1.2.1.1. Độ ẩm, hàm lượng tro
Để xác định độ ẩm, hàm lƣợng tro của nguyên liệu, sử dụng phƣơng pháp trọng lƣợng.
Xác định độ ẩm của nguyên liệu
Nguyên tắc: Sấy nguyên liệu ẩm ở 1000C
đến khối lƣợng không đổi.
Cơ sở của phƣơng pháp: Nguyên liệu ẩm có thể xem nhƣ hỗn hợp cơ học gồm chất khô tuyệt đối và nƣớc tự do: m = mo + w.
Trong đó m: khối lƣợng chung của nguyên liệu. mo: khối lƣợng của chất khô tuyệt đối (không có nƣớc).
Hình 1.18: Tủ sấy
w: khối lƣợng nƣớc chứa trong nguyên liệu.
Độ ẩm tƣơng đối () của nguyên liệu ẩm: là tỷ số giữa khối lƣợng nƣớc trên khối lƣợng chung (m) của nguyên liệu ẩm, tính bằng phần trăm:
.100 w m w .100 m w ω o
Cách tiến hành: Để xác định độ ẩm của nguyên liệu, tiến hành nhƣ sau: Chuẩn bị sẵn 3 chén sứ sạch, đánh dấu và sấy trong tủ sấy đến t0C = 1000C. Sau khi sấy xong, đặt chén vào bình hút ẩm, để nguội ở nhiệt độ phòng, cân các chén sứ ta đƣợc khối lƣợng m1.
Cho vào mỗi chén sứ m g bột nguyên liệu. Sau đó, tiến hành sấy trong tủ sấy (hình 1.18) ở nhiệt độ 1000C, sau 5 giờ lấy ra cân, sau đó cứ 30 lấy ra cân cứ nhƣ
vậy đến khi khối lƣợng m2 của mẫu và chén không đổi thì cho vào bình hút ẩm để làm nguội.
Độ ẩm của mỗi mẫu đƣợc tính theo công thức trên với khối lƣợng nƣớc chứa trong nguyên liệu: w = m + m1 - m2
Độ ẩm trung bình của 3 mẫu:
(%) = 3 (%) 3 1
Xác định hàm lượng tro của nguyên liệu
Nguyên tắc: Tro hoá hoàn toàn mẫu ở nhiệt độ 650oC
Tiến hành: Từ 3 mẫu nguyên liệu vừa đƣợc xác định độ ẩm ở thí nghiệm trên, đem đi tro hoá ở 6500C cho đến khi tro có màu xám trắng. Lấy mẫu ra làm nguội mẫu trong bình hút ẩm và cân lại mẫu để xác định hàm lƣợng tro
Hàm lƣợng tro trong lá khô đƣợc tính theo công thức :
H : hàm lƣợng tro trong lá khô (%)
Trong đó: m : khối lƣợng lá khô trƣớc khi tro hoá (g) m1 : khối lƣợng cốc (g)
m2 : khối lƣợng cốc và mẫu sau khi tro hóa(g) Hàm lƣợng tro trung bình của 3 mẫu :
H (%) = 3 H(%) 3 1
1.2.1.2. Xác định hàm lượng kim loại
Nguyên tắc
Khi chiếu một chùm tia sáng có bƣớc sóng xác định vào đám hơi nguyên tử thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ có bƣớc sóng ứng đúng với những tia
.100 m (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
m m
bức xạ mà có thể phát ra đƣợc trong quá trình phát xạ. Phổ sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử.
Để thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cần phải thực hiện các quá trình sau đây:
Quá trình nguyên tử hoá mẫu
Mục đích của quá trình này là tạo ra đƣợc đám hơi các nguyên tử tự do từ mẫu phân tích với hiệu suất cao và ổn định. Quá trình nguyên tử hoá mẫu phân tích có thể bằng ngọn lửa và bằng kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa. Đây là giai đoạn quan trọng nhất và có ảnh hƣởng đến kết quả của phép đo AAS.
Nguồn phát bức xạ đơn sắc
Muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, cần phải có nguồn phát tia bức xạ đơn sắc của nguyên tố cần phân tích để chiếu qua đám hơi nguyên tử tự do. Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc phải thoả mãn các yêu cầu sau:
+ Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc tạo ra phải là các tia phát xạ nhạy của nguyên tố phân tích. Chùm tia phát xạ phải có cƣờng độ (Io) ổn định, lặp lại trong nhiều lần đo khác trong cùng điều kiện và phải điều chỉnh đƣợc để có cƣờng độ cần thiết cho mỗi phép đo.
+ Nguồn phát bức xạ phải tạo ra đƣợc chùm tia phát xạ thuần khiết, chỉ bao gồm một số vạch nhạy của nguyên tố phân tích.
Phổ nền của nó phải không đáng kể. Hình 1.19: Máy quang phổ AAS + Nguồn phát tia bức xạ phải tạo ra đƣợc chùm tia sáng có cƣờng độ cao, nhƣng phải bền theo thời gian và không bị các yếu tố vật lý khác gây nhiễu, không bị ảnh hƣởng bởi các dao động của điều kiện làm việc. Ngoài ra không quá đắt và không quá phức tạp khi sử dụng.
Gồm hệ thống phân ly ánh sáng sau khi bị hấp thụ, detector, bộ khuếch đại và ghi đo.
Nhờ một hệ thống máy quang phổ, ngƣời ta thu, phân ly và chọn vạch hấp thụ một nguyên tố cần nghiên cứu để đo cƣờng độ của nó. Cƣờng độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ. Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cƣờng độ này là phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân tích. Cƣờng độ của các vạch phổ hấp thụ sau khi đƣợc detector ghi nhận và khuếch đại sẽ đƣợc đƣa sang hệ thống chỉ thị, ở đây nó đƣợc khuếch đại tiếp và đƣợc xử lý để có đƣợc cƣờng độ thực của vạch phổ hấp thụ.
Phƣơng pháp quang phổ nguyên tử hấp thụ có thể áp dụng trong nhiều đối tƣợng phân tích khác nhau nhƣ: nƣớc, đất, không khí…, chỉ khác nhau ở công đoạn lấy mẫu, bảo quản mẫu.
Cách tiến hành: Tro thu đƣợc sau khi nung đem hòa tan trong dung dịch HNO3 đặc, định mức đến 250 ml. Mẫu đƣợc nguyên tử hóa bằng phƣơng pháp ngọn lửa, với hỗn hợp khí đốt là C2H2 – không khí .
Dùng phƣơng pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử (hình 1.19) để xác định hàm lƣợng các kim loại: Pb, Cu, Fe, Zn, Cd trong nguyên liệu.
1.2.2. Chiết xuất
1.2.2.1. Nguyên tắc chiết xuất (ly trích) [2]
Khái niệm:
Ly trích (chiết) là phƣơng pháp dùng một dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy một chất hay một nhóm các chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu. Trƣờng hợp thƣờng gặp nhất là sự chiết hoạt chất từ dung dịch nƣớc vào dung môi hữu cơ. Dung môi có tỷ trọng nhỏ hơn sẽ ở lớp trên nhƣ: ete, benzen, các hyđrocacbua… dung môi có tỷ trọng lớp hơn sẽ ở lớp dƣới nhƣ: clorofom, tetracloriccacbon, đicloetan… khi trộn lẫn hai pha nƣớc và dung môi hữu cơ với nhau, pha này có thể khuếch tán một ít sang pha kia nhƣng về cơ bản một pha vẫn là nƣớc và pha kia vẫn là dung môi hữu cơ. Khi lắc 2 pha lại với nhau, thể tích 2 pha khi lắc không bằng đúng nhƣ thể tích trƣớc khi lắc. Tuy nhiên để cho đơn giản, giả thiết rằng thể tích của pha là
không đổi khi lắc. Ly trích nhằm mục đích điều chế hay phân tích.
Phương pháp chiết xuất:
Phƣơng pháp chiết xuất là bao gồm cả việc chọn dung môi, dụng cụ chiết và cách chiết. Một phƣơng pháp chiết xuất thích hợp chỉ có thể đƣợc hoạch định một khi đã biết rõ thành phần của các chất cần li trích trong cây ra. Mỗi loại hợp chất có độ hòa tan khác nhau trong từng loại dung môi. Vì vậy không thể có một phƣơng pháp chiết xuất chung áp dụng cho tất cả các hợp chất thiên nhiên.
Phƣơng pháp cổ điển li trích một hợp chất thiên nhiên là dung một dãy dung môi bắt đầu từ không phân cực đến phân cực mạnh để li trích, phân đoạn các hợp chất ra khỏi hợp chất thiên nhiên. Dãy dung môi: ete dầu, ete, cloroform, cồn và cuối cùng là nƣớc.
Cách li trích thông dụng là li trích nóng bằng máy li trích liên tục hoặc li trích hồi lƣu. Sau mỗi lần li trích với một loại dung môi cần làm khô hợp chất thiên nhiên rồi mới tiếp tục li trích với loại dung môi tiếp theo. Mỗi phân đoạn li trích, cất thu hồi dung môi và tiến hành phân tích riêng.
Dự đoán sự có mặt của các chất:
Dựa vào tính phân cực của dung môi và của các nhóm hợp chất ta có thể dự đoán sự có mặt của các chất trong mỗi phân đoạn trích ly.
Trong phân đoạn li trích ete và ete dầu sẽ có các hidrocacbua béo hoặc thơm, các thành phần của tinh dầu nhƣ monotecpen, các chất không phân cực nhƣ chất béo, carotene, các sterol, các chất màu thực vật, clorophyl.
Trong dịch li trích clorofom sẽ có mặt sesquiterpen, diterpen, cumarin, quinon, các aglycol do glycozit thuỷ phân tạo ra, một số ancaloit bazơ yếu, ...
Trong dịch li trích nƣớc sẽ có các glycozit, tannin, các đƣờng, các hợp chất hidrat cacbon phân tử vùa pectin, các protein thực vật và muối vô cơ.
Khi cần li trích lấy toàn bộ thành phần trong hợp chất thiên nhiên thì dung môi thích hợp nhất là cồn 80%. Cồn, nhất là metanol đƣợc xem là dung môi vạn năng. Nó hòa tan đƣợc các chất không phân cực đồng thời cũng có khả năng tạo dây nối hidro với các nhóm phân cực khác. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tách phân đoạn các hợp chất:
Dịch ly trích cồn đem bốc hơi dung môi sẽ đƣợc cao toàn phần chứa hầu hết hợp chất thiên nhiên. Khi cần tách phân đoạn các hợp chất trong cao thì sử dụng một dãy dung môi không hòa lẫn với nƣớc và có độ phân cực từ yếu đến mạnh. Ví dụ dãy dung môi: ete dầu, ete, clorofom, etyl axetat, butanol.
Cách ly trích:
Có hai cách ly trích : ly trích ở nhiệt độ thƣờng và ly trích nóng. Mỗi cách li trích có dung môi và thiết bị riêng.
Hai cách ly trích thông thƣờng ở nhiệt độ thƣờng là ngâm kiệt và ngâm phân đoạn. Phƣơng pháp ngâm kiệt cho kết quả tốt hơn vì ly trích đƣợc nhiều hoạt chất và ít tốn dung môi, nhất là khi áp dụng cách ly trích ngâm kiệt ngƣợc dòng. Ly trích nóng: nếu dung môi là các chất bay hơi thì áp dụng cách ly trích liên tục và ly trích hồi lƣu. Nếu dung môi là nƣớc thì sắc hoặc hãm phân đoạn.
Dụng cụ ly trích:
Dụng cụ ly trích liên tục thông thƣờng là bình Soxhlet. Có thể tự lắp lấy dụng cụ ly trích liên tục. Nếu ly trích nóng hồi lƣu thì nên ly trích phân đoạn ít nhất là hai lần để ly trích hết các hoạt chất.
Dung môi trích li:
Tính phân cực của hợp chất tự nhiên có quan hệ đến vấn đề li trích hợp chất thiên nhiên. Một yếu tố khác cũng có ảnh hƣởng đến vấn đề li trích là các enzim vốn luôn có mặt trong cây. Trong quá trình chế biến, li trích nếu không khống chế đƣợc hoạt tính của men thì các glicozit có thể bị thủy phân một phần hoặc toàn phần làm thay đổi tính phân cực, do đó thay đổi độ hoà tan của hợp chất đối với dung môi.
Dung môi dùng để li trích các hợp chất khỏi các hợp chất thiên nhiên rất đa dạng và thay đổi tùy theo bản chất của mỗi loại hợp chất thiên nhiên. Cơ sở để lựa chọn một dung môi li trích là tính phân cực của hợp chất chứa trong hợp chất thiên nhiên và của dung môi.
trích vào dung dịch cần ly trích chạy ngƣợc chiều nhau. Hai pha tiếp xúc chặt chẽ, pha trộn và di chuyển ngƣợc chiều nhau. Đây là một quá trình liên tục.
Mục tiêu của sự phân chia ngƣợc dòng là tách hai hay nhiều chất tan ra bằng một loạt sự phân chia giữa hai pha lỏng - lỏng.
Để tìm hiểu cơ sở lí thuyết của phƣơng pháp này và để đơn giản hóa, hãy hình dung sự li trích đƣợc thực hiện một cách gián đoạn qua nhiều bƣớc. [5]
1.2.2.2.Chiết các chất rắn [1], [3]
Chiết đơn giản một lần
Chiết đơn giản một lần hay còn gọi chƣng ninh, ngâm kiệt. Ta sử dụng nhiệt độ cao để đun nóng hợp chất với dung môi trong bình cầu có sinh hàn hồi lƣu, lọc nóng hoặc để lắng cho trong rồi chắt.
Chiết đơn giản, nhiều lần
Ngƣời ta thƣờng sử dụng ống Soxhlet. Bộ chiết Soxhlet bao gồm một bình cầu, một ống chiết và một ống sinh hàn hồi lƣu. Dung môi ở trong bình cầu đƣợc làm bốc hơi từng phần, dung môi đƣợc ngƣng tụ nhỏ vào chất đƣợc chiết đựng trong một cái túi bằng giấy lọc và sau đó lại chảy vào bình (dung môi lựa chọn phải tan chất hữu cơ nghiên cứu hoặc hòa tan chất phụ). Trong quá trình đó cấu tử cần đƣợc tách đƣợc làm giàu thêm trong dung môi ở bình cầu. Phƣơng pháp này tiết kiệm đƣợc dung môi và hiệu quả tƣơng đối cao. Kỹ thuật này có ƣu điểm là chiết triệt để, song các điều kiện chiết phải nghiêm ngặt thì mới có kết quả tốt. Vì thế hệ thống chiết vận hành tự động cho kết quả tốt hơn nhƣng phải có hệ thống trang thiết bị hoàn chỉnh. Nó thích hợp chiết các chất hữu cơ từ các đối tƣợng mẫu khác nhau. Chất phân tích có trong mẫu rắn, bột, mẫu xốp khô…kỹ thuật này đƣợc ứng dụng chủ yếu để tách các hợp chất hữu cơ từ mẫu lá cây, rau quả hoặc mẫu đất. [4]
Chưng cất để loại dung môi [7]
Khi tổng hợp ta thu đƣợc một dung dịch của hợp chất mong muốn trong một dung môi có điểm sôi thấp hơn mà sau khi chƣng cất loại bỏ dung môi đi ta có đƣợc hợp chất cần tổng hợp. Trong những trƣờng hợp đó, ta thƣờng đun cách thuỷ hay đun bằng hơi nƣớc một mặt vì phần lớn các dung môi dễ cháy và mặt khác, để các
hợp chất hữu cơ không phải chịu nhiệt một cách không cần thiết. Cuối quá trình chƣng cất loại
dung môi, điểm sôi của dung dịch tăng mạnh đến nỗi những dung môi có nhiệt độ sôi thấp nhƣ alcol, benzen và cả ete cũng không thể đƣợc tách hoàn toàn khỏi số cặn có điểm sôi cao hơn trên nồi cách thuỷ đƣợc đun sôi. Vì thế ta dùng một chân không nhẹ và làm cho áp suất càng giảm đi theo mức độ dung môi trong
dung dịch càng nghèo hơn để luôn có đƣợc Hình 1.20: Máy cô quay dung môi một tốc độ cất thoả mãn (hình 1.20).
1.2.2.3. Yêu cầu dung môi hữu cơ sử dụng
Hỗn hợp phản ứng là hỗn hợp lỏng-lỏng, rắn - lỏng cộng với dung môi hay tập hợp một số dung môi. Chúng có độ hoà tan khác nhau, nồng độ các chất khác nhau và có tác dụng tƣơng hỗ, khuếch tán vào nhau.
Dung môi cần đáp ứng những yêu cầu sau đây:
Phải có tính hoà tan chọn lọc, tức là hoà tan tốt các chất cần tách mà không đƣợc hoà tan hoặc hoà tan rất ít các chất khác. Đây là tính chất rất cơ bản không thể thiếu đƣợc.
Không có tác dụng hoá học với các cấu tử của dung dịch.
Nếu trích ly lỏng, yêu cầu khối lƣợng riêng () của dung môi khác xa với () dung dịch. Tất nhiên cũng có loại thiết bị trích ly dung dịch có rất gần nhau.
Không phá huỷ thiết bị. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản.
Không độc khi thao tác, không tạo hỗn hợp nổ với không khí và khó cháy. Rẻ tiền, dễ kiếm.
Dung môi phải đƣợc tách ra sau quá trình trích ly bằng phƣơng pháp đun nóng, chƣng cất, hoặc sấy. Sau khi tách không để lại mùi vị lạ và làm bẩn sản phẩm.
1.2.3. Phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ (GC-MS) [6], [7]
1.2.3.1. Định nghĩa
Cơ sở để tách sắc kí khí là sự phân bố của mẫu thử giữa hai pha. Một pha tĩnh có bề mặt tiếp xúc lớn và pha động là khí thấm qua bề mặt pha tĩnh đó. Nếu pha tĩnh là rắn gọi là sắc kí khí rắn (gas solid chromatography – GSC), quá trình này chủ yếu là hấp phụ. Nếu pha tĩnh là lỏng có sắc kí khí – lỏng (gas liquid chromatography – GLC), chất lỏng bọc quanh một chất rắn trơ gọi là chất mang tạo nên một lớp phim mỏng. Cơ sở cho sự tách ở đây chính là phân bố của mẫu trong và ngoài lớp phim mỏng.
1.2.3.2.Ứng dụng
Áp dụng đối với các mẫu bốc hơi và ổn định nhiệt đến vài trăm °C. Không biến đổi cấu trúc khi nhiệt lên đến dƣới 3000C;
Có khả năng phát hiện và phân tích rất nhiều chất và hỗn hợp;
Đƣợc ứng dụng rộng rãi để tách và xác định các cấu tử trong các mẫu từ