Nghiên cứu thu nhận vitamin e từ nguồn phụ phẩm chế biến đậu tương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  BÙI THỊ HUYỀN NGHIÊN CỨU THU NHẬN VITAMIN E TỪ NGUỒN PHỤ PHẨM CHẾ BIẾN DẦU ðẬU TƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔN NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH Mà SỐ: 60.54.10 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. BÙI QUANG THUẬT PGS. TS. NGÔ XUÂN MẠNH HÀ N ỘI - 2013 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Bùi Quang Thuật - Viện Công Nghiệp Thực Phẩm và PGS. TS. Ngô Xuân Mạnh - Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội ñã tận tình dìu dắt, trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ thực phẩm – Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội cùng các cán bộ của Trung tâm Dầu, hương liệu và phụ gia thực phẩm – Viện Công nghiệp thực phẩm ñã tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn của mình. Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia ñình cùng toàn thể bạn bè ñã ñộng viên, giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập cũng như quá trình hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Người thực hiện Bùi Thị Huyền Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH, SƠ ðỒ vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii PHẦN I: MỞ ðẦU 1 1.1. ðẶT VẤN ðỀ 1 1.2. MỤC ðÍCH – YÊU CẦU 2 1.2.1. Mục ñích 2 1.2.2. Yêu cầu 2 PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT ðẬU TƯƠNG, DẦU ðẬU TƯƠNG TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC 3 2.1.1. Tình hình sản xuất ñậu tương trong nước và ngoài nước 3 2.1.2. Tình hình sản xuất dầu ñậu tương trong nước và ngoài nước 6 2.2. PHỤ PHẨM CHẾ BIẾN DẦU ðẬU TƯƠNG 10 2.3. VITAMIN E 14 2.3.1. Giới thiệu về vitamin E 14 2.3.2. Tác dụng của vitamin E 17 2.4. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ VITAMIN E 19 2.5. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VITAMIN E 21 PHẦN III: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iii 3.1. VẬT LIỆU VÀ ðỊA ðIỂM NGHIÊN CỨU 24 3.2. SƠ ðỒ VÀ THUYẾT MINH SƠ ðỒ CÔNG NGHỆ THU NHẬN VITAMIN E 24 3.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 26 3.4. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 26 3.4.1. Phân tích ñánh giá chất lượng nguyên liệu phụ phẩm chế biến dầu ñậu tương 26 3.4.2. Nghiên cứu xử lý phụ phẩm chế biến dầu ñậu tương ñã ñược lựa chọn 26 3.4.3. Nghiên cứu công nghệ chiết tách các acid béo từ cặn khử mùi dầu ñậu tương 26 3.4.4. Nghiên cứu công nghệ thu nhận và tinh chế vitamin E 27 3.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 3.5.1. Các phương pháp phân tích 27 3.5.2 Phương pháp công nghệ 30 3.5.3. Phương pháp xử lý số liệu 36 PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 37 4.1. PHÂN TÍCH ðÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG PHỤ PHẨM CHẾ BIẾN DẦU ðẬU TƯƠNG 37 4.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU CẶN KHỬ MÙI 38 4.3. CÔNG NGHỆ CHIẾT TÁCH CÁC ACID BÉO TỪ CẶN KHỬ MÙI DẦU ðẬU TƯƠNG 39 4.3.1. Xác ñịnh các ñiều kiện công nghệ etyl este hóa các acid béo trong cặn khử mùi dầu ñỗ tương 40 4.3.2. Ảnh hưởng của thời gian ñến hiệu suất phản ứng etyl este hóa 42 4.3.3. Xác ñịnh các ñiều kiện công nghệ cho quá trình chưng cất phân ñoạn chân không hỗn hợp các etyl este của các acid béo 44 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iv 4.4. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU NHẬN VÀ TINH CHẾ VITAMIN E 46 4.4.1. Nghiên cứu tách phytosterol ñể thu nhận vitamin E thô 46 4.4.2. Nghiên cứu công nghệ tinh chế vitamin E 48 4.4.3. Xác ñịnh nhiệt ñộ kết tinh thích hợp cho quá trình tinh chế vitamin E 50 4.4.4. Xác ñịnh thời gian kết tinh thích hợp cho quá trình tinh chế vitamin E 50 4.5. ðÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VITAMIN E THEO TIÊU CHUẨN 51 PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 5.1. KẾT LUẬN 56 5.2. KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Sản xuất ñậu tương Việt Nam từ 2007 - 2013 5 Bảng 2.2. Sản lượng ñậu tương tại Mỹ, Brazil và Argentina trong 8 năm 2001/02- 2009/10 (triệu tấn và %/ tổng số thế giới) 6 Bảng 2.3. Sản lượng dầu ñậu tương trong nước 8 Bảng 2.4. Dầu ñậu tương: sản xuất, thương mại, và tiêu thụ (triệu tấn) 2010-2011 9 Bảng 2.5. Tỉ lệ các acid béo có trong các nguồn cặn xà phòng khác nhau (%) 12 Bảng 2.6. Hàm lượng của tocopherol và sterol trong các nguồn cặn khử mùi (g/100g) 14 Bảng 2.7. Hàm lượng vitamin E trong một số loại dầu thực vật 16 Bảng 2.8. Liều lượng vitamin E nên dùng hàng ngày [45] 20 Bảng 4.1. Thành phần chính trong cặn xà phòng dầu ñậu tương của các công ty chế biến dầu 37 Bảng 4.2. Thành phần chính trong cặn khử mùi dầu ñậ u tương của các công ty chế biến dầu 37 Bảng 4.3. Kết quả xử lý phụ phẩm chế biến dầu ñậu tương 39 Bảng 4.4. Ảnh hưởng của loại chất xúc tác ñến phản ứng etyl este hóa 40 Bảng 4.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ etanol : cặn khử mùi ñến phản ứng etyleste hóa cặn khử mùi dầu ñậu tương 41 Bảng 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tới phản ứng etyl este hóa cặn khử mùi 42 dầu ñậu tương 42 Bảng 4.7. Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình etyl este hóa 44 cặn khử mùi dầu ñậu tương 44 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vi Bảng 4.8. Ảnh hưởng của số ñĩa lý thuyết của cột tách ñến quá trình tách các etyl este của các acid béo 45 Bảng 4.9. Ảnh hưởng của áp suất chân không ñến quá trình tách các etyl este của các acid béo 45 Bảng 4.10. Kết quả lựa chọn dung môi kết tinh cho việc tách phytosterol 46 Bảng 4.11. Ảnh hưởng của số lần kết tinh ñến hiệu suất tách phytosterol 48 Bảng 4.12. Ảnh hưởng của hệ dung môi ñến quá trình tinh chế vitamin E 49 Bảng 4.13. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi ñến quá trình tinh chế vitamin E 49 Bảng 4.14. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ kết tinh ñến quá trình tinh chế vitamin E 50 Bảng 4.15. Ảnh hưởng của thời gian kết tinh ñến quá trình tinh chế vitamin E 50 Bảng 4.16. Một số chỉ tiêu chất lượng của vitamin E tinh chế thành phẩm 51 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vii DANH MỤC HÌNH, SƠ ðỒ Hình 2.1. Sản xuất ñậu tương thế giới 2011 5 Hình 2.2. Sản lượng dầu thực vật tinh luyện tại Việt Nam 2005 - 2025 7 Hình 2.3. Tình hình sản xuất dầu thực vật trên thế giới từ năm 1975-2007 9 Hình 2.4. Sơ ñồ quá trình tinh chế dầu thực vật 10 Sơ ñồ 3.1. Sơ ñồ công nghệ thu nhận vitamin E từ phụ phẩm 25 chế biến dầu ñậu tương 25 Sơ ñồ 4.1. Sơ ñồ quy trình công nghệ thu nhận vitamin E từ cặn khử mùi dầu ñậu tương 53 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 1. TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam 2. TCDDVN : Tiêu chuẩn dược ñiển Việt Nam Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 1 PHẦN I MỞ ðẦU 1.1. ðẶT VẤN ðỀ Ở Việt Nam, dầu thực vật ngày càng ñóng vai trò quan trọng trong ñời sống của con người. Nhận thức và mức sống của người dân ngày càng cao nên nhu cầu sử dụng dầu thực vật càng tăng mạnh. Năm 2005, mức tiêu thụ bình quân dầu thực vật chỉ ñạt 4,46 kg/người, nhưng ñến năm 2010 mức tiêu thụ này ñã lên ñến 7,44 kg/người. Do vậy, trong thời gian gần ñây, ngành chế biến dầu thực vật của nước ta ñã có bước phát triển mạnh mẽ với mức tăng trưởng hàng năm trên 10,49%. Năm 2009, sản lượng dầu thực vật trên cả nước ñạt ñược 706000 tấn. Với sản lượng dầu này ñã ñưa ra khoảng hơn 20 nghìn tấn cặn khử mùi (phụ phẩm của quá trình chế biến dầu). Như vậy, chúng ta có tiềm năng rất lớn ñể phát triển sản xuất vitamin E. Tuy nhiên, ở nước ta hiện nay, cặn khử mùi mới chỉ ñược sử dụng làm dầu bôi trơn cho khuôn bánh, làm phụ liệu cho thức ăn gia súc mà chưa ñược sử dụng như nguồn nguyên liệu quý giá cho sản xuất vitamin E. Cho ñến nay việc nghiên cứu công nghệ sản xuất các hoạt chất vitamin E từ nguồn nguyên liệu tự nhiên nói chung và từ nguồn phụ phẩm của quá trình chế biến dầu thực vật nói riêng còn khá mới mẻ, mới dừng ở mức nghiên cứu cơ bản, quy mô phòng thí nghiệm, chưa có công trình nghiên cứu nào ñược áp dụng vào thực tế sản xuất (quy mô công nghiệp). Các công trình nghiên cứu về vitamin E ở Việt Nam mới chỉ tập trung ñánh giá vai trò và chức năng tác dụng của các hoạt chất này trong ñiều trị, hỗ trợ ñiều trị Tại thời ñiểm hiện nay, chưa có công trình nghiên cứu nào trong nước công bố về công nghệ sản xuất và tinh chế vitamin E từ phụ phẩm trong công nghiệp chế biến dầu ñậu tương nói riêng hay từ các nguồn nguyên liệu khác nói chung. Hiện nay, trên thị trường Việt Nam ñã và ñang xuất hiện ngày càng nhiều các sản phẩm dược phẩm và thực phẩm chức năng có chứa vitamin E nhưng hầu hết chúng ñều ñược nhập từ nước ngoài. Các sản phẩm này bước ñầu ñã lấy ñược lòng [...]... ngh thu nh n vitamin E t ngu n ph ph m ch bi n d u ñ u tương ñư c th hi n trong sơ ñ 3.1 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 24 Sơ ñ 3.1 Sơ ñ công ngh thu nh n vitamin E t ph ph m ch bi n d u ñ u tương Ph ph m ch bi n d u ñ u tương X lý nguyên li u Etyl este hóa Tách các etyl este H nh p acid béo Phytosterol và vitamin E Tách phytosterol Phytosterol thô Vitamin. .. mùi d u ñ u tương có ch a các thành ph n có giá tr kinh t cao như: tocopherol-squalen, tocopherol-acid béo, tocopherol-sterol và sterol-squalene [10,17,38] ð i v i các lo i c n kh mùi có ch a nhi u tocopherol-acid béo, ngư i ta ti n thành etyl este hóa Sau ñó, ñ chi t tách các h p ch t trên nh m thu vitamin E ñ tiêu chu n cho s n xu t dư c ph m (lo i b etyl este c a các acid béo) ñã có m t s nghiên c... n d u ñ u tương 1.2.2 Yêu c u + L a ch n ph ph m ch bi n d u ñ u tương phù h p cho vi c thu nh n vitamin E + Nghiên c u x lý ph ph m ch bi n d u ñ u tương ñã ñư c l a ch n + Nghiên c u công ngh etyl este hóa + Nghiên c u công ngh thu nh n vitamin E thô + Nghiên c u công ngh tinh ch vitamin E + ðánh giá ch t lư ng ñư c s n ph m vitamin E Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông... trình chưng c t phân ño n chân không h n h p các etyl este c a các acid béo: s ñĩa lý thuy t c a c t tách phân ño n và áp su t chân không 3.4.4 Nghiên c u công ngh thu nh n và tinh ch vitamin E + Nghiên c u tách phytosterol ñ thu nh n vitamin thô + Nghiên c u công ngh tinh ch vitamin E: l a ch n h dung môi, nhi t ñ và th i gian k t tinh 3.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 3.5.1 Các phương pháp phân tích 3.5.1.1... sau chưng c t ch a ch y u phytosterol và vitamin E ñư c làm l nh và ly tâm ñ tách b các phytosterol thô Ph n d ch thu ñư c t ly tâm tách ch a vitamin E thô ñư c tinh ch ñ thu h i s n ph m vitamin E tinh s ch 3.3 N I DUNG NGHIÊN C U + Phân tích ñánh giá ch t lư ng nguyên li u ph ph m ch bi n d u ñ u tương + Nghiên c u x lý ph ph m ch bi n d u ñ u tương ñã ñư c l a ch n + Nghiên c u công ngh chi t tách... c a vitamin E các mô khác nhau có m t s dao ñ ng l n, cao nh t là mô m Vitamin E ñư c bài ti t qua da và phân Vitamin E trong phân là m t h n h p không ñư c h p thu c a vitamin E và các ch t chuy n hóa bài ti t c a m t Ngu n nguyên li u t nhiên ch a nhi u vitamin E là các lo i d u th c v t như: c d u, hư ng dương, ngô, ñ u tương, ô liu, các lo i qu , h t hư ng dương, m m m ch… Ngoài ra, vitamin E còn... [8,12,30,31] M t s nghiên c u ñã ñư c ti n hành nh m tinh s ch vitamin E b ng cách tách sterols như t o tinh th ho c phương pháp s c ký Các sterol cũng có th ñư c steryl este hóa t o ra các phân t l n hơn vitamin E nên d dàng ñư c tách ra b ng chưng c t phân ño n [23,24] ð ñánh giá ho t l c c a vitamin E trong vi c xác ñ nh ñư c ch t lư ng th c ph m thì c n ph i phân tích ñư c vitamin E, chúng ta có th... tăng tác d ng c a protein và vitamin A [33] Nhi u nghiên c u dư c h c ñã ch ng t ho t tính c a vitamin E có kh năng ch a nhi u b nh Tính ch t ch ng viêm: vitamin E c ch s peroxyde hóa các lipid b ng cách b y các g c t do s t o thành prostaglandines, là ch t trung gian sinh lý c a s viêm Vitamin E giúp ngăn ng a và kìm hãm b nh m ch vành b ng s h n ch quá trình oxy hóa c a LDL-cholesterol làm gi m xơ v... Phytosterol và vitamin E Tách phytosterol Phytosterol thô Vitamin E thô Tinh ch Vitamin E Thuy t minh công ngh Ph ph m d u ñ u tương ñư c phân tích, ñánh giá ch t lư ng và x lý nh m t o ñi u ki n t t cho vi c thu nh n vitamin E Sau ñó, ph ph m này ñư c ti n hành etyl ester hóa b ng xúc tác hóa h c (ki m hay acid m nh) Ti n hành tách etyl este Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c... i s d ng alpha tocophenol, nghĩa là vitamin E có th gây ng ñ c có tính ch n l c ñ n các t bào ung thư vú Các nghiên c u khác cũng cho th y nh ng ph n ñư c b sung vitamin E thì t l b ung thư bu ng tr ng th p hơn 67% so v i nhóm không ñư c s d ng Li u vitamin E b sung hàng ngày là 75 mg, tương ñương v i 110 ñơn v vitamin E t nhiên Ngư i ta cũng khuy n cáo: b sung vitamin E kèm v i vitamin C hàng ngày . nghệ thu nhận vitamin E từ phụ phẩm chế biến dầu ñậu tương. 1.2.2. Yêu cầu + Lựa chọn phụ phẩm chế biến dầu ñậu tương phù hợp cho việc thu nhận vitamin E. + Nghiên cứu xử lý phụ phẩm chế biến. ñậu tương ñã ñược lựa chọn. + Nghiên cứu công nghệ etyl este hóa. + Nghiên cứu công nghệ thu nhận vitamin E thô. + Nghiên cứu công nghệ tinh chế vitamin E. + ðánh giá chất lượng ñược sản phẩm. 4.4.1. Nghiên cứu tách phytosterol ñể thu nhận vitamin E thô 46 4.4.2. Nghiên cứu công nghệ tinh chế vitamin E 48 4.4.3. Xác ñịnh nhiệt ñộ kết tinh thích hợp cho quá trình tinh chế vitamin E 50