Tổng hợp chất hoạt động bề mặt sucrose ester của các acid béo c8, c10, c12 và của dầu dừa

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BÁO CÁO NGHIỆM THU TỔNG HỢP CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT SUCROSE ESTER CỦA CÁC ACID BÉO C8, C10, C12 VÀ CỦA DẦU DỪA CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI TS PHAN THANH THẢO CƠ QUAN QUẢN LÝ CƠ QUAN CHỦ TRÌ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 12 - 2013 TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Sucrose ester acid béo loại hợp chất hoạt động bề mặt với nhiều ứng dụng rộng rãi Tuy nhiên Việt Nam nay, lượng Sucrose ester sử dụng hoàn toàn nhập từ nước ngồi với chi phí cao Vì đề tài góp phần vào việc giải vấn đề Đầu tiên, acid béo C8, C10, C12 phản ứng với methanol có diện H2SO4 để tạo nên methyl octanoate, methyl decanoate, methyl laurate Thứ hai, methyl ester acid béo C8, C10, C12 phản ứng chuyển đổi với sucrose có mặt xúc tác K2CO3 môi trường DMSO, điều kiện phản ứng thay đổi: nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ mol sucrose:methyl ester, hàm lượng xúc tác cho kết sản phẩm sucrose ester có số HLB khác nhau, có khả giảm cấp sinh học nhanh, tương đương với chất chuẩn Na acetate sau ngày Với sản phẩm sucrose octanoate, sucrose decanoate có số HLB cao 13+ , có khả kháng nấm, kháng khuẩn Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, tìm phương trình hồi quy thể mối tương quan yếu tố tỷ lệ mol tác chất, hàm lượng xúc tác, thời gian phản ứng ảnh hưởng đến hàm lượng sucrose monoester laurate điều chế được: Y = 60.43 + 1.98x1– 10.2x3 – 7.85x1x3 – 4.2x2x3 Tổng hợp thành công methyl ester dầu dừa xúc tác sodium silicate đạt độ tinh 100% Từ trình khảo sát điều chế sucrose ester từ dầu dừa, đưa quy trình sản xuất quy mô pilot Việt Nam Qua khảo sát q trình tạo chế phẩm bảo quản xồi, cho thấy sản phẩm sucrose ester dầu dừa góp phân quan trọng việc kéo dài thời gian bảo quản xồi lên 25 ngày so với khơng màng bảo quản 12 ngày điều kiện nhiệt độ phòng Quả chín cho màu sắc đẹp I SUMMARY OF RESEARCH CONTENT Sucrose fatty acid ester is a kind of non-ionic surface active agent with excellent performance and many uses However in Viet Nam, sucrose ester is imported from foreign country with high prices So, this is the first step, help to solve this problem First, octanoic acid, decanoic acid, lauric acid and methanol is reacted in the present of H2SO4 catalysis to synthesis methyl octanoate, methyl decanoate, methyl laurate The second, the transesterification betwwen methyl ester of fatty acid C8, C10, C12 and sucrose using solvent DMSO with the changes of the temperature, time, ratio sucrose/ methyl ester, catalysis content will give the products with many HLB value And the biodegradability is rappid as soon as sodium acetate after days Sucrose octanoate and sucrose decanoate have high HLB value 13+ can antimicrobial properties Using statistical methods, giving the regression equation showing the relationship between the reactants molar ratio, catalyst concentration, reaction time affect sucrose monoester laurate: Y = 60.43 + 1.98x1– 10.2x3 – 7.85x1x3 – 4.2x2x3 Synthesis of methyl ester of coconut oil with sodium silicate catalyst at 100% purity From the study sucrose ester prepared from coconut oil, making the production process scale pilot in Vietnam Through the survey creation process preserved mango preparations, sucrose ester coconut oil products contribute important in prolonging the shelf life of mango by 25 days compared with no film preservation was 12 days in the condition room temperature Ripe fruit for beautiful color II MỤC LỤC Trang Tóm tắt đề tài dự án I Mục lục III Danh sách chữ viết tắt V Danh sách bảng - VI Danh sách hình VII Bảng toán (giám định giai đoạn 1) VIII Bảng dự trù kinh phí giai đoạn II IX Phần mở đầu - Chương I Tổng quan Sucrose ester 1.1 Giới thiệu Sucrose ester 1.2 Lịch sử phát triển 1.3 Tình hình sản xuất nhu cầu sử dụng giới - 1.4 Tính chất 1.5 Phản ứng điều chế Sucrose ester - 12 1.6 Ứng dụng Sucrose ester 18 Chương II Nội dung Phương pháp nghiên cứu 22 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 22 2.2 Phương pháp nghiên cứu 22 2.3 Hóa chất dụng cụ 24 2.4 Các phương pháp phân tích - 24 2.4.1 GC/MS 24 2.4.2 TLC - 25 2.4.3 LC/MS - 26 2.4.4 Sức căng bề mặt 26 2.5 Phương pháp nghiên cứu 27 2.5.1 Điều chế Methyl ester C8, C10, C12 - 27 2.5.2 Điều chế Methyl ester dầu dừa - 29 2.5.3 Điều chế sucrose ester sử dụng dung môi - 30 2.5.4 Điều chế sucrose ester không sử dụng dung môi - 33 2.5.5 Xác định tinh chất sucrose ester - 34 2.5.6 Xác định hàm lượng tạp chất sản phẩm sucrose ester 40 Chương III Kết thảo luận 42 3.1 Methyl ester 42 3.1.1 Methyl Octanoate - 42 3.1.2 Methyl Decanoate 43 3.1.3 Methyl Laurate 46 III 3.1.4 Methyl ester dầu dừa - 48 3.2 Sucrose ester Octanoate 50 3.2.1 Khảo sát tỷ lệ mol methyl octanoate: sucrose 52 3.2.2 Khảo sát thời gian phản ứng 54 3.2.3 Khảo sát nhiệt độ phản ứng - 55 3.2.4 Khảo sát hàm lượng xúc tác - 56 3.3 Sucrose ester Decanoate - 58 3.3.1 Tỷ lệ mol sucrose: methyl decanoate 60 3.3.2 Thời gian phản ứng - 61 3.3.3 Nhiệt độ phản ứng 62 3.3.4 Tỷ lệ xúc tác - 64 3.4 Sucrose ester Laurate - 66 3.4.1 Tỷ lệ mol sucrose:methyl laurate - 68 3.4.2 Thời gian phản ứng - 69 3.4.3 Nhiệt độ phản ứng 70 3.4.4 Tỷ lệ xúc tác - 71 3.5 Sức căng bề mặt - 73 3.6 Độ ổn định nhũ 74 3.7 Khả kháng khuẩn - 76 3.8 Độ giảm cấp sinh học 77 3.9 Quy hoạch thực nghiệm tổng hợp sucrose monolaurate 81 3.10 Sucrose ester dầu dừa - 87 3.10.1 Tỷ lệ mol sucrose:methyl ester dầu dừa - 89 3.10.2 Thời gian phản ứng - 90 3.10.3 Nhiệt độ phản ứng 91 3.10.4 Tỷ lệ xúc tác - 92 3.11 Quy trình tổng hợp sucrose ester cho quy mô sản xuất pilot - 93 3.12 Sản phẩm sucrose ester sản xuất quy mô pilot - 96 Phần 2: Ứng dụng Sucrose ester bảo quản Xoài - 99 Tổ chức thí nghiệm - 99 Phương pháp phân tích chất lượng bảo quản - 100 Kết thảo luận - 100 Chương IV Kết luận 103 Tài liệu tham khảo 106 Phụ lục IV DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT HĐBM: Hoạt động bề mặt SCBM: Sức căng bề mặt GC/MS: Gas chromatography/ mass spectromatry : Sắc ký khí khối phổ TLC : Thin layer chromatography : Sắc ký mỏng LC/MS: Liquid layer/ mass spectromatry : Sắc ký lỏng khối phổ DMSO: Dimethylsulfoxide MeOH: Methanol DMF: Dimethylformamide W/O : Water in Oil : Nhũ nước dầu O/W : Oil in Water : Nhũ dầu nước CMC : HLB : : Nồng độ micelle tới hạn Hydrophilic – Lipophilic Balance : Cân ưa nước ưa béo DOC : : Carbon hữu hòa tan MIC : Minimum Inhibitory Concentration : Nồng độ ức chế tối thiểu VKHK: Vi khuẩn hiếu khí QHTN: Quy hoạch thực nghiệm Critical micelle concentration Dissolve organic carbon MEC8, MEC10, MEC12, MEdd: Methyl ester acid béo C8, C10, C12 , dầu dừa V DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Sự phụ thuộc HLB vào thành phần acid béo độ ester hóa 10 Bảng 1.2 Chỉ số HLB số chất tạo nhũ 10 Bảng 1.3 Chỉ số HLB số chất tạo nhũ ứng dụng thực phẩm 11 Bảng 2.1 Bảng dự đoán số HLB theo khả hòa tan nước 36 Bảng 2.2 Môi trường đo độ giảm cấp sinh học 38 Bảng 3.1 Thành phần acid béo methyl ester dầu dừa 49 Bảng 3.2 Tóm tắt khảo sát phản ứng điều chế sucrose ester octanoate 50 Bảng 3.3 Tóm tắt khảo sát phản ứng điều chế sucrose ester decanoate 58 Bảng 3.4 Tóm tắt khảo sát phản ứng điều chế sucrose ester laurate 66 Bảng 3.5 Kết sức căng bề mặt theo nồng độ sản phẩm 73 Bảng 3.6 Chỉ số HLB tính theo thành phần Span 80 Tween 80 75 Bảng 3.7 Kết độ ổn định nhũ theo thời gian 76 Bảng 3.8 Kết khả kháng khuẩn sản phẩm 77 Bảng 3.9 Hàm lượng DOC giảm theo thời gian sucrose octanoate 78 Bảng 3.10 Hàm lượng DOC giảm theo thời gian sucrose decanoate 78 Bảng 3.11 Hàm lượng DOC giảm theo thời gian sucrose laurate 79 Bảng 3.12 Độ giảm cấp sinh học mẫu sucrose ester sau ngày 80 Bảng 3.13 Các mức khảo sát yếu tố ảnh hưởng QHTN 81 Bảng 3.14 Kết thực thí nghiệm QHTN 84 Bảng 3.15 Bảng tóm tắt khảo sát phản ứng điều chế sucrose ester dầu dừa 87 Bảng 3.16 Bảng tóm tắt điều kiện điều chế sucrose ester quy mô pilot 94 Bảng 3.17 Bảng kết đo sức căng bề mặt 96 Bảng 3.18 Bảng kết mẫu sucrose ester dầu dừa 98 Bảng 4.1 Chỉ tiêu phân tích khối lượng Xồi q trình bảo quản 100 VI DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo sucrose ester Hình 1.2 Đồ thị xác định nồng độ micelle tới hạn Hình 1.3 Sự tạo thành hạt micelle Hình 1.4 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số HLB vào độ ester hóa Hình 1.5 Cơ chế phản ứng chuyển đổi ester sucrose methyl ester acid béo dung môi hữu với xúc tác K2CO3 14 Hình 1.6 Phản ứng tạo sucrose ester 16 Hình 1.7 Tóm lược ứng dụng sucrose ester acid béo 21 Hình 2.1 Sơ đồ máy sắc ký khí khối phổ 25 Hình 2.2 Sơ đồ hệ máy LC 26 Hình 2.3 Thiết bị đo sức căng bề mặt 27 Hình 2.4 Quy trình điều chế methyl ester C8, C10, C12 28 Hình 2.5 Quy trình điều chế methyl ester dầu dừa 29 Hình 2.6 Sơ đồ hệ phản ứng chuyển đổi ester tạo sucrose ester 31 Hình 2.7 Quy trình điều chế sucrose ester sử dụng dung mơi 33 Hình 2.8 Quy trình điều chế sucrose ester không sử dụng dung môi 34 Hình 3.1 Kết GC methyl octanoate 42 Hình 3.2 Kết MS methyl octanoate 43 Hình 3.3 Kết GC methyl decanoate 44 Hình 3.4 Kết Ms methyl decanoate 45 Hình 3.5 Cơng thức methyl decanoate 46 Hình 3.6 Kết GC methyl laurate 46 Hình 3.7 Kết MS methyl laurate 47 Hình 3.8 Kết GC/MS methyl ester dầu dừa 49 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn sức căng bề mặt theo nồng độ sản phẩm 74 Hình 3.10 Nhũ O/W mineral oil 75 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn độ tách nhũ theo thời gian 76 Hình 3.12 Kiểm tra có mặt VKHK bùn 77 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn giảm cấp mẫu sucrose octanoate 78 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn giảm cấp mẫu sucrose decanoate 79 VII Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn giảm cấp mẫu sucrose laurate 79 Hình 3.16 Đồ thị so sánh độ giảm cấp mẫu sản phẩm so với chất chuẩn 80 Hình 3.17 Mặt đáp ứng sucrose monolaurate theo tỷ lệ tác chất thời gian 84 Hình 3.18 Mặt đáp ứng sucrose monolaurate theo thời gian xúc tác 85 Hình 3.19 Quy trình điều chế sucrose ester theo quy mơ pilot 94 Hình 3.20 Thiết bị phản ứng sucrose ester theo quy mô pilot 95 Hình 3.21 Kết đánh giá HLB mẫu sucrose ester dầu dừa 96 Hình 3.22 Đồ thị biểu diễn sức căng theo nồng độ 97 Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn tổn thất khối lượng (%) Xoài với màng bao khác nhiệt độ phòng 99 Hình 4.2 Hình xồi thay đổi theo thời gian bảo quản 99 -100 VIII PHẦN MỞ ĐẦU Tên đề tài: “Tổng hợp chất hoạt động bề mặt sucrose ester acid béo C8, C10, C12 dầu dừa” Chủ nhiệm đề tài: TS Phan Thanh Thảo Cơ quan chủ trì: Viện Cơng Nghệ Hóa Học Thời gian thực hiện: 12/2010 – 12/2012 Kinh phí duyệt: 300.000.000 đồng Kinh phí cấp đợt 1: 200.000.000 đồng theo TB số 127 TB-SKHCN ngày 21/ 12/ 2010 Kính phí cấp đợt 2: 70.000.000 đồng Báo cáo giám định: 06/2012 Mục tiêu: - Tổng hợp sucrose ester từ acid béo C8, C10, C12, dầu dừa - Đưa quy trình sản xuất sucrose ester Việt Nam thử nghiệm thiết bị phản ứng pilot dung tích 2kg/mẻ với nguốn nguyên liệu đầu vào dầu dừa Nội dung: - Tổng hợp Methyl ester với độ 99% - Tổng hợp sucrose ester có mức độ ester hóa khác nhau: - Xác định độ tinh mẫu sản phẩm sucrose ester - Xây dựng quy trình thích hợp điều chế sucrose ester Việt Nam với suất 2kg/mẻ IX ứng đưa đến áp suất p = 60mmHg Sau thời gian phản ứng, hỗn hợp thô sau phản ứng chiết môi trường n-butanol/nước (1:1 v/v) nhiệt 60 0C trung hịa H2SO4 10% Sau dung dịch đem lọc, dung dịch lọc bị phân làm lớp Tách lấy lớp dung dịch Đem quay Thu lấy sản phẩm Hình 3.19: Quy trình điều chế Sucrose e ster cho quy mơ sản xuất pilot 95 Bảng 3.16: Bảng tóm tắt điều kiện điều chế Sucrose ester theo quy mô pilot Hàm lượng Hàm lượng Hàm lượng sucrose mono sucrose mono sucrose mono ester ≥70%, HLB >13 ester 35-45%, 8≤HLB ≤ 10 ester ≤ 20%, 4≤ HLB ≤ 2:1 1:1 1:2 (3420g : 1140g) (1710g: 1140g) (1710g: 2280g) 2.5% (114g) 2.5% (71g) 2.5% (99.7g) Thời gian phản ứng 3h 4h 5h Nhiệt độ phản ứng 900 900 1000 Tỷ lệ mol sucrose/MEdd Tỷ lệ xúc tác Hình 3.20 Thiết bị phản ứng Sucrose ester pilot 96 3.2 Tính chất sản phẩm sucrose ester dầu dừa sản xuất pilot HLB 4-6 HLB 8-10 HLB ≥ 13 Hình 3.21: Kết đánh giá số HLB mẫu sucrose ester dầu dừa Sức căng bề mặt Mẫu 1: Sản phẩm sucrose ester HLB ≥13 Mẫu 2: Sản phẩm sucrose ester ≤ HLB ≤ 10 Mẫu 3: Sản phẩm sucrose ester ≤ HLB ≤ Bảng 3.17 Kết sức căng bề mặt theo nồng độ sản phẩm Sức căng bề mặt (Dynes/cm) Nồng độ (%) Mẫu (nước) Mẫu (nước) Mẫu (n-hexane) 73,4 73,4 1,76 0,02 58,6 62,3 1,54 0,04 40,5 54,6 1,47 97 0,06 34,5 39,7 1,26 0,08 33,8 29,6 1,03 0,1 33,6 29,5 0,92 0,12 33,4 29,3 0,81 0,15 33,5 29,4 0,81 0,2 33,5 29,4 0,82 Sức căng bề mặt (dyne/cm) 80 70 Mẫu (dyne/cm) 60 Mẫu (dyne/cm) 50 40 30 20 10 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 Nồng độ sản phẩm (%) Hình.3.22 Đồ thị biểu diễn sức căng bề mặt theo nồng độ sản phẩm 98 Bảng 3.1 8: Bảng kế t mẫu sucrose ester dầu dừa Hàm lượng sucrose mono ester ≥70% , HLB ≥13 Hàm lượng sản phẩm/ME Hàm lượng Hàm lượng sucrose mono sucrose mono ≤20%, ester 35 - 45%, ester ≤ HLB ≤ 10 ≤ HLB ≤ 1.78 1.92 1.48 Hàm lượng đường tự 0.6 1.1 0.7 Chỉ số acid 1.5 1.8 1.3 Chỉ số CMC 0.06 0.08 0.12 dầu dừa 4.3 Ứng dụng Sucrose ester dầu dừa bào quản trái Vùng đồng sông Cửu Long từ lâu tiếng với nhiều loại ăn với nhiều loại ăn trái phong phú, xồi loại tiêu biểu, thích hợp với khí hậu số vùng nước ta Giá trị dinh dưỡng xoài cao, nhu cầu sử dụng người dân tương đối lớn nên xoài di chuyển nhiều nơi để phân phối đến tay người tiêu dùng Để kéo dài thời gian bảo quản trì chất lượng xồi, đảm bảo giá trị kinh tế t rong trình vận chuyển Nghiên cứu màng bao nhằm hạn chế nước, làm chậm q trình chín quả, ngăn chặn phát triển nấm vi sinh vật khác, an toàn người sử dụng không gây ô nhiễm môi trường Dựa vào đặc tính nhũ hóa, khả kháng nấm, kháng khuẩn phân hủy sinh học sucrose ester, điều chế tạo màng bao 4.3.1 Thí nghiệm: ảnh hưởng màng bao đến khả tồn trữ xoài Xoài sau mua về, phân loại làm sơ bộ, xử lý ozone Các mẫu sau xử lý theo dõi phương pháp màng sau: a Không sử dụng màng b Màng nhúng PROLONG (của công ty Fine Agrochemical – UK).: pha 100g Prolong 01 lít nước cất 99 c Màng nhúng A: (Glycerol mono stearate - GMS, Hydroxyl ethyl cellulose – HEC, Cetyl alcol, sucrose ester 20%): 100g 01 lít nước cất d Màng nhúng B: (Glycerol mono stearate - GMS, Hydroxyl ethyl cellulose – HEC, Cetyl alcol, sucrose ester 20%, sáp ong): 100g 01 lít nước cất e Màng nhúng C: (Glycerol mono stearate - GMS, Hydroxyl ethyl cellulose – HEC, Cetyl alcol, sáp ong): 100g 01 lít nước cất f Màng nhúng D: (Glycerol mono stearate - GMS, Hydroxyl ethyl cellulose – HEC, Cetyl alcol, sucrose ester 20%, acid oleic): 100g 01 lít nước cất Tất mẫu theo dõi nhiệt độ phịng 4.3.2 Phương pháp phân tích tiêu chất lượng Bảng 4.1 Chỉ tiêu phân tích khối lượng qua trình bảo quản STT Chỉ tiêu Tổn thất khối lượng (%) Phương pháp phân tích Sử dụng cân kỹ thuật để xác định khối lượng ban đầu mẫu khối lượng sau thời gian bảo quản Tổn thất khối lượng tính theo cơng thức: % tổn thất = (mđ – ms)/mđ Trong đó: mđ: khối lượng ban đầu mẫu (g) ms: khối lượng sau thời gian bảo quản (g) Màu sắc, hình dạng Cảm quan 100 4.3.3 Kết thảo luận 4.3.3.1 Tổn thất khối lượng tự nhiên trình bảo quản: Kết thu cho thấy mẫu bảo quản giảm khối lượng sau thời gian bảo quản tồn trữ Q trình hơ hấp làm tổn thất khối lượng tự nhiện, giảm giá trị dinh dưỡng giá trị thươn g phẩm trái Về cuối trình, tổn thất khối lượng thường tăng trái bị suy thoái, chất bị tiêu hao nhiều Tổn thất khối lượng trái không khác nhiều màng bao thời gian bảo quản ban đầu Sau 10 ngày bảo quản có khác biệt rõ rệt: mẫu có chứa sucrose ester dầu dừa đồng thời có sáp oleic acid bảo quản tốt (sau 25 ngày bảo quản độ hao hụt khối lượng khoảng 10%), độ hao hụt khối lượng thấp so với mẫu sản phẩm PRO -LONG công ty Fine Agrochemical – UK mẫu không chứa sucrose ester không chứa sáp (độ hao hụt khối lượng 13 -16%) sau 22 ngày bảo quản) Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn tổn thất khối lượng (%) xoài màng bao khác bảo quản nhiệt độ phịng 4.3.3.2 Sự thay đổi màu sắc, hình dạng Nhìn chung tất mẫu, màu vỏ chuyển từ màu xanh sang mà vàng Thành phân màng bao ảnh hưởng đến màu sắc trạng thái thời gian bảo quản Quả khơng có màng bảo quản sau 12 ngày trái bị hư úng Nhờ vào tính kháng nấm, kháng khuẩn C8, C10 thành phần sucrose ester dầu dừa, mà sản 101 phẩm có chứa Sucrose ester dầu dừa khơng bị thối sau 12 ngày bảo quản Các sản phẩm Prolong, sản phẩm khơng có sucrose ester (SE) bắt đầu bị thối từ cuống Bên cạnh nhờ vào đặc tính sáp ong acid oleic bao bọc, khí O khó thấm vào làm chậm q trình oxy hóa chlorophyl, bên cạnh cản trở khí CO thoát nên nồng độ CO2 cao ức chế ethylene sinh làm cho chậm chín Màng B Màng D Không màng Prolong Màng A Màng C Quả sau 12 ngày bảo quản Quả sau 18 ngày bảo quản Màng B Màng D Quả sau 25 ngày bảo quản Hình 4.2 Quả xồi thay đổi theo thời gian bảo quản 102 CHƯƠNG V KẾT LUẬN Về điều chế methyl ester: tổng hợp thành công methyl octanoate tinh 0 % , hiệu suất đạt 95.9%; methyl decanoate tinh 100%, hiệu suất đạt 93.6%; methyl dodecanoate tinh 99.8%, hiệu suất đạt 96.8%; methyl ester dầu dừa đạt độ tinh 100% đảm bảo tin cậy để làm nguồn nguyên liệu thứ cấp cho trình tổng hợp s ucrose ester Đối với điều kiện tổng hợp sucrose ester octanoate, sucrose decanoate, sucrose dodecanoate theo quy trình sử dụng dung mơi DMSO : Điều kiện thích hợp đề nghị để tổng hợp hàm lượng sucrose monoester ≥70%, HLB >13 là: tỷ lệ mol sucrose/methyl ester 2/1, thời gian phản ứng 3h, nhiệt độ phản ứng 800C, tỷ lệ (w/w) xúc tác K2CO3 so với methyl ester 15% methyl octanoate, 10% methyl decanoate methyl dodecanoate; Điều kiện thích hợp đề nghị để tổng hợp hàm lượng sucrose monoester 35-45%, ≤ HLB≤ 10 là: tỷ lệ mol sucrose/methyl ester 1/1, thời gian phản ứng 4h, nhiệt độ phản ứng 900C, tỷ lệ (w/w) xúc tác K2CO3 so với methyl ester 15% methyl octanoate, 10% methyl decanoate methyl dodecanoate; Điều kiện thích hợp đề nghị để tổng hợp hàm lượng sucrose mono ester ≤ 20%, ≤ HLB ≤ là: tỷ lệ mol sucrose/methyl ester 1/2, thời gian phản ứng 5h, nhiệt độ phản ứng 1000C, tỷ lệ (w/w) xúc tác K2CO3 so với methyl ester 15% methyl octanoate, 10% methyl decanoate methyl dodecanoate Về tính chất sản phẩm sucrose ester octanoate , sucrose decanoate, sucrose dodecanoate có số HLB≥13: Nồng độ CMC là: 0.1%, 0.08% 0.06% Nhũ dầu nước tách sau 48 là: 25%, 20%, 15% Độ giảm cấp sinh học sau ngày giảm tương đương so với mẫu đối chứng sodium acetate sấp xỉ 95% Riêng mẫu sucrose octanoate ester có khả kháng chủng nấm men: Candida albicans mẫu sucrose decanoate ester có khả kháng chủng nấm mốc: Aspergillus niger, Fusarium oxyporum chủng nấm men: Saccharomycess cerevisiae Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tổng hợp sucrose mono dodecanoate theo quy trình không sử dụng dung môi, sử dụng phần mền design expert 8.0.7.1, tìm 103 phương trình hồi quy thể mối tương quan yếu tố tỷ lệ mol tác chất (x1), hàm lượng xúc tác (tính theo phần trăm tổng khối lượng sucrose methyl ester) (x2), thời gian phản ứng (x3) ảnh hưởng đến hàm lượng sucr ose monoester dodecanoate điều chế theo quy trình khơng sử dụng dung mơi : Y = 60.43 + 1.98x1– 10.2x3 – 7.85x1x3 – 4.2x2x3 Qua phương trình hồi quy cho thấy yếu tố xúc tác khơng ảnh hưởng nhiều đến hàm lượng sucrose monododecanoate tạo thành Về quy trình điều chế sucrose ester từ dầu dừa theo phương pháp không sử dụng dung môi với quy mơ pilot: Điều kiện thích hợp đề nghị để tổng hợp hàm lượng sucrose monoester ≥70%, HLB >13 là: tỷ lệ mol sucrose/methyl ester 2/1, thời gian phản ứng 3h, nhiệt độ phản ứng 900C, tỷ lệ (w/w) xúc tác K2CO3 so với tổng khối lượng methyl ester sucrose 2.5%, hàm lượng sản phẩm thu so với lượng methyl ester dầu dừa sử dụng 1.78, số CMC nước 0.06% ; Điều kiện thích hợp đề nghị để tổng hợp hàm lượng sucrose monoester 35-45%, ≤ HLB≤ 10 là: tỷ lệ mol sucrose/methyl ester 1/1, thời gian phản ứng 4h, nhiệt độ phản ứng 900C, tỷ lệ (w/w) xúc tác K2CO3 so với tổng khối lượng methyl ester sucrose 2.5%, hàm lượng sản phẩm thu so với lượng methyl ester dầu dừa sử dụng 1.92, số CMC nước 0.08%; Điều kiện thích hợp đề nghị để tổng hợp hàm lượng sucrose mono ester ≤ 20%, ≤ HLB ≤ là: tỷ lệ mol sucrose/methyl ester 1/2, thời gian phản ứng 5h, nhiệt độ phản ứng 1000C, tỷ lệ (w/w) xúc tác K2CO3 so với tổng khối lượng methyl ester sucrose 2.5%, hàm lượng sản phẩm thu so với lượng methyl ester dầu dừa sử dụng 1.48, số CMC n-hexan 0.12% Qua khảo sát trình tạo chế phẩm bảo n xoài, cho thấy sản phẩm sucrose ester dầu dừa góp phần quan trọng việc kéo dài thời gian bảo quản xoài lên 25 ngày so với không màng bảo quản 12 ngày điều kiện nhiệt độ phịng Quả chín cho màu sắc đẹp 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Thị Hồng Nhan, Hóa học kỹ thuật chất hoạt động bề mặt, Tp.HCM, 2010 [2] Tharwat F Tadros, Applied Surfactants Principles and Appplications, Wiley- VCH Verlag GmbH & Co KGaA, 2005 [3] Duncan J Shaw, Introduction to Colloid and Surface Chemistry Fourth Edition, Elvier Science Ltd., 1992 (315) [4] Milton J Ron, Surfactants and Interfacial phenomena, John Wiley & Sons, Inc Publication, 2004 [5] http://www.cyberlipid.org/fa/acid0001.htm, July 30th, 2010 [6] http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/551fattyacids.html, July 30th, 2010 [7] Tulay Polat, Robert J Linhardt, Syntheses and Applications of Sucrose-Based Esters, Journal of Surfactants and Detergents, Vol 4, No 4, October 2001 [8] Cor Verhard, Some approaches to the innovative chemical use of sucrose and related monosaccharides, October 1994 [9] Lemieux, RU; Huber, A chemical synthesis of sucrose J Amer Chem Soc 1953 [10]Lê Ngọc Tú, Hóa sinh học cơng nghiệp, NXB KH & KT Hà Nội, 1997 [11] Riaz Khan, Chemistry and new uses of sucrose: How important ?, Pure & Appl.Chem, Vol 56, No 7, 833-844, 1984 [12] Francisco J Plou, M Angeles Cruces, Enzymatic acylation of di and trisaccharides with fatty acids: choosing the appropriate enzyme, support and solvent, Journal of Biotechnology 96, 55-56, 2002 [13] Gilles Pauly, Method for enzymatic synthesis of sucrose esters, U.S Patent US 6355455 B1, Mar 12, 2002 [14] R U Lemieux, A G McInnes, The preparation of sucrose monoesters, Canadian Journal of Chemistry, Vol 40, July 16, 1962 [15] Orestes T Chortyk , J George Pomonis, Albert W Johnson, Syntheses and Characterizations of Insecticidal Sucrose Esters, J Agric Food Chem.,44 1996 105 [16] Dolores Reyes-Duarte, Nieves López-Cortés, Manuel Ferrer, Francisco J Plou, Antonio Ballesteros, Parameters affecting productivity in the lipase-catalysed synthesis of sucrose palmitate, Biocatalysis and Biotransformation, 23(1), 19-27, January-February 2005 [17] Lemieux, RU; Huber, A chemical synthesis of sucrose J Amer Chem Soc 1953 [18] Dipl.Ing, Youchun Yan, Enzymatic production of sugar fatty esters, Mar.21th, 2001 [18] A-L Le Coent,…et, “Kinetic parameter estimation and moelling of sucrose esters synthesis without solvent”, Chemical Engineering Science 58, 2003 367-376 [19] Gerard Warren Curtis, Fairiawn, N.J, Preparation of sucrose monoesters, U.S Patent 2,999,858, Sept 12, 1961 [20]Kenneth James, Process for the production of esters of sugars and sugar derivatives, U.S Patent US 2008/0071079 A1, Mar 20, 2008 [21] Harry R Galleymore, Kenneth James, Haydn F Jones, “Process for the production of a surfactant containing sucrose esters”, U.S Patent 4,298,730, Nov 3, 1981 [22] Tetsuaki Tsuchido, Yung-hoon Ahn, Mitsuo Takano, Lysis of Bacillus subtilis cells by glycerol and sucrose esters of fatty acids, Applied and environmental microbiology, Vol 53, No 3, 505-508, Mar 1987 [23] Antony J Conley , Jon J Kabar, Antimicrobial action of esters of polyhydric alcohol, antimicrobial agents and chemotherary, Vol 4, No 5, 501-506, Nov 1973 [24] Kenneth John Parker, Process of making sucrose esters, U.S Patent 3,996,206, Dec 7, 1976 [25] Henry B.Hass, Summit, N.J., Foster D Snell, Process for producing sugar esters, U.S Patent 2,893,990, July 7, 1959 [26] Ryoto Sugar Ester Technical Information, Nonionic surfactant/sucrose fatty acid ester/Food additive, Mitsubishi Chemical Corporation 106 [27] US 4360062 [28] Lawrence P Klemann, John W Finley, Anthony Scimone, Synthesis of sucrose polyester, U.S Patent 4,877,871, Oct 31, 1989 [29] Patrick J Corrigan, Phase transfer catalyst use in the synthesis of polyol fatty acid polyesters, U.S Patent 5,840,703, Nov 24, 1998 [30] Charles J O’Boyle, Purification of transesterification mixtures, U.S Patent 3,141,013, July 14, 1964 [31] Luciano Nobile, Tullio La Noce, Process for the preparation of water soluble and water-insoluble sucrose esters and products obtained thereby, U.S Patent 3,248,381, Apr 26, 1966 [32] Toshiakia Yamamoto, Kenichi Kinami, Production of sucrose fatty acid polyester, U.S Patent 4,611,055, Sep 9, 1986 [33] Yasuaki Koyama, Yukio Kasori,Assignee: Mitshubishi Chemical Corporation, Process for producing sucrose fatty acid ester, U.S Patent 5,565,557, Oct 15, 1996 [34] Shujun Li, Zijuan Song, Zhiming Liu, Songtao Bai, Characterization and insecticidal activity of sucrose octanoates, Agron Sustain, 239-245, De 28, 2008 [35] Từ Văn Mặc, Phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2001 [36] Valerie Claverie, Christine Cecutti, Zephirin Mouloungui, Method for producing carbohydrate partial esters, U.S Patent US 6,706,877 B1, Mar 16, 2004 [37] Nguyễn Thanh Hồng, Các phương pháp phổ học Hóa học hữu cơ, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2007 [38] Nguyễn Thị Thu Vân, Phân tích định lượng, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2004 [39] Samia Soultani,…et, “Comparative study of some surface active properties of fructose esters and commercial sucrose esters”, Colloids and Surfaces A: Physicocchem Eng Aspects 227, 2003, 35-44 107 [40] Irene J.A Baker, Barry Matthews,…et, “ Sugar Fatty Acid Ester Surfactants: Structure and Ultimate Aerobic Biodegradability”, Journal of Surfactants and Detergents, Vol.3, No.1, 2000 [41] Ruchi Gulati,…et, “ Novel biocatalytic esterification reactions on fatty acids: synthesis of sorbitol 1(6) – monostearate”, ARKIVOC 2003, 159 -170 [42] Ninfa Rngel Pederen,…et, “ Synthesis of sucrose dodecanoate using a new alkaline protease”, Tetraheron: Asymmtry 14 , 2003, 667-673 [43] Peter S Piispanen, “Synthesis and characterization of surfactants base on natural products”, Stockholm, 2002 [44] M Chaudhury and A.V Pocius, “ Surfaces, chemistry and applications”, Elsevier, 2002 [45] Krister Holmberg, “Handbook of applied surface and colloid chemistry”, John Wiley and Sons Ltd., 2002 [46] Manuel Ferrer, Juan Soliveri,…et, “Synthesis of sugar esters in solvent mixtures by lipases from Thermomyces lanuginosus and Candida antartica B, and their antimicrobial properties”, Enzyme and Microbial Technology 36, 2005, 391-398 [47] Inventors: William A, Farone Assignee: Ava Chemical Ventures L.L.C, “ Polyol ester insecticides”, U.S patent 6,756,046 B2, Jun 29, 2004 [48] Li Yanke, Zhang Shufen, “Relationship of solubility parameters to interfacial properties of sucrose esters”, Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng Aspects 248 , 2004, 127–133 [49] Véronique M Sadtler, “Shear-induced phase transitions in sucrose ester surfactant”, Journal of Colloid and Interface Science 270 , 2004, 270–275 [50] NissimGarti *, “Microemulsions as microreactors for food applications”, Current Opinion in Colloid and Interface Science 8, 2003, 197–211 [51] Fakhrul Ahsan, John J,…et, “Sucrose cocoate, a component of cosmetic preparations, enhances nasal and ocular peptide absorption”, International Journal of Phamaceutics 251, 2003, 195-203 108 [52] Bi-Botti C Youan,…et, “Evaluation of Sucrose Esters as Alternative Surfactants in Microencapsulation of Proteins by the Solvent Evaporation Method”, AAPS PharmSci, 2003; 5(2) Article 22 (http://www.pharmsci.org) [53] Janus P, Macedo,…et, “Micro-emultocrit Technique: A Valuable Tool for Determination of Critical HLB Value of Emulsions”, AAPS PharmSciTech 2006; (1) Article 21 (http://www.aapspharmscitech.org) [54] L C Meher,…et, “Technical aspects of biodiesel production by transesterification - a review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 10, 2006, 248-268 [55] A Tual, E Bourles, et, “Effect of surfactant sucrose ester on physical properties of dairy whipped emulsion in relation to those of O/W interfacial layers”, Journal of Colloid and Interface Science 295, 2006, 495–503 109