngoài… 1. 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.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. Chức năng: Trẻ em không 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. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Các chuyên gia dinh dưỡng cho rằng 2-5% EPA được bổ sung sẽ làm tăng sự miễn 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 triacylglicerol 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.35g cá hồi cung cấp 400mg DHA. Thực vật: tảo biển, rau bina, dầu đậu nành, dầu bắp… Mặc dù DHA có thể được tạo thành trong cơ thể nhờ các enzim đặc trưng chuyển hóa axit α-linolenic thành EPA, rồi EPA lại được chuyển thành DHA. Tuy nhiên hoạt tính của enzim này rất yếu và hoạt động không 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 trò 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.

8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 khá đầy đủ. 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. Ngăn chặn sự vón cục của máu, làm giảm lượng cholesterol và triglyceride.

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