Luận án tiến sĩ tổng hợp một số dung môi sâu trên cơ sở 2 alkylben zimidazole, choline chloride và ứng dụng tách

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - LÊ THỊ THANH XUÂN TỔNG HỢP MỘT SỐ DUNG MÔI SÂU TRÊN CƠ SỞ 2-ALKYLBENZIMIDAZOLE, CHOLINE CHLORIDE VÀ ỨNG DỤNG TÁCH CHIẾT OMEGA-3,6,9 TRONG MỠ CÁ BASA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC TP HCM – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - LÊ THỊ THANH XUÂN TỔNG HỢP MỘT SỐ DUNG MÔI SÂU TRÊN CƠ SỞ 2-ALKYLBENZIMIDAZOLE, CHOLINE CHLORIDE VÀ ỨNG DỤNG TÁCH CHIẾT OMEGA-3,6,9 TRONG MỠ CÁ BASA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 44 01 14 LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Hồ Sơn Lâm TS Cù Thành Sơn TP.HCM – 2021 i LỜI CẢM ƠN Với lòng trân trọng biết ơn sâu sắc, Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Hồ Sơn Lâm TS Cù Thành Sơn đạo, hướng dẫn tận tình, sâu sát giúp đỡ Nghiên cứu sinh suốt trình thực hoàn thành luận án Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Thầy, Cô Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng - Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam động viên giúp đỡ Nghiên cứu sinh trình thực luận án Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc Học viện Khoa học Công nghệ, Ban Lãnh đạo Khoa Hóa Bộ phận đào tạo Học viện giúp đỡ Nghiên cứu sinh suốt thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Đồng Tháp bạn đồng nghiệp, bạn bè động viên, ủng hộ tạo điều kiện giúp đỡ Nghiên cứu sinh suốt trình học tập Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Bộ Giáo dục Đào tạo hỗ trợ kinh phí để Nghiên cứu sinh hoàn thành luận án Tp HCM, ngày tháng năm 2021 Tác giả luận án Lê Thị Thanh Xuân ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất số liệu, kết trình bày luận án trung thực chưa có cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Lê Thị Thanh Xuân iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH x MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược chất lỏng ion 1.2 Dung môi sâu (DES-deep eutectic solvent) hệ chất lỏng ion 1.2.1 Sơ lược hình thành phát triển ứng dụng DES 1.2.2 Cơ sở khoa học hệ DES 10 1.3 Sơ lược cá basa, cá tra Việt Nam hàm lượng Omega-3,6,9 cá 12 1.3.1 Giới thiệu cá basa, cá tra 12 1.3.2 Trữ lượng cá basa, cá tra hàm lượng omega cá 13 1.4 Giá trị ứng dụng Omega-3,6,9 sống 14 1.4.1 Những nghiên cứu mặt dược lý omega người 14 1.4.2 Giới thiệu chất béo 14 1.4.3 Phân loại aicd béo 15 1.4.4 Giới thiệu omega 16 1.5 Một số phương pháp tách chiết Omega-3,6,9 21 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 23 2.1 Hóa chất, ngun liệu, dụng cụ tiến hành thí nghiệm 23 2.1.1 Hóa chất, nguyên liệu 23 2.1.2 Dụng cụ tiến hành thí nghiệm 23 2.2 Chuẩn bị nguyên liệu cá basa, cá tra 24 2.2.1 Qui trình xử lý nguyên liệu 24 2.2.2 Phương pháp chiết acid béo từ phụ phẩm 26 2.3 Các hệ DES tổng hợp sử dụng luận án 27 2.3.1 Hệ choline chloride/urea đồng đẳng 288 2.3.2 Hệ methanol/urea hệ ethylene glycol/benzimidazole 28 iv 2.4 Tổng hợp DES sở choline chloride/urea đồng đẳng 31 2.5 Tổng hợp 2-alkylbenzimidazole hệ DES 32 2.5.1 Tổng hợp 2-alkylbenzimidazole 32 2.5.2 Kết hợp ethylene glycol với 2-alkylbenzimidazole để tạo thành hệ DES 34 2.6 Phương pháp phân tích thành phần hóa học nguyên liệu sản phẩm 34 2.6.1 Phân tích hợp chất omega phương pháp GC-FID 34 2.6.2 Các phương pháp phân tích cấu trúc DES 35 2.6.3 Các phương pháp xác định tính chất lý DES 36 2.6.4 Phương pháp tính tốn hiệu suất 377 2.7 Phương pháp chiết tách Omega-3,6,9 khỏi acid béo 37 2.7.1 Thiết bị kỹ thuật thực tách Omega-3,6,9 khỏi acid béo 37 2.7.2 Tỷ lệ chất tham gia phản ứng tách omega 388 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Kết chiết cao acid béo phận cá basa, cá tra 40 3.1.1 Kết chiết xuất mỡ nguyên sinh 40 3.1.2 Kết chiết xuất thịt cá (phile) .40 3.1.3 Kết chiết xuất mỡ cá thu từ phụ phẩm .41 3.2 Kết phân tích định danh hợp chất chiết từ cá basa, cá tra 42 3.2.1 Kết phân tích định danh dịch chiết mỡ nguyên sinh 42 3.2.2 Kết phân tích định danh dịch chiết thịt (phile) 42 3.2.3 Kết phân tích định danh dịch chiết mỡ phụ phẩm 42 3.2.4 Kết luận nguyên liệu 44 3.2.5 Methyl ester nguyên liệu (mỡ phụ phẩm cá basa) 45 3.3 Kết tổng hợp DES sở choline chloride với urea đồng đẳng 47 3.3.1 Kết phân tích FTIR TGA 47 3.3.2 Tính chất vật lý mẫu DES sở choline chloride 52 3.4 Kết tổng hợp 2-alkylbenzimidazole hệ ethylene glycol/benzimidazole 52 3.4.1 Kết phân tích hợp chất dạng 2-alkylbenzimidazole 52 3.4.2 Hệ dung dịch ethylene glycol/alkylbenzimidazole 62 3.5 Kết làm giàu tách Omega-3,6,9 khỏi hỗn hợp acid béo) 62 3.5.1 Tách làm giàu Omega-3,6,9 hệ methanol/urea 62 3.5.2 Tách làm giàu Omega-3,6,9 hệ choline chloride .69 v 3.5.3 Tách làm giàu Omega-3,6,9 hệ ethylene glycol/benzimidazole .76 3.6 So sánh đánh giá hiệu làm giàu tách Omega-3,6,9 83 3.6.1 Khả làm giàu Omega-3,6,9 chưa tách 83 3.6.2 Khả tách pha (lỏng rắn) .86 3.6.3 Khả tách hợp chất phần lỏng 87 3.6.4 So sánh chất lượng Omega-3 tách sản phẩm lỏng 89 3.6.5 Kết luận chung hệ DES 90 KẾT LUẬN .91 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 93 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 PHỤ LỤC vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ĐBSCL: Đồng Sông Cửu Long FA: Saturated fatty acid UFA: Unsaturated fatty acid MUFA: monounsaturated fatty acid PUFA: polyunsaturated fatty acid DHA: Docosahexaenoic acid EPA: Eicosapentaenoic acid ALA: Alpha linolenic acid LA: Linoleic acid DPA: Docosapentaenoic acid GLA: Gamma linolenic acid DGLA: Dihomo gamma linolenic acid LDL: Low densitynlipoprotein HDL: High density lipoprotein EAA: Essential amino acids EFA: Essential fattyl acids ILs: Ionic liquids PILs: Protic ionic liquids APILs: Aprotic ionic liquids Emin: 1-ethyl-3-methylimidazolium Bmin: 1-butyl-3-methylimidazolium DES: Deep euteetic solvent EG: Ethylene glycol NADES: Natural deep eutectic solvents GC-MS: Gas chromatography mass spectrometry FTIR: Fourier transform infrared spectroscopy NMR: Nuclear magnetic resonance DSC: Differential scanning calorimetry TGA: Thermogravimetric analysis GC-FID: Gas chromatography flame ionization detector vii ME: Methyl ester Me/U: Methanol/Urea Ch/U: Choline chloride/ Urea Ch/MU: Choline chloride/ Methyl urea Ch/Thi: Choline chloride/ Thiourea Ch/MThi: Choline chloride/ Methyl thiourea Benz-C5: 2-Pentylbenzimidazole Benz-C7: 2-Heptylbenzimidazole Benz-C8: 2-Octylbenzimidazole Benz-C9: 2-Nonylbenzimidazole viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Hóa chất sử dụng thí nghiệm 23 Bảng 2.2 Thành phần nguyên liệu ban đầu từ cá basa, cá tra 24 Bảng 2.3 Tỷ lệ khối lượng tổng hợp mẫu DES 27 Bảng 2.4 Tỷ lệ methanol/urea cho mẫu 30 Bảng 2.5 Các chất 2-alkylbenzimidazole hiệu suất 33 Bảng 2.6 Tỷ lệ khối lượng phần lỏng phần rắn phụ thuộc vào DES 38 Bảng 3.1 Kết chiết xuất phần mỡ nguyên sinh 40 Bảng 3.2 Kết chiết xuất phần thịt (phile) 40 Bảng 3.3 Kết chiết xuất mỡ thu từ phụ phẩm 41 Bảng 3.4 Sản phẩm dịch chiết từ mỡ nguyên sinh 42 Bảng 3.5 Sản phẩm dịch chiết từ thịt 42 Bảng 3.6 Sản phẩm dịch chiết mỡ từ phụ phẩm 43 Bảng 3.7 Tổng hàm lượng acid béo dạng Omega-3,6,9 43 Bảng 3.8 Các hợp chất omega mỡ phụ phẩm 43 Bảng 3.9 Phần trăm acid béo dạng Omega-3,6,9 44 Bảng 3.10 Hàm lượng hợp chất trước sau ester hóa 45 Bảng 3.11 Thành phần hóa học acid béo metylester nguyên liệu 45 Bảng 3.12 Các thành phần nguyên liệu (methyl ester) 46 Bảng 3.13 Tính chất vật lý DES sở choline chloride 52 Bảng 3.14 Tính chất vật lý hệ dung dịch ethylene glycol/benzimidazole 62 Bảng 3.15 Tỷ lệ % khối lượng sản phẩm sau khuấy 63 Bảng 3.16 Kết hiệu suất tách hệ methanol/urea 64 Bảng 3.17 Thành phần hàm lượng chất phần lỏng hệ Me/U 66 Bảng 3.18 Khối lượng sản phẩm lỏng sau chiết 67 Bảng 3.19 Các hợp chất Omega-3 sản phẩm lỏng 67 Bảng 3.20 Hiệu suất tách hợp chất hệ methanol/urea 69 Bảng 3.21 Thành phần hợp chất sau khấy trộn với hệ choline chloride 69 Bảng 3.22 Khối lượng sản phẩm sau phối trộn với hệ choline chloride 70 Bảng 3.23 Kết hiệu suất tách hệ choline chloride 71 Bảng 3.24 Thành phần hàm lượng chất phần lỏng hệ choline 73 Phụ lục 24 GC-MS 2-Octylbenzimidazole Phụ lục 25 GC-MS 2-Nonylbenzimidazole Phụ lục 26 Phổ 1H-NMR 2-Pentylbenzimidazole Phụ lục 27 Phổ 13C-NMR 2-Pentylbenzimidazole Phụ lục 28 Phổ 1H-NMR 2- Heptylbenzimidazole Phụ lục 29 Phổ 13C-NMR 2- Heptylbenzimidazole Phụ lục 30 Phổ 1H-NMR 2-octylbenzimidazole Phụ lục 31 Phổ 13C-NMR 2-Octylbenzimidazole Phụ lục 32 Phổ 1H-NMR 2-nonylbenzimidazole Phụ lục 33 Phổ 13C-NMR 2-Nonylbenzimidazole ... với luận án có nội dung * Mục tiêu đề tài - Tổng hợp hệ dung môi sâu sở choline chloride với hợp chất, 2- alkylbenzimidazole/ethylene glycol xác định cấu trúc chúng - Sử dụng dung môi sâu tổng hợp. .. khoa học cao việc tách làm giàu Omega-3,6,9 hệ dung môi xanh rẻ tiền, chúng tơi đề xuất thực cơng trình ? ?Tổng hợp số dung môi sâu sở 2- alkylbenzimidazole, choline chloride ứng dụng tách chiết Omega-3,6,9... 28 8 2. 3 .2 Hệ methanol/urea hệ ethylene glycol/benzimidazole 28 iv 2. 4 Tổng hợp DES sở choline chloride/ urea đồng đẳng 31 2. 5 Tổng hợp 2- alkylbenzimidazole hệ DES 32 2.5.1 Tổng hợp