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
Ngành: Công nghệ hóa học
Niên khóa: 2006 – 2010

Tp.HCM, tháng 9/2010



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

Tác giả

PHẠM DUY QUANG

GVHD:
TS. Phan Phước Hiền
KS. Trương Thị Bích Liễu


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

ii


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

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.

iv


MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN

ii

TÓM TẮT

iii

SUMMARY

iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

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
4.1. Xác định peak của collidine trên GC.....................................................................23
4.2. Định tính 2 – AP trong lá dứa bằng phương pháp SDE kết hợp với GC – MS ....24
4.3. Định lượng 2 – AP trong lá dứa ............................................................................27
4.4. Xác định LOD và LOQ .........................................................................................28
4.5. Khảo sát hàm lượng 2 – AP trong 2 mẫu gạo Nanh chồn 1 và 3 ..........................34
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .....................................................................36
5.1. Kết luận..................................................................................................................36

vi


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


RF

Response Factor (Hệ số phản hồi)

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)

TMS

Trimetylsilyl


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

x


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.

Đặt vấn đề

Ngày nay, đời sống của người dân ngày càng được nâng cao và nhu cầu ăn uống
cũng thay đổi đáng kể. Lương thực chính của nước Việt Nam ta là gạo và hầu như có
mặt trong mọi bữa ăn trong gia đình. Nói riêng về gạo có rất nhiều loại khác nhau
nhưng được người dân ưa chuộng nhất vẫn là gạo thơm. Gạo thơm có nhiều giống
khác nhau và chất quan trọng tạo ra mùi thơm trong gạo thơm là 2 – Acetyl – 1 –
pyrroline (2 – AP). Theo các nghiên cứu trước đây thì 2 – AP được tìm thấy nhiều
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”.

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,

3


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

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

5


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 sông Cửu 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


-

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

7


Vòng pyrroline
(nonreactive group)

CH3

Methyl ketone group
(reactive group)

Tên gọi quốc tế (IUPAC): 1 – (3,4 – dihydro – 2H – pyrrol – 5 – yl)ethanone
Khối lượng riêng: 1,09


để đưa hương vị của gạo Basmati đến chất tổng hợp.

8


-

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
105 là 3 mg/kg.
Grimm CC, Bergman C, Delgado JT, Bryant R; Trung tâm nghiên cứu vùng phía
Nam, Bộ Nông Nghiệp Hoa Kì; Phương pháp vi ly chiết pha rắn (SPME) được dung
để thu và tập trung các hợp chất ở đầu kim hấp phụ trên gạo. Nghiên cứu này mô tả
các tham số tối ưu hóa như nhiệt độ, ẩm độ và thời gian mẫu. Sự tối ưu hóa dựa trên tỉ

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
hơi. Hơi dung môi và hơi nước có chứa các chất bay hơi tiếp xúc, dung môi sẽ trích
các chất bay hưi có trong hơi nước. Dòng hơi đi lên sẽ được tiếp xúc ngược dòng, trao
đổi nhiệt với dòng nước lạnh ngưng tụ. Dòng hơi đi lên sẽ được tiếp xúc ngược dòng,
trao đổi nhiệt với dòng nước lạnh ngưng tụ. Vì dung môi không tan trong nước nên sẽ
tách lớp. Thu phần chất hữu cơ này, đuổi dung môi, tiến hành định tính và định lượng.
2.3.2. Ứng dụng
M. de Frutos và ctv đã sử dụng phương pháp SDE trong phân tích sắc ký định tính
và định lượng các thành phần bay hơi trong pho mát. 5 – 10 g pho mát cung cấp một

10


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

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.
Sắc ký khí là kỹ thuật phân tích hiệu quả với độ phân giải cao, có thể giúp khảo sát
một mẫu chất có trọng lượng vài miligam vầ đôi khi chỉ vài microgam; có thể phân
tích một hỗn hợp mẫu chất phức tạp; có thể phân tích định lượng.
Kỹ thuật sắc ký khí được sử dụng để phân tích một lượng rất lớn những loại hợp
chất hữu cớ khác nhau, các hợp chất đó có thể là chất khí hoặc chất lỏng, đôi khi là
chất rắn. Tuy nhiên, đối với các loại hợp chất không bền nhiệt, kém bay hơi (trọng
lượng phân tử lớn hơn 300 amu) hoặc loại hợp chất ion, kỹ thuật sắc ký khí không thể
phân tích mẫu trực tiếp ngay được, mà cần phải biến đổi các hợp chất nói trên thành
các dân xuất có tính bay hơi, mới có thể phân tích bằng sắc ký khí.

12


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)