Tải bản đầy đủ

NGHIÊN CỨU TINH CHẾ VÀ PHÂN TÁCH CÁC THÀNH PHẦN CỦA DẦU TẢO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TINH CHẾ VÀ PHÂN TÁCH
CÁC THÀNH PHẦN CỦA DẦU TẢO
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ TRÚC PHƯƠNG
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2008 – 2012

Tháng 08/2012


NGHIÊN CỨU TINH CHẾ VÀ PHÂN TÁCH CÁC THÀNH PHẦN
CỦA DẦU TẢO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ

Tác giả


NGUYỄN THỊ TRÚC PHƯƠNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:
PGS. TS TRƯƠNG VĨNH

Tháng 08 năm 2012

i


LỜI CẢM TẠ

Con xin kính ghi công ơn sinh thành, dưỡng dục nên người của ông bà, cha mẹ và
là nguồn động viên, khích lệ cho con trong suốt thời gian dài học tập cũng như trong suốt
khoảng thời gian dài hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS-TS Trương Vĩnh, người thầy kính yêu đã tận
tình giúp đỡ, hướng dẫn, động viên và luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành
tốt khóa luận tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học trường
Đại Học Nông Lâm TPHCM đã tận tình giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức
bổ ích và kinh nghiệm quý báu trong suốt những năm tháng dưới mái trường này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị khóa 32, 33 đã tận tình giúp đỡ, động viên,
chia sẽ những kiến thức, kinh nghiệm và những khó khăn trong suốt quá trình học tập
cũng như trong suốt thời gian tôi nghiên cứu tại phòng thí nghiệm I4, I5 Bộ Môn Công
Nghệ Hóa Học.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể lớp DH08HH đã giúp đỡ, động viên,
chia sẻ những kinh nghiệm, kiến thức và khó khăn trong suốt quá trình thực hiện khóa
luận tốt nghiệp cũng như trong suốt thời gian học tập dưới mái trường Đại Học Nông
Lâm TPHCM.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng và nỗ lực nhưng do những hạn chế về kiến thức, kinh
nghiệm và thời gian,...khóa luận của tôi chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi
mong nhận được những góp ý từ thầy cô và các bạn để bài luận văn này được hoàn thiện
hơn.
TP Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2012
Sinh viên
Nguyễn Thị Trúc Phương



ii


TÓM TẮT
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Trúc Phương, đề tài được báo cáo vào tháng
08/2012 “Nghiên cứu tinh chế và phân tách các thành phần của dầu tảo bằng
phương pháp sắc ký”.
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Trương Vĩnh
Đề tài được thực hiện từ tháng 03/2012 đến tháng 08/2012, tại phòng thí nghiệm I4
và phòng I5 Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, Trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ
Chí Minh.
Tảo giống Chlorella vulgaris sử dụng để bố trí thí nghiệm được cung cấp từ nguồn
tảo giống có sẵn tại Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, Trường Đại Học Nông Lâm Thành
phố Hồ Chí Minh.
Nội dung đề tài bao gồm:
1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ aceton đến hiệu suất thu hồi dầu tinh bằng sắc
ký cột silicagel với hai phương pháp: phương pháp ba giai đoạn và phương pháp một
giai đoạn.
2. Nghiên cứu tinh chế dầu tảo bằng sắc ký cột silicagel với phương pháp 2 giai
đoạn.
3. Tách phân đoạn dầu tảo bằng sắc ký cột silicagel với tỉ lệ dung môi theo hai
phương pháp: phương pháp của George A. Fischer và Jon J. Kabara và phương pháp
cải biên của đề án EEP-3-V-053.
4. Định tính các thành phần trong dầu tảo phân đoạn bằng phương pháp sắc ký
bản mỏng.
Kết quả nghiên cứu:
a. Đối với phương pháp 3 giai đoạn: trong giai đoạn 2 dùng 20 ml aceton để chạy
cột thì phương pháp này cho hiệu quả kinh tế tốt nhất.
Đối với phương pháp 1 giai đoạn: không nên dùng aceton để tinh chế dầu trong
phương pháp này vì lượng dầu hao hụt khá lớn và màu sắc dầu chưa tốt.

iii


b. Đối với phương pháp 2 giai đoạn: khối lượng dầu tảo thô thích hợp sử dụng cho
cột nhồi 8 gram silicagel là 1 gram, cho hiệu suất thu hồi dầu tinh cao 51,93% và cho
hiệu quả tinh chế dầu tốt nhất.
c. Khi phân đoạn dầu với tỉ lệ dung môi theo phương pháp cải biên của đề án
EEP-3-V-053 cho tỉ lệ dầu trong các phân đoạn cao hơn phương pháp của Fischer
và Kabara. Phân đoạn 1 thu được hydrocarbons, phân đoạn 2 chủ yếu là carotenoid và
chlolesterol và phân đoạn 3 là acid béo (chủ yếu là triglycerid). Màu sắc của dầu trong
các phân đoạn của hai phương pháp không khác nhau đáng kể.
d. Định tính các thành phần trong dầu phân đoạn bằng phương pháp sắc ký bản
mỏng: phân đoạn 3 xuất hiện vết của lipid, phân đoạn 1 và 2 không có vết của lipid.
Đối với bản mỏng của dầu nành và dầu tảo, bố trí cùng điều kiện thí nghiệm: khối
lượng, tỉ lệ dung môi pha loãng mẫu): vết acid béo của dầu nành đi ra trước và tiết
diện to hơn so với vết của dầu tảo.

iv


ABSTRACT
The thesis entitled “Study on aglae oil

refining and it’s separating by

chromatography method” was carried out by Nguyen Thi Truc Phuong.
Supervisor: Associate Prof. Dr. Truong Vinh
Our project carried out from March to August 2012, at the laboratory of the
Chemical Engineering Department – Nong Lam University, Ho Chi Minh City.
The algae used was Chlorella vulgaris provided by the Chemical Engineering
Department – Nong Lam University, Ho Chi Minh City.
Contents of the project:
1. To study the effect of the ratio of acetone to yield of oils by column
chromatography with two methods : the three stage method and the one stage method.
2. To study algal oil refining by column chromatography with two stage method.
3. Separating algae oil component by silicagel column chromatography with solvent
system followed: the method of George A. Jon Fischer and J. Kabara (1964) and modified
method of the EEP -3- V - 053 project.
4. Identification of algae oil components by thin layer chromatography
Results obtained:
a. For the three stage method: in phase two, the method using 20 ml acetone to wash
the column gave the best economical efficient with the same quality.
For the one stage method using acetone to refine crude oil, the lost of was large and
the color was not good. Compared with two control oil samples, the one stage had a
lower yeild, therefore it is recommended not to use acetone to refine oil.
b. The two stages method:
8 g of silicagel was 1g to the suitable weight of aglae oil in corresponding to obtain
high oil recovery of 81,93% with highest economical efficiency .

v


c. The third experiment: When separating algae oil with the rate of solvent using
modified method of the EEP-3-V-053 project, the gained oils in the segments were higher
than that of Fischer and Kabara method,with almost same of color. The collection were
hydrocabons, carotenoid and triglycerid in the segment one, two and three respectively.
d. In the checking the ingredients in the oil separeted by thin layer chromatography:
there was the trace of lipids in the third segment, but no for the first and second segments.
For the thin layer chromatography of soybean oil and algae oil (the same amount, the
sample dilution ratio) in the same condition, the traces of soybean oil fatty acids went
farther with higher area in comparision to that of algal oil.

vi


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM TẠ ...................................................................................................................ii
TÓM TẮT....................................................................................................................... iii
ABSTRACT ..................................................................................................................... v
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. x
DANH SÁCH CÁC HÌNH ..............................................................................................xi
Chương 1MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................................... 1
1.3 Nội dung ..................................................................................................................... 2
1.4 Yêu cầu ....................................................................................................................... 2
Chương 2TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................. 3
2.1 Lịch sử nghiên cứu về tảo lục Chlorella ..................................................................... 3
2.1.1 Phân loại .................................................................................................................. 3
2.1.2 Hình thái và các đặc điểm sinh học về ngành tảo lục.............................................. 3
2.1.3. Các hình thức sinh sản ở tảo lục ............................................................................ 4
2.1.4 Thành phần hóa học................................................................................................. 5
2.2.Tổng quan về dầu tảo ................................................................................................. 6
2.3.Tổng quan về acid béo ................................................................................................ 8
2.3.1.Lipid- chất béo ......................................................................................................... 8
2.3.1.1.Đại cương ............................................................................................................. 8
2.3.1.2.Phân loại[7] .......................................................................................................... 8
2.3.1.3.Vai trò của lipid .................................................................................................... 9
2.3.2.Giới thiệu về acid béo[8] ......................................................................................... 9
2.3.2.1.Công thức cấu tạo ................................................................................................. 9
2.3.2.2.Phân loại ............................................................................................................. 10
2.3.3.Giới thiệu về phospholipid .................................................................................... 13
2.4.Tổng quan sắc ký cột, sắc ký bản mỏng ................................................................... 14
2.4.1.Lịch sử phương pháp sắc ký [9] ............................................................................ 14
2.4.2.Phân loại các phương pháp sắc ký......................................................................... 15
2.4.3.Sắc ký cột .............................................................................................................. 16
2.4.3.1.Khái niệm ........................................................................................................... 16
vii


2.4.3.2.Nguyên tắc và yêu cầu của phương pháp ........................................................... 16
2.4.3.3.Ưu nhược điểm của phương pháp ...................................................................... 17
2.4.3.4.Ứng dụng ............................................................................................................ 17
2.4.4.Sắc ký lớp mỏng[9] ............................................................................................... 17
2.4.4.1.Khái niệm ........................................................................................................... 17
2.4.4.2.Nguyên tắc: ......................................................................................................... 19
2.4.4.3.Ưu, nhược điểm của phương pháp ..................................................................... 20
2.4.4.4.Ứng dụng ............................................................................................................ 20
2.5.Tổng quan và phương pháp loại bỏ chlo và các dẫn xuất của chlo hiện nay ........... 20
2.5.1.Tổng quan về chlo và dẫn xuất chlo ...................................................................... 20
2.5.2.Các phương pháp loại bỏ chlo và dẫn xuất chlo ................................................... 21
2.5.2.1.Phương pháp hóa lý ............................................................................................ 21
2.5.2.2.Phương pháp hóa học ......................................................................................... 22
2.5.2.2.1.Dùng acid phosphoric ...................................................................................... 22
2.5.2.2.2.Dùng acid sulphuric ......................................................................................... 22
2.5.2.3.Cơ chế loại bỏ chlo bằng phương pháp hóa học ................................................ 22
2.5.2.4.Phương pháp sinh học ........................................................................................ 22
2.6.Tổng quan về carotenoid[6]...................................................................................... 22
Chương 3VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .................................................................. 24
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ........................................................................... 24
3.1.1. Thời gian............................................................................................................... 24
3.1.2. Địa điểm .............................................................................................................. 24
3.2.1 Nguồn dầu tảo........................................................................................................ 24
3.2.2. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm................................................................................. 24
3.2.2.1. Thiết bị............................................................................................................... 24
3.2.2.2. Dụng cụ ............................................................................................................. 25
3.2.3. Hóa chất thí nghiệm.............................................................................................. 25
3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 25
3.3.1. Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ aceton đến hiệu suất dầu thu được
bằng sắc ký cột silicagel qua 3 giai đoạn và một giai đoạn............................................ 25
3.3.2. Thí nghiệm 2: Nghiên cứu tinh chế dầu tảo bằng phương pháp sắc ký cột 2 giai
đoạn. ............................................................................................................................... 30
3.3.3. Thí nghiệm 3: Tách phân đoạn dầu tảo bằng sắc ký cột silicagel với tỉ lệ dung
môi theo hai phương pháp: phương pháp của George A. Fischer và Jon J. Kabara
(1964) và phương pháp cải biên của đề án EEP-3-V-053 .............................................. 32
viii


3.3.4. Thí nghiệm 4: Định tính các thành phần trong dầu phân đoạn (tỉ lệ dung môi theo
phương pháp cải biên của đề án EEP-3-V-053) bằng phương pháp sắc ký bản mỏng . 34
3.3.5. Xử lý số liệu: ........................................................................................................ 35
Chương 4 ........................................................................................................................ 37
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................................ 37
4.1.Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ aceton đến hiệu suất dầu thu được
bằng sắc ký cột silicagel qua 3 giai đoạn và một giai đoạn............................................ 37
4.2. Thí nghiệm 2: Nghiên cứu tinh chế dầu tảo bằng phương pháp sắc ký cột 2 giai
đoạn. ............................................................................................................................... 46
4.4.Thí nghiệm 4: Định tính các thành phần trong dầu phân đoạn (tỉ lệ dung môi dựa
trên phương pháp cải biên đề án EEP-3-V-053) bằng phương pháp sắc ký bản mỏng 56
Chương 5KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................ 63
5.1. Kết luận.................................................................................................................... 63
5.2. Kiến nghị ................................................................................................................. 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 65
PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 67

ix


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
HS

:

Hiệu suất.

Chl

:

Chlorella.

v/v

:

Thể tích/thể tích.

Chlo

:

Chlorophyll.

Pheo

:

Pheophytin.

Chlo a

:

Chlorophyll a.

Chlo b

:

Chlorophyll b.

Ppm

:

Parts per million.

OD

:

Optical density (mật độ quang).

Trtb/ml

:

Triệu tế bào/ml

rpm

:

Revolutions per minute ( số vòng quay/phút)



:

Phân đoạn

x


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Hình dáng tảo Chlorella ..................................................................................... 4
Hình 2.2: Cấu tạo Chlorella ............................................................................................... 4
Hình 2.3: Cấu trúc của phospholipid ................................................................................ 13
Hình 2.4: Bình triển khai sắc ký bản mỏng ....................................................................... 19
Hình 2.5: Sơ đồ thể hiện cách xác định a, b và Rf ............................................................. 20
Hình 2.6 : Cấu trúc phân tử chlorophyll ............................................................................ 21
Hình 3.1: Quy trình chạy sắc ký cột bằng phương pháp ba giai đoạn ............................... 27
Hình 3.2: Quy trình chạy sắc ký cột bằng phương pháp một giai đoạn ............................ 29
Hình 3.3: Quy trình chạy sắc ký cột qua 2 giai đoạn ......................................................... 31
Hình 3.4: Quy trình tách phân đoạn dầu theo phương pháp: Fisher và Kabara và đề án
EEP-3-V-053 ...................................................................................................................... 33
Hình 3.5: Các bước chuẩn bị và tiến hành sắc ký bản mỏng ............................................. 34
Hình 4.1: Đồ thị thể hiện hiệu suất thu hồi dầu tinh cấp 1 của 2 phương pháp ................ 37
Hình 4.2: Dịch dầu thu được giai đoạn 1 đối với phương pháp 3 giai đoạn và phương
pháp 1 giai đoạn.................................................................................................................. 38
Hình 4.3: Dầu tinh cấp 1 của phương pháp 3 giai đoạn. ................................................... 38
Hình 4.4 : Dầu tinh cấp 1 của phương pháp 1 giai đoạn ................................................... 39
Hình 4.5: Đồ thị thể hiện tổng thể tích aceton sử dụng trong 2 phương pháp................... 41
Hình 4.6: Mẫu dầu tinh sau khi khuấy từ với aceton ......................................................... 42
Hình 4.7: Mẫu dầu tinh của phương pháp 1 giai đoạn sau khi khuấy từ ........................... 43
Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn tỉ lệ thất thoát dầu tinh khi khuấy từ với aceton. .................... 43
Hình 4.9: Dầu tinh mẫu đối chứng .................................................................................... 44
Hình 4.10: Mẫu đối chứng 2 khi đẩy hoàn toàn vệt màu vàng trên cột............................. 45
Hình 4.11: Đồ thị thể hiện hiệu suất thu hồi dầu tinh mẫu dầu 1 giai đoạn và đối chứng.45
Hình 4.12: Giá trị độ hấp thu UV của các nghiệm thức .................................................... 46
Hình 4.13: Sắc ký cột silicagel với các khối lượng dầu tảo lần lượt là 1gram; 0,75 gram
và 0,5 gram. ........................................................................................................................ 47
Hình 4.14: Dịch thu được sau khi vượt cột và giai đoạn 1. ............................................... 48
Hình 4.16: Đồ thị tỉ lệ thu hồi dầu tinh các nghiệm thức qua sắc ký cột 2 giai đoạn. ....... 50
Hình 4.17: Dầu tinh tạo thành qua 2 giai đoạn chạy cột.................................................... 51
xi


Hình 4.18: Đồ thị biểu diễn giá thành cho 0,1 gram dầu tảo tinh...................................... 52
Hình 4.19 : Dầu sau khi phân đoạn cột 1 theo phương pháp Fischer và Kabara. ............. 54
Hình 4.20: Tỉ lệ dầu qua các phân đoạn cột 1 và 2. ........................................................... 55
Hình 4.21: Mẫu dầu phân đoạn 1 và 3 triển khai bằng sắc ký bản mỏng và sau khi lấy ra
khỏi lọ tiêu bản ................................................................................................................... 56
Hình 4.22: Hình sắc ký bản mỏng của hai mẫu dầu sau khi hiện hình bằng dung dịch
H2SO4 50% ......................................................................................................................... 57
Hình 4.23: Mẫu dầu phân đoạn 2 (5%) và phân đoạn 3 (15%)triển khai bằng sắc ký bản
mỏng và sau khi lấy ra khỏi lọ tiêu bản .............................................................................. 58
Hình 4.24: Mẫu dầu phân đoạn 2 và 3 khi hiện vết bằng hơi iot trong lọ kín ................... 59
Hình 4.25: Mẫu dầu phân đoạn 1, 2 và 3 sau khi hiện vết bằng H2SO4 50% .................... 59
Hình 4.26: Mẫu dầu phân đoạn 3 và dầu nành tinh luyện ................................................. 60

xii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella ................................................... 5
Bảng 2.2: Thành phần aminoacid (%) của Chlorella sp ..................................................... 6
Bảng 2.3: Hàm lượng dầu và năng suất dầu của vi tảo một sô loại cây khác...................... 7
Bảng 2.4: Thành phần các loại acid béo trong dầu tảo ........................................................ 8
Bảng 2.5: Công thức hóa học của các acid béo thông dụng trong dầu mỡ ....................... 11
Bảng 2.6: Thành phần acid béo của một số loại dầu thực vật ........................................... 12
Bảng 2.7: Một số phospholipid trong vài loại dầu............................................................. 13
Bảng 4.1: Bảng tổng kết hiệu suất thu hồi dầu tinh cấp 1 của 2 phương pháp ................. 37
Bảng 4.2: Tổng kết hiệu suất thu hồi dầu tinh (cấp 1+cấp 2) ............................................ 40
Bảng 4.3: Bảng tổng thể tích aceton sử dụng .................................................................... 40
Bảng 4.4: Bảng phân tích Anova thể tích aceton sử dụng trong hai phương pháp ........... 41
Bảng 4.5: Bảng tổng kết tỉ lệ thất thoát dầu của hai phương pháp: ................................... 42
Bảng 4.6: Hiệu suất thu hồi dầu tinh phương pháp 1 giai đoạn và các mẫu đối chứng..... 45
Bảng 4.7: giá trị độ hấp thu UV thu được của phương pháp chạy cột 2 giai đoạn ........... 46
Bảng 4.8: Bảng phân tích LSD độ hấp thu UV phương pháp chạy cột 2 giai đoạn .......... 48
Bảng 4.9: Bảng tổng kết tỉ lệ thu hồi dầu tinh qua 2 giai đoạn ......................................... 48
Bảng 4.10: Bảng tổng kết thể tích hexan tổn thất sau hai giai đoạn .................................. 49
Bảng 4.11: Bảng tổng kết tỉ lệ hexan tổn thất/khối lượng dầu tảo thu được (ml/g) .......... 49
Bảng 4.12: Bảng tổng kết giá thành để tạo 0.1 g dầu tinh ................................................. 51
Bảng 4.13: Bảng so sánh hai phương pháp phân đoạn dầu. .............................................. 52
Bảng 4.14: Bảng tổng kết khối lượng dầu sau phân đoạn cột 1 và 2 ................................ 54
Bảng 4.15: Bảng tổng kết tỉ lệ dầu sau phân đoạn cột 1 và 2 ............................................ 54
Bảng 4.16: Thành phần acid béo của một số dầu thực vật ................................................ 60
Bảng 4.17: So Sánh thành phần acid béo dầu tảo. ............................................................. 61

xiii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Hiện nay, vấn đề nóng lên toàn cầu đang đe dọa ngày càng nghiêm trọng đến thiên
nhiên và sự sinh tồn của con người. Vấn đề ô nhiễm không khí từ các nguồn khí thải của
nhà máy, phương tiện giao thông và nhiều nguồn khác đang góp phần làm nóng trái đất.
Việc tìm kiếm các loại nhiên liệu sạch, năng lượng sạch để thay thế các nguồn
nhiên liệu truyền thống đang dần bị cạn kiệt không những giải quyết được vấn đề ô nhiễm
mà còn hạn chế hiệu ứng nhà kính và nguy cơ nóng lên toàn cầu.
Năng lượng sinh học là giải pháp tối ưu có thể thay thế cho nguồn nhiên liệu
truyền thống, có thể kể đến là biodiesel. Việc sản xuất biodiesel từ tảo và cây có dầu hiện
đang là hướng đi mới, giàu tiềm năng được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu trong
những năm gần đây.
Vi tảo có mức độ sinh trưởng rất nhanh, chu kỳ sinh trưởng chỉ trong vài ngày, và
có rất nhiều loài tảo chứa nhiều dầu. Năng suất dầu trên mỗi đơn vị nuôi cấy vi tảo có thể
cao và vượt trội hơn so với năng suất dầu từ cây có hạt chứa hàm lượng dầu nhiều nhất.
Tuy nhiên, trong thành phần của dầu tảo còn có chứa chlorophyll và một số thành phần
khác làm giảm độ ổn định của dầu khi tồn trữ và đẩy nhanh sự oxi hóa của dầu, gây ra
một số khó khăn cho việc sản xuất biodiesel.
Do vậy được sự phân công của Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học và dưới sự hướng
dẫn của PGS.TS. Trương Vĩnh, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tinh chế và phân tách
các

thành

phần

của

dầu

tảo

1

bằng

phương

pháp

sắc

ký”.


1.2 Mục đích
Tinh chế và phân tách các thành phần của dầu tảo bằng phương pháp sắc ký cột
silicagel và sắc ký bản mỏng.
1.3 Nội dung
• Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ aceton đến hiệu suất thu hồi dầu tinh bằng sắc ký cột
silicagel theo hai phương pháp: phương pháp 3 giai đoạn và 1 giai đoạn.
• Tinh chế dầu tảo bằng sắc ký cột silicagel qua 2 giai đoạn.
• Tách phân đoạn dầu tảo bằng sắc ký cột silicagel với tỉ lệ dung môi theo hai
phương pháp: phương pháp cải biên từ đề án EEP-3-V-053 và phương pháp của George
A. Fischer và Jon J. Kabara .
• Định tính thành phần của dầu phân đoạn theo phương pháp cải biên từ đề án EEP3-V-053 bằng sắc ký bản mỏng.
1.4 Yêu cầu


Xác định được tỉ lệ aceton thích hợp để chạy cột đạt hiệu suất dầu tinh tốt.



Xác định điều kiện thí nghiệm tối ưu cho phương pháp chạy cột 2 giai đoạn.



Khảo sát phân đoạn dầu tảo bằng hệ dung môi hexan: diethyl ether: acid acetic.



Định tính thành phần dầu phân đoạn theo phương pháp cải biên từ đề án

EEP-3-V-053 bằng sắc ký bản mỏng.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Lịch sử nghiên cứu về tảo lục Chlorella
2.1.1 Phân loại
Lãnh giới Plantae (thực vật).
Ngành

Cholophyta

Lớp

Chlorophyceae

Bộ

Chlorococcales

Họ

Oocystaceae

Chi

Chlorella

Loài

Vulgaris pyrenoidosa

2.1.2 Hình thái và các đặc điểm sinh học về ngành tảo lục
Tảo lục đơn bào có chứa chlorophyll a và b, xanthophyll, hình thái rất đa dạng có
loại đơn bào, có loại thành nhóm, có loại dạng sợi, có loại dạng màng, có loại dạng ống…
Phần lớn có màu lục như cỏ. Sắc lạp có thể có hình phiến, hình lưới, hình trụ, hình sao….
Thường có 2 - 6 thylakoid xếp chồng lên nhau. Phần lớn có một hay nhiều pyrenoid nằm
trong sắc lạp. Nhiệm vụ chủ yếu của pyrenoid là tổng hợp tinh bột. Trên sắc lạp của tảo
lục đơn bào hay tế bào sinh sản di động của tảo lục có sợi lông roi (tiêm mao) dài bằng
nhau và trơn nhẵn. Có loại trên bề mặt lông roi có một hay vài tầng vãy nhỏ. Lông roi của
tế bào di động ở tảo lục thường có hai sợi, một số ít có bốn sợi, tám sợi hay nhiều hơn.
Cũng có khi chỉ có một sợi lông roi. Phần lớn tế bào tảo lục có một nhân, một số ít có
nhiều nhân. Thành tế bào của tảo lục chủ yếu chứa cellulose.

3


Hình 2.1: Hình dáng tảo Chlorella [23]

Trong đó

Hình 2.2: Cấu tạo Chlorella [20]

• Nucleus: Nhân.
• Nuclear envelope: Màng nhân.
• Starch: Tinh bột.


Cell walls: Vách tế bào.

• Chloroplast: Thể sắc tố.
• Mitochondria: Ty thể
2.1.3. Các hình thức sinh sản ở tảo lục
Tảo lục có 3 phương thức sinh sản
• Sinh sản sinh dưỡng: phân cắt tế bào, phân cắt từng đoạn tảo.
• Sinh sản vô tính: hình thành các loại bào tử vô tính, như bào tử tĩnh, bào tử
động, bào tử tự thân, bào tử màng dày.
• Sinh sản hữu tính: có đẳng giao, dị giao và noãn giao.
4


2.1.4 Thành phần hóa học
Thành phần hóa học của tế bào Chlorella tùy thuộc vào tốc độ sử dụng môi trường
dinh dưỡng trong quá trình phát triển.
Bảng 2.1: Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella [3]
Thành phần

Hàm lượng

Protein tổng số
Gluxit
Lipid
Sterol
Sterin
β-Caroten
Xanthophyll
Chlorophyll a
Chlorophyll b
Tro
Vitamin B1
C
K
B6
B2
B12
Niacin
Acid Nicotinic

40 – 60 %
25 – 35 %
10 – 15 %
0,1– 0,2 %
0,1– 0,5 %
0,16 %
3,6 – 6,6 %
2,2 %
0,58 %
10 – 34 %
18,0 mg/gr
0,3 – 0,6 mg/gr
6 mg/gr
2,3 mg/100gr
3,5 mg/100gr
7 – 9 mg/100gr
25 mg/100gr
145 mg/100gr

5


Bảng 2.2: Thành phần aminoacid (%) của Chlorella sp [4]

2.2.

Aminoacid

Đơn vị (%)

Arginine
Aspartic
Threonine
Serine
Glutamic acid
Proline
Glucine
Alanine
Valine
Cystein
Methionine
Isoleucine
Leucine
Tyrocine
Phenyl
Lycine
Trytophan
Histidine
Taurin

5,17
9,24
5,44
5,32
15,10
5,19
9,23
10,97
6,24
0,40
0,22
4,08
8,30
2,47
4,12
5,63
1,23
1,59
0,04

Tổng quan về dầu tảo
Nguồn nguyên liệu từ dầu thực vật đều có hạn chế về diện tích đất trồng và ảnh

hưởng đến vấn đề an ninh lương thực. Để không cạnh tranh với nguồn nguyên liệu dầu
thực phẩm, biodiesel nên được sản xuất từ những nguyên liệu giá rẻ như là các nguồn dầu
phi thực phẩm, sử dụng dầu rán, mỡ động vật, dầu cặn và dầu nhờn.
Vi tảo hiện nay có thể được xem là giải pháp cho vấn đề này, góp phần giảm bớt
những đòi hỏi bức thiết về mặt bằng nhờ hiệu suất năng lượng cao hơn trên mỗi đơn vị
diện tích đất cũng như không cạnh tranh với đất trồng nông nghiệp.
Thực tế vi tảo có hiệu suất dầu cao nhất trong số các cây trồng lấy dầu đa dạng
khác.

6


Bảng 2.3: Hàm lượng dầu và năng suất dầu của vi tảo một sô loại cây khác. [5]
Hàm lượng dầu

Năng suất lipid

Nguồn

(% khối lượng sinh khối)

(ldầu/ha.năm)

Bắp

44

172

Gai dầu

33

363

Đậu nành

18

636

Jatropha

28

741

Canola

41

974

Hướng dương

40

1070

Hải ly

48

1307

Cọ dầu

36

5366

Vi tảo (lượng dầu thấp)

30

58700

Vi tảo (lượng dầu trung bình)

50

97800

Vi tảo (lượng dầu cao)

70

136900

Các vi sinh vật được kỳ vọng nhiều nhờ có chu kỳ sinh trưởng ngắn, hàm lượng
lipid cao và dễ dàng được cải tạo giống bởi các phương tiện sinh học. Các loài vi tảo được
xem là đối tượng tiềm năng để sản xuất nhiên liệu bởi rất nhiều ưu điểm như là hiệu suất
quang hợp cao, sinh khối lớn và mức độ tăng trưởng cao hơn khi so sánh với các loài cây
trồng sản xuất năng lượng khác.
Trong tự nhiên có rất nhiều loài vi tảo có lượng dầu cao như: Nannochloropsis sp.
có từ 31 - 68%, Chlorella sp. có từ 28 - 32% nên rất thích hợp để sản xuất năng lượng
sinh học.[5]
Thành phần dầu trong tế bào vi tảo cũng khác nhau tùy theo chủng loại. Thành
phần dầu trong vi tảo gồm có các acid béo bão hòa và chưa bão hòa, chứa 12 - 20 nguyên
tử carbon, và một số thuộc họ ω3 và ω6.

7


Bảng 2.4: Thành phần các loại acid béo trong dầu tảo [1]
Tên acid

Công thức phân tử

Khối lượng phân tử

% Khối lượng

Acid Myristic (C14:0)

C14H28O2

228

0.7

Acid Palmitic (C16:0)

C16H32O2

256

46.08

Acid Palmitoleic (C16:1)

C16H30O2

254

2.62

Acid Stearic (C18:0)

C18H36O2

284

0.79

Acid Oleic (C18:1)

C18H34O2

282

11.33

Acid Linoleic (C18:2)

C18H32O2

280

30.81

Acid Linolenic (C18:3)

C18H30O2

278

4.33

Acid Arachidic (C20:0)

C20H40O2

312

3.35

2.3.

Tổng quan về acid béo

2.3.1. Lipid- chất béo
2.3.1.1. Đại cương
Tên gọi lipid bắt nguồn từ chữ Hy Lạp “ lipos: mỡ” dùng để chỉ chung các loại
dầu, mỡ và các chất giống mỡ ở động vật và thực vật. Đây là một lớp chất hữu cơ rất rộng
và không thuần nhất. Lipid có đặc tính chung là không tan trong nước, tan trong dung môi
hữu cơ như: chloroform, benzen, ether... Không phải mọi lipid hòa tan như nhau trong tất
cả dung môi nói trên mà mỗi loại hòa tan trong dung môi tương ứng của mình, nhờ vào
điểm này người ta có thể phân tích riêng từng loại.[6]
Lipid gồm các acid béo, glycerid, glycerol, phospholipid, sterol.
2.3.1.2. Phân loại[7]
• Dựa vào phản ứng xà phòng hóa:
Lipid xà phòng hóa được: nhóm này gồm các glycerid, glycerophospholipid và sáp
nghĩa là những lipid mà trong phân tử có chứa este của acid béo cao phân tử.
Lipid không xà phòng hóa được: tức là những lipid trong phân tử không chứa chức
este, nhóm này gồm các hydrocarbon, các chất màu và các sterol.
• Dựa vào độ hòa tan :

8


Lipid của acid béo (có từ bốn cacbon trở lên) với một rượu: nhóm này gồm:
glycerolipid (ester của glycerol), sphingolipid (amid của sphingozin), cerid (ester của
rượu cao phân tử), steride (ester của sterol), etoliteste tương hỗ của hợp chất đa chức acid
rượu).
Lipoid: là những chất có độ hòa tan giống lipid. Nhóm này bao gồm: các
carotenoid và quinon, sterol tự do, các hydrocarbon.
• Dựa vào thành phần cấu tạo:
Lipid đơn giản: là este của rượu và acid béo, thuộc nhóm này có: triacylglycerin,
sáp (cerid), sterid.
Lipid phức tạp: trong phân tử của chúng ngoài acid béo và rượu còn có thành phần
khác như acid phosphoric, bazơ nitơ, đường.
2.3.1.3. Vai trò của lipid
• Là thành phần cấu trúc màng sinh học (phospholipid, glycolipid).
• Là cofacter của một số enzyme.
• Là các hormone và vận chuyển các thông tin nội bào.
• Nguồn năng lượng dự trữ cung cấp năng lượng cho cơ thể.
• Ngoài ra còn giảm nhẹ chấn động cơ học đối bới cơ thể, lớp mỡ dưới da còn có vai
trò cách nhiệt tốt giữ thân nhiệt ổn định nên có ý nghĩa đặc biệt đối với động vật ngủ đông
ở các xứ lạnh.
2.3.2. Giới thiệu về acid béo[8]
2.3.2.1. Công thức cấu tạo
Acid béo là thành chính của hầu hết các lipid. Cả lipid trong có thể lẫn thực phẩm.
Công thức tổng quát: CH3 - (CH2) -COOH
Số nguyên tử carbon trong acid béo thuờng là chẵn (14 - 22C). Các acid béo
thuờng gặp có số carbon từ 16 - 18.
Số thứ tự của nguyên tử carbon trong mạch hydrocarbon của acid béo được tính từ
nguyên tử carbon của nhóm carboxyl.

9


Ký hiệu: α, ß, γ, ω,….để chỉ thứ tự của nguyên tử carbon trong mạch.
Về cơ bản acid béo là một mạch dài các nguyên tử carbon liên kết với nhau và
được bao quanh bởi các nguyên tử hydrogen. Ở một đầu của phân tử được xác định là đầu
alpha, gắn với một nhóm carboxyl (-COOH). Một đầu còn lại của mạch là đầu cuối
(omega), là nhóm methyl (-CH)3. (Trong bảng chữ cái Hy Lạp α là ký tự đầu tiên và ω là
ký tự cuối).
2.3.2.2. Phân loại
Acid béo bất bão hòa đơn (monounsaturated fatty acids): là những acid béo có
chứa một nối đôi trong cấu tạo của nó.
Ví dụ: Acid oleic: C18 có một nối đôi ở C9 Ký hiệu: C18∆9
Công thức hóa học: CH3(CH2)7CH=CH(CH2)COOH
Acid béo bất bão hòa đa (polyunsaturated fatty acids): là những acid béo có chứa
hai nối đôi trở lên.
Ví dụ: Acid linolenic: C18 có ba nối đôi ở C9, C12, C15
Ký hiệu : C18∆9, 12, 15
Công thức hóa học: CH3(CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCHCOOH Acid
béo bất bão hòa thường có cấu hình cis.

Khi đun nóng có mặt chất xúc tác thì dạng cis chuyển thành dạng trans. Mạch
carbon của acid béo no thường ở dạng zic zắc, kéo thành chuỗi dài không cong. Các acid
béo không no, có một liên kết đôi dạng cis thì mạch carbon bị uốn cong 30o, càng có
nhiều liên kết đôi, mạch carbon càng bị uốn cong nhiều hơn. Có giả thiết cho rằng mạch
carbon của acid béo không no dạng cis có ý nghĩa quan trọng đối với màng sinh học.

10


Bảng 2.5: Công thức hóa học của các acid béo thông dụng trong dầu mỡ[5].
Acid béo

Công thức hóa học

Myristic (14:0)

CH3(CH2)12COOH

Palmitic (16:0)

CH3(CH2)14COOH

Stearic (18:0)

CH3(CH2)16COOH

Oleic (18:1)

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

Linoleic (18:2)

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

Linolenic (18:3)

CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

Arachidic (20:0)

CH3(CH2)18COOH

Behenic (22:0)

CH3(CH2)20COOH

Erucic (22:1)

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH

Thành phần các acid béo cũng khác nhau tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu. Trong
dầu thực vật còn có một lượng nhỏ khoảng 1- 5% acid béo tự do. Acid béo tự do là các
acid monocarboxylic no hoặc chưa no nhưng không liên kết với phân tử glycerol. Bên
cạnh đó, dầu thực vật cũng chứa một lượng nhỏ nước. Ngoài ra dầu thực vật còn chứa các
hợp chất khác như phospholipid, phosphatide, carotene, tocopherol, và các hợp chất khác
có lưu huỳnh.

11


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×