thiết kế hệ thống chiết lỏng – lỏng và chưng cất bán tự động

thiết kế hệ thống chiết lỏng – lỏng và chưng cất bán tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNHTHIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT LỎNG – LỎNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1 Tổng quan về chưng cất

1.1.1 Nguyên tắc chung của chưng cất

Chưng cất là một kỹ thuật tách và tinh chế các chất dựa theo điểm sôi (nhiệt

độ sôi) của chúng để tách các chất theo từng phân đoạn khi chưng cất trong những điều kiện nhất định Việc chưng cất có thể lấy được riêng từng chất hay một nhóm chất tùy thuộc vào trang thiết bị và điều kiện (nhiệt độ) được khống chế khi thực hiện chưng cất

1.1.2 Các kỹ thuật chưng cất

1.1.2.1 Chưng cất thông thường

Đây là quá trình chưng cất tinh chế các chất chỉ dựa theo điểm sôi của chúng

đề tách các chất theo từng phân đoạn trong những điều kiện bình thường theo nhiệt

độ và sự bay hơi khi chưng cất nghĩa là trong điều kiện bình thường mỗi chất có nhiệt độ sôi và có áp suất khác nhau Vì thế khi chưng cất mỗi chất sẽ được ngưng

tụ tại một phân đoạn khác nhau

1.1.2.2 Chưng cất lôi cuốn hơi nước

Đây là quá trình chưng cất tinh chế và tách các chất cũng dựa theo điểm sôi của chúng để tách các chất theo từng phân đoạn trong những điều kiện nhất định theo nhiệt độ sôi và bay hơi khi chưng cất, nhưng trong trường hợp này, chất phân tích cần chưng cất không bay hơi một mình tốt, mà phải có một chất khác có nhiệt

độ sôi gần hay bằng nó để lôi cuốn nó đi theo thì mới chưng cất nó được tốt Vì thế gọi là chưng cất lôi cuốn Lúc này thu được sản phẩm là dung dịch của chất lôi cuốn

1.1.2.3 Chưng cất ở áp suất thấp (cất quay chân không)

Đây là quá trình chưng cất để tinh chế các chất cũng dựa theo điểm sôi của chúng để tách các chất theo từng phân đoạn trong những điều kiện nhất định theo

nhiệt độ và sự bay hơi của chất phân tích Khi chưng cất trong môi trường áp suất thấp… Nghĩa là trong điều kiện này, mỗi chất cũng có nhiệt độ sôi và bay hơi khác nhau, khác ở điều kiện bình thường Vì thế khi chưng cất mỗi chất sẽ được thu lại theo một phân đoạn khác nhau Cách chưng cất này thường là giai đoạn thứ hai, làm bay hơi dung môi chiết của quá trình xử lý mẫu để chuyển mẫu hòa tan trong dung môi khác thì mới xác định được nó.

1.2 Tổng quan về chiết lỏng - lỏng

1.2.1 Nguyên tắc

Nguyên tắc của kỹ thuật chiết này là hai pha lỏng (dung môi) không trộn lẫn được vào nhau (trong hai dung môi này, có thể có một dung môi có chứa chất phân tích được để trong một dụng cụ chiết như phễu chiết, bình chiết) Khi lắc chiết chất phân tích sẽ được phân bố vào hai dung môi theo tính chất của chúng, để đạt đến trạng thái cân bằng Vì thế hệ số phân bố nhiệt động Kb của cân bằng chiết là yếu tố quyết định hiệu quả của sự chiết

1.2.2 Điều kiện chiết

Đề có được kết quả chiết tốt, quá trình chiết phải có các điều kiện và đảm bảo được các yêu cầu nhất định sau đây:

- Dung môi chiết phải tinh khiết cao, để không làm nhiễm bẩn thêm các chất phân tích vào mẫu

- Dung môi chiết phải hòa tan tốt các chất phân tích, nhưng lại không tốt với các chất khác có trong mẫu

- Hệ số phân bố của hệ chiết phải lớn, để cho sự chiết được triệt để

- Cân bằng chiết nhanh đạt được và thuận nghịch, để giải chiết được tốt

- Sự phân lớp khi chiết phải rõ ràng, nhanh và dễ tách ra riêng biệt

- Phải chọn pH, hay môi trường acid, loại dung môi thích hợp

- Chọn nhiệt độ phù hợp và phải giữ ổn định suốt quá trình

- Phải thực hiện lắc mạnh đều trong quá trình chiết

- Cho thêm chất chống tạo … khi cần để có sự phân lớp tốt

1.2.3 Các phương pháp chiết lỏng lỏng

1.2.3.1 Phương pháp chiết tĩnh

Phương pháp chiết này rất đơn giản, không cần máy móc phức tạp, mà chỉ cần một số phễu chiết (dung tích 100, 250, 500 mL) là có thể tiến hành được ở mọi phòng thí nghiệm Việc lắc chiết có thể được thực hiện bằng tay, hay bằng máy lắc chiết nhỏ Tất nhiên khí làm hang loạt mẫu thì mất nhiều thời gian

1.2.3.2 Phương pháp chiết dòng chảy liên tục

Trong phương pháp chiết này, khi thực hiện chiết, hai pha lỏng không trộn được vào nhau (hai dung môi, có một dung môi có chứa chất phân tích) được bơm liên tục với tốc độ nhất định qua hệ chiết như phễu chiết hay bình chiết liên hoàn đóng kín Hoặc cũng chỉ có thể chỉ một dung môi chuyển động, còn một pha đứng yên Khi đó chất phân tích sẽ được phân bố vào hai dung môi theo tính chất của chúng, để đạt trạng thái cân bằng Vì thế ở đây hệ số nhiệt động K là yếu tố quyết định hiệu quả của sự chiết Chiết theo cách này nhanh, hiệu quả cao Đây là phương pháp chiết được ứng dụng nhiều trong chiết sản xuất công nghệ

1.2.3.3 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng

Phương pháp chiết tĩnh đơn giản dễ thực hiện, đã được ứng dụng phổ biến và rất có hiệu quả trong lĩnh vực tách chiết phân tích, và làm giàu các chất phân tích phục vụ cho việc xác định hàm lượng vết của chúng trong mẫu Nhất là tách và làm giàu các kim loại, các chất hữu cơ độc hại trong các loại mẫu nước, nước thải, nước biển, nước khoáng Các ưu và nhược điểm chung của kỹ thuật chiết là:

- Thích họp cho cả chiết phân tích và sản xuất tách chiết lượng lớn

- Loại được các ảnh hưởng, nhất là chất nền của mẫu

- Thích hợp cho làm giàu lượng nhỏ chất phân tích

- Phục vụ cho chiết được cả các chất mẫu vô cơ và hữu cơ

1.3 Tổng quan về hấp phụ

1.3.1 Định nghĩa hấp phụ

Hấp phụ là quá trình tụ tập (chất chứa, thu hút…) các phân tử khí, hơi hoặc các phân tử, ion của chất tan lên bề mặt phân chia pha Bề mặt phân chia pha có thể

là lỏng - rắn, khí - lỏng, khí - rắn Chất mà trên bề mặt của nó có sự hấp phụ xảy ra gọi là chất hấp phụ, còn chất mà được tụ tập trên bề mặt phân chia pha được gọi là chất bị hấp phụ

Bề mặt tính đối với một gam vật một gam vật hấp phụ gọi là bề mặt riêng của

nó Những vật không có lỗ xốp có bề mặt riêng từ vài m2/gam đến vài tram m2/gam Quá trình hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt, hiệu ứng nhiệt của quá trình hấp phụ được gọi là nhiệt hấp phụ

1.3.2 Phân loại

1.3.2.1 Hấp phụ vật lý

Hấp phụ vật lý: Các nguyên tử bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử, các ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Vander Waals yếu

Nói một cách khác, trong hấp phụ vật lý các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học (không hình thành các liên kết hóa học) mà chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt bằng lực liên kết phân tử yếu (lực Vander Waals) và liên kết hidro Sự hấp phụ vật lý luôn luôn thuận nghịch, nhiệt hấp phụ không lớn

1.3.2.2 Hấp phụ hóa học

Hấp phụ hóa học: có những lực hóa trị mạnh (do các liên kết bền của liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí…) liên kết những phân tử hấp phụ và những phân tử bị hấp phụ tạo thành những hợp chất hóa học trên bề mặt phân chia pha

Nói một cách khác hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử hấp phụ tạo hợp chất hóa học với các phân tử bị hấp phụ và hình thành trên bề mặt phân chia pha (bề mặt pha hấp phụ) Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học thông thường

(liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí…) sự hấp phụ hóa học luôn luôn bất thuân nghịch Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol.

1.4 Tổng quan về dầu mỡ và các chỉ tiêu đánh giá dầu mỡ

1.4.1 Khái quát chung về lipid

Lipid là thành phần cơ bản của vi sinh vật, động vật và thực vật Lipid là một trong thành phần quan trọng của bữa ăn vì chúng có năng lượng cao nhất so với glucid và protid (1g lipid cung cấp 9.3 Kcal, trong khi đó 1g glucid cung cấp 4.1 Kcal và 1g protid cung cấp 4.2 Kcal); chứa nhiều loại acid béo không bão hòa rất cần thiết mà cơ thể không tự tổng hợp được

Về cấu tạo hóa học, hầu hết các loại lipid đều có acid béo và ancol Trong thành phần cấu tạo lipid, không có hoặc có rất ít các nhóm ưu nước như –OH, -NH2, -COOH và có rất nhiều nhóm kỵ nước Chính vì vậy lipid không hoặc rất ít hòa tan trong nước mà hòa tan nhiều trong dung môi có độ phân cực thấp như các dung môi hữu cơ (ether, benzene, chloroform…)

Về vai trò cấu tạo, lớp mỡ dưới da và lớp mỡ bao quanh một số cơ quan có tác dụng bảo vệ cho cơ thể và các cơ quan Các phức hợp của lipid với protein gọi là lipoprotein – là những thành phần cấu tạo quan trọng của tế bào, thường thấy ở cả màng tế bào và trong ty thể Các lipoprotein còn đóng vai trò vận chuyển trong máu

Trong ngôn ngữ thông thường, lipid còn được gọi là chất béo và bao gồm các chất dầu, mỡ, sáp Ở nhiệt độ thường, mỡ và sáp thường ở thể đặc, dầu ở thể lỏng Lipid gồm nhiều loại khác nhau và có thể sắp xếp theo nhiều cách Có thể phân loại như sau: lipid đơn giản và lipid phức tạp

1.4.2 Thành phần cấu tạo của lipid

Lipid là những sản phẩm ngưng tụ của các acid béo và ancol Cũng có thể định nghĩa lipid là những este hoặc amin của acid béo và ancol hoặc amin ancol

1.4.2.1 Acid béo

a Acid béo bão hòa

Acid béo bão hòa có công thức tổng quát là CnH2n+1COOH, acid acetic được coi như chất đầu tiên trong các loại acid.

Bảng 1.1 Một số acid béo bão hòa có trong thiên nhiên.

Tên acid Công thức Tên hệ thống chảy (Độ nóng 0C) thiên nhiênCó trong

Bơ của bò, dêButyric CH3(CH2)2COOH butanoicAcid n-

Caproic CH3(CH2)4COOH hexanoic

Acidn-Lauric CH3(CH2)10COOH dodecanoicAcid

n-Dầu dừaMyristic CH3(CH2)12COOH tetradeecanoicAcid n-

thực vậtStearic CH3(CH2)16COOH octadecanoicAcid n-

động thực vật Lignoceric CH3(CH2)22COOH tertracosanoicAcid

Ngoài các acid béo trên còn gặp nhiều acid béo bão hòa bậc cao hơn, nhất là trong các chất sáp Người ta còn thấy một số acid béo bão hòa có nhánh từ nguồn gốc cây cỏ và động vật

b Acid béo không bão hòa

Là những acid béo chuổi thẳng (đôi khi có nhánh), chia thành nhiều loại tùy theo mức độ không bão hòa

b.1 Loại có một liên kết đôi (acid béo polyethylenic)

CTTQ: CnH2n-1COOH

Acid béo oleic là một acid béo không bão hòa rất phổ biến, có trong tất cả các dầu mỡ động vật, thực vật như: Trong mỡ dự trự của bò và lợn (40%), dầu olive (80%)

b.2 Loại có nhiều liên kết đôi

- Loại có hai liên kết đôi: CTTQ: CnH2n-3COOH, như acid linoleic có trong nhiều loại hạt có dầu

- Loại có ba liên kết đôi: CTTQ: CnH2n-5COOH, thường có cùng với acid linoleic, nhưng đặc biệt có trong dầu lanh

- Loại có bốn liên kết đôi: CTTQ: CnH2n-1COOH, như acid arachidonic chủ yếu trong dầu lạc

c Acid béo mang chứa ancol

Acid cerebronic có trong lipid tạp não:

Bảng 1.2 Một số acid béo không no thường gặp

chảyAcid

Acid prostanoic là một acid có vòng 5 cạnh với 20 carbon và mang 2 chuổi thẳng Acid prostanoic có dẫn xuất là prostaglandin.

e Sự đồng phân của acid béo không bão hòa

Các acid béo không bão hòa tồn tại dưới nhiều dạng đồng phân là do vị trí của các liên kết đôi trong chuỗi carbon của acid béo tạo ra Acid oleic có thể có tới 15 dạng đồng phân vị trí khác nhau Đồng phân hình học của ancol béo không bão hòa

là do phương hướng của các gốc ở xung quanh trục của liên kết đôi tạo ra Một số chất chỉ khác nhau về phương hướng của các phần xung quanh trục này Nếu những gốc đang được xem xét ở về cùng một phía của liên kết đôi thì hợp chất đó được gọi

là dạng “cis”, nếu ở gốc đó ở những hướng trái ngược nhau thì hợp chất được gọi là dạng “trans”

Với những acid béo có độ không bão hòa lớn hơn, nghĩa là có nhiều liên kết đôi hơn thì có đồng phân hình học hơn Những acid béo không bão hòa chuỗi dài, thường gặp trong tự nhiên thì hầu như đều thuộc dạng cis và phân tử bị uốn cong ở

- Sự tạo thành este: Điều chế este methylic bằng cách tác dụng giàu acid béo với methanol cùng sự có mặt của chất xúc tác.

f.2 Tính chất hóa học do sự có mặt liên kết đôi

- Phản ứng cộng: acid béo không bão hòa tác dụng với halogen (brom hay iod) tạo ra các dẫn xuất chứa halogen của acid béo

Phản ứng này ứng dụng trong việc xác định chỉ số iod của acid béo (tức lượng iod gắn vào 100g acid béo) Chỉ số iod càng cao thì số lien kết đôi trong phân tử acid béo càng nhiều

- Phản ứng khử: Với sự có mặt của chất xúc tác, acid béo không bão hòa được khử trở thành andehyd Các chất chống oxy hóa (antioxidant) có thể ngăn ngừa sự tự oxy hóa này của acid béo không bão hòa

1.4.2.2 Ancol của lipid

1.4.2.2.1 Glycerol

Glycerol là một đa ancol (có ba chức rượu), tham gia trong thành phần của glycerid và phosphatide Vị trí các nguyên tử carbon trong glycerol được ghi bằng chữ số 1, 2, 3 hoặc ký hiệu α β α’ Có thể xác định sự có mặt của glycerol bằng phản ứng tạo acrolein khi đun nóng glycerol trong môi trường có KHSO4

1.4.2.2.2 Các ancol cao phân tử

Những ancol này thường tham gia trong thành phần các chất sáp, ví dụ: ancol cetylic C16H36OH, ancol n- hexacosanol: CH3(CH2)24CH2OH, ancol n- octacosanol:

CH3(CH2)26CH2OH, ancol n- triacontanol: CH3(CH2)28CH2OH

1.4.2.2.3 Aminoancol

Các aminoancol tham gia trong thành phần của cerebrosid và một số phosphatid Các aminoancol thường gặp là sphingosin, colaamin (ethanolamine), choline (colamintrimethylamin), serin, cerebrin (có trong nấm men, hạt ngô)

có trong chất béo thực vật Trong các mô và các dịch cơ thể động vật, cholesterol ở dưới dạng tự do hoặc dạng este hóa với acid béo – gọi là cholesterid Cholesterol kết tinh dưới dạng vẩy óng ánh như xà cừ, hòa tan trong ete và hiều dung môi hữu

cơ khác

Về cấu tạo hóa học, cholesterol là hợp chất có chứa chức ancol (-OH) ở vị trí

C3, có liên kết đôi ở giữa C5 và C6, có mạch nhánh là nhóm methyl ở C10 và C13, mạch nhánh gồm 8 cacbon ở vị trí C17 Trong tự nhiên, người ta còn gặp các loại sterol khác như 7 – dehydrocholesterol, ergosterol…

1.4.3 Phân loại lipid

1.4.3.1 Lipid đơn giản

1.4.3.1.1 Glycerid (Acylglycerol)

Glycerid có trong hầu hết tổ chức của tất cả sinh vật, nhưng đặc biệt có nhiều nhất ở tổ chức mỡ (90%) Glycerid do các nguồn gốc động vật và thực vật khác nhau về thành phần cấu tạo ở acid béo Ở động vật, glyceid tập trung nhiều ở lớp

mỡ dưới da và bao quanh một số cơ quan để bảo vệ cho cơ thể và các cơ quan khỏi

bị lạnh và bị chấn động Glycerid cung cấp nhiều năng lượng, 1g glycerid cho khoảng 9 Kcal

a Cấu tạo hóa học của glycerid

Glycerid là este của glycerol và acid béo, là chất béo trung tính Glycerol có

ba chức rượu, do vậy tùy theo một, hai hay ba chức rượu của glyceol được este hóa bởi

acid1 béo mà tạo nên monoglycerid, diglycerid và triglycerid

Các acid béo trong một phân tử glycerid có thể giống nhau nhưng có thể khác nhau (glycerid thuần nhất và glycerid không thuần nhất hay glycerid hỗn hợp) các phân tử triglyceride có chứa cùng một loại acid béo thường chiếm một tỷ lệ nhỏ Tùy theo thành phần cấu tạo của acid béo mà glycerid có tên gọi khác nhau Như tristearin là triglyceride có ba gốc acid béo đều là acid stesric, tripalmitin là triglyceride có ba gốc acid béo là acid palmitic, 1.2 – distearopalmitin là triglyceride

có hai gốc acid stearic ở vị trí C1 và C2 và một gốc acid palmitic

Trong tự nhiên, diglycerid và monoglycerid thường chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ Do thành phần acid béo và vị trí của các gốc acid béo trong phân tử, mà các glycerid thường tồn tại dưới nhiều dạng đồng phân, chỉ những triglyceride mà các gốc acid béo đều thuộc cùng một loại là không có đồng phân, những triglyceride có

ốc acid béo ở vị trí C1 và C3 không giống nhau thì C2 là cacbon bất đối và khi đó có thể có hai dạng đồng phân I và II, phần lớn triglyceride thiên nhiên ở dạng đồng phân II

b Tính chất lý hóa của glycerid

Tính chất lý hóa của glycerid chủ yếu là do thành phần của acid béo quyết định Glycerid chứa nhiều acid béo no thường ở thể đặc và gọi là mỡ, glycerid chứa nhiều acid1 béo không no thường ở thể lỏng và gọi là dầu Hàm lượng acid béo mạch ngắn và acid béo không no càng lớn thì nhiệt độ nóng chảy của glycerid càng thấp

c Tính chất hóa học của glycerid

Vì không tan trong nước nên glycerid rất khó thủy phân Tuy nhiên, có thể thủy phân glycerid bằng kiềm, bằng acid hoặc enzyme lipase, kết quả là lần lượt các lien kết este dược cắt dứt và tạo thành diglycerid, monoglycerid, glycerol và acid

béo Sự thủy phân chất béo bằng kiềm dược gọi là xà phòng hóa, sản phẩm glycerol

và muối của acid béo – gọi là xà phòng Xà phòng là những chất tẩy rửa nhờ tác dụng chuyển thành nhũ tương Một số xà phòng có trọng lượng phân tử cao và có

độ không bảo hòa lớn là những chất sát khuẩn một số xà phòng khác có tác dụng khử độc, chống độc tố bạch hầu và uốn ván

Tính chất của các chất béo được đặc trưng bởi các chỉ số sau:

Chỉ số xà phòng hóa: là số milligram KOH cần thiết để xà phòng hóa 1gram dầu hay mỡ Chỉ số này tỉ lệ nghịch với trọng lượng phân tử của dầu, mỡ

Chỉ số acid: là số milligram KOH cần thiết để trung hòa acid béo tự do của 1 gram mỡ Chỉ số này giúp cho việc tìm hiểu lượng acid béo tự do của dầu, mỡ

Chỉ số iod: là chỉ số thể hiện mức độ không no của acid béo không no trong dầu, mỡ các chất dầu có chỉ số iod cao hơn so với các chất mỡ vì dầu có nhiều acid béo không no hơn mỡ

Một đặc điểm cần lưu ý là sau một thời gian, các chất béo thường bị ôi, có mùi

vị khét khó chịu đó là do các liên kết đôi của acid béo không no trong phân tử chất béo có thể bị oxi hóa tạo nên những liên kết peroxyd, rồi tạo thành những andehyd

và acid béo bay hơi

Chứng nhận sinh học của cerid khác nhau tùy loại nhưng nói chung cerid giữ vai trò bảo vệ các tổ chức động vật cao cấp và người không chuyển hóa được cerid Sáp được dùng rộng rãi dể làm nến, sáp bôi và các thuốc cao.

1.4.3.2 Lipid phức tạp

1.4.3.2.1 Photpholipid

Photpholipid là những este của các rượu đa chức với các acid béo cao và có gốc acid photphoric và những bazơ chứa nitơ đóng vai trò là các nhóm phụ bổ sung.Trong thành phần của các photpholipid khác nhau, người ta tìm được 3 trong

số các rượu đa nguyên tử: glixerin, inozit, sphingzin:

CH2OH – CHOH – CH2OH

Sphingozin (trans – 3,1 – dioxy – 2 – amin – octa – dexen – 4)

Do đó các photpho lipid được chia thành 3 nhóm: glixerophospholipid, inozitphospholipid và shingophospholipid Glixerophospholipid thường được gọi là phosphatit, vì chúng có thể xem là các dẫn xuất acid photphatric

Trong các phân tử của photpholipid thường có acid palmitic, acid stearic, acid linoleic, acid arachidonic cũng như acid lignoxeric, acid nervonic,…

Mezoinozit

Acid photphatidic

Thành phần của photpholipid thường có một phân tử acid photphoric, ở một

vài loại inozitpotpholipid có hai gốc acid photpholipid

Các bazơ nitơ của photpholipidrat6 khác nhau và thường gặp là những dẫn

xuất của etanolamin Đó là colin và serin

Cấu tạo hóa học của phospholipid ta thấy rằng trong phân tử của dung môi

Gốc hydrocacbon của các acid1 béo cao tạo thành vùng kỵ nước, còn các gốc của

acid phospholipid và cảu bazơ nitơ vốn có khả năng ion hóa thì tạo thành vùng ưu

nước nhờ đặc tính đó mà phospholipid tham gia vào việc đảm bảo tính thấm một

chiều của các màng cấu trúc dưới tế bào Khi hướng vùng kỵ nước về phía môi

trường ngoài, các phospholipid có thể xúc tiếp việc hâp thụ các hợp chất không

phân cực hòa tan trong chất béo (tương tác các gốc hydrocacbon) từ môi trường

ngoài và chuyển chúng vào trong cấu trúc dưới tế bào

Các phosphor có gốc colin, có liên quan với vai trò, chức năng của chúng

trong cơ thể

Colin đã được axetyl hóa, tức là axetylcolin rất hoạt động về mặt sinh lý và có

một ý nghĩa lớn đối với hoạt động của mô thần kinh là chất chuyển sự kích thích

thần kinh

Acid α – amino – β - oxypropionic Etanolamin Acid α – amino – β - oxypropionic Etanolamin

Acid α – amino – β - oxypropionicEtanolamin

Hydroxyl của trimetyloxyetylamin

Phospholipid là những chất rắn, vô sắc nhưng hóa thành màu tối sẫm rất nhanh

ở ngoài không khí do sự oxi hóa ở các liên kết đôi của các acid béo chưa no có trong thành phần của chúng Chúng hòa tan rất dễ trong benzene, trong ete dầu hỏa, trong chloroform, v.v…chúng không tan trong nước, nhưng có thể tạo thành các huyền phù phosphate khá bền và trong một số trường hợp chúng tạo thành các dung dịch keo

Trong các hạt thực vật, trong tim gan của động vật, trong trứng của gia cầm,

có rất nhiều phospholipid

Phospholipid rất dễ tạo thành phức hợp với protein ở dạng phospholipoproteit Chúng có mặt trong tất cả các tế bào của người, động vật, thực vật và vi sinh vật, với tư cách tham gia chủ yếu trong việc hình thành nên vỏ tế bào và các màng nội tế bào

a Glixerophospholipid

Glixerophospholipid hay là phosphatit là những este của glixerin với acid béo cao và với acid phosphoric có đính bazơ nitơ

Công thức tổng quát của phosphatit được trình bày sau:

Ở đây R1 và R2 là các gốc hydrocacbon của acid béo cao còn X là bazơ nitơ Các hợp chất loại này đều là những glixerophosphat, vì gốc acid phosphoric liên kết với nguyên tử cacbon cùng của glixerin Hình như trong thiên nhiên β – glixerophosphatit không có

Axetylcolin

α – glixerophotphatit

α β α

Tùy theo đặc tính của bazơ nitơ mà người ta chia ra các phosphatit ra thành

colin phosphatit (lexitin), colaminphosphatit (xephalin), serinphosphatit và

treoninphosphatit:

Hình như lexitin, xephantin và serinphosphatit có thể biến đổi lẫn cho nhau vì

chúng chỉ khác nhau bởi cấu tạo của các bazơ Giữa các chất này ví dụ có thể có sự

liên quan di truyền như sau:

Việc biến đổi tương hỗ của các phosphatit khác nhau rõ ràng có thể tiến hành

không những chỉ do sự cải biến của các bazơ nitơ mà còn bằng cách thay thế hoàn

toàn bởi các bazơ này

Vì có cấu tạo biến đổi (nguyên tử cacbon thứ hai của gốc glixerin luôn luôn

bất đối) cho nên phosphatit có tính hoạt quang và tạo thành các đồng phân lập thể

tương ứng

Acid α – amino – β - oxypropionic Etanolamin Acid α – amino – β - oxypropionic Etanolamin Axetylcolin

β– glixerophotphatit

α β α

Lexitinxephalin

colin Khử cacboxyl

colin

Khi thủy phân bằng kiềm nhẹ thì chỉ liên kết este giữa acid béo và glixerin bị đứt, chẳng hạn khi thủy phân bằng kiềm nhẹ phosphatitdylcolin sẽ được sản phẩm là glixerol-3-phosphary Hợp chất này sẽ bị phân giải khi thủy phân bằng acid.

Photphatit cũng có thể bị thủy phân bằng những enzim đặc hiệu gọi là photpholipaza Photpholipaza thường được chia ra những enzim sau:

- Photpholipaza A có trong nọc rắn chỉ tách được gốc acid béo ở vị trí β Do đó sản phẩm tạo thành có tên gọi lizophotphatit Trong tế bào và mô bình thường không có lizophotphatit Lizophotphatit phá hủy màng nên độc

- Photphalipaza B tách được gốc acid béo thứ hai (hoặc cả hai gốc) Khi xử lý photphatidylcoin bằng photphalipaza B ta sẽ thu được glixerol – 3 – photphorylcolin

- Photpholipaza C thì xúc tác thủy phân liên kết giữa acid photphoric va glyxerin

- Còn photpholipaza D thì tách được gốc bazơ hữu cơ

b Inozitphotpholipid

Cấu tạo của nhóm photpholipid này vẫn chưa rõ Ngoài inozit (1 mol), acid photphoric (1– 2 mol) và acid béo cao (1– 2 mol) khi thủy phân các inozit photpholipid còn thấy glixerin (1 mol), galactoza và acid tartric

Khi có mặt hai gốc acid photphoric trong phân tử in-ozitphotpholipid thì hai nhóm photphat sẽ liên kết với gốc inozit ở vị trí mêta:

Và công thức của diphotphoinozit có thể trình bày như sau:

Inozitol_M_diphotphat

Nếu cho rằng inozit có rất nhiều đồng phân không gian do sự phân bố khác nhau của các nguyên tử hydro và của các nhóm hydroxyl so với mặt phẳng của vòng thì ở niozit photpholipid có rất nhiều dạng đồng phân.

Cũng cần nói thêm rằng từ đậu tương và từ mô não, người ta đã chiết xuất được một inozitphotpholipid rất phức tạp, có tên là lipozol Khi thủy phân hoàn toàn lipozol sẽ được inozit, acid photphoric, acid tartronic, galactoza, etanolamin vá các acid béo Lipozol có công thức như sau:

Sphingozin

Các sphingolipid đặc trưng đối với thế giới động vật hơn so với thế giới thực vật Tuy nhiên từ các photpholipid có nguồn gốc thực vật (từ hạt ngô) người ta đã tách được amin-rượu hoàn toàn giống sphingozin gọi là phitosphingozin và có công thức như sau:

Sphingozin không hòa tan trong ete etylic Tính chất này được dùng để chiết xuất chúng ra khỏi các photpholipid khác

Cấu hình không gian rất phức tạp vốn liên quan tới hiện tượng đồng phân quang học (hai nguyên tử cacbon bất đối trong phân tử) và liên quan tới hiện tượng đồng phân cis – trans ở vị trí liên kết đôi là đặc tính quan trọng của các sphingolipid

Tính đặc hiệu về loại và tính đặc hiệu của các cơ quan đều có liên quan đến vấn đề này

1.4.3.2.2 Glicolipid

Glicolipid lá những lipid phức tạp không có photpho Chúng được đặc trưng ở chỗ là trong thành phần của chúng có cấu tử gluxit, thường là galactoza hoặc là các dẫn xuất của galactoza (N – axetylgalactozamin, lactoza, …)

Người ta chia glicolipid ra làm hai nhóm là xerebrozit và gangliozit

a Xerebrozit

Xerebrozit được tạo nên từ amin – rượu hai nguyên tử chưa no sphingozin, acid béo và galactoza Các xerebrozit riêng biệt khác nhau bởi các acid béo có trong thành phần của chúng Những acid béo này đều được tạo nên từ 24 nguyên tử cacbon và có thể có liên kết đôi và các nhóm hydroxyl

Cấu tạo của xerebrozit có thể trình bày dưới dạng công thức chung sau đây:

Phitosphingozin

Ở đây R1 trong các xerebrozit là – OH, còn trong sulfatit R1 là – SO3H, R2 là gốc acid béo (acid stearic, acid lignoxeric, acid nervonic, acid xerebronic, vv.), acid béo này được kết hợp vào sphingozit nhờ liên kết peptit – CO – NH –

Các chất điển hình của xerebrozit là xerebron (hoặc frenozin), kerazin, nervon, oxynervon Trong phân tử xerebron có acid xerebron CH3 – (CH2)12 – CHOH – COOH, trong phân tử kerazin có acid lingoxeric CH3 – (CH2)13 – COOH, trong phân tử nervon có acid nervonic chưa no CH3 – (CH2)7 – CH = CH – (CH2)13 – COOH, trong oxynervon có acid oxynervonic chưa no CH3 – (CH2)7 – CH=CH – (CH2)12 – CHOH – COOH

Trong não người ta còn phát hiện thấy các xerebrozit có lưu huỳnh (sulfatit), trong đó có nhóm hydroxyl bậc nhất ở nguyên tử cacbon thứ sáu của galactoza được liên kết ở dạng este với acid sunfuric:

Sulfatit

b Gangliozit (hoặc mucolipid)

Đó là những glicolipid cao phân tử gồm có acid béo (thường là acid stearic), sphingozin, galactoza và glucoza galactozamin và acid nơraminic

Những năm gần đây người ta đã cho rằng acid nơraminic có một ý nghĩa rất quan trọng và người ta coi nó như là một cấu tử của mô thân kinh

Trong thiên nhiên, acid nơraminic thường có ở dạng các dẫn xuất N – axetyl

và N – glicozyl Do đó các dẫn xuất này đểu là những cấu tử không thể thay thế được của gangliozit vốn đảm bảo chức năng bình thường của thần kinh

1.4.4 Xác định một số chỉ tiêu trong dầu mỡ

1.4.4.1 Xác định hàm lượng lipid tự do

1.1.1.1.1 Ý nghĩa

Tính chất của dầu mỡ là do thành phần của các acid béo và vị trí của chúng trong phân tử triglyxerit quyết định

Triglyxerit dạng tinh khiết không có màu, không mùi, không vị Màu sắc, mùi

vị khác nhau của dầu là do sự có mặt của các chất kèm theo Triglyxerit do khối lượng phân tử tương đối cao nên không bay hơi ngay cả trong điều kiện cô quay chân không cao Ở nhiệt độ trên 240 – 250oC triglyxerit sẽ bị phân hủy thành các sản phẩm bay hơi Dưới tác dụng của các enzyme lipaza, khi có nước và nhiệt độ, triglyxerit sẽ bị thủy phân tạo thành các acid béo tự do, do đó trong dầu mỡ bao giờ

Xerebron

cũng có mặt một số các acid tự do Thành phần glyxerit của dầu và mỡ rất phức tạp

Số loại glyxerit có trong thành phần dầu, mỡ từ hàng chục đến hàng trăm

1.1.1.1.2 Các phương pháp xác định lipid trong dầu mỡ

Không có phương pháp chung nào có thể áp dụng để xác định hàm lượng chất béo cho các sản phẩm thực phẩm Tùy theo hàm lượng chất béo có trong thực phẩm

và tính chất của thực phẩm sẽ có phương pháp phân tích khác nhau

Đối với những sản phẩm mà hàm lượng chất béo chiếm trên 80% (ví dụ: dầu,

mỡ, bơ động vật, bơ thực vật) người ta xác định gián tiếp hàm lượng chất béo thông qua việc định lượng thành phần không béo của sản phẩm (ví dụ: nước, muối, casein…) Tuy vậy, cũng có thể tiến hành định lượng trực tiếp hàm lượng chất béo trong sản phẩm

Đối với những sản phẩm mà hàm lượng chất béo nhỏ hơn 80% thì sẽ tiến hành tách chiết chất béo trong thực phẩm bằng dung môi thích hợp sau đo xác định trực tiếp hàm lượng chất béo tách chiết được

1.1.1.1.3 Xác định hàm lượng lipid theo phương pháp soxhlet

a Nguyên tắc

Phương pháp dựa vào tính chất hòa tan của chất béo vào dung môi hưu cơ, chất béo được chiết ra khỏi nguyên liệu sấy khô bằng thiết bị soxhlet sau đó tách ra khỏi dung môi và đêm cất

như đầu trên của ống giấy sau khi cho mẫu được lót và phủ kín bằng một lớp bông thấm nược sạch Gài khéo hoặc buộc bằng chỉ hai đầu ống giấy lại Đặt ống giấy có mẫu vào trụ chiết (chú ý: để khử bỏ nước người ta sấy ống giấy với nguyên liệu thí nghiệm trong tủ sấy chân không hoặc là CO2 hay N2) Vì hàm lượng chất béo thường tính thành phần trăm trên chất khô nên cần xác định độ ẩm của nguyên liệu.Trước khi chiết, bình cầu được sấy khô đến trọng lượng không đổi trên nôi cách thủy hoặc đun nóng bằng bóng điện 100 - 120W Bằng phễu qua ống sinh hàn cho ete với lượng gấp rưỡi dung tích của phần trụ chiết tính từ đáy đến mép trên của ống xi phông Mở nước vào ống sinh hàn và bắt đầu chiết Để cho ete sôi không quá mạnh, nhiệt độ của nước trong bếp cách thủy không quá 45 - 50oC điều chỉnh sao cho số lần trút ete từ trụ chiết vào bình cầu khoảng 10 - 15 lần trong 1 giờ (4 - 6 phút một lần) Quá trình chiết tiến hành trong khoảng 10 - 12 giờ

Thử xem chất béo đã chiết hoàn toàn chưa bằng cách nhỏ vài giọt ete từ đầu mút của trụ chiết lên kính đồng hồ sạch Nếu sau khi ete bay hơi hết mà không còn để lại vết chất béo nào trên kính, tháo bỏ ống giấy đựng nguyên liệu, lắp lại bộ Soxhlet và tiến hành cất thu hồi dung môi Sấy bình có chứa chất béo đến trọng lượng không đổi rồi đem cân Khi chiết bằng ete etylic thì sấy ở nhiệt độ 60 - 70oC trong 30 phút

d Tính kết quả

Hàm lượng chất béo được tính theo công thức sau:

Trong đó:

X: hàm lượng chất béo (%);

a: khối lượng bình không (g);

b: khối lượng bình và chất béo (g);

m: khối lượng mẫu thí nghiệm (g);

w: độ ẩm của nguyên liệu (%)

1.1.1.1.4 Ưu và nhược điểm của phương pháp soxhlet

Chiết soxhlet là phương pháp chiết liên tục nên kết quả chiết hoàn toàn hơn phương pháp chiết gián đoạn và sử dụng ít dung môi, nhưng mặt hạn chế là thời gian chiết tương đối dài và không sử dụng cho các chất kém bền nhiệt

1.4.4.2 Xác định chỉ số acid theo TCVN 6127 : 2010

1.1.1.1.5 Ý nghĩa

Qua chỉ số acid người ta có thể đánh giá chất lượng dầu mỡ Chỉ số acid càng cao chứng tỏ dầu mỡ kém chất lượng và ngược lại chỉ số acid càng thấp dầu càng tốt và được bảo quản tốt

1.1.1.1.6 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định ba phương pháp (hai phương pháp chuẩn độ và một phương pháp đô điện thế) để xác định trong dầu mỡ động, thực vật Độ acid được biểu thị theo trị số acid hoặc cách khác, theo độ acid được tính theo quy ước

Tiêu chuẩn này được áp dụng cho dầu mỡ động, thực vật dạng thô va tinh luyện các acid béo gốc xà phòng hoặc các acid béo kĩ thuật Không áp dụng cho các loại sáp

Vì các phương pháp này hoàn toàn không đặc trưng nên không áp dụng chúng để phân biệt giữa các acid vô cơ, acid béo tự do và các loại acid hữu cơ khác Do đó, trị số acid cũng gồm cả acid vô cơ có thể có mặt