PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.2 Nghiên cứu phản ứng este chéo hóa một số mỡ động vật với xúc tác Zn,P/Al 2O
với phản ứng este chéo hóa một số mỡ động vật.
3.2 Nghiên cứu phản ứng este chéo hóa một số mỡ động vật với xúc tác Zn,P/Al2O3 Zn,P/Al2O3
Phản ứng este chéo hóa là một phản ứng thuận nghịch. Hiệu suất và các phản ứng phụ của phản ứng phụ thuộc rất nhiều vào xúc tác sử dụng. Khi sử dụng xúc tác sẽ làm tăng hiệu suất phản ứng. Nhưng tùy thuộc vào bản chất của xúc tác có thể gây ra các phản ứng phụ khác nhau. Nếu sử dụng xúc tác là một bazơ mạnh sẽ có thể gây ra hiện tượng chuyển vị vị trí của nối đôi trong các sản phẩm, hoặc làm quay cấu hình từ cis sang trans, chuyển các axit béo không thay thế thành trans fat. Nếu sử dụng xúc tác axit mạnh sẽ gây ra hiện tượng phân nhánh hoặc cắt mạch Cacbon của các axit béo. Vì vậy cần lựa chọn xúc tác có tính axit phù hợp với quá trình phản ứng êm dịu nhằm làm tăng hiệu suất phản ứng và tránh các phản ứng phụ không mong muốn. Với những đánh giá về lực axit, diện tích bề mặt riêng,.. như trên, chúng tôi lựa chọn mẫu MA-3 làm xúc tác cho phản ứng này. Mặt khác quá trình phản ứng này còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như nhiệt độ, thời gian phản ứng, tỉ lệ ancol:dầu. Do đó việc nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đó rất quan trọng. Sau đây chúng tôi sẽ đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đó.
3.2.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ etanol:dầu
Tỉ lệ etanol:dầu ảnh hưởng rất nhiều đến sự hình thành các sản phẩm este hóa. Trong luận văn này, chúng tôi nghiên cứu các tỉ lệ etanol:dầu là 5:1, 10:1 và 15:1. Kết quả được thể hiện trong bảng 13 sau:
Bảng 13: So sánh hiện tượng tạo nhũ ở các mẫu với tỉ lệ etanol:dầu khác nhau
STT Tỉ lệ etanol:dầu Hiện tượng tạo nhũ sau khi rửa
1 5:1 Tạo nhũ nhiều
2 10:1 Tạo nhũ ít
3 15:1 Không xuất hiện nhũ
Từ bảng so sánh trên ta có thể thấy: nếu tỉ lệ etanol:dầu thấp thì các axit béo chưa được este hóa hết, sau khi rửa còn ở dạng nhũ tương, không đạt tiêu chuẩn để đưa vào phân tích GC-MS. Khi tăng tỉ lệ etanol:dầu lên sẽ làm hiện tượng tạo nhũ giảm đi, các axit được chuyển sang dạng este một cách triệt để hơn. Và đến tỉ lệ etanol:dầu là 15:1 thì không còn thấy xuất hiện nhũ sau khi rửa, sản phẩm có thể tiếp tục được phân tích bằng GC-MS. Lượng etanol nhiều cũng làm giảm nhiệt độ phản ứng xuống do etanol có nhiệt độ sôi thấp. Điều này rất quan trọng vì nhiệt độ của phản ứng ảnh hưởng rất nhiều tới hiệu suất và các phản ứng phụ.
3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới phản ứng este chéo hóa
Để đánh giá tác động của nhiệt độ phản ứng đến sự hình thành sản phẩm, chúng tôi tiến hành phản ứng este chéo hóa mỡ gà công nghiệp ở hai nhiệt độ: mẫu mỡ gà công nghiệp ở 800C (kí hiệu mẫu là CN1) và mẫu mỡ gà công nghiệp ở 500C (kí hiệu là CN2), cả hai đều thực hiện với tỉ lệ etanol:dầu là 15:1 (không tạo nhũ sau khi rửa), thời gian phản ứng là 12 giờ. Thành phần % sản phẩm của hai mẫu này được thể hiện ở bảng sau: (sắc ký đồ sản phẩm hai mẫu ở phụ lục số 8 và số 9).
Từ bảng so sánh thành phần sản phẩm và hàm lượng % sản phẩm hai mẫu ở hai nhiệt độ như trên, có thể thấy nhiệt độ phản ứng ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành sản phẩm. Ở mẫu CN1 có thêm sản phẩm oxi hóa khác với mẫu CN2. Điều này có thể được giải thích là do nhiệt độ phản ứng ở mẫu CN1 cao hơn ở mẫu
CN2 tạo điều kiện thuận lợi hơn cho phản ứng oxi hóa. Vậy nhiệt độ phản ứng thích hợp cho phản ứng este chéo hóa, tránh phản ứng phụ là 500C. Đây là nhiệt độ tương đối thấp.
Bảng 14: Thành phần % sản phẩm của hai mẫu CN1 và CN2
STT Sản phẩm Mẫu CN1 Mẫu CN2 Thời gian lưu Thành phần % Thời gian lưu Thành phần % 1 Etyl tetradecanoat 14.682 0.789 12.928 1.257 2 Etyl hexadecanoat 16.780 14.954 14.933 7.540 3 Etyl 9-hexadecanoat 16.595 11.478 15.210 19.498 4 Etyl linoleat 18.982 19.372 17.610 5 Etyl oleat 19.180 41.795 17.742 60.312 6 Etyl octadecanoat 19.418 4.693 18.006 5.784 7 (Z) 2-hydroxy-1- (hydroxymetyl)etyl 9- octadecenoat 22.939 1.167 0 0
Như vậy xúc tác được tổng hợp ở trên đã làm thuận lợi cho phản ứng este chéo hóa về mặt nhiệt độ. Và đây là ưu điểm rất đáng quan tâm của xúc tác này.
3.2.3 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới phản ứng este chéo hóa
Phản ứng este chéo hóa là một phản ứng thuận nghịch, thời gian phản ứng thường lâu, ảnh hưởng nhiều tới thành phần sản phẩm có thể đánh giá được bằng GC-MS. Ở đây chúng tôi nghiên cứu phản ứng ở các thời gian là 6 giờ, 8 giờ, 10 giờ và 12 giờ với mỡ cá quả giữ nguyên tỉ lệ etanol:dầu là 15:1, nhiệt độ phản ứng là 500C. Kết quả được thể hiện ở bảng 15.
Bảng 15: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới phản ứng este hóa STT Thời gian phản ứng (giờ) Hiện tượng
1 6 Chủ yếu là nhũ tương
2 8 Nhũ tương ít
3 10 Gần như không còn nhũ
Từ bảng 15 có thể thấy, nếu thời gian phản ứng ngắn (6 giờ và 8 giờ) gây ra hiện tượng tạo nhũ do các axit béo trong mỡ cá quả chưa được chuyển hết thành dạng este. Ở các thời gian 10 và 12 giờ gần như không thấy hiện tượng tạo nhũ nữa, nên chúng tôi mang hai mẫu này đi thực hiện phân tích GC-MS và kí hiệu hai mẫu tương ứng là CQ1 (phục lục số 12) và CQ2 (phụ lục số 13). Kết quả so sánh thành phần % các sản phẩm được thể hiện trong bảng 16.
Bảng 16: Thành phần % sản phẩm trong phản ứng este chéo hóa hai mẫu CQ1 và CQ2
STT Sản phẩm Mẫu CQ1 Mẫu CQ2 Thời gian lưu Thành phần % Thời gian lưu Thành phần % 1 Etyl tetradecanoat 13.551 3.109 9.948 3.036 2 Etyl 9-hexadecanoat 17.046 5.585 11.926 5.759 3 Etyl hexadecanoat 17.481 19.918 12.203 18.703 4 Etyl linoleat 21.372 17.136 14.828 15.970 5 Etyl oleat 21.702 33.015 14.960 6 Etyl octadecanoat 22.203 4.616 14.882 7 Etyl 11,14,17-eicosatrienoat (ETE) 25.487 1.445 14.682 1.225 8 Etyl 5,8,11,14,17- eicosapentanoat (EPA) 30.170 1.825 23.375 9 (Z,Z,Z,Z) Etyl 5,8,11,14- eicosatetraenoat Axit arachidonic (AA) 0 0 23.361 2.154 10 (Z,Z,Z) Etyl 9,12,15-
octadecatrienoat Axit anpha linolenic (ALA)
Từ bảng 16 trên có thể thấy, ở cả hai mẫu CQ1 và CQ2 đều thấy xuất hiện hai thành phần axit 11,14,17-eicosatrienoic (ETE) và axit 5,8,11,14,17- eicosapentanoic (EPA). Đây đều là các axit thuộc loại omega-3 quan trọng, đặc biệt là EPA là chất có hoạt tính chống ung thư rất mạnh. Nguyên nhân là do khi mắc bệnh ung thư, người bệnh bị suy mòn do các tế bào ung thư tạo phản ứng tăng viêm và phóng thích các chất dị hóa gây hiện tượng thủy phân protein (ly giải đạm). Quá trình này khiến người bệnh chán ăn, cơ thể mất nhiều năng lượng, giảm sút các khối cơ dẫn đến tình trạng bất động, suy tim-phổi và tử vong. 20%-30% trường hợp tử vong do ung thư chính là do tình trạng suy mòn gây ra. EPA là một loại acid béo Omega - 3 chuỗi dài với nhiều nối đôi mà cơ thể không thể tự tổng hợp được, có tác dụng đặc hiệu trên chuỗi mắt xích bệnh lý qua cơ chế kháng viêm và làm giảm mức độ hoạt động của yếu tố gây thủy phân protein. Vì vậy EPA được sử dụng trong quá trình kìm hãm ung thư.
Ngoài ra, với thời gian phản ứng 12 giờ, ở mẫu CQ2 thấy xuất hiện thêm hai thành phần là Axit arachidonic (AA) và axit anpha linolenic (ALA). Đây cũng là hai axit béo không thay thế quan trọng. Cả ALA và AA đều được sử dụng làm tiền chất để tổng hợp DHA và EPA trong cơ thể, ảnh hưởng đến sức khỏe và sự tăng trưởng của cơ thể (hình 1).
Như vậy, với sự có mặt của ALA và AA trong mẫu CQ2, có thể thấy thời gian tối ưu để các axit béo không thay thế quan trọng trong mỡ chuyển hóa thành este và có thể phát hiện được nhờ GC-MS là 12 giờ.
3.2.4 Phản ứng etyl este chéo hóa một số mỡ khác
Theo kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng este hóa như trên, có thể kết luận được điều kiện tối ưu cho phản ứng này là: phản ứng diễn ra với tỉ lệ etanol:dầu là 15:1, nhiệt độ phản ứng duy trì ở 500C, thời gian phản ứng là 12 giờ. Cũng ở điều kiện tối ưu đó, chúng tôi thực hiện tiếp các phản ứng etyl este chéo hóa một số mỡ động vật khác như: mỡ gà ri (kí hiệu là GN), mỡ cá trắm (CT). Kết quả sắc ký đồ mẫu mỡ gà ri được thể hiện ở hình sau:
Hình 17: Sắc ký đồ sản phẩm phản ứng este chéo hóa mẫu GN
Thành phần % hàm lượng các sản phẩm thu được trong mẫu GN cụ thể như sau:
Bảng 17: Thành phần % sản phẩm trong phản ứng este chéo hóa mẫu GN
STT Chất Thời gian lưu (phút) Thành phần %
1 Etyl tetradecanoat 14.683 0.690 2 Etyl 9-hexadecanoat 16.556 3.690 3 Etyl hexadecanoat 16.793 20.581 4 Etyl linoleat 18.904 20.278 5 Etyl oleat 18.996 43.772 6 Etyl octadecanoat 19.273 6.225
Từ kết quả phân tích trên, so sánh với thành phần hai mẫu CN1 và CN2, có thể thấy thành phần hai loại mỡ gà công nghiệp và mỡ gà ri không khác nhau về thành phần các sản phẩm hình thành. Ở cả hai mẫu mỡ gà đều thấy sự xuất hiện của omega-6 như axit linoleic và có thêm cả omega 9. Axit linoleic là axit béo omega 6 đặc biệt, vì cơ thể con người không thể tổng hợp được chúng và cơ thể đòi hỏi axit linoleic cho quá trình trao đổi chất của cơ thể. Chính vì thế mà loại axit béo này cần phải được cung cấp qua nguồn thực phẩm cho cả người lớn lẫn trẻ em. Axit này được xem như là một loại chất béo tích cực vì giúp ngăn ngừa các bệnh về tim mạch. Từ các loại axit béo thiết yếu đó, cơ thể có thể sản xuất ra một loạt các chất dẫn xuất omega 3 (DHA), và omega 6 (axit arachidonique), mà một trong số đó rất
cần thiết cho sự phát triển của trẻ, cũng như yểm trợ đắc lực cho hệ thần kinh. Ngoài ra người ta còn tìm thấy sự hiện diện của chúng với một số lượng lớn ở trong não và võng mạc. Khi thiếu axit linoleic và các axit omega-6 béo khác trong chế độ ăn uống sẽ sinh ra những nguyên nhân như tóc khô, rụng tóc và làm lâu khỏi các vết thương. Axit oleic là một axit béo omega-9, cũng là một axit béo tương đối quan trọng. Axit này có thể gây cản trở quá trình phát triển của bệnh loạn dưỡng chất trắng não thượng thận (ALD), một căn bệnh béo phì có thể gây phá hủy não và tuyến thượng thận. Không những thế axit oleic còn có thể làm giảm huyết áp.
Tuy nhiên, ở hai loại mỡ gà này thì hàm lượng omega-6 và omega-9 khác nhau. Lượng axit oleic trong mỡ gà công nghiệp nhiều hơn trong mỡ gà ri nhưng lượng axit linoleic trong mỡ gà ri lại nhiều hơn trong mỡ gà công nghiệp. Điều này có thể là do sự khác nhau trong thành phần thức ăn của hai loại gà công nghiệp và gà ri gây ra. Mà omega-9 là thành phần cơ thể có thể tự tổng hợp được còn omega-6 thì không. Vì vậy có thể thấy mỡ gà ri có thành phần dinh dưỡng tốt hơn mỡ gà công nghiệp.
Với mỡ cá trắm ta có thành phần % sản phẩm thu được như sau:
Bảng 18: Thành phần % sản phẩm trong phản ứng este chéo hóa mẫu CT
STT Chất Thời gian lưu (phút) Thành phần %
1 Etyl dodecanoat 12.457 0.330 2 Etyl tetradecanoat 14.686 2.103 3 Etyl pentadecanoat 15.715 0.282 4 Etyl 9-hexadecanoat 16.585 6.855 5 Etyl hexadecanoat 16.823 19.234 6 Etyl linoleat 18.972 11.300 7 Etyl oleat 19.104 46.227 8 Etyl octadecanoat 19.368 5.273
9 Etyl 11-eicosenoat (Axit gondoic)
So sánh kết quả GC-MS mẫu CT và các mẫu mỡ gà trên, có thể nhận thấy ngoài các thành phần giống với mỡ gà, mỡ cá trắm có thêm một thành phần rất đáng quan tâm là axit eicosenoic với hàm lượng % là 1.424%. Axit eicosenoic hay còn gọi là axit gondoic là một omega-9. Omega-9 không phải là các axit béo không thay thế như omega-3, 6 vì hai lý do: thứ nhất là các omega-9 có thể được tổng hợp trong cơ thể con người từ các axit không no, và vì vậy không nhất thiết phải có mặt trong khẩu phần ăn, thứ hai là do các omega-9 không có nối đôi ở vị trí C số 6 tính từ cuối mạch nên không thể tạo thành các eicosanoit, là các hoocmon cục bộ, gây ảnh hưởng trực tiếp lên các tế bào đích gần chúng. Tuy nhiên axit eicosenoic nói riêng và các omega-9 nói chung vẫn có ảnh hưởng rất lớn đến cơ thể con người. Chúng có tác dụng phòng ngừa bệnh tim mạch rất tốt, là một trong những tiền chất cấu tạo nên tế bào não bộ, có tác dụng làm giảm mỡ máu, đồng thời ngăn ngừa, làm biến chất những mảng xơ vữa trong thành lòng mạch. Ngoài ra chúng còn có vai trò quan trọng trong cấu trúc da và đặc biệt là tầng sừng, vì chúng ngăn ngừa hiện tượng mất nước giữa các lớp da,…
Như vậy mỡ cá trắm có giá trị dinh dưỡng cao hơn mỡ gà nhiều. Tuy nhiên khi so sánh với thành phần của hai mẫu CQ1 và CQ2 thì ở mẫu CT không thấy xuất hiện các omega 3 quan trọng như trong hai mẫu kia.