phần hóa học tinh dầu:
2.7.1.Sắc ký khí:
Sắc ký khí là một trong những phương pháp quan trọng nhất hiện nay dùng để tách, định lượng, xác định cấu trúc các chất, đặc biệt có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu các hợp chất hữu cơ.
Pha động trong GC là chất khí nên chất phân tích cũng phải được hoá hơi để đưa vào cột sắc ký, thường hoá hơi dưới 2500
Pha tĩnh có thể là chất rắn được nhồi vào cột hay 1 màng film mỏng bám lên trên bề mặt chất mang trơ, hoặc có thể tạo thành một màng mỏng bám lên mặt trong của thành cột (cột mao quản).
Tuỳ thuộc vào bản chất pha tĩnh chia thành hai loại sắc ký khí :
Sắc ký khí rắn (gas solid chromatography – GSC): Chất phân tích được hấp phụ trực tiếp trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn.
Sắc ký khí lỏng (gas liquid chromatography – GLC): Pha tĩnh là một chất lỏng không bay hơi.
Phương pháp này chỉ được giới hạn với chất có thể bốc hơi mà không bị phân huỷ hay là trong khi phân huỷ cho sản phẩm phân huỷ xác định dưới thể hơi.
Có 2 loại kĩ thuật phân tích:
Giữ cho nhiệt độ không đổi trong suốt quá trình phân tích, phương pháp này khó tách hoàn toàn.
Thay đổi nhiệt độ trong quá trình phân tích, phương pháp này tuy tốn thời gian nhưng triệt để.
Máy sắc ký
Nguyên tắc hoạt động
Nhờ có khí mang trong chứa trong bơm khí (hoặc máy phát khí), mẫu từ buồng bay hơi được dẫn vào cột tách nằm trong buồng điều nhiệt. Quá trình sắc ký xảy ra tại đây. Sau khi rời khỏi cột tách tại các thời điểm khác nhau, các cấu tử lần lượt đi vào detector, tại đó chúng được chuyển thành tín hiệu điện. Tín hiệu này được khuếch đại rồi chuyển sang bộ ghi, tích phân kế hoặc máy vi tính. Các tín hiệu được xử lí ở đó rồi chuyển sang bộ phận in và lưu kết quả. Trên sắc ký đồ nhận được, sẽ có tín hiệu ứng với các cấu tử được tách gọi là peak. Thời gian lưu của peak là đại lượng đặc trưng cho chất cần phân tích. Diện tích peak là thước đo định lượng cho từng chất trong hỗn hợp cần nghiên cứu.
Sắc ký đồ là tập hợp tất cả các peak, mỗi peak đại diện cho mỗi chất. Dựa vào thời gian lưu ta có thể xác định được tên chất và đo diện tích mỗi peak ta xác định được thành phần mỗi chất trong hỗn hợp.
Ứng dụng: Dùng để phân tách hỗn hợp hóa chất thành một mạch theo từng chất tinh khiết
2.7.2.Phƣơng pháp khối phổ (MS)
Nguyên tắc của phương pháp khối phổ:
Là dựa vào chất nghiên cứu được ion hoá trong pha khí hoặc pha ngưng tụ dưới chân không bằng những phương pháp thích hợp thành những ion (ion phân tử, ion mảnh…) có số khối khác nhau, sau đó những ion này được phân tách thành những dãy ion theo cùng số khối m (chính xác là theo cùng tỷ số khối trên điện tích ion, m/e) và xác suất có mặt của mỗi dãy ion có cùng tỉ số m/e được ghi lại trên đồ
thị có trục tung là xác suất có mặt (hay cường độ), trục hoành là tỉ số m/e gọi là khối phổ đồ.
Phổ khối lượng được ghi lại dưới dạng phổ vạch hay bảng, trong đó cường độ các vạch được đo bằng phần trăm so với đỉnh có cường đọ cao nhất. Đỉnh ion phân tử thường là đỉnh cao nhất, tương đương với khối lượng phân tử của hợp chất khảo sát.
Ứng dụng :
Phổ khối lượng không những cho phép xác định chính xác phân tử lượng, mà căn cứ vào các mảnh phân tử tạo thành, ta cũng suy ra được cấu trúc phân tử. Xác suất tạo thành mảnh phụ thuộc vào cường độ liên kết trong phân tử cũng như vào khả năng bền hoá các mảnh tạo thành nhờ các hiệu ứng khác nhau. Các mảnh có độ bền lớn sẽ ưu tiên tạo thành, các liên kết yếu nhất dễ bị đứt nhất. Có những mảnh có khối lượng đặc trưng gọi là mảnh chìa khoá, chúng cho phép phân tích các phổ khối lượng dễ dàng.
2.7.3.Phƣơng pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC – MS)
Hệ thống sắc ký khí khối phổ là một detector khối phổ được ghép nối với thiết bị sắc ký khí nối với nhau qua bộ kết nối với mục đích loại bớt khi mang như N2, He để giảm áp suất của dòng áp suất của dòng khí mang và phân tử mẫu chất đi
vào buồng ion hóa của khối phổ. Phần thiết bị sắc kí dùng mao quản, phần khối phổ sử dụng buồng ion hóa với bộ tách từ cực và detector khối phổ.
GC-MS bao gồm:
- Sắc ký khí (GC): Sắc kí khí là phương pháp phân tách, phân ly, phân tích các chất dựa vào sự phân bố khác nhau của chúng giữa hai pha động và pha tĩnh.
- Khối phổ (MS): Khối phổ là phương pháp phân tích mà trong đó hợp chất xét nghiệm được ion hoá và phá thành các mảnh trong thể khí dưới chân không cao (10-6mmHg). Sau quá trình ion hoá, các hạt có điện tích đó được gia tốc trong một điện trường, được tách trong một từ trường theo tương quan giữa khối lượng và điện tích của chúng và được ghi nhận theo cường độ của các hạt đó. Dùng để xác định định tính và định lượng
Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:
Cửa tiêm mẫu (injection port): 1 microliter dung môi chứa hỗn hợp các chất sẽ được tiêm vào hệ thống tại cửa này. Mẫu sau đó được dẫn qua hệ thống bởi khí trơ, thường là helium. Nhiệt độ ở cửa tiêm mẫu được nâng lên 3000
C để mẫu trở thành dạng khí.
Vỏ ngoài (oven): Phần vỏ của hệ thống GC chính là một lò nung đặc biệt. Nhiệt độ của lò này dao động từ 400C cho tới 3200
C.
Cột (column): Bên trong hệ thống GC là một cuộn ống nhỏ hình trụ có chiều dài 30 mét với mặt trong được tráng bằng một loại polymer đặc biệt. Các chất trong hỗn hợp được phân tách bằng cách chạy dọc theo cột này.
Sau khi đi qua cột sắc kí khí, các hóa chất tiếp tục đi vào pha khối phổ. Ở đây chúng bị ion hóa.Sau khi khối phổ,chúng sẽ tới bộ phận lọc dựa trên khối lượng, bộ lọc lựa chọn chỉ cho phép các hạt có khối lượng nằm trong một giới hạn nhất định đi qua.Thiết bị cảm biến có nhiệm vụ đếm số lượng các hạt có cùng khối lượng. Thông tin này sau đó được chuyển đến máy tính và xuất ra kết quả gọi là khối phổ. Khối phổ là một biểu đồ phản ánh số lượng các ion với các khối lượng khác nhau đã đi qua bộ lọc.
Bộ phận chịu trách nhiệm tính toán các tín hiện do bộ cảm biến cung cấp và đưa ra kết quả khối phổ.
Ứng dụng của phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ :
Xác định công thức phân tử, dựa vào cường độ tương đối của ion phân tử đồng vị xuất hiện trong phổ đồ.
Xác định công thức cấu tạo : dựa vào giá trị m/e, cường đột tương đối của các ion phân tử cũng như ion mảng.