Trích Ly Bằng Dòng Siêu Chảy Trong Phân Tích Thực Phẩm

bại trong việc trở thành công cụ phân chia chính vì yêu cầu lựa chọn dòng siêu chảy và chất hỗ trợ đòi hỏi nhiều kinh nghiệm, trong khi có rất ít thông tin về dung môi phân tích và thêm vào đó sự hiểu biết về sự tương tác giữa dòng siêu chảy, các chất cần phân tích và điểm hấp phụ trên thực phẩm vẫn còn hạn chế.

Bảng 2.4 Trích ly bằng dòng siêu chảy trong phân tích thực phẩm

Thực

phẩm

Chất phân tích	Dòng chảy + chất hỗ trợ	t(ºC)/ p(MPa)
Thịt heo	Chất béo	CO2+(CH3)2CHOH	120/62
Thịt heo sấy	Cholesterol	CO2	50/34
Mỡ heo	Polychlorinated biphenyl
Nạc bò	Hương quá nhiệt	CO2	40/10,3 và 30
Thịt, trứng	Nicarbazin dư	CO2+C2H5OH	85/27,6
Trứng	Atrazine và thuốc diệt cỏ chứa triazine khác	CO2	50/69
Trứng	Chloramphenicol	CO2	80/69
Trứng	Thuốc trừ sâu gốc clo	CO2	40/0,72
Sản phẩm từ sữa, thịt	Vitamin A	CO2+5% C2H5OH	60/26
Bột sữa	Vitamins A và E	CO2+5% CH3OH	80/37
Dầu cám bắp	Ferulatephytosterol ester	CO2 CO2+5% CH3OH	80/69 40/34,5
Dầu hạt ngũ cốc, margarin	Phytosterol	CO2 CO2+10% (CH3)3COCH3	80/55,2 80/13,8, 27,6 và 41,4
Chất béo và	Thuốc trừ sâu gốc clo	CO2+3% CH3CN	60/27,6

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 176 trang tài liệu này.

hữu cơ và photpho hữu cơ
Táo	Fenpyroximate	CO2	90/20
Nho	Glycoside	CO2+10% CH3OH hay CO2	40/69
Nho	5Hydroxymethyl2 furaldehyde	CO2+20% CH3OH	35/38,5
Ớt bột	Dầu ớt bột, carotene, các carotenoid đỏ	CO2	40/13,8 và
Gia vị	Hương thơm	CO2	40/12
Cám gạo	Chất béo và oryzanol	CO2	50/69
Lúa mì, ngô	Thuốc trừ sâu gốc photpho hữu cơ	CO2	70/24,5
Mầm ngũ cốc	Tocopherol	CO2	80/25
Thức ăn ăn kiêng	Carotenoid, carotene, cryptoxanthin và zeaxanthin	CO2+15% C2H5OH	75/35
Thức ăn trẻ em	Atrazine, carbofuran, chlorpyrifos, metolachlor	CO2+10% CH3CN	70/17,3
Mầm lúa mì	Vitamin E	CO2	40– 45/27,5– 34,5
Cá	30 VOC	CO2	45/10
Cà chua	Lycopene, carotene, carotene,	CO2

dầu

tocopherol,

tocopherol, tocopherol

1.10.2.7 Kỹ thuật trích ly pha rắn (SPE)

a. Nguyên tắc và điều kiện Nguyên tắc chung

Một kỹ thuật trích ly theo cơ chế hấp phụ phổ biến là kỹ thuật trích ly trên pha rắn (SPE) trong đó người ta dùng những ống cartridge thích hợp để hấp phụ chất phân tích và tách chúng ra khỏi hỗn hợp. Khi dung dịch mẫu đi qua vùng chất hấp phụ đã được hoạt hóa, chất xác định bị hấp phụ trên bề mặt rắn trong khi những thành phần khác của mẫu lại đi qua (hay ngược lại,

trong trường hợp làm sạch tạp chất). Sự cân bằng giữa chất phân tích và

chất hấp phụ nhanh chóng đạt được do bề mặt hấp phụ lớn.

Nhiều loại chất hấp phụ

như

nhôm, magiê silicat và than hoạt tính đã

được thương mại hóa nhưng vật liệu phổ biến nhất là silic dioxyt vì nó dể dàng tái hoạt hóa bề mặt để sử nhiều lần và phạm vi sử dụng rộng rãi. Chất hấp phụ là nhựa trao đổi cũng được dùng rất phổ biến và các nghiên cứu gần đây, cho thấy các phân tử của chúngcó thể dùng làm vật liệu trong kỹ thuật trích ly SPE trong thực phẩm.

Thông thường, kích thước của hạt hấp phụ trong khoảng từ 10 đến 60

m. Bản chất vật liệu sử dụng giống như trong sắc ký lỏng (chỉ khác về kích cỡ). Chất hấp phụ gồm 3 loại cơ bản: không phân cực, phân cực và trao đổi ion. Độ hoạt động của chúng phụ thuộc vào bản chất của pha liên kết, nồng độ pha liên kết. Việc lựa chọn chất hấp phụ phụ thuộc vào cấu

trúc thực phẩm, bản chất chất cần tách vì nó liên quan tới sự tương tác của

những chất này với bề mặt pha. Quá trình trích ly thực hiện qua 4 bước:

thiết lập (các nhóm chức của nền hấp phụ được solvat hóa để dễ tương tác với mẫu hay là sự hoạt hóa bề mặt), củng cố (các chất cần phân tích được gắn vào bề mặt khung), rửa giải (những chất không mong muốn bị loại bỏ) và giải hấp (các chất cần phân tích được giải hấp phụ và thu nhận để tiến hành phân tích). Quá trình rữa giãi phải chú ý là rất dể sự rữa giãi sẽ làm mất đi pha liên kết, sau này sẽ không tái sử dụng được hay làm giảm tuổi tho của vật liệu.

Phương pháp SPE được phát triển hoàn thiện thông qua những nghiên cứu về pH, lực ion, sự phân cực, tốc độ dòng chảy của dung môi và bản chất hóa lý của nền hấp phụ.

Trong lãnh vực sắc ký hệ thống này được ghép với cột sắt ký để tách và

định lượng. Ban đầu mẫu được hòa tan và cho vào bộ phận nạp mẫu tự

động, rồi từ đó được bơm vào ống cartridge của hệ thống SPE, lúc này cột sắc ký được giữ cho dòng ra của sắc ký đồ ổn định theo một chế độ chạy

phù hợp được cài đặt. Những

tạp chất nhiễu được rửa giải ra khỏi

ống

cartridge của hệ

thống SPE bằng dung môi thích hợp,

ở bước thứ 4

ống

chứa các chất xác định được nối với cột sắc ký và các chất cần phân tích

được rửa giải bằng một dung môi thích hợp. Có thể xem như đây là một quá trình tiền xử lý mẫu trước khi cho vào cột sắc ký. Kỹ thuật này có nhiều cải

tiến hơn phương pháp trích ly lỏng – lỏng và cho phép loại bỏ những tạp chất nhiễu và cô đặc chất cần phân tích.

đồng thời

Nhiều loại thực phẩm được làm sạch bằng kỹ thuật trích ly trên pha rắn rất thành công cho việc xác định nhiều chất hợp chất.

Hình 2.6 Quy trình hoạt động của thiết bị SPE gắn nối tiếp với hệ thống sắc ký ion.

(A) Mẫu được chuyển từ bộ phận nạp mẫu tự động (s) vào ống cartridge (SPE); cột IC

được giữ cho dòng ra ổn định (e) từ bơm p2

(B) Tạp chất nhiễu được rửa giải ra khỏi ống cartridge (SPE) đi vào thùng chứa tạp

chất (w) bằng dung môi thích hợp (sw) được bơm từ bơm p3; cột IC vẫn giữ trạng thái như ở bước A

(e) và ống (l) được lắp đầy; cột IC vẫn giữ trạng thái như ở bước A và B.

(D) Ống (l) được nối với cột IC và các chất cần phân tích được tháo ra bằng bộ phận tháo mẫu (e) và cùng lúc đó ống cartridge (SPE) mới được gắn vào cho quá trình tiền

xử lý mẫu tiếp theo.

 Phân loại kỹ thuậttrích ly pha rắn

Theo đặc điểm và bản chất của kỹ thuật trích ly, các chất trích ly pha rắn được chế tạo và phân chia theo các loại chất:

• Loại hấp phụ pha thường. Đó là các Silica trung tính và ôxit nhôm,

• Hấp phụ pha ngược. Đó là các Silica thường được alkyl hoá nhóm OH,

• Loại chất trao đổi ion (để tách Cation và Anion),

• Chất rây hay sàng lọc phân tử theo độ lớn, kích thước của phân tử chất,

• Loại chất hấp phụ khí (purge and trap Extraction), để hấp thụ chất khí.

b. Điều kiện của trích ly pha rắn

Quá trình trích ly ở đây thực chất cũng là sự phân bố của chất phân tích giữa 2 pha, pha rắn (chất trích ly) và pha lỏng (dung dịch chứa chất phân tích) không trộn lẫn vào nhau trong những điều kiện nhất định, như pH, dung môi, nhiệt độ, tốc độ chảy của mẫu qua cột trích ly. Trong đó hệ số phân bố nhiệt động Kb của chất phân tích giữa hai pha (rắn và lỏng chứa

mẫu) cũng là một yếu tố

quyết định hiệu quả

của sự

trích ly. Nó cũng

tương tự như trong hệ sắc ký cột lỏngrắn (của các hệ HPLC).

Vì thế muốn thực hiện trích ly pha rắn tốt phải có các điều kiện sau

đây

 Pha rắn hay chất trích ly (dạng cột trích ly hay đĩa trích ly) phải có

tính chất hấp thụ hay trao đổi chọn lọc với một chất, hay một

nhóm chất phân tích nhất định, tức là tính chọn lọc của pha tĩnh trích ly.

 Các chất trích ly và dung môi rửa giải phải có độ yêu cầu của cấp hàm lượng phân tích.

sạch cao theo

 Hệ số phân bố nhiệt động Kfb của cân bằng trích ly phải lớn, để có được hiệu suất trích ly cao.

 Quá trình trích ly phải xảy ra nhanh và nhanh đạt cân bằng, nhưng không có tương tác phản ứng hoá học làm mất hay hỏng pha rắn và chất phân tích.

 Quá trình trích ly phải có tính thuận nghịch, để quá trình rửa giải được tốt giúp lấy chất phân tích ra khỏi pha trích ly bằng một pha động phù hợp.

 Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích trong quá trình trích ly bởi bất kỳ từ nguồn nào.

 Quá trìnhtrích ly phải được thực hiện trong điều kiện nhất định phù hợp, phải lặp lại được tốt và tất nhiên là càng đơn giản dễ thực hiện thì càng tốt.

c. Các kỹ thuật trích ly pha rắn và cơ chế trích ly

 Trích ly theo cơ chế hấp phụ pha thường

Trong kỹ thuật này, chất trích ly (pha tĩnh) là các Silica trung tính, có bề mặt xốp phân cực. Nó tác dụng tốt với các chất mẫu không phân cực và ít phân cực. Đó là sự tương tác hấp phụ. Tuỳ theo bản chất và cấu trúc phân tử của mỗi nhóm chất phân tích, bản chất hấp phụ của Silica trung tính và các điều kiện thực hiện trích ly, mà nhóm chất phân tích nào bị pha tĩnh hấp phụ và giữ lại trên cột trích ly và hoàn toàn tương tự như sự tương tác hấp phụ trong cột sắc ký NPHPLC.

Dung môi để giải trích ly chất phân tích trong loại này thường là các dung

môi hữu cơ

không phân cực hay ít phân cực và kị

nước (không tan vào

nước), hay hỗn hợp của chúng với nhau theo tỷ lệ thích hợp. Ví dụ n

Hexane, nHeptane, CCl4, CHCl3, Benzen, DicloEtan, Ethyaxetat, v.v. Các dung môi này được gọi là pha động (MP) và nó phải hoà tan tốt chất phân tích, để lấy được các chất phân tích ra khỏi pha tĩnh (chất trích ly rắn).

 Trích ly theo cơ chế hấp phụ pha ngược

Trong kỹ thuật này, chất trích ly (pha tĩnh) là các Silica pha ngược, có bề mặt hầu như không phân cực. Nó tác dụng tốt với các chất mẫu không phân cực và phân cực. Đó là sự tương tác hấp phụ của pha tĩnh (chất trích ly). Tuỳ theo bản chất và cấu trúc phân tử mỗi nhóm chất phân tích và các điều kiện thực hiện trích ly, mà nhóm chất phân tích nào bị pha tĩnh hấp phụ và giữ lại trên cột tách trích ly.

Cơ chế trích ly ở đây là sự tương tác hoàn toàn tương tự như sự tương tác hấp phụ trong cột sắc ký lỏng hiệu năng cao hấp thụ pha ngược (RP HPLC ). Kỹ thuật này dễ thực hiện, đơn giản và được ứng dụng nhiềudo tính tiện lợi của hệ dung môi rửa giải tan trong nước, dung môi chứa chất phân tích. Chúng ta có thể minh hoạ sự tương tác này như mô hình sau: