Khóa luận Phân tích và định lượng thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ nghệ vàng ở Thanh Hóa

Phần A: Mở đầu. 5

I. Lý do chọn đề tài 5

II. Mục đích nghiên cứu 6

III. Nhiệm vụ nghiên cứu 6

IV. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 7

V. Giả thuyết khoa học 7

VI. Phương pháp nghiên cứu 7

VII. Tính mới mẻ của đề tài 7

Phần B: Nội dung 9

Chương I: Tổng quan 9

1. Sơ lược về thực vật, thành phần hoá học và ứng dụng của tinh dầu

họ Gừng 9

1.1. Phân loại khoa học 10

1.2. Hệ thống phân loại 10

1.3. Sơ lược về các cây thuộc họ Gừng ở nước ta 10

2. Vài nét chung về thực vật và thành phần thân rễ cây nghệ vàng 20

2.1. Vài nét chung về thực vật cây nghệ vàng 20

2.2. Thành phần hoá học thân rễ cây nghệ vàng 21

3. Vài nét chung về tinh dầu 22

3.1. Phân loại tinh dầu 22

3.2. Trạng thái thiên nhiên và phân bố 23

3.3. Tính chất vật lý của tinh dầu 23

3.4. Thành phần hóa học của tinh dầu 24

4. Một số nét cơ bản về lý thuyết sắc ký và phương pháp khôí phổ 25

4.1. Lý thuyết cơ bản về sắc ký 25

4.2. Lý thuyết sắc kí phân giải cao 27

4.3. Một số nét cơ bản về phương pháp phổ khối lượng 29

5. Xác định thành phần tinh dầu theo phương pháp dược điển Việt Nam 34

5.1. Phương pháp thu hái và bảo quản mẫu 34

5.2. Định lượng tinh dầu 34

6. Phương pháp xác định thành phần hoá học của tinh dầu 35

6.1. Phân tích trên máy sắc ký PACKARD – 428 35

6.2. Phương pháp sắc ký khí khối phổ ký liên hợp 36

Chương II. Thực nghiệm 37

1. Lấy mẫu 37

1.1. Địa điểm và điều kiện lấy mẫu 37

1.2. Cách bảo quản và chưng cất 37

2. Chưng cất tinh dầu 38

3. Chiết và bảo quản tinh dầu 38

4. Nghiên cứu thành phần hoá học tinh dầu bằng phương pháp sắc ký

phân giải cao GC – MS 39

Chương III: Kết quả và thảo luận 40

I. Kết quả chưng cất tinh dầu thân rễ nghệ vàng 40

II. Thành phần hoá học của tinh dầu thân rễ nghệ vàng 43

Phần C: Kết luận 57

Tài liệu tham khảo 58

Phụ lục

 

doc52 trang | Chia sẻ: oanh_nt | Ngày: 30/06/2013 | Lượt xem: 6583 | Lượt tải: 52download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Khóa luận Phân tích và định lượng thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ nghệ vàng ở Thanh Hóa, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
nh đau bụng, tức ngực do lạnh, đau răng. Dùng ngoài da ngâm rượu xoa bóp, chữa tê thấp đau nhức. 1.3.4. Cây riềng - Mô tả: Cây riềng có tên khoa học là: Alpinia officinarum Hance - họ Gừng (Zingiberaceae). Còn có tên khác là tiểu lương khương, cao lương khương (TQ), Galanga (Pháp), Galanga, Chinese ginger (Anh), Lesser Galanga rhizome (Anh). Riềng là một loại thảo, sống lâu năm mọc thẳng, cao 0,8-1,5m, thân rễ phát triển ngang, chia thành nhiều khúc không đều, hơi hình trụ, đường kính 1,2-2 m, mầu đỏ nâu, có phủ nhiều vảy. Lá không cuống, có bẹ, phiến lá hình mác dài 20-40cm, rộng 1,5-2,5 cm. Hoa màu trắng, thành chùm ở ngọn. Quả hình cầu, có lông, hạt có áo hạt. Mùa hoa quả: tháng 5-11. - Nơi sống và thu hái: Cây riềng mọc hoang và được trồng nhiều nơi ở nước ta lấy “củ” làm gia vị và thuốc. Trồng bằng các đoạn thân rễ vào mùa xuân. Miền Nam Trung Quốc có nhiều riềng (Quảng Đông, Quảng Tây). Có thể thu hoạch “củ” riềng quanh năm, nhưng vào thời gian thu đông thì hơn. Đào những đoạn củ già (ở những cây đã trồng trên 2 năm) rửa sạch, cắt bỏ rễ con, cắt thành những đoạn 5-6cm, phơi khô. Cũng có thể đồ qua bằng hơi nước rồi mới phơi, sấy cho khô tránh mọt. - Thành phần hoá học: Trong “củ” riềng có 0,5-1% tinh dầu, trong đó chủ yếu là cineol và methycinnamat. Ngoài ra, còn có chất dầu, vị cay là galangol, một số dẫn chất của flavon ở dạng tinh thể: galangin C15H10O5, alpinin C17H12O4, kaempferit C16H12O6. - Tính vị và tác dụng: Theo Đông y, riềng vị cay, tính ấm vào các kinh Tỳ, Vị. Có tác dụng ôn trung (ấm phần giữa bụng giúp tiêu hoá), trừ hàn giảm đau, trừ gió, chống nôn mửa. Chữa các chứng bệnh: Đau bụng do lạnh, đau bụng dưới, nôn mửa trong, đau loét dạ dày – hành tá tràng, (trừ khi xuất huyết nặng). 1.3.5. Cây sa nhân. - Mô tả: Cây sa nhân có tên khoa học là Amomun achinosphaera. Sa nhân là một loài thuộc chi Amomun Roxb. Cây thân thảo, sống lâu năm dưới tán rừng. Thân cây làm bằng lá, cao khoảng 1-2m, có cây 5m. Lá hình mác, không cuống, không lông. Dài 37-40 cm, rộng 8 cm. Thân ngầm: Dài 0,3-1m Rễ chùm phân bố lớp đất mặt 20 cm. Hoa lưỡng tính, tỷ lệ kết quả < 30%. Sa nhân mọc thành khóm nhiều cây, cây nọ cách cây kia 10 cm. Sau khi trồng 2-3 năm, mỗi nhánh có từ 30-50 cây và bắt đầu có quả. Hoa màu trắng đốm tía. Mỗi gốc 3-6 chùm hoa. Mỗi chùm 4-6 hoa. Ra hoa tháng 4-5. Quả chín tháng 7-8. - Nơi sống và thu hái: Sa nhân có phân bố ở hầu hết các nước Đông Nam Á và Nam Trung Quốc. ở nước ta, Sa nhân phân bố ở hầu hết các tỉnh vùng núi Bắc và Trung Bộ có khoảng 30 loài trong đó có gần 30 loài mang tên Sa nhân , trong đó 23 loài đã được xác định chắc chắn. Sa nhân thường trồng vào vụ xuân thu, thu hoạch qủa tháng 7 – 8. Cây xanh tươi nhiều quả, cây lá vàng không có quả. 4 kg quả tươi cho 1 kg quả khô. - Tính vị và tác dụng: Từ lâu đời nhân dân ta đã biết tìm kiếm và khai thác sa nhân để làm thức ăn, thuốc chữa bệnh và coi là một dược liệu quý, không chỉ ở Việt Nam mà còn trên thế giới. Bước đầu đã thống kê được trên 60 đơn thuốc có vị Sa Nhân dùng trong các trường hợp ăn không tiêu, kiết lỵ, đau dạ dày, phong tê thấp, sốt rét, đau răng, phù thũng… Ngoài ra, sa nhân còn dùng trong sản xuất hương liệu để sản xuất xà phòng, nước gội đầu. 1.3.6. Cây thảo quả - Mô tả: Thảo quả tên khoa học là Elettaria cardamomum, là loại cây thảo, sống lâu năm, cao chừng 2,5-3m. Thân rễ mọc ngang, có đốt, đường kính chừng 2,5-4cm, giữa có màu trắng nhạt, phía ngoài màu hồng, mùi thơm. Lá mọc so le, có lá có cuống, có lá không cuống, bẹ lá có khía dọc, phiến lá dài 60-70cm, rộng tới 20cm, mặt trên phiến lá màu xanh thẫm, mặt dưới hơi mờ, mép lá nguyên. Cụm hoa bông, mọc từ gốc, dài chừng 13-20cm, hoa màu đỏ nhạt, mỗi bông nhiều quả, khi chín quả màu đỏ nâu, dài 2,5-4cm, rộng 1,5-2cm. Vỏ quả ngoài dầy 5mm, quả chia làm 3 ô, mỗi ô có độ 7-8 hạt rất thơm, có áo hạt hình tháp, ép vào nhau. - Nơi sống và thu hái: Thảo quả mọc hoang và được trồng ở các tỉnh miền núi như Hoàng Liên Sơn, Hà Tuyên, Tây Bắc. Lựa quả chưa chín, hái về phơi hoặc sấy nhẹ lửa cho khô (thường 3-4 ngày). Quả khô sẽ ngả mầu xám nâu nhạt, nhiều nếp nhăn dọc và thường phủ 1 lớp phấn trắng. Khi nào dùng mới bóc vỏ ngoài lấy hạt, nếu bóc ngay sẽ mất mùi thơm. - Bộ phận dùng: Quả. - Thành phần hoá học: Trong thảo quả có tinh dầu chừng 1-3%. Tinh dầu mầu vàng nhạt mùi thơm, ngọt, vị nóng cay, dễ chịu. - Công dụng: Thảo quả được sử dụng làm gia vị và làm thuốc, được khai thác để xuất khẩu. 1.3.7. Bạch đậu khấu - Mô tả: Bạch đậu khấu có tên khác là Bà khấu, Bạch khấu nhân, Bạch khấu xác, Đa khấu, Đới xác khấu (TQ dược học đại từ điển), Đậu khấu, Đông ba khấu, Khấu nhân, Tử đậu khấu (Đông dược học thiết yếu), Xác khấu (Bản thảo cương mục). Tên khoa học là Amomum Repens Sonner. Bạch đậu khấu là loại cây thảo cao khoảng 2-3m. Thân rễ nằm ngang to bằng ngón tay, lá hình dải, mũi mác, nhọn 2 đầu, dài tới 55cm, rộng 6cm mặt trên nhẵn, dưới có vài lông rải rác bẹ lá nhẵn, có khía, lưỡi bẹ rất ngắn. Cụm hoa mọc ở gốc của thân mang lá, mọc bò, dài khoảng 40cm, mảnh, nhẵn, bao bởi nhiều vảy chuyển dần thành lá bắc ở phía trên, lá bắc mau rụng. Cuống chung của cụm hoa ngắn, mang 3-5 hoa, ở nách những lá bắc nhỏ hình trái soan. Hoa màu trắng tím, có cuống ngắn, đài hình ống nhẵn, có 3 răng ngắn. Tràng hình ống nhẵn, dài hơn đài 2 lần, thùy hình trái xoan tù, thùy giữa hơi dài rộng hơn, lõm hơn. Cánh môi hình thoi. Quả nang hình trứng, bao bởi đài tồn tại, có khi lớn đến 4cm. -Nơi sống và thu hái: Cây mọc hoang dại ở vùng thượng du bắc bộ (Cao Bằng, Lào Cai) Việt Nam và Cam pu chia. Cây này Việt Nam còn phải nhập. Thu hái vào mùa thu, hái cây trên 3 năm, hái quả còn giai đoạn xanh chuyển sang vàng xanh. Hái về phơi trong râm cho khô, có khi phơi khô xong bỏ cuống rồi xông diêm sinh cho vỏ trắng cất dùng, khi dùng bóc vỏ lấy hạt. - Phần dùng làm thuốc: Hạt quả và hoa. -Tính vị quy kinh: + Vị cay, the, mùi thơm, tính nóng, vào kinh Phế, Tỳ, Vị (Trung Quốc Dược Học Đại Từ Điển). + Vị cay, tính ấm, vào kinh Phế, Tỳ, Vị (Đông dược học thiết yếu). - Tác dụng, chủ trị: + Hành khí, hóa thấp, chỉ ẩu. Trị nôn mửa, dạ dầy đau, đầy hơi, Tỳ Vị có thấp trệ (Trung Quốc dược học đại từ điển). + Hành khí, làm ấm Vị. Trị phản vị, phiên vị, vị quản trướng đau, bụng đầy, ợ hơi do hàn tà ngưng tụ và khí trệ gây ra (Đông Dược Học Thiết Yếu).  Vài nét về thực vật và thành phần của thân rễ cây nghệ vàng Vài nét về thực vật cây nghệ vàng Mô tả cây - Nghệ vàng có tên khoa học: Curcuma longa L.,hay là Curcuma Dosestica Lour., họ Gừng (Zingiberaceae). Tên khác: Khương hoàng (Trung Quốc), Turmeric (Anh), Safran du Indes, Curry (Pháp), Khá lằng (H’mông). - Nghệ vàng là một loại cỏ cao 0,6m đến 1m. Thân rễ thành củ hình trụ hoặc hơi dẹt, khi bẻ hoặc cắt ngang có màu vàng cam sẫm. Lá hình trái xoan thon nhọn ở hai đầu, hai mặt đều nhẵn dài tới 45cm, rộng tới 18cm. Cuống lá có bẹ. Cụm hoa mọc từ giữa các lá lên, thành hình nón thưa, lá bắc hữu thụ khum hình máng rộng, đầu tròn màu xanh lục nhạt, lá bắc bất thụ hẹp hơn, màu hơi tím nhạt. Tràng có phiến, cánh hoa ngoài màu xanh lục vàng nhạt, chia thành 3 thuỳ, thuỳ trên to hơn, phiến cánh hoa trong cũng chia 3 thuỳ, 2 thuỳ bên đứng và phẳng, thuỳ dưới hõm thành máng sâu. Quả nang 3 ngăn, mở bằng 3 van. Hạt có áo hạt. 2.1.2. Phân bố, thu hái và chế biến Cây nghệ vàng được trồng khắp nơi trong nước ta để làm gia vị và làm thuốc. Còn mọc và được trồng ở các nước Ấn Độ, Inđônêxia, Campuchia, Lào, Trung Quốc và các nước nhiệt đới. Ta dùng thân rễ cây nghệ gọi là khương hoàng (Rhizoma Curcumae longae) và rễ củ gọi là uất kim (Radix Curcumae longae). Nghệ được thu hoạch vào mùa thu. Cắt bỏ hết rễ để riêng, thân rễ để riêng. Muốn để được lâu phải đồ hoặc hấp trong 6-8 giờ, sau đem phơi nắng hoặc sấy khô. 2.2. Thành phần hoá học thân rễ cây nghệ vàng Theo sách Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam của Đỗ Tất Lợi xuất bản năm 2006, trong củ nghệ có: - Chất màu curcumin 0,3%, tinh thể nâu đỏ, ánh tím, không tan trong nước, tan trong rượu, ête, clorofoc, dung dịch có huỳnh quang màu xanh lục, tan trong axit (màu đỏ tươi), trong kiềm (màu đỏ máu rồi ngả tím), trong chất béo (dùng để nhuộm chất béo). - Tinh dầu 1-5% màu vàng nhạt thơm. Trong tinh dầu có curcumen CH một cacbon không no, 5% paratolylmetyl cacbinol v à 1% long não hữu tuyến. Hai chất sau chỉ có trong tinh dầu Curcuma xanthorriza Roxb. - Ngoài ra còn có tinh bột, canxi oxalat, chất béo. Theo R.R.Paris và H.Moyse, củ nghệ chứa 8-10% nước, 6-8% chất vô cơ, 40-50% tinh bột nhựa. Hoạt chất của nghệ gồm: - Tinh dầu 3-5% gồm 25% cacbua terpenic, chủ yếu là zingiberen và 65% xeton sesquiterpenic, các chất turmeron. - Các chất màu vàng gọi là curcumin, gồm curcumin I chiếm 60% đây là xeton đối xứng không no, có thể coi là diferulolyl metan (axit ferulic là axit hydroxy- 4 - metoxy -3- xinamic); curcumin II hay là monodesmetoxy- curcumin chiếm 24%; curcumin III hay là didesmetoxy- curcumin chiếm 14% trong đó có 1 hay 2 axit hidroxycinamic thay cho axit ferulic. Theo E.Gildmerster và F.R.Hoffman trong tinh dầu nghệ có 53,1% xeton anfa- beta etylenic ở từ mạch nhánh gắn vào nhân (bao gồm 29,5% turmeron và 23,6% arylturmeron). 3. Vài nét chung về tinh dầu: Tinh dầu còn gọi là Dầu thơm, Tinh du hay hương du là những hợp chất có mùi thơm hay khó chịu, có một số tính chất lí học chung thường gặp trong cây hay trong động vật. Ví dụ: Tinh dầu bạc hà, tinh dầu khuynh diệp, tinh dầu quế, tinh dầu hoa hồng, tinh dầu con hươu xạ… Tinh dầu có vai trò quan trọng trong đời sống: ngành thực phẩm (làm gia vị, chế biến rượu mùi…), công nghiệp hương liệu và mỹ phẩm, công nghiệp sơn, công nghiệp chế biến hóa chất, y học (làm thuốc sát trùng, tiêu hóa…)… 3.1. Phân loại tinh dầu: Dựa vào thành phần của tinh dầu người ta chia tinh dầu thành những loại sau: - Tinh dầu chứa cacbua như pinen (tinh dầu thông), limonen (tinh dầu chanh)… - Tinh dầu chứa rượu như geraniol, xitronelol (tinh dầu hoa hồng, sả, hương diệp); chứa linalol (tinh dầu hoa cải, tinh dầu quả mùi); chứa metol (tinh dầu bạc hà). - Tinh dầu chứa andehit như xitral (tinh dầu chanh, màng tang). - Tinh dầu chứa xeton như xineol (tinh dầu bạch đàn, khuynh diệp), anetol (tinh dầu tiểu hồi, đại hồi)… 3.2. Trạng thái thiên nhiên và phân bố: Tinh dầu ở hai trạng thái: tự do và tiềm tàng. Tinh dầu ở trạng thái tự do trong cây có thể được tạo thành tập trung ở những tế bào trông giống như những tế bào khác của cây họ lớn hơn, nhưng thường tinh dầu tự do được tập trung ở cơ quan bài tiết của cây như: lông bài tiết của cây họ Hoa môi (Labiatae); họ Cúc (Compositae) ở dưới lớp cutin; túi bài tiết trong họ Xim (Myrtaceae)… Tinh dầu ở trạng thái tiềm tàng vốn không phải là những thành phần bình thường của cây mà chỉ xuất hiện trong những điều kiện nhất định tương ứng với sự chết của một số bộ phận. Ví dụ: tinh dầu trong nhân hạt mơ, hạt đào, hạt cải và củ tỏi. Tinh dầu hạt mơ, hạt đào (Andehyt bezoic) xuất hiện do tác dụng của men emulsin trên một heterozit gọi là amygdalin. Tinh dầu hạt cải (bạch đới tử) xuất hiện do tác dụng của men myrosin trên một heterozit gọi là grozit. Tinh dầu củ tỏi xuất hiện do tác dụng của men alliinnaza trên một chất không phải eterozit mà là một axit amin chứa sunfua là allinin cho một sunfoxyt gọi là allixin để cho chất đisunfua allyl. Về mặt phân bố, tinh dầu có trong toàn bộ giới thực vật nhưng đặc biệt nhiều trong một số như họ Thông (Coniferae), họ Cam (Rutace), họ Hoa tán (Umbelliferae), họ Xim (Myrtaceae)… Điều đặc biệt là trong cùng một, thành phần tinh dầu của những bộ phận khác nhau có thể khác nhau và tuỳ theo điều kiện sinh sống, thu hái. 3.3. Tính chất vật lí của tinh dầu: Tinh dầu thường ở thể lỏng ở nhiệt độ thường, mùi thơm, ít khi có màu trừ tinh dầu chứa azulen có màu xanh. Tinh dầu có tỉ trọng thấp so với nước. Chỉ số khúc xạ cao và có năng suất quay cực. Tinh dầu bay hơi được và kéo được bằng hơn nước. Tinh dầu ít tan trong nước nhưng làm cho nước có mùi thơm. Tinh dầu tan trong cồn, ete, phần lớn dung môi hữu cơ và trong chất béo. Một số tinh dầu có phần đặc và một phần lỏng như tinh dầu bạc hà, tinh dầu long não… Tinh dầu là hỗn hợp nên không có nhiệt độ sôi nhất định. Khi đun nóng có thể lấy riêng được các thành phần khác nhau trong tinh dầu. Tinh dầu cháy với ngọn lửa nhiều khói. 3.4. Thành phần hóa học của tinh dầu: Tinh dầu là hỗn hợp của nhiều hoạt chất với tỉ lệ thay đổi; thành phần quan trọng nhất về phương diện thơm có khi lại chiếm tỉ lệ thấp. Thành phần trong tinh dầu bao gồm các hiđrocacbua, ancol tự do hay dưới dạng các este, hợp chất chứa N, hợp chất chứa S, hợp chất halogen…Các hiđrocacbon béo thường ít đại diện, phần nhiều là cacbua thơm hoặc nhóm cacbua tecpennic. Trong các thành phần trên, thường este chiếm tỉ lệ cao nhất rồi đến các rượu và andehit. Sau đây là một số hợp phần chính hay gặp trong thành phần tinh dầu: * Hiđrocacbua bao gồm: - Cacbua tecpennic (chiếm nhiều nhất): limonen, pinen, camphen, caryophyllen, sylvestren. - Cacbua no: heptan, parafin. * Ancol: Ancol metylic, ancol etylic, ancol xinamic, xitronellol, geraniol, linalol, bocneol, tecpineol, mentol, santalol, xineol. * Phenol và ete phenolic: anetol, eugenol, safrol, apiol, tymol. * Andehit: andehit benzoic, xinamic, salyxilic, xitral, xitronellal. * Xeton: menton, campho, thuyon. * Axit (dưới dạng este): axit axetic, butiric, valerianic, benzoic, namic, salyxilic, fomic. * Những hợp chất chứa sunfua, nitơ, halogen: các tinh dầu có sunfua trong các cây thuộc họ chữ Thập (Cruciferae) có một kiến trúc đặc biệt gọi là senevol tức là este của axit isosunfoxianic. * Cumarin: becgapten, ombelliferon. 4. Một số nét cơ bản về lí thuyết sắc kí và phương pháp khối phổ: 4.1. Lý thuyết cơ bản về sắc kí: Khi tách các chất với hỗn hợp sẽ dễ dàng nếu như các cấu tử cần tách nằm ở các pha khác nhau. Nhưng việc tách sẽ rất khó khăn nếu như các cấu tử nằm cùng một pha. Do vậy nếu có một tác động nào đó làm thay đổi trạng thái của tập hợp, chất trong các pha sẽ làm cho việc tách các chất thuận lợi hơn. Trong các phương pháp vật lí ứng dụng trong hóa học thì tách sắc kí là phương pháp quan trọng thường được sử dụng để tách các chất có tính chất gần giống nhau. Dùng phương pháp sắc ký có thể tách được các cấu tử vô cơ và hữu cơ khác nhau có trong hỗn hợp các cấu tử riêng rẽ, tách và cô lập các sắc tố động và thực vật…Phương pháp sắc ký khí tách các chất dựa vào các hiện tượng động học hoặc cân bằng pha. 4.1.1. Khái niệm: Khi tách các cấu tử trong cùng một tướng ta cho tướng này liên tục tiếp xúc với nhiều thành phần mới của tướng thứ hai. Do hệ số phân bố khác nhau của các cấu tử phân tích ở hai tướng nên khi đi qua cột các cấu tử sẽ bị giữ lại. Ở những vùng khác nhau trên cột, nếu các cấu tử có màu khác nhau trong hỗn hợp thì ta sẽ thu được những vùng màu khác nhau trên cột tượng trưng cho từng cấu tử có trong hỗn hợp. Phương pháp tách như vậy gọi là phương pháp tách sắc ký. 4.1.2. Phân loại: Để phân loại các phương pháp tách sắc ký thường dùng một số nguyên tắc sau: - Dựa trên cơ sở tách tức là dựa trên đặc điểm tương tác các cấu tử của hỗn hợp phải tách với tướng động hoặc tướng tĩnh, gồm: Sắc ký hấp thụ, sắc ký phân bố, sắc ký trao đổi ion, sắc ký kết tủa, sắc ký oxi hóa - khử… - Dựa trên trạng thái kết hợp của hệ cần tiến hành tách, gồm: Sắc ký khí, sắc ký lỏng, sắc ký khí lỏng. - Dựa trên hình thức tiến hành sắc ký, gồm: Sắc khí trao đổi ion, sắc ký giấy… Trong đó sắc ký khí là phương pháp hiện đại có hiệu lực cao được áp dụng vào hầu hết các lĩnh vực nghiên cứu khoa học cũng như đời sống sản xuất. Trong hóa học hữu cơ khoảng 80% các hợp chất được phân tích bằng sắc ký khí. 4.1.3. Bản chất của phương pháp sắc ký khí: Cơ chế của quá trình tách là dựa vào sự thay đổi phân bố khác nhau của các chất giữa tướng lỏng và một khí trơ. Việc vận chuyển chất được tiến hành trong tướng khí (sắc ký phân bố khí - lỏng). Nếu đưa vào cột một hỗn hợp chất nào đó, muốn đạt được mức tách hoàn toàn, trước hết bề mặt tiếp xúc của hai pha phải lớn và bề dày lớp tiếp xúc của hai pha phải đủ nhỏ (do quá trình khuếch tán làm giảm hiệu quả tách) và sau cùng sự dịch chuyển có hướng của pha động so với pha tĩnh phải để mỗi cấu tử trong hỗn hợp được phân bố giữa hai pha phù hợp với tính chất hấp phụ hoặc hoà tan của nó. Do pha động chuyển dịch liên tục nên ngoài nhiệm vụ đưa các chất phân tích lên bề mặt pha tĩnh, pha động còn có nhiệm vụ tiếp nhận các phân tử, chất phân tích đã bị hấp thụ trước đó bị giải hấp phụ tới tương tác với các thành phần khác của pha tĩnh. Nói cách khác, đó là quá trình chuyển chất từ đĩa lí thuyết này tới đĩa lí thuyết khác mà ở đó tồn tại cân bằng nhiệt và chất. Quá trình chuyển chất trên các đĩa diễn ra liên tục giữa pha tĩnh và pha động, chuyển từ đầu cột đến cuối cột, dẫn tới sự phân vùng riêng biệt các chất trong cột sắc ký. Ghi lai từng chất này khi nó đi ra khỏi cột ta sẽ thu được sắc đồ tách chất của cột sắc ký. * Mô tả quá trình tách chất trên cột sắc ký: A A B B A B + E A + E A+ B B Chất hiện E Chất tách được B Chất tách được A 4.2. Lý thuyết sắc ký phân giải cao: Để đạt được hiệu quả tách mong muốn, phải xác định được hệ số phân giải cần thiết R được tính theo phương trình: Trong đó: TRi và TRj là thời gian lưu của cấu tử i và j Wb là độ rộng pic trên đường nền Hệ số phân giải gồm tổ hợp các thông số sắc ký ảnh hưởng lẫn nhau bao gồm: hiệu quả, độ chọn lọc và độ lưu giữ theo phương trình: Trong đó: n là hiệu quả tách; là độ chọn lọc; K là tỉ số phân bố của chất phân tích. Trong phương pháp sắc ký thời gian lưu tuyệt đối tr được tính từ khi bắt đầu bơm mẫu tới khi xuất hiện pic. Thời gian chất ở trong pha động là thời gian chết tm. Thời gian chết bị lưu giữ trong pha tĩnh gọi là thời gian lưu thực hay thời gian lưu hiệu chỉnh tR. Ta có: tR = tr – tm. Hệ số phân bố Kd đặc trưng cho trạng thái của chất phân tích tại một nhiệt độ nào đó được tính: Ci.s là nồng độ chất i trong pha tĩnh; Ci.m là nồng độ i trong pha động. Trong phương pháp sắc ký khí đánh giá hiệu quả tách của một cột tách bằng số đĩa lý thuyết nn. Số đĩa phụ thuộc vào chiều dài cột, loại tướng tĩnh, khối lượng của tướng tĩnh, nhiệt độ của tướng tĩnh, tốc độ dòng cháy cũng như loại khí mang và áp suất của khí mang. Việc chọn đúng tướng tĩnh có ý nghĩa quyết định đối với tác dụng tách của một cột. Những nét chung sau đây được áp dụng cho việc lựa chọn đó. Dùng một chất lỏng không phân cực làm chất tách, hỗn hợp các chất không phân cực được tách theo trình tự nhiệt độ sôi của chúng. Các hỗn hợp phân cực chạy qua những chất lỏng không phân cực dùng làm chất tách nhanh hơn là những hỗn hợp không phân cực có cùng nhiệt độ sôi. * Việc lựa chọn pha tĩnh phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Pha tĩnh phải là chất lỏng tránh được chảy máu cột do bay hơi hoặc phân huỷ pha tĩnh khi dùng cột ở nhiệt độ cao. Hệ số khuếch tán trong pha tĩnh lỏng phải cao. Sức căng bề mặt phải thấp, độ nhớt phải cao, biểu hiện rõ đặc tính của hóa học bền vững dung môi. - Những đặc tính quan trọng của pha tĩnh là độ chọn lọc hiệu quả tách, độ lưu giữ, độ phân cực, độ trơ, độ dày lớp gim đồng nhất về mặt hóa học, giữ không đối về độ bền cơ học, độ bền với dung môi, hiệu quả tẩm, tải trọng. * Trong phương pháp sắc ký khí người ta sử dụng loại cột nhồi hoặc cột ống hở: - Cột nhồi gồm các dạng: + Cột nhồi sắc ký lỏng: các pha tĩnh là chất lỏng tẩm trên chất nhồi “trơ”. + Cột nhồi sắc ký khí rắn: các pha tĩnh là chất hấp phụ rắn, kích thước trong cột thường dùng > 2 mm, cột nhồi mao quản thì < 2 mm. Với các cột nhồi, mức độ lưu giữ cao hơn, ít chịu ảnh hưởng của chất bẩn trong mẫu, thích hợp với detector có thể tích lớn, có thể bơm lượng mẫu lớn, mẫu không đòi hỏi phải mất công tinh chế. - Các cột ống hở dùng trong sắc ký khí lỏng: Vật liệu chính để tạo cột là fused silica, cột có độ mềm dẻo cao, không dễ bẻ gãy vì có lớp bảo vệ bên ngoài là poliimit, hàm lượng kim loại thấp 1 g/g độ trơ cao hơn, số nhóm silanol hoạt động thấp hơn, chịu được nhiệt độ cao 3500C. Các cột thuỷ tinh cũng còn được sử dụng. Các cột kim loại được dùng trong sắc ký khí nhiệt độ cao. Các cột fused silica tấm nhôm cũng đã được sử dụng. Các cột có đường kính trong nhỏ nhất khoảng 100 – 320 m được sử dụng trong sắc ký khí khối phổ. Chất mang lưỡng tính Khí mang Cột tách Máy điều nhiệt Máy tự ghi Máy phát hiện Khí quyển Thiết kế tính Sơ đồ phương thức công tác của một máy sắc ký khí 4.3. Một số nét cơ bản về phương pháp phổ khối lượng: 4.3.1. Nguyên tắc chung: Khi cho các phân tử ở trạng thái khí va chạm với một dòng electron có năng lượng cao thì các phân tử sẽ bật ra 1 hay 2 electron, và nó trở thành các ion có điện tích +1 (chiếm tỉ lệ lớn) và +2: ABC + e ABC+* + 2e (1) ion gốc hay ion phân tử ABC+2 + 3e (2) Nếu các ion phân tử tiếp tục va chạm với dòng electron có năng lượng lớn thì chúng sẽ bị phá vỡ thành nhiều mảnh ion, các gốc hoặc các phân tử trung hòa khác nhau gọi là quá trình phân mảnh: ABC+* A+ + BC* ABC+* AB+ + C* A+ + B Năng lượng của quá trình phân mảnh chỉ vào khoảng 30 – 100eV, cao hơn năng lượng ion hóa phân tử (8 – 15 eV). Quá trình biến thành các phân tử trung hòa gọi là sự ion hóa. Đồ thị chỉ ra xác suất có mặt của các ion phụ thuộc vào năng lượng va chạm ở phân tử. Năng lượng khoảng 15 eV thì ion phân tử đạt cực đại nhưng các mảnh ion tiếp tục tăng lên khi năng lượng đạt khoảng 70 eV thì tăng chậm lại và đạt giá trị cực đại. Các ion có khối lượng m và điện tích e. Tỉ số m/e gọi là số khối z. Khi tách được các ion có số khối khác nhau và xác định được xác suất có mặt của chúng rồi vẽ đồ thị biểu diễn mối liên quan giữa xác suất có mặt hay cường độ I và số khối Z thì đồ thị này gọi là phổ khối lượng. 4.3.2. Khối phổ kế: Hóa khí mẫu Ion hóa Phân tách ion theo số khối Đêtectơ Xử lí số liệu Bơm hút Nạp mẫu Việc ion hóa được thực hiện trong buồng ion hóa của khối phổ kế. 4.3.2.1. Hóa khí mẫu: Các mẫu được nạt vào dưới dạng khí, rắn hoặc lỏng ở áp suất thấp từ 10-5 đến 10-7 mmHg và 2000C để biến tất cả thành thể hơi. 4.3.2.2. Ion hóa mẫu: Có thể theo các phương pháp khác nhau như: * Phương pháp va chạm electron: Chùm electron có năng lượng khoảng 10 – 100 eV bắn ra vuông góc với mẫu. Các ion mới tạo ra chạy qua điện trường E để tăng tốc độ chuyển động, thế của điện trường là U. Phương pháp này được dùng phổ biến nhất. * Phương pháp ion hóa hóa học: cho dòng phân tử khí va chạm với một dòng ion dương hoặc ion âm. * Phương pháp ion hóa trường: cho dòng mẫu dạng hơi đi qua giữa hai điện cực cảm ứng có một điện trường mạnh 107 – 108 V/cm biến phân tử trung hòa thành ion dương. * Phương pháp ion hóa proton: Cho dòng mẫu dạng hơi va đập với dòng photon có năng lượng khoảng 10 eV (bức xạ có chiều dài sóng từ 83 – 155 nm) sẽ xảy ra quá trình ion hóa. * Phương pháp bắn phá ion: Cho một dòng khí Ar hay Xe được bắn phá từ một khẩu súng đập thẳng vào mẫu hòa tan trong dung môi như glixerin thì các phân tử dung môi bị ion hóa rồi chính nó ion hóa phân tử mẫu thành các ion. 4.3.2.3. Tách các ion theo sơ đồ khối: Dùng các thiết bị khác nhau như: * Thiết bị phân tách ion hội tụ đơn: Đêtectơ Y Z Chùm ion r Động năng: eU = mv2 (1) Lực từ trường xuyên tâm: Bev = (2) Thay v ở (1) vào (2) ta có: * Thiết bị phân tách ion hội tụ kép: Điện trường E (B) Nam châm Y (E) Z re rm Chùm ion Khi 1 ion đi qua điện trường chịu một lực tác dụng eE vuông góc với hướng chuyển động, kết quả là nó chuyển động theo quỹ đạo tròn có bán kính xác định: eE = hay re = = * Thiết bị phân tách ion tứ cực: +(VD +VRcost) -(VD + cost) y z x Chùm ion 4.3.2.4. Đêtectơ: Các ion đi ra từ bộ phận phân tách có cường độ nhỏ nên cần khuếch đại để phát hiện. Một trong các thiết bị này là máy nhân electron. Nó tạo ra các electron thứ cấp khi có ion đập vào bề mặt tấm kim loại. Đinôt -7,5 kV -6,5 kV Khuếch đại Đinôt -7 kV -6 kV -8 kV 4.3.2.5. Ghi tín hiệu: Các tín hiệu phát ra từ bộ khuếch đại truyền ra được nạp vào bộ nhớ máy tính và xử lí kết quả rồi in ra phổ. 5. Xác định hàm lượng tinh dầu theo phương pháp dược điển Việt Nam: 5.1. Phương pháp thu hái và bảo quản mẫu: Trong cây, tinh dầu ở trạng thái tự do có thể được tạo thành và tập trung ở những tế bào trông giống như những tế bào khác của cây hoặc lớn hơn nhưng thường tinh dầu ở trạng thái tự do tập trung ở bộ phận bài tiết của cây. Trong họ Cúc tinh dầu tập trung ở dưới lớp cutin. Trong cùng một cây thành phần tinh dầu của những bộ phận khác nhau có thể khác nhau, sự khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện sinh sống và thu hái. Trong khí hậu nhiệt đới, hàm lượng tinh dầu cao hơn so với những khí hậu khác. Trong cây, tinh dầu có thể ở trong tất cả các bộ phận như lá, thân, cành, rễ, nụ, quả... song nhiều nhất là ở ngọn. Tinh dầu có thể biến đổi theo thời tiết, khí hậu và các giai đoạn sinh trưởng. Thường vào thời kỳ ra hoa hàm lượng tinh dầu trong cây là lớn nhất. Ch

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docluan_van_tot_nghiep_cay_nghe_1605.doc
  • pdfluan_van_tot_nghiep_cay_nghe_1605.pdf
Tài liệu liên quan