[Tóm tắt] Luận án Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp axít béo omega 3 và omega 6, vitamin E, phytosterol từ cặn khử mùi dầu đậu tương

ỷ phân hỗn hợp etyl este của các axit béo - Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch NaOH 2N/hỗn hợp etyl este đến quá trình thuỷ phân hỗn hợp etyl este của các axit b o: 0 7/1; 0 8/1; 0 9/1 và 1/1 (v/w). - Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thuỷ phân đến quá trình thuỷ phân hỗn hợp etyl este của các axit b o: Nhiệt độ: 50 60 và 700C; Thời gian: 40 45 và 50 phút. 2.2.2.3. Nghiên cứu công nghệ làm giàu hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 - Tỷ lệ urê/hỗn hợp ax t b o: 1,6/1; 2,0/1; 2,4/1; 2,8/1 - Tỷ lệ etanol/hỗn hợp ax t b o (theo trọng lượng): 6/1; 7/1; 8/1; 9/1 - Nhiệt độ tạo phức: 0; 5; 10 và 150C - Thời gian tạo phức: 2 0; 2 5; 3 0 và 3 5h 2.2.2.4. Nghiên cứu công nghệ tách phytosterol 9 - Dung môi kết tinh phytosterol: metanol etanol axeton n-hexan và ete petrol - Tỷ lệ dung môi kết tinh/hỗn hợp sản phẩm: 1 5/1; 2/1; 2 5/1 và 3/1 - Nhiệt độ kết tinh khác nhau: 0 5 10 và 150C - Thời gian kết tinh: 10 11 12 và 13h - Số l n kết tinh phytosterol: 1 2 và 3 l n a. Tinh chế vitamin E bằng phương pháp trích ly lỏng- lỏng với hệ dung môi chọn lọc - Hệ dung môi tr ch ly lỏng – lỏng: etanol : n-butanol (9:1); etanol : etyl axetat (9:1); etanol: aceton (9:1); etanol : nước (9 5:0 5); etanol : nước (9:1) và Etanol : nước (8,5:1,5) - Tỷ lệ dung môi/vitamin E thô: 1/1; 1 5/1; 2/1 và 2 5/1 - Số l n tr ch ly: 1 2 và 3 l n b. Nghiên cứu xác định nhiệt độ kết tinh lạnh Khảo sát nhiệt độ kết tinh (ripening temperature) ở các mức -5, -10, -15 và -200C c. Nghiên cứu lựa chọn hệ dung môi rửa giải cho quá trình tinh chế vitamin E bằng phương pháp sắc ký cột Tiến hành khảo sát tinh chế vitamin E b ng sắc ký cột silica gel (0,063 - 0,200 m) với các hệ dung môi r a giải: HDM 1: n-Hexan : etyl acetat : etanol : 8 : 1: 1 HDM 5: n-Hexan : etanol: 9 : 1 HDM 2: n-Hexan : dietyl ete : etanol: 8 : 1 : 1 HDM 6: n-Hexan : dietyl ete: 9 : 1 HDM 3: n-Hexan : etyl acetat : 9 : 1 HDM 7: n-Hexan : dietyl ete: 8 : 2 HDM 4: n-Hexan : etanol: 8 : 2 Quá trình tách cột được theo dõi b ng TLC để thu nhận vitamin E tinh khiết. 2.3. Phƣơng pháp xử lý số liệu Số liệu được x lý b ng chư ng trình ph n m m IRRISTAT 4.0. CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu lựa chọn và xử lý nguồn phụ phẩm chế biến dầu thực vật cho mục đích thu nhận hỗn hợp các axít béo omega 3 và omega 6, phytosterol và vitamin E 3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn nguồn phụ phẩm chế biến dầu thực vật cho mục đích thu nhận hỗn hợp các axít béo omega 3 và omega 6, phytosterol và vitamin E Sau khi phân t ch thành ph n ch nh của c n kh m i c n xà ph ng của đâu đậu tượng đ u cọ và d u hạt cải đã lựa chọn được c n kh m i d u đậu tư ng là nguyên liệu ph hợp cho việc thu nhận ax t b o omega 3 và omega 6 phytosterol và vitamin E 3.1.2. Nghiên cứu xử lý cặn khử mùi dầu đậu tương cho mục đích thu nhận hỗn hợp các axít béo omega 3 và omega 6, phytosterol và vitamin E Đã tiến hành x lý các mẫu c n kh m i d u đậu tư ng theo hai phư ng pháp Phư ng pháp 1: Loại nước trực tiếp b ng Na2SO4. Phư ng pháp 2: Loại nước khi c n kh m i được h a tan trong n-hexan. Kết quả cho thấy c n x lý c n kh m i d u đậu tư ng theo phư ng pháp 2 do độ ẩm của c n kh m i sau s lý đạt yêu c u (< 1%). C n kh m i d u đậu tư ng sạch thu được sau x lý đem phân t ch các chỉ số hóa lý và các thành ph n hóa học kết quả được trình bày ở các bảng 3.4 3.5 3.6 và 3.7. Bảng 3.4. Chỉ số hóa lý và thành phần hóa học của cặn khử mùi dầu đậu tương sau khi xử lý Nội dung Cặn khử mùi dầu đậu tƣơng của công ty Tƣờng An Cái Lân Quang Minh Độ ẩm (%) 0,45 0,50 0,55 10 Chỉ số axit (mg KOH/g) 153,3 141,6 148,4 Chỉ số este (mg KOH/g) 2,4 3,4 2,9 Axit b o (%) 77,8 72,5 75,6 Vitamin E (%) 9,2 8,9 8,8 Phytosterol (%) 4,9 5,1 5,2 Các thành ph n khác (%) 7,6 13,0 9,8 Bảng 3.5. Thành phần các axit béo của cặn khử mùi dầu đậu tương sau khi xử lý TT Tên axít béo (%) Cặn khử mùi dầu đậu tƣơng của công ty Tƣờng An Cái Lân Quang Minh 1 Pentadecanoic (C15:0) - - 1,52 2 Palmitic (C16:0) 9,95 12,56 10,67 3 Stearic (C18:0) 3,15 4,05 5,34 4 Oleic (C18:1) 25,52 23,59 26,86 5 Vaccenic (C18:1) 1,71 - - 6 Linoleic (C18:2) 52,92 52,25 49,9 7 Linolenic (C18:3) 5,15 6,15 4,93 8 Eicosenoic (C20:1) 0,42 - 0,78 9 Arachidic (C20:0) - 1,40 - Bảng 3.6. Các dạng VTM E trong cặn khử mùi dầu đậu tương sau khi xử lý T T Dạng tocopherol (%) Cặn khử mùi dầu đậu tƣơng của công ty Tƣờng An Cái Lân Quang Minh 1 -Tocopherol 22,54 13,79 13,51 2 -Tocopherol 1,36 1,44 1,29 3 -Tocopherol 59,37 68,62 61,02 4 -Tocopherol 16,73 16,15 24,18 Bảng 3.7. Các dạng phytosterol trong cặn khử mùi dầu đậu tương sau khi xử lý TT Dạng Phytosterol (%) Cặn khử mùi dầu đậu tƣơng của công ty Tƣờng An Cái Lân Quang Minh 1 Beta-sitosterol 49,35 46,68 47,21 2 Stigmasterol 25,81 26,97 26,54 3 Campesterol 24,84 26,45 26,25 T các kết quả phân t ch thu được, c n kh m i d u đậu tư ng t Công ty D u thực vật Tường An được lựa chọn vì có nhi u và phổ biến ở Việt Nam h n 3.2. Nghiên cứu CN thu nhận hỗn hợp axit béo từ cặn khử mùi dầu đậu tƣơng 3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thu nhận hỗn hợp axit béo từ cặn khử mùi dầu đậu tương Qua tham khảo tài liệu t định hướng nghiên cứu và các kết quả thăm d nghiên cứu sinh đã hình thành nên hai phư ng pháp thu nhận đồng thời cả ba sản phẩm hỗn hợp axit b o vitamin E và phytosterol để t đó tìm ra phư ng pháp hữu hiệu cho việc thu nhận ba nhóm hoạt chất này. Sự khác biệt của hai phư ng pháp này ở công đoạn thu nhận hỗn hợp axit b o phư ng pháp 1 s dụng kỹ thuật etyl este hóa các axit b o trong c n kh m i rồi tách các etyl este của các axit b o b ng phư ng pháp chưng cất phân đoạn chân không nhờ sự chênh lệch đáng kể nhiệt độ sôi của etyl este này so với vitamin E và phytosterol. Phư ng pháp 2 s dụng kỹ thuật xà ph ng hóa các axit b o thành các chất xà ph ng tan tốt trong nước nên dễ dàng tách ra khỏi vitamin E 11 phytosterol và các chất hữu c khác. Tiến hành thu nhận hỗn hợp axit b o t c n kh m i d u đậu tư ng đã qua x lý (mỗi mẫu 100g) b ng hai phư ng pháp này. Kết quả được thể hiện trong bảng 3.8. Bảng 3.8. Kết quả lựa chọn phương pháp thu nhận hỗn hợp axit béo từ cặn khử mùi dầu đậu tương Phƣơng pháp Hiệu suất thu nhận (%) Nhận xét Hỗn hợp axit béo Phytosterol Vitamin E Etyl ester hoá 89,81 83,45 81,27 Hỗn hợp axit có màu vàng đẹp Xà ph ng hoá 88,60 84,79 14,43 Hỗn hợp axit có màu nâu sáng phư ng pháp đ n giản và chi ph thấp h n Phư ng pháp etyl este hóa được lựa chọn là phư ng pháp th ch hợp cho việc thu nhận hỗn hợp axit b o (phytosterol và vitamin E) t c n kh m i d u đậu tư ng. 3.2.2. Nghiên cứu lựa chọn chất xúc tác và tỷ lệ chất xúc tác cho quá trình etyl este hoá cặn khử mùi dầu đậu tương Chất xúc tác có ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất phản ứng etyl este hóa. Theo tài liệu tham khảo và kinh nghiệm nghiên cứu nghiên cứu sinh lựa chọn các chất xúc tác hóa học: KOH NaOH H2SO4 và xúc tác sinh học: các enzim cố định lipaza Lipozyme RM IM Lipozyme TL IM để khảo sát cho quá trình etyl este hóa các axit b o trong c n kh m i d u đậu tư ng. Kết quả khảo sát lựa chọn chất xúc tác và tỷ lệ chất xúc tác cho quá trình etyl este hoá được trình bày ở đồ thị 3.1 và 3.2. Đã lựa chọn được chất xúc tác là axit H2SO4 và tỷ lệ giữa axit H2SO4/ khối lượng c n kh m i d u đậu tư ng là 0 6%. Đồ thị 3.1. Ảnh hưởng của chất xúc tác đến quá trình etyl este hóa cặn khử mùi dầu đậu tương 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 KOH NaOH H2SO4 Lipozyme RM IM Lipozyme TL IM Chất xúc tác H iệ u s u ấ t (% ) Hiệu suất etyl este hóa (%) Đồ thị 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ H2SO4 đến quá trình etyl este hóa 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 0,4 0,6 0,8 1 Tỷ lệ H 2SO 4 H iệ u s u ấ t et yl e st e (% ) Hiệu suất etyl este (%) 3.2.3. Nghiên cứu xác định các điều kiện thích hợp cho phản ứng etyl este hoá các axit béo trong cặn khử mùi dầu đậu tương Nghiên cứu sinh đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng etyl este hóa các axit b o trong c n kh m i d u đậu tư ng và đã xác định được chất xúc tác là H2SO4 với 0 6% (so với KL c n kh m i) và các đi u kiện công nghệ th ch hợp cho phản ứng này khi s dụng etanol v a là dung môi v a là chất tham gia phản ứng: Tỷ lệ etanol/các axit b o 20/1 (mol/mol); nhiệt độ phản ứng: 700C với thời gian là 80 phút. Qua quá trình etyl este hóa các axit béo trong cặn khử mùi dầu đậu tương và chưng cất phân đoạn chân không (với số đĩa lý thuyết 15 đĩa, áp suất chân không khoảng 5mbar) đã thu được sản phẩm etyl este của các axit béo có độ tinh khiết: 98,47% với hiệu suất thu nhận cho toàn bộ quá trình này là: 88,76%. 3.2.4. Nghiên cứu công nghệ chưng cất phân đoạn chân không các etyl este của các axit béo Sau phản ứng etyl este hoá các axit b o trong c n kh m i d u đậu tư ng hỗn hợp sản phẩm phản ứng trong etanol được đuổi kiệt dung môi trên thiết bị cô quay chân 12 không. Sau đó hỗn hợp sản phẩm được h a tan trong etyl axetat rồi được r a b ng nước đến pH trung t nh để loại axit vô c . Tiếp đó làm khan hỗn hợp trong etyl axetat b ng Na2SO4 trong 2h lọc loại bỏ c n vô c và cô kiệt dung môi trên thiết bị cô chân không để thu được hỗn hợp sản phẩm. Tiếp đó c n tiến hành chưng cất phân đoạn chân không để thu nhận etyl este của các axit b o t hỗn hợp sản phẩm. Qua khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình chưng cất phân đoạn chân không đã xác định được số đĩa lý thuyết của cột tách phân đoạn ph hợp nhất là 15 đĩa. Áp suất chân không: 2-5 mbar (nhiệt độ chưng cất: 198 - 2250C) đảm bảo cho sản phẩm chất lượng tốt. Đồ thị 3.6. Ảnh hưởng của số đĩa lý thuyết đến quá trình chưng cất các etyl este của axit béo 84 86 88 90 92 94 96 98 100 0 15 30 Số đĩa lý thuyết H à m l ư ợ n g e st e ( % ) Hàm lượng este (%) Đồ thị 3.7. Ảnh hưởng của áp suất chân không đến quá trình chưng cất các etyl este của axit béo 87 88 89 90 91 92 93 94 95 2 5 10 Áp suất chân không H iệ u s u ất t ác h ( % ) Hiệu suất tách (%) 3.2.5. Nghiên cứu công nghệ thuỷ phân hỗn hợp etyl este của các axit béo Hỗn hợp etyl este của các axit b o (sản phẩm của quá trình chưng cất phân đoạn chân không) được thủy phân bởi dung dịch NaOH 2N (trong etanol 70%) với các đi u kiện: tỷ lệ giữa dung dịch NaOH 2N/hỗn hợp etyl este là 0 9/1 (ml/g) nhiệt độ: 600C và thời gian: 45 phút. Sau khi thủy phân, trung h a lượng ki m dư (axit hóa) b ng dung dịch H2SO4 18% đến pH khoảng 4 - 5 sẽ thu được hỗn hợp axit b o tự do (99,5%). 3.3. Nghiên cứu công nghệ làm giàu hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 S dụng phư ng pháp tạo phức với urê để làm giàu hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 trong đó axit b o no và axit b o không no một nối đôi tạo phức b n với urê và kết tinh ở nhiệt độ thấp nên dễ dàng tách ra khỏi hỗn hợp axit b o đa nối đôi omega 3 và omega 6. Qua nghiên cứu các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình tạo phức đã xác định được các đi u kiện công nghệ của quá trình tạo phức: Dung môi: etanol 85%; Tỷ lệ urê/hỗn hợp axit b o: 2,4/1, tỷ lệ etanol 85%/hỗn hợp ax t b o: 8/1, nhiệt độ tạo phức: 50C, thời gian: 3h. Với các đi u kiện công nghệ tạo phức như vậy đã thu được sản phẩm hỗn hợp axit b o có hàm lượng axit b o omega 3 và omega 6 cao (khoảng 95%) với hiệu suất làm giàu đạt 74 72%. Hiệu suất thu nhận hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 t c n kh m i d u đậu tư ng đạt 28 35% so với NL sau x lý. 3.4. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp axít béo omega 3 và omega 6 từ cặn khử mùi dầu đậu tƣơng Qua toàn bộ các kết quả nghiên cứu ở mục 3.1 3.2 và 3.3 nghiên cứu sinh có thể đưa ra Quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp ax t b o omega 3 và omega 6 t c n kh m i d u đậu tư ng được thể hiện tại s đồ 3.1. 3.5. Nghiên cứu công nghệ tách phytosterol Sau khi chưng cất phân đoạn chân không tách etyl este của các axit b o ph n hỗn hợp c n lại ở bình chưng cất (hỗn hợp không etyl este hoá) chứa chủ yếu vitamin E và phytosterol. Ngoài ra c n một lượng nhỏ các axit b o ở dạng tự do ho c ở dạng liên kết hydro carbon phân t lượng cao (như triterpen) Do vậy để thu nhận được sản phẩm vitamin E ở dạng tinh khiết trước hết c n phải tiến hành tách phytosterol ra khỏi 13 hỗn hợp. Ở nhiệt độ thấp phytosterol tồn tại ở dạng tinh thể và là chất dễ kết tinh trong khi đó vitamin E và các chất khác ở dạng lỏng và rất khó kết tinh ngay cả nhiệt độ - 200C. Vì vậy phư ng pháp tách phytosterol đ n giản và hiệu quả nhất trong trường hợp này là phư ng pháp kết tinh lạnh. Để quá trình tách phytosterol đạt hiệu quả cao nhất c n lựa chọn được dung môi kết tinh tỷ lệ phytosterol thô/dung môi nhiệt độ kết tinh thời gian kết tinh và số l n kết tinh phytosterol th ch hợp. Xử lí nguyên liệu (làm khan) Etyl este hóa - Tỉ lệ etanol/phụ phẩm: 20/1 (mol/mol) - Thời gian: 80 phút nhiệt độ: 700C Hỗn hợp axit béo omega 3 & omega 6 H2SO4, (0,6% so với NL) Cặn khử mùi dầu đậu tƣơng Ethanol thu hồi Cô thu hồi dung môi Chƣng cất phân đoạn chân không - Cột tách: 15 đĩa lý thuyêt - Áp suất: 5 mbar Nguyên liệu cho sản xuất VTM E và phytosterol Loại axit vô cơ và nƣớc Làm giàu hỗn hợp axit béo -3 và -6 - Tỷ lệ urê/hỗn hợp axit b o: 2 4/1 - Tỷ lệ etanol 85%/ hỗn hợp axit b o: 8/1 - Nhiệt độ tạo phức: 50C thời gian: 3h Nguyên liệu cho sản xuất dầu ăn hoặc biodiesel n-Hexan h a tan NL (tỷ lệ: 4/1 ml/g) làm khô b ng Na2SO4, 3h H2SO4 18% etanol 70% Thủy phân hỗn hợp etyl este của các axit béo - Tỷ lệ NaOH 2N/etyl este: 0 9/1 - Nhiệt độ thủy phân: 600C - Thời gian thủy phân: 45 phút Sơ đồ 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 từ cặn khử mùi dầu đậu tương NaOH 2N trong etanol 70% 14 3.5.1. Nghiên cứu lựa chọn dung môi kết tinh phytosterol Dung môi kết tinh đóng vai tr rất quan trọng trong quá trình kết tinh phytosterol. Tiến hành khảo sát kết tinh phytosterol với các dung môi: metanol, etanol, axeton, n- hexan và ete petrol. T kết quả thu được đã lựa chọn etanol là dung môi th ch hợp nhất cho qua trình kết tinh phytosterol 3.5.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/hỗn hợp sản phẩm và nhiệt độ kết tinh đến quá trình tách phytosterol Đồ thị 3.13. Ảnh hưởng của tỷ lệ DM/hỗn hợp SP đến quá trình tách Phytosterol 70 72 74 76 78 80 82 84 1,5/1 2,0/1 2,5/1 3,0/1 Tỷ lệ DM/ hỗn hợp SP H iệ u s u ấ t k ế t ti n h ( % ) Hiệu suất kết tinh (%) Đồ thị 3.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh đến quá trình tách Phytosterol 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 5 10 15 Nhiệt độ (oC) H iệ u s u ất k ết t in h ( % ) Hiệu suất kết tinh (%) T các kết quả thu được, nghiên cứu sinh lựa chọn tỷ lệ etanol/hỗn hợp sản phẩm ở mức 2/1 và nhiệt độ kết tinh phytosterol là 50C. 3.5.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian kết tinh và số lần kết tinh đến quá trình tách phytosterol Đồ thị 3.15. Ảnh hưởng của thời gian kết tinh đến hiệu suất kết tinh Phytosterol 80 81 82 83 84 85 86 87 88 10 11 12 13 Thời gian kết tinh (h) H iệ u s u ất k ết t in h ( % ) Hiệu suất kết tinh (%) Đồ thị 3.16. Ảnh hưởng của số lần kết tinh đến quá trình tách Phytosterol 85 86 87 88 89 90 91 92 1 2 3 Số lần kết tinh H iệ u s u ất k ết ti n h ( % ) Hiệu suất kết tinh (%) Đã lựa chọn được thời gian kết tinh phytosterol là 12h và số l n kết tinh là 2 l n. Tinh thể phytosterol thu được trong quá trình kết tinh được r a hai l n b ng etanol lạnh (0 - 50C) rồi đem sấy ở nhiệt độ 800C sẽ thu được tinh thể phytosterol xốp trắng có độ tinh khiết h n 96%. 3.6. Nghiên cứu công nghệ tinh chế vitamin E Sau khi tách phytosterol thu được hỗn hợp sản phẩm có chứa khoảng 40% vitamin E có thể gọi hỗn hợp sản phẩm đó là vitamin E thô. Các tạp chất (không phải vitamin E) c n lại là một lượng nhỏ các axit b o tự do ho c ở dạng este, phytosterol chưa thể tách ra các hợp chất hydrocarbon phân t lượng cao như triterpen sáp mà trong đó có một hợp chất rất có giá trị trong mỹ phẩm là squalene (một loại triterpen). Theo các tài liệu tham khảo cho biết trường hợp khó tách nhất là các chất trên kết hợp với nhau thành t ng c p như: tocopherol-squalene, tocopherol-axit b o tocopherol-sterol, sterol- squalene... Ch nh vì vậy nghiên cứu sinh đã không thành công khi cố gắng tách các hợp chất này b ng phư ng pháp chưng cất phân đoạn ngay cả khi áp suất chân không < 1mbar. Nghiên cứu sinh chuyển sang th nghiệm tách chúng b ng phư ng pháp tr ch ly lỏng - lỏng với hệ dung môi chọn lọc kết hợp với phư ng pháp kết tinh lạnh. 3.6.1. Tinh chế vitamin E bằng phương pháp trích ly lỏng - lỏng với hệ dung môi chọn lọc 3.6.1.1. Nghiên cứu lựa chọn hệ dung môi và tỷ lệ dung môi/vitamin E thô tinh chế vitamin E 15 Dựa vào bản chất của các chất c n tách ra như triterpen axit b o và t kết quả các th nghiệm thăm d nghiên cứu sinh lựa chọn một số hệ dung môi cho việc tinh chế vitamin E thô b ng tr ch ly lỏng - lỏng. Đó là: etanol : n-butanol (9:1); etanol : etyl axetat (9:1); etanol: aceton (9:1); Etanol : nước (9 5:0 5); etanol : nước (9:1) và etanol: nước (8 5:1 5). Kết quả cho thấy hệ dung môi etanol : nước (9:1) hay thường gọi etanol 90% cho hiệu quả tách tạp chất cao nhất. Đồ thị 3.17. Kết quả lựa chọn hệ DM cho tinh chế Vitamin E 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 EtOH:n- butanol (9:1) EtOH:etyl axetat (9:1) EtOH:axeton (9:1) EtOH:nước (9,5:0,5) EtOH:nước (9:1) EtOH:nước (8,5:1,5) Hệ dung môi H àm l ư ợ n g V it am in E ( % ) Hàm lượng Vit. E sau trích ly (%) Đồ thị 3.18. Kết quả lựa chọn tỷ lệ dung môi / vitamin E thô 0 10 20 30 40 50 60 1/1 1,5/1 2/1 2,5/1 Tỷ lệ DM/ Vit. E H àm l ư ợ n g V it .E sa u t rí ch l y ( % ) Hàm lượng Vit. E sau trích ly (%) T kết quả thu được, đã lựa chọn tỷ lệ dung môi/vitamin E thô th ch hợp nhất là 2/1. 3.6.1.2. Nghiên cứu xác định số lần trích ly thích hợp Để nâng cao hàm lượng vitamin E hay hiệu suất tách tạp chất c n tiếp tục tr ch ly vấn đ đ t ra là c n xác định được số l n tr ch ly th ch hợp cho hiệu quả tinh chế vitamin E cao nhất. Sau khi tr ch ly l n 1 tiếp tục tr ch ly thêm 2 l n nữa với tỷ lệ dung môi/vitamin E thô là 1/1. Kết quả cho thấy tr ch ly l n 3 không có hiệu quả Do vậy chỉ nên tiến hành tr ch ly thêm l n 2 là hợp lý. 3.6.2. Nghiên cứu xác định nhiệt độ kết tinh lạnh Sau khi tiến hành tr ch ly l n 2 vitamin E thô b ng etanol 90% trong lớp dung dịch etanol xuất hiện những hạt tinh thể màu trắng chứng tỏ lượng nhỏ phytosterol c n xót lại trong vitamin E thô tiếp tục kết tinh ở nhiệt độ - 150C để thu tinh thể phytosterol Đồ thị 3.19. Kết quả xác định số lần trích ly thích hợp 52 54 56 58 60 62 64 66 68 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Số lần trích ly H àm l ư ợ n g V it . E sa u t rí c h l y ( % ) Hàm lượng Vitamin E sau trích ly (%) Đồ thị 3.20. Kết quả xác định nhiệt độ kết tinh lạnh Phytosterol 65 65,5 66 66,5 67 67,5 68 68,5 -5 -10 -15 -20 Nhiệt độ (oC) Đ ộ t in h k h iế t V it a m in E ( % ) Độ tinh khiết của VTM E sau kết tinh (%) Như vậy tinh chế vitamin E thô b ng phư ng pháp tr ch ly lỏng-lỏng với hệ dung môi chọn lọc (etanol 90%) kết hợp với phư ng pháp kết tinh lạnh (-150C) chỉ nâng được độ tinh khiết của sản phẩm đạt khoảng 67 - 68%. Theo các công trình trên thế giới đã được công bố trong tài liệu tham khảo cho biết để thu được vitamin E có độ tinh khiết cao (> 90%) nhất thiết phải tinh chế b ng phư ng pháp sắc ký hấp phụ (adsorption chromatography) hay sắc ký cột (column chromatography). Do vậy nghiên cứu sinh tiến hành giai đoạn cuối c ng của việc tinh chế vitamin E là quá trình tách b ng sắc ký cột silicagel (0,063 - 0,200 m). Vấn đ đ t ra là phải lựa chọn được hệ dung môi r a giải th ch hợp sao cho hiệu suất thu nhận và độ tinh khiết của sản phẩm vitamin E đạt yêu c u đ t ra. 3.6.3. Nghiên cứu lựa chọn hệ dung môi rửa giải cho quá trình tinh chế viatamin E bằng phương pháp sắc ký cột 16 Dung môi r a giải đóng vai tr rất quan trọng trong quá trình phân lập các hợp chất hữu c b ng phư ng pháp sắc ký cột. T y thuộc vào t nh h a tan và phân bố của chất c n tách và các chất khác có trong hỗn hợp để lựa chọn dung môi ho c hệ dung môi r a giải th ch hợp (sắc ký bản mỏng (TLC) là công cụ hữu hiệu trong việc lựa chọn dung môi r a giải). Qua kết quả các th nghiệm trên TLC nghiên cứu sinh đã lựa chọn được một số hệ dung môi r a giải cho việc khảo sát tinh chế vitamin E b ng sắc ký cột nhồi silica gel (0,063 - 0,200 m). Quá trình tách vitamin E trên sắc ký cột được được kiểm tra liên tục b ng TLC để t đó biết được thời điểm ban đ u và thời điểm kết thúc của quá trình tách vitamin E. HDM 1: n-Hexan : etyl acetat : etanol : 8 : 1: 1 HDM 5: n-Hexan : etanol: 9 : 1 HDM 2: n-Hexan : dietyl ete : etanol: 8 : 1 : 1 HDM 6: n-Hexan : dietyl ete: 9 : 1 HDM 3: n-Hexan : etyl acetat : 9 : 1 HDM 7: n-Hexan : dietyl ete: 8 : 2 HDM 4: n-Hexan : etanol: 8 : 2 T kết quả kiểm tra cho thấy quá trình tách vitamin E trên sắc ký cột nhồi silicagel (0,063 - 0,200 m) (đối với cả 7 hệ dung môi r a giải trên) có thể chia ra thành 3 phân đoạn ch nh (hình 3.1): - Phân đoạn 1: chứa chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon cao phân t (độ phân cực thấp so với các chất có trong hỗn hợp sản phẩm) - Phân đoạn 2: đây là phân đoạn ch nh chứa chủ yếu là vitamin E - Phân đoạn 3: chứa chủ yếu là phytosterol Hình 3.1. TLC lựa chọn hệ dung môi rửa giải cho tinh chế vitamin E Sau đó các phân đoạn được cô kiệt dung môi phân đoạn 2 được đem cân và phân t ch xác định hàm lượng vitamin E (HPLC). T kết quả thu được (bảng 3.31) cho thấy hệ dung môi n-hexan : etanol: 9 : 1 cho hiệu suất tinh chế cao nhất (88 76%) và sản phẩm có độ tinh khiết cao nhất (90 86%) nên được xem là hệ dung môi r a giải th ch hợp nhất để tinh chế vitamin E. Bảng 3.31. Kết quả lựa chọn hệ dung môi rửa giải tinh chế vitamin E bằng sắc ký cột T T Hệ DM rửa giải Hiệu suất tinh chế (%) Độ tinh khiết VTM E, % Thành phần VTM E (tocopherol) Dạng - Dạng - Dạng - Dạng - 1 HDM 1 83,46 85,52 67,79 1,36 28,79 2,08 2 HDM 2 84,69 87,65 67,87 1,37 28,76 2,05 3 HDM 3 80,93 81,38 67,79 1,37 28,90 2,02 4 HDM 4 88,07 90,13 67,95 1,39 28,63 2,06 5 HDM 5 88,76 90,86 68,06 1,37 28,58 2,05 6 HDM 6 87,12 89,71 68,09 1,36 28,52 2,04 7 HDM 7 86,85 89,44 68,03 1,38 28,56 2,07 Tóm lại s dụng phư ng pháp kết hợp tr ch ly lỏng – lỏng (với etanol 90%) kết tinh lạnh (-150C) và sắc ký cột silica gel (với hệ dung môi r a giải: n-hexan/etanol: 9/1) nghiên cứu sinh đã thành công trong việc thu nhận vitamin E t c n kh m i d u đậu 17 tư ng có độ tinh khiết đạt 90 86% và hiệu suất thu nhận cho toàn bộ quá trình nhi u công đoạn là: 6 54% so với khối lượng c n kh m i d u đậu tư ng đã tinh chế hay 71,08% so với lượng vitamin E có trong nguyên liệu. Đây là phư ng pháp kết hợp nhi u công đoạn khá công phu đ i hỏi sự tìm t i và sáng tạo mà chưa có công trình nào công bố một cách cụ thể. 3.7. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất phytosterol và vitamin E từ cặn khử mùi dầu đậu tương Quy trình công nghệ sản xuất phytosterol và vitamin E t c n kh m i d u đậu tư ng được thể hiện tại s đồ 3.2. Các loại phụ phẩm Etyl este hóa Cặn khử mùi dầu đậu tƣơng Cô thu hồi dung môi Các etyl este của các axit béo Tách vitamin E bằng sắc ký cột silicagel - K ch thước hạt: 0 063 - 0,200 m); - Hệ DM r a giải: n-Hexan/etanol: 9/1 Chƣng cất phân đoạn chân không - Cột tách: 15 đĩa lý thuyêt - Áp suất : 5 mbar Sơ đồ 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phytosterol và vitamin E từ cặn khử mùi dầu đậu tương Xử lí nguyên liệu Kết tinh lạnh trong etanol 90% (Nhiệt độ kết tinh: - 150C; Thời gian: 6h) CÔNG ĐOẠN TINH CHẾ VTM E Tách phytosterol - Tỷ lệ etanol/hỗn hợp SP: 2/1 - Nhiệt độ kết tinh: 50C - Thời gian kết tinh: 12h - Số l n kết tinh: 2 l n Trích ly lỏng – lỏng với etanol 90% (Tr ch ly 2l n; Tỉ lệ DM/VTM E thô: 2/1 và 1/1) Sản phẩm phytosterol Sản phẩm vitamin E 18 3.8. Nghiên cứu phân tích và đánh giá chất lƣợng các sản phẩm 3.8.1. Phân tích và đánh giá chất lượng sản phẩm hỗn hợp axít béo omega 3 và omega 6 Bảng 3.32. Kết quả phân tích các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và an toàn thực phẩm của sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 TT Chỉ tiêu Đơn vị tính Phƣơng pháp thử Kết quả 1 Trạng thái - TCVN 8460:2010 Dạng lỏng 2 Màu sắc - TCVN 8460:2010 Màu vàng trong 3 Độ ẩm % DĐVN IV 4–2009 0,20 4 Chỉ số peroxyt meqO2/kg TCVN 6127:2010 0,45 5 Dư lượng urê - 28 TCN 184 : 2003 KPH 6 Hàm lượng Pb ppm AOAC 999.11 0,56 7 Hàm lượng As ppm AOAC 986.15 KPH 8 Hàm lượng Cd ppm AOAC 999.11 0,007 9 Hàm lượng Hg ppm AOAC 971.21 KPH 10 TSVSVHK CFU/g TCVN 4884:2005 KPH 11 Coliforms MPN/g TCVN 6187-2:1996 KPH 12 E. coli MPN/g TCVN 6187-2:1996 KPH 13 TSTBNM-M CFU/g TCVN 8275:2010 KPH Ghi chú: KPH: Không phát hiện Bảng 3.33. Kết quả phân tích thành phần axit béo của sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 T T Tên axít béo Hàm lƣợng so với tổng lƣợng axit béo, % Trong nguyên liệu (c n kh m i d u đậu tư ng) Trong sản phẩm (hỗn hợp các axit b o omega 3 và omega 6) 2 Palmitic (C16:0) 9,95 0,28 3 Stearic (C18:0) 3,15 - 4 Oleic (C18:1) 25,52 4,67 5 Vaccenic (C18:1) 1,71 - 6 Linoleic (C18:2) 52,92 85,97 7 Linolenic (C18:3) 5,15 9,08 8 Eicosenoic (C20:1) 0,42 - Hàm lƣợng axit béo omega 3 và omega 6 omega 3 & omega 6 58,07 95,05 Theo kết quả phân t ch thu được cho thấy sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 có màu sắc tự nhiên các chỉ số đánh giá chất lượng an toàn thực phẩm đ u đáp ứng các yêu c u cho sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm. Đ c biệt t bảng 3.33 có thể thấy rõ sự hiệu quả của quá trình làm giàu axit omega 3 & omega 6 trong hỗn hợp axit b o b ng phư ng pháp tạo phức với urê. Với hàm lượng các axit b o omega 3 và omega 6 omega 3 & omega 6 rất cao (khoảng 95% so với tổng lượng các axit b o) sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 của luận án hoàn toàn có thể s dụng trực tiếp như là thực phẩm chức năng và dược phẩm (hàm lượng axit omega 3 & omega 6 >90%). 19 3.8.2. Phân tích và đánh giá chất lượng sản phẩm vitamin E Bảng 3.34. Kết quả phân tích các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và an toàn thực phẩm của sản phẩm vitamin E TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Phƣơng pháp thử Kết quả 1 Trang thái - TCVN 8460:2010 Dạng lỏng 2 Màu sắc - TCVN 8460:2010 màu vàng sáng 3 Độ ẩm % DĐVN IV 4–2009 0,25 4 Chỉ số axit mgKOH/g TCVN 6127:2010 0,5 5 Hàm lượng Pb ppm AOAC 999.11 0,56 6 Hàm lượng As ppm AOAC 986.15 KPH 7 Hàm lượng Cd ppm AOAC 999.11 0,006 8 Hàm lượng Hg ppm AOAC 971.21 KPH 9 TSVSVHK CFU/g TCVN 4884:2005 KPH 10 Coliforms MPN/g TCVN 6187-2:1996 KPH 11 E. coli MPN/g TCVN 6187-2:1996 KPH 12 Salmonella CFU/25g TCVN 4829:2005 KPH 13 TSTBNM-M CFU/g TCVN 8275:2010 KPH Bảng 3.35. Kết quả phân tích hàm lượng và thành phần tocopherol TT Dạng tocopherol Hàm lƣợng trong sản phẩm (%) Hàm lƣợng so với tổng các dạng tocopherol (%) Trong sản phẩm Trong NL cặn khử mùi 1 -Tocopherol 61,84 68,06 22,54 2 -Tocopherol 1,24 1,37 1,36 3 -Tocopherol 25,91 28,52 59,37 4 -Tocopherol 1,87 2,05 16,73 5 Độ tinh khiết 90,86 100 100 Hình 3.2. Sắc ký đồ phân tích sản phẩm vitamin E T các kết quả phân t ch cho thấy sản phẩm vitamin E tự nhiên là chất lỏng trong suốt có màu vàng sáng các chỉ số đánh giá chất lượng an toàn thực phẩm đạt tiêu chuẩn dược điển nên đ u đáp ứng các yêu c u cho sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm. Với độ tinh khiết > 90% sản phẩm vitamin E không chỉ hoàn toàn có thể s dụng làm nguyên liệu hay chất bảo quản trong sản xuất thực phẩm thực phẩm chức năng mà c n có thể s dụng làm nguyên liệu cho sản xuất dược phẩm. 20 3.8.3. Phân tích và đánh giá chất lượng sản phẩm phytosterol Bảng 3.36. Kết quả phân tích các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và an toàn thực phẩm của sản phẩm phytosterol TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Phƣơng pháp thử Kết quả 1 Trang thái - TCVN 8460:2010 Tinh thể mịn 2 Màu sắc - TCVN 8460:2010 Màu trắng 3 Độ ẩm % DĐVN IV 4–2009 2,15 4 Hàm lượng Pb ppm AOAC 999.11 0,56 5 Hàm lượng As ppm AOAC 986.15 KPH 6 Hàm lượng Cd ppm AOAC 999.11 0,005 7 Hàm lượng Hg ppm AOAC 971.21 KPH 8 TSVSVHK CFU/g TCVN 4884:2005 KPH 9 Coliforms MPN/g TCVN 6187-2:1996 KPH 10 E. coli MPN/g TCVN 6187-2:1996 KPH 11 Salmonella CFU/25g TCVN 4829:2005 KPH 12 TSTBNM-M CFU/g TCVN 8275:2010 KPH Bảng 3.37. Kết quả phân tích hàm lượng và thành phần phytosterol T T Dạng phytosterol Hàm lƣợng trong sản phẩm (%) Hàm lƣợng so với tổng các dạng phytosterol (%) Trong sản phẩm Trong NL cặn khử mùi 1 β-sitosterol 47,54 49,37 49,35 2 Stigmasterol 24,86 25,82 25,81 3 Campesterol 23,89 24,81 24,84 4 Độ tinh khiết 96,29 100 100 Hình 3.3. Sắc ký đồ phân tích sản phẩm phytosterol Theo các kết quả phân t ch thu được ở bảng 3.36 và bảng 3.37 cho thấy sản phẩm phytosterol là tinh thể min màu trắng có các chỉ số đánh giá chất lượng an toàn thực phẩm đ u đáp ứng các yêu c u cho sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm. Với độ tinh khiết > 96% sản phẩm phytosterol hoàn toàn có thể s dụng làm nguyên liệu cho sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm. Kết quả phân t ch các dạng phytosterol thành ph n cho thấy sản phẩm phytosterol t c n kh m i d u đậu tư ng có 03 phytosterol thành ph n là: beta-sitosterol (49,37%), stigmasterol (25,82%) và campesterol (24 81% so với tổng các phytosterol thành ph n beta-sitosterol Stigmasterol Campesterol 21 3.9. Nghiên cứu phƣơng pháp bảo quản các sản phẩm 3.9.1. Nghiên cứu phương pháp bảo quản sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 3.9.1.1. Nghiên cứu lựa chọn chất chống ôxi hoá để bảo quản sản phẩm hỗn hợp axit béo không thay thể Trong nghiên cứu này các chất chống oxy hóa thường được s dụng trong bảo quản d u mỡ như: TBHQ BHA BHT PG và vitamin E được nghiên cứu sinh s dụng để bảo quản sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 (omega 3 và omega 6) với tỷ lệ 0 005% so với trọng lượng sản phẩm. Tất cả các mẫu nghiên cứu đ u được sục không kh và được gia nhiệt đến 60oC. Chỉ số peroxyt trong mẫu được xác định thường xuyên (5h/l n) nh m xác định thời điểm mẫu đạt tới điểm hư hỏng 10 meqO2/kg hỗn hợp sản phẩm. Bảng 3.38. Ảnh hưởng của các chất chống ôxi hoá đến chất lượng sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 TT Chất chống ôxi hoá Thời gian (giờ) Chỉ số peroxyt (meqO2/kg) 1 TBHQ 5 3,29 10 5,76 15 7,87 20 10,03 2 BHA 5 2,11 10 3,43 15 4,68 20 5,75 3 BHT 5 2,33 10 3,73 15 5,01 20 6,20 4 PG 5 3,07 10 4,82 15 7,05 20 8,29 5 Vitamin E 5 2,14 10 3,51 15 4,86 20 6,07 T kết quả bảng 3.38 cho thấy mẫu th nghiệm s dụng chất chống oxy hóa TBHQ sau 20 giờ đã đạt tới điểm hư hỏng (có chỉ số peroxyt: 10,03 (meqO2/kg sản phẩm). Trong khi đó các mẫu s dụng BHA và vitamin E sau 20 giờ có các chỉ số peroxyt thấp nhất l n lượt là 5 57 và 6 07. Tuy nhiên để đảm bảo sức khoẻ người tiêu d ng nghiên cứu sinh lựa chọn vitamin E là chất chống ôxi hoá th ch hợp nhất 3.9.1.2. Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ sử dụng vitamin E cho việc bảo quản sản phẩm hỗn hợp axit béo không thay thể Sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 được đóng vào chai nhựa PET đảm bảo k n s dụng chất chống oxy hóa vitamin E với các tỷ lệ 0 005; 0 01; 0 015 và 0 02 % so với trọng lượng sản phẩm. Tất cả các mẫu được bảo quản ở nhiệt độ ph ng (khoảng 25oC) hàng tháng được xác định chỉ số peroxyt. Qua kết quả cho thấy để đảm bảo cho sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 có thời gian bảo quản lâu dài (02 năm) nghiên cứu sinh lựa chọn tỷ lệ s dụng vitamin E 0 01% so với khối lượng 22 sản phẩm là th ch hợp nhất cho việc bảo quản sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 omega 3 và omega 6. 3.9.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến chất lượng hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6. Bảng 3.40. Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến chất lượng hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 TT Thời gian bảo quản (tháng) Chỉ số peroxyt của các sản phẩm (meqO2/kg) 5 - 150C 250C 1 0 0,45 0,45 2 1 0,51 0,56 3 2 0,62 0,68 4 3 0,77 0,87 5 4 0,93 1,04 6 5 1,20 1,31 7 6 1,38 1,64 Nghiên cứu sinh lựa chọn bảo quản sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 omega 3 và omega 6 ở nhiệt độ ph ng (khoảng 25°C). 3.9.2. Nghiên cứu bảo quản sản phẩm phytosterol và vitamin E Phytosterol và vitamin E là những chất chống ôxi hóa nên chất lượng của chúng ổn định theo thời gian bảo quản đ c biệt vitamin E c n được s dụng là chất bảo quản trong các sản phẩm thực phẩm. Cả phytosterol và vitamin E đ u k m b n đi khi tiếp xúc với tia cực t m kim loại n ng. Do vậy việc xác định phư ng pháp bảo quản cho sản phẩm phytosterol và vitamin E chỉ c n chú trọng vào việc lựa chọn bao bì đựng sản phẩm. Nghiên cứu sinh đã tiến hành bảo quản hai loại sản phẩm này trong hai loại bao bì là lọ nhựa k n tối màu lọ nhựa trắng k n ở đi u kiện thường. Kết quả cho thấy loại bao bì lọ nhựa k n tối màu ph h n vì sau 6 tháng bảo quản chất lượng sản phẩm phytosterol và vitamin E h u như không bị biến đổi. 3.10. Thử độ ổn định của sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 (omega 3 và omega 6) Trong 03 sản phẩm của luận án sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 omega 3 & omega 6 được xem là k m b n nhất trong thời gian bảo quản. Do vây nghiên cứu sinh tiến hành th độ ổn định của sản phẩm này b ng phư ng pháp dài hạn (Long – term Stability Studies). T n số th nghiệm là 6 tháng/l n. Các chỉ tiêu để đánh giá độ ổn định của sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 được thực hiện theo yêu c u chất lượng của sản phẩm được trình bày trong bảng 3.41. Bảng 3.41. Yêu cầu chất lượng của sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 TT Chỉ tiêu Yêu cầu chất lƣợng 1 Cảm quan Dạng lỏng màu vàng trong 2 Độ ẩm Không quá 0 5 % 3 Chỉ số peroxyt Không quá 10 meqO2/kg 4 Hàm lượng axit b o omega 3 và omega 6 omega 3 và omega 6 Lớn h n 90% 5 Vi sinh vật tổng Không quá 103 CFU/g 6 Coliforms Không phát hiện 7 E. coli Không phát hiện 8 Men mốc Không quá 102 CFU/g 23 9 Hàm lượng As Không quá 1 ppm 10 Hàm lượng Pb Không quá 1 ppm 11 Hàm lượng Cd Không quá 1 ppm 12 Hàm lượng Hg Không quá 1 ppm 3.10.1. Các chỉ tiêu cảm quan Qua quá trình theo dõi độ ổn định của sản phẩm theo các tiêu ch cảm quan nghiên cứu sinh nhận thấy các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm h u như không biến đổi qua 22 tháng bảo quản trong các đi u kiện đã được xác định. Chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm luôn đảm bảo yêu c u chất lượng: Trạng thái: Dạng lỏng; Màu sắc: Màu vàng trong 3.10.2. Các chỉ tiêu hóa lý a. Độ ẩm Bảng 3.42. Kết quả phân tích độ ẩm của sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6 TT Sau thời gian (tháng) Độ ẩm (%) 1 0 0,20 2 6 0,20 3 12 0,25 4 18 0,35 5 22 0,40 Kết quả phân t ch ở bảng 3.42 cho thấy độ ẩm của sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 thay đổi rất t trong suốt thời gian th ổn định. Sau 22 tháng sản phẩm vẫn đạt tiêu chuẩn chất lượng đ ra. b. Chỉ số peroxyt Chỉ số peroxyt là chỉ số rất quan trọng để đánh giá mức độ ôxi hoá của sản phẩm gây ôi hỏng sản phẩm d u mỡ nói chung và hỗn hợp các axit b o không no nói riêng. Kết quả phân t ch chỉ số peroxyt cho thấy sản phẩm hỗn hợp các axit b o omega 3 và omega 6 có tăng theo thời gian nhưng sau 22 tháng vẫn đạt tiêu chuẩn chất lượng đ ra. c. Hàm lượng axit béo omega 3 và omega 6 omega 3 và omega 6 Hàm lượng các axit b o omega 3 và omega 6 là chỉ tiêu chất lượng hết sức quan trọng quyết định đến chất lượng và giá trị của sản phẩm. Bảng 3.44. Hàm lượng các axít béo omega 3 và omega 6 trong sản phẩm hỗn hợp axít béo omega 3 và omega 6 TT Sau thời gian (tháng) Hàm lƣợng (%) Omega 6 Omega 3 Tổng 1 0 85,97 9,08 95,05 2 6 85,92 9,01 94,93 3 12 85,86 8,95 94,81 4 18 85,80 8,89 94,69 5 22 85,72 8,84 94,56 T các kết quả ở bảng 3.44 hàm lượng axit b o omega 3 và omega 6 (tổng) có giảm theo thời gian xong không đáng kể sau 22 tháng hàm lượng tổng axit b o omega 3 và omega 6 đạt 94 56% đảm bảo yêu c u chất lượng đ ra. 3.10.3. Các chỉ tiêu vi sinh Các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 được phân t ch theo TCVN và được kiểm tra định kỳ. Kết quả thu được có thể khẳng định các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm vẫn đảm bảo yêu c u chất lượng sau 22 tháng lưu giữ. 24 Tóm lại qua các kết quả nghiên cứu th độ ổn định của sản phẩm axit b o omega 3 và omega 6 omega 3 và omega 6 có thể đưa ra kết luận: sau 22 tháng bảo quản theo các đi u kiện đã được xác định (bảo quản trong lọ nhựa PET đảm bảo k n ở nhiệt độ ph ng (25oC) có s dụng chất chống oxy hóa là vitamin E với tỷ lệ 0 01% so với trọng lượng sản phẩm) sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 của luận án đạt các yêu c u chất lượng đ ra. 3.11. Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm các sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6, phytosterol, vitamin E trên dây chuyền thiết bị pilot và ứng dụng chúng để sản xuất thực phẩm chức năng và dƣợc phẩm 3.11.1. Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm các sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6, phytosterol, vitamin E trên dây chuyền thiết bị pilot quy mô 80kg nguyên liệu/mẻ Trong thực tế sản xuất ba sản phẩm phytosterol vitamin E và hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 được sản xuất liên hoàn t c ng một loại nguyên liệu là c n kh m i d u đậu tư ng nên hai quy trình công nghệ sản xuất ba sản phẩm này phải được gh p lại. Việc sản xuất ba sản phẩm: hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 phytosterol và vitamin E t c n kh m i d u đậu tư ng được thực hiện qua nhi u công đoạn liên hoàn trên dây chuy n thiết bị ở quy mô pilot là một th thách đồng thời là c hội quý để nghiên cứu sinh hoàn thiện và khẳng định những kết quả đã thu được ở ph ng th nghiệm (quy mô nhỏ). Giữa các thiết bị phục vụ cho nghiên cứu trên ph ng th nghiệm và các thiết bị trong dây chuy n sản pilot có sự khác biệt t nhi u nên c n tiến hành các th nghiệm để có thể đi u chỉnh các đi u kiện công nghệ và thông số kỹ thuật cho ph hợp với sản xuất ở quy mô lớn ph hợp với thiết bị đ c biệt khi thực hiện tại các thiết bị chưng cất phân đoạn chân không thiết bị cô đuổi dung môi cột sắc ký với silica gel để t đó đưa ra được quy trình sản xuất hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 phytosterol và vitamin E ở quy mô pilot (80kg nguyên liệu/mẻ). Dựa vào quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 và quy trình công nghệ sản xuất phytosterol vitamin E t c n kh m i d u đậu tư ng ở quy mô ph ng th nghiệm và t các kết quả hiệu chỉnh các đi u kiện công nghệ và thông số kỹ thuật khi sản xuất trên dây chuy n công nghệ pilot quy mô 80kg nguyên liệu/mẻ nghiên cứu sinh xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất đồng thời hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 phytosterol vitamin E t c n kh m i d u đậu tư ng ở quy mô pilot (80kg nguyên liệu/mẻ) (s đồ 3.3). T 370 kg nguyên liệu c n kh m i d u đậu tư ng mua t Công ty CP D u thực vật Tường An có các chỉ tiêu chất lượng: Độ ẩm: 4 1%; hàm lượng ax t b o tổng: 75 2% hàm lượng axit b o omega 3 và omega 6: 43 3% hàm lượng hàm lượng vitamin E: 8 8%; hàm lượng phytosterol: 4 7% và các dung môi hóa chất c n thiết cho quá trình sản xuất đáp ứng đủ yêu c u chủng loại số lượng và chất lượng mà công nghệ sản xuất đ t ra. Sản xuất th nghiệm đã được tiến hành gồm 6 mẻ (mẻ 1: 30kg mẻ 2: 40 kg; mẻ 3 và mẻ 4 mỗi mẻ 70kg; mẻ 5 và mẻ 6 mỗi mẻ 80kg c n kh m i d u đậu tư ng) theo đúng quy trình công nghệ sản xuất đã được xây dựng. Nhìn chung các mẻ th nghiệm diễn ra tư ng đối thuận lợi tốt đẹp không có sự cố lớn. Kết quả sản xuất th nghiệm được tổng hợp theo 06 mẻ sản xuất th nghiệm và được trình bày trong bảng 3.46. Như vậy qua 6 mẻ sản xuất th nghiệm (bảng 3.48) đã thu được ba sản phẩm ch nh của luận án gồm: - 104 44 kg sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 có chất lượng tốt với hàm 25 lượng tổng omega-3 và omega-6 đạt 94 5%; hiệu suất thu nhận đạt 28 22% so với khối lượng nguyên liệu ban đ u. - 23 06 kg sản phẩm vitamin E có chất lượng đạt tiêu chuẩn Dược điển với độ tinh khiết đạt 90 8%; hiệu suất thu nhận đạt 6 23% so với khối lượng nguyên liệu ban đ u. - 16 33 kg sản phẩm phytosterol có độ tinh khiết cao (>95%) hiệu suất thu nhận đạt 4,41% so với khối lượng nguyên liệu ban đ u. Ngoài ra cũng nhận được một số phụ phẩm khác có giá trị. Bảng 3.48. Kết quả tổng hợp các mẻ sản xuất thử nghiệm sản phẩm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6, phytosterol và vitamin E Mẻ Khối lƣợng nguyên liệu, kg Hỗn hợp axit omega 3 và omega 6 Vitamin E Phytosterol Khối lƣợng, kg Hàm lƣợng, % Hiệu suất, % Khối lƣợng, kg Độ TK, % Hiệu suất, % Khối lƣợng, kg Độ TK, % Hiệu suất, % 1 30 8,44 94,6 28,13 1,87 90,7 6,23 1,32 95,8 4,40 2 40 11,21 94,5 28,02 2,46 90,8 6,15 1,75 96,0 4,37 3 70 19,63 94,5 28,04 4,35 90,7 6,21 3,06 96,1 4,39 4 70 19,85 94,3 28,36 4,42 90,9 6,31 3,12 95,6 4,46 5 80 22,58 94,6 28,22 4,97 90,8 6,22 3,53 95,8 4,41 6 80 22,73 94,7 28,41 4,99 90,7 6,24 3,55 95,7 4,44 Tổng 370 104,44 94,5 28,22 23,06 90,8 6,23 16,33 95,8 4,41 - Quy trình công nghệ sản xuất đồng thời hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 phytosterol vitamin E ở quy mô pilot không có sự khác biệt nhi u so với các thông số công nghệ trong các quy trình công nghệ đã được xác định ở quy mô ph ng th nghiệm tr một số các thông số công nghệ được đi u chỉnh cho ph hợp với thiết bị và cho sản xuất ở quy mô lớn. - Các sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 phytosterol và vitamin E thu nhận được ở sản xuất th nghiệm (quy mô pilot) có chất lượng và hiệu suất thu hồi g n như tư ng đư ng so với thu nhận được ở quy mô ph ng th nghiệm. 26 Chƣng cất phân đoạn chân không - Cột tách: 40 đĩa lý thuyêt - Áp suất: 2 - 3 mbar Xử lý nguyên liệu Etyl este hóa - Tỉ lệ etanol/c n kh m i: 20/1 (mol/mol) - Thời gian: 80 phút nhiệt độ: 70oC Thủy phân hỗn hợp etyl este của các axit béo: Tỷ lệ NaOH 2N/etyl este : 0 9/1; Nhiệt độ thuỷ phân: 60oC; Thời gian thuỷ phân: 45 phút Hỗn hợp axit béo ω-3 và ω-6 n-hexan hoà tan NL (tỷ lệ : 4/1 v/w) làm khô b ng Na2SO4, 3h H2SO4 (0,6% so với NL) Cặn khử mùi dầu đậu tƣơng Etanol thu hồi Cô thu hồi dung môi Hỗn hợp etyl este của các axit béo Loại axit vô cơ và nƣớc Làm giàu hỗn hợp axit béo ω-3 và ω- 6: Tỷ lệ urê/hỗn hợp axit b o: 2 5/1; Tỷ lệ etanol 85%/ hỗn hợp axit b o: 8/1; Nhiệt độ tạo phức: 50C thời gian: 4h Sơ đồ 3.3. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất thử nghiệm hỗn hợp axit béo omega 3 và omega 6, phytosterol, vitamin E từ cặn khử mùi dầu đậu tương ở quy mô pilot quy mô 80kg nguyên liệu/mẻ Hỗn hợp không etyl este hoá Tách phytosterol - Tỷ lệ etanol/hỗn hợp không etyl este hoá : 2/1; Nhiệt độ kết tinh: 2oC; Thời gian kết tinh: 14h; Số l n kết tinh: 2 l n Tinh chế vitamin E - Trích ly để loại bỏ tạp chất với etanol 90% (tr ch ly 2 l n tỷ lệ DM/VTM E thô : 2/1 và 1/1); Kết tinh lạnh: DM : etanol 90%, -18oC, 7h; Sắc ký cột silicagel (0,063-0 200µm) hệ DM r a giải : n-hexan/etanol : 9/1 Phytosterol Vitamin E 27 3.11.2. Ứng dụng các sản phẩm của luận án vào thực tế sản xuất Các sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 và vitamin E của luận án đã được nghiên cứu sinh ứng dụng tại Công ty CP Dược Vật tư Y tế Hải Dư ng. - Đối với sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6: Sản phẩm có hàm lượng các axit b o omega 3 và omega 6 cao các chỉ tiêu chất lượng và chỉ tiêu an toàn thực phẩm đ u đảm bảo chất lượng tư ng đư ng với sản phẩm ngoại nhập c ng loại cho sản xuất thực phẩm chức năng STIPLIPINE có tác dụng hỗ trợ làm giảm cholesterol và triglycerid (mỡ máu) trong máu; Hỗ trợ trong các trường hợp rối loạn chuyển hóa lipid. Kết quả bước đ u cho thấy sản phẩm thực phẩm chức năng STIPLIPINE đã được người tiêu d ng chấp nhận và đánh giá cao v chất lượng cũng như hiệu quả s dụng sản phẩm này. - Đối với sản phẩm Vitamin E: Đây là sản phẩm vitamin E có nguồn gốc tự nhiên có độ tinh khiết cao (đạt > 90%) và đạt tiêu chuẩn chất lượng của Dược điển Việt Nam IV. Sản phẩm này đảm bảo chất lượng để làm nguyên liệu cho sản xuất sản phẩm thực phẩm chức năng VITAMIN E TỰ NHIÊN. Sản phẩm phytosterol của luận án đã được ứng dụng làm nguyên liệu bổ sung trong sản phẩm thực phẩm chức năng PHYTHIZOL của Công ty TNHH Tuệ Linh. Kết quả ứng dụng bước đ u cho thấy sản phẩm phytosterol của luận án có chất lượng tốt tư ng đư ng với chất lượng sản phẩm ngoại nhập c ng loại và có thể thay thế các sản phẩm nhập ngoại c ng loại (Ấn Độ Trung Quốc) mà Công ty TNHH Tuệ Linh đang d ng trong sản phẩm PHYTHIZOL. 28 CHƢƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. KẾT LUẬN T toàn bộ các kết quả nghiên cứu thu được có thể đưa ra một số kết luận sau: 1. Đã phân t ch và đánh giá chất lượng c n kh m i d u đậu tư ng cũng như xác định được phư ng pháp x lý nguyên liệu th ch hợp cho quá trình thu nhận hỗn hợp các ax t b o omega 3 & omega 6, phytosterol và vitamin E 2. Xây dựng được quy trình thu nhận hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 thông qua các công đoạn etyl este hóa các axit b o trong c n kh m i d u đậu tư ng chưng cất chân không các etyl este của các axit b o thủy phân sản phẩm etyl este và cuối c ng là công đoạn làm giàu hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 b ng tạo phức với urê. T quy trình công nghệ này thu được sản phẩm hỗn hợp axit b o có hàm lượng axit b o omega 3 và omega 6 cao đạt khoảng 95% với hiệu suất thu nhận của toàn bộ quá trình là 28 35% so với khối lượng nguyên liệu đã qua x lý. 3. Đã xác định được công nghệ tách phytosterol b ng phư ng pháp kết tinh với dung môi etanol. Sản phẩm phytosterol tinh thể có độ tinh khiết cao trên 96%. Hiệu suất kết tinh đạt 90 25%. 4. Xây dựng quy trình tinh chế vitamin E b ng phư ng pháp kết hợp tr ch ly lỏng – lỏng với dung môi etanol 90% kết tinh lạnh ở nhiệt độ -150C và sắc ký cột silica gel với hệ dung môi r a giải n-hexan/etanol: 9/1 thu nhận được vitamin E có độ tinh khiết cao (>90%) với hiệu suất thu nhận cho toàn bộ quá trình nhi u công đoạn là: 6 54% so với khối lượng c n kh m i d u đậu tư ng đã x lý hay 71 08% so với lượng vitamin E có trong nguyên liệu. 5. Các sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 & omega 6 phytosterol và vitamin E được phân t ch và đánh giá các chỉ tiêu chất lượng và an toàn thực phẩm theo TCVN và Dược điển. Kết quả thu được cho thấy sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 & omega 6 và sản phẩm phytosterol có chất lượng cao và đáp ứng các yêu c u của sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm. Sản phẩm vitamin E với độ tinh khiết đạt 90 86% đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và an toàn thực phẩm theo Dược điển đ ra. Đồng thời sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 được tiến hành th độ ổn định (b ng phư ng pháp dài hạn) qua đó khẳng định sản phẩm này có độ ổn định tốt có thời hạn s dụng trong 2 năm. 6. Đã xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất đồng thời hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 phytosterol vitamin E t c n kh m i d u đậu tư ng ở quy mô pilot đồng thời sản xuất th nghiệm tạo ra các sản phẩm hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 omega 3 và omega 6 phytosterol và vitamin E có chất lượng cao được ứng dụng vào sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm và bước đ u đã thu được kết quả tốt. 4.2. KIẾN NGHỊ Trong quá trình làm các nghiên cứu cho Luận án nghiên cứu sinh nhận thấy nếu có đi u kiện v thời gian và kinh ph c n nghiên cứu thêm hai vấn đ mà nghiên cứu sinh ấp ủ muốn thực hiện: - Làm rõ nguyên nhân và c chế của quá trình chuyển hóa gamma-tocopherol và delta– tocopherol thành alpha-tocopherol trong quá trình thu nhận hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 phytosterol t c n kh m i d u đậu tư ng b ng phư ng pháp etyl este hóa các axit b o. - Nghiên cứu thêm v công nghệ chiết tách squalene steryl este của các axit b o t c n kh m i d u đậu tư ng. 29 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ TRONG KHUÔN KHỔ LUẬN ÁN 1. Vũ Đức Chiến B i Thị B ch Ngọc Lý Ngọc Trâm B i Quang Thuật Phạm Quốc Long (2014) Nghiên cứu công nghệ thu nhận hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 phytosterol và vitamin E t c n kh m i d u đậu tư ng. Tạp ch Khoa học và Công nghệ 52 (5C) tr. 322-328. 2. Vũ Đức Chiến B i Thị B ch Ngọc B i Quang Thuật Lý Ngọc Trâm Lê Bình Ho ng (2013) “Research on obtaining phytosterol from soybean oil deodorizer distillate” International workshop on agricultural engineering and post-harvest technology for asia sustainability (5-6 December), Science and Technics Publishing House, 459 - 463. 3. B i Thị B ch Ngọc Vũ Đức Chiến B i Quang Thuật (2014) Nghiên cứu thu nhận hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 omega 3 và omega 6 t c n kh m i của quá trình tinh chế d u đậu tư ng. Tạp ch Khoa học và Công nghệ 52 (2), tr. 143-149. 4. B i Thị B ch Ngọc Lý Ngọc Trâm Vũ Đức Chiến B i Quang Thuật (2013), Nghiên cứu thu nhận vitamin E t c n kh m i của quá trình tinh chế d u đậu tư ng Tạp ch Khoa học và Phát triển tập 11 số 8 tr.1159-1163. 5. B ng Độc quy n giải pháp hữu ch v “Quy trình sản xuất hỗn hợp axit b o omega 3 và omega 6 t phụ phẩm chế biến d u thực vật” mã số VN 2- 0001425 (năm 2016) được cấp theo Quyết định số 55359/QĐ-SHTT ngày 05/9/2016 của Cục Sở hữu Tr tuệ Bộ Khoa học và Công nghệ.