NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT VÀ SỬ DỤNG CẤU TỬ 2 – AP (2 – Acetyl – 1 – pyrroline) TRONG LÁ DỨA (Pandanus Amaryllifolius) NHƯ LÀ CHẤT CHUẨN ĐỂ PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 2 – AP TRONG GẠO THƠM

iii TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình kỹ thuật chiết xuất và sử dụng cấu tử 2 – AP 2 – Acetyl – 1 – pyrroline trong lá dứa Pandanus Amaryllifolius như là chất chuẩn để phân

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

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT

VÀ SỬ DỤNG CẤU TỬ 2 – AP (2 – Acetyl – 1 – pyrroline) TRONG LÁ

DỨA (Pandanus Amaryllifolius) NHƯ LÀ CHẤT CHUẨN ĐỂ PHÂN

TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 2 – AP TRONG GẠO THƠM

Họ và tên sinh viên: Phạm Duy Quang

Niên khóa: 2006 – 2010

Tp.HCM, tháng 9/2010

i

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT

VÀ SỬ DỤNG CẤU TỬ 2 – AP (2 – Acetyl – 1 – pyrroline) TRONG LÁ

DỨA (Pandanus Amaryllifolius) NHƯ LÀ CHẤT CHUẨN ĐỂ PHÂN

TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 2 – AP TRONG GẠO THƠM

LỜI CÁM ƠN

Tôi xin chân thành cám ơn:

- Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

- Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ hóa học cùng quý thầy cô đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức khoa học vô cùng quý báu trong suốt

thời gian học tập tại trường

- TS Phan Phước Hiền và KS Trương Thị Bích Liễu đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn

tất khóa luận tốt nghiệp với tất cả tinh thần, trách nhiệm và lòng nhiệt thành

- Ban Lãnh đạo, cùng tập thể Anh Chị tại Viện Công nghệ sinh học – Môi trường đã tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt khóa luận tốt

nghiệp trong thời gian vừa qua

- Các bạn sinh viên trong và ngoài lớp đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình

học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài

- Con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ đã động viên và tạo mọi điều kiện

thuận lợi nhất để con theo học tại trường

- Chân thành cảm ơn

Tháng 9 năm 2010

Phạm Duy Quang

iii

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình kỹ thuật chiết xuất và sử dụng cấu tử 2 –

AP (2 – Acetyl – 1 – pyrroline) trong lá dứa (Pandanus Amaryllifolius) như là chất

chuẩn để phân tích định lượng 2 – AP trong gạo thơm” được tiến hành nhằm phân tích

hàm lượng 2 – AP trong lá dứa và sử dụng cấu tử 2 – AP như là chất chuẩn để phân

tích định lượng 2 – AP trong gạo thơm

Trong dân gian, người ta thường xác định gạo thơm bằng phương pháp truyền thống,

gạo được nấu chín sau đó người ta sẽ ngửi để nhận biết gạo có thơm hay không Việc

xác định này cũng khá chính xác vì đối với gạo có hàm lượng 2 – AP thấp, sau khi nấu

chín cũng cho mùi thơm đặc trưng Nhưng để xác định hàm lượng chất thơm trong gạo

một cách thuyết phục hơn, nên chúng tôi thực hiện đề tài này với mục đích định lượng

chất thơm trong gạo dựa vào cấu tử 2 – AP trong lá dứa Điều này cũng có thể đánh

giá chất lượng các loại gạo thơm hiện nay

Kết quả thu được:

- Định tính được 2 – AP trong lá dứa sử dụng phương pháp SDE kết với sắc ký

khí khối phổ GC – MS

- Xác định được hàm lượng 2 – AP trong 3 loại lá dứa già, non, bánh tẻ sử dụng

chất ngoại chuẩn collidine và phương pháp SDE kết hợp với GC

- Bước đầu xác định được giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng

(LOQ) của phương pháp.Ngoài ra, chúng tôi còn sử dụng cấu tử 2 – AP như là

chất chuẩn để thử nghiệm đánh giá hàm lượng chất thơm trong mẫu gạo Nanh

chồn 3 (lấy ở Viện Khoa học kĩ thuật nông nghiệp miền Nam)

SUMMARY

“Study for building process of extraction and using 2 – AP constituent (2 – Acetyl – 1 – pyrroline) in Pandanus leaves (Pandanus Amaryllifolius) as standard for

quantitating 2 – AP in aromatic rices”

In popular, people often identify aromatic rices by traditional methods, in wich rice was cooked and then was smelled to identify that it’s scent or not This is quite exact because just need a little 2 – AP content also impart a special “scent” But quantitating

2 – AP need to be more convincible so that we carried out this essay to quantify 2 –

AP content in aromatic rices based on 2 – AP constituent in pandanus leaves This can also evaluate quality of current aromatic rices

Results observed:

• Identified qualitative of 2 – AP in pandanus leaves by using SDE method combined gas chromatography mass spectrum GC – MS

• Determinated 2 – AP content in three kinds of pandanus leaves, LOD and LOQ

• Using 2 – AP constituent in pandanus leave as a standard for testing and

evaluating 2 – AP content in aromatic rices

v

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN ii TÓM TẮT iii SUMMARY iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG x

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích và yêu cầu 1

1.2.1 Mục đích 1

1.2.2 Yêu cầu 1

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu chung 3

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về cây dứa 3

2.1.2 Giới thiệu sơ lược về gạo thơm 4

2.1.2.1 Sơ lược về lúa 4

2.1.2.2 Sơ lược về gạo 5

Sản xuất lúa gạo ở Việt Nam 5

Sãn xuất lúa gạo trên thế giới 6

2.1.2.3 Sơ lược về gạo thơm 7

2.2 Các nghiên cứu về 2 – Acetyl – 1 – pyrroline (2 – AP) 7

2.2.1 Giới thiệu 2 – AP 7

2.2.2 Các nghiên cứu về 2 – AP 8

2.3 Phương pháp chiết xuất bằng SDE (Simultaneous Distillation Extraction) 10

2.3.1 Nguyên lí hoạt động 10

2.3.2 Ứng dụng 10

2.4 Sắc ký khí khối phổ ( GC – MS Gas Chromatography – Mass Spectrum) 11

2.4.1 Sắc ký khí (GC Gas Chromatography) 11

2.4.2 Sắc ký khí khối phổ (GC – MS Gas Chromatography – Mass Spectrum) 13

2.4.3 Ứng dụng của sắc ký khí 15

Nhược điểm 16

Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

3.1 Thời gian và địa điểm tiến hành 18

3.2 Vật liệu, hóa chất và thiết bị 18

3.2.1 Vật liệu 18

3.2.2 Hóa chất sử dụng 18

3.2.3 Dụng cụ và thiết bị 19

3.3 Phương pháp nghiên cứu 19

3.3.1 Quy trình trích ly 2 – AP trong lá dứa và trong gạo bằng phương pháp SDE 19

3.3.2 Công thức xác định hàm lượng 2 – AP trong lá dứa và mẫu gạo 22

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

vii

5.1.1 Định tính 2 – AP bằng phương pháp SDE kết hợp với GC – MS 36

5.1.2 Định lượng 2 – AP trong lá dứa và gạo thơm 36

5.1.3 Xác định LOD và LOQ 36

5.2 Đề nghị 37

Tài liệu tham khảo

PHỤ LỤC

LOD Limit Of Detection (Giới hạn phát hiện)

LOQ Limit Of Quantitation (Giới hạn định lượng)

FAO Food and Agricultural Organization (Tổ chức nông lương

quốc tế)

IR Infrared Spectrocopy (Quang phổ hồng ngoại)

ECD Electron capture detector (Đầu dò bắt điện tử)

ix

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Cây dứa thơm (Pandanus amaryllifolius)

Hình 2.2: Cây lúa (Oryza sativa)

Hình 2.3: Sản xuất lúa gạo ở một số nới trên thế giới

Hình 2.4: Máy sắc ký khí

Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ thống khối phổ

Hình 3.1: 3 loại lá dứa già, non, bánh tẻ

Hình 3.2 a, b: Mô hình trích lý bằng SDE

Hình 4.1: Sắc ký đồ phân tích chuẩn collidine 10 ppm

Hình 4.2: Sắc ký đồ phân tích các hợp chất bay hơi có trong mẫu lá dứa non

Hình 4.3: Khối phổ của hợp chất tại thời gian lưu 13.052 trong lá dứa non

Hình 4.4: Sắc kí đồ phân tích hợp chất bay hơi có trong mẫu lá dứa bánh tẻ

Hình 4.5: Sắc kí đồ phân tích hợp chất bay hơi có trong mẫu lá dứa già

Hình 4.6: Sắc ký đồ trên GC của mẫu lá dứa bánh tẻ pha loãng 50 lần

Hình 4.7: Sắc ký đồ trên GC của mẫu lá dứa bánh tẻ pha loãng 5 lần

Hình 4.8: Sắc ký đồ trên GC của mẫu lá dứa bánh tẻ pha loãng 10 lần

Hình 4.9: Sắc ký đồ trên GC của mẫu lá dứa bánh tẻ pha loãng 80 lần

Hình 4.10: Sắc kỹ đồ trên GC của mẫu lá dứa bánh tẻ pha loãng 50 lần (phóng to)

Hình 4.11: Đồ thị hiệu chỉnh dựa vào diện tích và nồng độ 2 – AP của mẫu bánh tẻ

được pha loãng 5, 10, 50 lần

Hình 4.12: Sắc ký đồ phân tích các hợp chất thơm trong 45 g mẫu gạo nanh chồn 3

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Diện tích peak (pA*s) của 3 loại lá dứa

Bảng 4.2: Hàm lượng 2 – AP (ng/kg) trong 3 loại lá dứa

Bảng 4.3: Diện tích peak 2 – AP của mẫu được pha loãng 5 lần, 10 lần, 50 lần Bảng 4.4: Nồng độ 2 – AP (ppb) của các mẫu đã pha loãng

Bảng 4.5: Bảng phân tích hồi qui đồ thị hiệu chỉnh (MS Excel)

Bảng 4.6: Hàm lượng 2 – AP được khảo sát trong 2 mẫu gạo nanh chồn 1 và 3

trong lá dứa (Pandanus amaryllifolius) và lá dứa cũng góp phần tạo hương thơm cho

các món ăn

Để xác định chất lượng của gạo thơm và cụ thể là đánh giá hàm lượng chất thơm trong gạo thơm, nay được sự phân công của bộ môn Công Nghệ Hóa Học, dưới sự hướng dẫn của TS Phan Phước Hiền và phụ hướng dẫn Trương Thị Bích Liễu, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình kỹ thuật chiết xuất và sử dụng cấu

tử 2 – AP (2 – Acetyl – 1 – pyrroline) trong lá dứa (Pandanus Amaryllifolius) như là

chất chuẩn để phân tích định lượng 2 – AP trong gạo thơm”

- Xây dựng quy trình kỹ thuật chiết xuất và phân tích 2 – AP trong lá dứa bằng phương pháp SDE kết hợp với GC – MS

- Xác định LOD và LOQ của phương pháp

- Sử dụng cấu tử 2 – AP trong lá dứa như là chất chuẩn để đánh giá hàm lượng 2 – AP trong 2 giống gạo thơm Nanh Chồn

Chương 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về cây dứa

Hình 2.1: Lá dứa hay dứa thơm (Pandanus amaryllifolius)

Giới: Thực vật

Ngành: Magnoliophita Lớp: Liliposida

Bộ: Pandanales Họ: Pandanaceae Chi: Pandanus Loài: Pandanus amaryllifolius

Cây dứa là một loại cây nhiệt đới, thường được biết đến với tên lá dứa và được sử dụng rộng rãi trong ẩm thực Đông Nam Á Là một loại cây thẳng đứng với các lá dài,

hẹp xòe ra dạng quạt và bộ rễ thân gỗ mọc trên mặt đất Loài cây này hầu như không sinh sản, hoa rất hiếm, và được nhân giống bằng cắt chiết

Trong tự nhiên, cây dứa rât hiếm nhưng con người đã trồng rộng rãi để sử dụng như một hương liệu trong nấu ăn Lá dứa được sử dụng có thể là lá tươi hoặc không tươi,

và được thương mại hóa trong các cửa hàng thực phẩm đông lạnh tại các quốc gia Châu Á, nơi mà loại này ít phát triển Nó có mùi thơm đặc trưng, là loài thực vật hấp dẫn giúp làm hương vị trong thực phẩm ở các quốc gia như Indonesia, Philippines, Malaysia, Thái Lan, Việt Nam và Miến Điện, đặc biệt là món cơm và bánh ngọt Lá dứa đôi khi được ngâm trong nước dừa để bổ sung vào món ăn Nó có thể được bó lại thành chùm và được nấu chín chung với thực phẩm Ngoài ra, lá dứa còn có thể được

kết lại giống như cái giỏ để đựng cơm Gà lá dứa hoặc gai ob bai toey, là một món ăn

Thái với thịt gà gói trong lá dứa và chiên Lá dứa cũng được sử dụng như là một hương vị cho món tráng miệng như kem lá dứa và đồ uống ngọt

Ở Indonesia nó được gọi là Pandan wangi, soon – mhway tại Miến Điện, và ở Việt

Nam được gọi là lá dứa Ngoài việc giúp tạo ra mùi thơm trong thực phẩm, lá dứa còn

có hiệu lực đẩy lùi gián

Hương thơm đặc trưng của lá dứa được tạo ra bởi hợp chất thơm 2 – Acetyl – 1 – pyrroline, chất này cũng có trong bánh mì trắng, gạo hoa nhài, gạo Basmati, và hoa

bánh mì (Vallaris glabra) Phần chiết của lá dứa được đóng chai có sẵn trong các cửa

hàng, nhưng nó thường chứa màu nhân tạo thực phẩm – màu xanh lá cây

2.1.2 Giới thiệu sơ lược về gạo thơm

2.1.2.1 Sơ lược về lúa

Hình 2.2: Cây lúa (Oryza sativa)

Ngành: Angiospermae Lớp: Monocotyledones Bộ: Poales (Graminales) Họ: Poacae (Graminae)

Họ phụ: Poidae Chi: Oryza Loài: Oryza sativa Lúa là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cùng với ngô (Zea Mays L.),lúa mì (Triticum sp tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot esculenta Crantz, tên khác khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum L.)

Lúa có hai loài chính (Oryza sativa và Oryza glaberrima) trong họ Poaceae, có

nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu Á và châu Phi Hai loài này cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người Lúa là loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1 – 1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản (2 – 2,5 cm) và dài 50 – 100 cm Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30 – 50 cm Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ cốc) dài 5 – 12 mm và dày 2 – 3 mm Cây lúa non được gọi

là mạ Sau khi ngâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có

sức phát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc

2.1.2.2 Sơ lược về gạo

Lúa sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm

là cám và trấu Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế giới (phần lớn ở châu Á và châu Mỹ La tinh), điều này làm nó trở thành loại lương thực

được con người tiêu thụ nhiều nhất Trong tiếng Anh, từ rice (lúa, gạo) có nguồn gốc

từ arisi trong tiếng Tamil

Gạo là sản phẩm từ cây lúa, nằm trong một quá trình sản xuất nông nghiệp, thường bao gồm những khâu chính sau: làm đất, chọn thóc giống, gieo hạt, ươm mạ, cấy, chăm bón (bón phân, đổ nước), gặt và xay xát Châu Á là nơi sản xuất và cũng là nơi tiêu thụ khoảng 90% lượng gạo toàn thế giới

Sản xuất lúa gạo ở Việt Nam

Việt Nam có hai vùng trồng lúa chính là đồng bằng sông Hồng ở phía bắc và đồng bằng sôngCửu Long ở miền Nam Hàng năm sản lượng của cả nước đạt 33 – 34 triệu tấn thóc, trong đó chỉ sử dụng khoảng 8 triệu tấn (tương đương 4 triệu tấn gạo (sau khi xay xát) cho xuất khẩu, còn lại là tiêu thụ trong nước và bổ sung dự trữ quốc gia

Ở miền Bắc một năm có hai vụ lúa chính: vụ chiêm và vụ mùa

Ở miền Nam, nông dân trồng ba vụ một năm: vụ đông xuân (có sản lượng cao nhất và thóc cũng đạt chất lượng tốt nhất cho xuất khẩu), vụ hè thu và vụ ba Do lũ hàng năm

ở đồng bằng sông Cửu Long trong những năm gần đây ảnh hưởng đến sản xuất, một phần nữa người dân có thể kiếm lời ổn định hơn từ việc nuôi thủy sản (tôm) hay trồng

Hình 2.3: Sản xuất lúa gạo ở một số nơi trên thế giới

Sản xuất lúa trên thế giới giai đoạn 2001 – 2005 (số liệu của FAO năm 2006):

- Có 114 nước trồng lúa và phân bố ở tất cả các Châu lục trên thế giới Trong đó, Châu Phi có 41 nước trồng lúa, Châu Á có 30 nước, Bắc Trung Mỹ có 14 nước, Nam Mỹ có 13 nước, Châu Âu có 11 nước và Châu Đại Dương có 5 nước

- Diện tích lúa biến động và đạt khoảng 152.000 triệu ha, năng suất lúa bình quân xấp sỉ 4,0 tấn/ha

- Ấn Độ là nước có diện tích trồng lúa lớn nhất 44.790 triệu ha, ngược lại Jamaica là nước có diện tích trồng lúa thấp nhất 24 ha

- Năng suất lúa gạo cao nhất đạt 9,45 tấn/ha tại Australia và thấp nhất là 0,9 tấn/ha tại IRAQ

2.1.2.3 Sơ lược về gạo thơm

Gạo thơm là loại gạo có mùi thơm đặc trưng Đặc biệt gạo thơm sau khi nấu sẽ cho người ăn một cảm giác ngon miệng vì hương thơm của nó Hương thơm đặc trưng này chính là được tạo ra từ hợp chất 2 – AP Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại gạo thơm xuất thân từ các nước có nền nông nghiệp kỹ thuật cao như Ấn Độ, Thái Lan,

Mỹ … Ở Việt Nam, gạo thơm cũng có nhiều nhưng nổi bật một số giống gạo thơm nổi tiếng như Nàng thơm chợ đào, gạo Sóc Nhen Thơm, gạo Hương Lài Sữa…

2.2 Các nghiên cứu về 2 – Acetyl – 1 – pyrroline (2 – AP)

2.2.1 Giới thiệu 2 – AP

Tên gọi quốc tế (IUPAC): 1 – (3,4 – dihydro – 2H – pyrrol – 5 – yl)ethanone

Khối lượng riêng: 1,09 0,1 g/cm3

2 – AP là một hợp chất có mùi thơm và hương của nó có thể tìm thấy trong bánh

mì trắng, gạo jasmine, gạo basmati, lá dứa Một chất đồng đẳng của 2 – AP là 6 – acetyl – 2,3,4,5 – tetrahydropyridine cũng có mùi tương tự, có thể được hình thành bởi các phản ứng Mailard trong suốt quá trình gia nhiệt thực phẩm cũng như nướng bánh

mì Cả hai hợp chất đều có ngưỡng mùi dưới 0.06 ng/l

- Một chất tổng hợp có hương thơm bao gồm 2 – AP gần như tinh khiết hoặc muối của nó và một chất mang

Wongpomchai S, Sriseadka T, Choonvisase S bộ môn hóa học đại học Chiang Mai, Thái Lan, hợp chất tạo ra mùi thơm, 2 – acetyl – 1 – pyrroline, đã được xác định lần đầu tiên trong hoa bánh mì tươi(Vallaris glabra Ktze) trong đó các thành phần bay hơi được trích bằng phương pháp vi li chiết pha rắn (SPME) ở nhiệt độ phòng và phân tích bằng sắc kí khí khối phổ (GC – MS) Tổng cộng có 50 hợp chất bay hơi được tìm thấy Trong số đó, 23 chất được xác định, chủ yếu trong nhóm terpenes Các chất bay hơi khác được tìm thấy trong phương pháp trích ly trong hoa bánh bì tươi thu được bằng phương pháp trích dung môi và chưng cất hơi liên tục (SDS) Trong 40 hợp chất được định danh, các hợp chất khác chủ yếu là các hydrocarbon mạch thẳng đã bão hòa 2 –

AP được tìm thấy trong cả 2 quy trình trích SPME (0.37%) và SDS (2.71% cùng lượng tương đương) Phân tích định lượng 2 – AP trong hoa bánh mì và những bộ phận khác của cây bằng phương pháp dung môi ly trích xúc tác acid và sắc kí khí mao dẫn với đầu dò ion hóa ngọn lửa Nồng độ 2 – AP cao nhất được tìm thấy ở những hoa

đã khô của loài V.glabra là 26.1 mg/kg So sánh với các nguồn cây khác, những lá dứa tươi chưa hàm lượng 2 – AP là 10.3 mg/kg và giống gạo thơm Thái, Khao Dawk Mali

MS trong 35 phút Các mẫu gạo có thể được phân tích như bột mì, gạo nghiền, hạt lúa

21 loại gọa thí ngiệm được phân tích bằng phương pháp SPME và so sánh với công nghệ ướt Tỉ lệ hồi lưu là vài ng 2 – AP trong 0.75 g mẫu gạo thơm được tiến hành, trong khi chỉ một số vết 2 – AP được hồi lưu trên gạo không thơm Sự hồi lưu trên phương pháp phân tích SPME được tính là khoảng 0.3% trên tổng số 2 – AP có trong mẫu

Yoshihashi cùng với bộ phận công nghệ Crop Production and Postharvest, thuộc trung tâm nghiên cứu khoa học nông nghiệp quốc tế Nhật, Ohwashi, Tsukuba, Ibaraki; Phân tích định lượng 2 – AP trong các mẫu gạo thơm sử dụng phương pháp stable isotope dilution Hợp chất được trích từ cây con, rễ, và vỏ ở nhiệt độ phòng trong 2h, trong khi các mẫu gạo hay lúa được trích ở 750C Sự hồi lưu của 2 – AP là đường tuyến tính từ 5 đến 5000 ng/g với sai số dưới 0.1 ng/g 2 – AP cho thấy một cấu trúc khác với hình dạng animide Các kết quả chỉ ra rằng 2 – AP hiện diện trong các mẫu gạo thơm không ổn định trong suốt quá trình nấu hay thu hoạch

Paramita Bhattacharjee, Amol Kshirsagar và Rekha S Singhal, Bộ công nghệ thực phẩm và lên men, Viện công nghệ hóa học, đại học Mumbai, Matunga, Ấn Độ; Sự đánh giá dựa trên so sánh việc trích 2 – AP từ lá dứa sử dụng hoặc phương pháp trích bằng dung môi (3:1 chloroform methanol), thiết bị Likens – Nickenson hoặc phương pháp trích bằng chất lỏng siêu tới hạn (SFE) với phương pháp trích bằng carbon dioxide được tiến hành SFE ở áp suất 450 bar trong 3 giờ ở 600C, với lưu lượng CO2không đổi là 0.1 l/phút, có thể trích 2 – AP từ lá dứa nhiều hơn các phương pháp trích

ly bằng dung môi hay phương pháp Likens – Nickerson Sự trích ly này có thể đưa ra các ứng dụng mới trong ngành thực phẩm hương liệu

2.3 Phương pháp chiết xuất bằng SDE (Simultaneous Distillation Extraction) 2.3.1 Nguyên lí hoạt động

Phương pháp SDE là quá trình chiết xuất những thành phần bay hơi có trong vật liệu Nguyên liệu và nước cho vào cùng một thiết bị chứa và được gia nhiệt Khi nước bốc hơi, các chất dễ bay hơi trong nguyên liệu cũng bay hơi Hơi nước cuốn theo các thành phần bay hơi ra khỏi hỗn hợp mẫu Đồng thời dung môi đun đến nhiệt độ bay

phần nhỏ có thể bơm hoàn toàn vào GC hay GC – MS 2 cột mao dẫn (SE – 30 và SP – 100) được sử dụng, cái thứ hai phù hợp cho phân tích định lượng Camphor được dung làm chất chuẩn nội Các hằng số biến động trong khoảng 1.4 đến 11.8 Công nghệ có thể sử dụng như là phương pháp nhanh cho việc định tính các loại pho mát từ nồng độ của các hợp chất bay hơi trong nó

Xugang Gu, Zhengzhu Zhang, Xiaochun Wan, Jingming Ning, Chengcheng Yao,

và Wanfang Shao, phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học và hóa sinh, bộ Nông nghiệp, đại học Anhui Agricultural, Hefei, China; Kết hợp phương pháp SDE với GC để xác định các thành phần bay hơi trong một số mẫu trà Pu-erh Dichloromethane và ethyldecylate được như là dung môi hữu cơ và chất chuẩn nội Sử dụng cột DB-5 để sử dụng tách các thành phần bay hơi trên GC, 10 hợp chất được xác định và nhiều hơn trên hệ thống GC – MS Tỷ lệ thu hồi vào khoảng 66,4% - 109% và sự lặp lại cho độ lệch chuẩn vào khoảng 1,44% - 12,6% SDE phù hợp nhất để chiết tách nếu so sánh với phương pháp trích lỏng lỏng chưng cất hơi hay phương pháp Soxhlet Về phương diện thương mại thì các mẫu trà Pu-erh bao gồm trà xanh và trà chín, được phân tích bằng phương pháp đã được xây dựng sẵn Các hợp chất bay hơi mạnh như benzyl alcohol, linalool oxide và linalool có nhiều trong trà xanh trong khi hàm lượng 1,2,3 – Trimethoxylbenzene và 1,2,4 – Trimethoxylbenzene có nhiều trong trà chín

Wei Y và cs, Bộ môn Hóa học, Đại học Lanzhou, China; sử dụng SDE trích ly tinh dầu trong các loại thảo mộc Một lượng lớn các loại thảo mộc chứa tinh dầu quý hiếm

có tác dụng sinh học hữu ích Trong nghiên cứu này, họ sử dụng thiết bị trích SDE đã được tích hợp thêm một số thiết bị khác (ISDE) Để chứng minh tính khả thi của nó, phương pháp ISDE được sử dụng cho việc trích ly tinh dầu quí hiếm từ Flos Magnoliae và kết hợp với công nghệ bao gồm chưng cất hơi nước (SD) và SDE Theo sản lượng, thời gian tiêu thụ và thành phần của tinh dầu, các tinh dầu quí hiếm được phân lập bằng ISDE thì nhiều hơn so với SD và SDE ISDE cho kết quả tốt hơn SDE

vì việc xử lý mẫu của nó cũng như việc tiêu thụ nhiệt và dung môi hữu cơ ít hơn

2.4 Sắc ký khí khối phổ ( GC – MS Gas Chromatography – Mass Spectrum) 2.4.1 Sắc ký khí (GC Gas Chromatography)

Sắc ký khí đã được biết từ năm 1906 nhưng mãi đến năm 1952, kỹ thuật này mới được phát triển mạnh mẽ, nhất là trong thập niên 1960

Trong việc phân loại các kỹ thuật sắc ký, có sự phân loại dựa theo cấu hình (chromatography configuration), nghĩa là pha động là một hợp chất ở thể khí và pha tĩnh có thể ở thể khí hay thể lỏng Cấu hình như thế được gọi là sắc ký khí (gas chromatography – GC)

Hình 2.4: Máy sắc ký khí

Trong sắc ký khí, đôi khi người ta còn nói thêm đó là sắc ki khí – lỏng (gas – liquid chromatography, viết tắt là GLC), hoặc sắc ký khí – rắn (gas – solid chromatography, viết tắt là GSC) nhằm cho biết rõ thêm về pha tĩnh là pha lỏng hoặc là pha rắn Phần lớn các máy sắc ký khí là loại sắc ký khí – lỏng và như thế đây là loại sắc ký phân chia (partition chromatography), nghĩa là các hợp chất khác nhau trong hỗn hợp mẫu khảo sát sẽ phân bố (hòa tan) vào hai pha là pha động khí và pha tĩnh lỏng

Hình 2.4 mô tả các bộ phận hoạt động của một máy sắc ký khí Hai bộ phận quan trọng nhất của thiết bị sắc ký khí là hệ thống cột tách (6) và detector (7) Nhờ có khí mang chứa trong bơm khí (1) (hoặc máy phát khí), mẫu từ buồng bay hơi được dẫn vào cột tách nằm trong buồng điều nhiệt Quá trình sắc ký khí xảy ra tại đây Sau khi rời khỏi cột tách tại các thời điểm khác nhau, các cấu từ lân lượt đi vào detector, tại đó chung được chuyển thành tín hiệu điện Tín hiệu này được khuếch đại rồi chuyển sang

bộ ghi, tích phân kế hoặc máy vi tính (8) Các tín hiệu được xử lý ở đó rồi chuyển sang

bộ phận in và lưu kết quả (bộ hiện số, máy ghi hoặc máy in)

Trên sắc ký đồ nhận được, sẽ có các tín hiệu ứng với các cấu tử được tách gọi là peak Thời gian lưu của peak là đại lượng (định tính) cho chất cần tách Còn diện tích của peak là thước đo định lượng cho từng chất trong hỗn hợp cần nghiên cứu

2.4.2 Sắc kí khí khối phổ ( GC – MS Gas Chromatography – Mass Spectrum)

Một trong những phương tiện hữu ích giúp các nhafhoas học xác định cấu trúc hóa học của hợp chất cần khảo sát là máy sắc ký khí ghép khối phổ, thường được gọi tắt là

GC – MS Dòng khí thoát ra khỏi máy sắc ký khí được cho đi ngang qua một khóa để vào một ống, nơi có một lỗ phân tử (molecular leak) và được dẫn đến buồng ion hóa của máy khối phổ Người ta có thể có một khối phổ của mỗi cấu phần chứa trong hỗn hợp đã được chích vào máy sắc ký lúc ban đầu

Hệ máy GC – MS có thể khảo sát một đơn chất hoặc một hỗn hợp Trước tiên, máy

sẽ tách mẫu, phân tích mẫu, kế đó, bộ phận máy tính của máy khối phổ so sánh các dữ kiện vừa thu được với các số liệu phổ chuẩn đang chứa sẵn trong thư viện của máy, để

đề nghị cấu trúc hóa học của hợp chất (đơn chất hoặc hỗn hợp) khảo sát Máy in ra một bảng danh sách những hợp chất có khả năng giống với chất khảo sát, mỗi hợp chất

đề nghị này đều có ghi kèm theo độ tương hợp chất khảo sát càng có khả năng là chất

mà máy đề nghị

Để có thể khẳng định hơn về cấu trúc hóa học của hợp chất khảo sát, cần có thêm các loại phổ khác như: IR,… Máy đo khối phổ ghép vào máy sắc ký khí phải tương đối chắt chẽ và có hiệu quả cao

Ưu điểm: Việc kết hợp hai loại máy sắc ký khí và máy khối pổ có các thuận lợi

Tính bay hơi: Cả hai loại máy đề có thể phân tích tất cả các hợp chất khí, lỏng, rắn

nếu các hợp chất này có đặc tính áp suất hơi lớn (high vapour pressure)

Độ nhạy: Máy khối phổ có độ nhạy cao, nên có thể phân tích những hợp chất đi ra

từ một cột sắc ký khí

Thường lệ, lượng mẫu chất chích vào máy sắc ký khí vào khoảng 1 µl, có chứa khoảng 1 ppm chất tan, nghĩa là số lượng mẫu có trong 1 µl dung dịch là 10 – 9 g Trong khi đó, máy khối phổ có thể phát hiện số lượng mẫu là picogam (1 picogam =

10 – 12 g)

Nhiệt độ: Cột sắc ký khí và hệ thống nhận mẫu của máy khối phổ có thể hoạt động

ở khoảng nhiệt độ giống nhau

Máy sắc ký khí hoạt động trong khoảng nhiệt dộ từ nhiệt độ phòng đến 3000C, tùy vào tính chất của mẫu phân tích và tùy vào pha tĩnh của cột sắc ký Trong máy khối phổ: bộ phận nhận mẫu và buồng ion hóa hoạt động ở 2000C, để bảo đảm hiệu quả việc dịch chuyển mẫu trong hệ máy, nhưng nhiệt độ không quá cao để có thể phân hủy mẫu

Thời gian quét (scan time): Máy khối phổ có vân tốc quét rất nhanh, đủ để ghi

nhận hết các tín hiệu đi ra từ một cột sắc ký khí

2.4.3 Ứng dụng của sắc ký khí:

Sắc ký khí được áp dụng cho nhiều mục đích khác nhau

™ Để biết được độ tinh khiết của những hợp chất cần phân tích

™ Theo dõi phản ứng hóa học: để biết diễn tiến xảy ra của một phản ứng hóa học, cũng như biết được hiệu quả của việc tinh chế một hợp chất

™ Biết được số cấu tử hiện diện trong hỗn hợp mẫu phân tích cũng như biết được

tỉ lệ tương đối của mỗi cấu tử trong hỗn hợp Máy sắc ký khí ghép với khối phổ sẽ giúp biết được cấu trúc của từng cấu tử (tùy vào khả năng của thư viện mẫu)

™ Tìm biết sự hiện diện một chất trong hỗn hợp phân tích: Trong quá trình muốn biết sự hiện diện một hợp chất X nào đó trong một hỗn hợp mẫu, thực hiện sắc ký khí Sau đó, nếu có mẫu chuẩn, thêm X vào trong hỗn hợp mẫu và thực hiện trở lại sắc ký khí với cùng điều kiện thí nghiệm, mũi của X xuất hiện với cường dộ cao hơn nhiều so với lần đầu

Tuy nhiên, công việc sẽ khó khăn hơn nhiều trong trường hợp mẫu phức tạp, chứa nhiều cấu phần Việc giải đoán kết quả có thể sai, bởi những lý do như sau:

- Một hoặc nhiều cấu phần của hỗn hợp có thể bị phân hủy trong cột

- Một mảnh của pha tĩnh có thể bị hư hại hoặc bay hơi

- Các mũi của lần phân tích trước, do để thời gian chưa đủ lâu, nên còn sót lại cho lần phân tích này

- Các hợp chất có thời gian lưu tình cờ trùng với thời gian lưu của mấu đối chứng

™ Để phân tích thực phẩm: Việc phân tích thực phẩm bao gồm các khảo sát tìm hiểu về lipid, protein, carbohydrat, các chất bảo quản, các chất mùi, màu, các gia chất ngoài ra còn có các vitamin, steroid, thuốc chữa bệnh, dư lượng thuốc trừ sâu, các vết kim loại… Phần lớn các hợp chất nói trên đều không có tính bay hơi và ngày nay người ta thường sử dụng HPLC để phân tích thực phẩm Tuy vậy, sắc ký khí vẫn còn thường được sử dụng trong việc phân tích thực phẩm

Muốn có thể phân tích bằng sắc ký khí, các loại hợp chất nói trên được thực hiện phản ứng hóa học như sau: các lipid, các acid béo được chuyển thành dẫn xuất metyl ester Các protein được thủy giải bằng dung dịch acid tiếp theo đó được ester háo thành N – propyl ester Các carbohydrat được silyl hóa để biến thành chất dẫn xuất có tính bay hơi