Xây dựng quy trình cất lôi cuốn hơi nước tinh dầu và tách tinh dầu bằng máy chiết Soxhlet...

THỰC HÀNH TRẢI NGHIỆM HÓA HỌC HỮU CƠ

vectorstock.com/30765652

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

Xây dựng quy trình cất lôi cuốn hơi nước tinh dầu và tách tinh dầu bằng máy chiết Soxhlet.

Quy trình chuyển hóa xà phòng từ dầu ăn thải, tổng hợp xà phòng từ dầu thực vật, mỡ động vật.

Quy trình điều chế glucosamine hydrochloride WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn T.S Chu Anh Vân giảng viên bộ môn Hóa hữu cơ - khoa Hóa học - Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã giao đề tài và tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình viết và hoàn thành khóa luận tốt nghiêp này.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Hóa học trƣờng ĐHSP Hà Nội 2 đặc biệt là các thầy cô trong tổ bộ môn Hóa Hữu cơ đã tạo mọi điều giúp đỡ em hoàn thành khóa luận này Trong khuôn khổ của một bài khóa luận, do điều kiện về thời gian, năng lực cũng nhƣ kinh nghiệm của bản thân nên không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót. Vì vậy, em kính mong nhận đƣợc sự góp ý của thầy giáo, cô giáo và toàn thể bạn đọc để khóa luận đƣợc hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 02 tháng 05 năm 2019 Sinh viên

Trần Thị Oanh

BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT

Viết tắt

Tên đầy đủ

1

CMCN

Cách mạng công nghiệp

2

HĐTN

Hoạt động trải nghiệm

3

THPT

Trung học phổ thông

MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................ 1 2. Nội dung chính của đề tài ........................................................................... 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................... 3 1.1. Giới thiệu chung về chƣơng trình phổ thông tổng thể .............................. 3 1.2. Vài nét về chƣơng trình môn Hóa học trong chƣơng trình phổ thông mới 4 1.2.1. Mục tiêu của chƣơng trình Hóa học ...................................................... 4 1.2.2. Môn hóa học sẽ dạy nhƣ thế nào trong chƣơng trình mới ..................... 5 1.3. Giới thiệu chung về hoạt động trải nghiệm .............................................. 6 1.3.1. Khái niệm hoạt động trải nghiệm .......................................................... 6 1.3.2. Đặc điểm hoạt động trải nghiệm ........................................................... 7 1.3.3. Một số hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm ................................... 8 1.4. Một số kiến thức bổ trợ trong nội dung chuyên đề học tập “Thực hành trải nghiệm Hóa học hữu cơ.................................................................................. 9 1.4.1. Tinh dầu ............................................................................................... 9 1.4.1.1. Định nghĩa tinh dầu ........................................................................... 9 1.4.1.2. Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật .................................... 10 1.4.1.3. Tính chất của tinh dầu...................................................................... 11 1.4.1.4. Các phƣơng pháp thu tinh dầu ......................................................... 15 1.4.2. Xà phòng ............................................................................................ 17 1.4.2.1. Thành phần và nguyên liệu .............................................................. 17 1.4.2.2. Tiêu chí đánh giá ............................................................................. 18 1.4.3. Chitin, chitosan và glucosamine ......................................................... 18 1.4.3.1. Tổng quan về Chitin ........................................................................ 18 1.4.3.2. Tổng quan về Chitosan .................................................................... 20

1.4.3.3. Glucosamine và bệnh xƣơng khớp ................................................... 21 1.4.3.3.1.Bệnh xƣơng khớp và triệu chứng ................................................... 21 1.4.3.3.2. Glucosamine ................................................................................. 22 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .................................................................... 25 2.1. Nội dung và yêu cầu cần đạt .................................................................. 25 2.2. Nguyên tắc xây dựng ............................................................................. 26 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN .................................................... 27 3.1. Điều chế tinh dầu từ các nguồn thảo mộc tự nhiên............................... 27 3.1.1. Tách tinh dầu bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc ........... 27 3.1.2. Tách tinh dầu bằng bộ chiết Soxhlet………………………………….29 3.2. Chuyển hóa chất béo thành xà phòng................................................... 31 3.2.1. Dụng cụ, hóa chất ............................................................................... 31 3.2.2. Sơ đồ quy trình ................................................................................... 32 3.2.2.1. Chuyển hóa dầu ăn thải thành xà phòng ........................................... 33 3.2.2.2. Chuyển hóa dầu thực vật thành xà phòng......................................... 34 3.2.2.3. Chuyển hóa mỡ động vật thành xà phòng ........................................ 35 3.3. Điều chế glucosamine hydrochloride từ nguyên liệu vỏ tôm................. 36 3.3.1. Dụng cụ, hóa chất ............................................................................... 36 3.3.2. Sơ đồ quy trình ................................................................................... 36 3.3.2.1. Quy trình sản xuất chitin từ vỏ tôm.................................................. 36 3.3.2.2. Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm ............................................. 38 3.3.2.3. Quy trình sản xuất Glucosamine hydrochloride từ chitin/chitosan ... 39 3.3.2.4. Quy trình sản xuất Glucosamine hydrochloride từ vỏ tôm ............... 40 KẾT LUẬN .................................................................................................. 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 42

DANH MỤC BẢNG BIỀU Bảng 1.1: Phân phối môn hoạt động trải nghiệm ............................................ 3 Bảng 1.2: Phân loại một số hình thức của hoạt động trải nghiệm.................... 9

DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Tinh dầu thƣơng mại .................................................................... 10 Hình 1.2. Xà phòng thƣơng mại ................................................................... 18 Hình 1.3. Câu tạo của Chitin ........................................................................ 19 Hình 1.4. Chitin ............................................................................................ 20 Hình 1.5. Cấu tạo của Chitosan ................................................................... 20 Hình 1.6. Chitosan....................................................................................... 21 Hình 3.1. Điều chế tinh dầu bằng cất lôi cuốn hơi nƣớc ............................... 28 Hình 3.2. Điều chế tinh dầu bằng máy chiết Soxhlet .................................... 29 Hình 3.3. Xà phòng thành phẩm ................................................................... 32 Hình 3.4. Chitin thành phẩm ........................................................................ 37 Hình 3.5. Chitosan thành phẩm .................................................................... 38 Hình 3.6. Glucosamine hydrochloride thành phẩm ....................................... 39

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Theo Gartner, thuật ngữ cách mạng công nghiệp 4.0 lần đầu tiên xuất hiện tại một báo cáo của chính phủ Đức năm 2013 với từ “Industrie 4.0”, nó kết nối các cơ sở sản xuất thông minh với hệ thống nhúng từ đó tạo ra sự hội tụ kĩ thuật số của kinh doanh, công nghiệp và chức năng, quy trình bên trong.[1] Theo Klaus Schwab, ông có cái nhìn về cách mạng công nghiệp 4.0 là cuộc cách mạng nảy nở từ cuộc cách mạng lần ba, nó kết hợp các công nghệ lại với nhau, làm mờ ranh giới giữa vật lý, kỹ thuật số và sinh học. Từ đó đến nay, thuật ngữ "Công nghiệp 4.0" đã đƣợc sử dụng phổ biến để thay thế cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ trên thế giới. [1] Theo Bộ trƣởng Nguyễn Chí Dũng, công nghệ 4.0 đang diễn ra với tốc độ chóng mặt và có tác động sâu sắc và làm thay đổi mạnh mẽ đến mọi lĩnh vực của cuộc sống của các quốc gia trên toàn thế giới. Có 04 yếu tố nền tảng của CMCN 4.0 gồm: Đột phá về thể chế; phát triển và nâng cấp hạ tầng công nghệ thông tin; xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia; phát triển nguồn nhân lực.

Muốn xây dựng một nền tảng tốt cho cuộc CMCN 4.0 thì mỗi quốc gia cần phải có một nền giáo dục vững mạnh. Do vậy cải cách giáo dục là nhu cầu thiết yếu của các quốc gia trong đó có Việt Nam. Chiều ngày 27/12/2018 Bộ GD&ĐT đã công bố chƣơng trình giáo dục phổ thông (GDPT) mới sau khi đã lấy ý kiến rộng rãi từ những bản dự thảo trƣớc đó. Trong chƣơng trình mới chƣơng trình môn Hóa học cũng đã có sự thay đổi về chƣơng trình để giúp học sinh có kĩ năng thực hành thí nghiệm, vận dụng các tri thức Hoá học vào việc tìm hiểu và giải quyết một số vấn đề của thực tiễn, đáp ứng đƣợc yêu cầu của cuộc sống.

Cấu trúc chƣơng trình đã có sự thay đổi và điểm mới là chƣơng trình mới sẽ có thêm các tiết học chuyên đề trong đó có một chuyên đề mang tên “Thực hành trải nghiệm hóa học hữu cơ”. Quy mô triển khai học tập chuyên đề này khác hẳn với các giờ thực hành trƣớc đây, sẽ cần nhiều tƣ liệu tham khảo về cơ sở lý thuyết cũng nhƣ video hƣớng dẫn. Với lý do trên tôi lựa 1

chọn nghiên cứu đề tài: “Xây dựng chuyên đề “Thực hành trải nghiệm Hóa học hữu cơ” trong chương trình phổ thông mới”.

2. Nội dung chính của đề tài - Xây dựng cách tiến hành của thí nghiệm: Tách tinh dầu sả chanh làm thuốc đuổi muỗi; áp dụng với một số loại tinh dầu khác.

- Xây dựng cách tiến hành của thí nghiệm: Chuyển hoá chất béo thành xà phòng - Xây dựng cách tiến hành của thí nghiệm: Điều chế glucosamine hydrochloride từ nguyên liệu vỏ tôm

2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về chƣơng trình phổ thông tổng thể Ngày 27/7/2017, Bộ GD&ĐT đã tổ chức họp báo công bố Chƣơng trình phổ thông tổng thể. Theo đó, Chƣơng trình phổ thông mới đã giảm thiểu số tiết học, giảm thiểu số môn học, tăng cƣờng các tiết thực hành và các tiết học trải nghiệm. Cụ thể: Bảng 1.1: Phân phối môn hoạt động trải nghiệm Cấp học

Lớp học

Số môn Chƣơng

Tiểu học

Trung học cơ sở

Trung học phổ thông

Tổng số tiết

Chƣơng

trình mới

trình hiện hành

1

7

10

2

7

10

3

9

10

4

10

11

5

10

11

6

12

16

7

12

16

Chƣơng trình

Chƣơng trình

mới

hiện hành

2838 giờ

2353 giờ

2 buổi/ngày

1 buổi/ngày

9 buổi/tuần

5 buổi/tuần

1,8 h/lớp/buổi 2,7 h/lớp/buổi

3070 giờ 8

12

17

9

12

17

10

13

16

11

13

16

12

13

17 3

3124 giờ

2548 giờ 2284 giờ

(2599 giờ ban nâng cao)

Chƣơng trình phổ thông mới sẽ giúp học sinh hình thành 6 phẩm chất và 10 năng lực chính. Cụ thể là: Phẩm chất: Yêu nƣớc, yêu con ngƣời, chăm học, chăm làm, trung thực, trách nhiệm.

Năng lực: gồm năng lực chung và năng lực đặc thù.

- Nhóm năng lực chung (đƣợc hình thành thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục): năng lực tự chủ và tự học; năng lực giao tiếp và hợp tác; năng lực tự giải quyết vấn đề và sáng tạo.

- Nhóm năng lực chuyên môn (đƣợc hình thành thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định): năng lực ngôn ngữ, tính toán, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, công nghệ, tin học, thẩm mỹ, thể chất.

Ngoài ra chƣơng trình mới không chỉ giúp học sinh hình thành và phát triển các năng lực, phẩm chất đã nêu trên mà còn giúp giáo viên cũng nhƣ nhà trƣờng phát hiện và bồi dƣỡng những năng khiếu đặc biệt của học sinh.

1.2. Vài nét về chƣơng trình môn Hóa học trong chƣơng trình phổ thông mới 1.2.1. Mục tiêu của chương trình Hóa học Hoá học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của các đơn chất và hợp chất. Hoá học kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm, là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác nhƣ vật lí, sinh học, y dƣợc và địa chất học.

Những tiến bộ trong lĩnh vực hoá học gắn liền với sự phát triển của những phát hiện mới trong các lĩnh vực của các ngành sinh học, y học và vật lí. Hoá học đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống, sản xuất, góp phần vào sự phát triển kinh tế - xã hội. Những thành tựu của hoá học đƣợc ứng dụng vào các ngành vật liệu, năng lƣợng, y dƣợc, công nghệ sinh học, nông- lâm- ngƣ nghiệp và nhiều lĩnh vực khác.[2] Môn Hoá học kết hợp cùng các môn học, hoạt động giáo dục khác hình thành, phát triển ở học sinh các phẩm chất chủ yếu và năng lực chung, đặc biệt là thế giới quan khoa học; hứng thú học tập, nghiên cứu; tính trung thực; 4

thái độ tôn trọng các quy luật của thiên nhiên, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững; khả năng xác định nghề nghiệp, công việc theo nhƣ năng lực, sở thích, điều kiện của bản thân.[2] Chƣơng trình hóa học mới kết hợp với các môn học khác trong chƣơng trình mới sẽ hình thành và phát triển cho học sinh các năng lực và phẩm chất chung theo quy đinh trong chƣơng trình mới.[2] Ngoài ra, chƣơng trình Hóa học phổ thông mới cũng sẽ giúp học sinh hình thành và phát triển năng lực hóa học. Nhóm năng lực đặc thù này bao gồm 6 năng lực sau đây: Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học; năng lực tính toán; năng lực nghiên cứu và thực hành hóa học; năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học; năng lực vận dụng kiến thức hóa học để áp dụng vào cuộc sống; năng lực sáng tạo.

1.2.2. Môn hóa học sẽ dạy như thế nào trong chương trình mới Trong chƣơng trình Hóa học mới, môn Hóa học đƣợc học sinh biết đến khi học giai đoạn giáo dục hƣớng nghiệp hay cấp THPT trong chƣơng trình hiện hành.

Ngoài học chƣơng trình lý thuyết thì học sinh có thêm 35 tiết trong một năm học để học các hoạt động trải nghiệm. Tùy thuộc vào các khối lớp khác nhau mà học sinh sẽ có các chuyên đề trải nghiệm khác nhau. Ngoài ra sự phân bổ chƣơng trình cũng có sự thay đổi trong nội dung khi tăng thêm phần phức chất, năng lƣợng hóa học và loại bỏ một số kiến thức bị trùng lặp nhiều trong chƣơng trình hiện hành.

Theo chƣơng trình phổ thông mới, học sinh sẽ đƣợc tiếp cận với nội dung hóa học từ cấp Trung học cơ sở trong môn học tích hợp mới có tên Khoa học tự nhiên. Đến cấp THPT, môn Hóa học sẽ là một môn học độc lập.

Lớp 10 học sinh sẽ đƣợc trang bị cơ sở lý thuyết chủ đạo với những kiến thức cơ sở về cấu tạo chất và quá trình biến đổi hóa học. Qua đó học sinh sẽ giải thích đƣợc bản chất, nghiên cứu đƣợc quy luật hóa học ở nội dung hóa học trong chƣơng trình hóa học lớp 11 và lớp 12.

Trong chƣơng trình hóa học mới có một số điểm nhấn quan trọng. Theo PGS.TS Đặng Thị Oanh - Trƣởng nhóm xây dựng và phát triển chƣơng trình 5

môn Hóa học mới cho biết: “Chƣơng trình lần này nhấn mạnh định hƣớng tăng cƣờng bản chất hóa học của đối tƣợng. Đồng thời, giảm bớt và hạn chế nội dung kiểu 'toán học hóa' vốn ít đi vào bản chất hoá học và thực tiễn.[3] Về mạch kiến thức, kiến thức sẽ đƣợc chia thành các chủ đề với quy định về tổng thời gian, nhà trƣờng chủ động xây dựng các tiết học cho phù hợp với điều kiện của từng địa phƣơng với 3 mạch kiến thức là kiến thức cơ sở hóa học chung, Hóa học vô cơ và Hóa học hữu cơ.

Sau này sẽ có nhiều bộ SGK thay cho một bộ sách nhƣ hiện nay, các tác giả có thể viết sách theo hƣớng mở mà không phải lệ thuộc với thời lƣợng đã quy định bắt buộc nhƣ chƣơng trình hiện hành. Ví dụ, chƣơng trình hiện hành sẽ quy định số tiết còn chƣơng trình mới sẽ xây dựng chủ đề và quy định thời lƣợng dự kiến.[3] Cấu trúc của chƣơng trình lần này cũng có sự thay đổi. Trong chƣơng trình hiện hành, môn Hóa học đƣợc dạy xem kẽ lý thuyết chủ đạo với một số chƣơng về các chất cụ thể. Nhƣng trong chƣơng trình 2018 học sinh sẽ học kiến thức cơ sở hóa học nền tảng sau đó học sinh dựa vào kiến thức này để sinh giải thích cho các phần học sau trong phần hóa học vô cơ và hữu cơ.”[3] Môn hóa học là một trong 4 nội dung của giáo dục STEM. Học sinh đƣợc học tích hợp các môn Toán - Kỹ thuật – Công nghệ và Hóa học. Tăng cƣờng sử dụng các bài tập tình huống, bài tập mở... đòi hỏi học sinh phải có tƣ duy phản biện và sáng tạo trong giải quyết vấn đề.

Một điểm quan trọng nữa của chƣơng trình là thay vì kiểm tra đánh giá học sinh thông qua các bài kiểm tra nhƣ hiện nay thì trong chƣơng trình mới sẽ đánh giá quá trình hoc tập của học sinh mà không chỉ đánh giá thông qua một vài bài thi cử. Để đáp ứng nhu cầu của một ngƣời giáo viên trong giai đoạn cải cách giáo dục, tập huấn giáo dục STEM đã đƣợc thực hiện với những kết quả đáng mong đợi.

1.3. Giới thiệu chung về hoạt động trải nghiệm 1.3.1. Khái niệm hoạt động trải nghiệm 6

Hoạt động trải nghiệm là một khái niệm mới bắt nguồn từ quan điểm giáo dục tiến bộ về học tập trải nghiệm. Theo từ điển tâm lý học của Hiệp hội Tâm lý học Hoa Kỳ thì: Học tập trải nghiệm là dạng học tập diễn ra trong quá trình người học tích cực chủ động thực hiện và tham gia vào một hoạt động nào đó [4]. Cơ sở tâm lý học và tiết học của hoạt động trải nghiệm đã đƣợc khẳng định rất rõ trong các công trình kinh điển của các nhà tƣ tƣởng lớn nhƣ John Dewwey, Lev Semyonovich Vygotsky, Jacques Marie Émile Lacan ...

Hoạt động trải nghiệm xuất hiện ngay khi trẻ còn chƣa có ngôn ngữ và khả năng tự nhận thức.Nhƣ trong tác phẩm “Tƣ duy và lời nói”, Vgotsky đã khảng định “Kinh nghiệm định hình tư duy và tư duy cũng định hình kinh nghiệm. Có một mối quan hệ chắc chắn giữa suy luận và thực tại”[5].

Hoạt động trải nghiệm xây dựng nên tƣ duy và ngôn ngữ. Khi trẻ học ngôn ngữ đồng nghĩa với việc trẻ học các hành vi mới. Johann Wittgenstein đã từng viết: “Khi trẻ phát triển ngôn ngữ, khi các từ (words) thay thế cho các hoạt động… thì học ngôn ngữ chính là học … các hành vi mới”.[6] Hoạt động trải nghiệm là hoạt động vô cũng quan trọng khi hình thành và phát triển cho học sinh chuyển giao giữa 2 giai đoạn giáo dục cơ bản và giáo dục định hƣớng nghề nghiệp thế giới tƣ duy khoa học.

Hoạt động trải nghiệm giúp học sinh có đƣợc định hƣớng đúng đắn cho việc hình thành những phẩm chất của một con ngƣời lao động mới trong xã hội ngày càng phát triển hiện nay.

Do vậy, căn cứ vào các lí do trên hoạt động trải nghiệm đƣợc định nghĩa là quá trình cá nhân từng học sinh đƣợc trực tiếp hoạt động thực tiễn trong môi trƣờng nhà trƣờng cũng nhƣ trong môi trƣờng gia đình, xã hội dƣới sự hƣớng dẫn và tổ chức của các nhà giáo dục. Qua đó hình thành và phát triển tình cảm, đạo đức, phẩm chất, nhân cách, các năng lực... từ đó tích lũy kinh nghiệm riêng cũng nhƣ phát huy tiềm năng sáng tạo của mỗi cá nhân.[7] 1.3.2. Đặc điểm hoạt động trải nghiệm

7

HĐTN là sự hiện thực hóa của mục tiêu học sinh đƣợc học đi đôi với hành, gắn lý thuyết với thực tiễn. Học sinh đƣợc tự mình tham gia các hoạt động thông qua các HĐTN mà hình thành kỹ năng năng lực cần thiết.

Nội dung các HĐTN mang tính tích hợp cao yêu cầu học sinh phải kết hợp đƣợc các nội dung, kiến thức của nhiều môn học khác nhau để giải quyết nhiệm vụ, yêu cầu đƣợc giao.

Hình thức tổ chức HĐTN rất đa dạng. Nội dung các hoạt động đa dạng không chỉ trong khuôn phép nội dung học tập trên lớp mà còn có các nội dung ngoài kiến thức sách vở và đƣợc thực hiện dƣới nhiều hình thức nhƣ câu lạc bộ, hội thi, diễn đàn...

Muốn tổ chức HĐTN thành công thì cần có sự phối hợp và tham gia của các tổ chức, lực lƣợng ngoài nhà trƣờng. Ví dụ một số hình thức cần có sự tham gia của các lực lƣợng ngoài nhà trƣờng cao nhƣ: tham quan, thực tế, thực địa, nghiên cứu khoa học...

Hoạt động trải nghiệm giúp học sinh hình thành và phát triển những kiển thức và kỹ năng mà các hình thức học tập khác không thực hiện đƣợc. Đó là những kinh nghiệm cần có sự thực hiện thông qua các hành động mà học sinh đƣợc làm thông qua HĐTN. 1.3.3. Một số hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm Một số hình thức của HĐTN đƣợc chia thành các nhóm:

8

Bảng 1.2. một số hình thức của hoạt động trải nghiệm

1.4. Một số kiến thức bổ trợ trong nội dung chuyên đề học tập “Thực hành trải nghiệm Hóa học hữu cơ 1.4.1. Tinh dầu 1.4.1.1. Định nghĩa tinh dầu Cho đến nay có nhiều quan điểm khác nhau về tinh dầu nhƣ: tinh dầu là các chất thơm thu đƣợc từ thực vật hay tinh dầu là các sản phẩm thứ cấp trong 9

quá trình trao đổi chất trong thực vật. Tuy nhiên có một quan niệm mà cho đến nay đƣợc nhiều ngƣời thừa nhận hơn cả là quan điểm theo Martin Petozilka, Charles Ehret: tinh dầu là sản phẩm thu đƣợc bằng phƣơng pháp cất cuốn hơi nƣớc nguyên liệu thực vật.[8]

Hình 1.1: Tinh dầu thƣơng mại 1.4.1.2. Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật Bằng phƣơng pháp nguyên tử đánh dấu và một số phƣơng pháp khác ngƣời ta xác định đƣợc rằng tinh dầu cũng nhƣ nhiều hợp chất hữu cơ khác có trong cơ thể thực vật đƣợc sinh tổng hợp từ một chất khởi nguyên đó là acid acetic. Acid acetic chuyển hóa thành Geranyl – Pyrophosphate và Farnersypyrophosphate, sau đó từ hai chất này sẽ sinh tổng hợp ra hàng loạt các chất khác nhau để đáp ứng nhu cầu sinh trƣởng và phát triển của thực vật nhƣ: vitamin A, Giberilin, plasoquinon, hoocmon sinh sản, steroids,...[8] Ngƣời ta chứng minh đƣợc rằng tinh dầu tham gia vào nhiều quá trình chuyển hóa trong cơ thể thực vật. Tinh dầu vừa tồn tại ở dạng tự do trong các túi tinh dầu vừa liên kết với các hợp chất khác nhau trong các mô của tế bào thực vật từ đó tinh dầu sẽ tham gia vào các quá trình trao đổi chất, quá trình sinh lý, sinh hóa trong cơ thể thực vật.[8] Có ngƣời cho rằng tinh dầu tự do trong các túi tinh dầu là chất tiết của cơ quan tiết của thực vật, nhƣng một số khác lại cho rằng tinh dầu là chất dự trữ, chất bảo vệ. Còn tinh dầu liên kết với các chất khác trong các mô, cơ quan khác của thực vật là tinh dầu chuyển hóa, tinh dầu chức năng.[8] Theo P.X. Tanaxienco (1985) tinh dầu trong thực vật có các vai trò sau: - Bảo vệ: chống sâu bệnh, nấm mốc, chống sự tàn phá của ngoại cảnh 10

- Biến đổi sức căng bề mặt của nƣớc trong cây, thúc đẩy sự vận chuyển nƣớc, tăng hiệu quả của chất phản ứng enzymes.

Gần đây, có quan điểm cho rằng tinh dầu nhất là phần nhẹ, phần có mùi là thông tin hóa học giữa các cơ thể sống trong giới thực vật và có khi đóng vai trò duy trì sự tồn tại và phát triển của thực vật nhất là tinh dầu của các loài hoa, nhờ mùi tinh dầu của các loài hoa mà côn trùng, ong bƣớm bị thu hút nên nó di chuyển từ hoa này sang hoa khác, từ hoa đực sang hoa cái mang theo nhụy hoa làm cho quá trình thụ phấn tăng hiệu quả và thực vật thêm phát triển.[8] 1.4.1.3. Tính chất của tinh dầu Tinh dầu là một hỗn hợp nhiều thành phần đƣợc thu bằng phƣơng pháp cất lôi cuốn hơi nƣớc nên tinh dầu không tan hoặc ít tan trong nƣớc. Tuy tinh dầu gồm nhiều thành phần nhƣng mỗi loại tinh dầu của các loài thực vật xác định khác nhau hay của các bộ phận xác định trong cơ thể thực vật thì có số thành phần xác định, hàm lƣợng các thành phần cũng xác định nên các hằng số vật lý cũng nhƣ các chỉ số hóa học của nó là xác định. Do vậy, căn cứ vào các hằng số vật lý và các chỉ số hóa học của tinh dầu để sơ bộ nhận biết và đánh giá tinh dầu.[8] *) Tính chất vật lý và hằng số vật lý của tinh dầu[8] Chất lỏng: nhiệt độ sôi không ổn định có thể lên đến 320oC và chiết suất từ 1,3875 đến 1,5850 và tỷ trọng nhỏ hơn hoặc hớn hơn 1 một chút.

Chất rắn: điểm chảy ≤ 160oC. Tinh dầu: không tan hay kém tan trong nƣớc, tan tốt trong cồn 99,5% diethyl ether, benzene, ethyl acetate...

- Tỷ trọng của tinh dầu Tỷ trọng của tinh dầu là tỷ số của trọng lƣợng của một thể tích xác định của tinh dầu và trọng lƣợng của nƣớc có cùng thể tích.

Tỷ trọng phụ thuộc vào bản chất tinh dầu, thành phần tinh dầu, nhiệt độ.

11

Tỷ trọng càng cao thì mạch carbon tinh dầu càng dài nếu là mạch thẳng, số vòng càng lớn nếu là mạch vòng, các dẫn xuất oxygen có tỷ trọng cao hơn các hydrocarbons tƣơng ứng.

Tỷ trọng của một chất nguyên chất hay một hỗn hợp có thành phần không đổi là một hằng số ở một nhiệt độ xác định nên ngƣời ta dùng tỷ trọng để đánh giá độ tinh khiết một chất hay đánh giá thành phần của một hỗn hợp.

Thể tích thay đổi theo nhiệt độ, đối với nƣớc khối lƣợng riêng của nƣớc lớn nhất khi ở 4oC, khi đó 1 ml mƣớc nặng 1 g. Từ 4oC đến 20oC khối lƣợng của nó giảm, nên khi đo nƣớc ở nhiệt độ khác mà muốn đƣa về 4oC thì phải nhân thêm khối lƣợng riêng của nƣớc lúc đo. 

 

Trong đó:

Q là khối lƣợng riêng của nƣớc lúc đo d là tỷ trọng 20oC ở trên là nhiệt độ tinh dầu lúc đo 20oC ở dƣới là nhiệt độ của nƣớc lúc đo m là trọng lƣợng của cuvet m1 là trọng lƣợng cuvet và tinh dầu m2 là trọng lƣợng của cuvet và nƣớc.

- Chỉ số khúc xạ Chiết xuất của tinh dầu là tỷ số của sin góc tới trên sin góc khúc xạ khi cho tia sáng đi từ không khí vào dầu.

Chiết xuất phụ thuộc vào bản chất của chất, phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp, phụ thuộc vào nhiệt độ và phụ thuộc vào bƣớc sóng của ánh sáng dùng để đo. Thƣờng ngƣời ta đo chiết suất ở 20oC và ánh sáng là bƣớc sóng vạch D của Sodium và khi đó ta có nD20. Đối với một số tinh dầu có chiết xuất thay đổi từ 0,013 đến 0,014 nhƣng thông thƣờng 0,003 đến 0,004 khi nhiệt độ thay đổi, nghĩa là thay đổi

12

rất ít ở con số thứ 3 sau dấu phẩy. Cho nên điều hòa nhiệt độ chính xác khi đo chiết xuất là rất quan trọng thƣờng dùng nhiệt kế có độ chính xác 0,1oC. Vì có độ chính xác cao và rất phụ thuộc vào thành phần nên ngƣời ta dùng chiết xuất để theo dõi quá trình phản ứng.

Chiết xuất của một chất lỏng nguyên chất hay một hỗn hợp có thành phần xác định là một hằng số ở một nhiệt độ xác định. Nên ngƣời ta dùng chiết xuất để nhận biết và đánh giá tinh dầu, xác định độ tinh khiết của tinh dầu.

- Độ quay cực của tinh dầu Hầu hết tinh dầu đều có carbon bất đối xứng nên có đồng phân quang học, do vậy nó có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực đi một góc nào đó khi cho ánh sáng phân cực qua tinh dầu. Để xác định chiều quay của tinh dầu ngƣời ta đo độ quay cực tinh dầu cùng với độ quay cực của D – glyceraldehyde. Nếu cùng chiều thì tinh dầu thuộc dãy D (quay phải) và ngƣợc chiều thì thuộc dãy L (quay trái). Độ quay cực α phụ thuộc vào bản chất của chất, vào nồng độ, vào chiều dài của cuvet đựng dầu để ánh sáng đi qua, vào nhiệt độ khi đo, vào bƣớc sóng của ánh sáng dùng để đo. [α]Dt gọi là độ quay cực riêng của chất quang hoạt.

Biểu thức tính [α]Dt là: 





Trong đó α là góc đọc đƣợc trên quang cực kế l là chiều dài cuvet dùng để đo t là nhiệt độ khi đo C là nồng độ: Số gam tinh dầu trong 100ml dung dịch. Đối với tinh dầu nguyên chất ngƣời ta thƣờng đo độ quay cực ở 20oC, ánh sáng vàng vạch D của đèn sodium, chiều dài cuvet là 1dm và C là tỷ trọng thì ta có công thức:

13







với α trị số trên máy. d là tỷ trọng của tinh dầu đã xác định ở 20oC. Độ quay cực riêng của một chất lỏng quang hoạt trong hỗn hợp chất lỏng có chất quang hoạt và thành phần không đổi là một hằng số ở nhiệt độ và bƣớc sóng xác định. Nên ngƣời ta dùng nó để đánh giá độ tinh khiết của một chất và thành phần hỗn hợp. *) Các chỉ số hóa học của tinh dầu [8] - Chỉ số acid của tinh dầu Chỉ số acid của tinh dầu là số mg KOH dùng để trung hòa hết axit tự do có trong 1g tinh dầu 

trong đó

a: số ml dung dịch KOH 0,1N m: khối lƣợng của tinh dầu (g) Nếu biết phân tử khối của acid có trong tinh dầu thì hàm lƣợng acid có trong tinh dầu là: trong đó M là phân tử lƣợng của acid.

Chỉ số acid cho biết hàm lƣợng acid có trong tinh dầu.

-Chỉ số ester Chỉ số ester của tinh dầu là số mg KOH cần dùng để thủy phân hết lƣợng ester có trong 1g tinh dầu. 



Với

v1 là số ml KOH 0,1N cho vào để thủy phân ester v2 là số ml KOH 0,1N dƣ sau phản ứng m là khối lƣợng tinh dầu

14

Chỉ số ester cho biết hàm lƣợng ester trong tinh dầu.

Chú ý: Để có chỉ số ester chính xác ngƣời ta dùng tinh dầu đã xác định chỉ số acid để xác định chỉ số ester, hoặc là tinh dầu đã loại hết acid tự do rồi xác định chỉ số ester.

-Chỉ số alcohols tự do trong tinh dầu Chỉ số alcohols tự do trong tinh dầu đƣợc tính bằng chỉ số acyl hóa tinh dầu: chỉ số acyl hóa tinh dầu là hiệu số của chỉ số ester sau khi acyl hóa và chỉ số ester của tinh dầu. Gọi chỉ số alcohols là Al. Chỉ số ester sau khi acyl hóa là E2 và chỉ số ester của tinh dầu là E1. Ta có chỉ số alcohols tự do trong tinh dầu là: Al = E2 – E1 Chỉ số alcohols cho biết hàm lƣợng alcohols trong tinh dầu.

-Chỉ số carbonyl (aldehydes và ketones) Hầu hết các aldehydes và ketones tham gia phản ứng oxim hóa >C=O+NH2OH.HCl

>C=N – OH+ HCl

Chuẩn độ lƣợng HCl hình thành trong phản ứng, chúng ta biết lƣợng NH2OH tham gia phản ứng và từ đó suy ra đƣợc lƣợng nhóm carbonyl có trong tinh dầu tham gia phản ứng. Có thể nói chỉ số nhóm carbonyl trong dầu, là số mg hydroxylamine oxim hóa hết nhóm carbonyl có trong 1g tinh dầu. 

trong đó

N: số mol NH-OH.HCl dùng cho phản ứng m: lƣợng tinh dầu Chỉ số carbonyl cho biết hàm lƣợng hợp chất carbonyl trong 1 gram tinh dầu.

1.4.1.4. Các phương pháp thu tinh dầu Có 4 phƣơng pháp điều chế tinh dầu phổ biến là: Phƣơng pháp cất lôi cuốn hơi nƣớc; phƣơng pháp chiết; phƣơng pháp ƣớp; phƣơng pháp ép.

15

- Phƣơng pháp cất lôi cuốn hơi nƣớc Nguyên tắc: cất lôi cuốn hơi nƣớc một hỗn hợp hai chất lỏng có khả năng bay hơi mà không trộn lẫn vào nhau. Khi áp suất hơi bão hòa bằng áp suất khí quyển, hỗn hợp bắt đầu sôi và hơi nƣớc kéo theo hơi tinh dầu. [9] Lƣu ý khi sử dụng phƣơng pháp cất lôi cuốn hơi nƣớc: + Tùy vào bản chất của nguyên liệu mà chia nhỏ nguyên liệu cho phù hợp. + Thời gian cất phụ thuộc bản chất của nguyên liệu và tính chất của tinh dầu. + Thu tinh dầu phải triệt để bỏ nƣớc bằng phƣơng pháp ly tâm.

-Phƣơng pháp chiết Dung môi bao gồm dung môi không bay hơi và dung mỗi dễ bay hơi.

Dung môi không bay hơi: thƣờng dùng dầu béo hoặc dầu paraffin.

Dung môi đƣợc làm nóng lên đến khoảng từ 60 đến 70oC sau đó bỏ nguyên liệu vào ngâm trong khoảng thời gian từ 12 đến 48 giờ, lặp lại khoảng 10 - 15 lần để dung môi bão hòa tinh dầu. Dùng alcohol để tách tinh dầu và dung môi và cất thu hồi alcohol sẽ thu đƣợc tinh dầu.

Dung môi dễ bay hơi: thƣờng dùng là ethers dầu hỏa, xăng công nghiệp… Đầu tiên chiết sau đó thu hồi dung môi bằng phƣơng pháp cất lôi cuốn sẽ thu đƣợc tinh dầu còn lẫn một số tạp chất, tên thị trƣờng là “Concrete oil”. Khi hòa sản phẩm trên với cồn có nồng độ cao, để lạnh thày phân lớp, lọc loại bỏ phần sáp, lấy lại phần dung dịch sau đó cất hơi nƣớc thu đƣợc tinh dầu với cái tên mà mọi ngƣời hay gặp đó là “Absolute oil”. Tinh dầu điều chế theo phƣơng pháp này thƣờng rất thơm, giá thành cao, thƣờng dùng làm mỹ phẩm và nƣớc hoa cao cấp. [9] Hiện nay, phƣơng pháp chiết tinh dầu đạt hiệu quả và chất lƣợng tốt nhất là chiết xuất với dung môi CO2 lỏng. Đây là phƣơng pháp có nhiều ƣu điểm nhƣ hiệu xuất cao, tiết kiệm dung môi, thu đƣợc tinh dầu thu đƣợc có chất lƣợng tốt và thƣờng áp dụng chiết xuất các loại tinh dầu quý hiếm. Tuy nhiên, để áp dụng phƣơng pháp này cần phải có sự đầu tƣ về thiết bị nên chƣa đƣợc áp dụng phổ biến. [9]

16

-Phƣơng pháp ƣớp Dùng khuôn gỗ có kích thƣớc 58 x80 x5cm đặt tấm thủy tinh đã bôi mỡ ở giữa, độ dày lớp mỡ khoảng 3mm. Đặt lụa mỏng lên lớp mỡ đã bôi sau rắc từ 35 đến 40g nguyên liệu tƣơi sạch và ráo nƣớc lên trên. Xếp từ 30 đến 40 khuôn gỗ chồng lên nhau đặt trong phòng kín. Thay lớp nguyên liệu sau 2472h ƣớp, thời gian ƣớp tùy theo từng loại nguyên liệu, thay cho tới khi chất béo bão hòa tinh dầu. Có thể sử dụng trực tiếp tinh dầu có chứa chất béo hoặc tách riêng tinh dầu khỏi chất béo tƣơng tự phƣơng pháp điều chế “Absolute oil” ở phần trên.

-Phƣơng pháp ép tinh dầu Phƣơng pháp này áp dụng cho các loại thực vật thuộc họ Citrus vì: + Tinh dầu cam, chanh sử dụng chủ yếu trong công nghiệp nƣớc giải khát nên cần có hƣơng vị giống mùi nguyên bản nhất, mà sử dụng phƣơng pháp cất không đảm bảo đƣợc điều này. + Trong các cây họ Citrus có tinh dầu nằm trong túi tiết ở lớp vỏ ngoài, chỉ cần tác động cơ học là có thể tách đƣợc tinh dầu nên dễ dàng áp dụng phƣơng pháp ép. + Các túi tiết tinh dầu đƣợc bao trong lớp màng pectin, mà màng pectin có đặc điểm đó là sẽ đông cứng lại khi bị gia nhiệt và vậy khi muốn thu tinh dầu bằng phƣơng pháp này cần phá vỡ màng pectin bằng các tác nhân nhƣ: cơ học (chia nhỏ nguyên liệu); hóa học (sử dụng hydrochloric acid hoặc oxalic acid) hay enzyme.

Dịch ép còn lẫn nhiều nhiều pectin nên sau khi ép phải lọc, li tâm và bảo quản tinh dầu ở nhiệt độ thấp.[9] 1.4.2. Xà phòng 1.4.2.1. Thành phần và nguyên liệu - Thành phần: muối sodium hoặc muối potassium của acid béo và các phần phụ gia khác (chất tạo độ cứng, hƣơng liệu tổng hợp...)

- Nguyên liệu: dầu ăn, mỡ động vật

17

1.4.2.2. Tiêu chí đánh giá -Chỉ tiêu kết cấu bánh xà phòng Bánh xà phòng phải chắc, mịn, không có vết rạn nứt -Chỉ tiêu về màu sắc Bánh xà phòng phải tƣơi sáng, đồng nhất và tƣơng ứng với màu đã quy định -Chỉ tiêu về mùi Bánh xà phòng phải có mùi thơm dễ chịu, đặc trƣng theo từng loại sản phẩm.

Không có mùi hôi, chua của mỡ/ dầu ăn bụi phân hủy.[10]

Hình 1.2. Xà phòng thƣơng mại 1.4.3. Chitin, chitosan và glucosamine 1.4.3.1. Tổng quan về Chitin Chitin là polysaccharide đứng thứ 2 trong tự nhiên sau cellulos.

Trong tự nhiên chitin có mặt ở cả trong động vật và thực vật. Đối với động vật, chitin là một thành phần không thể thiếu của vỏ một số động vật nhƣ giáp xác, tôm, cua…vơi hàm lƣợng chitin vào khoảng 14 đến 35% trọng lƣợng vỏ khô và trong tôm nƣớc ngọt só khoảng 12% và các loài động vật kể trên là nguồn sản xuất chitin chính; trong động vật bậc cao chitin có trong mô da giúp cho sự tái tạo và gắn liền các vết thƣơng ở da. Trong thực vật, chitin có trong nấm họ Zygenmyctes tập trung ở thành tế bào, các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo.[11]

18

Cấu trúc hóa học của chitin:

Hình 1.3. Cấu tạo của Chitin Tính chất vật lý của chitin: - Chitin là polymer sinh học có phân tử lƣợng rất lớn.

- Vỏ động vật giáp xác có màu là màu của hợp chất của chitin, chitin ở dạng rắn màu trắng hoặc phớt hồng, không màu, không vị, tính tan: không tan trong nƣớc, kiềm, axit hoãng và các dung môi hữu cơ nhƣ alcohols, ether.. nhƣng tan trong muối lithium thiocyanate và calcium thiocyanate tạo dung dịch có dạng keo và có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại có bƣớc sóng từ 884 - 890 cm-1.

- Hàm lƣợng của chitin trong vỏ tôm, cua thƣờng gặp là 0,06 và 0,17g/ml và chitin thu đƣợc từ tôm xốp hơn khi thu từ cua, nhuyễn thể xốp hơn cua 2,6 lần. [12] Ứng dụng của Chitin [13] - Chitin có nhiều tiền lực để phát triển trong các ngành nhƣ y học & dƣợc phẩm, dinh dƣỡng, chế biến lƣơng thực thực phẩm.

- Là chất phụ gia tạo độ bền dai cho thực phẩm thay thế một số chất không cho phép nhƣ: hàn the…

- Làm chất mang trong cố định enzyme/tế bào, chất mang tạo giá thể trồng cây cảnh.

19

Ở Việt Nam, chitin là phế liệu của các ngành công nghiệp chế biến và xuất khẩu thủy hải sản, khi chúng ta có thể tận dụng đƣợc nguồn cung cấp chitin từ hoạt động công nghiệp trên thì sẽ góp phẩn bảo vệ môi trƣờng, tận dựng đƣợc sản phẩm dƣ thừa mà tạo ra đƣợc sản phẩm có giá trị cao.

Hình 1.4. Chitin 1.4.3.2. Tổng quan về Chitosan Cấu trúc hóa học của chitosan [12] Chitosan là dẫn xuất deacetyl hóa của chitin, trong đó nhóm (- NH2) thay thế nhóm (- COCH3) ở vị trí C(2). Chitosan đƣợc cấu tạo từ các mắt xích Dglucosamine liên kết với nhau bởi các liên kết ß- (1,4)- glycosides, do vậy chitosan có thể gọi là poly ß- 1, 4- 2-amino- 2- deoxi- D- glucoses hoặc poly ß- 1, 4- D- glucosamine

Hình 1.5.Cấu tạo của Chitosan

Tính chất vật lý của chitosan:[12] - Chitin và chitosan là những polymer sinh học có phân tử lƣợng lớn.

20

- Chitosan có màu trắng ngà hoặc vàng nhạt, không mùi, không vị, nóng chảy ở 309-311oC.

Hình 1.6. Chitosan - Chitosan có tính kiềm nhẹ, không tan trong nƣớc nhƣng tan trong acid hữu cơ loãng nhƣ acetic acid, lactic acid... tạo dung dịch keo nhớt loãng.

- Chitosan có khả năng tạo màng cúng nhƣ kết hợp với những chất tích điện âm nhƣ chất béo, lipid và acid mật... do nó có khả năng tích điện âm.

- Chitosan là chất có độ nhớt cao, phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ khối lƣợng phân tử, mức độ deacetyl hóa, nồng độ dung dịch, pH, nhiệt độ...

-Trong giáp xác, hàm lƣợng chitin và chitosan vào khoảng 0,39g/cm3 quá trình chế biến và acetyl hóa sẽ làm thày đổi hàm lƣợng trên. Ứng dụng của Chitosan [13] + Chitosan có tính đàn hồi và tính dẻo cao nên dễ tạo thành màng mỏng để làm màng bảo quản thực phẩm và bao mang của các loại thuốc. + Chitosan đƣợc dùng làm chất cố định enzyme và tế bào vi sinh vật. + Chitosan đƣợc đánh giá cao trong y học: băng bó và làm lành vết thƣơng, chỉ khâu vết thƣơng tự tiêu hủy, chất làm giảm cholesterol trong máu, chất kích thích của hệ thống miễn dịch.

1.4.3.3. Glucosamine và bệnh xương khớp 1.4.3.3.1.Bệnh xương khớp và triệu chứng [14] Bệnh xƣơng khớp là những bệnh có liên quan đến hệ thống xƣơng, khớp trên toàn cơ thể. Có rất nhiều bệnh xƣơng khớp nhƣ: thoái hóa khớp, viêm

21

khớp, thoái hóa cột sống, thoát vị đĩa đệm, đau nhức các khớp xƣơng cỏ, ngón tay... Đây là căn bệnh phổ biến ở Việt Nam, theo thông kê của Tổ chức Y tế Thế giới WHO Việt nam có 35% dân số mắc các bệnh về xƣơng khớp. Trong có có 80% là ngƣời cao tuổi, tuy nhiên trong những năm trở lại đây bệnh xƣơng khớp đang có dấu hiệu trẻ hóa, ngay cả thanh nhiên từ 20 - 25 tuổi cũng có thể bị các bệnh về xƣơng khớp với số lƣợng ngày càng tăng.

Triệu chứng bệnh?

- Đau/cứng khớp vào buổi sáng sau khi thức dậy. Hiện tƣơng đau đớn sẽ khỏi sau khoảng thời gian từ 15-20 phút vận động, xoa bóp.

- Đau theo từng cơn, đau bất chợt vào bất kỳ thời gia nào trong ngày, có thể đau qua nhanh nhƣng cũng có thể đau âm ỉ kéo dài.

- Khớp có hiện tƣợng bị đau, sƣng tấy. Vùng khớp bị đau thấy vƣớng víu, khó chịu, tay chân bị tê, cơ thể mệt mỏi, kém linh hoạt.

- Nếu bị thoái hóa đốt sống có thể gây nên rối loạn tuần hoàn máu.

- Trong khi đau có thể bị sốt nhẹ hoặc sốt cao, đau và rất đau, không ăn uống đƣợc, sụt cân và suy giảm hệ miễn dịch.

1.4.3.3.2. Glucosamine Khi tiến hành thủy phân chitin trong môi trƣờng HCl đậm đặc thu đƣợc sản phẩm glucosamine 3 (là monome của chitosan). Trong khi thủy phân thì phải chú ý 2 yếu tố là nồng độ acid và nhiệt độ thủy phân vì nồng độ của acid ảnh hƣởng đến quá trình deacetyl hóa và deosid còn nhiệt độ ảnh hƣởng đến sản phẩm cuối cùng vì chúng có thể bị thủy phân thành các sản phẩm có phân tử lƣợng đơn giản hơn.[11] Cấu tạo của glucosamine:

22

Công thức phân tử: C6H13O5N Phân tử lƣợng: Mglucosamine = 179,17 g/mol.

Tính chất vật lý của glucosamine: tinh thể rắn, không màu, không mùi, 88oC, tphân hủyo= 110oC, tan trong một số dung môi phân cực nhƣ nƣớc và

tnco=

methanol sôi, hơi tan trong methanol hoặc ethanol, không tan trong dung môi không phân cực nhƣ: ether và chloroform.[11] Tính chất hóa học của glucosamine: phản ứng tráng bạc, tác dụng với Cu(OH)2, phản ứng với C6H5CH=O(xúc tác).

Cấu trúc và tính chất của một số muối glucosamine Tên

Cấu tạo

Tính chất

Glucosamine hydrochloride

-Công thức phân tử: C6H13O5N.HCl -Khối lƣợng mol phân tử : M= 215,63 g/mol -Tinh thể rắn, màu trắng, không mùi -tnco= 190o- 194oC hoặc 300oC - Tính tan: tan trong nƣớc tỷ lệ: 0,1g/ml

Glucosamine sulfate

-Công thức C6H13O5N.H2SO4

phân

tử:

-Khối lƣợng mol phân tử: M= 277,24 g/mol 23

Acetyl

-Công thức phân tử: C8H15O6N

glucosamine

-Khối lƣợng mol phân tử: M= 221,21 g/mol -tnco = 201o – 210oC. -Tính tan: tan trong nƣớc tỷ lệ: 0,1g/ml

Dược lý, dược động học của glucosamine và muối của nó [11] Glucosamine là một aminomonosaccharide, có khả năng kích thích tế bào sụn khớp tăng tổng hợp tạo cấu trúc proteoglycan bình thƣờng. Đồng thời nó còn ức chế các enzime phá hủy sụn khớp nhƣ collagenases, phospholioase A2... Ngoài ra nó còn kích thích sinh sản mô liên kết của xƣơng, giảm quá trình mất canxi của xƣơng [a]. khi cơ thể thiếu glucosamine thì sụn sẽ bị hỏng, cứng, gai xƣơng dẫn đến biến dạng khớp gây khó khăn trong quá trình di chuyển, làm việc làm tăng khả năng bị viêm xƣơng khớp.

Glucosamine có thể làm tăng độ nhớt và khả năng bôi trơn của các khớp xƣơng thông qua việc kích thích khớp xƣơng sản xuất dịch nhầy. Từ đó làm giảm và ngăn chặn các triệu chứng và quá trình thoái hóa khớp.

Một số muối glucosamine có ứng dụng nhiều trong chữa trị các bệnh xƣơng khớp là: glucosamine hydrochloride, glucosamine sulfate và acetyl glucosamine. Hiện nay, cơ quan Dƣợc phẩm Châu Âu xếp glucosamine vào danh mục thuốc giúp cải thiện cấu trúc trong bệnh viêm khớp.

24

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Nội dung và yêu cầu cần đạt Tƣ liệu/ Ngữ liệu/Hình ảnh Tách - Sơ lƣợc về tinh dầu Vận dụng đƣợc phƣơng Hình ảnh tinh tinh dầu - Phƣơng pháp điều pháp chiết hoặc chƣng dầu thƣơng từ các chế tinh dầu cất để tách tinh dầu từ mại nguồn - Tách tinh dầu sả các nguồn thảo mộc tự Tƣ liệu về thảo - Tách tinh dầu vỏ nhiên (tùy điều kiện địa các phƣơng mộc bƣởi, cam, quýt phƣơng và nhà trƣờng có pháp thu tinh tự nhiên - Tách tinh dầu dừa thể chọn tách tinh dầu dầu. sả, dầu dừa, dầu vỏ bƣởi, Tƣ liệu về cam, quýt….). thu tinh dầu bằng bằng cất hơi nƣớc, và chiết tinh dầu Chuyển - Xà phòng và sản Thực hiện đƣợc thí Hình ảnh xà hoá chất phẩm thƣơng mại nghiệm điều chế xà phòng béo - Nguyên liệu sản xuất phòng từ chất béo (tùy thƣơng mại. thành xà phòng điều kiện địa phƣơng và Tƣ liệu về xà - Quy trình sản xuất xà nhà trƣờng có thể chọn phƣơng pháp phòng phòng từ chất béo chế hóa từ dầu ăn, dầu chuyển hoá - Quy trình sản xuất xà dừa, dầu cọ, mỡ động xà phòng phòng từ dầu thực vật vật…).

Tên hoạt động

Điều chế glucosa mine hydroch loride từ vỏ tôm

Nội dung

- Sơ lƣợc về chitin, chitosan - Giới thiệu về glucosamine - Quy trình điều chế chitin từ vỏ tôm - Quy trình điều chế chitosan từ vỏ tôm - Quy trình điều chế glucosamine hydrochloride từ chitin.

- Quy trình điều chế

Yêu cầu cần đạt về chuyên môn

Thực hiện đƣợc thí nghiệm điều chế glucosamine hydrochloride từ vỏ tôm.

25

Hình ảnh vỏ tôm, cua Tƣ liệu điều chế chitin, chitosan.

Tƣ liệu điều chế glucosamine hydrochlorid e từ vỏ tôm.

glucosamine hydrochloride từ chitosan.

2.2. Nguyên tắc xây dựng

26

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 3.1. Điều chế tinh dầu từ các nguồn thảo mộc tự nhiên Không nhƣ nhiều ngƣời lầm tƣởng thì tinh dầu sả chanh đƣợc chiết xuất từ lá và và thân cây sả chanh - loại thảo dƣợc thuộc họ cỏ Poaceae. Tinh chất từ cây sả chanh chứa rất nhiều loại vitamin là A, B2, B3, B5, C, Folate.

Ngoài ra còn có các loại khoáng chất magnesium, manganese, potassium, zinc,… Với các thành phần này mà tinh dầu sả chanh mang đến rất nhiều công dụng khác nhau cho sức khỏe, môi trƣờng sống: - Khử mùi, diệt khuẩn: do hàm lƣợng Citral trong tinh dầu sả chanh cao.

- Giải tỏa căng thẳng, stress: Mùi hƣơng nhẹ dịu của tinh dầu sả chanh sẽ giúp con ngƣời tỉnh táo, tập trung vào công việc.

- Đuổi muỗi và côn trùng: hƣơng sả chanh làm côn trùng bị tê liệt hệ thần kinh dẫn đến mất kiểm soát và giảm khả năng phân biệt phƣơng hƣớng.

- Làm lành vết thƣơng: Do tính kháng khuẩn nên tinh dầu sả chanh có khả năng này. Ngoài ra nó còn hỗ trợ trị mụn và dƣỡng da tốt.

- Dƣỡng tóc bóng khỏe: khi gội đầu với tinh dầu sả chanh sẽ giúp chúng ta có một mái tóc chắc khỏe, sạch gàu, suôn mƣợt.

Ngoài ra, tinh dầu bƣởi có khả năng chống lại quá trình oxy hóa rất cao, giúp giảm stress, chống viêm, kháng khuẩn rất hiệu quả. Tinh dầu từ quả bƣởi có tác dụng và lợi ích đƣợc áp dụng trong đời sống và sức khỏe đó là nhờ một thành phần chính đƣợc gọi là Limonene ( thành phần này chiếm 88 % đến 90 % ). Limonene là chất có tính chống oxy hóa mạnh từ đó góp phần ngăn sự phát triển của các khối u, bảo vệ tế bảo khỏi các tác nhân tấn công và thƣơng tổn do tế bào ung thƣ gây ra. Không chỉ có Limonen, trong tinh chất từ bƣởi còn chứa rất nhiều chất chống oxy hóa mạnh nhƣ Vitamin C, myrcece, terpinene, pinen và citronellol.

Từ nguồn nguyên liệu tự nhiên: sả chanh, cam, bƣởi… chúng tôi tiến hành xây dựng quy trình phân tách tinh dầu theo hai phƣơng pháp: 3.1.1. Tách tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

27

Mô hình chƣng cất tinh dầu thiên nhiên đƣợc bố trí nhƣ sau:

Hình 3.1. Điều chế tinh dầu bằng cất lôi cuốn hơi nƣớc Quy trình tách tinh dầu đƣợc minh họa theo sơ đồ dƣới đây: (thời gian:60’)

Link video hƣớng dẫn: https://youtu.be/MnVD4IgpRQ4 28

3.1.2. Tách tinh dầu bằng bộ chiết Soxhlet Nguyên liệu sau khi đƣợc thái nhỏ (tránh dập nát để hạn chế sự thất thoát nguồn tinh dầu) đƣợc đƣa vào hệ thống chiết Soxhlet, đây là hệ thống khép kín do vậy sẽ cho hiệu suất cao hơn phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc. Tuy nhiên, với thực trạng hiện tại của nhiều trƣờng phổ thông sẽ khó trang bị bộ chiết này vì giá thành khá cao. Tuy nhiên chúng ta vẫn hy vọng trong khoảng 5 năm nữa nhiều trƣờng sẽ đƣợc trang bị hệ thống này, trên cơ sở đó chúng tôi vẫn trình bày quy trình tách tinh dầu bằng hệ thống chiết Soxhlet.

Hình 3.2. Điều chế tinh dầu bằng máy chiết Soxhlet

29

Trong bƣớc 3 của quy trình, tùy tình hình thực tế của phân phối chƣơng trình, giáo viên có thể điều chỉnh chỉ đun trong 30-40 phút (thời gian này đã có tinh dầu xuất hiện đủ cho bƣớc tiếp theo của quy trình).

Linh video hƣớng dẫn: https://youtu.be/EBsinKC8a1s

30

3.2. Chuyển hóa chất béo thành xà phòng Xad phòng công nghiệp là một mặt hàng quen thuộc của ngƣời dân Việt nam từ lâu, với đủ loại hình dáng, mẫu mã, màu sắc cũng nhƣ hƣơng liệu mà giá cả phải chăng, đắt cũng có mà rẻ cũng có. Tuy nhiên, do quá quen thuộc và tiện ích nên nhiều ngƣời đã quên đi những mối nguy hiểm đằng sau những sản phẩm đó. Thành phần tạo nên những bánh xà phòng muôn hình vạn trạng đó có chứa chất tẩy rửa nguồn gốc từ dầu mỏ. Đặc điểm nhận dạng chất tẩy rửa này đó là cảm giác rít chăt, căng và khô da, những đặc điểm trên chính là những dấu hiệu cho thấy làn dã đã bị tổn hại và bị kích ứng.

Tuy nhiên, thời gian gần đây mọi ngƣời đã và đang ủng hộ mặt hàng xà phòng handmade với những ƣu điểm về mặt sức khỏe hơn so với xà phòng sản xuất hàng loạt. Những bánh xà phòng đƣợc làm từ tâm huyết và sự sáng tạo của ngƣời làm ra nó.

Bắt kịp xu thế đó, trong chuyên đề tự chọn này hoàn toàn có thể hƣớng dẫn học sinh “shark tank” bằng việc tạo xà phòng hanmade.

3.2.1. Dụng cụ, hóa chất -Nguyên liệu: dầu ăn thải loại (dầu ăn đã qua sử dụng, dầu ăn hết hạn…)

-Dụng cụ: + Máy khuấy từ gia nhiệt + Cốc thủy tinh + Bình erlen + Nhiệt kế - Hoá chất:

+ Con từ + Phễu lọc + Giấy lọc

+ Dung dịch Sodium hydroxide: 10N & 0,1N + Dung dịch Sodium chloride: bão hòa + Carbon hoạt tính Điểm nhấn của quy trình này đó là giai đoạn thêm hƣơng liệu để tạo màu sắc từ các nguồn tự nhiên nhƣ trà xanh, cà phê, carbon hoạt tính… , sau 31

đó thêm hƣơng liệu tạo mùi: hoa nhài, sả …Ngoài ra trong bƣớc cuối cùng của quy trình hoàn toàn có thể sử dụng các loại khuôn với nhiều hình dáng bắt mắt để tạo thành các sản phẩm với nhiều mức độ đa dạng khác nhau.

Hình 3.3. Xà phòng thành phẩm 3.2.2. Sơ đồ quy trình Xuất phát từ mỡ động vật, dầu thực vật và nhất là dầu ăn thải đã qua chế biến, hoàn toàn có thể tạo thành mẫu xà phòng có khả năng tẩy rửa tốt, tuy nhiên khả năng đóng rắn thì kém xà phòng công nghiệp. Đó là điều cũng rất dễ hiểu.

32

3.2.2.1. Chuyển hóa dầu ăn thải thành xà phòng

33

3.2.2.2. Chuyển hóa dầu thực vật thành xà phòng

Link video hƣớng dẫn: https://youtu.be/-IjDzDAMqGg

34

3.2.2.3. Chuyển hóa mỡ động vật thành xà phòng

35

3.3. Điều chế glucosamine hydrochloride từ nguyên liệu vỏ tôm Glucosamine là một amino-mono-saccharide có nhiều trong các mô liên kết và mô sụn. Glucosamie có khả năng tham gia caáu tạo nên hyaluronic acid, keratan sulfate và chondroitin sulfate. Ba hợp chất trên là thành phần cấu tạo nên thành phần quan trọng nhất của chất dịch hoạt khớp và sun khớp- đó là collagen- một hợp chất giảm quá trình thoái hoá và biến dạng khớp làm khớp vận chuyển linh hoạt. Do vậy trong y học và dƣợc phẩm, glucosamine đƣợc dùng làm nguyên liệu để sản xuất một số thực phẩm chức năng và sản phẩm hỗ trợ điều trị các bệnh về xƣơng khớp.

Cơ thể con ngƣời có thể tự tổng hợp đƣợc Glucosamine nhƣng khả năng tổng hợp này giảm dần khi độ tuổi càng lớn. Do vậy, bổ sung Glucosamine là việc làm cần thiết, đặc biệt với những ngƣời bị thoái hoa sụn khớp.

Glucosamine lại đƣợc tổng hợp từ nguồn nguyên liệu đơn giản là vỏ tôm. Điều này phù hợp với tình hình thực tế của nhiều trƣờng phổ thông.

3.3.1. Dụng cụ, hóa chất -Nguyên liệu: vỏ tôm -Dụng cụ: + Bình erlen miệng nhám + Cốc thủy tinh + Đũa thủy tinh + Máy gia nhiệt

+ Nhiệt kế + Ống sinh hàn hồi lƣu + Dây dẫn + Giấy lọc

-Hóa chất: Hydrochloric acid: 10% & 36%, Sodium hydroxide: 3%, Hydro peroxid: 1-2%, nƣớc cất 1 lần 3.3.2. Sơ đồ quy trình 3.3.2.1. Quy trình sản xuất chitin từ vỏ tôm

36

Hình 3.4. Chitin thành phẩm

Link video hƣớng dẫn: https://youtu.be/nbcfN-O4bjs 37

3.3.2.2. Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm

Hình 3.5. Chitosan thành phẩm Link video hƣớng dẫn: https://youtu.be/ywmmBA0PLFk

38

3.3.2.3. Quy trình sản xuất Glucosamine hydrochloride từ chitin/chitosan

Hình 3.6. Glucosamine hydrochloride thành phẩm

39

3.3.2.4. Quy trình sản xuất Glucosamine hydrochloride từ vỏ tôm Chúng tôi cũng thực hiện một quy trình khác đi trực tiếp từ vỏ tôm mà không qua giai đoạn tách riêng chitin, chitosan. Tuy nhiên giai đoạn ngâm trong HCl lại cần khoảng 12 giờ, vì vậy nếu thực hiện theo quy trình này giáo viên cần thực hiện trƣớc giai đoạn này.

40

KẾT LUẬN Trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi đã: - Xây dựng đƣợc 01 quy trình cất lôi cuốn hơi nƣớc tinh dầu thảo mộc và 01 quy trình tách tinh dầu bằng máy chiết Soxhlet.

- Xây dựng đƣợc 01 quy trình chuyển hóa xà phòng từ dầu ăn thải, 01 quy trình tổng hợp xà phòng từ dầu thực vật, 01 quy trình tổng hợp xà phòng từ mỡ động vật.

- Xây dựng đƣợc 01 quy trình điều chế glucosamine hydrochloride từ vỏ tôm, và 01 quy trình điều chế glucosamine hydrochloride từ chitin/chitosan.

Các quy trình này đảm bảo đƣợc yếu tố thời gian của chuyên đề tự chọn. Đồng thời hóa chất, dụng cụ thí nghiệm cũng đảm bảo yêu cầu của danh mục hệ thống thí nghiệm tối thiểu của Bộ giáo dục. Do vậy việc triển khai thực tế tại các nhà trƣờng là hoàn toàn khả quan.

41