1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Do an nop1 eeozwqpztg 20131230042952 65671

87 0 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Tổng Quan Về Dịch Nho Lên Men Và Các Cấu Tử Hương Trong Dịch Nho Sau Lên Men
Trường học Ket-noi.com
Thể loại Đồ Án
Năm xuất bản 2013
Định dạng
Số trang 87
Dung lượng 2,06 MB

Cấu trúc

  • Chương 1: TỔNG QUAN VỀ DỊCH NHO LÊN MEN VÀ CÁC CẤU TỬ HƯƠNG (0)
    • 1.1 TOÅNG QUAN VEÀ DÒCH NHO SAU LEÂN MEN (7)
      • 1.1.1 Nho (7)
        • 1.1.1.1 Phân loại (8)
        • 1.1.1.2 Thành phần hóa học của nho (8)
      • 1.1.2 Nấm men sử dụng để lên men dịch nho (10)
        • 1.1.2.1 Các nấm men thường gặp (11)
        • 1.1.2.2 Các tiêu chuẩn lựa chọn nấm men (11)
      • 1.1.3 Các sản phẩm tạo thành trong quá trình lên men dịch nho (11)
        • 1.1.3.1 Sản phẩm tạo thành do quá trình trao đổi chất của nấm men (11)
        • 1.1.3.2 Các sản phẩm tạo thành từ quá trình tự phân của nấm men (13)
      • 1.1.4 Các cấu tử hương và nguồn gốc phát sinh (14)
      • 1.1.5 Hương của các cấu tử (15)
  • Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG CẤU TỬ HƯƠNG TRONG DỊCH (18)
  • NHO 19 (0)
    • 2.1 SAÉC KÍ KHÍ (GAS CHROMATOGRAPHY- GC) (18)
      • 2.1.1 Khái niệm và nguyên tắc (18)
      • 2.1.2 Cấu tạo của hệ thống sắc kí khí (19)
        • 2.1.2.1 Bộ phận cung cấp khí mang (19)
        • 2.1.2.2 Bộ phận bơm mẫu (20)
        • 2.1.2.3 Lò (21)
        • 2.1.2.4 Cột sắc kí (21)
        • 2.1.2.5 Chaát mang raén (23)
        • 2.1.2.6 Pha tónh (24)
        • 2.1.2.7 Đầu dò (detector) (24)
        • 2.1.2.8 Máy ghi (28)
      • 2.1.3 Quy trình saéc kí khí (29)
      • 2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả sắc kí (30)
        • 2.1.4.1 Tốc độ dòng khí mang (30)
        • 2.1.4.2 Chieàu cao ủúa lyự thuyeỏt (30)
    • 2.2 CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TÁCH CẤU TỬ HƯƠNG TRƯỚC KHI VÀO SAÉC KÍ KHÍ (31)
      • 2.2.1 Tách dựa vào khả năng hòa tan (31)
      • 2.2.2 Tách dựa vào khả năng hấp phụ( sorptive extraction) (33)
      • 2.2.3 Tách dựa vào khả năng bay hơi (34)
      • 2.3.1 Phương pháp Vi chiết pha rắn (Solid-phase microextraction - SPME)37 (36)
        • 2.3.1.1 Giới thiệu (36)
        • 2.3.1.2 Thieát bò SPME (37)
        • 2.3.1.3 Cơ chế thực hiện quá trình tách cấu tử của SPME (38)
        • 2.3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng trong SPME (40)
        • 2.3.1.5 So sánh phương pháp SPME và bơm mẫu trực tiếp (0)
        • 2.3.1.6 Ưu và nhược điểm của SPME (43)
        • 2.3.1.7 Ứng dụng định lượng cấu tử hương của dịch nho sau lên men. .44 (0)
      • 2.3.2 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước và trích ly đồng thời (Simultaneous steam distillation /extraction – SDE) (46)
        • 2.3.2.1 Giới thiệu (46)
        • 2.3.2.2 Nguyên tắc tách chiết (46)
        • 2.3.2.3 Thieát bò SDE (47)
        • 2.3.2.4 Quá trình tách chiết bằng SDE (49)
        • 2.3.2.5 Ưu- nhược điểm của phương pháp SDE (49)
        • 2.3.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết SDE (50)
        • 2.3.2.7 So sánh SDE với những phương pháp tách chiết khác (52)
      • 2.3.3 Phương pháp chiết lỏng-lỏng (Liquid-liquid extraction -LLE) (57)
        • 2.3.3.1 Giới thiệu (57)
        • 2.3.3.2 Thieát bò LLE (57)
        • 2.3.3.3 Cơ chế tách cấu tử hương bằng LLE (58)
        • 2.3.3.4 Ưu và nhược điểm của phương pháp (59)
        • 2.3.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng (60)
        • 2.3.3.6 Ứng dụng LLE trong phân tích cấu tử hương trong rượu vang và dịch nước nho sau lên men (61)
      • 2.3.4 Phương pháp “Chiết pha rắn” (Solid phase extraction -SPE) (63)
        • 2.3.4.1 Giới thiệu (63)
        • 2.3.4.2 Cấu tạo thiết bị SPE (63)
        • 2.3.4.3 Cơ chế tách cấu tử bằng phương pháp SPE (65)
        • 2.3.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng trong SPE (66)
        • 2.3.4.5 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp (67)
        • 2.3.4.6 Ứng dụng SPE để phân tích các cấu tử hương trong dịch nước nho sau leân men68 (68)
      • 2.3.5 Phương pháp Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) (71)
        • 2.3.5.1 Giới thiệu (71)
        • 2.3.5.2 Nguyeân taéc (71)
        • 2.3.5.3 Thieát bò SBSE (72)
        • 2.3.5.4 Cơ chế tách cấu tử bằng SBSE (73)
        • 2.3.5.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp SBSE (74)
        • 2.3.5.6 Ưu nhược điểm của phương pháp SBSE (75)
        • 2.3.5.7 Ứng dụng SBSE vào phân tích các cấu tử dễ bay hơi trong dịch nho sau leân men76 (75)
  • Chương 3: KẾT LUẬN (78)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (79)

Nội dung

TỔNG QUAN VỀ DỊCH NHO LÊN MEN VÀ CÁC CẤU TỬ HƯƠNG

TOÅNG QUAN VEÀ DÒCH NHO SAU LEÂN MEN

Lên men nước nho là một phần trong quy trình sản xuất rượu vang Trong số các loại quả, nho là nguyên liệu lý tưởng nhất để sản xuất rượu vang Nho ưa đất ít chua và khí hậu khô, nhiều nắng Vùng đất Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận là những vùng nho mới và đang phát triển [3]

Với rượu vang, nho là nguyên liệu thích hợp nhất vì [3]:

 Từ nho cho rượu vang chất lượng tốt nhất, hương vị êm dịu, hài hòa

 Thàng phần dịch quả nho rất thích hợp cho lên men và thành phần rượu thành phẩm nhiều chất dinh dưỡng.

Bảng 1.1: Thành phần của dịch nho thông thường [71]

Hợp chất % trong dịch nho

(fructose, glucose và một ít saccharose)

(ethanol và hàm lượng vết của terpenes, glycerols và rượu bậc cao)

(tartaric, malic và một ít lactic, succinic, oxalic,…)

(potassium, calcium và một ít sodium, magnesium, iron,

(các flavonoid như là các chất màu cùng với các nonflavonoid như là cinnamic acid và vanillin)

Các hợp chất chứa nitơ

(protein, amino acid, humin, amide, ammonia,…)

(các esterr như là ethyl caproate, ethyl butyrate,…)

Nho thuộc giới Plantae, ngành Magnoliophyta, lớp Magnoliopsida, bộ Vitales, họ

Vitaceae, chi Vitis Trong đó, theo nghiên cứu và thực tế sản xuất, loài Vitis vnifera được cho là thích hợp nhất để sản xuất rượu vang vì: nó chứa hàm lượng chất dinh dưỡng cao cho sự phát triển của nấm men, chứa hàm lượng acid đủ cao để ức chế các vi sinh vật dại, hàm lượng đường thích hợp cho lên men, và cuối cùng là có thể tạo hương vị phù hợp [75,76]

Nho có hai loại: nho đỏ để sản xuất rượu vang đỏ và nho xanh để sản xuất rượu vang traéng.[1,3]

 Nho trắng: trái nho khi chín vỏ không có màu hoặc màu vàng lục nhạt.

 Nho đỏ: trái nho khi chín vỏ có màu đỏ – tím ở những mức độ khác nhau a) b)

Hình 1.1: Nho xanh (a) và nho đỏ (b)

1.1.1.2 Thành phần hóa học của nho

Thông thường dịch nho để sản xuất rượu vang chứa 16 – 26% (w/v) đường Trong nho khô và trong nho thu hoạch trễ, hàm lượng đường có thể lên tới trên 30% (w/v). Dịch nho cô đặc với hàm lượng đường 35 o Bx được sử dụng để sản xuất rượu vang có hàm lượng cồn cao Hàm lượng đường cao có thể ảnh hưởng đến khả năng lên men cuûa naám men [40].

Dịch nho trước khi lên men thường chứa tỷ lệ cân bằng của glucose và fructose.Trong suốt quá trình lên men, tất cả các chủng Saccharomyces cerevisiae đều ưu tiên sử dụng glucose hơn là fructose Hàm lượng ethanol cao có tác động ức chế mạnh sự sử dụng fructose hơn là glucose Trong khi đó, bổ sung nitơ vào dịch nho sẽ kích thích sự sử dụng fructose hơn là glucose [9,15,61]

Các hợp chất nitơ rất cần cho sự phát triển và trao đổi chất của nấm men Trong số các chất dinh dưỡng mà nấm men có thể sử dụng được trong suốt quá trình lên men dịch nho, về số lượng, nitơ là thành phần quan trọng thứ hai sau các hợp chất carbon. Có nhiều hợp chất chứa nitơ có mặt trong dịch nho, với hàm lượng thay đổi từ 60 – 2400mg/L [27].

Saccharomyces cerevisiae có khả năng sử dụng các nguồn nitơ khác nhau để phát triển, nhưng không phải tất cả các nguồn nitơ đều hỗ trợ phát triển tốt như nhau Các nguồn nitơ tốt là ammonium, glutamine và asparagine, trong khi đó proline và urea được xem như là những nguồn nitơ kém chất lượng [27]

Tất cả các hợp chất chứa nitơ tích lũy trong dịch nho bị biến đổi thành một trong hai sản phẩm cuối là ammonium hoặc glutamat Glutamat cùng với glutamine đóng một vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi nitơ của nấm men Từ 2 amino acid này tất cả các hợp chất chứa nitơ trong tế bào được tạo ra [27].

Trong nho và rượu vang, 6 acid chiếm thành phần chính là acid tartaric, acid malic, acid citric, acid lactic, acid succinic và acid acetic Trong đó, acid acetic là hợp chất dễ bay hơi còn các acid khác là acid không bay hơi. Độ phân ly của các acid này giảm theo thứ tự sau: acid citric, acid tartaric, acid malic, acid succinic, acid lactic, và acid acetic.

Bảng 1.2: Thành phần các một số acid hữu cơ chính trong dịch nho đỏ và rượu vang đỏ [62 ]

Acid hữu cơ Dịch nho đỏ Rượu vang đỏ Acid citric

Acid tartaric Acid malic Acid succinic Acid lactic Acid acetic

Sulfur dioxide được sử dụng rộng rãi trong rượu vang như là một chất chống oxy hóa, tác nhân kháng khuẩn và đồng thời cũng là tác nhân cho việc chọn lọc các loài hoặc chủng có thể phát triển và đóng góp vào quá trình lên men Trong rượu vang,

SO2 tồn tại ở 2 dạng: tự do và liên kết Nhưng chỉ SO2 tự do mới có tính khử và diệt khuẩn Mặc dù vậy, một vài dạng SO2 liên kết có thể chuyển hóa thành SO2 tự do và có thể bù lại cho lượng SO2 bị giảm trong quá trình lên men Vì thế, SO2 là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến động học quá trình lên men và chất lượng rượu vang [14,24].

Bên cạnh đó, SO2 còn có ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men rượu vang: dẫn tới kéo dài thời gian lên men hoặc quá trình lên men kết thúc khi hàm lượng đường sót còn cao, và ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của rượu vang [6,24].

Trong các thập kỷ qua, thành phần polyphenolic được quan tâm do nó ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của rượu vang (màu sắc và mùi vị) và các giá trị dinh dưỡng khác (theo quan điểm về y học, tannin được xem là chất chống oxi hóa, chống khối u và bệnh mạch vành)

Tannin có ở 2 dạng là tannin ngưng tụ và tannin thủy phân [75]:

 Tannin thủy phân: có nguồn gốc từ các acid phenolic như là acid gallic và acid ellagic.

 Tannin ngưng tụ: là polymer của flavan-3-ol (epicatechin, catechin và gallocatechin) và flavan-3,4-diol.

Tannin có ở trong nho và rượu vang chủ yếu là các tannin ngưng tụ [75].

Tannin có thể được thêm vào rượu vang dưới dạng acid tannic để phản ứng và kết tủa với protein và để cải thiện độ trong của rượu vang Trong suốt quá trình ủ, sự thay đổi hàm lượng tannin ngưng tụ sẽ ảnh hưởng đến màu sắc và tính chất cảm quan của rượu vang, và khi đó, khối lượng phân tử của tannin có thể tăng lên [75].

1.1.2 Nấm men sử dụng để lên men dịch nho

Nấm men là vi sinh vật quan trọng, kiểm soát quá trình lên men cồn trong sản xuất rượu vang Nấm men trong quá trình lên men rượu vang có thể có từ 3 nguồn gốc khác nhau: bề mặt trái nho, bề mặt thiết bị và từ canh trường được cấy vào Thành phần và chất lượng của rượu vang có liên quan chặt chẽ đến nấm men Trong quá trình lên men, bên cạnh các sản phẩm chính là ethanol và CO2, nấm men tạo thành nhiều sản phẩm phụ, ví dụ như glycerol, acid acetic, acid succinic và đặc biệt là các hợp chất hương, góp phần đáng kể vào chất lượng của rượu vang.[3,58,59]

1.1.2.1 Các nấm men thường gặp

Giống nấm men thường sử dụng nhất trong sản xuất vang là saccharomyces

Chúng có bào tử trong nang thường là 1-4 bào tử, có khi lên đến 8 Tế bào của chúng có hình dáng khác nhau như tròn, oval, elip Chúng sinh sản bằng cách nảy chồi, sử dụng đường trong quá trình hô hấp và lên men, không sử dụng được muối nitrat Giống saccharomyces có tới 18 loài , nhưng chỉ có 7 loài thường gặp trong nước quả. [3]

Một số nấm men thường gặp nhất trong sản xuất rượu vang [3,27]:

SAÉC KÍ KHÍ (GAS CHROMATOGRAPHY- GC)

2.1.1 Khái niệm và nguyên tắc

Sắc ký là phương pháp phân tích các cấu tử có trong hỗn hợp dựa vào khả năng hấp phụ hay phân bố khác nhau của các cấu tử giữa 2 pha: pha động và pha tĩnh

Sắc ký khí (Gas Chromatography – GC) là một bộ phận của kỹ thuật phân tích sắc ký nên nguyên tắc của nó cũng tương tự như các phương pháp phân tích sắc ký khác nhưng có một số điểm khác biệt sau:

 Mẫu phân tích ở trạng thái khí.

 Pha động: chất khí hoặc ở dạng hơi.

 Pha tĩnh: có thể gồm 2 loại:

 Pha tĩnh là màng mỏng chất lỏng trên bề mặt chất hấp phụ rắn: sắc ký phân bố hay còn gọi là sắc ký khí – lỏng.

 Pha tĩnh là chất hấp phụ rắn: sắc ký hấp phụ.

Hiện nay sắc ký khí sử dụng pha tĩnh là chất lỏng được áp dụng nhiều trong phân tích thực phẩm.

Căn cứ vào phổ sắc ký người ta định lượng được các hợp chất bay hơi có trong dung dịch mẫu phân tích Việc nhận biết những hợp chất bay hơi có trong dung dịch chiết được thực hiện bằng cách nối máy sắc ký với máy quang phổ khối hoặc quang phổ tia hồng ngoại.

2.1.2 Cấu tạo của hệ thống sắc kí khí [17,47,73]

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống sắc kí khí

2.1.2.1 Bộ phận cung cấp khí mang:

Bộ phận cung cấp khí mang làm nhiệm vụ cung cấp khí mang cho hệ thống.

Hình 2.2 : Bộ phận cung cấp khí mang

Khí được lựa chọn làm khí mang phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây:

 Trơ với cấu tử khảo sát.

 Có tỷ khối nhỏ, nghĩa là độ nhớt thấp, để làm tăng vận tốc khí mang (vì độ giảm áp suất qua cột tách tỷ lệ với độ nhớt của khí mang)

 Tồn tại ở dạng tinh khiết hay dễ làm cho tinh khiết.

 Khi xét quan hệ giữa chiều cao đĩa lý thuyết H và vận tốc tuyến tính của dòng khí mang, loại khí mang nào cho cực tiểu càng trải rộng càng tốt

 Khi lựa chọn khí mang cần chú ý đến detector sử dụng, yêu cầu tách, sử dụng phối hợp các phương thức khác.

 Một số loại khí mang thường sử dụng trong sắc ký khí:

 Khí H2: Trong phân tích vết, khi sử dụng hydro thì pha tĩnh dễ bị hỏng và trong sắc ký điều chế cần thiết phải làm sạch và khô khí.

 Khí He: rất thích hợp cho sắc kí khí nhiệt độ cao.

 Khí Ar: do độ nhớt của Ar khá cao, yêu cầu về dây dẫn khi sử dụng nó không gặp khó khăn lắm Khí Ar ngày càng được sử dụng nhiều làm khí mang.

 Khí N2: do không nguy hiểm, giá rẻ, dễ dàng làm tinh khiết nên nó được sử duùng nhieàu trong saộc kớ khớ.

 Không khí và O2: trước khi sử dụng cần phải sấy khô vì rất dễ lẫn nước trong bơm đựng khí.

Lưu lượng khí mang ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tách, do đó cần điều chỉnh vận tốc và áp suất khí mang qua cột hết sức chặt chẽ.

Bộ phận bơm mẫu dùng để đưa mẫu cần phân tích vào cột sắc kí.

Hình 2.3: Bộ phận tiêm mẫu có chia dòng

Mẫu dạng lỏng được bơm vào cột (bằng syringe) qua một màng cao su đặc biệt có khả năng giữ cho áp suất của hệ thống luôn ổn định gọi là septum) Mẫu tiêm vào,trước khi vào đến cột phải đảm bảo được hóa khí hoàn toàn và phải đi vào cột dưới dạng một dải mỏng Vì vậy, nhiệt độ ở bộ phận tiêm mẫu thường phải lớn hơn nhiệt độ bay hơi của thành phần khó bay hơi nhất trong mẫu ít nhất là 10 o C, nhưng phải nhỏ hơn nhiệt độ làm phân hủy mẫu. Đối với mẫu dạng khí, dùng hệ thống đặc biệt để đưa mẫu vào cột Nếu mẫu ở dạng rắn, cách thông thường là hòa tan mẫu bằng dung môi dễ bay hơi và bơm vào cột như mẫu lỏng, nhưng hiện nay đã phát minh được bộ lấy mẫu rắn trực tiếp.

Lượng mẫu bơm vào cột có thể dao động trong khoảng 0,1 - 10l đối với mẫu lỏng, 0,5 – 10ml đối với mẫu khí Khi sử dụng cột mao quản chỉ cần một lượng mẫu rất nhỏ, đôi khi không thể đo được một cách chính xác Bởi vậy, trong trường hợp này người ta thường dùng thêm cột chia dòng (splitter).

Ngoài ra, khi bơm mẫu vào phải chú ý sao cho mẫu không khuếch tán thành vùng rộng mà tập trung ở đầu cột ở diện tích càng nhỏ càng tốt

Bộ nạp mẫu được giữ ở nhiệt độ thích hợp theo chương trình nhiệt độ, thường cao hơn nhiệt độ hóa hơi của cấu tử một ít Với các máy hiện nay, hàng loạt mẫu có thể được nạp vào máy hoàn toàn tự động (autosampler) theo một thứ tự đã được chương trình hóa trước.

Lò là buồng điều nhiệt, có tác dụng gia nhiệt, chuyển mẫu về trạng thái khí

Thường điều chỉnh nhiệt độ ở bộ phận bơm mẫu cao hơn một chút so với nhiệt độ bay hơi của mẫu Nhiệt độ của hệ thống được tăng dần và giữ cột ổn định nhiệt trong quá trình saéc kí.

Cột sắc kí là nơi xảy ra qua trình tách các cấu tử trong hỗn hợp

Cột tách sắc ký phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

 Đảm bảo quá trình trao đổi chất giữa pha động và pha tĩnh.

 Độ thấm cao, nghĩa là độ giảm áp suất qua cột nhỏ tương ứng với một tốc độ khớ mang nhaỏt ủũnh.

 Làm việc ở nhiệt độ cao và khoảng nhiệt độ sử dụng tương đối rộng.

Trong kỹ thuật phân tích sắc kí khí người ta sử dụng 2 loại cột:

 Thường có đường kính cột lớn (2-4 mm) nhưng chiều dài ngắn (1-6m).

 Chất nhồi cột có thể là phân cực hoặc không phân cực Pha tĩnh thường được gắn trên bề mặt trong của ống nhờ một phản ứng hóa học Tính chất của pha tĩnh sẽ quyết định tới thứ tự phân tích của các thành phần.

 Là một ống silic nung chảy bọc ngoài bằng một phim polimid chịu nhiệt đến

370 – 400oC, hoặc bằng một lớp nhôm chịu nhiệt đến 480 o C

 Không có chất rắn mang

 Thành cột được chế tạo sao cho pha tĩnh có thể tráng một lớp mỏng ngay trên thành cột

 Đường kính nhỏ nhưng chiều dài lớn.

Hiện nay, người ta hay sử dụng cột mao quản thay cho cột nhồi

Việc chế tạo ra cột mao quản được xem là một phát minh quan trọng trong lĩnh vực sắc ký Nhờ trở lực dòng khí trên loại cột này giảm đáng kể, người ta có thể tăng chiều dài cột lên rất lớn (hàng trăm mét) và do đó cột mao quản cho hiệu quả tách cao hơn nhiều so với cột nhồi

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của cột nhồi và cột mao quản

Thông số kỹ thuật Cột nhồi Cột mao quản

Sức chứa 10 g/peak 100ng/peak Độ dày của film (m) 1 -10 0,1 - 8

(a) Cột nhồi (b) Cột mao quản

Hình 2.5: Cấu tạo các loại cột sắc kyù

Có 2 loại cột mao quản chủ yếu :

 Cột mao quản phim mỏng PLOT, có đường kính khoảng 0,2 - 0,5mm; pha tĩnh được tẩm trực tiếp lên thành trong cột tạo thành lớp phim mỏng.

 Cột mao quản lớp mỏng WCOT, pha tĩnh là một lớp mỏng chất hấp phụ trực tiếp lên thành mao quản.

Hình 2.6: Cấu tạo của cột mao quản lớp mỏng

Trong sắc ký khí-lỏng, pha tĩnh lỏng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên tương tác cần thiết để các cấu tử được tách ra khỏi nhau Qui tắc chung khi lựa chọn pha tĩnh là các chất giống nhau hoà tan tốt vào nhau Ngoài ra, pha tĩnh không được phản ứng bất thuận nghịch với khí mang, chất mang rắn, và các cấu tử cần tách Nhiệt độ sử dụng tối đa của pha tĩnh phải thấp hơn điểm sôi khoảng 70 o C, sao cho áp suất hơi không vượt quá 1 mmHg.

Chất rắn mang trong sắc ký khí – lỏng thường là các chất trơ có bề mặt phát triển nhưng ít lỗ xốp để không xảy ra hiện tượng hấp phụ trên bề mặt Chất mang thường dùng là diatomite Để tách các chất có hoạt tính mạnh, có thể dùng teflon làm chất mang Đôi khi chất mang còn có thể làm từ bột thủy tinh ở dạng hạt hình cầu rất mịn. Trong cột mao quản, thành mao quản đóng vai trò chất mang (pha tĩnh được cho trực tiếp lên thành mao quản).

Chất mang rắn phải có những đặc điểm sau:

 Trơ, không phản ứng với pha tĩnh.

 Có độ bền cơ học, không bị nát vụn khi nhồi vào cột.

 Có kích thước đồng đều và có diện tích bề mặt lớn (1-20m 2 /g).

Trong sắc kí khí, pha tĩnh đóng vai trò chính trong việc tạo nên tương tác cần thiết để các cấu tử được tách khỏi nhau.

CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TÁCH CẤU TỬ HƯƠNG TRƯỚC KHI VÀO SAÉC KÍ KHÍ

Hầu hết các cấu tử hương được tách ra dựa vào khả năng hòa tan chọn lọc hoặc độ bay hơi của nó Các cấu tử hương nếu dễ bay hơi thì hiển nhiên là độ bay hơi sẽ được sử dụng như là nguyên tắc cơ bản để tách chúng từ thực phẩm Mặt khác, các cấu tử hương có xu hướng hòa tan trong các dung môi hữu cơ hơn là trong nước, và chính đặc điểm này được sử dụng để thực hiện các quá trình tách bằng trích ly [23,57]

2.2.1 Tách dựa vào khả năng hòa tan [23]

Như đã đề cập, các cấu tử hương có xu hướng ưa béo, dễ tan trong các dung môi hữu cơ Bảng 2.1 thể hiện khả năng tan trong các dung môi hữu cơ của các cấu tử hương, được thể hiện qua giá trị Log P (log P là logarit của nồng độ phân bố của cấu tử trong dầu:nước, được thực hiện cụ thể với hệ octanol: nước)

Bảng 2.1: Sự phân bố của các cấu tử hương qua Log P và kow

Teân chaát Log P K ow Teân chaát Log P K ow

Hexanal Dimethyl trisulfide Benzothiazol 1-octen-3one 4-ethyl guaiacol 1-pentanethiol Eugenol 2,4-decandienal Anethol

Qua Bảng 2.1, ta thấy rất nhiều các cấu tử hương phân bố trong dầu nhiều hơn hẳn trong nước Vì vậy, phương pháp sử dụng dung môi để trích ly cấu tử hương từ thực phẩm là rất hiệu quả và là giai đoạn chuẩn bị tốt cho các phần phân tích tiếp theo. Nhược điểm của phương pháp:

 Các cấu tử hương khác nhau thì sẽ có hệ số phân bố khác nhau, do đó chúng sẽ được trích ly với các tỉ lệ trích khác nhau Dễ thấy rằng các cấu tử tan trong nước nhiều hơn như diacethyl thì sẽ rất khó trích còn các chất như eugenol thì trích ly rất hiệu quả, ví dụ người ta tính tỉ lệ diacethyl và eugenol còn lại trong pha ưa nước sau khi sử dụng 100mL dung môi hữu cơ trích 1L dung dịch ban đầu thì kết quả thu được tương ứng là 95,5% diacethyl và 4,1% eugenol còn lại trong pha ưa nước.

 Phương pháp sử dụng các dung môi hữu cơ để trích ly, vì vậy dung môi cũng trích ly cả lipid trong thực phẩm, gồm tryglyceride, phospholipid, sáp, các chất tạo nhũ, các vitamin tan trong dầu Lipid sẽ làm giảm hiệu quả của mục đích tách cấu tử hương (là tăng nồng độ các cấu tử) cũng như gây khó khăn cho công việc sắc kí sau này.

Tuy nhiên, với các thực phẩm ít lipid (rau trái, hầu hết các thức uống) thì đây là một phương pháp có hiệu quả cao cho việc chuẩn bị mẫu trước khi đi vào sắc kí.

Phương pháp trích ly bằng dung môi đơn giản nhất là sử dụng phễu trích ly Và thường thì người ta thực hiện trích nhiều cấp để tiết kiệm thể tích dung môi sử dụng.

Hiệu quả trích ly được thể hiện qua biểu thức:

Phần không được trích = n w o ow w

V w : thể tích của pha ưa nước

Vo : thể tích của dung môi trích ly sử dụng

K ow : heọ soỏ phaõn boỏ

Biểu thức trên cho thấy n càng lớn thì kết quả thu được của phần không được trích sẽ giảm rất nhanh Cùng ví dụ về diaceyl và eugenol ở trên, nếu ta trích 5 lần, mỗi lần 20ml dung môi thay vì trích 1 lần 100ml thì kết quả thu được như sau: với diacethyl thì

2 trường hợp cho kết quả gần như nhau, trong khi đó với eugenol thì khi trích 5 lần, kết quả thu được là 0,017%.

Như vậy, với lượng dung môi và mẫu cung cấp vừa đủ thì phương pháp trích ly nhiều cấp cho khả năng thu hồi tốt hơn nhiều so với phương pháp trích ly đơn giản

2.2.2 Tách dựa vào khả năng hấp phụ( sorptive extraction)

Hiện nay có 2 phương pháp phổ biến sử dụng nguyên lý trên, đó là Solid-phase microextraction (SPME) và Stir bar sorptive extraction (SBSE).

Nguyên lý tách dựa vào khả năng hấp phụ, cũng như trích ly bằng dung môi dựa vào hệ số phân bố của cấu tử cần tách trong pha trích:pha nước Pha trích trong trường hợp này là các chất hấp phụ rắn Chất hấp phụ thường sử dụng nhất là

Polydimethylsilosane (PDMS) Tỉ lệ thu hồi cấu tử cần phân tích được tính theo công thức sau:

  Trong đó: mPDMS: khối lượng của cấu tử cần phân tích trong pha trích kPDMS: hệ số phân bố của cấu tử trong pha trích và pha ưa nước. m0 : tổng khối lượng của cấu tử trong hệ ban đầu.

 : tỉ lệ pha (Vnước / Vpha chiết ) Hiệu quả trích có thể dự đoán qua hệ số phân bố của cấu tử trong octanol:nước.

Công thức trên cho thấy không chỉ có Log P mà tỉ lệ pha  cũng ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly của cấu tử cần phân tích Giá trị của  càng lớn thì tỉ lệ thu hồi của cấu tử cần phân tích càng lớn Với phương pháp SPME thì vấn đề lớn nhất chính là tỉ lệ pha còn thấp, với cột PDMS 100m mà thể tích pha chỉ đạt đến 0,5 l Điều này sẽ làm cho tỉ lệ thu hồi là không cao với những cấu tử có kow 500 Theo bảng 2.1 ở trên thì rất nhiều cấu tử có hệ số phân bố thấp (

Ngày đăng: 18/07/2023, 23:22

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w