Báo cáo về quy trình chiết xuất dầu cá

Trang1 Đề tài: dầu cá Lớp HC06TP Trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chi Minh Khoa Kỹ Thuật Hoá Học Môn: Hoá học thực phẩm BÀI BÁO CÁO Giáo viên hướng dẫn : Tôn Nữ Minh Nguyệt Sinh viên thực : Vũ Phương Thanh Nguyễn Hoàng Minh Lê Phú Quốc Bảo 11/2007 Trang2 Đề tài: dầu cá Lớp HC06TP A Giới thiệu chung dầu cá  Dầu cá hỗn hợp triglyceride acid béo, gồm nhiều lọai axit béo khơng no có lợi cho thể  Dầu cá khác với dầu gan cá Dầu gan cá sử dụng để cung cấp vitamin A vitamin D Trong dầu cá cung cấp nhiều axit béo cần thiết đặc biệt nhóm axit béo omega3.Muốn có đủ nhu cầu Omega-3 cần thiết uống số lượng lớn dầu gan cá, nguy hiểm có nguy bị ngộ độc thặng dư vitamin A vitamin D I.Thành phần hóa học dầu cá: o Triglixerit: este axit béo glixerin.Đây thành phần quan trọng chủ yếu dầu cá o Các axit béo tự do: chiếm khỏang từ 1% đến 10% tùy lọai dầu o Các chất hòa tan khác vitamin A,D,E hay nguyên tố vi lượng: chiếm từ 0.2% đến 10% o Dầu cá chứa tới 82.72% axit béo chưa bão hịa Trong đó, axit béo chưa có nhiều nối đơi chiếm khỏang 35.59%; axit béo thuộc nhóm omega-3 chiếm 17.04% Tỷ lệ lọai axit thay đổi tùy thuộc vào phương pháp tách lọc mục đích sản xuất dầu cá o Hàm lượng Cl- :0.23% o Hàm lượng Ca2+ : 0.047% Nguyên tố vi lượng Mg Na P Zn Fe Al Se Hàm lượng(mg/kg) 24.6 37.57 51.8 220 15.33 14.43 7.62 A Vitamin A D E IU/g 458 240 1.21 B Trang Đề tài: dầu cá Lớp HC06TP Bảng IA Hàm lượng nguyên tớ vi lượng IB Hàm lượng vitamin o Ngoài cịn ngun tố siêu vi lượng có tỷ lệ nhỏ giới hạn cho phép, không gây nguy hại hến sức khỏe: As, Cd, Hg, Pb II.Nguồn gốc: o Dầu cá chiết từ đặc biệt mỡ cá o Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất dầu cá cá biển mỡ cá biển có nhiều axit béo cần thiết thể o Ngày người ta xác định thành phần mỡ cá basa Việt Nam_cá nước ngọt, ni bè dịng sơng Mêkơng khơng có đủ thành phần acid béo khơng no – acid béo thiết yếu mà cịn có thành phần DHA o Trong tương lai gần nhà khoa học làm giàu DHA tiến tới tách DHA từ mỡ cá Basa khỏi phải nhập ngoài, để bổ sung vào sản phẩm thực phẩm nhằm góp phần cho em sau thông minh hơn, khỏe mạnh hơn, đẹp III Tính chất vật lý dầu cá:  Không tan nước, tan dung môi hữu  Dạng nhũ tương nước tạo mùi vị khó chịu  Tồn dạng lỏng nhiệt độ thường  Đa số có màu vàng, riêng dầu cá hồi có màu đỏ  Khơng có điểm nóng chảy xác định, nhiệt độ nóng chảy ln nằm khỏang VD: Dầu cá hồi có t0nc từ -700C đến 13.50C Dầu cá minh thái có t0nc từ -350C đến 150C  Nhiệt độ nóng chảy thấp dầu cá có chứa axit béo khơng no nhiều nối đôi  Nhiệt dung riêng: nằm khỏang VD: Dầu cá hồi 0.8 đến 2.3 J/g/C Dầu cá minh thái 0.6 đến 3.5 J/g/C Hình Dầu cá thơng thường Hình Dầu cá hồi IV.Tính chất hóa học: Các phản ứng hóa học xảy triglixerit axit béo IV.1 Phản ứng glixerit: a)Phản ứng thủy phân: CH2OCOR1 CH2OH CHOCOR2 + H2O -> CHOH + R1COOH +R2COOH + R3COOH CH2OCOR3 CH2OH b)Phản ứng xà phịng hóa: CH2OCOR1 CH2OH CHOCOR2 + NaOH -> CHOH + R1COONa +R2COONa + R3COONa Trang Đề tài: dầu cá Lớp HC06TP CH2OCOR3 CH2OH c)Phản ứng chuyển este d)Phản ứng oxin : phản ứng polime hoá bề mặt, tạo màng IV.2 Phản ứng axit béo: c)Phản ứng mêtyl hóa nhóm cacboxyl R-COOH + N2-CH2 -> R-COOCH3 + N2 R-COOH + CH3-OH -> R-COOCH3 + H2O d)Phản ứng oxy hóa cắt mạch: R1-HC=CH-R2 + [O] -> RCHO + RCOOH KMnO4,PH8-9 e)Phản ứng oxy hóa tạo peoxit: R1-HC=CH-R2 + O2 -> R1-HC - CH-R2 I I O-O f)Phản ứng cộng hợp halogen: R1-HC=CH-R2 + Br2 -> R1-HBrC-CHBr-R2 g)Phản ứng hiđrơ hóa: R1-HC=CH-R2 + H2 -> R1-H2C-CH2-R2 V.Chỉ tiêu dầu cá Theo tiêu chuẩn Codex STAN 19_2001 tiêu chất lượng dầu cá dùng làm thực phẩm (chưa qua tinh luyện) đánh giá theo tiêu chí sau:  Màu: tùy theo đặc tính loại sản phẩm  Mùi vị: tùy theo đặc tính loại sản phẩm khơng mùi vị  Hàm lượng xà phịng ≤ 0.05 m/m  Chỉ số acid ≤ mg KOH/g  Chỉ số peroxide ≤ 10 meq/kg  Kim loại nặng: o Fe ≤ mg/kg o Cu ≤ 0.4 mg/kg VI.Đánh giá chất lượng dầu cá Hiện nhiều phương pháp hóa lý cảm quan phát triển để đáng giá chất lượng dầu cá, thường dùng là:  Độ ẩm: ẩm dầu dẫn đến rỉ sét thiết bị chứa kim loại Điều góp phần đẩy nhanh oxy hóa dầu diện Fe làm xúc tác Ẩm nguyên nhân làm tăng dần acid tự dầu bảo quản  Màu sắc: màu nâu vàng ánh dầu cho biết loại dầu dễ tinh luyện dầu có màu nâu mờ đục khó tinh luyện  FFA: acid béo tự do, số cho biết lượng acid béo tự có dầu  Chỉ số iod: đánh giá mức độ không no dầu cá  Chỉ số peroxyde P_anosidine (pAv): đo mức độ oxy hóa hợp chất  dầu cá thành sản phẩm oxy hóa bậc I bậc II  Kim loại vết Fe, Cu: chất xúc tác cho trình oxy hóa xảy dầu béo  Lưu huỳnh: xem độc tố Tuy nhiên độc tính cịn tùy dạng hợp chất mà diện Trang Đề tài: dầu cá  Photphor: tồn dạng photphatide chất nhũ hóa Lớp HC06TP B Thành phần axit béo dầu cá o Là chất acid béo thiết yếu nằm nhóm chất béo khơng bão hịa đa thể Thiết yếu thể khơng thể tự tổng hợp mà cần phải nhờ thực phẩm mang vào o Tùy theo loại dầu cá mà nồng độ OMEGA-3 thay đổi từ 100mg đến 700mg chất EPA+DHA o Chúng thành phần dinh dưỡng mà nhà nghiên cứu phát hiện, đặt tên cách 20 năm lúc bệnh tim mạch nguyên nhân gây tử vong hàng đầu quốc gia cơng nghiệp, nhiều người xem vị cứu tinh họ o Axit béo tìm thấy nhiều loại cá nước lạnh, đặc biệt cá hồi, cá thu, cá mòi, cá ngừ, cá tuyết cá trích o Nguồn cung cấp loại axit béo thiết yếu khác rau xanh: rau má, rau cải, tảo biển, rau bồ công anh rau sam, nhiều loại hạt (bắp, bông, đậu nành), số loại dầu thực vật (dầu hoa anh thảo, dầu đậu nành, dầu hạnh nhân, dầu lanh, dầu cải, dầu gai) o Các lọai rau xanh kể cung cấp tiền chất ALA_alpha linoleic axit cho trình biến đổi thành EPA DHA mà thơi Vì vậy, để cung cấp DHA EPA, bổ sung vào phần ăn: cá, trứng gà mái ni thực phẩm hỗn hợp có trộn thêm 20% hạt lanh Trứng gà loại nầy to có chứa 0.4g Omega-3, số nầy 8mg DHA sữa vắt từ bò cho ăn phần đặc biệt có hạt lanh chất DHA cá I.Eicosapentaenoic(EPA) o o o o o o Trong tiếng Hy Lạp “eicosa” có nghĩa 20, tiền tố “penta” có nghĩa , “En” từ dùng để hợp chất có chứa nối đơi anken.Vậy eicosapentaenoic axit hợp chất 20 cacbon, phân tử có nhóm axitcacboxylic nối đơi Là axit béo không no, CTPT C20H 30O2 Nhiệt độ nóng chảy khỏang từ -54.4 đến -53.8 độ C EPA ko có nhiệt độ sơi nhiệt độ cao, chất bị phân hủy Chính nhiệt độ nóng chảy thấp cho ta thấy dạng tồn thông thường mà ta thấy axit béo dạng lỏng Trong CTCT nối đôi dạng cis,thường axit dạng trans ko có lợi cho thể Một phần nhỏ EPA thể tổng hợp từ axit béo ALA, trình chuyển hóa diễn chậm Thêm nữa, nhiều ALA có liên quan với khả gia tăng nguy ung thư tiền liệt tuyến, phần lại phải bổ sung lọai thực phẩm tôm, sò,cá hay dầu cá Trang Đề tài: dầu cá Lớp HC06TP Hình 3: Cấu trúc không gian EPA II.Docosahexaenoic(DHA): o Trong tiếng Hy Lạp “docosa” có nghĩa 22, tiền tố “hexa” có nghĩa , “En” từ dùng để hợp chất có chứa nối đơi anken.Vậy axit docosahexaenoic hợp chất 22 cacbon, phân tử có nhóm axitcacboxylic nối đôi o Là lọai axit béo khơng no, CTPT C22H32O2 o Nhiệt độ nóng chảy khỏang –44.2 đến -44.10 C o Tương tự EPA, DHA ko có nhiệt độ sơi o Trong CTCT nối đơi dạng cis o DHA tảng cấu tạo mô não, thành phần chủ yếu chất xám võng mạc ( % não người trưởng thành có chứa đến 60% chất béo, chủ yếu acid béo khơng no 40% DHA chiếm khoảng ¼ não người.) o DHA tổng hợp từ ALA trình diễn chậm đặc biệt trẻ sơ sinh o Được thấy nhiều loài thủy sản sữa mẹ.Sữa mẹ có nhiều DHA khả hấp thụ DHA vào máu chuyển chúng vào sữa Trang Đề tài: dầu cá Lớp HC06TP Hình 4: Cấu trúc không gian DHA EPA DHA có đầy đủ tính chất hóa học axit béo khơng no tham gia vào phản ứng:  phản ứng oxy hóa cắt mạch tạo anđêhit  phản ứng oxy hóa tạo peoxit  phản ứng cộng với halogen  phản ứng hyđro hóa III.Q trình chuyển hóa ALA,EPA,DHA  Alpha linoleic axit axit béo ko no chứa nối đôi dạng cis Sở dĩ ALA, EPA DHA gộp chung vào nhóm axit béo omega3 phân tử chúng chứa nối đơi vị trí thứ tính từ gốc mêtyl qua  Sự chuyển hóa ALA,EPA DHA mơ tả hình bên Trang Đề tài: dầu cá Lớp HC06TP Cung cấp Rau xanh, hạt lanh Chuyển đổi qua lại Chuyển đổi Chuyển đổi Phân tử trung gian Cung cấp Cá nước lạnh, dầu cá Rong biển tươi Cung cấp Sơ đồ chuyển hoá ALA,EPA,DHA IV.Thành phần axit khác có dầu cá Tên axit CTPT Linoleic C17H31COOH Tos (o C) Tonc (oC) 299 (14mmHg) -5 13,4 Oleic C17H33COOH Arachidonic C19H31COOH 280 (100mmHg) -49,5 Cấu tạo Trang Đề tài: dầu cá Myristic C14H28O2 Palmitic C16H32O2 25 (100mmHg ) 268 (100mmHg) Palmitoleic C16H30O2 140 – 141 (5mmHg) Stearic C18H36O2 213 (5mmHg) Lớp HC06TP 53,9 63,1 -0,5 – 0,5 69,6 V Nhu cầu trung bình ngày chúng ta: vào khoảng 500 mg EPA+DHA Tuy nhiên tổ Chức Y Tế Thế Giới (WHO) khuyến cáo nhu cầu EPA+DHA từ 0,3g đến 0,5g/ngày làm giảm thiểu bệnh lý nghẽn mạch vành C QUY TRÌNH SẢN XUẤT DẦU CÁ TRONG CƠNG NGHIỆP CHU TRÌNH SẢN XUẤT DẦU CÁ TRONG CÔNG NGHIỆP Cá Cátươi tươi Dầu trung hòa Cá nấu Ép bỏ bã Nước +tạp chất dầu trung hòa làm Dung dịch lỏng (ly tâm) Axit tạp chất dầu làm cacbonhoạt tính ly tâm Tẩy dầu lọc Trang 10 Đề tài: dầu cá Dầu cá thô trung hòa kiềm,loại axit béo tự axit béo tự Lớp HC06TP Dầu tẩy, làm lọc Làm lạnh, kết tinh lọc lại lần stearin dầu cá bổ sung chất bảo quản Cá nấu lên sau ép bỏ bã thu phần chất lỏng lại Dung dịch lỏng ly tâm để lọai nước tạp chất, lúc trở thành dầu cá thơ Tiến hành phản ứng trung hịa điều kiện thích hợp để lọai bỏ axit béo tự do, sau ly tâm để thu dầu cá chứa hàm lượng triglixerit cao Tiếp đó, dầu cá làm cacbon hoạt tính lọc Dầu cá lọc tiếp tục tẩy để dầu có độ Cuối dầu loại stearin phương pháp làm lạnh kết tinh lọc.Cuối cùng, bổ sung thêm chất bảo quản đề có sản phẩm dầu cá hịan chỉnh D.Lợi ích dầu cá với người  Các axit béo dầu cá đẩy mạnh việc sản xuất chất chống kết tụ tiểu cầu (prostacyclin I3), đồng thời làm giảm tổng hợp chất thúc đẩy kết dính tiểu cầu (lenko trien B4) Nhờ đó, nguy hình thành cục máu đơng giảm hẳn  DHA giúp tránh tình trạng rung tâm thất thiếu máu cục bộ, đồng thời đẩy mạnh việc cung cấp máu cho tim  Các nghiên cứu người chứng minh, DHA EPA cá làm giảm đáng kể hàm lượng triglycerid máu từ 25% đến 30%, nhờ giảm nguy nhồi máu tim  Cải thiện chức nội mô cách làm tăng giãn mạch ôxit nitric gây nên  Các Omega-3 có tác dụng ức chế tăng sinh tế bào trơn, nhờ làm giảm phát triển xơ vữa động mạch  Giảm eicosanoit gây viêm,làm tăng sức miễn dịch, ngừa bệnh viêm khớp, viêm ruột, chứng suy nhược, đặc biệt bệnh thận hạn chế phát triển khối ung thư vú  Ngừa tượng trầm cảm bệnh lú lẫn  Bổ não, cải thiện trí nhớ, tăng khả tập trung, giúp cho phát triển hệ thần kinh Trang 11 Đề tài: dầu cá Lớp HC06TP  Trị ngăn chặn nhiều lọai ung thư hữu hiệu(bảo vệ da khỏi tác động xấu ánh nắng mặt trời tia UV  Giúp bảo vệ chống lại bệnh ban da có tuổi, ngun nhân làm mù mắt hội chứng khơ mắt chức tuyến nước mắt hoạt động không tốt giác mạc bị sẹo  Giúp da khơ tóc thô ráp trở nên mịn màng, trơn mượt  Tuy nhiên , dùng nhiều dầu cá bị nơn mửa tiêu lỏng Vì tính chất gây loãng máu dầu cá, uống 3g Omega-3 ngày bị chảy máu cam.Dùng dầu cá cách thường xuyên gây xuất huyết da xuất huyết nội ạt Quá liều gây thiếu máu, chí gây đột quỵ Vì vậy, cần có ý kiến bác sĩ E.ng dụng dầu cá  Trong thực phẩm o Được bổ sung vào phần ăn o Dầu cá dạng rắn hay sử dụng thành phần margarine shortening Các loại margarine làm từ dầu thực vật thường “ tái kết tinh ” bảo quản, margarine trở nên cứng dễ vỡ vụn Do dầu cá chứa nhiều acid béo mạch dài, ngắn khác nên margarine làm từ dầu cá trở nên mềm o Bổ sung vào thức ăn thủy sản nhằm góp phần cung cấp acid béo cần thiết Về nguyên tắc dầu cá sử dụng sản phẩm thực phẩm Tuy nhiên, điền dẫn đến số vấn đề mặt cảm quan sản phẩm có mùi vị “cá” Thêm vào tính nhạy cảm dầu cá oxy hóa, thời gian sử dụng sử dụng giảm đáng kể  Trong dược phẩm: o Sản xuất viên nang dầu cá bổ sung cho người thiếu ALA, DHA… hay chữa bệnh  Trong cơng nghiệp: o Dựa vào đặc tính khơng no cao acid béo, dầu cá ứng dụng kỹ thuật sơn dầu (vecni), sản xuất dầu bôi trơn chất chống thấm o Sản xuất sữa giàu omega3, DHA cách trộn thêm DHA cá vào hỗn hợp dùng nuôi bò sửa F.Những biến đổi dấu cá trình chế biến bảo quản  Biến đổi trình nhiệt: bị mềm hoá lỏng gia nhiệt vừa phải nhiệt độ cao dầu bị phá huỷ theo bước: _ 200-2900C : axit béo nhiều nối đôi bị phân huỷ _390-4800C : axit béo nối đôi bị phân huỷ _490-6000C : axit béo no bị phân huỷ  Phản ứng hidro hoá: làm giảm gốc không no  Phản ứng chuyển este: làm thay đổi tính chất vật lý dầu cá  Phản ứng xà phòng hoá : làm trung hoà axit béo tự  phản ứng tạo nhũ tương nước gay mùi vị khó chịu Trang 12 Đề tài: dầu cá Lớp HC06TP  Sự ôi hoá : nguyên nhân hư hỏng dầu cá Khi bảo quản lâu tác dụng nhiều nhân tố ánh sáng, không khí , nhiệt độ, nước vi sinh vật….dầu cá bị thay đổi trạng thái, màu sắc có mùi vị khó chịu  Ôi hoá thuỷ phân : tính độc hại xử lý Không enzyme nguyên nhân chủ yếu Có enzyme: tạo sản phẩm axit béo  Ôi hoá oxy hoá hoá học: Xảy nối đôi axit béo không no Tạo sản phẩm gây mùi hôi , độc hại xử lý *Cách bảo quản dầu cá  Dầu cá ổn định, dễ bị phân hủy ánh sáng, nhiệt độ cao, tác dụng oxi, dầu cá dễ trở nên hơi, dầu cá thị trường cịn pha thêm vitamin E chất chống oxy hóa để dầu cá khỏi trở nên hơi,ngồi người ta bổ sung gelatin glycerin vào dầu cá  Bào chế viên nang mềm: ngăn tiếp xúc với không khí  Để nơi thoáng mát có nhiệt độ thấp để tránh phản ứng thuỷ phân, ôi hóa xảy  Bảo quản chai có màu sẩm nhằm hạn chế ảnh hưởng tia sáng xúc tác phản ứng ôi hoá G.Các bước tinh chế dầu cá phịng thí nghiệm Q trình thủy phân  Dầu mỡ thơ, sau thu nhận, đem thủy phân thu lấy sản phẩm acid béo, sau ta tiến hành kết tinh phân đoạn nhiệt độ thấp Sau kết tinh dung dịch hình thành pha, pha lỏng chứa nhiều axit béo có nhiệt độ đơng đặc thấp nhiệt độ kết tinh, pha rắn chứa nhiều axit béo có nhiệt độ đơng đặc cao nhiệt độ kết tinh  Khi thủy phân xong ta thu dược dung dịch lỏng có màu nâu đỏ, tiến hành q trình trích li hexane để thu hồi hồn tồn axit Q trình kết tinh nhiệt độ thấp Hòa tan dầu cá dung môi cần khảo sát, với tỉ lệ dung môi định Lắc để dầu tan hoàn toàn dung môi Thực kết tinh cách cho vào tủ đông (ở nhiệt độ cần khảo sát) với thời gian kết tinh ngày Quá trình lọc Trang 13 Đề tài: dầu cá Lớp HC06TP *Sau kết tinh xong, ta tiến hành tách pha cách lọc qua giấy lọc thu lấy pha lỏng lọc pha rắn lọc Quá trình lọc thực tủ đông nhằm ổn định nhiệt độ lọc *Các acid no kết tinh lại nằm giấy lọc,các acid không no dạng lỏng qua giấy lọc Ta thu pha, pha lỏng lọc pha kết tinh lọc *Sau lọc xong, hai pha đem ngồi, nhiệt độ phịng, pha kết tinh tan ra, dùng dung môi để tráng hết dầu giấy lọc Quá trình khử nước *Các pha thu lọc qua Na2SO4 khan nhằm tách hoàn toàn nước lẫn dầu cá Sau lọc xong, dùng dung môi để rửa Na2SO4 nhằm thu hết lượng dầu *Sau ta tiến hành quay mẫu dầu dung môi, đuổi hết dung môi thu lấy acid béo tinh khiết *Khi cô quay xong ta đem cân, xác định xác lượng axit béo no (pha kết tinh) lượng axit béo không no (pha lỏng) thu Q trình phân tích mẫu Q trình xử lí số liệu: Hiệu suất thu hồi = (% axit pha lỏng * % pha lỏng thu được)/ % axit mẫu nguyên liệu đầu ** Kết luận chung o Để thu lượng EPA cao ta thực trích li với thông số sau Dung môi: acetone Nhiệt độ kết tinh: -70độC Tỉ lệ dung môi: 1:10 o Để thu lượng DHA cao ta thực q trình kết tinh với thơng số: Nhiệt độ kết tinh: -70độC Dung môi : acetone Tỉ lệ dung môi: 1:10 Hay Dung môi :hexane Nhiệt độ kết tinh: -70độC Tỉ lệ dung môi: 1:20 o Để thu lượng DHA vaø EPA cao ta thực q trình kết tinh với thông số: Nhiệt độ kết tinh: -70độC Dung môi : acetone Tỉ lệ dung môi: 1:10 Trang 14 Đề tài: dầu cá *♣♣♣* Lớp HC06TP ... hợp chất 20 cacbon, phân tử có nhóm axitcacboxylic nối đôi Là axit béo không no, CTPT C20H 30O2 Nhiệt độ nóng chảy khỏang từ -54.4 đến -53.8 độ C EPA ko có nhiệt độ sơi nhiệt độ cao, chất bị... “En” từ dùng để hợp chất có chứa nối đơi anken.Vậy axit docosahexaenoic hợp chất 22 cacbon, phân tử có nhóm axitcacboxylic nối đơi o Là lọai axit béo không no, CTPT C22H32O2 o Nhiệt độ nóng chảy... hợp để lọai bỏ axit béo tự do, sau ly tâm để thu dầu cá chứa hàm lượng triglixerit cao Tiếp đó, dầu cá làm cacbon hoạt tính lọc Dầu cá lọc tiếp tục tẩy để dầu có độ Cuối dầu loại stearin phương