Luận án TS Hóa học: Xác định axit béo trong dầu mỡ động thực vật Việt Nam bằng kỹ thuật sắc ký

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN . VÕ THỊ VIỆT DUNG NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC AXIT BÉO TRONG MỘT SỐ LOẠI DẦU MỠ ĐỘNG, THỰC VẬT VIỆT NAM BẰNG KỸ THUẬT SẮC KÝ LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội – 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN . VÕ THỊ VIỆT DUNG NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC AXIT BÉO TRONG MỘT SỐ LOẠI DẦU MỠ ĐỘNG, THỰC VẬT VIỆT NAM BẰNG KỸ THUẬT SẮC KÝ Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH Mã số: 62 44 29 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. NGUYỄN XUÂN TRUNG PGS. LƢU VĂN BÔI Hà Nội – 2012 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.

v DANH MỤC CÁC BẢNG .viii DANH MỤC CÁC HÌNH. xi MỞ ĐẦU. Đại cƣơng về chất béo và axit béo. Tính chất lý, hóa học.

Vai trò của chất béo và axit béo. Thành phần và nguồn chất béo. Các phƣơng pháp định lƣợng chất béo và axit béo. Phương pháp chuẩn độ.

Phương pháp quang phổ hồng ngoại chuyển đổi Fourier. Phương pháp sắc ký. Điều chế metyl este axit béo. Các phương pháp điều chế FAME.

Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng điều chế FAME. Quy hoạch hóa thực nghiệm tìm điều kiện tối ƣu xác định các axit béo. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu.

Mục tiêu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu. Khảo sát tìm điều kiện tối ưu của phương pháp GC/FID.

Chuyển đổi DMĐTV thành FAME. Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tích. Xác định axit béo trong các mẫu DMĐTV Việt Nam. Xử lý số liệu thực nghiệm.

Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị, dụng cụ. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Nghiên cứu tối ƣu hóa điều kiện GC/FID xác định các FAME. Tối ưu hóa điều kiện GC/FID theo phương pháp đơn biến.

Tối ưu hóa điều kiện GC/FID theo phương pháp đa biến. Nghiên cứu chuyển đổi DMĐTV thành FAME. Kiểm tra hàm lượng axit béo tự do, lựa chọn quy trình chuyển đổi. Nghiên cứu quá trình chuyển đổi este DMĐTV với xúc tác kiềm.

Nghiên cứu quá trình este hóa DMĐTV với xúc tác axit. Kết luận về điều kiện tối ưu quá trình chuyển đổi DMĐTV thành FAME. Xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp phân tích. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng.

Khảo sát độ lặp lại. Xác định độ đúng và hiệu suất thu hồi. Kiểm tra đối chứng kết quả phân tích. Phân tích mẫu thực tế.

Chuyển đổi DMĐTV thành FAME. Xác định axit béo trong các mẫu DMĐTV Việt Nam. 132 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

134 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT A : Acid index – chỉ số axit AA : Arachidonic Acid Ace : Acetone ACN : Acetonitril ADAM : 9-Anthryldiazomethane AKD : Ankyl Leten Dimer ALA : α-Linolenic Acid AOAC : Association of Official Analytical Chemist International – Hiệp International hội các nhà Hóa học phân tích quốc tế APCI : Atmospheric pressure chemicals ionization – ion hóa hóa học ở áp suất thường BDF : Biodiesel fuel - nhiên liệu sinh học BrMAC : 4-Bromomethyl-7-acetoxy-coumarin BrMMC : 4-Bromo-7-methoxy-coumarin CETT : Catalyzed end-point thermometric titrimetry – chuẩn độ nhiệt kế tự động dđ : Dự đoán DGLA : Dihomo-γ-linolenic Acid DHA : Docosahexaenoic Acid DMĐTV : Dầu mỡ động, thực vật DME : Dimethyl ete ĐV : Động vật ECD : Electrochemical detector – detector điện hóa EFA : Essential Fatty Acid – axit béo thiết yếu ELSD : Eaporative light-scattering detector – detector tán xạ ánh sáng bay hơi EPA : Eicosapentaenoic Acid ESI : Electrospray ionization – ion hóa phun điện EU : European – Châu Âu FA : Fatty acid – axit béo FAME : Fatty acid methyl ester – metyl este axit béo FAOSTAT : Food and agriculture organization of the united nations – tổ chức nông lương Liên Hiệp Quốc FD : Fluorescence detector – detector huỳnh quang FFA : Free fatty acid – axit béo tự do FID : Flame ionization detector – detector ion hóa ngọn lửa FTIR : Fourier transformation infrared spectroscopy – quang phổ hồng ngoại chuyển đổi Fourier FT-MIR : Fourier transformation mid infrared spectroscopy – quang phổ trung hồng ngoại chuyển đổi Fourier FT-NIR : Fourier transformation near infrared spectroscopy – quang phổ hồng ngoại gần chuyển đổi Fourier GC : Gas chromatography – sắc ký khí GC/FID : Gas chromatography flame ionization detector – sắc ký khí detertor ion hóa ngọn lửa GC/MS : Gas chromatography mass spectrometry – sắc ký khí khối phổ GLA : –Linolenic Acid HC : Hydrocacbon HPLC : High performance liquid chromatography – sắc ký lỏng hiệu năng cao HSHQ : Hệ số hồi quy IS : Internal standard – nội chuẩn ISO : International Organization for Standardization – Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế LA : Linoleic Acid LC : Liquid chromatography – sắc ký lỏng MAX : Maximum – giá trị cực đại MG : Monoglyxerit MIN : Minimum – giá trị cực tiểu MS : Mass spectrometry – phổ khối lượng MUFA : Monounsaturated Fatty Acid – axit béo không no 1 nối đôi NEFA : Non-Essential Fatty Acid – axit béo không thiết yếu NNFCC : The UK’s National Center for Biorenewable Energy, Fuels and Materials – Trung tâm năng lượng, nhiên liệu và vật liệu Vương Quốc Anh PDAM : 1-Pyrenyldiazomethane PS-NB : Poly (4-nitrobenzyl-p-styrenesulfonate) PS-PE : Poly (2-phthalimino-ethyl-p-styrenesulfonate) PTHQ : Phương trình hồi quy PTSA : p-Toluensunfonic acid PUFA : Polyunsaturated Fatty Acid – axit béo không no nhiều nối đôi R : Resolution – Hệ số phân giải RID : Refractive index detector – detector chỉ số khúc xạ rpm : Round per minute – Vòng/phút RSD : Relative standard deviation – Độ lệch chuẩn tương đối RSM : Response surface method – phương pháp bề mặt đáp ứng (phương pháp mặt mục tiêu) SFA : Saturated Fatty Acid – axit béo no TAG : Triaxylglyxerol TFA : Trans Fatty Acid – axit béo có cấu hình trans TG : Triglyxerit THF : Tetrahydrofuran tn : Thực nghiệm tu : Tối ưu UFLC : Ultra fast liquid chromatography –sắc ký lỏng hiệu năng cao siêu nhanh UV–VIS : Ultraviolet - visible absorption detector Ultraviolet visible spectrophotometry – quang phổ tử ngoại khả kiến v/v : Volume/volume – Thể tích/thể tích Vilas : Vietnamese Laboratory Accreditation Scheme – Hệ thống công nhận phòng thí nghiệm Việt Nam w/w : Weight/weight – Khối lượng/khối lượng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Các SFA thường gặp trong DMĐTV. Các USFA thường gặp trong DMĐTV. Tiềm năng của một số cây có dầu dùng cho sản xuất biodiesel.

Hàm lượng chất béo tổng số (% khối lượng khô) trong một số sản phẩm động, thực vật Việt Nam. Tình hình sản xuất các loại cây trồng, động vật nuôi cho dầu mỡ của Việt Nam. Một số pha tĩnh thông dụng dùng để phân tích FAME bằng GC. Các điều kiện GC/FID phân tích FAME trong một số đối tượng.

Cách pha các dung dịch chuẩn làm việc. Thành phần các FAME trong chuẩn hỗn hợp 37 FAME 10 mg/ml. Thành phần các FAME trong chuẩn hỗn hợp 25 FAME 10 mg/ml. Mức cơ sở và khoảng biến thiên các nhân tố khảo sát của GC/FID theo mô hình hồi quy bậc hai tâm trực giao.

Kết quả thực nghiệm tìm điều kiện GC/FID tách và xác định các FAME theo mô hình hồi quy bậc hai tâm trực giao. Kết quả phân tích ảnh hưởng của các nhân tố khảo sát đến khả năng tách các FAME (I) và độ lệch chuẩn tương đối của tỉ lệ diện tich pic FAME/IS (II) của GC/FID theo mô hình hồi quy bậc hai tâm trực giao. Điều kiện tối ưu của GC/FID và kết quả tách và xác định các FAME. Kết quả xác định hàm lượng FFA trong nguyên liệu DMĐTV.

Mức cơ sở và khoảng biến thiên các nhân tố khảo sát của quá trình điều chế FAME một giai đoạn. Thực nghiệm khảo sát các điều kiện chuyển hóa một giai đoạn điều chế FAME từ mỡ cá basa theo mô hình tối ưu hóa bậc hai tâm trực giao. Kết quả phân tích ảnh hưởng của các nhân tố khảo sát đến hiệu suất chuyển hóa FAME từ mỡ cá basa theo mô hình hồi quy bậc hai tâm trực giao. Điều kiện tối ưu và hiệu suất của quá trình chuyển đổi este xúc tác kiềm điều chế FAME từ mỡ cá basa.

Một số kết quả chuyển đổi DMĐTV thành FAME qua phản ứng transeste hóa xúc tác kiềm. Mức cơ sở và khoảng biến thiên các nhân tố khảo sát của quá trình este hóa xúc tác axit dầu hạt cao su. Thực nghiệm khảo sát các điều kiện phản ứng este hóa xúc tác axit dầu hạt cao su theo mô hình hồi quy bậc hai tâm trực giao. Kết quả phân tích ảnh hưởng của các nhân tố khảo sát đến hiệu suất phản ứng este hóa xúc tác axit dầu hạt cao su theo mô hình hồi quy bậc hai tâm trực giao.

Điều kiện tối ưu và hiệu suất của phản ứng este hóa xúc tác axit dầu hạt cao su. Một số kết quả nghiên cứu phản ứng este hóa xúc tác axit DMĐTV. Phương trình hồi quy, khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng các FAME của phương pháp phân tích. Độ lặp lại thời gian lưu của mẫu chuẩn hỗn hợp 37 FAME 20-40- 60 ppm.

Độ lặp lại tỉ lệ diện tích pic FAME/IS của mẫu chuẩn hỗn hợp 37 FAME 20-40-60 ppm. Độ lặp lại về hàm lượng FAME điều chế từ mỡ lợn (mg/g). Độ đúng và hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích với mẫu mỡ cá basa. Độ đúng và hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích với mẫu mỡ lợn.

Độ đúng và hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích với mẫu dầu đậu nành. Độ đúng và hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích với mẫu dầu mè. Độ đúng và hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích với mẫu dầu lạc. Độ đúng và hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích với mẫu dầu dừa.

Độ đúng và hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích với mẫu dầu hạt cao su. Độ đúng và hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích với mẫu dầu hạt jatropha. So sánh kết quả phân tích và kết quả kiểm nghiệm một số axit béo của mẫu mỡ cá basa và mẫu dầu mè Việt Nam. Độ chuyển hóa thành FAME của các mẫu DMĐTV.

Kết quả tách và xác định axit béo của mẫu mỡ cá basa và mỡ lợn (n=6) .