Dầu thực vật là loại dầu được chiết xuất, chưng cất và tinh chế từ thực vật Thành phần hóa học của dầu thực vật là các triglyxerit, hay còn gọi là trieste của axit béo và glyxerin Các triglyxerit này được chiết xuất từ thân, hạt hoặc củ quả của một số loại cây có dầu như hướng dương, thầu dầu, hạt cải…Các hạt, quả của cây đều chứa dầu nhưng từ dầu thực vật chỉ dùng để chỉ dầu của những cây có dầu với hàm lượng lớn [17] Trong tự nhiên, dầu thực vật chủ yếu tồn tại ở dạng lỏng hoặc rắn phụ thuộc vào thành phần axit béo có trong triglyxerit Nếu axit béo trong triglyxerit có chứa nhiều liên kết đôi thì dầu thực vật ở trạng thái lỏng Nếu axit béo no thì dầu thực vật tồn tại ở trạng thái rắn giống như mỡ động vật Các axit béo khác nhau tạo nên các triglyxerit khác nhau Triglyxerit dạng tinh khiết không có màu, không có vị [18]
Công thức cấu tạo chung của dầu thực vật:
Trong đó R1, R2, R3 là các gốc hydrocacbon của axit béo, khi chúng có cấu tạo giống nhau thì gọi là triglyxerit đồng nhất, nếu khác nhau thì gọi là triglyxerit hỗn hợp Các gốc axit béo không có nhánh và có chứa từ 18- 22 nguyên tử cacbon Đại bộ phận dầu thực vật có thành phần glyxerit dạng hỗn hợp
Khối lượng phân tử trung bình của dầu thực vật tùy thuộc vào loại axit béo có trong cấu tạo, nói chung nằm trong khoảng 650-970, trong đó axit béo chiếm 94-96% khối lượng Do đó, tính chất hóa học của dầu thực vật liên quan chặt chẽ đến tính chất hóa học của axit béo [19]
Các axit béo phổ biến trong dầu thực vật là axit panmitic, axit stearic, axit oleic, axit linoleic và axit linolenic
Bảng 1 1 Thành phần % của các axit béo trong một số dầu thực vật (nguồn:[19])
Tính chất vật lý của dầu thực vật: Các loại dầu thực vật có nhiệt độ nóng chảy và
nhiệt độ đông đặc khác nhau Các giá trị nhiệt độ này không ổn định, nó thường là một khoảng nhiệt độ, tùy thuộc vào thành phần hóa học và nguồn gốc chiết xuất của dầu [18] Mạch cacbon của axit béo càng dài và càng no thì nhiệt độ nóng chảy của glyxerit càng cao Cùng một chiều dài mạch cacbon, axit nào càng chứa nhiều liên kết đôi thì nhiệt độ nóng chảy càng thấp
Do phân tử dầu thực vật không phân cực nên chúng tan tốt trong các dung môi không phân cực như benzen, xăng, cloroform, cacbon tetraclorua Chúng không tan trong nước và tan ít trong rượu Độ tan của dầu thực vật phụ thuộc vào dung môi và nhiệt độ hòa tan
Màu sắc của dầu thực vật phụ thuộc vào tạp chất của nó, nhất là các chất màu hòa tan Dầu tinh khiết không màu, dầu có màu vàng là do các carotenoid (một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong dầu thực vật) và các dẫn xuất như dầu có màu xanh là của clorofin
Dầu thực vật nhẹ hơn nước, tỷ trọng vào khoảng 0,910 ÷ 0,976, mức độ không no của dầu càng lớn thì tỷ trọng của dầu càng cao [18]
STT Loại dầu Axit panmitic (%) Axit stearic (%) Các axit no khác (%) Axit oleic (%) Axit linoleic (%) Axit linolenic (%) 1
Thầu dầu (axit rixinoleic 85%- 90%)
0 2-2 3- 4 2- 4 5
2 Hướng dương 6-9 2-4 1 25- 35 55- 65
Độ nhớt của dầu thực vật cao là do có mạch cacbon dài Các loại dầu có glyxerit chứa nhiều nối đôi để lâu sẽ có độ nhớt tăng dần do phản ứng trùng hợp thông qua nối đôi trên mạch cacbon Dầu càng chứa nhiều oxy axit thì độ nhớt càng cao (dầu thầu dầu)
Dầu thực vật có nhiệt độ sôi cao, mạch cacbon của axit béo càng dài và càng no thì nhiệt độ sôi của glyxerit và dầu thực vật càng cao
Tính chất hóa học: Vì dầu thực vật là trieste nên nó có khả năng tham gia phản ứng
hóa học đặc trưng của nhóm chức este và phản ứng đặc trưng liên kết không no của axit béo trên mạch Ngoài ra, dầu thực vật còn có thể tham gia một số phản ứng đặc trưng cho nhóm hydroxyl [20]
• Tham gia phản ứng xà phòng hóa
Phản ứng thủy phân của dầu diễn ra như sau:
C3H5(OCOR)3 + 3H2O ↔ 3RCOOH + C3H5(OH)3
Phản ứng qua quá trình trung gian tạo thành các diglycerit và monoglycerit Nếu trong quá trình phân hủy có mặt kiềm thì sẽ tạo thành muối kiềm của axit béo (thành phần chính của xà phòng)
C3H5(OCOR)3 + 3NaOH ↔ 3RCOONa + C3H5(OH)3
Đây là phản ứng thủy phân cơ bản trong quá trình sản xuất xà phòng và glyxerin từ dầu thực vật
• Phản ứng hydro hóa
Phản ứng hydro hóa là phản ứng cộng hydro vào nối đôi của axit béo không no có trong dầu Khi hydro kết hợp vào nối đôi của axit béo sẽ làm cho dầu thực vật ở trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn giống dầu động vật [20] Dầu thực vật nếu được hydro hóa hoàn toàn cũng giống hệt như mỡ cừu Vì vậy, trong thực tế sản xuất có trường hợp chỉ hydro hóa một phần
Hydro hóa chọn lọc một số loại dầu thực vật để làm tăng độ bền của dầu, chẳng hạn hydro hóa dầu đậu tương, hàm lượng axit linolenic giảm từ 9% xuống 1% ứng với chỉ số Iot từ 130 xuống 115 Phương pháp này chỉ thực hiện ở nhiệt độ cao 195oC, áp suất lớn, trong thời gian 30 phút [20]
Hydro hóa toàn bộ là để tạo ra chất béo rắn là sản phẩm trung gian để sản xuất ra magarine hoặc sản xuất mỡ nhũ hóa Thực hiện ở nhiệt độ thấp nhưng thời gian dài hơn và nồng độ xúc tác lớn hơn 10 lần [20]
Phản ứng hydro hóa làm ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của dầu vì nó làm giảm axit béo cần thiết, hàm lượng vitamin và thay đổi màu sắc của các chất màu carotenoid Phản ứng hydro hóa có ý nghĩa thực tiễn quan trọng vì có thể chuyển dầu thể lỏng sang thể rắn thay thế cho mỡ động vật
• Tham gia phản ứng este hóa trao đổi
Các triglyxerit trong điều kiện có mặt của các xúc tác như H2SO4, HCl, có thể bị este hóa với rượu bậc 1 tạo thành este của các axit béo và rượu đa chức [21]
Ví dụ: este hóa trao đổi với rượu etylic:
C3H5(OCOR)3 + 3C2H5OH ↔ C3H5(OH)3 + 3RCOOC2H5
• Phản ứng trùng hợp
Do có nhiều nối đôi nên các phân tử axit béo tham gia trùng hợp tạo nên cao phân tử, cũng có thể trùng hợp qua các sản phẩm oxy hóa [21] Nếu dầu có chứa nối đôi càng nhiều thì càng dễ xảy ra phản ứng trùng hợp
• Phản ứng chuyển este hóa
Ở điều kiện nhiệt độ 110-160oC môi trường thích hợp, nhất là khi có mặt nước và có mặt chất xúc tác (C2H5COONa, CH3COOH), các axit béo trong cùng một triglyxerit hoặc giữa các triglyxerit có thể đổi chỗ cho nhau Từ phản ứng này có thể thu được các mono và diglyxerit bằng cách tiến hành với một lượng triglyxerit dư ở 200oC trong môi trường chân không hoặc khí trơ [21] Sự chuyển hóa este không làm biến đổi các axit béo nhưng do thay đổi vị trí các axit béo trên triglyxerit nên khả năng chuyển hóa triglyxerit có thể bị thay đổi Do đó, sự hấp thụ của muối axit béo có thể thay đổi theo