Các phương pháp định lượng các cấu tử hương của dịch nước nho sau lên men

Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
LỜI CÁM ƠN 2
LỜI MỞ ĐẦU 3
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ DỊCH NHO LÊN MEN VÀ CÁC CẤU TỬ HƯƠNG
TRONG DỊCH NHO SAU LÊN MEN 4
1.1 TỔNG QUAN VỀ DỊCH NHO SAU LÊN MEN 4
1.1.1 Nho 4
Đường 6
Nitơ6
Acid hữu cơ 6
SO27
Tannin 7
Tannin thủy phân: có nguồn gốc từ các acid phenolic như là acid gallic và acid
ellagic 7
Tannin ngưng tụ: là polymer của flavan-3-ol (epicatechin, catechin và
gallocatechin) và flavan-3,4-diol 7
1.1.2 Nấm men sử dụng để lên men dòch nho 8
1.1.3 Các sản phẩm tạo thành trong quá trình lên men dòch nho 9
1.1.4 Các cấu tử hương và nguồn gốc phát sinh 11
1.1.5 Hương của các cấu tử 13
Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯNG CẤU TỬ HƯƠNG TRONG DỊCH
NHO 16
2.1 SẮC KÍ KHÍ (GAS CHROMATOGRAPHY- GC) 16
2.1.1 Khái niệm và nguyên tắc 16
2.1.2 Cấu tạo của hệ thống sắc kí khí [17,47,73] 17
2.1.3 Quy trình sắc kí khí [2,17,47,73] 27
2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả sắc kí [2,17] 28
2.2 CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TÁCH CẤU TỬ HƯƠNG TRƯỚC KHI VÀO
SẮC KÍ KHÍ 29
2.2.1 Tách dựa vào khả năng hòa tan [23] 29
2.2.2 Tách dựa vào khả năng hấp phụ( sorptive extraction) [10,23,57,65]31

2.2.3 Tách dựa vào khả năng bay hơi [23] 32
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT TRƯỚC KHI SẮC KÍ ĐỊNH LƯNG
CẤU TỬ HƯƠNG TRONG DỊCH NHO SAU LÊN MEN 33
2.3.1 Phương pháp Vi chiết pha rắn (Solid-phase microextraction -SPME)34
2.3.2 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước và trích ly đồng thời
(Simultaneous steam distillation /extraction – SDE) 44
2.3.3 Phương pháp chiết lỏng-lỏng (Liquid-liquid extraction -LLE) 54
2.3.4 Phương pháp “Chiết pha rắn” (Solid phase extraction -SPE) 60
1
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
2.3.5 Phương pháp Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) 68
Chương 3: KẾT LUẬN 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO 76
LỜI CÁM ƠN
Trong học kì II năm học này, việc làm Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm đã
giúp cho chúng em ngày một trưởng thành hơn trong kó năng làm việc độc lập và làm
việc nhóm. Để hoàn thành đồ án này, em đã được sự giúp đỡ và hướng dẫn của nhiều
thầy cô trong bộ môn Công nghệ Thực phẩm và bạn bè.
Em xin chân thành cám ơn đến cô Tôn Nữ Minh Nguyệt đã tận tình hướng dẫn và
chỉ bảo cho em trong thời gian làm Đồ án môn học này.
Do thời gian và khả năng có hạn nên đồ án này còn nhiều sai sót, mong quý thầy
cô và bạn bè chỉ bảo và góp ý thêm để em có thể ngày càng hoàn thiện được những
mảng kiến thức về Công nghệ Thực phẩm.
2
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
LỜI MỞ ĐẦU
Rượu vang là một trong những sản phẩm lên men có lòch sử lâu đời nhất. Nó được
ưa thích tại nhiều nơi trên thế giới bởi hương vò hết sức đặc trưng, đem lại cảm giác
sảng khoái và sức khỏe cho người sử dụng.
Hương vò được xem là một trong những yếu tố quan trọng nhất quyết đònh đến đặc

điểm và chất lượng rượu vang. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học thì hương vò
của rượu vang là sự tổng hợp của hơn 800 hợp chất dễ bay hơi thuộc các nhóm như:
rượu, esterr, acid hữu cơ, phenol, thiol, monoterpen và nor-isoprenoid. Chúng được
tạo thành từ quá trình trao đổi chất của nấm men và phản ứng giữa các hợp chất hóa
học trong quá trình tàng trữ rượu vang. Các cấu tử hương trong dòch nước nho sau lên
men sẽ góp phần quyết đònh đến hương vò rượu vang thành phẩm. Tùy loại rượu vang
sản xuất mà thành phần của các cấu tử hương của dòch nước nho lên men sẽ khác
nhau. Vì vậy, việc đònh lượng các cấu tử hương là vô cùng quan trọng để xác đònh
chất lượng và điều chỉnh thành phần cấu tử hương theo mong muốn, và những phương
pháp đònh lượng cũng góp phần không nhỏ vào việc nghiên cứu của các đề tài liên
quan đến nước nho sau này.
Nhiệm vụ chính của đồ án “Các phương pháp đònh lượng các cấu tử hương của
dòch nước nho sau lên men” là tìm hiểu về các phương pháp tách chiết cũng như đònh
lượng các cấu tử hương có hàm lượng khác nhau trong dòch nho sau lên men.
3
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ DỊCH NHO LÊN
MEN VÀ CÁC CẤU TỬ HƯƠNG TRONG DỊCH
NHO SAU LÊN MEN
1.1 TỔNG QUAN VỀ DỊCH NHO SAU LÊN MEN
1.1.1 Nho
Lên men nước nho là một phần trong quy trình sản xuất rượu vang. Trong số các
loại quả, nho là nguyên liệu lý tưởng nhất để sản xuất rượu vang. Nho ưa đất ít chua
và khí hậu khô, nhiều nắng. Vùng đất Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận là những
vùng nho mới và đang phát triển. [3]
Với rượu vang, nho là nguyên liệu thích hợp nhất vì [3]:
• Từ nho cho rượu vang chất lượng tốt nhất, hương vò êm dòu, hài hòa
• Thàng phần dòch quả nho rất thích hợp cho lên men và thành phần rượu
thành phẩm nhiều chất dinh dưỡng.
Bảng 1.1: Thành phần của dòch nho thông thường [71]

Hợp chất % trong dòch nho
Nước 75,0
Đường
(fructose, glucose và một ít saccharose)
22,0
Alcohols
(ethanol và hàm lượng vết của terpenes, glycerols và
rượu bậc cao)
0,1
4
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Acid hữu cơ
(tartaric, malic và một ít lactic, succinic, oxalic,…)
0,9
Khoáng
(potassium, calcium và một ít sodium, magnesium, iron,
…)
0,5
Phenols
(các flavonoid như là các chất màu cùng với các
nonflavonoid như là cinnamic acid và vanillin)
0,3
Các hợp chất chứa nitơ
(protein, amino acid, humin, amide, ammonia,…)
0,2
Các hợp chất hương
(các esterr như là ethyl caproate, ethyl butyrate,…)
Vết
TỔNG 100,0
1.1.1.1 Phân loại

Nho thuộc giới Plantae, ngành Magnoliophyta, lớp Magnoliopsida, bộ Vitales, họ
Vitaceae, chi Vitis. Trong đó, theo nghiên cứu và thực tế sản xuất, loài Vitis vnifera
được cho là thích hợp nhất để sản xuất rượu vang vì: nó chứa hàm lượng chất dinh
dưỡng cao cho sự phát triển của nấm men, chứa hàm lượng acid đủ cao để ức chế các
vi sinh vật dại, hàm lượng đường thích hợp cho lên men, và cuối cùng là có thể tạo
hương vò phù hợp [75,76]
Nho có hai loại: nho đỏ để sản xuất rượu vang đỏ và nho xanh để sản xuất rượu
vang trắng.[1,3]
• Nho trắng: trái nho khi chín vỏ không có màu hoặc màu vàng lục nhạt.
• Nho đỏ: trái nho khi chín vỏ có màu đỏ – tím ở những mức độ khác nhau

a) b)
Hình 1.1: Nho xanh (a) và nho đỏ (b)
5
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.1.1.2 Thành phần hóa học của nho
• Đường
Thông thường dòch nho để sản xuất rượu vang chứa 16 – 26% (w/v) đường. Trong
nho khô và trong nho thu hoạch trễ, hàm lượng đường có thể lên tới trên 30% (w/v).
Dòch nho cô đặc với hàm lượng đường 35
o
Bx được sử dụng để sản xuất rượu vang có
hàm lượng cồn cao. Hàm lượng đường cao có thể ảnh hưởng đến khả năng lên men
của nấm men [40].
Dòch nho trước khi lên men thường chứa tỷ lệ cân bằng của glucose và fructose.
Trong suốt quá trình lên men, tất cả các chủng Saccharomyces cerevisiae đều ưu tiên
sử dụng glucose hơn là fructose. Hàm lượng ethanol cao có tác động ức chế mạnh sự
sử dụng fructose hơn là glucose. Trong khi đó, bổ sung nitơ vào dòch nho sẽ kích thích
sự sử dụng fructose hơn là glucose [9,15,61].
• Nitơ

Các hợp chất nitơ rất cần cho sự phát triển và trao đổi chất của nấm men. Trong
số các chất dinh dưỡng mà nấm men có thể sử dụng được trong suốt quá trình lên men
dòch nho, về số lượng, nitơ là thành phần quan trọng thứ hai sau các hợp chất carbon.
Có nhiều hợp chất chứa nitơ có mặt trong dòch nho, với hàm lượng thay đổi từ 60 –
2400mg/L [27].
Saccharomyces cerevisiae có khả năng sử dụng các nguồn nitơ khác nhau để phát
triển, nhưng không phải tất cả các nguồn nitơ đều hỗ trợ phát triển tốt như nhau. Các
nguồn nitơ tốt là ammonium, glutamine và asparagine, trong khi đó proline và urea
được xem như là những nguồn nitơ kém chất lượng [27].
Tất cả các hợp chất chứa nitơ tích lũy trong dòch nho bò biến đổi thành một trong
hai sản phẩm cuối là ammonium hoặc glutamat. Glutamat cùng với glutamine đóng
một vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi nitơ của nấm men. Từ 2 amino acid này
tất cả các hợp chất chứa nitơ trong tế bào được tạo ra [27].
• Acid hữu cơ
Trong nho và rượu vang, 6 acid chiếm thành phần chính là acid tartaric, acid
malic, acid citric, acid lactic, acid succinic và acid acetic. Trong đó, acid acetic là hợp
chất dễ bay hơi còn các acid khác là acid không bay hơi.
Độ phân ly của các acid này giảm theo thứ tự sau: acid citric, acid tartaric, acid
malic, acid succinic, acid lactic, và acid acetic.
Bảng 1.2: Thành phần các một số acid hữu cơ chính trong dòch nho đỏ và rượu vang
đỏ [62]
6
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Acid hữu cơ Dòch nho đỏ Rượu vang đỏ
Acid citric
Acid tartaric
Acid malic
Acid succinic
Acid lactic
Acid acetic

0,25 – 0,35g/L
4,07 – 7,65g/L
1,99 – 2,91g/L
Rất ít
Rất ít
Rất ít
0,17 – 0,40g/L
2,60` – 5,7g/L
0,06 – 3,13g/L
0,48 – 1,22g/L
0,07 – 4,89g/L
0,30 – 1,44g/L
• SO
2
Sulfur dioxide được sử dụng rộng rãi trong rượu vang như là một chất chống oxy
hóa, tác nhân kháng khuẩn và đồng thời cũng là tác nhân cho việc chọn lọc các loài
hoặc chủng có thể phát triển và đóng góp vào quá trình lên men. Trong rượu vang,
SO
2
tồn tại ở 2 dạng: tự do và liên kết. Nhưng chỉ SO
2
tự do mới có tính khử và diệt
khuẩn. Mặc dù vậy, một vài dạng SO
2
liên kết có thể chuyển hóa thành SO
2
tự do và
có thể bù lại cho lượng SO
2
bò giảm trong quá trình lên men. Vì thế, SO

2
là một thông
số quan trọng ảnh hưởng đến động học quá trình lên men và chất lượng rượu vang
[14,24].
Bên cạnh đó, SO
2
còn có ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men rượu vang: dẫn tới
kéo dài thời gian lên men hoặc quá trình lên men kết thúc khi hàm lượng đường sót
còn cao, và ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của rượu vang [6,24].
• Tannin
Trong các thập kỷ qua, thành phần polyphenolic được quan tâm do nó ảnh hưởng
đến giá trò cảm quan của rượu vang (màu sắc và mùi vò) và các giá trò dinh dưỡng
khác (theo quan điểm về y học, tannin được xem là chất chống oxi hóa, chống khối u
và bệnh mạch vành).
Tannin có ở 2 dạng là tannin ngưng tụ và tannin thủy phân [75]:
− Tannin thủy phân: có nguồn gốc từ các acid phenolic như là acid gallic và acid
ellagic.
− Tannin ngưng tụ: là polymer của flavan-3-ol (epicatechin, catechin và
gallocatechin) và flavan-3,4-diol.
Tannin có ở trong nho và rượu vang chủ yếu là các tannin ngưng tụ [75].
Tannin có thể được thêm vào rượu vang dưới dạng acid tannic để phản ứng và kết
tủa với protein và để cải thiện độ trong của rượu vang. Trong suốt quá trình ủ, sự thay
7
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
đổi hàm lượng tannin ngưng tụ sẽ ảnh hưởng đến màu sắc và tính chất cảm quan của
rượu vang, và khi đó, khối lượng phân tử của tannin có thể tăng lên [75].
1.1.2 Nấm men sử dụng để lên men dòch nho
Nấm men là vi sinh vật quan trọng, kiểm soát quá trình lên men cồn trong sản xuất
rượu vang. Nấm men trong quá trình lên men rượu vang có thể có từ 3 nguồn gốc
khác nhau: bề mặt trái nho, bề mặt thiết bò và từ canh trường được cấy vào. Thành

phần và chất lượng của rượu vang có liên quan chặt chẽ đến nấm men. Trong quá
trình lên men, bên cạnh các sản phẩm chính là ethanol và CO
2
, nấm men tạo thành
nhiều sản phẩm phụ, ví dụ như glycerol, acid acetic, acid succinic và đặc biệt là các
hợp chất hương, góp phần đáng kể vào chất lượng của rượu vang.[3,58,59]
1.1.2.1 Các nấm men thường gặp
Giống nấm men thường sử dụng nhất trong sản xuất vang là saccharomyces.
Chúng có bào tử trong nang thường là 1-4 bào tử, có khi lên đến 8. Tế bào của chúng
có hình dáng khác nhau như tròn, oval, elip. Chúng sinh sản bằng cách nảy chồi, sử
dụng đường trong quá trình hô hấp và lên men, không sử dụng được muối nitrat.
Giống saccharomyces có tới 18 loài , nhưng chỉ có 7 loài thường gặp trong nước quả.
[3]
Một số nấm men thường gặp nhất trong sản xuất rượu vang [3,27]:
•
Saccharomyces cerevisiae: Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men
nước quả và chiếm tới 80% trong tổng số saccharomyces có trong nước quả khi lên
men. Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hay dạng
bông. Nguồn dinh dưỡng carbon của chủng này là đường, cồn, và acid hữu cơ, những
tác nhân sinh trưởng là acid pantotenic, biotin, thiamin, và piridoxin.
Đa số các tế bào của chủng này hình oval, kích thước (3-8)x (5-12)
µ
m,
sinh sản theo cách nảy chồi và tạo thành bào tử. S.cerevisiae sinh ra enzym invertase
có khả năng chuyển đường saccharose thành glucose và fructose, vì vậy trong lên
men ta có thể bổ sung loại đường này vào dòch quả. Hàm lượng rượu được tạo thành
bình thường đối với nhiều nòi của nấm men này chỉ đạt 8-10% thể tích
•
Ngoài S.cerevisiae, đôi khi người ta còn sử dụng các chủng nấm men khác
như S.uvarum, S. chevalieri, S. oviformis, Henseniaspora apiculate …

1.1.2.2 Các tiêu chuẩn lựa chọn nấm men [3,27]
•
Có lực lên men cao đối với nước quả, sử dụng đường cho lên men gần như
là hoàn toàn, kết lắng tốt, làm trong dòch rượu nhanh, chòu được độ rượu cao và độ
acid của môi trường, cũng như các chất sát trùng, chòu áp suất thẩm thấu tốt, sinh khối
tạo thành vừa phải, tạo cho rượu vò thơm ngon thanh khiết.
8
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
•
Tạo thành ít sulphite, thiol, ít acid dễ bay hơi và rượu bậc cao, hoạt tính
esterrase thấp
•
Có tính ổn đònh cao về mặt di truyền, khả năng chòu sulphite cao, ít liên kết
với sulphite, ít tạo bọt, có khả năng kết bông, kết lắng cặn nhanh, nhu cầu nitơ thấp
1.1.3 Các sản phẩm tạo thành trong quá trình lên men dòch nho
1.1.3.1 Sản phẩm tạo thành do quá trình trao đổi chất của nấm men
Đây là những chất do nấm men tạo ra trong quá trình sống và được giải phóng
vào môi trường. Một số chất này là sản phẩm trao đổi chất của nấm men rất đáng
được quan tâm đối với rượu vang, đặc biệt chúng tạo ra hương đượm và vò dòu êm của
vang. [3,6]
Trong lên men có hai sản phẩm chính tạo thành là ethanol và CO
2
. Ngoài ra còn
có các sản phẩm phụ là các chất thứ cấp hay là các sản phẩm bậc 2. Các sản phẩm
được tạo thành từ protein hay acid amin với các chất phân giải trung gian của đường
tạo thành các loại rượu bậc cao. Ngoài ra còn có glycerin, acid succinic, acetaldehyde,
acid acetic, aicid propionic, acid lactic, acid citric, acetoin, diacethyl, ester.[3,6]
• Glycerin: tạo thành trong lên men khi acetaldehyde liên kết với Natri
bisulphite. Nó tạo thành mạnh mẽ khi bắt đầu lên men. Nhờ có vò ngọt và sánh như
dầu, glycerin đóng vai trò nhất đònh trong việc tạo vò hài hòa cho rượu vang. Bình

thường, hàm lượng của nó trong dòch nho sau lên men khoảng 7-14g/L.
• Aceton và diacethyl: đều ảnh hưởng đến chất lượng vang, mặc dù số
lượng của chúng được tạo ratrong vang không lớn lắm. Acetoin 2-84 mg/L, diacethyl
0,1-1,8 mg/L. Diacethyl ở nồng độ thấp tạo cho vang có mùi xác đònh, nhưng lớn hơn
1 mg/L sẽ tạo cho vang mùi vò chua oxy hóa. Những loại champagne và vang khô tốt
thường diacethyl chỉ ở dạng vết. Việc tạo thành acetoin có liên quan đến quá trình
sulphite hóa dòch quả: dòch quả không sulphite hóa cho hàm lượng acetoin cao gấp hai
lần dòch quả đã sulphite hóa. Việc tạo thành hai chất này phụ thuộc vào nồng độ
đường ban đầu: nồng độ càng cao càng tích tụ nhiều diacethyl.
• Aldehyde: hay gặp nhất là acetaldehyde, aldehyde propionic, butyric,
valeric, enantic Các aldehyde này có mùi rất gắt. Khi pha loãng, trừ acetaldehyde,
các alhehyde khác có mùi dễ chòu của tông mùi quả tự nhiên. Acetaldehyde thường
tích tụ trong vang với lượng khá nhỏ.
• Các acid: các acid bay hơi thường gặp là acid acetic, propionic, isobutyric,
butyric, isovaleric, caproic, caprilic, valeric. Các loại acid dễ bay hơi được tích tụ chủ
yếu ở giai đoạn đầu của quá trình lên men. Acid acetic được tạo thành nhanh chóng
giai đoạn đầu, sau đó giảm rõ rệt trong giai đoạn cuối là do một số nấm men có thể
dùng acid acetic làm cơ chất dinh dưỡng. Ngoài ra, trong vang còn có các acid khác
như: acid lactic, citric, malic, cetoacid.
9
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
• Các ester: được tạo thành trong quá trình lên men và đóng một vai trò
quan trọng trong việc hình thành hương vò của vang. Các ester tạo thành rất phức tạp
và khác nhau khi sử dụng các giống và loài nấm men khác nhau. Trong các ester,
ethyl acetat vượt trội nhất về hàm lượng, nó có mùi quả tự nhiên, và đây là một trong
những cấu tử tạo hương quan trọng nhất. Ngưỡng cảm nhận của nó là 180-200 mg/L,
nếu thấp hay cao hơn mức này đều ảnh hưởng trực tiếp tới vò của vang, cao hơn sẽ cho
vò gắt, khó chòu. Các ester thuộc cả 2 nhóm có độ sôi cao và thấp. Điều kiện lên men
chỉ ảnh hưởng tới số lượng ester. Lên men ở điều kiện kò khí sẽ tạo thành ester nhiều
gấp 6 lần so với hiếu khí và 4 lần so với lên men dừ thừa CO

2
. Lên men ở điều kiện kò
khí hay hiếu khí sẽ dẫn đến việc thay đổi nồng độ của các ester có độ sôi cao và làm
tăng nồng độ các ester có độ sôi thấp.
• Lipid: lipid có trong vang có thể từ 2 nguồn là quả và chủng loài nấm
men. Trên bề mặt nho thường phủ một lớp sáp và chất sáp này sẽ rơi vào dòch quả.
Các acid béo thường gặp trong vang là acid oleic, linoleic, stearic và palmitic
• Rượu bậc cao: được tạo thành từ quá trình khử amin hoặc chuyển amin
của các acid amin, tiếp nữa là khử carbonyl của các cetoacid và khử các aldyhyde
trong quá trình lên men rượu. Trong vang, ta thấy có các rượu sau: methanol, n-
propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, n-pentanol, 2-methyl butanol, 3-methyl
butanol, n-heanol, triptofol,
β
phenyl ethylic. Hàm lượng các rượu này phụ thuộc vào
điều kiện lên men dòch nho. Trong điều kiện dư oxi không khí thì sẽ tạo thành các
rượu bậc cao có hàm lượng lớn hơn điều kiện kò khí. Một số rượu mạch vòng như
triptofol,
β
phenyl ethylic góp phần tạo hương vò êm dòu cho vang.
• Sulfuhydryl (-SH): làm thay đổi thế oxi hóa-khử của môi trường. Đây là
các hợp chất có tính khử cao, nó sẽ giúp bảo vệ các cấu tử hương khỏi bò tác dụng của
các chất oxi hóa.
1.1.3.2 Các sản phẩm tạo thành từ quá trình tự phân của nấm men
Tự phân là sự phân hủy các cấu tử tế bào dưới tác dụng của các enzym thủy
phân của chính bản thân tế bào. Trong quá trình tự phân này, protein, hydrocarbon,
nucleotide, lipid và các vật chất tế bào khác sẽ bò phân hủy. Sản phẩm sẽ hòa tan vào
môi trường. Điều kiện để có sự tự phân là tế bào đã chết và vẫn còn giữ được hoạt
tính của các enzym nội bào. [3]
Nhiều nhà khoa học đã khẳng đònh, quá trình tàng trữ dòch nho sau lên men hoặc
bổ sung các sản phẩm tự phân của nấm men sẽ làm tăng chất lượng hương vò của dòch

nho sau lên men (cũng như vang). Các sản phẩm dạng này thường là các hợp chất
chứa Nitơ và đặc biệt là các vitamin nhóm B, đặc biệt là acid pantotenic-vitamin B
3

và acid nicotinic- vitamin B
5
(là những chất có hoạt tính sinh học cao, một lượng nhỏ
10
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
cũng ảnh hưởng đến các quá trình hóa sinh làm cho dòch nho sau lên men “chín” và
hình thành hương vò cho sản phẩm).[3]
1.2 CÁC CẤU TỬ HƯƠNG TRONG DỊCH NHO SAU LÊN MEN
1.2.1 Phân loại
Tìm hiểu về bản chất hóa học của các cấu tử hương của dòch nho sau lên men cũng
như rượu vang, người ta thường quan tâm đến việc đònh tính và đònh lượng chúng. Các
cấu tử hương có hàm lượng thay đổi trong một khoảng rất rộng (tùy loại nho và vang)
và hàm lượng rất khác nhau. Vì vậy, việc phân tích đònh lượng chúng cũng khá khó
khăn và phải có chiến lược phân tích hợp lý.[33,41,42,60,64]
Một trong các chiến lược phân tích được nhiều nhà khoa học ủng hộ là phân loại
các cấu tử hương trong dòch nho sau lên men theo hàm lượng gồm 3 nhóm như sau
[60]:
• Nhóm 1: Bao gồm các cấu tử dễ phân tích, thường là những cấu tử có hàm
lượng khá cao (C>0,1 mg/L) như acetaldehyde, các rượu bậc cao, acid béo và một số
ethyl ester. Các cấu tử này thường được phân tích khá đơn giản: chúng được tách khỏi
hỗn hợp qua một bước tách đơn giản rồi đem chạy sắc kí khí với đầu dò FID
• Nhóm 2: gồm các cấu tử có khả năng phân tích trung bình. Để phân tích
chúng, người ta sẽ tách riêng chúng khỏi hỗn hợp đồng thời làm giàu (tăng nồng độ)
trước khi phân tích GC-MS. Các cấu tử này thường nằm trong khoảng nồng độ từ 0,1
µ
g/L đến 0,1 mg/L, gồm các cấu tử như các hợp chất phenol, lactone, dẫn xuất của

vanillin, một số ester hàm lượng thấp và một số hợp chất nor-isoprenoid (như
β

damascenone và
β
ionone)
• Nhóm 3: gồm các hợp chất rất khó phân tích. Đây là những hợp chất ít nhạy
với phân tích sắc kí và không bền hóa học, và thường ở nồng độ cực kì thấp, gồm các
hợp chất dễ bay hơi chứa lưu huỳnh, một số aldehyde, alkyl methoxypyrazine,
furaneol và một số thiol thơm. Việc phân tích các hợp chất này đòi hỏi những phương
pháp tách chiết đặc hiệu hoặc phải tạo dẫn xuất trước khi phân tích sắc kí.
Chiến lược phân tích thường thấy của các nhà khoa học là xác đònh hàm lượng
các cấu tử thuộc nhóm 1 và 2. Các cấu tử nhóm 2 thường được phân tích bởi các
phương pháp hiện đại như “vi chiết” (microextraction) nhưng các phương pháp này
thường tốn nhiều thời gian phân tích và các cấu tử phân cực như vanillin thì khả năng
tách chiết không cao [60].
1.1.4 Các cấu tử hương và nguồn gốc phát sinh
Các cấu tử hương có thành phần rất đa dạng và phức tạp về cấu tạo hóa học. Do
chúng có các nhóm chức đặc biệt (như rượu, aldehyde, acid…) nên tính chất hóa lý rất
11
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
khác nhau về độ phân cực, độ bay hơi và mức độ tạo mùi vò. Trong quá trình lên men
rượu, nấm men và vi khuẩn sẽ giải phóng ra hàng loạt các cấu tử dễ bay hơi, chiếm
ưu thế nhất là ethanol và glycerin, ngoài ra còn có các cấu tử hương thuộc nhóm
aldehyde, rượu bậc cao và ester.
Trong các ester, ethyl acetat là cấu tử chính và quan trọng nhất góp phần hình
thành hương của sản phẩm, bên cạnh đó còn có các loại ester của các rượu bậc cao và
các acid béo mạch trung bình. Các ethyl ester của acid béo (ethyl decanoat, ethyl
hexanoat, ethyl octanoat) và các rượu bậc cao (rượu isoamylic, valeric…) là những hợp
chất tạo hương quan trọng của dòch nho lên men từ nho trắng. [6,26,31,42,44,49,64]

Thành phần hương trong dòch nho sau lên men (cũng như rượu vang) phụ thuộc vào
rất nhiều yếu tố, những yếu tố quan trọng nhất là giống nho, quy trình lên men dòch
nho, việc tàng trữ dòch nho sau lên men (nếu có). Mùi vò của dòch nước nho sau lên
men (cũngnhư rượu vang) rất đa dạng, và các cấu tử hương được tạo ra từ 3 nguồn
khác nhau: cấu tử có sẵn trong trái nho, tạo ra nhờ quá trình lên men và sinh ra trong
quá trình tồn trữ. Bên cạnh các cấu tử hương vốn có của nho, các cấu tử hương khác
sẽ được tạo thành trong quá trình xử lý thông qua các phản ứng hóa học, hóa sinh và
các phản ứng do nhiệt độ (bảng 1.3). Ngoài ra, các cấu tử hương tạo thành từ quá
trình lên men và tàng trữ cũng góp phần tạo thành hương vò cuối cùng vô cùng đa
dạnh cho dòch nho (cũng như rượu vang). [18,31,44,48,49]
• Các cấu tử hương tạo ra từ các hợp chất có sẵn trong dòch nho: các hợp chất
có sẵn trong dòch nho là những tiền chất tạo hương. Các quá trình xử lý nguyên liệu sẽ
phát sinh những phản ứng hóa sinh, oxi hóa do enzym và nhiệt độ tạo ra các cấu tử
hương cho dòch nho.
• Các cấu tử hương tạo thành từ quá trình lên men chính:Sự khác nhau chủ yếu
về hương giữa các loại rượu là do các rượu bậc cao. Hơn nữa, hàm lượng ethyl lactat
tạo thành là do quá trình lên men malolactic trong vang đỏ. Sau lên men malolatic,
hàm lượng ethyl lactat khoảng 39- 168mg/L. Về các rượu bậc cao, hàm lượng khoảng
190-260 mg/L đối với vang trắng và 370-650 mg/L đối với vang đỏ. Hàm lượng các
rượu bậc cao dưới 300 mg/L sẽ đóng góp vào hương vò đặc trưng của vang, nhưng nếu
quá 400 mg/L sẽ tạo ra hương vò không tốt.
• Với các cấu tử hương tạo thành từ lên men phụ: Các rượu bậc cao và các
ester như ethyl lactat, ethyl acetat, 2-phenyl ethanol là những cấu tử hương quan trọng
nhất. Bên cạnh đó có thể kể đến ethyl 4-hydroxy butyrat, diethyl succinat, monoethyl
succinic…
12
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.1.5 Hương của các cấu tử
Gần đây, một số nhà khoa học đã nghiên cứu hương của từng thành phần cấu tử
trong rượu vang. Bảng 1.4 thể hiện các đơn mùi của một số cấu tử hương chính có

trong dòch nho sau lên men (cũng như rượu vang)
13
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Bảng 1.3: Thành phần các cấu tử hương trong dòch nho sau lên men [44]
Nguồn gốc phát sinh Nhóm chất Các chất điển hình
Các phản ứng hóa sinh Hợp chất 6C
Terpen
Benzenoid
Phenol
Norisoprenoid
Hexanol, cis-3-Hexenol, trans-2-hexenol
furan linalool oxit, linalool,
α
-terpineol, cis, tran-pyran linalool
oxit, nerol, geraneol, geranic acid, p-methen-7,8 diol, các đồng
phân dimethyl-dihydroxy-octadien, dimethyl-dihydroxy-octadiol
benzaldehyde, methyl salycilat,
α
-methyl benzenemethanol,
benzylic, 2-phenyl ethanol, rượu omovanilic, dihydro coniferylic
4-vinyl guaiacol, 4-vinyl phenol
3-hydroxy
β
damascone, 3-oxo
α
-ionol, 3,9-dihydroxy mega-5-
en, vomifoliol
Lên men sinh học Ester và rượu bậc
cao
Ethyl acetat, propanol, isobutanol, ethyl lactat, isoamylic

Lên men phụ Rượu
Ester
Acid
Phenol
Lacton
Aldehyde
Hexanol, cis-3 hexenol, butanol, benzylic, 2-phenyl ethanol,
4-methyl pentanol
Isoamyl acetat, hexyl acetat, 2-phenyl ethyl acetat, ethyl
hexanoat, ethyl decanoat, ethyl octanoat, isoamyl lactat, diethyl
succinat, ethyl piruvat, ethyl-3-hydroxy butyrat, ethyl-4-hydroxy
butyrat, diethyl malat, monoethyl-2-hydroxy glutarat, diethyl-2-
hydroxy glutarat
Butyric, isobutyric, isovaleric, hexanoic, octanoic, decanoic, 9-
dodecanoic, monoethyl succinic
4-vinyl guaiacol
γ
butyrolacton
Acetoin
14
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Bảng 1.4 Bản chất mùi của các cấu tử hương trong dòch nho sau lên men [38]
Hợp chất Hương Nhóm Hợp chất Hương Nhóm
Geraneol
2-phenyl ethanol
β
ionon
Linalool
Phenyl ethyl acetat
Ethyl octanoat

Isoamyl acetat
Ethyl isobutyrat
Ethyl hexanoat
Hexyl acetate
Ethyl cinnamat
Ethyl 2-methyl butyrat
Ethyl isovalerat
1-hexanol
Diacethyl
Geranium
Hoa hồng
Violet
Hoa hồng
Phấn hoa
Táo
Chuối
Lê
Quả
Lê
Dâu
Việt quất
Dâu tằm
Cỏ xanh
Bơ
Cây cỏ
Cây cỏ
Cây cỏ
Cây cỏ
Cây cỏ
Hoa quả

Hoa quả
Hoa quả
Hoa quả
Hoa quả
Hoa quả
Hoa quả
Hoa quả
Vi sinh
Vi sinh
Acid isovaleric
Isoamylic
Acid butyric
Acetoin
3-hexen-1-ol
Benzaldehyde
Acid acetic
Acid decanoic
Sufur dioxit
Ethyl acetat
Acid octanoic
Acetaldehyde
Guaiacol
p-cresol
Phô mai
Xà phòng
Phô mai
Cream
Cỏ xanh
Hạnh
Giấm

Xà phòng
Lưu huỳnh
Gum
i
Sherry
Gỗ
Stable
Vi sinh
Thảo mộc
Vi sinh
Vi sinh
Thảo mộc
Thảo mộc
Hăng cay
Hóa học
Hóa học
Hóa học
Hóa học
Hóa học
Hóa học
Hóa học
15
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH
LƯNG CẤU TỬ HƯƠNG TRONG DỊCH NHO
SAU LÊN MEN
Như đã trình bày ở Chương 1, các cấu tử hương là những cấu tử dễ bay hơi có nhiệt
độ bay hơi và nhiệt độ phân hủy khá thấp. Mặt khác, các cấu tử có hàm lượng là rất
khác nhau và dao động trong một khoảng lớn (từ vài chục ng/L đến vài mg/L) và
nhiều cấu tử ở dạng vết. Do vậy, phương pháp phân tích được cho là hiệu quả nhất và

cũng được sử dụng gần như là duy nhất trong đònh lượng các cấu tử hương trong dòch
nước quả là phương pháp sắc kí khí (GC).
Chương này sẽ trình bày về phương pháp phân tích sắc kí khí và quan trọng hơn cả
là những phương pháp tách chiết cấu tử hương trước khi phân tích GC.
2.1 SẮC KÍ KHÍ (GAS CHROMATOGRAPHY- GC)
2.1.1 Khái niệm và nguyên tắc
Sắc ký là phương pháp phân tích các cấu tử có trong hỗn hợp dựa vào khả năng
hấp phụ hay phân bố khác nhau của các cấu tử giữa 2 pha: pha động và pha tónh.
Sắc ký khí (Gas Chromatography – GC) là một bộ phận của kỹ thuật phân tích sắc
ký nên nguyên tắc của nó cũng tương tự như các phương pháp phân tích sắc ký khác
nhưng có một số điểm khác biệt sau:
• Mẫu phân tích ở trạng thái khí.
• Pha động: chất khí hoặc ở dạng hơi.
• Pha tónh: có thể gồm 2 loại:
 Pha tónh là màng mỏng chất lỏng trên bề mặt chất hấp phụ rắn: sắc ký phân
bố hay còn gọi là sắc ký khí – lỏng.
 Pha tónh là chất hấp phụ rắn: sắc ký hấp phụ.
Hiện nay sắc ký khí sử dụng pha tónh là chất lỏng được áp dụng nhiều trong phân
tích thực phẩm.
16
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Căn cứ vào phổ sắc ký người ta đònh lượng được các hợp chất bay hơi có trong
dung dòch mẫu phân tích. Việc nhận biết những hợp chất bay hơi có trong dung dòch
chiết được thực hiện bằng cách nối máy sắc ký với máy quang phổ khối hoặc quang
phổ tia hồng ngoại.
2.1.2 Cấu tạo của hệ thống sắc kí khí [17,47,73]
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống sắc kí khí
2.1.2.1 Bộ phận cung cấp khí mang:
Bộ phận cung cấp khí mang làm nhiệm vụ cung cấp khí mang cho hệ thống.
Hình 2.2 : Bộ phận cung cấp khí mang

Khí được lựa chọn làm khí mang phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây:
− Trơ với cấu tử khảo sát.
− Có tỷ khối nhỏ, nghóa là độ nhớt thấp, để làm tăng vận tốc khí mang (vì độ
giảm áp suất qua cột tách tỷ lệ với độ nhớt của khí mang)
− Tồn tại ở dạng tinh khiết hay dễ làm cho tinh khiết.
− Khi xét quan hệ giữa chiều cao đóa lý thuyết H và vận tốc tuyến tính của dòng
khí mang, loại khí mang nào cho cực tiểu càng trải rộng càng tốt.
17
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
− Khi lựa chọn khí mang cần chú ý đến detector sử dụng, yêu cầu tách, sử dụng
phối hợp các phương thức khác.
− Một số loại khí mang thường sử dụng trong sắc ký khí:
− Khí H2: Trong phân tích vết, khi sử dụng hydro thì pha tónh dễ bò hỏng và trong
sắc ký điều chế cần thiết phải làm sạch và khô khí.
− Khí He: rất thích hợp cho sắc kí khí nhiệt độ cao.
− Khí Ar: do độ nhớt của Ar khá cao, yêu cầu về dây dẫn khi sử dụng nó không
gặp khó khăn lắm. Khí Ar ngày càng được sử dụng nhiều làm khí mang.
− Khí N2: do không nguy hiểm, giá rẻ, dễ dàng làm tinh khiết nên nó được sử
dụng nhiều trong sắc kí khí.
− Không khí và O2: trước khi sử dụng cần phải sấy khô vì rất dễ lẫn nước trong
bơm đựng khí.
Lưu lượng khí mang ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tách, do đó cần điều chỉnh
vận tốc và áp suất khí mang qua cột hết sức chặt chẽ.
2.1.2.2 Bộ phận bơm mẫu:
Bộ phận bơm mẫu dùng để đưa mẫu cần phân tích vào cột sắc kí.
Hình 2.3: Bộ phận tiêm mẫu có chia dòng
Mẫu dạng lỏng được bơm vào cột (bằng syringe) qua một màng cao su đặc biệt có
khả năng giữ cho áp suất của hệ thống luôn ổn đònh gọi là septum). Mẫu tiêm vào,
trước khi vào đến cột phải đảm bảo được hóa khí hoàn toàn và phải đi vào cột dưới
dạng một dải mỏng. Vì vậy, nhiệt độ ở bộ phận tiêm mẫu thường phải lớn hơn nhiệt

18
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
độ bay hơi của thành phần khó bay hơi nhất trong mẫu ít nhất là 10
o
C, nhưng phải nhỏ
hơn nhiệt độ làm phân hủy mẫu.
Đối với mẫu dạng khí, dùng hệ thống đặc biệt để đưa mẫu vào cột. Nếu mẫu ở
dạng rắn, cách thông thường là hòa tan mẫu bằng dung môi dễ bay hơi và bơm vào cột
như mẫu lỏng, nhưng hiện nay đã phát minh được bộ lấy mẫu rắn trực tiếp.
Lượng mẫu bơm vào cột có thể dao động trong khoảng 0,1 - 10µl đối với mẫu lỏng,
0,5 – 10ml đối với mẫu khí. Khi sử dụng cột mao quản chỉ cần một lượng mẫu rất nhỏ,
đôi khi không thể đo được một cách chính xác. Bởi vậy, trong trường hợp này người ta
thường dùng thêm cột chia dòng (splitter).
Ngoài ra, khi bơm mẫu vào phải chú ý sao cho mẫu không khuếch tán thành vùng
rộng mà tập trung ở đầu cột ở diện tích càng nhỏ càng tốt.
Bộ nạp mẫu được giữ ở nhiệt độ thích hợp theo chương trình nhiệt độ, thường cao
hơn nhiệt độ hóa hơi của cấu tử một ít. Với các máy hiện nay, hàng loạt mẫu có thể
được nạp vào máy hoàn toàn tự động (autosampler) theo một thứ tự đã được chương
trình hóa trước.
2.1.2.3 Lò
Lò là buồng điều nhiệt, có tác dụng gia nhiệt, chuyển mẫu về trạng thái khí.
Thường điều chỉnh nhiệt độ ở bộ phận bơm mẫu cao hơn một chút so với nhiệt độ bay
hơi của mẫu. Nhiệt độ của hệ thống được tăng dần và giữ cột ổn đònh nhiệt trong quá
trình sắc kí.
2.1.2.4 Cột sắc kí
Cột sắc kí là nơi xảy ra qua trình tách các cấu tử trong hỗn hợp.
Cột tách sắc ký phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:
− Đảm bảo quá trình trao đổi chất giữa pha động và pha tónh.
− Độ thấm cao, nghóa là độ giảm áp suất qua cột nhỏ tương ứng với một tốc độ
khí mang nhất đònh.

− Tải trọng cao.
− Làm việc ở nhiệt độ cao và khoảng nhiệt độ sử dụng tương đối rộng.
Trong kỹ thuật phân tích sắc kí khí người ta sử dụng 2 loại cột:
 Cột nhồi
− Làm bằng kim loại.
− Thường có đường kính cột lớn (2-4 mm) nhưng chiều dài ngắn (1-6m).
− Chất nhồi cột có thể là phân cực hoặc không phân cực. Pha tónh thường được
gắn trên bề mặt trong của ống nhờ một phản ứng hóa học. Tính chất của pha tónh sẽ
quyết đònh tới thứ tự phân tích của các thành phần.
 Cột mao quản
19
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
− Là một ống silic nung chảy bọc ngoài bằng một phim polimid chòu nhiệt đến
370 – 400oC, hoặc bằng một lớp nhôm chòu nhiệt đến 480
o
C.
− Không có chất rắn mang.
− Thành cột được chế tạo sao cho pha tónh có thể tráng một lớp mỏng ngay trên
thành cột.
− Có dạng hình xoắn.
− Đường kính nhỏ nhưng chiều dài lớn.
Hiện nay, người ta hay sử dụng cột mao quản thay cho cột nhồi.
Việc chế tạo ra cột mao quản được xem là một phát minh quan trọng trong lónh vực
sắc ký. Nhờ trở lực dòng khí trên loại cột này giảm đáng kể, người ta có thể tăng
chiều dài cột lên rất lớn (hàng trăm mét) và do đó cột mao quản cho hiệu quả tách cao
hơn nhiều so với cột nhồi.
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của cột nhồi và cột mao quản
Thông số kỹ thuật Cột nhồi Cột mao quản
Chiều dài (m) 0,5 – 5 5 -100
ID (mm) 2 – 4 0,1 –0,7

Lưu lượng (ml/phút) 10 – 60 0,5 -15
p suất (PSI) 10 – 40 3 – 40
Tổng số đóa 4000 250000
Sức chứa 10 µg/peak 100ng/peak
Độ dày của film (µm) 1 -10 0,1 - 8
Hình 2.4: Cột sắc ký

(a) Cột nhồi (b) Cột mao quản
20
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Hình 2.5: Cấu tạo các loại cột sắc ký
Có 2 loại cột mao quản chủ yếu :
− Cột mao quản phim mỏng PLOT, có đường kính khoảng 0,2 - 0,5mm; pha tónh
được tẩm trực tiếp lên thành trong cột tạo thành lớp phim mỏng.
− Cột mao quản lớp mỏng WCOT, pha tónh là một lớp mỏng chất hấp phụ trực
tiếp lên thành mao quản.
Hình 2.6: Cấu tạo của cột mao quản lớp mỏng
Trong sắc ký khí-lỏng, pha tónh lỏng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên
tương tác cần thiết để các cấu tử được tách ra khỏi nhau. Qui tắc chung khi lựa chọn
pha tónh là các chất giống nhau hoà tan tốt vào nhau. Ngoài ra, pha tónh không được
phản ứng bất thuận nghòch với khí mang, chất mang rắn, và các cấu tử cần tách. Nhiệt
độ sử dụng tối đa của pha tónh phải thấp hơn điểm sôi khoảng 70
o
C, sao cho áp suất
hơi không vượt quá 1 mmHg.
2.1.2.5 Chất mang rắn
Chất rắn mang trong sắc ký khí – lỏng thường là các chất trơ có bề mặt phát triển
nhưng ít lỗ xốp để không xảy ra hiện tượng hấp phụ trên bề mặt. Chất mang thường
21
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

dùng là diatomite. Để tách các chất có hoạt tính mạnh, có thể dùng teflon làm chất
mang. Đôi khi chất mang còn có thể làm từ bột thủy tinh ở dạng hạt hình cầu rất mòn.
Trong cột mao quản, thành mao quản đóng vai trò chất mang (pha tónh được cho
trực tiếp lên thành mao quản).
Chất mang rắn phải có những đặc điểm sau:
− Trơ, không phản ứng với pha tónh.
− Có độ bền cơ học, không bò nát vụn khi nhồi vào cột.
− Có độ bền nhiệt.
− Có kích thước đồng đều và có diện tích bề mặt lớn (1-20m
2
/g).
2.1.2.6 Pha tónh
Trong sắc kí khí, pha tónh đóng vai trò chính trong việc tạo nên tương tác cần thiết
để các cấu tử được tách khỏi nhau.
Pha tónh là chất lỏng có nhiệt độ hóa hơi cao, thuộc loại dung môi hữu cơ, có khả
năng giữ các cấu tử phân tích ở mức độ khác nhau nhưng không phản ứng hóa học với
chúng. Nồng độ của lớp pha tónh gắn lên chất mang phải đủ lớn sao cho chất phân tích
không kết hợp với chất mang gây khó khăn cho việc tách. Tùy tính chất phân cực của
các cấu tử phân tónh mà chọn pha tónh là dung môi phân cực hay kém phân cực.
Hiện nay có rất nhiều loại pha tónh được sử dụng trong sắc ký khí - lỏng, tuy nhiên
có thể chia theo nhiều nhóm có tính phân cực của phân tử khác nhau:
− Nhóm rất phân cực: nước, glycol, glycerin,…
− Nhóm phân cực: alcol mạch thẳng, acid béo hữu cơ, phenol,
− Nhóm phân cực vừa phải: ete, ankanal, ester, amin bậc 3,
− Nhóm ít phân cực: hydrocacbon thơm, anken,
− Nhóm không phân cực: ankan, sulfua,
2.1.2.7 Đầu dò (detector)
Có rất nhiều loại detector được sử dụng trong phân tích sắc kí khí. Tùy vào đối
tượng phân tích mà ta chọn loại detector sử dụng cho phù hợp.
Trong sắc ký, một đầu dò lý tưởng cần có các đặc điểm sau:

− Phải có khả năng phát hiện chất cần phân tích ngay khi nó ra khỏi cột.
− Đủ nhạy để có thể phát hiện cả khi chất phân tích có hàm lượng rất nhỏ.
− Phát hiện phải đáp ứng với sự thay đổi nồng độ để có thể ghi được hết các mũi
và các mũi không bò biến dạng, độ đáp ứng không phụ thuộc tốc độ dòng.
− Đáp ứng tuyến tính trên một khoảng nồng độ rộng.
− Đáp ứng giống nhau cho mọi loại hóa chất.
− Ổn đònh và chính xác, đường nền ít nhiễu, không trôi.
− Nhiệt độ sử dụng lên đến 400
o
C.
− Không hủy mẫu.
22
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
− Dễ sử dụng.
Một số loại đầu dò phổ biến:
 Detector dẫn nhiệt (TCD)
TCD cấu tạo dựa trên các điện trở làm bằng kim loại dẫn nhiệt rất tốt : Au,
Vonfram, Pt Khi dòng khí mang đi qua nó sẽ làm giảm nhiệt độ của điện trở. Mức
độ làm giảm nhiệt độ sẽ thay đổi sự có mặt của các cấu tử phân tích.
TCD áp dụng cho mọi đối tượng phân tích nhưng độ nhạy không cao. Nó chỉ có
khả năng phát hiện mẫu có nồng độ > 5µg, thời gian phân tích lâu hơn.
Hình 2.6: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của TCD
 Detector ion hoá ngọn lửa (FID):
Đây là một đầu dó có độ nhạy cao, độ tuyến tính tương đối rộng, khá nhạy nếu
chất hữu cơ chứa nhiều CH.
Hình 2.7: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của FID
23
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Nguyên lý hoạt động của đầu dò này là sẽ đốt cháy những chất ra khỏi cột phân
tích bằng ngọn lửa có khí hydro đang cháy trong môi trường có không khí. Khi một

chất hữu cơ bò đốt cháy dưới tác dụng ngọn lửa tạo ra bởi sự đốt cháy hydro, có sự tạo
thành các gốc CH
n
*
, OH
*
, O
2
*
ở biên ngọn lửa. Các gốc tự do phản ứng sinh ra CHO
*
:
C
*
+ OH
*
→ CHO
*
+ e
-
Tín hiệu ghi nhận dựa trên ion (CHO
*
) sinh ra. Ion sinh ra tạo dòng điện, được
khuếch đại và biến đổi thành mũi sắc ký.
Số lượng ion tạo thành phụ thuộc vào các yếu tố sau:
− Tỷ lệ thành phần hydro/ không khí.
− Nhiệt độ ngọn lửa.
− Cấu trúc của các phần tử mẫu cần xác đònh.
Đặc điểm của FID:
− p dụng cho mọi đối tượng phân tích.

− Độ nhạy cao gấp 100 -1000 lần TCD.
− Nhược điểm: phải sử dụng thêm hệ thống khí đốt. Không được dùng cho các
mẫu có chứa các khí sau: SO
2
, CO
2
, hơi H
2
O, N
x
O
y
.
 Detector bắt điện tử (ECD):
Hình 2.8: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của ECD
24
Đồ án môn học Công nghệ Thực phẩm GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Nguyên tắc hoạt động của ECD dựa trên đặc tính của các chất có khả năng bắt
điện tử tự do trong pha khí.
− Đầu tiên, chùm tia β do
63
Ni tạo ra ion hóa các phân tử khí mang tạo thành các
ion dương phân tử khí mang và các điện tử tự do sơ cấp. So với các điện tử của chùm
tia β thì các điện tử tự do này chậm hơn hẳn. Chúng được gia tốc nhờ điện trường và
chuyển dòch về anode tạo ra dòng điện nền của detector.
− Các nguyên tử hoặc phân tử của các chất sau khi rời khỏi cột tách được đưa
thẳng vào buồng ion cùng với khí mang. Tùy theo ái lực điện tử của các phân tử này,
các điện tử tự do sơ cấp nói trên sẽ bò các phân tử đó bắt giữ và tạo ra các ion âm. Các
ion âm tạo ra sẽ kết hợp với các ion dương của phân tử khí mang để tạo thành các
phân tử trung hòa.

− Như vậy, do khả năng bắt điện tử của các chất cần phân tích, điện tử bò lấy mất
khỏi hệ và dòng điện nền bò giảm đi so với lúc chỉ có khí mang tinh khiết đi qua
detector. Mức độ suy giảm dòng điện nền trong lúc có chất đi qua được thể hiện bằng
peak sắc kí của chất đó.
25