tổng hợp các dẫn xuất ester của monoglyceride từ mỡ cá basa

Monoglyceride không chỉ được biết đến với vai trò là chất nhũ hóa trong các sản phẩm này mà nó còn là một chất trung gian cho việc tổng hợp chất hoạt động bề mặt.. Chính vì vậy, các dẫn

KHOA CONG NGHE

LUAN VAN TOT NGHIEP DAI HOC

TONG HOP CAC DAN XUAT ESTER CUA

MONOGLYCERIDE TU MO CA BASA

CAN BO HUONG DAN SINH VIEN THUC HIEN

TS Bùi Thị Bửu Huê Lê Thị Như Lý

MSSV: 2063980

Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 32

^4#>>-x⁄\ Tháng 11/2010 lìš24#^¬

LOI CAM ON

Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã hoc hỏi được nhiều kiến thức, kinh nghiệm và kỹ năng chuyên môn rất bồ ích, thiết thực từ quý thầy cô và bạn bè Tôi chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:

Ts Bùi Thị Bửu Huê, bộ môn Hóa - Khoa Khoa Học Tự Nhiên, trường Đại Học Cần Thơ Cô đã hướng dẫn tận tình, truyền đạt cho tôi những kinh nghiệm thực

nghiệm quý báu Cô tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian nghiên

cứu, thực hiện và hoàn thành luận văn

Quý thay cé, Bo Mon Céng Nghé Hoa Hoc — Khoa Cong Nghệ đã tạo diéu kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá 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 yêu trong gia đình

đã luôn động viên, khuyến khích trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Cần Thơ, ngày 10 tháng 1lnăm 2010

Lê Thị Như Lý

Trường Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

Bộ môn: Công nghệ hóa học Can Tho,ngay tháng năm 2010

NHAN XET VA DANH GIA CUA CAN BO HUONG DAN

1 Cán bộ hướng dẫn: 7s Bài Thị Bứu Huê

2 Tên đề tài: Tổng hợp các dẫn xuất ester của monoglyceride từ mỡ cá basa

3 Sinh viên thực hiện: Lê Thi Nhu Ly 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:

e Đánh giá nội dung thực hiện để tầi: ST TT nh TH ng re rkrg

e Những vấn để còn hạn chế: << s+k+E£E+E£EZE£EEE ke xxx

Can Tho, ngay tháng nam 2010

Cán bộ hướng dẫn

Trường Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Công Nghệ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Bộ môn: Công nghệ hóa học Cần Thơ ngày tháng năm 2010

NHAN XET VA DANH GIA CUA CAN BO PHAN BIEN

1 Cán bộ hướng dẫn: 7s Bài Thị Bứu Hué

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 Hoa Hoc — Khéa 32

4 Noi dung nhan xét:

a Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:

b Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:

e Đánh giá nội dung thực hiện đỀ tầi: - TcTn TH TH He

CHƯƠNG 1: TONG QUAN oooeeccccccccccccscscecccscssscesesescscsesesesessscscstssessececavanseacasecaeanes 2 1.1 So loc V6 lipid ccccccccccscsecscsesescscssessssssescsssescsscscscssessecscssstescscesseseessececssees 2

1.1.1 Dit ghia 2

1.1.2 Phan loai vé lipid cccecccceccccecssesesescscsesesesescsescsessececseecaeacscscssanacaes 2

1.1.2.1 Dua vao phan ting xa phong h6a eee ceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 2 1.1.2.2 Dura vao d6 hoa tat cc cece eccccccccseseeececceeesccccececuececcscseeeeecseeeeseess 3

1.1.2.3 Dựa vào thành phần cấu †ạo - - - + re, 3 1.1.3 Chức năng của ÏID1d - - - << <6 119911111111 1 1190 10H nhờ 3 1.1.4 Tính chất vật lý của lipid + + < + +E SE E3 xE rkkrkrrrkg 3

1.1.5 Tính chất hóa học của lipid -¿- <6 E+E+Ee €E£EeE£EeEeEeEeEeErkekerrerered 4

1.1.5.1 Phản ứng thủy phân - - - G1 1H HH re 4

1.1.5.2 Phan ting cOng Hydro 4 1.1.5.3 Phan ting tir 0X1 168 5

1.1.5.4 Phản ứng cộng aÌÏCOÌ SE S1 11H KH re 5 1.1.6 Một số chỉ tiêu về chất lượng của lipid + 2s +z+s+seezeeeeereeered 5 1.1.6.1 Chỉ SỐ aC1d - - E2 3E 5212312314 E111 1111111111111 11 1x xi 5 1.1.6.2 Chỉ số xà phòng ¿ - ¿<1 3E E3 3 111311111115 25E1 1111 xe 5

BE ie sẽ aDD 6

1.2 Sơ lược về cá basa - -ccsk S1 KHE T T11 TK TT 1111 1111111 ngư 6

1.2.1 Khai quat Chung .a 6 1.2.1.1 Cac diac diém chung o ecccceecececcscssscesesesesssessesesssssesesssteceeaveeens 6

1.2.1.2 Thành phần hóa học của mỡ cá + + + 2 + + x£x+E£x££xtxe: 7 1.2.2 Ứng dụng của mỡ cá ba§a - ¿G2 22 2E E2 xxrrrkrrrerrerree 8

1.2.2.1 Téng hop diesel sinh hoC cceeccsesceseesceescesscscssssseeseesveseeseeseess 8 1.2.2.2 Tổng hợp chất hoạt động bể mặt - 5E E2 sex czcxreở 9

1.2.2.3 Tổng hợp dầu nhờn sinh học ¿2-2 252 s2 2 xvE+EsEzxsesee, 9

1.3 Dẫn xuất ester của monogllyCeride - + + sc+s + *E+x tk cv ket 9 IJ.G áo: 8i 0i 034)/v2ý( 00 e 12 1.3.3.1 Acetyl monogÏyC€r1d€ - 5 ĂĂS S5 BS x0 ng 12

IS VAE và/00 i4): a 13

1.4.2.4 Chất hoạt động bê mặt lưỡng tính 2-2 - «+s£Sz xe £z£xcxd 22 1.4.2.5 Các chất hoạt động bề mặt đặc biệt .- 2 2 SH rrxrxe, 23 1.4.3 Tinh chat vật lý của chất hoạt động bề mặt . + sex ckcxe sered 24 1.4.3.1 Nồng độ micelle tới hạn - ¿©5252 +x+xe S22 rere 24

1.4.3.5 Cân bằng ưa nước-KkW "ƯỚC - ¿-¿- - E2 ESE SE EkEvrersrrko 25 1.4.4 Các tính chất đặc trưng của chất hoạt động bề mặt -s sec sxz 27

1.4.4.1 Khả năng tây rửa Gà THHH TT HH ng ru 27 1.4.4.2 Khả năng tạo nhũ - - << ST TH HH HH nh 28

1.4.4.3 Kha nang tao DOt 20 29

1.4.4.4 Kha nang tao huyén phù - <2 2S Sx SE chưng 30 1.4.4.5 Khả năng thẫm VỚT 52 2S E2 E2 SE EE SE 1E 1911112115131 1 xe 30

1.4.5 Ứng dụng của chất hoạt động bề mmặt - + c SE re gesrveeg 30 1.4.5.1 Ứng dụng trong công nghiệp . - ¿5+ 55c S2 xe vceevreeree 30

1.4.5.2 Ứng dụng trong nông nghiỆp 2 5+ 552 +x+E+seezerxeeeree 31

1.4.5.3 Ứng dụng trong môi trường -. + + z s2 Ezxe xe rersred 31 1.4.6 Anh hưởng của chất hoạt động bể mặt G + c Set S* vs tre re cez 31

1.4.6.1 Ảnh hưởng đến sức khỏe con người . - ¿s52 <+cs+s+ssse: 31 1.4.6.2 Ảnh hưởng đến môi trường .- - + 2 s2 + SE se+xeEzEre+ererree 32

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1 Phương tiện nghiên CỨU Ăn ng ng ket 33 2.1.1 Dụng cụ và thiết bị << ce C13311 1E 1111171710111 301 11101111 33

3.2 Tổng hợp monoglyceride (2) ¿-¿-¿- 6E kẻ E+EE SE E*EeESEEE SE che 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 5-5-5: 38 3.3 Tổng hợp acetyl monoglyceride (24) - ¿- << k*k‡E SE AE EEEekrkrkeereeered 38 3.4 Tổng hợp lactyl monoglyceride (3b) ¿-¿- 6 SsSk+E+E£E£EESEEEEEk key 39

CHƯƠNG 4: KẾT QUÁ THẢO LUẬN - - <6 Sẻ SE E*EEE#EEESESESEEEEErkerereeekrkd 41

4.1 Tổng hợp monoglycerid€ (2) - + se +s+x SE ng re 41 4.1.1 Tổng hợp monoglyceride (2) sử dụng xúc tác p-TsOH + 41 4.1.1.1 Khảo sát tỉ lỆ moÏ - + 2225 31111133 1111111111 112555 6 43 4.1.1.2 Khảo sát thời gian phản Ứng - - - << + 5+ 1s vseereeerzss 45

“SN 4 ái niên 45

4.1.1.4 Khảo sát lượng Xúc tÁC - - Là HH HH re 47 4.1.1.5 Điều kiện tơng hợp tốt nhất ©-2- + + + SE sEcxvzreresereree 48

4.1.2 Tổng hợp monoglyceride (2) sử dụng xúc tác KOH - 49 4.1.2.1 Khảo sát tỉ lỆ moÏ - CS 22023 11311033 1111111111 13536 50 4.1.2.2 Khao ái 0i 0 51 4.1.2.3 Khảo sát nhiệt độ phản Ứng - 5c << S111 se 52

4.1.2.4 Khảo sát lượng Xúc tÁC - Là HH HH re 54 4.1.2.5 Điều kiện tơng hợp tốt nhất ©-2- + + *EzEsEcxvzrsrzsereree 55

4.1.3 So sánh hiệu suất tổng hợp monoglyceride (2) trong hai trường hợp sử đụng XUic tac p-TSOH va xtic tac KOH 1.0 56 4.2 Tong hop acetyl monoglyceride (3a) c.c.ccescscssssssesesssesesescsesesescstseseseseseseseseseees 56 4.2.1 Khảo sát tỉ lệ mol và thời gian phản Ứng - << ««« «+ xxx seessss 58

“V4 008i 000) 0n 60

4.2.3 Điều kiện tơng hợp tốt nht - ¿+ kEE E3 E3 v3 xen 61

4.3 Tổng hợp lactyl monoglyceride (3b) . ¿-¿- - 5+ E2 EE+EE+E+£keErkeeerreree, 64 4.3.1 Khảo sát tỉ lệ mol và thời gian phản Ứng - «- «+ << se sesssss 65 4.3.2 Khảo sát nhiệt độ phản Ứng - - S011 100121111181 82 31 11111111 cv re 67

4.3.3 Diéu kién tong hop t6t mht ccc ec csceseseesecsseseeseeseecstsseesseeeenseass 68

4.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm sau khi tổng hợp . © 5-2 2 +s+c+cze+z<z 69 4.4.1 Đánh giá khả năng tạo nhữ - - + c1 ng re 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

4.4.2 Xác định nồng độ micelle tới hạn - << << << << << << c2 74 4.4.2.1 Giá tri 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 KIÊN NGHỊ -. - 2-5252 +c++>xszrsrerrrrrrred 76

DANH MUC CAC TU VIET TAT

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mỡ cá -. - 555 eee 7

Bảng 1.2 Thành phần acid béo trong mỡ cá basa - 2s sex: 8

Bang 1.3 Mối quan hệ giữ độ tan CHĐBM với giá trị HLB 25

Bảng 1.4 Gia tri HLB của các nhóm ưa nước và ky nưỚc - «c5 27 Bang 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) - 5s +cs s<ss2 42 Bang 4.2 Điều kiện tối ưu tổng hợp monoglyceride (2) . - - s<ss¿ 48 Bang 4.3 Điều kiện sơ bộ tổng hợp monoglyceride (2) -¿-< 5s: 49 Bảng 4.4 Điều kiện tối ưu tổng hợp monoglyceride (2) . c2 s<ss¿ 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 Bang 4.7 Diéu kién t6i wu tong hop acetyl monoglyceride (3a) tir anhydric acetic

11901040/42019I16100 11077 a 75

DANH MỤC HÌNH VÀ SƠ ĐỎ

Hinh 1.1 Ca Dasa 7°Ö°ỶđĐ 6

Hình 1.2 Thành phần của hỗn hợp thu được bằng phương pháp thông thường (trái) và băng phương pháp chưng cât (phải) 5c cà S2 nereeeree 10 Hình 1.3 Cấu trúc tổng quát của một phân tử CHĐBM - 17

Hình 1.4 Hình ảnh các hạt micelÌe - - <5 <5 cSSS 215253155 xs 24 Hình 1.5 Minh họa khả năng tây rửa của CHĐBM - - 2 5 2 c+cse xẻ 28 Hình 1.6 CHĐBM trong hệ đầu nước .-. + ¿2 2 + 2 z£z£z£Ecxzxszsez 29 Hình 1.7 Sự phản xạ ánh sáng của các hạt nhũ ĂẶẶ c2 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 tông hợp monoglyceride (2) 38

Hình 3.2 Hỗn hợp tách lớp sau phản ứng tổng hợp lactyl monoglyceride (3b) 39 Hình 4.1 Bán mỏng sắc ký thu được sau phản ứng tông 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

Hình 4.13 Sản phẩm hỗn hợp monoglyceride (2) sử đụng xúc tác p-TsOH (trái) và

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 5010/0000: 0; 0n Ả 62 Hình 4.20 San phẩm acetyl monoglyceride (3a) + 5 2 c+cczezeseced 63 Hình 4.21 Bản mỏng sắc ký thu được sau phản ứng tông hợp lactyl monoglyceride

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) -. 5 2 2 z+cczezzseeed 69 Hình 4.27 Hình ảnh hệ nhũ tương bên sử dụng chất tạo nhũ acetyl monoglyceride

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

Hình 4.31 Đồ thị xác định giá trị CMC của CHĐBM acetyl monoglyceride (3a)

LỜI MỞ ĐẦU

Thời gian gần đây, monoglyceride trở nên tương đối quen thuộc khi sự góp mặt của nó khá phố biến trong vai trò là phụ gia của rất nhiều sản phẩm bánh, kẹo sữa,

kem Monoglyceride không chỉ được biết đến với vai trò là chất nhũ hóa trong các

sản phẩm này mà nó còn là một chất trung gian cho việc tổng hợp chất hoạt động bề mặt Các dẫn xuất ester của monoglyceride đóng vai trò vừa là chất nhũ hóa vừa là CHĐBM Các dẫn xuất này được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như thuốc tây, sơn, nhuộm đặc biệt được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực thực phẩm

Trước kia, các dẫn xuất ester của monoglyceride được nghiên cứu tông hợp trên

nguồn nguyên liệu hóa thạch (đầu mỏ) Tuy nhiên, ngày nay nguồn nguyên liệu này ngày càng cạn kiệt Song song đó, các dẫn xuất ester của monoglyceride được tông hợp từ nguồn nguyên liệu này có khả năng phân hủy sinh học chậm đã đem lại không

ít vẫn đề về môi 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 môi trường Chính vì vậy, các dẫn xuất ester của monoglyceride được tông 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 sông Cửu Long có trữ lượng mỡ cá basa rất lớn Trong mỡ cá basa

có các mạch hydrocarbon dài của acid béo no và không 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 hop 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 monoslyceride từ mỡ cá basa ở quy mô phòng thí nghiệm Từ những kết quả thu được qua nghiên cứu này, chúng tôi 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 nuôi cá da trơn ở đồng bằng sông Cửu Long

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

1.1 So luge vé lipid”!

1.1.1 Dinh nghia

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 phân 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 trồ quan trọng như là nguồn cung cấp năng lượng và các acid béo cân thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển của động vật Lipid cũng đóng vai trò như chất vận chuyển vitamine tan trong dau va sterol

Lipid là một nhóm gồm nhiều hợp chất hóa học khác nhau, trong đó phân lớn là

triglyceride hay mỡ trung tính Ngoài ra lipid còn có các acid béo tự do, phospholipid

va sterol

Lipid của cá basa chứa một lượng lớn triglyceride (14 m6t ester cua glycerol va acid béo, được cấu tạo bởi 3 nguyên tố (C, H, O) Công thức cẫu tạo của triglyceride như sau:

Trong đó: Rị Rạ,Rạ 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 phòng hóa, người ta phân lipid thành hai loại: lipid xà phòng hóa được và lipid không xà phòng hóa được

Lipid xà phòng hóa được: gồm các glyceride, glycerophospholipid và sáp Nghĩa

la lipid mà trong phân tử có chứa ester của acid béo cao phân tử

Lipid không xà phòng hóa được: là những lipid trong phân tử không 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 cua glycerol), sphingolipid (amide cua sphingozin), ceride (ester của rượu cao phan tir), steride (ester cua 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

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 thê 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 không 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 đưới 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 răn Dầu thực vật cũng tùy theo tỉ lệ giữa acid béo no và không 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 đương chứa 85% acid

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 ng thủy phân

Chất béo có thể bị thủy phân trong dung dịch acid hoặc dung dịch kiềm (xà

phòng hóa)

Với xúc tác là acid chất béo bị thủy phân cho glycerol và acid béo

|

HE-O-COR, + 3H;O => HỆ OH + R,COOH

Với xúc tác kiềm, chất béo bị thủy phân thành glycerol va muối của acid béo

(phản ứng xà phòng hóa)

HạCO-COR¡ H,C-OH R,COONa

_—> |

Một số loại dầu, mỡ động thực vật để lâu ngày ngoài không khí thường có mùi,

vị khó chịu (mùi hôi, khét, vị đăng) gọi là “sự ôi mỡ” Nguyên nhân là do chất béo đã

bị oxi hóa bởi oxi không khí tạo ra peroxide và các dẫn xuất hydrogen peroxide Tiếp theo, các sản phẩm oxi hóa đó bị thủy phân bởi hơi âm và vi khuẩn để tạo ra aldehyde, ketone và carboxylic acid

Các phản ứng trên có sự tham gia của enzyme, oxygen trong không khí Vì vậy

để tránh hiện tượng này người ta thường bao kín tránh cho dầu mỡ tiếp xúc với

oxygen ngoài không khí, ánh nắng chiếu vào hoặc có thể thêm chất chống oxi hóa thuong 1a phenol, quinon

1.1.5.4 Phan ung voi alcol

Đây là kiểu phản ứng transester hóa cơ bản để chuyển hóa triglyceride thành

alkyl ester của acid béo

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 hòa hết lượng acid béo

tự đo có trong 1 g chat 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 đo thì chỉ số acid càng cao Chỉ số acid thay đôi 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 ty do va glycerol Su thủy phân này xảy

ra khi mạch carbon của triglyceride ngăn 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 dang 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

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 chỉ tiết câu trúc của dầu mỡ và thành phần acid béo chưa no

1.2 Sơ lược về cá basa

1.2.1 Khái quát chung È! 1°!

1.2.1.1 Các đặc điểm chung

Cá basa thuộc bộ cá da trơn (S1luriformes), họ Pangasiidae, chi Pangas1us, loài P.Bocourti

Tén khoa hoc: Pagasius bocourti, P.hybophthalmus

Tén tiéng Anh: Yellow catfish

Tén thuong mai: Basa, swai, bocorti fish

Tén thuong go1: Basa, basa cat fish, Vietnamese catfish

Hinh 1.1 Ca basa

Cá basa là cá da trơn, có thân dài, chiều dài chuẩn bằng 2,5 lần chiều cao thân Đầu cá basa ngăn, hơi tròn, dẹp bằng, miệng hẹp và nằm hơi lệch đưới mõm, mắt to

và có hai đôi 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 không có cơ quan hô hấp phụ, ngưỡng oxy cao hơn cá tra nên chịu đựng kém trong nước có hàm lượng oxy hòa tan thấp

Cá basa phân bố ở lưu vực sông Mê Kông, 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 đễ 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

trồng thủy sản II và công ty Agifsh An Giang đã nghiên cứu sinh sản nhân tạo cá

basa giống thành công, chủ động giải quyết con giống cho nghề nuôi cá basa

Cá basa có thể chế biến thành các món ăn ngon và bổ dưỡng trong thực phẩm hang 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 được 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 phân hóa học của mỡ cá

Mỡ cá basa chứa 90-98% triglyceride của các acid béo no và không no Mỡ cá

có độ âm 0-1%, nhiệt độ nóng chảy 21 -30°C, có màu vàng nhạt, mùi đặc trưng Ngoài

ra, mỡ cá còn 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 Ngoài ra, DHA còn giúp chuyển hóa cholesterol thành những dẫn xuất không 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

1.2.2 Ung dung cia m@ ca basa 7!"

1.2.2.1 Tổng hop diesel sinh hoc

Diesel sinh hoc hay còn goi 1a biodiesel 14 m6t loai nhién liéu c6 tính chat 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 thé tai tao Nam 1898, Rudolph Diesel 1a ngudi dau tién giới thiệu nguồn nhiên liệu mới làm từ dầu lạc Hiện nay, diesel sinh học được sử dụng rộng rãi trên toàn thế ĐIỚI

Ở Việt Nam, điển hình là công 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 công nghệ tự động

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 đầu biodiesel Dầu biodiesel thành phẩm đã được đánh giá chất lượng tại phòng phân tích của Công 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 bê mặt

Trong mỡ cá basa có các mạch hydrocarbon dài của các acid béo no và không

no Chính vì vậy tổng hợp ra CHDBM là một ý tưởng mới mẽ Câu tạo của một phân

tử CHĐBM bao gồm phần ky nước là các mạch hydrocarbon dai va phan wa nước là các nhóm chức phân cực Các mạch hydrocarbon của acid béo trong mỡ cá basa sẽ là

phân ky nước trong phân tử CHĐBM và chỉ cần một số biến đổi cấu trúc hóa học để

gan dau ưa nước vào mạch hyrocarbon ta sẽ thu được phân tử CHĐBM mong muốn 1.2.2.3 Tổng hợp dẫu nhờn sinh học

Hiện nay, đã có những nghiên cứu ban đầu tông hợp dầu nhờn sinh học từ mỡ cá

basa ”Ì 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 CHạONa thu được dầu nhờn sinh học

1.3 Dẫn xuất ester của monoglyceride

1.3.1 Giới thiệu về monoglyceride '°!

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 tng 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

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 phòng, 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 thông thường

thì hỗn hợp monoglyceride thu được có thể có từ 40% đến 60% monoglyceride tỉnh 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 khiét, 3-4% diglyceride, 0,5-1% glycerol, 0,5-1% acid béo

Sự khác biệt về thành phần của hỗn hop monoglyceride thu duoc qua hai

phương pháp trên được trình bày trong Hình 1.2

manoglyceride

triglyceride Nhi diglyceride -

Mono-Diglycerides distilled monoglyceride Hình 1.2 Thành phần của hỗn hợp thu được bằng phương pháp thông

thường (trái) và bằng phương pháp chưng cất (phải)

Monoglyceride còn có hai nhóm hydroxyl tự do trên khung sườn glycerol, do vậy, không chỉ bản thân monoglyceride được dùng như CHĐBM mà nó còn có thể được biến đổi cầu 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!”!

1.3.2.1 Phản ứng ester hóa trực tiếp acid béo với giycerol

Ester hóa acid carboxylic là quá trình tách nước giữa acid và rượu để tạo thành ester Xúc tác cho phản ứng này thường là các acid như: HạSO¿, H;PO¿, p-TsOH, Phản ứng ester hóa có tính thuận nghịch, chiều thuận được xúc tác bằng acid mạnh như H;SO¿ đậm đặc, còn 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

phòng hóa) Phản ứng ester hóa acid carboxylic có thể tiến hành không cần xúc tác,

tuy nhiên nó xảy ra tương đối chậm và đề 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:

Tuy nhiên, xuất hiện đồng thời với phản ứng hình thành monoglyceride 14 phan

ung tao ra diglyceride:

1.3.2.2 Phan ung transeter hoa ester cua acid béo voi glycerol

Phản ứng transester hóa là phản ứng giữa ester với rượu để tạo thành ester mới

và rượu mới Phương trình phản ứng:

1.3.2.3 Tổng hợp từ dâu thực vật, mỡ động vật

Phương trình phản ứng:

Q

H,C-COOR HạC-OH HạC-O-C-R

HC-COOR + HC-OH 1 HC-OH

H,C-COOR H,C-OH H,C-OH

Phan ứng này ít hao tốn hơn so với phản ứng ester hóa, bởi vì acid béo có giá thành cao hơn so với triglyceride Mặc khác triglyceride là thành phần chính trong

dầu thực vật và mỡ động vật có giá thành rất rẻ và có khả năng tham gia phản ứng

transeter hóa với glycerol để tạo thành monoglyceride thu được lợi nhuận kinh tế cao 1.3.3 Các dan xuat ester cia monoglyceride

Nhóm hydroxyl tự do của monoglyceride có thê thực hiện phản ứng ester hóa với các acid hữu cơ như acid acetic, acid lactic, acid diacetytartaric, acid citric va acid succinic đê tạo thành các dân xuât ưa nước và ưa dâu của monoglyceride

Cấu trúc hóa học, nhiệt độ nóng chảy, độ phân cực của các ester của acid hữu cơ với monoglyceride là khác nhau Ester cua acid acetic va acid lactic kém phan cuc nhưng ngược lại trong khi ester cua diacetyl tartaric va acid citric thi phan cuc Vì vậy ester của các acid hữu cơ với monoglyceride có cầu trúc khác nhau và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực thực phẩm

1.3.3.1 Acetyl monoglyceride

Dẫn xuất này được tông hợp dựa trên phản ứng ester hóa giữa một hoặc nhiều nhóm hydroxyl tự do của monoglyceride với acid acetic (hoặc anhydric acetic) tạo thành một sản phẩm dang dầu Sự acetyl hóa có thể xảy ra một phần hoặc hoàn toàn phụ thuộc vào tỉ lệ acid acetic và monoglyceride sử dụng Thông thường sản phẩm monoglyceride với 50%, 70%, 90% các nhóm hydroxyl được acetyl hóa sẽ được sử dụng trong thực phẩm

Nhiệt độ nóng chảy của acetyl monoglyceride từ 20-30°C phụ thuộc vào loại monoglyceride

Sản phẩm mmonoglyceride được acetyl hóa chưa hoàn toàn có mạch carbon từ C¡s đến Cys có thể sử dụng làm lớp phủ ngoài các sản phẩm như trái cây, thịt Ngoài ra acetyl monoglyceride còn sử đụng để làm xốp các sản phẩm bánh

1.3.3.2 Lactyl monoglyceride

Là sản phẩm thu được khi thực hiện phản ứng ester hóa giữa acid lactic và monoglyceride tạo thành từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật Những CHĐBM này thường được điều chế bằng cách cho 15-35% acid lactic phản ứng với monoglyceride dưới điều kiện loại nước, khoảng nhiệt độ 150-170°C và áp suất 30mbar

Lactyl monoglyceride được tạo thành từ monoglyceride có mạch carbon của

acid béo từ C¡¿-C¡;s và ester hóa hoàn toàn các nhóm hydroxyl thì nhiệt độ nóng chảy khoảng 45°C

Lactyl monoglyceride là chất nhũ hóa không ion, tan trong dâu, có sức căng bê mặt thấp hơn monoglyceride và còn phụ thuộc vào cấu trúc

Lactyl monoglycride được sử dụng làm shorting trong bánh, trong kem và dùng làm chất nhũ hóa cho một số sản phẩm khác

Ethoxylated monoglyceride (EMG)

Ethoxylated monoglyceride duoc diéu ché bang cach ethoxy héa monoglyceride (xử lý với khí ethylen oxiđe dưới áp suất khí quyền) với xúc tác kiềm Trong phân tử monoglyceride, nhóm hydroxy bậc 1 có hoạt tính mạnh hơn nhóm hydroxyl bậc 2,

nhưng cả hai nhóm đều sẽ tạo thành liên kết ether với poly ethylen oxide, mặc dù ở mức độ khác nhau

Ọ Hcơ ~^~~~———~———~- HC-OH

Ester của acid diacetyl tartaric với monoglycerides (DATEM)

DATEM là những dẫn xuất monoglyceride chiếm ưu thế về số lượng và quan

trọng nhất về giá trị kinh tế, do đó chúng phần nào được quan tâm nhiều hơn các chất khác DATEM cũng là dạng chất nhũ hóa, được tạo thành do acid điacetyl tartaric liên kết với monoglyceride DATEM có thể phân tán trong nước lạnh và nước nóng, và hòa tan trong mỡ và dầu DATEM được sử dụng làm chất tạo nhũ và tạo bọt cho bơ thực vật, mayonaise và nước sốt Nó cũng phản ứng trên bột và protein

1.3.4 Ứng dụng l ÊÌ

1.3.4.1 Ứng dụng trong một số sản phẩm sữa và socôla

Monoglyceride là chất nhũ hóa thông dụng được sử đụng sản xuất kem Kem là

hệ keo phức tạp, trong đó 17% chất béo sữa, 13-17% đường, 8-11% chất khô khác

(đường lactose, protein, muối khoáng) Monoglyceride có thể liên kết cạnh tranh với

bề mặt protein sữa ở cả hai hệ nhũ tương béo trong nước và khí trong nước và một

phần có thê làm mắt ôn định hệ nhũ tương béo

Sữa là một hệ nhũ tương phức tạp và cũng là một dung dịch keo Hệ nhũ tương bao gồm những giọt béo phân tán trong dịch liên tục chứa protein Hàm lượng béo có trong sữa khá đa dạng, từ 1% trong sữa gầy đến 20% trong sữa nguyên kem Do đó chất nhũ hóa đóng vai trò rất quan trọng trong việc duy trì sự ôn định của hệ, tránh hiện tượng phân tách lớp làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm Các monoglyceride của acid béo và rượu được sử dụng phô biến trong các sản phẩm sữa Chúng có tác dụng tạo thành lớp phim membrane mỏng bao quanh các giọt béo có trong sữa và từ đó giúp tăng và ôn định bề mặt tiếp xúc của các giọt béo này trong quá trình đồng hóa sữa

Trong sữa chua, hàm lượng chất béo từ 0 — 3,5% chất béo sữa và 10 — 15% chất béo phi sữa Chất nhũ hóa giúp tạo thành gel cẫu trúc, bền cẫu trúc và chống khả năng tách lớp ở sản phẩm có hàm lượng chất béo sữa thấp Sữa chua là sản phẩm có cấu trúc hạt gel và dạng keo và chất nhũ hóa có tác dụng như chất tạo gel, chất làm dày và chất ôn định cấu trúc Chất ôn định có thể là một chất hay hỗn hợp nhiều chất Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thuộc tính, nồng độ yêu cầu của thực phẩm mà người ta

dùng chất ôn định nào cho hợp lí

1.3.4.2 Ủng dụng trong tổng hợp chất hoạt động bê mặt

Ngày nay, năm bắt được xu thê của người tiêu dùng ưa chuộng các sản phâm có tính thân thiện với môi trường, đã có nhiêu nghiên cứu phát triên các CHĐBM dựa trên các nguyên liệu có thê tái tạo

Monoglyceride sulfate

Công ty Colgate Palmolive Peet được cấp bằng cho một quy trình sản xuất monoglyceride sulfate vao năm 1935 và cho ra mắt một loại dầu gội đầu với nhãn hiệu “Halo” trong đó có sử dụng monoglyceride sulfate như là thành phan CHDBM Tiếp sau đó vào năm 1954 Colgate Palmolive tuyên bố tiếp tục một quy trình khác để tông hợp monoglyceride sulfate Các sản phẩm này được ứng dụng trong chất tây rửa gia dung “Vel” va dugc tung ra thị trường bởi Colgate vào những năm 1950 và 1960

Monsanto từng tuyên bố một quy trình cho việc tổng hợp monoglyceride sulfate

bằng cách sulfate hóa glycerol monolaurate với sulfur trioxide trong dung dịch sulfurdioxide

Wako Pure Chemical Ind, ở Nhật Bản cũng đưa ra một quy trình vào năm 1975 cho việc điều chế monoglyceride sulfate theo con đường sulfate héa oleum với monoglyceride và sau đó chiết với isobutanol Ngoài ra còn rất nhiều quy trình được đưa ra sau này cho việc điều chế monoglyceride sulfate

Monoglyceride sulfate dya trén nén dau diva nên có khả năng phân hủy, là CHĐBM anion tạo bọt cao Chúng rất tương thích với da, có thể so sánh với CHĐBM anion êm dịu như sulfosuccinate hoặc ether sulfate Với tính chất này nó đã được sử dụng sớm trong dau gội đầu từ những năm 1935, sử dụng trong các sản phẩm gia dụng như chất tây rửa, kem đánh răng, các sản phẩm chăm sóc cá nhân

Là các chất nhũ hóa phô biến trong thực phẩm, đồng thời cũng là các CHĐBM

anion Vì vậy chúng cũng có những tính chất và ứng dụng của chất nhũ hóa và cả CHDBM

O H;C-O ~ R HC—OH H,»C— O-C-CH—CH-COONa

O OAc OAc

Lê Thị Như Lý Dan xuat tartaric monoglyceride 16

1.4 Tổng quan về chất hoạt động bề mặt

1.4.1 Khái niệm 1

Chất hoạt động bê mặt (surfactant hay surface active agent) là những chất có khả năng hấp phụ trên bề mặt phân chia pha, có tác dụng làm giảm năng lượng tự do và sức căng trên bẻ mặt phân chia pha (khí - lỏng, lỏng - lỏng, lỏng - rắn)

Cấu trúc của một chất hoạt động bề mặt (CHĐBM) gồm 2 phần: một đầu phân cực (đầu ưa nước) và một đầu không phân cực (đầu ky nước)

AO

/ SN

Hình 1.3 Cấu trúc tổng quát của một phân tử CHĐBM

1.4.2 Phân loại chất hoạt động bề mặt ©!!!

CHDBM dugc phan loai nhu sau: CHDBM anion, CHDBM cation, CHDBM

khong ion, CHDBM luong tinh Ngoai ra con c6 CHDBM fluorocarbon va silicon,

CHDBM polymer

1.4.2.1 Chat hoat dong bé mat anion

CHDBM anion là CHĐBM có một hay vài nhóm chức khi hoà tan trong nước phân ly thành một ion âm và một ion đương, đầu ưa nước mang điện âm (anion)

Kí hiệu:

CHĐBM anion có khả năng hoạt động bề mặt mạnh nhất so với các loại khác, làm tác nhân tây rửa chính khi phối liệu, khả năng lấy đầu cao và tạo bọt tốt nhưng kém bèn Đây là loại CHĐBM được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất trong giặt giũ, nước rửa chén, các chất tây rửa gia dụng

CHĐBM anion còn là tác nhân thấm ướt, chất nhũ hóa, chất phân tán cho các

sản phẩm dùng trong nông nghiệp Trong công nghiệp thực phẩm CHĐBM anion đóng vai trò là chất nhũ hóa cho các sản phẩm bánh kẹo, bơ, sữa, đồ hộp

Tuy nhiên, các CHDBM nay bị thụ động hóa trong môi trường nước cứng (Ca”,

Mg”*) và các ion kim loại nặng (AI*, Fe**)

Một số CHĐBM anion như sau:

Alkylbenzene sulfonate (ABS): Đây là CHĐBM thường được sử dụng nhất,

gôm hai loại là ABS nhánh và ABS thẳng Trong đó, ABS nhánh chỉ được dùng trong

số ít quốc gia do khả năng phân giải sinh học chậm

Alkyl ether sulfate (LES: Lauryl Ether Sulfate):

R-O-(CH,CH,0),-SO3 voi R = Lauryl

Sulfosuccinate: Day la cac ban ester (hemiester) cla acid succinic c6 hai nhom anion la carboxylate va sulfonate _

CHĐBM không 1on là CHĐBM có nhóm phân cực không bi ion héa trong dung

dịch nước Phần ưa nước chứa những nguyên tử oxy, nitơ hoặc lưu huỳnh không ion

hóa (ethylene oxide, propylene oxide, polyalkylglycol, điethanol amine, glycerin, sorbitol và sucrose) Sự hòa tan là do có sự tạo liên kết hydro giữa các phân tử nước

và phần phân cực bao gồm nhóm alcohol và ester Phần ky nước là mạch hydrocarbon đài (alkylphenol, alcohol có nhánh, amine và mercaptane, acid béo dây đài)

Kí hiệu:

CHĐBM không ion chiếm khoảng 40 % tổng lượng CHĐBM thương mại Một số CHĐBM không ion thường gặp:

Akylphenol Ethoxylate (APE): CaHa(OC;Ha);OH

Alcohol Ethoxylate (AE): R(OC›Ha¿),H

POE Mercaptan: RS(C,H,O),H

Alkyl polyglucosides (APG)

Lauryl diglucoside Dialkanolamide của acid béo: RCON(CH;CH;OH);

Ví dụ: Cocamide DEA hay cocamide diethanolamine công thức phân tử là:

O

%

OH

Span: 14 ester cua sorbitan vdi acid béo nhu lauric acid (Span 20), palmitic acid

(span 40), oleic acid (span 80), stearic acid (span 60 hoac span 65) 6 vi tri nhom -OH

tốt và cũng không thê sử dụng kết hợp với CHĐBM anion, ngoại trừ kết hợp với hợp

Muéi dialkyl dimethyl ammonium:

Chat hoat động bề mặt cation khong nito:

Muéi alkyl pyridinium:

Kí hiệu:

Đặc trưng của CHĐBM lưỡng tính là tùy thuộc vào pH của dung dịch mà

CHĐBM này hòa tan Đầu ưa nước của CHĐBM lưỡng tính có thể mang điện âm,

điện dương hoặc cả điện âm và dương (tùy theo pH của môi trường) Trong môi

trường acid, đầu ưa nước thể hiện vai trò là cation nên chúng sẽ có tính chất của CHĐBM cation Trong môi trường kiềm, đầu ưa nước thể hiện vai trò là anion nên chúng sẽ có tính chất của CHĐBM anion Ở khoảng pH trung tính, đầu ưa nước thể hiện vai trò là ion lưỡng tính (cả hai nhóm ion dương và ion âm đều thể hiện điện tích

và tông điện tích này bằng không) nên chúng được gọi là CHĐBM lưỡng tính

1.4.2.5 Các loại chất hoạt động bê mặt đặc biệt

CHĐBM silicon được xem như là silic hữu cơ, được tổng hợp băng cách thay thế một vài nguyên tử C bang một nguyên tử Sỉ hoặc một nhóm dimethyl-siloxane Dầu silicon, dimethyl-siloxane có đặc tính ky nước do đó CHĐBM

có thêm nhóm silic hữu cơ sẽ làm tăng tính ky nước của CHĐBM

Cac CHDBM polymer gan đây được ứng dụng rộng rãi như là chất 6n định đối với nhũ tương và huyền phù Một ví dụ của CHĐBM polymer là phân tử block EO/PO nhưng loại này có khối lượng phân tử không cao

1.4.3 Tính chất vật lý của chất hoạt động bề mặt ' ÉÌ

1.4.3.1 Nông độ micelle tới hạn (Critical Micelle Concentration, CMC)

Nông d6 micelle tới hạn là nồng độ mà tại đó các phân tử CHĐBM bắt đầu tạo

dam hay con goi 1a micelle

Micelle 14 m6t tap hop trật tự của các phân tử CHĐBM được hình thành tại nồng

độ tới hạn của CHDBM - Micelle có thể là hình cầu, hình trụ, hình lớp mỏng tùy thuộc điều kiện hình thành

be

Hinh 1.4 Hinh anh cac hat micelle

Đối với một hệ đã cho néu néng dd CHDBM cang tăng thì sức căng bề mặt (SCBM) càng giảm Sức căng bề mặt giảm đến một gia tri khong đôi, giá trị đó chính

hạn Khi đạt đến nhiệt độ này, một lượng lớn CHĐBM sẽ được phân tán trong dung dịch ở dạng micelle Như vậy ở nhiệt độ thấp hơn điểm Kraft, độ tan của CHĐBM không đủ lớn đề hình thành micelle Khi nhiệt độ tăng, độ tan của CHĐBM tăng Khi nhiệt độ đạt đến điểm Kraft, micelle được hình thành trong dung dịch CHĐBM 1.4.3.3 Điểm duc

Điểm đục được đo trong dung dịch nước chứa 1% CHĐBM Điểm đục dao động

từ 0°C-100°C là đặc trưng của CHĐBM không ion CHĐBM anion dé tan trong nước

hơn CHĐBM không ion nên thường có điểm đục cao hơn 100°C

1.4.3.4 Chỉ số calcium chấp nhận

Chỉ số này đo độ cứng tối đa của nước mà CHĐBM vẫn còn hiệu lực trong chức

năng tây rửa Chỉ số này càng lớn, CHĐBM càng có khả năng tây rửa trong nước cứng Chỉ số calcium chấp nhận được xác định bằng cách chuẩn độ 50 ml dung dịch chứa 0,05% CHĐBM bằng dung dịch calcium acetate 1%

1.4.3.5 Cân bằng ưa nước - kụ nước (hydrophilic-lipophilic balance, HLB)

Cân bằng ưa nước - ky nước (HLB) của một CHĐBM được đặt trưng bởi thông

số gọi là độ cân bằng ưa nước-ky nước HLB Giá trị này có thê từ 0 đến 40 Giá trị HLB càng cao thì hóa chất này càng dễ tan trong nước, giá trị HLB càng thấp thì hóa chất càng dễ tan trong dung môi phân cực như dầu Giá trị HLB cho phép lựa chọn

(oil/water:dau/nuéc) hay W/O (water/oil:nước/dầu) Mối quan hệ giữa độ tan của CHĐBM với giá trị HLB được thể hiện trong Bang 1.3

Bang 1.3 Mối quan hệ giữa độ tan của CHĐBM với giá trị HLB

Tính chất Giới hạn HLB Không phân tán trong nước 1-3

Công thức tính HLB theo phương pháp Griffin

HLB = 20 x M,/M

Trong đó:

M¡: khối lượng phân tử nhóm ưa nước trong phân tử CHĐBM

M: khối lượng phân tử của CHĐBM

Theo phương pháp này thì giá trị HLB dao động từ 0 đến 20

Công thức tính HLB theo Davies

HLB =7 + (Giá trị HUB nhóm ưa nước x số nhóm ưa nước) - (Giá trị

HLB của nhóm ky nước x số nhóm ky nước)

Giá trị HLB của các nhóm ưa nước và ky nước được cho trong Bảng 1.4.Các ester của các acid béo và các polyhydric alcohol có giá trị HLB tính toán theo công thức sau:

HLB = 2) — 5)

A

Trong do:

S: chỉ số xà phòng hóa của ester

A: chỉ số acid của chất béo

Nếu ester của acid trong thực tế không đo được chỉ số xà phòng hóa thì được tính theo công thức:

HLB _E+P

Trong do:

E: phần trăm khối lượng oxyethylene chứa trong hợp chất

P: phần trăm khối lượng alcolpolyhydric chứa trong hợp chất

Bảng 1.4 Giá trị HLB của nhóm ưa nước và ky nước

Các nhóm ưa nước HLB Các nhóm ky nước HLB