TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ KỸ THUẬT GC O

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ
KỸ THUẬT GC-O

SVTH : NGUYỄN TIẾN ĐẠT
MSSV : 60300584
CBHD : TS. NGUYỄN HOÀNG DŨNG
ThS. LẠI QUỐC ĐẠT
BỘ MÔN KỸ THUẬT THỰC PHẨM

TP Hồ Chí Minh, 01/2008


..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

Thaứnh phoỏ Ho Chớ Minh, ngaứy

thaựng

naờm


..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................

Thaứnh phoỏ Ho Chớ Minh, ngaứy

thaựng

naờm

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập tại trường Đại học Bách Khoa-Đại học quốc gia Thành phố Hồ
Chí Minh-được sự dạy bảo tận tình của các thầy cô trong trường, các thầy cô trong khoa Kỹ thuật
Hóa học và đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã trang bò cho chúng em
rất nhiều kiến thức, kỹ năng. Đó là hành trang cho cuộc đời chúng em sau này. Sau này, khi rời khỏi
trường chúng em vẫn sẽ tiếp tục cố gắng học tập, làm việc tốt để không phụ công ơn dạy dỗ của
thầy cô.
Luận văn tốt nghiệp là sự tổng kết những kiến thức và kỹ năng đã được trang bò trong suốt
hơn 4 năm trên ghế giảng đường . Bên cạnh sự nỗ lực của bản thân là sự hướng dẫn, chỉ dạy tận tình
của các thầy cô, sự động viên, giúp đỡ của gia đình, bạn bè. Đó không chỉ là thành quả của bản
thân mà trên hết đó là sự tri ân tới tất cả thầy cô, gia đình và bạn bè.
Con xin cảm ơn ba mẹ đã sinh thành, nuôi dưỡng, dạy bảo, động viên con để con có được
ngày hôm nay. Con luôn tự hào vì được sinh ra là con của ba mẹ. Em cũng cảm ơn các anh chò đã luôn
quan tâm, động viên giúp đỡ em trong suốt thời gian qua.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại học Bách khoa, các thầy cô trong
khoa Kỹ thuật Hóa học và đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Công nghệ Thực phẩm. Em cũng
chân thành cảm ơn các anh chò ở phòng thí nghiệm cảm quan đã tạo điều kiện và giúp đỡ em hoàn
thành luận văn này.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy Nguyễn Hoàng Dũng và
thầy Lại Quốc Đạt, 2 thầy đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài này. Đây là đề tài khá mới ở
Việt Nam vì vậy khi thực hiện em gặp phải nhiều khó khăn, nhất là về mặt kiến thức và rất nhiều các
thuật ngữ mới. Vì vậy, nếu không có sự hướng dẫn, chỉ dạy tận tình của các thầy thì có lẽ em không
thể hoàn thành luận văn này.
Sau cùng, cho mình gửi lời cám ơn tới tất cả các bạn trong lớp HC03TP. Trong suốt hơn 4
năm qua, lớp HC03TP đã trở thành ngôi nhà chung của mình và tất cả các bạn với biết bao kỷ niệm,
bao niềm vui, những lúc học chung với nhau, những chuyến đi chơi chung. Đó là những kỷ niệm không
thể nào quên trong cuộc đời của mình. Mình cũng cảm ơn rất nhiều người bạn của mình, có những bạn
dù ở rất xa nhưng vẫn luôn động viên, giúp đỡ mình.
Xin được tri ân tất cả!

Trang i 


TÓM TẮT LUẬN VĂN
GC-O là phương pháp phân tích kết hợp giữa phương pháp phân tích hóa lý GC
(gas chromatography) và phương pháp phân tích cảm quan bằng việc dùng trực tiếp
mũi người thử (olfactometry) để đánh giá hương và hoạt tính tạo hương cảm nhận
được. GC-O là phương pháp nghiên cứu để xác đònh các hợp chất hương hoạt động và
các hợp chất tạo hương chính trong thực phẩm. Trong thực phẩm, có rất nhiều hợp chất
dễ bay hơi. Nhưng trong đó, chỉ có một lượng nhỏ góp phần vào việc tạo ra hương (gọi
là các chất hương hoạt động). Vì vậy, việc phân biệt giữa các hợp chất hương hoạt
động và một lượng lớn các hợp chất dễ bay hơi trong sản phẩm thực phẩm là một việc
quan trọng cho phân tích hương. Kó thuật này được giới thiệu lần đầu tiên vào năm
1964, từ đó đến nay đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và phát triển, hoàn thiện
và ứng dụng. Tuy nhiên, ở Việt Nam, đây vẫn là phương pháp mới, ít được quan tâm,
sử dụng. Ở nước ta hiện nay chỉ có 1 thiết bò phân tích GC-O duy nhất tại trường Đại
học Bách khoa Hà Nội. Vì vậy tổng hợp các tài liệu về phương pháp này là điều cần
thiết và có ý nghóa. Trong luận văn này chúng tôi có gắng tổng hợp thật cụ thể, chi tiết
những tài liệu có được, bao gồm:
Chương 1, tổng quan tài liệu gồm: lòch sử, khái niệm, nguyên tắc, hệ thống thiết
bò, các phương pháp phân tích, ứng dụng, các phương pháp chuẩn bò mẫu phân tích,
các yếu tố ảnh hưởng, tính toán kết quả và xử lý số liệu, các ưu điểm và các khó khăn
của phương pháp, xây dựng qui trình phân tích bằng phương pháp GC-O.
Chương 2, giới thiệu ứng dụng phương pháp GC-O nghiên cứu hợp chất hương
trong thực phẩm bao gồm trong sữa và các sản phẩm từ sữa, trong thòt và thủy sản,
trong trái cây và trong cacao. Ở chương này chúng tôi cũng cố gắng so sánh kết quả
phân tích bằng GC-O với các phương pháp khác để thấy ưu điểm nổi bật của GC-O
trong phân tích hương.
Chương 3, giới thiệu ứng dụng phương pháp GC-O nghiên cứu hợp chất hương
của cà phê và xây dựng phương pháp GC-O nghiên cứu đặc trưng của cà phê Daklak

(Việt Nam) bao gồm các nghiên cứu về thành phần tạo hương của cà phê, ứng dụng
các phương pháp GC-O phân tích hương cà phê và điều quan trọng nhất là phải tổng
hợp tất cả các tài liệu để xây dựng phương pháp GC-O phân tích cà phê Daklak (Việt
Nam).
Trang ii 


MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn ................................................................................................................... i
Tóm tắt luận văn ......................................................................................................... ii
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh mục bảng ............................................................................................................ vii
Danh mục hình ............................................................................................................. x
Danh mục viết tắt ........................................................................................................ xiii

Phần nội dung
Chương 1: Tổng quan về GC-O ............................................................................... 1
1.1.

Giới thiệu ..................................................................................................... 2

1.1.1. Lòch sử .................................................................................................... 2
1.1.2. Khái niệm về GC-O ............................................................................... 2
1.2.

Hệ thống GC-O............................................................................................ 2

1.2.1. Nguyên tắc ............................................................................................. 2
1.2.2. Hệ thống GC .......................................................................................... 6

1.2.3. Hệ thống GC-MS ................................................................................... 12
1.2.4. Hệ thống dẫn khí vào mũi người thử ..................................................... 13
1.3.

Các phương pháp phân tích GC-O ............................................................... 14

1.3.1. Phương pháp phân tích pha loãng .......................................................... 14
1.3.2. Phương pháp tần số phát hiện ................................................................ 17
1.3.3. Phương pháp cường độ phía sau ............................................................. 19
1.3.4. Phương pháp cường độ-thời gian............................................................ 20
1.3.5. So sánh và chọn phương pháp phân tích ................................................ 22
1.4.

Ứng dụng của phương pháp GC-O .............................................................. 24

1.4.1. Giới thiệu ............................................................................................... 24
1.4.2. Phát hiện các hợp chất có khả năng tạo hương ..................................... 24
Trang iii 


1.4.3. Phân tích sự tạo thành các hợp chất có khả năng tạo hương ................. 26
1.4.4. Ứng dụng trong quản lý chất lượng........................................................ 29
1.4.5. Phân tích các hợp chất hương mất đi ..................................................... 29
1.5.

Chuẩn bò mẫu phân tích GC-O .................................................................... 30

1.5.1. Giới thiệu ............................................................................................... 30
1.5.2. So sánh một số kỹ thuật trích ly hợp chất hương ................................... 31
1.5.3. Kỹ thuật HPME ...................................................................................... 33

1.6.

Các yếu tố ảnh hưởng tới kết quả phân tích GC-O ..................................... 36

1.6.1. nh hưởng của phương pháp chuẩn bò mẫu ........................................... 36
1.6.2. nh hưởng của người thử và huấn luyện người thử ............................... 37
1.6.3. nh hưởng của điều kiện phân tích ....................................................... 38
1.6.4. nh hưởng của thiết bò GC .................................................................... 40
1.7.

Tính toán kết quả và xử lý số liệu .............................................................. 41

1.7.1. Phương pháp ADEA ............................................................................... 41
1.7.2. Phương pháp Charm ............................................................................... 42
1.7.3. Phương pháp tần số phát hiện ................................................................ 42
1.7.4. Phương pháp cường độ phía sau ............................................................. 42
1.7.5. Phương pháp cường độ-thời gian............................................................ 43
1.7.6. Xử lý số liệu ........................................................................................... 43
1.8.

Kết luận ..................................................................................................... 43

1.8.1. Ưu điểm của phương pháp GC-O ........................................................... 44
1.8.2. Một số khó khăn khi phân tích bằng phương pháp GC-O ..................... 45
Chương 2: Ứng dụng phương pháp GC-O nghiên cứu hợp chất hương trong

thực phẩm ................................................................................................. 46
2.1.

Ứng dụng phân tích hương trong sữa và các sản phẩm từ sữa .................... 47

2.1.1. Giới thiệu .............................................................................................. 47
2.1.2. Xác đònh các cấu tử tạo hương trong sữa nguyên liệu ........................... 47
2.1.3. Xác đònh cấu tử taọ hương trong sản phẩm phomai ............................... 48
2.1.4. Xác đònh cấu tử tạo hương trong một số sản phẩm bơ ........................... 52
Trang iv 


2.2.

Ứng dụng phân tích hương của một số sản phẩm thòt ................................. 58

2.2.1. Giới thiệu ............................................................................................... 58
2.2.2. Xác đònh các cấu tử tạo hương trong sản phẩm thòt cừu hun khói ......... 59
2.2.3. Một số nghiên cứu khác ......................................................................... 60
2.3.

Ứng dụng phân tích hương của một số sản phẩm thủy sản ......................... 62

2.4.

Ứng dụng phân tích hương trong một số loại trái cây ................................ 65

2.4.1. Giới thiệu ............................................................................................... 65
2.4.2. Xác đònh cấu tử tạo hương trong tinh dầu của họ citrus......................... 67
2.4.3. Xác đònh cấu tử tạo hương trong dâu tây ............................................... 69
2.4.4. Xác đònh cấu tử tạo hương quả mâm xôi ............................................... 70
2.4.5. Xác đònh cấu tử tạo hương trong carrot .................................................. 71
2.4.6. Xác đònh cấu tử tạo hương trong trái mơ................................................ 73
2.4.7. Xác đònh cấu tử tạo hương nước ép đào lộn hột .................................... 75

2.4.8. Xác đònh cấu tử tạo hương cà chua ........................................................ 78
2.4.9. Một số nghiên cứu khác ......................................................................... 81
2.5.

Ứng dụng phân tích hương của sản phẩm bột cacao .................................. 82

Chương 3: Ứng dụng phương pháp GC-O nghiên cứu hợp chất hương của

cà phê và xây dựng phương pháp GC-O nghiên cứu đặc trưng của cà
phê Daklak (Việt Nam) ..................................................................................... 89
3.1.

Một số nghiên cứu về các thành phần tạo hương của cà phê ..................... 90

3.2.

Ứng dụng phương pháp GC-O trong nghiên cứu hợp chất tạo hương
của cà phê.................................................................................................... 95

3.2.1. Ứng dụng phương pháp AEDA .............................................................. 95
3.2.2. Ứng dụng phương pháp tần số phát hiện ............................................... 104
3.2.3. Ứng dụng phương pháp Charm .............................................................. 108
3.3.

Xây dựng phương pháp GC-O nghiên cứu tính chất đặc trưng của
cà phê DakLak (Việt Nam) ......................................................................... 120

3.3.1. Giới thiệu ............................................................................................... 120
3.3.2. Phương pháp phân tích ........................................................................... 121
Trang v 

3.3.3. Chọn cà phê nhân .................................................................................. 122
3.3.4. Chọn chế độ rang ................................................................................... 122
3.3.5. Trích ly ................................................................................................... 125
3.3.6. Chọn hóa chất chuẩn .............................................................................. 127
3.3.7. Xây dựng phương pháp huấn luyện người thử ....................................... 128
3.3.8. Xây dựng chương trình chạy GC-O ........................................................ 131

Tài liệu tham khảo ............................................................................................. 132

Trang vi 


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: So sánh tính năng của cột nhồi so với cột mao quản.
Bảng 1.2: So sánh các phương pháp GC-O đánh giá cường độ của các hợp chất trong
cùng một hỗn hợp.
Bảng 1.3: Sai số của các phương pháp phân tích.
Bảng 1.4: Các hợp chất tiền hương của một số hợp chất tạo tạo hương được xác đònh
trong thực phẩm.
Bảng 1.5: Kết quả của phản ứng Maillard giữa một số loại đường khử và một số acid
amin.
Bảng 1.6: Ví dụ ứng dụng phương pháp GC-O xác đònh các hợp chất tạo hương mất đi
trong quá trình bảo quản.
Bảng 1.7: Tần số phát hiện của các hợp chất trong mẫu thử và mẫu trắng sau 1, 2 và 4
tháng huấn luyện hội đồng trong phân tích bằng phương pháp GC-O.
Bảng 1.8: Kết quả phân tích hợp chất furaneol và methylether trong quả dâu tây ảnh
hưởng của các điều kiện phân tích khác nhau.
Bảng 1.9: Ngưỡng cảm nhận (odor thresholds-ng/l không khí) của một số hợp chất

được chọn ảnh hưởng của các loại cột tách khác nhau khi phân tích bằng phương pháp
GC-O.
Bảng 2.1: Nồng độ và giá trò OSV của các hợp chất có nồng độ lớn được xác đònh trong
sữa bò nguyên liệu và sữa tiệt trùng UHT.
Bảng 2.2: Các hợp chất tạo hương hoạt động xác đònh trong sữa và các sản phẩm từ
sữa.
Bảng 2.3: Khả năng phân tích các hợp chất tạo hương chính trong phomai bằng các
phương pháp phân tích khác nhau.
Bảng 2.4: Thuật ngữ mô tả các hợp chất hương xác đònh được trong sữa và các sản
phẩm từ sữa.
Bảng 2.5: Các hợp chất tạo hương hoạt động xác đònh được trong các sản phẩm bơ
bằng phương pháp GC-O.
Bảng 2.6: So sánh nồng độ và FD của các hợp chất tạo hương chính trong sản phẩm bơ
ngọt.
Bảng 2.7: Các hợp chất tạo hương hoạt động xác đònh được trong sản phẩm bơ ngọt
được xử lý nhiệt bằng phương pháp GC-O.
Trang vii 


Bảng 2.8: Tổng hợp các hợp chất tạo hương xác đònh trong các sản phẩm thòt bằng
phương pháp GC-O.
Bảng 2.9: Một số hợp chất tạo hương xác đònh trong sản phẩm thủy sản.
Bảng 2.10: Nồng độ các hợp chất bay hơi có nồng độ lớn nhất và của các hợp chất tạo
hương hoạt động trong sản phẩm cá hồi.
Bảng 2.11: Tổng hợp các hợp tạo hương hoạt động đặc trưng trong các sản phẩm trái
cây tươi được xác đònh bằng phương pháp GC-O.
Bảng 2.12: Mô tả các hợp chất tạo hương xác đònh trong Kabosu và Mochiyu và FD
của chúng.
Bảng 2.13: Nồng độ và FD của các hợp chất tạo hương hoạt động xác đònh trong 2
giống carrot ‘Duke’ và ‘Cortez’.

Bảng 2.14: Các hợp chất bay hơi chính xác đònh trong 20 loại mơ được nghiên cứu.
Bảng 2.15: Các hợp chất hương hoạt động xác đònh trong 6 loại mơ được nghiên cứu.
Bảng 2.16: Cường độ và diện tích peak của các hợp chất tạo hương xác đònh được từ
nước ép đào lộn hột.
Bảng 2.17: Đặc trưng của 4 loại cà chua.
Bảng 2.18: Giá trò FD của các hợp chất xác đònh trong giống cà chua (FA-624).
Bảng 1.19: So sánh OAV của các hợp chất tạo hương trong 4 loại cà chua khác nhau.
Bảng 2.20: Các hợp chất tạo hương hoạt động (có FD≥8) xác đònh trong bằng phương
pháp GC-O (AEDA)
Bảng 2.21: Nồng độ của các hợp chất hương hoạt động xác đònh trong bột cacao.
Bảng 2.22: OAV của các hợp chất hương hoạt động xác đònh trong bột cacao.
Bảng 2.23: Các hợp chất tạo hương có nồng độ, FD và OAV lớn nhất được xác đònh
trong sản phẩm bột cacao.
Bảng 2.24: Giá trò FD, OAV, nồng độ của 11 hợp tạo hương có FD lớn nhất được xác
đònh trong sản phẩm bột cacao.
Bảng 3.1: Các hợp chất tạo hương quan trọng trong cà phê.
Bảng 3.2: Các hợp chất bay hơi trong cà phê được xác đònh bằng phương pháp GC-MS.
Bảng 3.3: Tổng hợp các hợp chất tạo hương thường gặp trong cà phê rang xay được
phân tích bằng phương pháp GC-O.
Bảng 3.4: Các hợp chất tạo hương hoạt động xác đònh được trong cà phê Arabica.
Trang viii 


Bảng 3.5: Giá trò FD của các hợp chất tạo hương quan trọng trong cà phê rang Arabica
và Robusta (bột và dòch trích).
Bảng 3.6: Nồng độ một số hợp chất quan trọng trong dòch trích cà phê Arabica và
Robusta.
Bảng 3.7: Giá trò OAV của một số hợp chất tạo hương quan trọng trong dòch trích cà
phê Arbica và Robusta.
Bảng 3.8: Các hợp chất tạo hương hoạt động quan trọng (FD≥32) trong dòch trích cà

phê và trong dòch cà phê hòa tan.
Bảng 3.9: Một số hợp chất tạo hương quan trọng trong cà phê nhân Arabica Mexico
(pha phân cực) xác đònh bằng phương pháp tần số phát hiện.
Bảng 3.10: Các hợp chất bay hơi xác đònh được trong cà phê rang xay Ethiopia(L23)
dưới điều kiện trích ly Dynamic và Static SPME.
Bảng 3.11: Diện tích peak của các hợp chất bay hơi ở 3 chế độ rang khác nhau và của
3 loại cà phê có nguồn gốc khác nhau (Ethiopia, Tanzania, Indonesia).
Bảng 3.12: Giá trò Charm và OVS của các hợp chất tạo hương xác đònh trong cà phê
rang Ethiopia (L23) dưới điều kiện Dynamic và Static SPME.
Bảng 3.13: Giá trò Charm value và OSV của các hợp chất tạo hương xác đònh trong 3
loại cà phê (Ethiopia, Tanzania, Indonesia) ở 3 chế độ rang L(26, 23, 18).
Bảng 3.14: Sự biến đổi màu sắc và hình dạng của cà phê trong quá trình rang cà phê.
Bảng 3.14: Hóa chất chuẩn dùng sử dụng trong phương pháp GC-O khi phân tích hợp
chất hương cà phê.
Bảng 3.15: Chọn các hóa chất chuẩn dùng trong thí nghiệm huấn luyện người thử.

Trang ix 


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Nguyên tắc của phương pháp GC-O.
Hình 1.2: Hệ thống GC-O.
Hình 1.3 : Hệ thống GC.
Hình 1.4: Bộ phận cung cấp khí mang.
Hình 1.5: Bộ phận bơm mẫu có chia dòng.
Hình 1.6: Cột sắc ký.
Hình 1.7: Cấu tạo của các loại cột sắc kí khí.

Hình 1.8: Một số đầu dò phổ biến dùng trong phân tích GC.
Hình 1.9: Cấu tạo và ngun tắc hoạt động của FID.

Hình 1.10: Nguyên tắc phân tích GC-MS.
Hình 1.11: Hệ thống GC-MS.
Hình 1.12: Cấu tạo của hệ thống dẫn dòng khí vào mũi người thử.
Hình 1.13: Hệ thống GC-O với nhiều hệ thống dẫn dòng khí vào mũi người thử.
Hình 1.14: Kết quả phân tích bằng phương pháp AEDA
Hình 1.15: Nguyên tắc của phương pháp Charm
Hình 1.16: Kết quả phân tích của phương pháp Chram
Hình 1.17: Phương pháp xây dựng aromagram của phương pháp tần số phát hiện.
Hình 1.19: Kết quả phân tích bằng phương pháp cường độ phía sau.
Hình 1.20: Mô hình của phương pháp OSME.
Hình 1.21: Kết quả phân tích bằng phương pháp OSME.
Hình 1.22: Sắc ký đồ (A) và giá trò FD (B) của các hợp chất bay hơi phân tích được
trong sản phẩm bánh mỳ trắng.
Hình 1.23: Aromatogram và sắc ký đồ của các hợp chất bay hơi khi phân tích GC-O
bằng phương pháp tần số phát hiện với các sản phẩm nho đỏ.
Hình 1.24: Cơ chế của phản ứng Maillard.
Hình 1.25: Giản đồ hệ thống trích ly bằng chất lỏng siêu tới hạn.
Hình 1.26: Giản đồ hệ thống trích ly bằng kỹ thuật SAFE.
Hình 1.27: Giản đồ hệ thống trích ly bằng Headspace.
Trang x 


Hình 1.28: Quá trình trích ly bằng kỹ thuật HPME.
Hình 1.29: So sánh các loại sợi khác nhau dùng để trích ly các hợp chất bay hơi trong
dòch trích cà phê.
Hình 1.30: So sánh kết quả trích ly hợp chất bay hơi trong cà chua bằng 3 phương pháp:
(A ) trích ly dynamic headspace, (B) trích ly headspace SPME, (C) trích ly bằng Freon
lỏng-lỏng.
Hình 1.31: Tần số phát hiện của các hợp chất trong hỗn hợp mẫu bằng phương pháp
GC-O sử dụng vận tốc dòng hơi ẩm khác nhau phun vào hệ thống dẫn khí vào mũi

người thử (3, 6, 12, 24 ml/phút).
Hình 1.32: Kết quả phân tích GC-O bằng phương pháp OSME
Hình 2.1: Đồ thò so sánh giá trò FD và nồng độ của các hợp chất tạo hương chính xác
đònh trong sản phẩm bơ ngọt.
Hình 2.2: Công thức cấu tạo của một số hợp chất tạo hương chính trong sữa và một số
sản phẩm từ sữa.
Hình 2.3: Aromagram của sản phẩm thòt cừu hun khói Tây Ban Nha được phân tích
bằng phương pháp tần số phát hiện.
Hình 2.4: Kết quả phân tích PCA xác đònh sự khác nhau giữa các loại thủy sản và thời
gian bảo quản tới các hợp chất tạo hương hoạt động
Hình 2.5: Đồ thò so sánh nồng độ của hợp chất tạo hương hoạt động và hợp chất có
nồng độ cao nhất.
Hình 2.6: Công thức cấu tạo của một số hợp chất tạo hương chính trong một số sản
phẩm thòt và thủy sản.
Hình 2.7: Công thức cấu tạo của một số hợp chất tạo hương chính trong một số loại trái
cây
Hình 2.8: Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt và việc thêm kem (cream) tới hương xác
đònh trong quả mâm xôi Rasberry.
Hình 2.9: Đồ thò so sánh giá trò hệ số pha loãng và nồng độ của 2 giống carrot ‘Duke’
và ‘Cortez’
Hình 2.10: Sắc ký đồ và Osmegram thu được bằng phân tích GC-MS và Osme.
Hình 2.11: So sánh giá trò cường độ tạo hương và % diện tích peak của các hợp chất tạo
hương hoạt động trong sản phẩm nước ép đào lộn hột .
Hình 2.12: Đồ thò so sánh giá trò FD, OAV và nồng độ của 11 hợp chất tạo hương có
FD lớn.
Trang xi 


Hình 3.1: Sắc kí HS-SPME-GC-MS của bột cà phê rang thương phẩm.
Hình 3.2: FD-Chromatogram của các hợp chất hương hoạt động của cà phê rang xay

Arabica (cột OV-1701) .
Hình 3.3: So sánh các hợp chất tạo hương xác đònh trong bột và dòch trích cà phê
Arabica và Robusta.
Hình 3.4: Sắc ký đồ thu được từ kết quả phân tích bằng GC-MS của các hợp chất bay
hơi trong cà phê nhân Arabica Mexico (pha phân cực).
Hình 3.5: Kết quả phân tích GC-O (phương pháp tần số phát hiện) các hợp chất tạo
hương trong cà phê nhân Arabica Mexico (pha phân cực).
Hình 3.6: Đồ thò so sánh sự tương quan giữa tần số phát hiện và % diện tích peak của
các hợp chất tạo hương phân tích trong cà phê nhân Arabica Mexico.
Hình 3.7: Hệ thống trích ly hương cà phê thoát ra từ quá trình nghiền.
Hình 3.8: Đồ thò thay đổi profiles của các loại cà phê rang với các chế độ rang khác
nhau.
Hình 3.9: So sánh tổng giá trò Charm các nhóm mùi của các loại cà phê khác nhau ở
cùng chế độ rang.
Hình 3.10: Phân tích PCA với 10 nhóm mùi được mô tả.
Hình 311: Phân tích PCA với 35 hợp chất hợp chất tạo hương hoạt động.
Hình 3.12: Diễn biến sự thay đổi màu sắc của hạt cà phê trong quá trình rang.
Hình 3.13: Mẫu cà phê được chọn đem phân tích.
Hình 3.14: Quá trình trích ly mẫu bằng phương pháp SPME.
Hình 3.15: nh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly tới tổng số các hợp chất bay
hơi.

Trang xii 


DANH MUÏC VIEÁT TAÉT
AEDA

Aroma extract dilution analysis.

CAR

CarboxenTM SPME fibre.

Charm

Combined hedonic and response measurement.

DHS

Dynamic headspace

DVB

Divinylbenzene.

FID

Flame ionization detector.

FD

Flavor dilution (factor).

FFAP

Free fatty acid phase.

GC

Gas chromatography.

GC-O

Gas chromatography-olfactometry.

GC-MS

Gas chromatography mass spectrometry.

HS

Headspace

OAV

Odor activity value.

OSV

Odor spectrum value.

OV 101

Ohio valley apolar stationary phase for GC.

OV 1701

Ohio valley medium polar stationary phase for GC.

PA

Polyacrylate.

PDMS

Polydimethylsiloxane.

RI

Retention index.

SAFE

Sovent assisted flavour evaporation.

SD

Steam distillation.

SE

Solvent extraction

SE-54

Apolar stationary phase for GC.

SPME

Solid phase microextraction.

SHS

Static headspace

Trang xiii 


Chöông 1
 

 
 
 
 
 

CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ GC-O. 

 

 
 

 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Trang 1 
 


Chương 1
 

1.1 Giới thiệu [48, 49].
1.1.1 Lòch sử.
Phương pháp GC-O lần đầu tiên được giới thiệu vào 1964 bởi tác giả Fuller
et al [36]. Vào thời gian đầu, việc ngửi mùi của các chất tạo hương từ dòng khí
nóng gây khó chòu cho người đánh giá. Để giải quyết vấn đề này, năm 1971,
Dravnieks và O’Donnell [36] đã đưa ra giải pháp kết hợp không khí ẩm vào dòng
khí này để giảm thiểu việc mất nước của mũi.
GC-O hay còn được gọi là “GC sniffing” là một trong những công cụ quan
trọng trong việc nghiên cứu về mùi bởi vì đặc trưng của một nhóm hợp chất hay
một hợp chất mùi được cảm nhận bằng mũi. Mũi người là một đầu dò quan trọng
và có độ nhạy rất cao trong việc cảm nhận và đánh giá mùi của sản phẩm. Acree

đã nghiên cứu và thấy rằng mũi người có thể phát hiện từ 50-500 hợp chất gây mùi
[49].
1.1.2 Khái niệm về GC-O.
GC-O là phương pháp phân tích kết hợp giữa phương pháp phân tích hóa lý
GC (gas chromatography) và phương pháp phân tích cảm quan bằng việc cùng trực
tiếp mũi người thử (olfactometry) để đánh giá hương và hoạt tính tạo hương cảm
nhận được. GC-O là phương pháp nghiên cứu để xác đònh các hợp chất hương hoạt
động trong thực phẩm. Trong thực phẩm, có rất nhiều hợp chất dễ bay hơi. Nhưng
trong đó, chỉ có một lượng nhỏ góp phần vào việc tạo ra hương (gọi là các chất
hương hoạt động). Vì vậy, việc phân biệt giữa các hợp chất hương hoạt động và
một lượng lớn các hợp chất dễ bay hơi trong sản phẩm thực phẩm là một việc quan
trọng cho phân tích hương.
Kinh nghiệm cho thấy rằng có nhiều loại hợp chất tạo mùi hoạt động có
nồng độ rất thấp nhưng lại có ngưỡng cảm nhận mùi thấp, bên cạnh đó, nhiều hợp
chất có nồng độ rất lớn nhưng có ngưỡng cảm nhận mùi cao nên cường độ hương
cảm nhận được của người thử lại thấp. Vì vậy, profile của các peak có được từ các
detector hóa học không phản ánh chính xác profile hương của một sản phẩm thực
phẩm. Do đó, phương pháp GC-O giúp ta có thể đánh giá mùi đặc trưng của sản
phẩm.

1.2 Hệ thống GC/O [7, 16, 26, 31, 48, 49].
1.2.1 Nguyên tắc
 
 

Trang 2 
 


Chương 1

 

Quá trình thực hiện một phân tích GC-O như sau: mẫu được bơm vào bộ
phận tiếp nhận mẫu (injector), tại đây mẫu được gia nhiệt và chuyển hóa thành
dạng khí, dòng khí mang sẽ dẫn mẫu vào cột sắc ký. Trong cột, các thành phần của
mẫu được phân bố luân chuyển giữa pha tónh và pha động. Các cấu tử có ái lực
mạnh hơn sẽ được pha tónh giữ lại lâu hơn trong cột sắc ký. Ngược lại, các cấu tử
có ái lực yếu hơn sẽ nhanh chóng được pha tónh lôi ra khỏi cột. Thời gian mà cấu tử
bò giữ lại trong cột được gọi là thời gian lưu. Thời gian lưu của mỗi cấu tử là do tính
chất phân bố của các cấu tử với pha động và pha tónh khác nhau. Các cấu tử khi bò
dòng khí mang lôi ra khỏi cột sẽ chia thành 2 dòng:
- Dòng thứ nhất sẽ đi qua đầu dò là bộ phận nhận dạng cấu tử. Các tín hiệu
phát ra từ đầu dò được chuyển cho máy ghi, máy ghi sẽ hiển thò các kết quả nhận
dạng cấu tử thành các peak. Diện tích peak tỷ lệ thuận với hàm lượng cấu tử và
khoảng cách từ điểm xuất phát tới các peak tương ứng là thời gian lưu của cấu tử
trong cột. Các máy ghi hiện đại có khả năng tự động xử lý kết quả và cho biết thời
gian lưu, diện tích peak và tỷ lệ hàm lượng của các cấu tử phân tích.
- Dòng thứ 2 sẽ đi qua bộ phận cung cấp hơi ẩm để giảm sự mất nước của mũi
người thử. Bề mặt bộ phận dẫn dòng khí mang và hơi ẩm sẽ được gia nhiệt tránh sự
ngưng tự của hơi ẩm và các cấu tử dễ bay hơi. Dòng này sẽ mang cấu tử trực tiếp đi
vào mũi của người thử. Với các phương pháp phân tích pha loãng, cường độ phía
sau và cường độ-thời gian khi người thử cảm nhận được từng mùi sẽ bấm nút và giữ
nút bấm tới khi không còn cảm nhận thấy mùi đó nữa thì thả nút bấm ra. Còn với
phương pháp tần số phát hiện, người thử sẽ chỉ bấm nút khi phát hiện ra mùi mà
mình cảm nhận được và ngay sau đó thả ra mà không cần giữ nút bấm nữa. Sau đó,
người thử phải mô tả mùi cảm nhận được theo các thuật ngữ đã được huấn luyện
trước đó. Một số thiết bò còn có thể lưu trực tiếp giọng nói của người thử và có
thang cường độ để người thử trực tiếp đánh giá cường độ mùi cảm nhận được hoặc
trực tiếp dùng thiết bò (con chuột, thang cường độ chia thành 16 điểm) để đánh giá
cường độ tùy theo mức độ cảm nhận của mình (không phải dùng thang cho điểm

mà dùng trực tiếp thiết bò để điều chỉnh theo cường độ cảm nhận của mình, ví dụ
khi cường độ cảm nhận tăng lên sẽ điều chỉnh đi lên…). Thời gian từ điểm xuất phát
tới khi mũi cảm nhận được mùi tương ứng với thời gian lưu của cấu tử khi phân tích
bằng hệ thống GC và căn cứ váo đó ta có thể đònh danh được các hợp chất tương
ứng với sự cảm nhận và mô tả của người thử.
 
 

Trang 3 
 


Chương 1
 

Mỗi cấu tử khi phân tích bằng phương pháp GC-O ta có thể đònh danh, dựa
vào diện tích peak của các cấu tử có thể xác đònh tỉ lệ phần trăm của cấu tử trong
hỗn hợp, đánh giá được cường độ và mô tả mùi mà người thử cảm nhận được đồng
thời xác đònh được các hợp chất bay hơi tạo hương hoạt động (odor-active) và các
hợp chất tạo hương chính (key-odor) của từng mẫu đem phân tích. Ngoài ra, nếu sử
dụng chất chuẩn ta có thể xác đònh được nồng độ của hợp chất. Tóm lại, phương
pháp GC-O là một công cụ tốt nhất sử dụng trong việc phân tích hương, GC-O vừa
có thể đònh tính và đònh lượng được từng cấu tử tạo hương.
Ta có thể hiểu nguyên tắc của phương pháp theo hình 1.1.

Hình 1.1: Nguyên tắc của phương pháp GC-O
 
 

Trang 4 

 


Chương 1
 

Hệ thống GC-O có 2 phần: phần chạy GC hoặc GC-MS sẽ cho ra kết quả là
sắc kí đồ và phần chạy vào mũi (Olfactometry) để người thử đánh giá về mùi cảm
nhận được (hình 1.2).

Hình 1.2: Hệ thống GC-O.
 
 

Trang 5 
 


Chương 1
 

1.2.2. Hệ thống GC [7, 26, 31, 50].
Sắc kí khí (Gas Chromatography – GC) là một bộ phận của kỹ thuật phân
tích sắc kí nên nguyên tắc của nó cũng tương tự như các phương pháp phân tích sắc
kí khác nhưng có một số điểm khác biệt sau:
¾ Mẫu phân tích ở trạng thái khí.
¾ Pha động: chất khí.
¾ Pha tónh: có thể gồm 2 loại:
- Pha tónh là chất lỏng: GLC.
- Pha tónh là chất rắn: GSC.

Hiện nay, sắc ký khí sử dụng pha tónh là chất lỏng được áp dụng nhiều trong
phân tích thực phẩm.
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống sắc kí khí:
- Nhờ có khí mang, mẫu từ buồng bay hơi (có lò để làm bay hơi mẫu) được
dẫn vào cột tách nằm trong buồng điều nhiệt. Quá trình tách diễn ra tại cột sắc kí.
Sau khi rời khỏi cột tách tại các thời điểm khác nhau, các cấu tử này lần lượt đi vào
detector, tại đó chúng được chuyển thành tín hiệu điện. Tín hiệu này được khuếch
đại rồi chuyển sang bộ phận ghi.
- Trên sắc ký đồ nhận được sẽ có các tín hiệu nhận được gọi là các peak.
Thời gian lưu của peak là đại lượng đặc trưng cho chất cần tách. Còn diện tích peak
là cơ sở đònh lượng cho từng chất trong hỗn hợp.

    

 

Hình 1.3 : Hệ thống GC
Hệ thống sắc kí khí bao gồm những bộ phận sau:
Bộ phận cung cấp khí mang:gồm bình chứa khí mang, van điều chỉnh lưu lượng
khí mang (hình 1.4). Khí mang phải tinh khiết, trơ về mặt hóa học với bất cứ thành
 
 

Trang 6 
 


Chương 1
 

phần nào của mẫu, tỉ khối nhỏ để tăng vận tốc, giảm thời gian phân tích. Lưu lượng
dòng khí mang có ảnh hưởng lớn tới khả năng tách của cấu tử vì vậy áp suất và vận
tốc dòng khí mang phải được kiểm soát.

Hình 1.4: Bộ phận cung cấp khí mang.
Một số loại khí mang thường sử dụng trong sắc ký khí:
- Khí hydro: trong phân tích vết, khi sử dụng hydro thì pha tĩnh dễ bị hỏng và
trong điều chế cần thiết phải làm sạch và khơ khí.
- Khí heli: rất thích hợp cho sắc ký khí nhiệt độ cao.
- Khí argon: do độ nhớt của argon khá cao, nên thời gian lưu trong cột sắc khí
lâu hơn các loại khí khác vì vậy quá trình phân tách tốt hơn. Tuy nhiên, argon
thường làm giảm độ dẫn nhiệt và độ nhạy của máy.
- Khí nitơ: do khơng nguy hiểm, giá rẻ, dễ dàng làm tinh khiết nên nó được sử
dụng nhiều trong sắc ký khí.
- Khơng khí và oxy : trước khi sử dụng cần phải sấy khơ vì rất dễ lẫn nước
trong bơm đựng khí.
Bộ phận bơm mẫu
Mẫu khí, mẫu lỏng hay mẫu rắn hòa tan trong dung môi được bơm vào cột
bằng micropipet dạng ống tiêm chuyên dụng. Đầu injector có một màng chắn bằng
cao su có tác dụng ngăn cột với bên ngoài và giữ áp suất trong cột ổn đònh khi bơm
mẫu. Lượng mẫu bơm vào rất nhỏ, thường nằm trong khoảng 1-10 µl. 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. Vì vậy bộ phận tiêm mẫu tốt nhất
hiện nay được sử dụng là bộ phận tiêm mẫu có chia dòng (hình 1.5).
 
 

Trang 7 
 

Chương 1
 

Hình 1.5: Bộ phận bơm mẫu có chia dòng.
Bộ phận 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 nhiệt độ bay hơi của
mẫu. Nhiệt độ của hệ thống được tăng dần và giữ ổn đònh trong quá trình sắc ký.
Nhiệt độ và lưu lượng của khí mang được đo tại đầu ra của dòng khí. Các hệ thống
sắc ký hiện đại có mức độ tự động hóa cao có thể chương trình hóa nhiệt độ,
chương trình hóa việc nhập mẫu theo thứ tự và thể tích đònh sẵn.
Cột sắc kí: là nơi xảy ra quá trình tách các cấu tử trong hỗn hợp. Trong kỹ thuật
phân tích sắc kí khí người ta sử dụng 2 loại cột:

(a)

(b)
Hình 1.6: Cột sắc ký.

(a) Cột nhồi.

(b) Cột mao quản.

- Cột nhồi: làm bằng kim loại làm bằng đồng, nhôm, inox đường kính 25mm, chiều dài từ 1-6m.
 
 

Trang 8 
 

Chương 1
 

- Cột mao quản: thường làm bằng teflon, thạch anh. 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 0,2 - 0,5mm, chiều dài 10 - 100m.
Hiện nay, người ta hay sử dụng cột mao quản thay cho cột nhồi.

Hình 1.7: Cấu tạo của các loại cột sắc kí khí.
Bảng 1.1: So sánh tính năng của cột nhồi so với cột mao quản.
Đặc điểm

Cột nhồi

Cột mao quản

0,5-5

5-100

2-4

0,1-0,7

Tốc độ dòng khí mang (ml/phút)

10-60

0,5-15

p suất đầu vào của dòng khí mang
(psig)

10-40

3-40

Tổng số đóa lý thuyết

4000

250000

10 μg/peak

100 ng/peak

1-10

0,1-8

Chiều dài (m)
Đường kính trong (mm)

Khả năng phân tích
Bề dày lớp film (μm)

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), có thêm một lớp mỏng chất hấp phụ
(giống như chất mang) giữa thành trong cột tách và lớp phim pha tónh.
Khi sử dụng cột sắc ký khí cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đảm bảo khả năng trao đổi tốt nhất giữa pha động và pha tónh.
- Độ giảm áp suất nhỏ với một tốc độ khí mang nhất đònh.
 
 

Trang 9