Nghiên cứu tổng hợp 5-Hydroxymethyl-2-furfuraldehyde bằng phản ứng Maillard với cơ chất cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa (Sarda Orientalis) và glucose có sự hỗ trợ của nhiệt và xúc tác HCl

Abstract

5-Hydroxylmethyl-2-furfuraldehyde (5-HMF) là hợp chất dẫn xuất furan từ đường được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp vật liệu, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp năng lượng và cả trong y học. Tuy nhiên hiện nay cơ chất ban đầu được sử dụng trong các nghiên cứu thường là fructose, đắt tiền và không có sẵn trong tự nhiên, trong khi đó hầu hết các nguồn carbonhyrate thực vật trong tự nhiên được cấu tạo từ đơn phân glucose. Glucose có cấu trúc vòng 6 cạnh nên việc khử nước để hình thành 5-HMF có cấu trúc vòng furan 5 cạnh là rất khó khăn. Vì vậy nghiên cứu tiến hành thực hiện phản ứng tổng hợp Maillard với cơ chất được bổ sung là cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa, mục đích bổ sung gốc amin cho phản ứng. Nghiên cứu thực hiện các bước khảo sát trên cơ chất glucose và cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa nhằm xác định được điều kiện tối ưu của từng yếu tố: nhiệt độ phản ứng (°C), nồng độ chất xúc tác(CM), tỷ lệ glucose:cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa(w:w), thời gian phản ứng (phút) và tỷ lệ cơ chất:thể tích chất xúc tác(w:v) đến quá trình tổng hợp 5-HMF. Phản ứng được tiến hành dưới tác dụng của nhiệt thường trong tủ sấy Ketong, cơ chất được chọn là đường glucose và cơ thịt đỏ cá ngừ sọc dưa, HCl được sử dụng làm chất xúc tác cho phản ứng. Sau khi phản ứng kết thúc, tiến hành đo các thông số: hàm lượng tổng carbonhydrate bằng phương pháp phenol - sulfuric acid, hàm lượng đường khử, độ hấp thụ của sản phẩm thô tại 284 nm phản ánh cường độ của phản ứng Maillard, hàm lượng 5-HMF được xác định bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Sự khác biệt có ý nghĩa của kết quả thí nghiệm được phân tích bằng phương pháp ANOVA - One Way với phần mềm Minitab 16. Sau khi thực hiện các bước khảo sát và tiến hành phân tích thực nghiệm ta thu tìm được điểm tối ưu đơn biến của từng yếu tố như sau nhiệt độ tối ưu được chọn ở 180°C, nồng độ chất xúc tác HCl 5M, tỷ lệ glucose:cơ thịt đỏ cá ngừ 1,9:0,1(w:w), thời gian phản ứng 20 phút, tỷ lệ cơ chất:thể tích chất xúc tác 10:1(w:v). Tập hợp các điểm tối ưu đơn biến trên ta được giá trị cực đại của hiệu suất tổng hợp 5-HMF 5,016 ± 0,098%. Sau khảo sát nhận thấy xúc tác HCl có hoạt lực xúc tác với phản ứng là chưa cao, các khảo sát tiếp theo có thể sử dụng xúc tác khác để thay thế.