Tóm tắt Luận án Tổng hợp một số dung môi sâu trên cơ sở 2 - Alkylbenzimidazole, choline chloride và ứng dụng tách chiết omega - 3, 6, 9 trong mỡ cá basa ở đồng bằng sông Cửu Long

o hòa với hàm lượng omega 24,5% [111]. Cũng có các tác giả [112] sử dụng dung môi truyền thống để chiết omega từ mỡ cá basa và thực hiện phương pháp transester hóa để phân tích 6 và xác định thành phần của chúng. Nhìn chung các công bố này chỉ mới mang tính chất thăm dò, chưa có công trình nghiên cứu tách các hợp chất Omega-3,6,9 khỏi hỗn hợp acid béo của mỡ cá basa và cá tra bằng dung môi sâu. CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất, nguyên liệu, dụng cụ tiến hành thí nghiệm 2.2. Chuẩn bị nguyên liệu của cá basa, cá tra 2.2.1. Qui trình xử lý nguyên liệu Nguyên liệu cá basa, cá tra thu từ nhà máy chế biến thủy sản ở Đồng Tháp, sau khi mang về được rửa sạch và để ráo nước, sau đó được tiến hành xẻ thịt theo qui trình của nhà máy sản xuất thủy sản xuất khẩu, thu được 3 phần: Phần mỡ nguyên sinh, thịt (phile) và các phần còn lại (da, đầu, mình, nội tạng) gộp chung là phụ phẩm trong bảng. Chúng tôi thực hiện ba lần cho các qui trình xẻ thịt để xác định trọng lượng trung bình. Bảng 2.2. Thành phần nguyên liệu ban đầu từ cá basa, cá tra Cá tra Cá basa STT Thành phần Trọng lượng (gam) Tỷ lệ (%) Trọng lượng (gam) Tỷ lệ (%) 1 Mỡ nguyên chất 50 2,3 106 6,06 2 Thịt (phile) 816 37,1 615 35,14 3 Phụ phẩm 1334 60,6 1029 58,8 Tổng 2200 100 1750 100 2.2.2. Phương pháp chiết acid béo từ phụ phẩm Phần phụ phẩm được thêm nước và đun sôi trong 60 phút, để nguội và làm lạnh. Tách phần mỡ thu được từ phụ phẩm và tiến hành chiết xuất nối tiếp lần lượt với hệ dung môi n-hexane-methanol. 7 Methyl hóa: Cao thu được sau chiết xuất được tiến hành methyl hóa với methanol và xúc tác là acid sulfuaric đặc với tỷ lệ Cao/ Methanol/Xúc tác là 50gam/100gam/1gam. Quá trình ester hóa được tiến hành trong bình thủy tinh 200 ml, có gắn sinh hàn hồi lưu trong thời gian 3 giờ ở điều kiện khuấy và gia nhiệt đến 60 oC bằng thiết bị từ tính. Sản phẩm được tiến hành cô quay chân không ở 35 oC để loại bớt methanol dư, sau đó rửa nhiều lần bằng nước cất và làm khan bằng Na2SO4. Mẫu được tiến hành phân tích GC/FID để xác định thành phần hóa học và được giữ nguyên cho các nghiên cứu tách Omega-3,6,9 sau này. 2.3. Các hệ DES đã tổng hợp và sử dụng trong luận án Các hệ DES đã được tổng hợp sử dụng để làm giàu và tách Omega-3,6,9 từ mỡ phế thải của quá trình chế biến cá basa Việt Nam được giới thiệu trong bảng sau Bảng 2.3. Tỷ lệ khối lượng tổng hợp các mẫu DES 2.4. Tổng hợp DES trên cơ sở choline chloride/urea và các đồng đẳng Phương pháp tổng hợp các chất lỏng dạng DES trên cơ sở choline chloride được áp dụng như sau: Choline chloride và urea Hệ DES Tỷ lệ khối lượng (g/g) Methanol/Urea (Mẫu 1, Mẫu 2, Mẫu 3, Mẫu 4) 1:(0,14; 0,2 ; 0,23; 0,25) Choline chloride/urea (Ch/U) 1:1 Choline chloride/methylurea (Ch/MU) 1:1 Choline chloride/thiourea (Ch/Thi) 1:1 Choline chloride/methylthiourea (Ch/MThi) 1:1 Ethylene glycol/ 2-pentylbenzimidazole (EG/Benz-C5) 10:1,5 Ethylene glycol/ 2-heptylbenzimidazole (EG/Benz-C7) 10:1,5 Ethylene glycol/ 2-octylbenzimidazole (EG/Benz-C8) 10:1,5 Ethylene glycol/ 2-nonylbenzimidazole (EG/Benz-C9) 10:1,5 8 được cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt đặt trên bếp khuấy từ có gia nhiệt theo tỷ lệ 1:1, 2:1 và 1:2 về khối lượng và đun nóng ở 60-70 oC có khuấy cho đến khi thu được một chất lỏng đồng nhất. Thực nghiệm cho thấy, chỉ có mẫu với tỷ lệ khối lượng choline chloride/ urea là 1:1 và 2:1, sau khi để nguội vẫn giữ trạng thái lỏng. Còn mẫu 1:2 (urea nhiều hơn) bị kết tinh trở lại. Vì vậy chúng tôi chỉ sử dụng mẫu có tỷ lệ 1:1 trong các nghiên cứu tiếp theo đối với đồng đẳng của urea là methylurea, thiourea, methylthiourea (tỷ lệ chung là 1:1). 2.5. Tổng hợp 2-alkylbenzimidazole và hệ DES (ethylene glycol/ benzimidazole) 2.5.1. Tổng hợp 2-alkylbenzimidazole Phản ứng thực hiện giữa o-phenylenediamine và carboxylic acid tỉ lệ 1:2. Lượng xúc tác đưa vào là 10% trọng lượng các chất tham gia phản ứng. Cho dòng khí argon vào để đuổi không khí ra khỏi bình phản ứng. Thực hiện phản ứng ở áp suất 6-8 atm, nhiệt độ 180 oC có khuấy từ. 2.5.2. Kết hợp ethylene glycol với alkylbenzimidazole để tạo thành hệ DES Hệ dung môi ethylenglycol/alkylbenzimidazole với tỷ lệ từ 10- 25 gam/100 ml ethylenglycol đã được thử nghiệm sơ bộ. Kết quả cho thấy không có nhiều sự khác biệt trong khả năng tách và làm giàu omega. Tuy nhiên khả năng thu hồi alkylbenzimidazole của tỷ lệ 15gam/100ml ethylenglycol là tốt nhất. Sự hao hụt của alkylbenzi- midazole nằm dưới 10%. 9 2.6. Phương pháp phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu và sản phẩm 2.6.1. Phân tích các hợp chất omega bằng phương pháp GC-FID 2.6.2. Các phương pháp phân tích cấu trúc của DES: FTIR, GC/MS, NMR, TGA, DSC 2.6.3. Các phương pháp xác định các tính chất cơ lý của DES. 2.6.4. Phương pháp tính toán hiệu suất 2.7. Phương pháp chiết và tách Omega-3,6,9 khỏi acid béo 2.7.1. Thiết bị và kỹ thuật thực hiện tách Omega-3,6,9 khỏi acid Methyl ester của acid béo, methanol, DES được cho vào bình phản ứng khuấy liên tục và đun nóng ở nhiệt độ 45 oC. Khi hỗn hợp trở nên đồng nhất, được làm mát và sau đó làm lạnh ở 4 oC trong 8 giờ. Hỗn hợp thu được tạo thành hai lớp: lớp trên là chất lỏng, lớp dưới là phần rắn. Rửa phần rắn bằng methanol lạnh. Kết hợp dung dịch rửa này vào lớp chất lỏng ban đầu, làm bay hơi methanol trong thiết bị bay hơi chân không và làm khan. 2.7.2. Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng tách omega CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả chiết acid béo trong từng bộ phận của cá basa, cá tra 3.1.1. Kết quả chiết xuất mỡ nguyên sinh 3.1.2. Kết quả chiết xuất thịt cá (phile) 3.1.3. Kết quả chiết xuất mỡ cá thu từ phụ phẩm Cá basa từ 1029 gam phụ phẩm thu được sau khi thực hiện phile theo quy trình của nhà máy sản xuất thủy sản xuất khẩu, cho thêm nước vào nấu và làm lạnh thu được 86,11 gam mỡ nổi (chiếm 10 8,37% từ tổng phụ phẩm). Tương tự với cá tra từ 1334 gam phụ phẩm, thu được 163 gam mỡ nổi, chiếm 12,22%. Bảng 3.3. Kết quả chiết xuất mỡ thu từ phụ phẩm STT Sản phẩm mỡ thu từ phụ phẩm Cá tra (gam) Cá basa (gam) 1 Cao acid béo 153,69 75,34 2 Bả thải cuối 9,24 8,023 3 Thất thoát 0,07 2,74 Tổng 163,00 86,11 Phần thịt (phile) dùng cho xuất khẩu chỉ nằm ở mức 35-37%. Acid béo trong thịt của hai loại cá gần như bằng nhau và bằng 19,8%. Phụ phẩm-phần không thể xuất khẩu chiếm khá lớn 59-61%. Sau khi xử lý, phần mỡ thu hồi từ phụ phẩm của cá tra là 12,22%, còn của cá basa là 8,37%. Lượng acid béo trong mỡ thu hồi của cá tra là 94,29% trong khi của cá basa là 87,49%. 3.2. Kết quả phân tích và định danh các hợp chất chiết từ cá basa, cá tra 3.2.1. Kết quả phân tích và định danh dịch chiết mỡ nguyên sinh 3.2.2. Kết quả phân tích và định danh dịch chiết thịt (phile) 3.2.3. Kết quả phân tích và định danh dịch chiết mỡ của phụ phẩm Bảng 3.6. Sản phẩm của dịch chiết mỡ từ phụ phẩm STT Mỡ từ phụ phẩm Cá tra (gam) Cá basa (gam) 1 Omega-3,6,9 77,98 38,56 2 Acid béo khác 59.28 34,19 3 Tổng triglycerides 5,06 1,78 4 Không xác định được 11,38 0,81 5 Tổng cao sau chiết xuất 153,69 75,34 11 Hàm lượng các acid béo dạng Omega-3,6,9 trong mỡ từ phụ phẩm của cá tra là 47,84 %, trong khi đó của cá basa là 44,78 %. Tỷ lệ này của các bộ phận khác của cả hai loại cá đều nằm ở giới hạn cao từ 27-34%. Tỷ lệ Omega-3 và Omega-6 trên tổng omega của mỡ nguyên sinh của cá basa đạt 92,26% chứng minh giá trị dinh dưỡng. 3.2.4. Kết luận về nguyên liệu Hàm lượng các hợp chất Omega-3,6,9 trong các bộ phận của cá tra và cá basa khá cao, đặc biệt là Omega-3 và Omega-6. Hơn nữa trong phần phụ phẩm của hai loại cá này có chứa nhiều hợp chất acid béo dạng omega. 3.2.5. Methyl ester của nguyên liệu (mỡ phụ phẩm của cá basa) Cao acid béo được tiến hành phản ứng ester hóa để chuyển thành methyl ester (methanol/acid béo = 3/1, nhiệt độ 65 oC, thời gian 3 giờ trong điều kiện khuấy mạnh). Bảng 3.10. Hàm lượng các hợp chất trước và sau khi ester hóa STT Acid béo Cao chiết (%) Methyl ester (%) 1 Acid béo bão hòa 31,37 35,58 2 Acid béo chưa bão hòa 2,85 3,35 3 Omega-3,6,9 59,15 56,97 4 Không xác định được 6,63 4,12 Tổng 100 100 Thành phần hoá học của mẫu sau khi tách và phản ứng ester hóa với methanol không khác biệt đáng kể. Tổng hàm lượng Omega- 3,6,9 trong nguyên liệu là khoảng 57%; 39% là acid béo không phải là acid béo dạng Omega-3,6,9; 4% là các chất không xác định. Thành phần hóa học của methyl ester nguyên liệu trong bảng 3.11 sau đây 12 sẽ được dùng cho các nghiên cứu tách và làm giàu Omega-3,6,9 khi sử dụng các chất lỏng ion đã tổng hợp. Bảng 3.11. Thành phần hóa học của các acid béo trong methyl ester Dạng acid Tên của các dạng acid béo trong metyl ester Methyl ester (%) Acid bão hòa Myristic acid (14:0) 1,96 Palmitic acid(16:0) 26,55 Stearic acid (18:0) 6,78 Arachidic acid(20:0) 0,29 Acid chưa bão hòa Palmitoleic acid (16:1) 3,35 Omega-3 α-Linolenic acid (ALA) 18:3 (n-3) 0,46 Eicosatrienoic acid 20:3 (n-3) 0,15 Eicosapentaenoic acid (EPA) 20:5 (n-3) 0,42 Docosahexaenoic acid (DHA) 22:6 (n-3) và Nervonic acid 24:1 (n-9) 0,63 Omega-6 Linoleic acid (LA) 18:2 (n-6) 12,41 γ-Linolenic acid (GLA) 18:3 (n-6) 1,05 Eicosadienoic acid 20:2 (n-6) 0,55 Eicosatrienoic acid 20:3 (n-6) 0,18 Arachidonic acid (AA) 20:4 (n-6) 0,48 Omega-9 Oleic acid 18:1 (n-9) 40,21 Eicosenoic acid 20:1 (n-9) 0,42 Tổng acid béo 95,89 Không xác định và thất thoát 4,11 Tổng 100 13 3.3. Kết quả tổng hợp DES trên cơ sở choline chloride với urea và các đồng đẳng 3.3.1. Kết quả phân tích FTIR và TGA 3.3.1.1. Choline chloride với urea FTIR νmax (KBr) cm-1: của urea 3352, 3442 cm-1 (N-H), 1667 cm-1 (C=O) của amide, 1457 cm-1 (C-N), của choline chloride 3376 cm-1 (O-H), 3019, 2956 và 2907 cm-1 (-CH2, -CH3), 1087, 1347, 1478 cm-1 của (C-O), 1643, 1206 cm-1 (C-N), của choline chloride/urea đều có các vân hấp thu tương ứng của urea và choline chloride. Tuy nhiên, mũi đôi của NH2 của urea đã chuyển thành mũi đơn do hydro của nhóm NH2 tạo liên kết hydro với anion Cl- nên làm tín hiệu này thay đổi. Ngoài ra, số sóng của nhóm OH trong choline chloride ở số sóng 3376 cm-1 đã bị dịch chuyển về vùng thấp hơn tại 3347 cm1-. Độ bền nhiệt của hỗn hợp choline chloride với urea cũng đã được kiểm tra bằng giản đồ phân tích nhiệt TGA là dưới 200 oC. 3.3.1.2. Choline chloride với methylurea FTIR νmax (KBr) cm-1: của choline chloride 3376 cm-1 (O-H), 3019, 2956 và 2907 cm-1 (-CH2, -CH3), 1087, 1347, 1478 cm-1 của (C-O), 1643, 1206 cm-1 (C-N), của methylurea 3344 cm-1 (N-H), 2915 cm-1 (H-Csp3), 1655 cm-1 (C=O) của amide, 1353, 1171 cm-1 (C-N), của Choline chloride với methylurea đều có các vân hấp thu tương ứng của methylurea và choline chloride. Tuy nhiên, số sóng của nhóm -OH trong choline chloride ở số sóng 3376 cm-1 đã bị dịch chuyển về vùng thấp hơn tại 3362 cm1-. Độ bền nhiệt của hỗn hợp choline chloride với methylurea cũng đã được kiểm tra bằng giản đồ phân tích nhiệt là dưới 200 oC. 3.3.1.3. Choline chloride với thiourea FTIR νmax (KBr) cm-1: của choline chloride 3376 cm-1 (O-H), 14 3019, 2956 và 2907 cm-1 (-CH2, -CH3), 1087, 1347, 1478 cm-1 của (C-O), 1643, 1206 cm-1 (C-N), của thiourea, 3376 và 1618 cm-1 (N- H), 1207 cm-1 (C=S thiocarbonyl), 1413, 1084 cm-1 (C-N). 2686 cm-1 (S-H), của choline chloride với thiourea đều có các vân hấp thu tương ứng của thiourea và choline chloride. Tuy nhiên, số sóng của nhóm O-H trong choline chloride ở số sóng 3376 cm-1 đã bị dịch chuyển về vùng thấp hơn tại 3361 cm-1 và cường độ tín hiệu tại 2694 của nối S- H bị giảm mạnh. Bằng giản đồ phân tích nhiệt TGA cho thấy độ bền nhiệt của hỗn hợp choline chloride với thiourea dưới 214 oC. 3.3.1.4. Choline chloride với methyl thiourea FTIR νmax (KBr) cm-1: của choline chloride 3376 cm-1 (O-H), 3019, 2956 và 2907 cm-1 (-CH2, -CH3), 1087, 1347, 1478 cm-1 của (C-O), 1643, 1206 cm-1 (C-N), của methyl thiourea 3325 và 1636 cm-1 (N-H), 1302 cm-1 (C=S thiocarbonyl), 2863 cm-1 (H-Csp3), 1489, 1059 cm-1 (C-N), của Choline chloride với methyl thiourea đều có các vân hấp thu tương ứng của methyl thiourea và choline chloride. Tuy nhiên, số sóng của nhóm O-H trong choline chloride ở số sóng 3376 cm-1 đã bị dịch chuyển về vùng thấp hơn tại 3324 cm-1. Bằng giản đồ phân tích nhiệt TGA cho thấy độ bền nhiệt của hỗn hợp dưới 214 oC. 3.3.2. Tính chất vật lý của các mẫu DES trên cơ sở choline chloride 3.4. Kết quả tổng hợp 2-alkylbenzimidazole và hệ ethylene glycol/ benzimidazole 3.4.1. Kết quả phân tích hợp chất dạng 2-alkylbenzimidazole 3.4.1.1. 2-Pentylbenzimidazole Phương pháp GC/MS cho kết quả sau: 188, 174, 160, 159, 146, 145, 133, 132 (100%), 131, 118, 92. 77, 63, 41. So với phổ dữ liệu NIST với 10 pic lớn: 132, 145, 188, 146, 159, 133, 131, 77, 63, 41. 15 FTIR νmax (KBr) cm-1: 3082 (N-H), 2953 (C-H), 2774, 2734, 1539 (C=N), 1420, 1272(C-N), 1021, 751. 1H-NMR (CDCl3, 500 MHz, , ppm) cho mũi cộng hưởng của proton δH 12,25 (1H, brs, N-H) và các mũi cộng hưởng tín hiệu proton của hydrocarbon thơm δH 7,60 (2H, dd, J1 = 6,0 Hz, J2 = 3 Hz, H-4, 7); 7,24 (2H, dd, J1 = 6,0 Hz, J2 = 3,2 H-5, 6). Đồng thời phổ 1H-NMR cho các mũi cộng hưởng với sự hiện diện proton của 4 nhóm methylene δH 3,03 (2H, t, J1 = 8 Hz, J2 = 7,5 Hz, H-1’); 1,91 (2H, m, H-2’); 1,36 (2H, dt, J1 = 6,5 Hz, J2 = 3 Hz, H-3’); 1,27 (2H, dt, J1 = 7Hz, J2 = 7 Hz, H-4’) và 1 nhóm methyl δH 0,82 (3H, t, J1 = 7 Hz, J2 = 7,5 Hz, H-5’). 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz, , ppm) xuất hiện các tín hiệu cho thấy sự hiện diện của 5C dây alkyl béo δC = 31,4 (C-1’), 29,1 (C-2’), 28,0 (C-3’), 22,3 (C-4’), 13,8 (C-5’); các carbon của vòng hydrocarbon thơm C = 138,1 (C-3a,7a), 122,2 (C-5, 6), 114,5 (C-4, 7). Bên cạnh đó có tín hiệu của C mang nối đôi C = 155,7 (C-2). 3.4.1.2. 2-heptylbenzimidazole Phương pháp GC/MS cho kết quả sau: 216, 201, 187, 173, 160, 159, 146, 145, 133, 132, 131, 118, 92. 77, 63, 41. Đối chiếu với phổ dữ liệu NIST 10 pic lớn: 132, 145, 131, 187, 146, 216, 159, 133, 77, 63, 41. FTIR νmax (KBr) cm-1: 3086 (N-H), 2954, 2927 (C-H), 2740, 1541 (C=N), 1449, 1423, 1273 (C-N), 1028, 751. 1H-NMR (CDCl3, 500 MHz, , ppm) cho mũi cộng hưởng của proton δH 12,86 (1H, brs, N-H) và các mũi cộng hưởng của tín hiệu proton của hydrocarbon thơm δH 7,63 (2H, dd, J1 = 3 Hz, J2 = 3 Hz, H-4, 7); 7,27 (2H, dd, J1 = 3 Hz, J2 = 3 Hz, H- 5, 6). Đồng thời phổ 1H-NMR cho các mũi cộng hưởng với sự hiện diện 6 nhóm 16 methylene δH 3,08 (2H, t, J1 = 7,5 Hz, J2 = 8 Hz, H-1’); 1,95 (2H, m, H-2’); 1,4 (2H, m, H-3’); 1,23 (6H, m, H-4’,5’,6’) và 1 nhóm methyl δH 0,85 (3H, t, J1 = 7 Hz, J2 = 7 Hz, H-7’). 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz, , ppm) xuất hiện các tín hiệu cho thấy sự hiện diện của 7C dây alkyl béo δC = 31,6 (C-1’), 29,3 (C-2’), 29,2 (C-3’), 28,9( C-4’), 28,5 (C-5’), 22,5 (C-6’), 13,9 (C-7’); các carbon của vòng hydrocarbon thơm C = 138,4 (C-3a,7a), 122,0 (C-5, 6), 114,5 (C-4, 7). Bên cạnh đó có tín hiệu của C mang nối đôi C = 156 (C-2). 3.4.1.3. 2-Octylbenzimidazole Phương pháp GC/MS cho kết quả: 230, 215, 201, 187, 173, 146, 145, 132, 131, 118, 92, 77, 63, 41. Đối chiếu với NIST 10 pic lớn: 230, 215, 201, 187, 159, 146, 145 , 132 ,131, 83, 41. FTIR νmax (KBr) cm-1: 2927, 2856 (C-H), 2677, 1538 (C=N), 1436, 1419, 1273 (C-N), 1002, 840, 752. 1H-NMR (CDCl3, 500 MHz, , ppm) cho mũi cộng hưởng của proton δH 11,87 (1H, brs, N-H); các proton ở  = 7,58 (2H, dd, J1 = 3 Hz, J2 = 3 Hz, H-4, 7); và  = 7,23 (2H, dd, J1 = 3 Hz, J2 = 3 Hz, H-5, 6); proton H-1’ ở  = 3,02 (2H, t, J1 = 8 Hz, J2 = 7,5 Hz, H-1’); các proton H-8’ ở  = 1,9 (2H, m, H-2’);  = 1,36 (2H, m, H-3’);  = 1,2 (8H, m, H-4’, 5’, 6’, 7’);  = 0,84 (3H, t, J1 = 7 Hz, J2 = 7 Hz, H- 8’). 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz, , ppm): xuất hiện các tín hiệu cho thấy sự hiện diện của 8C dây alkyl béo C = 31,7 (C-1’), 29,3 (C-2’), 29,2 (C-3’), 29,1( C-4’), 28,4 (C-5’, 6’), 22,5 (C-7’), 13,9 (C-8’); các carbon của vòng hydrocarbon thơm C= 138,2 (C-3a), 138,1 (C-7a), 122,0 (C-5, 6), 114,5 (C-4, 7). Bên cạnh đó có tín hiệu của C mang nối đôi C = 156 (C-2). 17 3.4.1.4. 2-Nonylbenzimidazole Phương pháp GC/MS cho kết quả: 244, 229, 215, 201, 187, 173, 160, 159, 146, 145, 133, 132 (100%), 131, 118, 92. 77, 63, 41. Đối chiếu với NIST 10 pic lớn:132, 145, 244, 187, 146, 131, 201,118, 77,41. FTIR νmax (KBr) cm-1: 3088 (N-H), 2926, 2853 (C-H), 2771, 1542 (C=N), 1454, 1422, 1272 (C-N), 1028, 752. 1H-NMR (CDCl3, 500 MHz, , ppm) cho mũi cộng hưởng của proton δH 12,32 (1H, brs, N-H) và các mũi cộng hưởng tín hiệu proton của hydrocarbon thơm δH 7,6 (2H, dd, J1 = 3,5 Hz, J2 = 3 Hz, H-4, 7); 7,24 (2H, dd, J1 = 3 Hz, J2 = 3 Hz, H-5, 6). Đồng thời các proton ở δH 3,04 (2H, t, J1 = 8 Hz, J2 = 7,5 Hz, H-1’); 1,92 (2H, m, H-2’); 1,37 (2H, m, H-3’); 1,24 (10H, m, H-4’, 5’, 6’, 7’, 8’); 0,87 (3H, t, J1 = 7 Hz, J2 = 7,5 Hz, H-9’). 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz, , ppm) xuất hiện các tín hiệu cho thấy sự hiện diện của 9C dây alkyl béo δC = 31,8 (C-1’), 29,4 (C-2’, 3’), 29,3 (C-4’), 29,2( C-5’), 28,4 (C-6’,7’), 22,5 (C-8’), 14,1 (C-9’); các carbon của vòng hydrocarbon thơm C = 138,1 (C-3a, 7a), 122,3 (C-5, 6), 114,5 (C-4, 7). Bên cạnh đó có tín hiệu của C mang nối đôi C = 156 (C-2). 3.4.2. Hệ dung dịch ethylene glycol/alkylbenzimidazole 2-Alkylbenzimidazole là những chất rắn, có điểm nóng chảy của 2-pentylbenzimidazole, 2-heptylbenzimidazole, 2-octylbenzi- midazole, 2-nonylbenzimidazole lần lượt: 167 oC, 150 oC, 143 oC và 133 oC tương ứng. Vì vậy, để sử dụng trong tách chiết omega, chúng tôi phải sử dụng hệ dung dịch ethylene glycol/benzimidazole với tỷ lệ 10/1,5 (1,5 gam 2-alkylbenzimidazole hòa tan trong 10 gam EG) 3.5. Kết quả làm giàu và tách Omega-3,6,9 khỏi hỗn hợp acid béo dạng methyl ester của nguyên liệu bằng dung môi sâu (DES) 18 3.5.1. Tách và làm giàu Omega-3,6,9 bằng hệ methanol/urea 3.5.1.1. Kết quả làm giàu của hệ methanol/urea sau khi khuấy trộn với methyl ester 3.5.1.2. Kết quả tách pha và thành phần hóa học phần lỏng của methanol/urea Kết quả cho thấy nồng độ urea trong dung dịch DES ở mức 0,2 g/ml cho hiệu quả tạo thành phần lỏng tốt nhất 36%. Khi nồng độ urea tăng lên thì phần lỏng giảm. Trong khi đó nồng độ urea trong dung dịch thấp hơn 0,2g/ml, hiệu quả tạo thành phần lỏng cũng không cao (23% khi nồng độ urea là 0,143 g/ml). Bảng 3.18. Khối lượng sản phẩm lỏng sau chiết Dạng acid ME Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 % gam % gam % gam % gam % gam FA 35,58 7,12 12,58 0,58 6,08 0,44 8,13 0,47 9,48 0,47 UFA 3,35 0,67 2,55 0,12 2,67 0,19 3,12 0,18 2,47 0,13 Omega-3 1,66 0,33 3,32 0,15 4,26 0,31 3,91 0,23 3,86 0,19 Omega-6 14,67 2,93 45,88 2,11 31,25 2,25 32,76 1,90 31,69 1,58 Omega-9 40,63 8,13 31,35 1,44 53,20 3,83 49,08 2,85 49,50 2,48 KXĐ &TT 4,11 0,82 4,32 0,20 2,54 0,18 3,0 0,17 3,0 0,15 Tổng 100 20 100 4,6 100 7,2 100 5,8 100 5,0 Hệ dung môi có nồng độ urea là 0,2g/ml cho hiệu suất tách tốt nhất và hàm lượng các chất như EPA tăng 2 lần, DHA tăng 3 lần. Tóm lại: 1. Khi cho urea trực tiếp tạo phức với methyl ester của các acid béo sẽ xảy ra hiện tượng urea làm thay đổi cấu trúc của các acid béo này. Trong khi sử dụng urea ở dạng dung môi sâu với nồng độ 19 urea bằng ½ điểm bảo hòa có thể tách được Omega-3,6,9 ra khỏi acid béo với độ sạch tới 88,71%, với hiệu suất 36% cho một lần tách. 2. Các chất như ETA và EPA đều có hàm lượng cao hơn nguyên liệu ban đầu từ 1,5 đến 3 lần. Đặc biệt ở mẫu 2 hàm lượng DHA tăng 3 lần. Tổng Omega-3 chiếm 5% trong hỗn hợp Omega- 3,6,9 đã tách ra. 3. Khi sử dụng dung môi sâu dạng methanol và urea với nồng độ cao hơn hoặc thấp hơn 0,2 g/ml hiệu quả tách các hợp chất giảm và hàm lượng omega cũng giảm. 3.5.2. Tách và làm giàu Omega-3,6,9 bằng hệ choline chloride 3.5.2.1. Kết quả làm giàu của các hệ choline chloride/urea và đồng đẳng 3.5.2.2. Kết quả tách pha và thành phần hóa học phần lỏng của các hệ choline chloride/urea và đồng đẳng Hiệu quả tách của hệ choline chloride/urea và choline chloride /methyl urea đạt 17 và 18% tương ứng. Hai hệ dung môi còn lại nằm trong khoảng 14%. Bảng 3.25. Khối lượng sản phẩm lỏng sau tách của hệ choline chloride Dạng acid ME Ch/U Ch/ MU Ch/Thi Ch/MThi gam % gam % gam % gam % gam % FA 7,12 35,58 0,11 3,29 1,49 41,32 1,07 37,57 0,80 29,00 UFA 0,67 3,35 0,08 2,36 0,11 3,19 0,05 1,82 0,09 3,58 Omega-3 0,37 1,66 0,15 4,34 0,19 5,37 0,22 7,47 0,57 20,54 Omega-6 2,89 14,67 1,10 33,40 0,55 15,26 0,49 17,40 1,01 36,67 Omega-9 8,13 40,63 1,76 53,29 1,12 30,99 0,90 31,79 0,26 9,23 KXĐ và TT 0,82 4,11 0,10 3,32 0,14 3,87 0,11 3,95 0,03 0,98 Tổng ME 20 100 3,30 100 3,60 100 2,84 100 2,76 100 Tổng Omega-3,6,9 11,39 56,96 3,01 91,03 1,86 51,62 1,61 56,66 1,84 66,44 20 Mặc dù tổng Omega-3,6,9 của hệ dung môi choline chloride và urea sau khi phối trộn giảm xuống ½ so với nguyên liệu ban đầu, nhưng 50% lượng Omega-3,6,9 có trong hỗn hợp đã được tách ra với hàm lượng lên đến 91%. Các dung môi khác, tuy có hàm lượng Omega-3,6,9 cao hơn gấp 2 lần so với hệ choline chloride và urea, nhưng chỉ tách được khoảng 15% và hàm lượng Omega-3,6,9 trong phần tách chỉ đạt 51-66%. Tóm lại 1. Hệ choline chloride/urea (và các đồng đẳng) không làm thay đổi nhiều cấu trúc của các hợp chất trong methyl ester, nhưng khả năng tách Omega-3,6,9 cao, đặc biệt hệ choline chloride/urea với hiệu quả tách pha là 16,5% và hàm lượng Omega-3,6,9 lên đến 91%. 2. Hiệu suất tách acid béo bão hòa và acid béo chưa bão hòa trên 96%. 3. Hàm lượng ALA, EPA, DHA tổng lên đến 20% trong sản phẩm lỏng được tách ra. 3.5.3. Tách và làm giàu Omega-3,6,9 bằng hệ ethylene glycol/benzimidazole 3.5.3.1. Kết quả làm giàu của các hệ ethylene glycol/benzimidazole 3.5.3.2. Kết quả tách pha và thành phần hóa học phần lỏng của các hệ ethylene glycol/benzimidazole - Hiệu suất tách và làm giàu omega của các alkylbenzimi- dazole chỉ nằm ở mức 15% trên nguyên liệu trong một lần thực hiện. - Acid béo bão hòa trong phần lỏng giảm đáng kể, đặc biệt là khi sử dụng 2-pentylbenzimidazole, 2-heptylbenzimidazole và 2- octylbenzimidazole nhưng hàm lượng vẫn còn cao (từ 13-24% tùy thuộc mạch alkyl). Các acid béo bão hòa và acid béo chưa bão hòa còn khá cao gần 10%, riêng hệ EG/Benz-C9 còn 20%. 21 - Hàm lượng Omega-3,6,9 trong dung dịch tách ra không cao, chỉ đạt 87% đối với EG/ Benz-C5, Benz-C7, Benz-C8 và 76% với EG/ Benz-C9. Bảng 3.32. Khối lượng sản phẩm lỏng sau chiết tách của hệ EG/Benz Dạng acid ME Benz-C5 Benz-C7 Benz-C8 Benz-C9 gam % gam % gam % gam % gam % FA 7,12 35,58 0,23 7,56 0,18 5,74 0,19 6,18 0,51 16,86 UFA 0,67 3,35 0,11 3,65 0,11 3,41 0,11 3,59 0,15 4,86 Omega-3 0,37 1,66 0,82 27,66 0,73 23,64 0,99 31,93 1,43 47,16 Omega-6 2,89 14,67 0,08 2,82 0,04 1,26 0,04 1,33 0,54 17,63 Omega-9 8,13 40,63 1,69 56,59 1,93 62,31 1,66 53,68 0,34 11,10 KXĐ và TT 0,82 4,11 0,05 1,72 0,11 3,64 0,11 3,29 0,07 2,39 Tổng ME 20 100 2,98 100 3,10 100 3,10 100 3,04 100 Omega-3,6,9 11,39 56,96 2,59 87,07 2,7 87,21 2,69 86,94 2,31 75,89 Tóm lại: Hệ dung môi sâu này có hiệu suất tách các acid béo bão hòa và acid béo chưa bão hòa cao tương đương các hệ trên đây, nhưng hiệu suất tách các acid béo omega thấp. Đối với Omega-3, cao nhất hệ EG/Benz-C8 có thể đạt hiệu suất 20%, còn các hệ khác chỉ khoảng 15-17%. Tuy nhiên, hệ này đã làm cho lượng Omega-3 mà chủ yếu là α-Linolenic acid (ALA) tăng đáng kể lên đến 41% (8 gam trên 20 gam ME) sau khi phối trộn và khuấy. Điều đáng tiếc là khả năng tách Omega-3 ra khỏi dung dịch không cao. Cần thiết phải có những nghiên cứu tiếp để phối hợp các hệ, vừa có khả năng tạo ra nhiều Omega-3, vừa có thể tách chúng với hiệu suất cao hơn. 3.6. So sánh và đánh giá hiệu quả làm giàu Omega-3,6,9 của các hệ dung môi sâu 3.6.1. Khả năng làm giàu Omega-3,6,9 khi chưa tách 22 Để làm giàu Omega-3,6,9 được thực hiện 2 giai đoạn chính: Giai đoạn đầu là phối trộn và khuấy các thành phần ở nhiệt độ thấp cho đến khi hỗn hợp đồng nhất. Giai đoạn tiếp theo là để nguội ở nhiệt độ phòng sau đó làm lạnh đến 4 oC trong 8 giờ, sau giai đoạn này hỗn hợp tách làm 2 lớp. Hình 3.40. Một số khả năng hình thành α-Linolenic acid Hệ methanol/urea (mẫu 2): Sau khi khuấy trộn, hàm lượng acid béo bão hòa và acid béo chưa bão hòa giảm một cách đáng ngạc nhiên là 6,77 gam. Trong khi đó Omega-3,6,9 tăng tổng cộng là 6,89 gam Hệ choline chloride/urea (các đồng đẳng khác) không ảnh hưởng nhiều đến thành phần hóa học của methyl ester nguyên liệu. Một số thay đổi tăng giảm khối lượng các chất nhưng không nhiều. 23 Hệ ethylene glycol/benzimidazole