Nghiên cứu tổng hợp cetylester từ dầu hạt bụp giấm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG BẠCH TRÚC NHI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CETYL ESTER TỪ DẦU HẠT BỤP GIẤM (Hibiscus sabdariffa L.) Chun ngành : Cơng Nghệ Hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2010 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC -oOo Tp HCM, ngày 01 tháng 07 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐẶNG BẠCH TRÚC NHI Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 08/09/1984 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Chun ngành: Cơng Nghệ Hố Học MSHV: 00508403 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CETYL ESTER TỪ DẦU HẠT BỤP GIẤM (HIBISCUS SABDARIFFA L.) 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Tách tinh chế dầu từ hạt bụp giấm - Xây dựng quy trình phƣơng pháp đánh giá chất sản phẩm - Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến quy trình sản xuất sản phẩm với số loại xúc tác khác - Đánh giá chất lƣợng sản phẩm - Phối chế với số sản phẩm mỹ phẩm mẫu 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/01/2010 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/07/2010 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS LÊ THỊ HỒNG NHAN Nội dung đề cƣơng Luận văn thạc sĩ đƣợc Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) Trang KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi LỜI CẢM ƠN Với tất lịng chân thành, tơi gởi lời cảm ơn đến Lê Thị Hồng Nhan tận tình hướng dẫn, truyền đạt vốn kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho thực tốt luận văn Cảm ơn bạn thực luận văn sinh viên Phan Tấn Quốc hỗ trợ tơi hồn thành luận văn Phịng thí nghiệm Kỹ thuật Hữu trường Đại học Bách Khoa TpHCM Và tơi gởi lời cảm ơn thành kính đến ba mẹ, gia đình bạn bè ln quan tâm, động viên, khuyến khích ủng hộ tơi suốt năm học tập trường Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tất điều Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 07 năm 2010 Học viên Đặng Bạch Trúc Nhi Trang Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi ABSTRACT In this project, cetyl esters are synthesized from roselle oil (from hibiscus seeds, Hibiscus Sabdariffa L., are the waste from manufacture of dried hibiscus calyces) and cetyl alcohol with alkali and lipozyme (lipase immobilized on anionic resin) catalysts The obtain results were: With alkali catalyst (NaOH solid), cetyl esters should be carried out with cetyl alcohol/ oil (g/ g) ratio of 3/ 1, oil/ solvent (g/ ml) ratio of 1/ 1, catalyst proportion of 6% at 60oC for hrs The yield reached about 90% and composition includes C16 – 17.5%, C18:1 - 38.1 % & C18:2 - 39.0% With lipozyme catalyst which is dissolved into the phosphate sodium buffer (consists of 2M NaH2PO4 and 2M Na2HPO4, pH=7, room temperature), this reaction should be done with conditions such as: cetyl alcohol/ oil (g/ g) ratio of 3/ 1, oil/ solvent (g/ ml) ratio of 1/ 1, catalyst proportion of 9% in at 60oC for hrs The yield reached about 95% and composition includes C16 - 14.6%, C18:0 - 52.2% & C18:1 - 30.4% To evaluate the promising application, stearic acids were replaced by cetyl esters in a lotion formula (a basic cosmetic formula) The results are very useful for academic research as well as for practical application and cetyl esters are promising for commercial materials, cosmetic and industry as an emulsifier or lubricant Moreover, they help to reduce the waste and protest environment This study also contributes to increase using values of roselle seeds in Vietnam Trang Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ LỜI CẢM ƠN ABSTRACT MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH DANH SÁCH BẢNG 11 DANH SÁCH PHỤ LỤC 11 LỜI MỞ ĐẦU 14 CHƢƠNG 1.1 TỔNG QUAN 15 GIỚI THIỆU 15 1.1.1 Nguồn gốc phân bố 15 1.1.2 Đặc điểm sinh học điều kiện sinh trƣởng 16 1.1.3 Thành phần hóa học 17 1.1.4 Ứng dụng 18 1.2 DẦU BỤP GIẤM 19 1.2.1 Thành phần đặc tính hóa lý 19 1.2.2 Vai trò ứng dụng 21 1.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU WAX ESTER 23 1.3.1 Giới thiệu wax ester 23 1.3.2 Xúc tác 25 1.3.2.1 Xúc tác base 26 1.3.2.2 Xúc tác acid 28 1.3.2.3 Xúc tác enzyme 30 1.3.3 Ứng dụng wax ester 37 Trang Luận văn Thạc sĩ K2008 CHƢƠNG HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi THỰC NGHIỆM 40 2.1 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 40 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 40 2.3 QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU 42 2.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu 42 2.3.1.1 Ép dầu 42 2.3.1.2 Tẩy màu dầu 43 2.3.2 Xây dựng quy trình phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng sản phẩm 44 2.3.2.1 Xây dựng quy trình 44 2.3.2.1.1 Kiểm tra khả kết tinh sản phẩm acetone 44 2.3.2.1.2 So sánh hiệu suất phản ứng có khơng có xúc tác 44 2.3.2.1.3 So sánh hiệu suất phản ứng có khơng có n-hexan 45 2.3.2.2 Phương pháp đánh giá sản phẩm 46 2.3.2.2.1 Độ ẩm 46 2.3.2.2.2 Tỷ trọng 46 2.3.2.2.3 Chỉ số acid 47 2.3.2.2.4 Chỉ số xà phòng hóa 48 2.3.2.2.5 Chỉ số iod 48 2.3.2.2.6 Kiểm tra sắc ký mỏng 49 2.3.2.2.7 Phân tách hỗn hợp sản phẩm với độ tinh khiết cao phƣơng pháp sắc ký hấp phụ 50 2.3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến quy trình sản xuất sản phẩm với số loại xúc tác 51 2.3.4 Đánh giá chất lƣợng sản phẩm 52 2.3.5 Phối chế số sản phẩm mẫu 52 2.4 DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 53 2.5.1 Dụng cụ 53 Trang Luận văn Thạc sĩ K2008 2.5.2 Hóa chất 53 CHƢƠNG 3.1 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 55 CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU 55 3.1.1 Ép dầu 55 3.1.2 Tẩy màu dầu 56 3.2 XÂY DỰNG QUI TRÌNH VÀ PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA 61 3.2.1 Khảo sát hệ dung môi chạy sắc ký mỏng 61 3.2.2 Khảo sát khả kết tinh dùng acetone để kết tinh sản phẩm 63 3.2.3 So sánh khả phản ứng có khơng có xúc tác 63 3.2.4 So sánh khả phản ứng có khơng n-hexane 64 3.3 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG VỚI CÁC XÚC TÁC KHÁC NHAU 65 3.3.1 3.3.1.1 Thời gian phản ứng 65 3.3.1.2 Tỷ lệ cetyl alcohol dầu 67 3.3.1.3 Nhiệt độ 69 3.3.1.4 Tỷ lệ xúc tác dầu 70 3.3.2 3.4 Xúc tác lipozyme 72 3.3.2.1 Tỷ lệ xúc tác dầu 72 3.3.2.2 Thời gian phản ứng 73 3.3.2.3 Nhiệt độ 75 3.3.2.4 Nồng độ enzyme 76 ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM 78 3.4.1 Đánh giá sản phẩm 78 3.4.1.1 Tính chất ngoại quan hóa lý 78 3.4.1.2 Thành phần sản phẩm 78 3.4.2 3.5 Xúc tác NaOH rắn 65 Ứng dụng sản phẩm mỹ phẩm 81 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG XÚC TÁC 83 Trang Luận văn Thạc sĩ K2008 CHƢƠNG HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 4.1 KẾT LUẬN 84 4.2 KIẾN NGHỊ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 90 Trang Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1: Cây hoa bụp giấm 15 Hình 1.2: Hạt bụp giấm, Hibiscus Sabdariffa L 19 Hình 1.3: Minh họa cơng thức dạng wax ester 23 Hình 1.4: Cơ chế phản ứng với xúc tác base 27 Hình 1.5: Cơ chế phản ứng với xúc tác acid 29 Hình 1.6: Mơ hình Fisher (a) mơ hình Koshland (b) 32 Hình 1.7: Mơ tả chế chung xúc tác enzyme 32 Hình 1.8: Minh họa trình sản xuất wax từ nguồn nguyên liệu hồi phục đƣợc 34 Hình 1.9: Hiệu suất tổng hợp wax esters từ HTF cetyl alcohol 35oC, với xúc tác Lipozyme RMIM (●) Novozym 435 () 35 Hình 2.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu 42 Hình 2.2: Quy trình ép dầu 42 Hình 2.3: Quy trình tẩy màu dầu 43 Hình 2.4: Sơ đồ lắp bình phản ứng 54 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn cƣờng độ màu 57 Hình 3.2: Dầu trƣớc (a) sau (b) tẩy màu 58 Hình 3.3: Sản phẩm kết tinh acetone kiểm tra sắc ký mỏng với hệ dung môi n-hexane – EtOAc – AcOH (70:30:1) 63 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn hiệu suất (%) thu đƣợc theo thời gian (xúc tác NaOH rắn) 66 Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn hiệu suất (%) thu đƣợc theo tỷ lệ cetyl alcohol/ dầu 68 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn hiệu suất (%) thu đƣợc theo nhiệt độ (xúc tác NaOH rắn) 70 Trang Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn hiệu suất (%) thu đƣợc theo tỷ lệ xúc tác NaOHrắn / dầu 71 Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn hiệu suất (%) thu đƣợc theo tỷ lệ xúc tác lipozyme so với dầu (%) 73 Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn hiệu suất (%) thu đƣợc theo thời gian phản ứng (h) (xúc tác lipozyme) 74 Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn hiệu suất (%) thu đƣợc theo nhiệt độ phản ứng (oC) (xúc tác lipozyme) 75 Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn hiệu suất (%) thu đƣợc theo nồng độ lipozyme (g/ml) 77 Hình 3.12: Sản phẩm sau kết tinh acetone 78 Trang 10 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 123 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 124 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 125 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 126 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 127 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 128 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 129 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 130 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 131 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 132 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 133 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 134 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 135 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 136 Luận văn Thạc sĩ K2008 HVTH: Đặng Bạch Trúc Nhi Trang 137 ... CHƢƠNG TỔNG QUAN Trong chƣơng này, giới thiệu sơ lƣợc bụp giấm, dầu ép từ hạt bụp giấm số cơng trình nghiên cứu liên quan đến sản phẩm dạng wax ester sản phẩm từ bụp giấm Từ đƣa định hƣớng nghiên cứu. .. trị sử dụng dầu béo từ hạt bụp giấm mục tiêu đặt đề tài nghiên cứu tổng hợp sản phẩm cetyl ester từ dầu bụp giấm với quy trình tối ƣu hiệu suất hóa học xanh 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Từ mục tiêu... vùng trồng chƣa có nghiên cứu thật ứng dụng chúng Để nâng cao giá trị sử dụng dầu béo từ hạt bụp giấm mục tiêu đặt đề tài nghiên cứu tổng hợp sản phẩm cetyl ester từ dầu bụp giấm với quy trình