NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT VÀ SỬ DỤNG CẤU TỬ 2 – AP (2 – Acetyl – 1 – pyrroline) TRONG LÁ DỨA (Pandanus Amaryllifolius) NHƯ LÀ CHẤT CHUẨN ĐỂ PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 2 – AP TRONG GẠO THƠM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT
VÀ SỬ DỤNG CẤU TỬ 2 – AP (2 – Acetyl – 1 – pyrroline) TRONG LÁ
DỨA (Pandanus Amaryllifolius) NHƯ LÀ CHẤT CHUẨN ĐỂ PHÂN
TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 2 – AP TRONG GẠO THƠM

Họ và tên sinh viên: Phạm Duy Quang
Ngành: Công nghệ hóa học
Niên khóa: 2006 – 2010

Tp.HCM, tháng 9/2010



NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT
VÀ SỬ DỤNG CẤU TỬ 2 – AP (2 – Acetyl – 1 – pyrroline) TRONG LÁ
DỨA (Pandanus Amaryllifolius) NHƯ LÀ CHẤT CHUẨN ĐỂ PHÂN
TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 2 – AP TRONG GẠO THƠM

Tác giả

PHẠM DUY QUANG

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

Tp.HCM, tháng 9/2010

i


LỜI CÁM ƠN
Tôi xin chân thành cám ơn:
-

Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh.

-

Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ hóa học cùng quý thầy cô đã tận tình hướng
dẫn, truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức khoa học vô cùng quý báu trong suốt
thời gian học tập tại trường.

-

TS. Phan Phước Hiền và KS. Trương Thị Bích Liễu đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn
tất khóa luận tốt nghiệp với tất cả tinh thần, trách nhiệm và lòng nhiệt thành.

-

Ban Lãnh đạo, cùng tập thể Anh Chị tại Viện Công nghệ sinh học – Môi trường đã
tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt khóa luận tốt
nghiệp trong thời gian vừa qua.

-

Các bạn sinh viên trong và ngoài lớp đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình
học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài.

-

Con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ đã động viên và tạo mọi điều kiện
thuận lợi nhất để con theo học tại trường.

-

Chân thành cảm ơn.
Tháng 9 năm 2010
Phạm Duy Quang

ii


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình kỹ thuật chiết xuất và sử dụng cấu tử 2 –
AP (2 – Acetyl – 1 – pyrroline) trong lá dứa (Pandanus Amaryllifolius) như là chất
chuẩn để phân tích định lượng 2 – AP trong gạo thơm” được tiến hành nhằm phân tích
hàm lượng 2 – AP trong lá dứa và sử dụng cấu tử 2 – AP như là chất chuẩn để phân
tích định lượng 2 – AP trong gạo thơm.
Trong dân gian, người ta thường xác định gạo thơm bằng phương pháp truyền thống,
gạo được nấu chín sau đó người ta sẽ ngửi để nhận biết gạo có thơm hay không. Việc
xác định này cũng khá chính xác vì đối với gạo có hàm lượng 2 – AP thấp, sau khi nấu
chín cũng cho mùi thơm đặc trưng. Nhưng để xác định hàm lượng chất thơm trong gạo
một cách thuyết phục hơn, nên chúng tôi thực hiện đề tài này với mục đích định lượng
chất thơm trong gạo dựa vào cấu tử 2 – AP trong lá dứa. Điều này cũng có thể đánh

giá chất lượng các loại gạo thơm hiện nay.
Kết quả thu được:
-

Định tính được 2 – AP trong lá dứa sử dụng phương pháp SDE kết với sắc ký
khí khối phổ GC – MS.

-

Xác định được hàm lượng 2 – AP trong 3 loại lá dứa già, non, bánh tẻ sử dụng
chất ngoại chuẩn collidine và phương pháp SDE kết hợp với GC.

-

Bước đầu xác định được giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng
(LOQ) của phương pháp.Ngoài ra, chúng tôi còn sử dụng cấu tử 2 – AP như là
chất chuẩn để thử nghiệm đánh giá hàm lượng chất thơm trong mẫu gạo Nanh
chồn 3 (lấy ở Viện Khoa học kĩ thuật nông nghiệp miền Nam).

iii


SUMMARY
“Study for building process of extraction and using 2 – AP constituent (2 – Acetyl
– 1 – pyrroline) in Pandanus leaves (Pandanus Amaryllifolius) as standard for
quantitating 2 – AP in aromatic rices”
In popular, people often identify aromatic rices by traditional methods, in wich rice
was cooked and then was smelled to identify that it’s scent or not. This is quite exact
because just need a little 2 – AP content also impart a special “scent”. But quantitating
2 – AP need to be more convincible so that we carried out this essay to quantify 2 –

AP content in aromatic rices based on 2 – AP constituent in pandanus leaves. This can
also evaluate quality of current aromatic rices.
Results observed:
• Identified qualitative of 2 – AP in pandanus leaves by using SDE method
combined gas chromatography mass spectrum GC – MS.
• Determinated 2 – AP content in three kinds of pandanus leaves, LOD and LOQ.
• Using 2 – AP constituent in pandanus leave as a standard for testing and
evaluating 2 – AP content in aromatic rices.

iv


MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN

ii

TÓM TẮT

iii

SUMMARY

iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG

x

Chương 1: MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................ 1
1.2. Mục đích và yêu cầu ................................................................................................ 1
1.2.1. Mục đích ............................................................................................................... 1
1.2.2. Yêu cầu ................................................................................................................. 1
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 3
2.1. Giới thiệu chung ...................................................................................................... 3
2.1.1. Giới thiệu sơ lược về cây dứa ............................................................................... 3
2.1.2. Giới thiệu sơ lược về gạo thơm ............................................................................ 4
2.1.2.1. Sơ lược về lúa .................................................................................................... 4
2.1.2.2. Sơ lược về gạo ................................................................................................... 5
Sản xuất lúa gạo ở Việt Nam .......................................................................................... 5
Sãn xuất lúa gạo trên thế giới ......................................................................................... 6
2.1.2.3. Sơ lược về gạo thơm .......................................................................................... 7
2.2 Các nghiên cứu về 2 – Acetyl – 1 – pyrroline (2 – AP) ........................................... 7
2.2.1. Giới thiệu 2 – AP .................................................................................................. 7
2.2.2. Các nghiên cứu về 2 – AP .................................................................................... 8

v


2.3. Phương pháp chiết xuất bằng SDE (Simultaneous Distillation Extraction) .........10
2.3.1. Nguyên lí hoạt động ...........................................................................................10

2.3.2. Ứng dụng ............................................................................................................10
2.4. Sắc ký khí khối phổ ( GC – MS Gas Chromatography – Mass Spectrum) .........11
2.4.1. Sắc ký khí (GC Gas Chromatography)...............................................................11
2.4.2. Sắc ký khí khối phổ (GC – MS Gas Chromatography – Mass Spectrum) .........13
2.4.3. Ứng dụng của sắc ký khí ....................................................................................15
Nhược điểm ..................................................................................................................16
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................18
3.1. Thời gian và địa điểm tiến hành ............................................................................18
3.2. Vật liệu, hóa chất và thiết bị ..................................................................................18
3.2.1. Vật liệu ...............................................................................................................18
3.2.2. Hóa chất sử dụng ................................................................................................18
3.2.3. Dụng cụ và thiết bị .............................................................................................19
3.3. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................19
3.3.1. Quy trình trích ly 2 – AP trong lá dứa và trong gạo bằng phương pháp SDE ...19
3.3.2. Công thức xác định hàm lượng 2 – AP trong lá dứa và mẫu gạo ......................22
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................23
4.1. Xác định peak của collidine trên GC.....................................................................23
4.2. Định tính 2 – AP trong lá dứa bằng phương pháp SDE kết hợp với GC – MS ....24
4.3. Định lượng 2 – AP trong lá dứa ............................................................................27
4.4. Xác định LOD và LOQ .........................................................................................28
4.5. Khảo sát hàm lượng 2 – AP trong 2 mẫu gạo Nanh chồn 1 và 3 ..........................34
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .....................................................................36
5.1. Kết luận..................................................................................................................36

vi


5.1.1. Định tính 2 – AP bằng phương pháp SDE kết hợp với GC – MS ......................36
5.1.2. Định lượng 2 – AP trong lá dứa và gạo thơm ....................................................36
5.1.3. Xác định LOD và LOQ ......................................................................................36

5.2. Đề nghị ..................................................................................................................37
Tài liệu tham khảo
PHỤ LỤC

vii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

2 – AP

2 – Acetyl – 1 – pyrroline

[2 – AP]

Nồng độ 2 – AP

SDE

Simultaneous Distillation Extraciton (Trích ly kết hợp
chưng cất đồng thời)

GC

Gas Chromotography (Sắc ký khí)

GC - MS

Gas Chromotography – Mass Spectrum (Sắc ký khí khối
phổ)

RF

Response Factor (Hệ số phản hồi)

LOD

Limit Of Detection (Giới hạn phát hiện)

LOQ

Limit Of Quantitation (Giới hạn định lượng)

FAO

Food and Agricultural Organization (Tổ chức nông lương
quốc tế)

IR

Infrared Spectrocopy (Quang phổ hồng ngoại)

ECD

Electron capture detector (Đầu dò bắt điện tử)

TMS

Trimetylsilyl

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Cây dứa thơm (Pandanus amaryllifolius)
Hình 2.2: Cây lúa (Oryza sativa)
Hình 2.3: Sản xuất lúa gạo ở một số nới trên thế giới
Hình 2.4: Máy sắc ký khí
Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ thống khối phổ
Hình 3.1: 3 loại lá dứa già, non, bánh tẻ
Hình 3.2 a, b: Mô hình trích lý bằng SDE
Hình 4.1: Sắc ký đồ phân tích chuẩn collidine 10 ppm
Hình 4.2: Sắc ký đồ phân tích các hợp chất bay hơi có trong mẫu lá dứa non
Hình 4.3: Khối phổ của hợp chất tại thời gian lưu 13.052 trong lá dứa non
Hình 4.4: Sắc kí đồ phân tích hợp chất bay hơi có trong mẫu lá dứa bánh tẻ
Hình 4.5: Sắc kí đồ phân tích hợp chất bay hơi có trong mẫu lá dứa già
Hình 4.6: Sắc ký đồ trên GC của mẫu lá dứa bánh tẻ pha loãng 50 lần
Hình 4.7: Sắc ký đồ trên GC của mẫu lá dứa bánh tẻ pha loãng 5 lần.
Hình 4.8: Sắc ký đồ trên GC của mẫu lá dứa bánh tẻ pha loãng 10 lần.
Hình 4.9: Sắc ký đồ trên GC của mẫu lá dứa bánh tẻ pha loãng 80 lần.
Hình 4.10: Sắc kỹ đồ trên GC của mẫu lá dứa bánh tẻ pha loãng 50 lần (phóng to)
Hình 4.11: Đồ thị hiệu chỉnh dựa vào diện tích và nồng độ 2 – AP của mẫu bánh tẻ
được pha loãng 5, 10, 50 lần
Hình 4.12: Sắc ký đồ phân tích các hợp chất thơm trong 45 g mẫu gạo nanh chồn 3

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Diện tích peak (pA*s) của 3 loại lá dứa
Bảng 4.2: Hàm lượng 2 – AP (ng/kg) trong 3 loại lá dứa
Bảng 4.3: Diện tích peak 2 – AP của mẫu được pha loãng 5 lần, 10 lần, 50 lần
Bảng 4.4: Nồng độ 2 – AP (ppb) của các mẫu đã pha loãng
Bảng 4.5: Bảng phân tích hồi qui đồ thị hiệu chỉnh (MS Excel)
Bảng 4.6: Hàm lượng 2 – AP được khảo sát trong 2 mẫu gạo nanh chồn 1 và 3

x


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.

Đặt vấn đề

Ngày nay, đời sống của người dân ngày càng được nâng cao và nhu cầu ăn uống
cũng thay đổi đáng kể. Lương thực chính của nước Việt Nam ta là gạo và hầu như có
mặt trong mọi bữa ăn trong gia đình. Nói riêng về gạo có rất nhiều loại khác nhau
nhưng được người dân ưa chuộng nhất vẫn là gạo thơm. Gạo thơm có nhiều giống
khác nhau và chất quan trọng tạo ra mùi thơm trong gạo thơm là 2 – Acetyl – 1 –
pyrroline (2 – AP). Theo các nghiên cứu trước đây thì 2 – AP được tìm thấy nhiều
trong lá dứa (Pandanus amaryllifolius) và lá dứa cũng góp phần tạo hương thơm cho
các món ăn.
Để xác định chất lượng của gạo thơm và cụ thể là đánh giá hàm lượng chất thơm
trong gạo thơm, nay được sự phân công của bộ môn Công Nghệ Hóa Học, dưới sự
hướng dẫn của TS. Phan Phước Hiền và phụ hướng dẫn Trương Thị Bích Liễu, chúng
tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình kỹ thuật chiết xuất và sử dụng cấu
tử 2 – AP (2 – Acetyl – 1 – pyrroline) trong lá dứa (Pandanus Amaryllifolius) như là
chất chuẩn để phân tích định lượng 2 – AP trong gạo thơm”.

1.2.

Mục đích và yêu cầu

1.2.1. Mục đích
Sử dụng cấu tử 2 – AP trong lá dứa như là chất chuẩn để phân tích định tích và định
lượng 2 – AP trong gạo thơm.
1.2.2. Yêu cầu

1


-

Xây dựng quy trình kỹ thuật chiết xuất và phân tích 2 – AP trong lá dứa bằng

phương pháp SDE kết hợp với GC – MS.
-

Xác định LOD và LOQ của phương pháp.

-

Sử dụng cấu tử 2 – AP trong lá dứa như là chất chuẩn để đánh giá hàm lượng 2

– AP trong 2 giống gạo thơm Nanh Chồn.

2

Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung
2.1.1. Giới thiệu sơ lược về cây dứa

Hình 2.1: Lá dứa hay dứa thơm (Pandanus amaryllifolius)
Giới: Thực vật
Ngành: Magnoliophita
Lớp: Liliposida
Bộ: Pandanales
Họ: Pandanaceae
Chi: Pandanus
Loài: Pandanus amaryllifolius
Cây dứa là một loại cây nhiệt đới, thường được biết đến với tên lá dứa và được sử
dụng rộng rãi trong ẩm thực Đông Nam Á. Là một loại cây thẳng đứng với các lá dài,

3


hẹp xòe ra dạng quạt và bộ rễ thân gỗ mọc trên mặt đất. Loài cây này hầu như không
sinh sản, hoa rất hiếm, và được nhân giống bằng cắt chiết.
Trong tự nhiên, cây dứa rât hiếm nhưng con người đã trồng rộng rãi để sử dụng như
một hương liệu trong nấu ăn. Lá dứa được sử dụng có thể là lá tươi hoặc không tươi,
và được thương mại hóa trong các cửa hàng thực phẩm đông lạnh tại các quốc gia
Châu Á, nơi mà loại này ít phát triển. Nó có mùi thơm đặc trưng, là loài thực vật hấp
dẫn giúp làm hương vị trong thực phẩm ở các quốc gia như Indonesia, Philippines,
Malaysia, Thái Lan, Việt Nam và Miến Điện, đặc biệt là món cơm và bánh ngọt. Lá
dứa đôi khi được ngâm trong nước dừa để bổ sung vào món ăn. Nó có thể được bó lại
thành chùm và được nấu chín chung với thực phẩm. Ngoài ra, lá dứa còn có thể được
kết lại giống như cái giỏ để đựng cơm. Gà lá dứa hoặc gai ob bai toey, là một món ăn

Thái với thịt gà gói trong lá dứa và chiên. Lá dứa cũng được sử dụng như là một
hương vị cho món tráng miệng như kem lá dứa và đồ uống ngọt.
Ở Indonesia nó được gọi là Pandan wangi, soon – mhway tại Miến Điện, và ở Việt
Nam được gọi là lá dứa. Ngoài việc giúp tạo ra mùi thơm trong thực phẩm, lá dứa còn
có hiệu lực đẩy lùi gián.
Hương thơm đặc trưng của lá dứa được tạo ra bởi hợp chất thơm 2 – Acetyl – 1 –
pyrroline, chất này cũng có trong bánh mì trắng, gạo hoa nhài, gạo Basmati, và hoa
bánh mì (Vallaris glabra). Phần chiết của lá dứa được đóng chai có sẵn trong các cửa
hàng, nhưng nó thường chứa màu nhân tạo thực phẩm – màu xanh lá cây.
2.1.2. Giới thiệu sơ lược về gạo thơm
2.1.2.1. Sơ lược về lúa

4


Hình 2.2: Cây lúa (Oryza sativa)
Ngành: Angiospermae
Lớp: Monocotyledones
Bộ: Poales (Graminales)
Họ: Poacae (Graminae)
Họ phụ: Poidae
Chi: Oryza
Loài: Oryza sativa
Lúa là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cùng với ngô (Zea
Mays L.),lúa mì (Triticum sp. tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot esculenta Crantz, tên
khác khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum L.).
Lúa có hai loài chính (Oryza sativa và Oryza glaberrima) trong họ Poaceae, có
nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu Á và châu Phi.
Hai loài này cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người. Lúa là loài
thực vật sống một năm, có thể cao tới 1 – 1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp

bản (2 – 2,5 cm) và dài 50 – 100 cm. Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các
cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30 – 50 cm. Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ,
cứng của các loại cây ngũ cốc) dài 5 – 12 mm và dày 2 – 3 mm. Cây lúa non được gọi
là mạ. Sau khi ngâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng
lúa đã được cày, bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có

5


sức phát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính.
Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc.
2.1.2.2. Sơ lược về gạo
Lúa sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm
là cám và trấu. Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế giới
(phần lớn ở châu Á và châu Mỹ La tinh), điều này làm nó trở thành loại lương thực
được con người tiêu thụ nhiều nhất. Trong tiếng Anh, từ rice (lúa, gạo) có nguồn gốc
từ arisi trong tiếng Tamil.
Gạo là sản phẩm từ cây lúa, nằm trong một quá trình sản xuất nông nghiệp, thường
bao gồm những khâu chính sau: làm đất, chọn thóc giống, gieo hạt, ươm mạ, cấy,
chăm bón (bón phân, đổ nước), gặt và xay xát. Châu Á là nơi sản xuất và cũng là nơi
tiêu thụ khoảng 90% lượng gạo toàn thế giới.
Sản xuất lúa gạo ở Việt Nam
Việt Nam có hai vùng trồng lúa chính là đồng bằng sông Hồng ở phía bắc và đồng
bằng sông Cửu Long ở miền Nam. Hàng năm sản lượng của cả nước đạt 33 – 34 triệu
tấn thóc, trong đó chỉ sử dụng khoảng 8 triệu tấn (tương đương 4 triệu tấn gạo (sau khi
xay xát) cho xuất khẩu, còn lại là tiêu thụ trong nước và bổ sung dự trữ quốc gia.
Ở miền Bắc một năm có hai vụ lúa chính: vụ chiêm và vụ mùa.
Ở miền Nam, nông dân trồng ba vụ một năm: vụ đông xuân (có sản lượng cao nhất và
thóc cũng đạt chất lượng tốt nhất cho xuất khẩu), vụ hè thu và vụ ba. Do lũ hàng năm
ở đồng bằng sông Cửu Long trong những năm gần đây ảnh hưởng đến sản xuất, một

phần nữa người dân có thể kiếm lời ổn định hơn từ việc nuôi thủy sản (tôm) hay trồng
cây ăn quả, chính quyền đã khuyến cáo nông dân giảm và chuyển đổi một phần đất
trồng lúa vụ ba.
Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn là bộ chủ quản, quản lý việc sản xuất lúa
gạo của Việt Nam.
Sản xuất lúa gạo trên thế giới
Nhiều nhà khoa học cho rằng, cây lúa trồng có nguồn gốc ở đông nam châu á,
trong đó Ấn Độ, Miến Điện và Việt Nam là những nơi xuất hiện nghề trồng lúa đầu
tiên của loài người.

6


Hình 2.3: Sản xuất lúa gạo ở một số nơi trên thế giới
Sản xuất lúa trên thế giới giai đoạn 2001 – 2005 (số liệu của FAO năm 2006):
-

Có 114 nước trồng lúa và phân bố ở tất cả các Châu lục trên thế giới. Trong đó,
Châu Phi có 41 nước trồng lúa, Châu Á có 30 nước, Bắc Trung Mỹ có 14 nước,
Nam Mỹ có 13 nước, Châu Âu có 11 nước và Châu Đại Dương có 5 nước.

-

Diện tích lúa biến động và đạt khoảng 152.000 triệu ha, năng suất lúa bình quân
xấp sỉ 4,0 tấn/ha.

-

Ấn Độ là nước có diện tích trồng lúa lớn nhất 44.790 triệu ha, ngược lại
Jamaica là nước có diện tích trồng lúa thấp nhất 24 ha.

-

Năng suất lúa gạo cao nhất đạt 9,45 tấn/ha tại Australia và thấp nhất là 0,9
tấn/ha tại IRAQ.

2.1.2.3 Sơ lược về gạo thơm
Gạo thơm là loại gạo có mùi thơm đặc trưng. Đặc biệt gạo thơm sau khi nấu sẽ cho
người ăn một cảm giác ngon miệng vì hương thơm của nó. Hương thơm đặc trưng này
chính là được tạo ra từ hợp chất 2 – AP. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại gạo
thơm xuất thân từ các nước có nền nông nghiệp kỹ thuật cao như Ấn Độ, Thái Lan,
Mỹ … Ở Việt Nam, gạo thơm cũng có nhiều nhưng nổi bật một số giống gạo thơm nổi
tiếng như Nàng thơm chợ đào, gạo Sóc Nhen Thơm, gạo Hương Lài Sữa…
2.2 Các nghiên cứu về 2 – Acetyl – 1 – pyrroline (2 – AP)
2.2.1. Giới thiệu 2 – AP

7


Vòng pyrroline
(nonreactive group)

CH3

Methyl ketone group
(reactive group)

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

0,1 g/cm3

Sức căng bề mặt: 36,4

7 dync/cm

Khối lượng phân tử: 111,14176 đvc
Công thức tổng quát: C6H8NO
Điểm nóng chảy: 190C ở 760 mmHg
Điểm sôi: 182 – 1830C ở 760 mmHg
2 – AP là một hợp chất có mùi thơm và hương của nó có thể tìm thấy trong bánh
mì trắng, gạo jasmine, gạo basmati, lá dứa... Một chất đồng đẳng của 2 – AP là 6 –
acetyl – 2,3,4,5 – tetrahydropyridine cũng có mùi tương tự, có thể được hình thành bởi
các phản ứng Mailard trong suốt quá trình gia nhiệt thực phẩm cũng như nướng bánh
mì. Cả hai hợp chất đều có ngưỡng mùi dưới 0.06 ng/l.
2.2.2. Các nghiên cứu về 2 – AP
Theo tài liệu “2 – Acetyl – 1 – pyrroline và sự hữu dụng của nó cho việc tạo hương
thơm trong thực phẩm”, bằng phát minh ở Mỹ mang mã số 4522838 nói về hợp chất 2
– AP và ứng dụng của nó tạo hương thơm trong thực phẩm, đặc biệt là lấy hương vị
của gạo thơm được phân lập bổ sung vào thực phẩm. Các nhà nghiên cứu gồm Buttery;
Ronald G. (El Cerrito, CA); Ling, Louisa C. (El Cerrito, CA); Juliano, Bienvenido O.
(Los Banos Laguna, PH) đã tuyên bố nghiên cứu của họ như sau:
-

Tổng hợp được hợp chất 2 – AP và muối của nó 95% tinh khiết.

-

Quy trình chuẩn bị một chất tổng hợp thực phẩm bao gồm việc thêm vào thực
phẩm hợp chất 2 – AP gần như tinh khiết và muối của nó với một lượng vừa đủ

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

8


-

Một chất tổng hợp có hương thơm bao gồm 2 – AP gần như tinh khiết hoặc
muối của nó và một chất mang.

Wongpomchai S, Sriseadka T, Choonvisase S bộ môn hóa học đại học Chiang Mai,
Thái Lan, hợp chất tạo ra mùi thơm, 2 – acetyl – 1 – pyrroline, đã được xác định lần
đầu tiên trong hoa bánh mì tươi(Vallaris glabra Ktze) trong đó các thành phần bay hơi
được trích bằng phương pháp vi li chiết pha rắn (SPME) ở nhiệt độ phòng và phân tích
bằng sắc kí khí khối phổ (GC – MS). Tổng cộng có 50 hợp chất bay hơi được tìm thấy.
Trong số đó, 23 chất được xác định, chủ yếu trong nhóm terpenes. Các chất bay hơi
khác được tìm thấy trong phương pháp trích ly trong hoa bánh bì tươi thu được bằng
phương pháp trích dung môi và chưng cất hơi liên tục (SDS). Trong 40 hợp chất được
định danh, các hợp chất khác chủ yếu là các hydrocarbon mạch thẳng đã bão hòa. 2 –
AP được tìm thấy trong cả 2 quy trình trích SPME (0.37%) và SDS (2.71% cùng
lượng tương đương). Phân tích định lượng 2 – AP trong hoa bánh mì và những bộ
phận khác của cây bằng phương pháp dung môi ly trích xúc tác acid và sắc kí khí mao
dẫn với đầu dò ion hóa ngọn lửa. Nồng độ 2 – AP cao nhất được tìm thấy ở những hoa
đã khô của loài V.glabra là 26.1 mg/kg. So sánh với các nguồn cây khác, những lá dứa
tươi chưa hàm lượng 2 – AP là 10.3 mg/kg và giống gạo thơm Thái, Khao Dawk Mali
105 là 3 mg/kg.
Grimm CC, Bergman C, Delgado JT, Bryant R; Trung tâm nghiên cứu vùng phía
Nam, Bộ Nông Nghiệp Hoa Kì; Phương pháp vi ly chiết pha rắn (SPME) được dung
để thu và tập trung các hợp chất ở đầu kim hấp phụ trên gạo. Nghiên cứu này mô tả
các tham số tối ưu hóa như nhiệt độ, ẩm độ và thời gian mẫu. Sự tối ưu hóa dựa trên tỉ

lệ hồi lưu của 2 – AP. Phương pháp sử dụng một nhiệt độ mẫu ở 800C và thêm 100 µl
nước vào 0.75 g mẫu gạo. Gạo được gia nhiệt trước trong 25 phút, một sợi SPME
carboxen/DVB/PDMS được đặt vào lọ trong 15 phút, và sau đó là phân tích trên GC –
MS trong 35 phút. Các mẫu gạo có thể được phân tích như bột mì, gạo nghiền, hạt lúa.
21 loại gọa thí ngiệm được phân tích bằng phương pháp SPME và so sánh với công
nghệ ướt. Tỉ lệ hồi lưu là vài ng 2 – AP trong 0.75 g mẫu gạo thơm được tiến hành,
trong khi chỉ một số vết 2 – AP được hồi lưu trên gạo không thơm. Sự hồi lưu trên
phương pháp phân tích SPME được tính là khoảng 0.3% trên tổng số 2 – AP có trong
mẫu.

9


Yoshihashi cùng với bộ phận công nghệ Crop Production and Postharvest, thuộc
trung tâm nghiên cứu khoa học nông nghiệp quốc tế Nhật, Ohwashi, Tsukuba, Ibaraki;
Phân tích định lượng 2 – AP trong các mẫu gạo thơm sử dụng phương pháp stable
isotope dilution. Hợp chất được trích từ cây con, rễ, và vỏ ở nhiệt độ phòng trong 2h,
trong khi các mẫu gạo hay lúa được trích ở 750C. Sự hồi lưu của 2 – AP là đường
tuyến tính từ 5 đến 5000 ng/g với sai số dưới 0.1 ng/g. 2 – AP cho thấy một cấu trúc
khác với hình dạng animide. Các kết quả chỉ ra rằng 2 – AP hiện diện trong các mẫu
gạo thơm không ổn định trong suốt quá trình nấu hay thu hoạch.
Paramita Bhattacharjee, Amol Kshirsagar và Rekha S. Singhal, Bộ công nghệ thực
phẩm và lên men, Viện công nghệ hóa học, đại học Mumbai, Matunga, Ấn Độ; Sự
đánh giá dựa trên so sánh việc trích 2 – AP từ lá dứa sử dụng hoặc phương pháp trích
bằng dung môi (3:1 chloroform methanol), thiết bị Likens – Nickenson hoặc phương
pháp trích bằng chất lỏng siêu tới hạn (SFE) với phương pháp trích bằng carbon
dioxide được tiến hành. SFE ở áp suất 450 bar trong 3 giờ ở 600C, với lưu lượng CO2
không đổi là 0.1 l/phút, có thể trích 2 – AP từ lá dứa nhiều hơn các phương pháp trích
ly bằng dung môi hay phương pháp Likens – Nickerson. Sự trích ly này có thể đưa ra
các ứng dụng mới trong ngành thực phẩm hương liệu.

2.3. Phương pháp chiết xuất bằng SDE (Simultaneous Distillation Extraction)
2.3.1. Nguyên lí hoạt động
Phương pháp SDE là quá trình chiết xuất những thành phần bay hơi có trong vật
liệu. Nguyên liệu và nước cho vào cùng một thiết bị chứa và được gia nhiệt. Khi nước
bốc hơi, các chất dễ bay hơi trong nguyên liệu cũng bay hơi. Hơi nước cuốn theo các
thành phần bay hơi ra khỏi hỗn hợp mẫu. Đồng thời dung môi đun đến nhiệt độ bay
hơi. Hơi dung môi và hơi nước có chứa các chất bay hơi tiếp xúc, dung môi sẽ trích
các chất bay hưi có trong hơi nước. Dòng hơi đi lên sẽ được tiếp xúc ngược dòng, trao
đổi nhiệt với dòng nước lạnh ngưng tụ. Dòng hơi đi lên sẽ được tiếp xúc ngược dòng,
trao đổi nhiệt với dòng nước lạnh ngưng tụ. Vì dung môi không tan trong nước nên sẽ
tách lớp. Thu phần chất hữu cơ này, đuổi dung môi, tiến hành định tính và định lượng.
2.3.2. Ứng dụng
M. de Frutos và ctv đã sử dụng phương pháp SDE trong phân tích sắc ký định tính
và định lượng các thành phần bay hơi trong pho mát. 5 – 10 g pho mát cung cấp một

10


phần nhỏ có thể bơm hoàn toàn vào GC hay GC – MS. 2 cột mao dẫn (SE – 30 và SP –
100) được sử dụng, cái thứ hai phù hợp cho phân tích định lượng. Camphor được dung
làm chất chuẩn nội. Các hằng số biến động trong khoảng 1.4 đến 11.8. Công nghệ có
thể sử dụng như là phương pháp nhanh cho việc định tính các loại pho mát từ nồng độ
của các hợp chất bay hơi trong nó.
Xugang Gu, Zhengzhu Zhang, Xiaochun Wan, Jingming Ning, Chengcheng Yao,
và Wanfang Shao, phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học và hóa sinh, bộ Nông nghiệp,
đại học Anhui Agricultural, Hefei, China; Kết hợp phương pháp SDE với GC để xác
định các thành phần bay hơi trong một số mẫu trà Pu-erh. Dichloromethane và
ethyldecylate được như là dung môi hữu cơ và chất chuẩn nội. Sử dụng cột DB-5 để sử
dụng tách các thành phần bay hơi trên GC, 10 hợp chất được xác định và nhiều hơn
trên hệ thống GC – MS. Tỷ lệ thu hồi vào khoảng 66,4% - 109% và sự lặp lại cho độ

lệch chuẩn vào khoảng 1,44% - 12,6%. SDE phù hợp nhất để chiết tách nếu so sánh
với phương pháp trích lỏng lỏng chưng cất hơi hay phương pháp Soxhlet. Về phương
diện thương mại thì các mẫu trà Pu-erh bao gồm trà xanh và trà chín, được phân tích
bằng phương pháp đã được xây dựng sẵn. Các hợp chất bay hơi mạnh như benzyl
alcohol, linalool oxide và linalool có nhiều trong trà xanh trong khi hàm lượng 1,2,3 –
Trimethoxylbenzene và 1,2,4 – Trimethoxylbenzene có nhiều trong trà chín.
Wei Y và cs, Bộ môn Hóa học, Đại học Lanzhou, China; sử dụng SDE trích ly tinh
dầu trong các loại thảo mộc. Một lượng lớn các loại thảo mộc chứa tinh dầu quý hiếm
có tác dụng sinh học hữu ích. Trong nghiên cứu này, họ sử dụng thiết bị trích SDE đã
được tích hợp thêm một số thiết bị khác (ISDE). Để chứng minh tính khả thi của nó,
phương pháp ISDE được sử dụng cho việc trích ly tinh dầu quí hiếm từ Flos
Magnoliae và kết hợp với công nghệ bao gồm chưng cất hơi nước (SD) và SDE. Theo
sản lượng, thời gian tiêu thụ và thành phần của tinh dầu, các tinh dầu quí hiếm được
phân lập bằng ISDE thì nhiều hơn so với SD và SDE. ISDE cho kết quả tốt hơn SDE
vì việc xử lý mẫu của nó cũng như việc tiêu thụ nhiệt và dung môi hữu cơ ít hơn.
2.4. Sắc ký khí khối phổ ( GC – MS Gas Chromatography – Mass Spectrum)
2.4.1. Sắc ký khí (GC Gas Chromatography)
Sắc ký khí đã được biết từ năm 1906 nhưng mãi đến năm 1952, kỹ thuật này mới
được phát triển mạnh mẽ, nhất là trong thập niên 1960.

11


Trong việc phân loại các kỹ thuật sắc ký, có sự phân loại dựa theo cấu hình
(chromatography configuration), nghĩa là pha động là một hợp chất ở thể khí và pha
tĩnh có thể ở thể khí hay thể lỏng. Cấu hình như thế được gọi là sắc ký khí (gas
chromatography – GC).

Hình 2.4: Máy sắc ký khí
Trong sắc ký khí, đôi khi người ta còn nói thêm đó là sắc ki khí – lỏng (gas – liquid

chromatography, viết tắt là GLC), hoặc sắc ký khí – rắn (gas – solid chromatography,
viết tắt là GSC) nhằm cho biết rõ thêm về pha tĩnh là pha lỏng hoặc là pha rắn. Phần
lớn các máy sắc ký khí là loại sắc ký khí – lỏng và như thế đây là loại sắc ký phân chia
(partition chromatography), nghĩa là các hợp chất khác nhau trong hỗn hợp mẫu khảo
sát sẽ phân bố (hòa tan) vào hai pha là pha động khí và pha tĩnh lỏng.
Sắc ký khí là kỹ thuật phân tích hiệu quả với độ phân giải cao, có thể giúp khảo sát
một mẫu chất có trọng lượng vài miligam vầ đôi khi chỉ vài microgam; có thể phân
tích một hỗn hợp mẫu chất phức tạp; có thể phân tích định lượng.
Kỹ thuật sắc ký khí được sử dụng để phân tích một lượng rất lớn những loại hợp
chất hữu cớ khác nhau, các hợp chất đó có thể là chất khí hoặc chất lỏng, đôi khi là
chất rắn. Tuy nhiên, đối với các loại hợp chất không bền nhiệt, kém bay hơi (trọng
lượng phân tử lớn hơn 300 amu) hoặc loại hợp chất ion, kỹ thuật sắc ký khí không thể
phân tích mẫu trực tiếp ngay được, mà cần phải biến đổi các hợp chất nói trên thành
các dân xuất có tính bay hơi, mới có thể phân tích bằng sắc ký khí.

12


Hình 2.4 mô tả các bộ phận hoạt động của một máy sắc ký khí. Hai bộ phận quan
trọng nhất của thiết bị sắc ký khí là hệ thống cột tách (6) và detector (7). Nhờ có khí
mang chứa trong bơm khí (1) (hoặc máy phát khí), mẫu từ buồng bay hơi được dẫn
vào cột tách nằm trong buồng điều nhiệt. Quá trình sắc ký khí xảy ra tại đây. Sau khi
rời khỏi cột tách tại các thời điểm khác nhau, các cấu từ lân lượt đi vào detector, tại đó
chung được chuyển thành tín hiệu điện. Tín hiệu này được khuếch đại rồi chuyển sang
bộ ghi, tích phân kế hoặc máy vi tính (8). Các tín hiệu được xử lý ở đó rồi chuyển sang
bộ phận in và lưu kết quả (bộ hiện số, máy ghi hoặc máy in).
Trên sắc ký đồ nhận được, sẽ có các tín hiệu ứng với các cấu tử được tách gọi là
peak. Thời gian lưu của peak là đại lượng (định tính) cho chất cần tách. Còn diện tích
của peak là thước đo định lượng cho từng chất trong hỗn hợp cần nghiên cứu.
2.4.2. Sắc kí khí khối phổ ( GC – MS Gas Chromatography – Mass Spectrum)

Một trong những phương tiện hữu ích giúp các nhafhoas học xác định cấu trúc hóa
học của hợp chất cần khảo sát là máy sắc ký khí ghép khối phổ, thường được gọi tắt là
GC – MS. Dòng khí thoát ra khỏi máy sắc ký khí được cho đi ngang qua một khóa để
vào một ống, nơi có một lỗ phân tử (molecular leak) và được dẫn đến buồng ion hóa
của máy khối phổ. Người ta có thể có một khối phổ của mỗi cấu phần chứa trong hỗn
hợp đã được chích vào máy sắc ký lúc ban đầu.
Hệ máy GC – MS có thể khảo sát một đơn chất hoặc một hỗn hợp. Trước tiên, máy
sẽ tách mẫu, phân tích mẫu, kế đó, bộ phận máy tính của máy khối phổ so sánh các dữ
kiện vừa thu được với các số liệu phổ chuẩn đang chứa sẵn trong thư viện của máy, để
đề nghị cấu trúc hóa học của hợp chất (đơn chất hoặc hỗn hợp) khảo sát. Máy in ra
một bảng danh sách những hợp chất có khả năng giống với chất khảo sát, mỗi hợp chất
đề nghị này đều có ghi kèm theo độ tương hợp chất khảo sát càng có khả năng là chất
mà máy đề nghị.
Để có thể khẳng định hơn về cấu trúc hóa học của hợp chất khảo sát, cần có thêm
các loại phổ khác như: IR,… Máy đo khối phổ ghép vào máy sắc ký khí phải tương
đối chắt chẽ và có hiệu quả cao.
Ưu điểm: Việc kết hợp hai loại máy sắc ký khí và máy khối pổ có các thuận lợi

13