5. Bố cục của luận văn
2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT MÀU TRÍCH TỪ HẠT CAU
2.2.1. Phổ UV-VIS
Để xác định sơ bộ thành phần các nhóm chức có thể tồn tại trong dịch chiết, xác định số nối đôi liên hợp, bƣớc sóng cực đại, độ hấp thu quang A, thông thƣờng xác định bằng cách kiểm tra quang phổ khả kiến- tử ngoại ( UV-Vis). Một số ít nhóm chức có thể xác định nhờ phổ UV-Vis, nhƣng đặc biệt hữu ích là xác định sự có mặt và giải thích bản chất của hệ liên hợp có vòng thơm.
Các chất có màu là do trong phân tử của các chất chứa nhiều nhóm nối đôi hay nối ba nhƣ C=C, C=O, C=N, N=N, N ,-NO2, …Do vậy, chúng đƣợc gọi là nhóm mang màu. Nếu trong phân tử có nhiều nhóm mang màu liên hợp tạo thành mạch dài thì màu của chất sẽ càng đậm. Các chất màu đậm khi đo phổ tử ngoại khả kiến cho nằm ở vùng có bƣớc sóng dài. Dựa vào λmax, có thể biết đƣợc loại liên kết:
λmax : chỉ có loại liên kết σ của hợp chất no
λmax : có liên kết đôi
λmax quanh vùng 200÷260 nm có thể có benzene và dẫn xuất của benzene
λmax : hệ liên hợp
Hầu hết các phân tử hữu cơ đo trong phổ điện tử nằm trong vùng tử ngoại (Ultraviolet-UV) và vùng khả kiến ( visible-VIS) với các bƣớc sóng từ 190-800nm. Phổ tử ngoại và khả kiến của hợp chất hữu cơ gắn liền với các mức năng lƣợng electron. Nói chung các bƣớc chuyển xảy ra giữa một orbital liên kết hay cặp electron không chia sẽ và một orbital không liên kết hay phản liên kết. Khi đó bƣớc sóng hấp thụ là số đo khoảng cách của các mức năng lƣợng giữa các orbital. Khoảng cách năng lƣợng lớn nhất đƣợc tìm thấy khi các electron ở liên kết σ bị kích thích , cho hấp thụ trong vùng 120÷250nm. Có hai định luật thực nghiệm đƣợc sử dụng tính cƣờng độ hấp thụ. Định luật Lambertbeer phát biểu rằng phần tia tới bị hấp thụ phụ thuộc vào cƣờng độ của nguồn. Định luật Beer phát biểu rằng sự hấp thụ tỷ lệ với phân tử hấp thụ. Từ các định luật này có phƣơng trình của định luật Lamber-beer nhƣ sau [2]:
(1.5) Trong đó:
I0 và I: cƣờng độ của tia tới và tia phản xạ tƣơng ứng. L: chiều dày của dung dịch hấp thụ tính bằng cm C: nồng độ của dung dịch tính bằng mol/l
độ hấp thụ phân tử gam và có thứ nguyên là 1000 cm2/mol, đây là tính chất của phân tử tham gia bƣớc chuyển electron và không phải là hàm số của các thông số thay đổi khi chuẩn bị dung dịch.
A: độ hấp thụ hay mật độ quang.
Kích thƣớc của hệ hấp thụ và xác suất mà bƣớc chuyển electron sẽ xảy ra, sẽ kiểm soát độ hấp thụ, nằm trong khoảng từ 0÷104. Các giá trị trên 104 đƣợc gọi là sự hấp thụ có cƣờng độ cao. Định luật lamber-beer đƣợc tuân theo hoàn toàn chỉ khi các dạng đơn lẻ gây ra sự hấp thụ. Tuy nhiên, định luật không thể tuân theo khi một số các phân tử khác đang hấp thụ nằm ở trạng thái cân bằng, khi chất tan và dung
môi kết hợp tạo một số dạng phức, khi cân bằng nhiệt tồn tại giữa trạng thái electron cơ bản và trạng thái kích thích ở mức thấp, hay khi các hợp chất huỳnh quang hoặc các hợp chất bị biến đổi nhờ bức xạ có mặt trong dung dịch.
Độ truyền quang T đƣợc định nghĩa: Phần trăm truyền qua T%:
Các mối quan hệ giữa mật độ quang A, độ truyền quang T nhƣ sau: A=-logT Kết quả xác định UV-VIS đƣợc thực hiện trên thiết bị Spectro UV-VIS Double beam PC Scanning spectrophotometer, UVD-2950 tại phòng thí nghiệm trƣờng Đại học sƣ phạm Đà Nẵng.
2.2.2. Phƣơng pháp sắc ký khí khối phổ GC-MS
Phƣơng pháp phổ khối lƣợng MS ( Mass spectrometry) có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc nghiên cứu xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ. Dựa trên các số khối thu đƣợc trên phổ có thể xây dựng cấu trúc phân tử hoặc chứng minh công thức cấu tạo dự kiến. Nguyên tắc chung của phƣơng pháp phổ khối lƣợng là phá vỡ phân tử trung hòa thành ion phân tử và các ion dƣơng mảnh có số khối z=m/e (m là khối lƣợng; e là điện tích ion). Sau đó phân tách các ion này theo số khối và thu đƣợc phổ khối lƣợng. Dựa vào phổ khối này có thể xác định phân tử khối và cấu tạo phân tử của chất nghiên cứu.
Sắc ký khí ghép nối khối phổ là một kỹ thuật phân tích kết hợp khả năng phân tích lý học của sắc ký khí với khả năng phân tích khối lƣợng của phân tích khối phổ.
Phƣơng pháp GC-MS đƣợc áp dụng trong luận văn nhằm mục đích định danh thành phần có trong dịch chiết màu từ hạt cau. Phổ GC-MS đƣợc đo tại Trung tâm Kỹ thuật tiêu chuẩn đo lƣờng chất lƣợng 2 ( Quatest 2), Tp Đà Nẵng.
2.3. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT DỊCH MÀU TỪ HẠT CAU DỊCH MÀU TỪ HẠT CAU
2.3.1. Khảo sát tỷ lệ dung môi H2O:C2H5OH
Để khảo sát sự ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi vào khả năng chiết dịch màu từ hạt cau. Ta cố định các thông số sau:
- Thời gian chiết: 1 giờ - Nhiệt độ chiết : 70oC
- Khối lƣơng nguyên liệu: 2 g
- Tiến hành trích ly với tỷ lệ dung môi (ml/ml) H2O: C2H5OH khác nhau là: 50:0; 40:10; 30:20; 20:30; 10:40; 0:50
2.3.2. Khảo sát thời gian chiết
Để khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian vào khả năng chiết dịch màu từ hạt cau. Ta cố định các thông số sau:
- Nhiệt độ chiết :70oC
- Khối lƣợng nguyên liệu: 2 g
- Đối với thông số thời gian chiết, các giá trị biến thiên t = 0,5 giờ, 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ
2.3.3. Khảo sát nhiệt độ chiết
Để khảo sát sự ảnh hƣởng của nhiệt độ vào khả năng chiết dịch từ hạt cau. Ta cố định các thông số sau:
- Thời gian chiết: 3 giờ
- Khối lƣơng nguyên liệu: 2 g
- Tỷ lệ dung môi H2O: C2H5OH (ml/ml) là 30:20
- Đối với thông số nhiệt độ chiết, các giá trị biến thiên từ 50 oC, 60 oC, 70
oC,80 oC, 90 oC.
2.3.4. Khảo sát tỷ lệ rắn-lỏng
cau. Ta cố định các thông số sau: - Thời gian chiết: 3 giờ
- Tỷ lệ dung môi H2O: C2H5OH (ml/ml) là 30:20 - Nhiệt độ chiết: 90 o
C
Đối với thông số tỷ lệ rắn-lỏng, cố định khối lƣợng nguyên liệu 2 g, còn giá trị thể tích dung môi là 25ml; 50 ml; 100 ml; 150 ml; 200 ml; 250 ml .
2.4. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÓ TRONG DỊCH CHIẾT TỪ HẠT CAU HẠT CAU
2.4.1. Xác định thành phần hóa học trong dịch chiết từ hạt cau với dung môi là ethanol bằng phƣơng pháp GC-MS ethanol bằng phƣơng pháp GC-MS
Quá trình chiết dịch từ hạt cau trong dung môi ethanol đƣợc thực hiện nhƣ Hình 2.4.
Hình 2.4. Quy trình chiết dịch từ hạt cau bằng dung môi ethanol.
2.4.2. Xác định thành phần hóa học trong dịch chiết từ hạt cau với dung môi là n-hexan, dichloromethane, etylaxetate bằng phƣơng pháp GC-MS n-hexan, dichloromethane, etylaxetate bằng phƣơng pháp GC-MS
Từ dịch chiết hạt cau từ dung môi nƣớc, tiến hành chiết lỏng-lỏng với các dung môi hữu cơ:n- hexan, dichloromethane và etyl axetat đo GC-MS để xác định thành phần các chất hữu cơ trong dịch chiết tƣơng ứng với từng dung môi đƣợc thực hiện nhƣ Hình 2.5.
Hạt cau xử lý sơ bộ
Đun trong bếp cách thuỷ 70oC,thời gian 3 giờ
D + ethanol Hỗn hợp dịch chiết Lọc Dịch chiết cần dùng Dung dịch
Cô dung môi Đo
GCMS
Hình 2.5. Quy trình chiết nước hạt cau với lần lượt các dung môi n-hexan, dichloromethane, etylaxetate.
Chiết với dung môi n – hexan Dịch chiết Dịch chiết 3 (trong cloroforrm) Dung dịch I Dịch chiết 1 (trong n-hexan) Đo GC-MS
Cô cạn dung môi
Chiết với dung Môi dichloromethane Kết quả Dịch chiết 2 (trong nƣớc) Dịch chiết 4 (trong n- nƣớc) Dung dịch III Cô cạn dung môi
Đo GC-MS
Kết quả
Chiết với dung môi etylaxetat
Dịch chiết 6 Dịch chiết 4
Cô cạn dung môi
Dung dịch II
Đo GC-MS
2.5. KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU CỦA QUY TRÌNH NHUỘM VẢI TỪ DỊCH MÀU CHIẾT TỪ HẠT CAU DỊCH MÀU CHIẾT TỪ HẠT CAU
Vải sau khi xử lý sơ bộ, đƣợc nhuộm với 100ml dịch nhuộm vừa chiết đƣợc từ quy trình tối ƣu, nhuộm theo sơ đồ Hình 2.6.
Hình 2.6. Quy trình nhuộm vải
Dịch chiết tối ƣu từ quá trình chiết tách
Nhuộm vải
Thời gian nhuộm pH dịch nhuộm Chất cầm màu
Số lần nhuộm
Xử lí sau nhuộm
Sản phẩm nhuộm
Đánh giá độ bền màu với giặt
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐÉN QUÁ TRÌNH CHIẾT HẠT CAU CHIẾT HẠT CAU
3.1.1. Xác định λmax dịch chiết hạt cau
Sử dụng máy đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis để xác định λmax của dịch chiết hạt cau trong khoảng bƣớc sóng từ 400nm đến 600 nm, kết quả tại λ = 532nm xuất hiện peak cực đại. Do đó, giá trị λmax= 532 nm đƣợc sử dụng để khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình trích ly chất màu và quá trình nhuộm vải.
Hình 3.1.Phổ UV-Vis dịch chiết hạt cau.
3.1.2. Khảo sát tỷ lệ dung môi H2O: C2H5OH
Tiến hành: Cân 2 gram hạt cau cho vào bình cầu, tỷ lệ thể tích dung môi H2O: C2H5OH tƣơng ứng biến thiên theo tỷ lệ: 50:0; 40:10; 30:20; 20:30; 10:40; 0:50. Nhiệt độ chiết là 70oC, thời gian chiết 1h. Lọc lấy dịch chiết, sau đó đem đo UV-Vis.
sự phụ thuộc tỷ lệ dung môi H2O: C2H5OH vào khả năng chiết dịch màu từ hạt cau đƣợc biểu diễn ở Bảng 3.1 và Hình 3.2.
Bảng 3.1. Kết quả mật độ quang của các dịch chiết ứng với tỉ lệ dung môi H2O: C2H5OH
Tên mẫu Tỷ lệ dung môi
H2O: C2H5OH (ml/ml) Mật độ quang (OD) HC-1 50:0 0,395 HC-2 40:10 0,896 HC-3 30:20 1,590 HC-4 20:30 1,373 HC-5 10:40 1,039 HC-6 0:50 0,703
Và đƣợc biểu diễn qua đồ thị nhƣ trong Hình 3.2
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào tỷ lệ dung môi H2O: C2H5OH(ml/ml)
OD
Hình 3.3. Sự thay đổi màu sắc của các dịch chiết theo tỷ lệ dung môi H2O: C2H5OH(ml/ml)
Nhận xét: Qua kết quả thu đƣợc ở Bảng 3.1 và Hình 3.2 ta thấy H2O và C2H5OH đều có tác dụng thẩm thấu vào các mô nguyên liệu, sau đó sẽ hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn các hợp chất có màu trong nguyên liệu. Tỷ lệ H2O: C2H5OH (ml/ml) nhiều hay ít đều ảnh hƣởng đến hiệu quả chiết các hợp chất có màu từ nguyên liệu, xác định tỷ lệ H2O: C2H5OH (ml/ml) khi chiết nguyên liệu nhằm đánh giá khả năng chiết tách chất màu, đây là yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến hiệu quả của quá trình chiết chƣng ninh.
Tóm lại, tỷ lệ dung môi H2O: C2H5OH (ml/ml) đƣợc chọn cho các khảo sát tiếp theo là 30:20 tƣơng ứng 2gram hạt cau.
3.1.3. Khảo sát thời gian chiết
Tiến hành: Cân 2 gram hạt cau cho vào bình cầu,thể tích dung môi là 50 ml. Nhiệt độ chiết là 70oC, thời gian chiết đƣợc khảo sát : 0,5 giờ, 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ Lọc lấy dịch chiết, sau đó đem đo UV-Vis.
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc thời gian chiết đƣợc biểu diễn ở Bảng 3.2 và Hình 3.4.
Bảng 3.2. Kết quả mật độ quang của các dịch chiết theo thời gian
Tên mẫu Thời gian ,giờ (h) Mật độ quang (OD)
M1 0,5 1,586
M2 1 1,590
M3 2 1,676
M4 3 2,015
M5 4 1,889
Và đƣợc biểu diễn qua đồ thị nhƣ trong Hình 3.4
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào thời gian Nhận xét: Qua kết quả thu đƣợc ở Bảng 3.2 và Hình 3.4, ta thấy thời gian
chiết tăng làm tăng diện tích tiếp xúc và độ khuếch tán của dung môi vào nguyên liệu nên có thể chiết đƣợc nhiều hợp chất có màu từ nguyên liệu dẫn đến mật độ quang tăng. Tuy nhiên, đến một ngƣỡng thời gian nhất định việc tăng thời gian chiết không làm tăng hiệu quả. Mặt khác, nó còn ảnh hƣởng đến chất lƣợng màu dịch chiết và gây tốn thời gian dẫn đến giảm hiệu suất chiết..
Tóm lại, sử dụng dịch chiết thu đƣợc khi chiết 2 gram hạt cau trong thời gian 3 giờ cho các khảo sát tiếp theo.
OD
3.1.4. Khảo sát nhiệt độ chiết
Tiến hành: Cân 2 gram hạt cau cho vào bình cầu, thể tích dung môi là 50 ml. Thời gian chiết tối ƣu là 3 giờ. Khảo sát nhiệt độ chiết :50oC, 60oC, 70oC, 80oC, 90oC Lọc lấy dịch chiết, sau đó đem đo UV-Vis.
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc sự phụ nhiệt độ chiết đƣợc biểu diễn ở Bảng 3.3 và Hình 3.5
Bảng 3.3. Kết quả mật độ quang của các dịch chiết theo nhiệt độ
Tên mẫu Nhiệt độ (0C) Mật độ quang (OD)
HC-d1 50 1,469
HC-d2 60 1,902
HC-d3 70 1,878
HC-d4 80 2,290
HC-d5 90 2,888
Và đƣợc biểu diễn qua đồ thị nhƣ trong Hình 3.5.
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào nhiệt độ chiết Nhận xét: Dƣới tác động của nhiệt độ, sự linh động của các cấu tử tăng lên,
các cấu tử trong hỗn hợp sẽ chuyển động hỗn loạn do tăng vận tốc chuyển động làm
OD
cho quá trình khuyếch tán trở nên dễ dàng hơn. Điều này giúp cho dung môi dễ dàng xuyên qua lớp nguyên liệu và làm cho diện tích tiếp xúc bề mặt giữa nguyên liệu và dung môi sẽ càng lớn. Hơn nữa, nhiệt độ còn làm biến tính và phá hủy màng tế bào nhờ các bọt khí tạo thành và cũng làm cho quá trình trích ly trở nên dễ dàng hơn.
Do vậy, nhiệt độ chiết tối ƣu trong quy trình này là 90 oC
3.1.5. Khảo sát tỷ lệ rắn-lỏng
Tiến hành: Với quy trình : nhiệt độ chiết 90 oC, thời gian: 3 giờ, . Khảo sát tỷ lệ rắn-lỏng (g/ml) chiết với cố định khối lƣợng nguyên liệu 2 gram và thay đổi thể tích dung môi lần lƣợt : 25 ml; 50 ml; 100 ml; 150 ml; 250 ml; 300 ml. Lọc lấy dịch chiết, sau đó đem đo UV-Vis.
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc sự phụ nhiệt độ chiết đƣợc biểu diễn ở Bảng 3.4 và Hình 3.6.
Bảng 3.4. Kết quả mật độ quang của các dịch chiết theo tỷ lệ R/L
Tên mẫu Tỷ lệ R:L(g/ml) Mật độ quang (OD)
HC-l1 2/25 2.448 HC-l2 2/50 2,888 HC-l3 2/100 1,544 HC-l4 2/150 1,360 HC-l5 2/250 1,006 HC-l6 2/300 0,695
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào tỷ lệ rắn-lỏng (g/ml)
Hình 3.7. Sự thay đổi màu sắc của các dịch chiết theo tỷ lệ rắn-lỏng
Nhận xét: Kết quả ghi phổ UV-Vis cho thấy, nếu tăng tỷ lệ rắn-lỏng (g/ml)
lên từ 2/50 đến 2/300 thì giá trị mật độ quang giảm dần, điều này có thể đƣợc giải thích nhƣ sau: Nhƣ chúng ta đã biết, khi gia nhiệt hỗn hợp nguyên liệu và dung môi,
OD
dung môi thấm vào trong các lớp tế bào, các tế bào bị phá vỡ, giúp các chất hữu cơ trong hạt cau đƣợc chiết ra ngoài theo dung môi. Ứng với cùng một khối lƣợng nguyên liệu, khi tăng tỷ lệ dung môi, lƣợng các chất hữu cơ tách ra càng nhiều. Tuy nhiên, nếu tỷ lệ dung môi quá nhiều,thì dịch màu thu đƣợc ít. Tóm lại, tối ƣu giữa tỷ lệ khối lƣợng nguyên liệu 2 gram tƣơng ứng thể tích dung môi là 50 ml.
Nhƣ vậy, điều kiện tối ƣu cho quá trình chiết tách chất màu từ hạt cau là: - Tỷ lệ dung môi H2O:C2H5OH (ml/ml) là 30:20
- Thời gian chiết là 3 giờ - Nhiệt độ chiết là 90oC - Tỷ lệ rắn- lỏng là 2/50
3.2. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG DỊCH CHIÊT TỪ HẠT CAU BẰNG PHƢƠNG PHÁP GC-MS