TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ DẦU KHÍ BỘ MÔN HÓA HỌC THỰC PHẨM (LÔGÔ) Bài báo cáo TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI SÁP GVBM: Tôn Nữ Minh Nguyệt SINH VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Thò Hồng Hạnh Hùynh Ngọc Bích TÓM TẮT A.Giới thiệu phân loại trang B.Tính chất cấu tạo sáp - trang 1.Tính chất vật lý -trang 2.Tính chất hóa học Chỉ số acid trang a Chỉ số xà phòng hóa b Chỉ số ester c Chỉ số Iod d Chỉ số acetyl 3.1 số loại sáp tự nhiên quan trọng trang a Sáp ong b Spermaceti c Wool Grease sáp lanolin d Sáp Carnauba e Sáp candelilla f Sáp ozocerite C Các trình tinh chế sáp từ sáp tự nhiên trang Quá trình chiết tách sáp trang Quá trình tách lọai sáp khác trang9 Đònh tính, đònh lượng sáp trang 15 D Sinh tổng hợp sáp tự nhiên. -trang 19 A Giới thiệu Sáp thường biết tới hợp chất kỵ nước mạch dài, thường tìm thấy bề mặt cỏ động vật Bản chất hóa học sáp ester acid béo mạch dài rượu đơn chức mạch dài phân tử lượng lớn Dạng tổng qt là: R-OC-R1 Với R: gốc rượu cetilic, hexacozanol, mantanilic, cerilic, octacozanol, mirixilic…và R1là gốc acid béo palmitic, cerotic… Tuy nhiên định nghĩa nêu q hẹp sáp cho ngành hóa lẫn giới cơng nghệ (sáp) Định nghĩa tường tận dịch từ German Society for Fat Technology: "Sáp thuật ngữ dùng để định nghĩa chất nhân tạo có đặc điểm sau đây: nhào trộn 20 độ C, giòn rắn, chưa tinh chế kết tinh, mờ mờ đục, độ nhớt thấp cao tí so với nhiệt nóng chảy, khơng qnh, độ đặc tính hòa tan tùy thuộc vào nhiệt độ khả đánh bóng điều kiện áp suất nhỏ.” Những tính chất nêu đủ để phân biệt sáp vật phẩm thương mại khác Trong hóa học, sáp tạo thành nhiều lớp hóa chất khác nhau: hydrocarbon, sáp ester, sterol ester, cetone, andehyde, rượu sterol Độ dài chất khác từ C2 C62 Sáp phân loại dựa theo nguồn gốc tạo thành: sáp tự nhiên sáp nhân tạo Sáp nhân tạo: người ta tạo cách ester hóa sản phẩm oxyhóa xerezin va parafin với acid béo Sáp tự nhiên: ester nói trên, có rượu bậc cao tự acid bậc cao tự hydrocacbon luôn có số C lẻ(27-33), chất màu chất thơm.Hàm lượng tổng số tạp chất đến 50% Trong sáp thiên nhiên thường gặp loại rượu có phân tử lớn acid béo bậc cao sau: Acid acid palmitic : CH3-(CH2)14-COOH : Sáp ong, spermaxeti Acid cacraubic : CH3-(CH2)22-COOH : Sáp cọ Acid xerotic : CH3-(CH2)24-COOH Acid montanic : CH3-(CH2)26-COOH : sáp ong ,của Acid melisic : CH3-(CH2)28-COOH Rïu xetylic Rượu xerylic Rượu montanic Rượu mirixylic Rượu : CH3-(CH2)14-CH2OH : spermaxeti : CH3-(CH2)24- CH2OH : Sáp ong : CH3-(CH2)26- CH2OH : sáp ong, : CH3-(CH2)28- CH2OH Căn vào nguồn gốc sáp tự nhiên lại chia làm lọai gồm sáp động vật, thực vật, sáp khống • Sáp động vật : tiết từ tuyến sáp côn trùng, tuyến xương cụt chim từ tuyến da động vật có vú Côn trùng thường dùng sáp làm vật liệu xây dựng Sáp ong, sáp spermaceti (trong mỡ cá voi), sáp mỡ lơng (cừu) sáp lanolin (cũng hợp chất mỡ lơng cừu) loại sáp động vật quan trọng Trong đó, sáp ong, sáp mỡ lơng sáp lanolin sản phẩm phụ từ ngành cơng nghệ khác • Sáp thực vật gồm có: sáp carnauba (cọ carnauba – theo từ điển hóa - gọi sáp Brazil) – biết đến loại sáp phổ biến nhất, sáp ouricouri – loại sáp thuộc họ cau dừa khác sáp candelilla Ba loại sáp tạo nên phần sáp thực vật Sáp thường có lượng không lớn thực vật, bề mặt lá, quả, thân cành …chúng có tác dụng bảo vệ trái, lá, thân chống xâm nhập vi sinh vật môi trường (mất nước, chống thấm nước) Một lượng đáng kể lớp sáp hydrocacbon - dãy parafin Thành phần sáp vài lọai rau Rau Thành phần sáp Lá bắp cải Rượu C12, C18 - C28: acid palmitic acid khác Ceryl stearyl alcohol Nonacozan : C29H60 dẫn xuất nonacozanol có nhóm carbonyl CH3-(CH2)13-CH(OH)-(CH2)13 -CH3 Thuốc Heptocozan C27H56; Untriacontan C31H64 Nho a.palmitic tự do; ester palmitic với enocaprol; rượu cerilic; myristic; acid cerolic… Hoa Sáp có màu, ester dipalmetate với rượu chức xantophyl, zeaxanthin (có chất carotenoid) Hoa hướng dương Ceryl cerotate Cutin: bảo vệ lớp biểu bì thực vật (waxe cuticle); OH o polymer phức tạp, M lớn, hòa tan kiềm CO O OH o OC O O o o o o OH o o OH co • Sáp khoáng: chiết xuất từ than đá linhit than bùn nhờ dung môi hữu phân sáp dầu mỏ, sáp ozocerite sáp than nâu (montan) Dựa vào cấu tạo hóa học, sáp thể vùng quang phổ rộng nhiều hóa chất khác nhau: từ polyethylene, polymer ethylene oxide, dẫn xuất sáp than nâu, alkyl ester monocarboxylic acid, alkyl ester hydroxy acid, rượu polydric ester hydroxy acid, sáp Fisher-Tropsch sáp hyđro hóa sáp amide mạch dài Tỉ trọng 1, nhiệt nóng chảy 72-77oC, thành phần chính: acid montanilicvà ester B Tính chất đặc trưng cấu tạo sáp: Người Ai Cập cổ đại dùng sáp ong để làm bảng viết hàng mẫu Ngày sáp coi chất dẻo thơng dụng Thật vậy, nhiệt độ bình thường, sáp dùng để nắn tạo hình – có từ thời người Ai Cập cổ đại Nhiệt độ nóng chảy sáp thường khác dao động khoảng 40-120 °C Sáp khơng tan nướcvà rượu lạnh, tan tốt benzen, cloroform, ether,… hòa tan nhiều dung mơi bão hòa, độ hòa tan tùy thuộc nhiều vào nhiệt độ Sáp làm ướt phân tán chất sắc tố, khơng hòa tan nước sáp dùng nhiều cơng nghê thực phẩm, dược cơng nghệ đồ trang hồng (furniture) Thêm vào đó, tính dễ cháy sáp tạo cho cơng dụng bật việc làm đèn cầy nhiên liệu Sáp dùng nhiều cơng nghệ bơi trơn (nhớt chất bơi trơn graphite) cơng nghệ tĩnh điện nhờ vào tính dẻo tự nhiên, nhiệt độ cháy cao số điện mơi cao Tính chất sáp tùy thuộc nhiều vào cấu trúc phân tử kích cỡ phân tử hay cấu tạo chất Thành phần cấu tạo sáp có từ hydrocarbon, ester, cetone, andehyde, rượu acid, phần lớn chất béo mạch dài Hydrocarbon sáp dầu hỏa chủ yếu alkan đơi có số hợp chất khơng bão hòa hợp chất có phân mạch nhánh Những ester thơng dụng thường ester từ acid bão hòa với 12-28 ngun tử carbon kết hợp với rượu bão hòa độ dài Rượu bậc 1, acid, ester có chứa số chẵn ngun tử carbon mạch thẳng Mặt khác, đa số cetone, rượu bậc hai, hydrocarbon lại chứa số lẻ ngun tử carbon Cấu tạo hóa học sáp biến đổi nhiều tùy vào nguồn gốc ngun liệu Một phần lớn cholesterol (C27H46O) lanosterol (C30H50O) tìm thấy sáp lơng Tính chất vật lý: - Sáp chất vơ định hình, dễ mềm đun nóng, sáp khơng bị mềm nước, khơng thấm nước, khơng dẫn điện - Màu mùi xác định cách so sánh với chất mẫu chuẩn trạng thái nóng chảy Trong bảng đo màu nhạt chọn màu hổ phách Sáp tinh chế thường khơng có vị, tính chất quan trọng cho candelilla việc chế tạo chewing-gum - Nhiệt nỏng chảy nhiêt hóa dẻo tính chất vật lý quan trọng Nhiệt nóng chảy xác định phương pháp mao dẫn (capillary tube method) phương pháp điểm sương (drop point method) Nhiệt hóa dẻo sáp nhiệt độ mà sáp rắn bắt đầu mềm (softening point) - Độ thấm (penetration) sáp đo dựa theo chiều sâu kim vào miếng sáp - Độ co rút ( shrinkage) nhiệt cháy tính chất vật lý thường đuợc để ý đến nói sáp Nhiệt độ cháy nhiệt độ mà cháy xảy lửa nhỏ đưa qua bề mặt mẫu sáp Trong thể lỏng, sáp nóng chảy co nhiệt độ tiến dần đến nhiệt hóa rắn (solidification point) Tính chất đo tỉ số phần trăm co rút thể tích Tính chất hóa học: Bền hóa học ,bền ánh sáng, khó oxy hóa, khó thủy phân (xà phòng hóa 150160°C, môi trường kiềm) Hòa tan tốt dung môi hữu a Chỉ số acid: mg KOH cần thiết để trung hòa 1g sáp Nó đuợc xác định chuẩn độ dung dịch sáp ethanol-toluene với 0.5M kali hydroxide Phenolphthalein thường dùng làm chất thị chuẩn độ (titration) Vw lượng KOH (mL) dùng chuẩn độ w khối lượng sáp dùng MKOH = Chỉ số acid = (Vw x 56.104) / w 56.104 a Chỉ số xà phòng hóa: mg KOH cần để hydro hóa 1g sáp Chỉ số xà phòng hóa = (Vb -Vw) x 56.105 / w Với w khối lượng sáp, Vb lượng dư thể tích HCl(ml), V w thể tích HCl (mL) thực dùng Cách tiến hành: Sáp (2g) hòa tan vào toluene nóng (910mL), thêm vào rượu KOH (25 mL KOH 0.5 M) để cất hồi lưu (reflux) tiếng Nhỏ vài giọt phenolphthalein vào lượng KOH dư chuẩn độ với 0.5M HCl Thực chuẩn độ trống ( blank titration) với 25 mL 0.5M (alcoholic) rượu KOH toluene a Chỉ số ester: hiệu số xà phòng số acid, lượng kali hydroxide dùng xà phòng hóa ester b Chỉ số Iod: biểu diễn lượng iod hấp thụ sáp Đây đơn vị đo khơng bão hòa c Chỉ số Acetyl: lượng KOH (mg) cần thiết cho xà phòng hóa nhóm acetyl đồng hóa g sáp acetyl hóa Sự khác biệt số acetyl số ester lượng tự nhóm hydroxy (hoặc thành phần rượu) sáp Cách tiến hành: lấy mẫu sáp, acetyl hóa acetic anhydride Sau lấy lượng sáp acetyl hóa (khoảng g), cho xà phòng hóa đo số xà phòng Chỉ số acetyl số xà phòng lượng sáp acetyl hóa 3.Tính chất loại sáp tự nhiên quan trọng: a SÁP ONG: bảo vệ mật ong khỏi hư hỏng tổn thất, bào vệ ấu trùng phát triển bình thường Sáp ong chất rắn vơ định hình, thường màu vàng màu hổ phách tùy thuộc vào nguồn gốc khâu chế tạo Sáp ong có độ hòa tan cao benzene, toluene, chloroform dung mơi hữu phân cực khác Có thành phần palmitomirixilic, ngồi có ester acid béo khơng no hypogeic (C 16:1 ∆2) với rượu mirixilic, rượu acid có số C32-C34 Bình thường, sáp ong có số acid từ 17 36, số xà phòng hóa: 90-147, nhiệt nóng chảy 60-67◦C, số ester 64-84, tỷ trọng 0.927-0.970 cuối số iod 7-16 Sáp ong ngun chất cấu tạo gồm có 70-80% chuỗi ester dài, 12-15% acid tự do, 10-15% hydrocarbon, lượng nhỏ diol cholesterol (C27H46O) ester Sáp ong loại sáp hữu dụng đáng giá Cơng dụng khơng cơng nghiệp đèn cầy, ngành cơng nghiệp lâu đời sáp, mà dùng nhiều ngành cơng nghiệp khác cơng nghiệp tĩnh điện, cơng nghiệp thực phẩm, giấy cao su b SPERMACETI: chiếm lựơng lớùn não cá voi, cá nhà táng, ester acid palmitic rượu cetilic (cetyl palmitat), nhiệt độ nóng chảy 4149°C, ứng dụng làm chất đònh hng (nước hoa, mỹ phẩm), cao dán y tế c SÁP MỠ LƠNG( WOOL GREASE) VÀ SÁP LANOLIN: tích tụ lượng lớn lơng, giữ cho da lông động vật không bò thấm nước Wool Grease hợp chất phụ từ ngành cơng nghiệp lơng (cừu) loại WG tốt tạo nên lanolin Lanolin hỗn hợp ester rượu sterol với acid béo cao phân tử có nhánh (acid lanopalmitic, acid lanostearic) Trong y dược lanolin chiếm khoảng 80% tiêu thụWG Lanolin Spermaceti dùng để pha chế kem va pomat mỹ phẩm WG có nhiệt nóng chảy 35-42 ◦C, số acid 7-15, số xà phòng hóa 100110, số ester 85-100, tỷ trọng 0.932-0.945 số iod 22-30 d SÁP CARNAUBA: mệnh danh nữ hồng loại sáp Sáp carnauba loại sáp thực vật chế biến Brazil Nó rắn, vơ định hình dẻo dai với mùi thơm dễ chịu Sáp carnauba thường dùng cho mỹ phẩm, cơng nghệ thực phẩm, sáp carnauba chất phụ tráng men cho kẹo, gơm (gum) lớp phủ ngồi trái Sáp carnauba hòa tan hầu hết dung mơi hữu Nó chứa 8485% ester, acid tự 3-3.5%, nhựa 4-6%, rượu 2-3% hydrocarbon 1.52.0% Bình thường carnauba có trị acid 2.9-9.7, số este 39-55, số xà phòng hóa 79-95, số iod 7-14 nhiệt nóng chảy khoảng từ 78-85 độ C e SÁP CANDELILLA: loại sáp thực vật điều chế chủ yếu từ Mexico, dùng nhiều sản xuất chewing-gum mỹ phẩm (khoảng 40% thị trường) Ngồi ra, dùng làm vecni đánh bóng đồ đạc, sản phẩm cơng nghệ bơi trơn làm lớp bao phủ bề mặt ngòai giấy Sáp candelila có tỷ trọng 0.98, số acid 12-22, số xà phòng hóa 43-65, nhiệt nóng chảy 66-71◦C, số ester 65-75 số iod từ 12 đến 22 Cấu tạo hóa học sáp candelila gồm 28-29% ester, 50-51% hydrocarbon, 7-9% acid tự phần nhỏ rượu cholesterol (C27H46O) d OZOCERITE: loại sáp khống Galicia, Nga, Iran Mỹ Đa số ozocerite chứa hydrocarbon, thành phần hóa học lại thay đổi với loại khác Cơ bản, ozocerite có số ester 56-66, số acid 31-38, số xà phòng hóa 87-104, nhiệt nóng chảy 93-89 ◦C số iod dao động từ 14-18 Ozocerite phân chưa tẩy(unbleached) (đen), tẩy lần (vàng) tẩy lần (trắng) Nó dùng chủ yếu chế tạo chất bơi trơn, mơi son, chất đánh bóng chất dính C.Các q trình tinh chế sáp lọai sáp từ sáp tự nhiên: Để hiểu rõ q trình định tính (xác định thành phần cấu tạo) sáp tự nhiên, trước hết ta phải tìm hiểu tổng hợp sinh học, sản xuất ứng dụng Ngược lại với thành phần hóa học sáp tổng hợp: khơng biến đổi tùy thuộc nhiều vào quy trình sản xuất, sáp tự nhiên có thành phần hóa học tương đối phức tạp Trong q trình chế tạo, sáp tự nhiên trước hết lập chiết xuất hóa học, sau phân ly phép sắc ký bao gồm sắc ký lỏng cao áp (high performance liquid chromatography-HPLC) sắc ký khí, sau định tính dựa phép phân tích khối phổ Những điều nêu sau đề cập cụ thể phân tích hóa học sáp tự nhiên dựa hiểu biết tổng qt sẵn có chiết xuất hóa học, sắc ký (chromatography) phép phân tích khối phổ (mass spectrometry) 1.Quá trình chiết tách sáp Sáp tự nhiên hỗn hợp nhiều hợp chất kỵ nước mạch dài nằm bề mặt thực vật động vật Tuy nhiên thực tế lipid tồn hầu hết thể sinh vật Một phương pháp dùng nhiều thời gian trước đây: + Phơi khơ mơ thực vật động vật, sau chiết lipid (chọn dung mơi hexane chroloform) dụng cụ chiết xuất Soxhlet Sử dụng phuơng pháp thời gian phơi dung mơi hữu cơ, cụ thể chroloform, phải ngắn để tránh việc lipid nội tạng bị chiết xuất (vì ta quan tâm đến lớp sáp bề mặt) Đối với thực vật tiến hành điều kiên thời tiết lạnh, đơi thực điều kiện nóng (điểm nóng chảy dầu hỏa nhẹ) hình thức hấp thụ, để loại bỏ lipid bề mặt Chroloform, dùng nhiều q khứ, chất độc hại, dichloromethane dùng thay + Sau loại bỏ dung mơi điều kiện chân khơng, ta đo phần dư lại lipid chiết xuất Để đánh giá suất q trình chiết xuất ta cho lượng sáp tiêu chuẩn xác định hàm lượng thành phần phép sắc ký cột 2.Quá trình tách lọai sáp khác Chiết xuất lipid bề mặt chứa hydrocarbon, rượu mạch dài, aldehyde cetone, acid ester mạch ngắn tạo từ rượu mạch dài, acid béo, sterol sterol ester, thể oxy hóa hợp chất nêu Trong hầu hết trường hợp, ta cần phải phân ly chiết xuất lipid thành lớp thành phần lipid khác trước nhận biết thành phần Việc phân ly sáp thành phần riêng biệt thực phép sắc ký cột +Hòa tan chiết xuất lipid vào dung mơi phân cực thấp, thường hexane dầu hỏa nhẹ, cho vào sắc ký cột kế +Nếu phần dư khơng hòa tan hexane hay dầu hỏa nhẹ ta phải sử dụng dung dịch nóng dung mơi phân cực cao chloroform hay dichloroethane + Nâng dần độ phân cực dung mơi ta thu hydrocarbon, ester, aldehyde cetone, triglyceride, rượu, hydroxy-di-cetone, sterol, acid béo riêng biệt từ cột sắc ký Các chất hấp phụ thường dùng alumina (Al2O 3) silica gel H.1 sắc ký cột ;(a) từ ống pipet ;(b) từ puret solvent:dung mơi Tuy nhiên, saphadex (1dẫn xuất polysarcharid – dextran) LH-20 dùng để phân ly alkan từ Green River Shale Sàng (Linde) 5Å loại bỏ n-alkan tạo nên hydrocarbon concentrate phân nhánh hydrocarbon vòng béo Sau cho thêm bạc nitrat (AgNO3) cho vào cột alumina (Al 2O 3) cột silica gel tiếp tục dùng sắc ký mỏng để phân ly thành phần sáp dựa vào khác biệt độ khơng bão hòa 10 H.2 Sắc ký mỏng Filter paper: lọc giấy Component ring: Hợp thành vòng đai H.3 Phép ghi sắc dựa vào mở rộng vòng đai mỏng Với sắc ký mỏng, thu lượng đáng kể thành phần phân ly sáp Đa số thành phần sáp ester phân ly bán phần hay tồn phần sắc ký mỏng; mỏng dùng 25 μm silica gel dung mơi hexane-diethyl ether hay benzene-hexane Hệ số chậm trễ (retardation factor) Rf đa số loại sáp nêu bảng Rf : Tỷ số độ dịch chuyển chất nghiên cứu dung mơi gọi số sắc ký, đại lượng đặc trưng cho chất 11 H.4 Sự định Rf sắc ký bảng mỏng Authentic product: sản phẩm chắn tạo từ phản ứng Spot: vết đen Bảng 1: Sự phân ly thành phần sáp dùng sắc ký mỏng với silica gel: số sắcký Rf cho thành phần sáp phổ biến Dung mơi Thành phần A B C D E F G H Hydrocarbon 0.95 0.96 0.95 0.85 0.83 0.95 0.85 12 Squalene Trialkylglyceryl ether 0.90 Steryl ester 0.90 Sáp ester 0.90 β-Dixeton Monoxeton Acid béo methyl ester 0.65 Andehyde 0.55 Triterpenyl acetate Rượu bậc Triacylglycerol 0.35 Acid béo tự Triterpenol Rượu bậc Sterols Hydroxy-β-dicetone Triterpenoid acid 0.18 0.15 0.10 0.09 0.80 0.82 0.75 0.84 0.54 0.65 0.71 0.65 0.95 0.91 0.53 0.47 0.75 0.57 0.75 0.47 0.66 0.53 0.36 0.61 0.00 0.14 0.00 0.16 0.37 0.35 0.09 0.15 0.16 0.21 0.10 0.22 0.19 0.12 0.04 0.05 A: dầu lửa ether (nhiệt nóng chảy 60 – 70oC) –diethyl glacial acetic acid (90:10:1) B: benzene C: chloroform chứa 1% ethanol D: dầu lửa ether (nhiệt nóng chảy 40-60 oC) –diethyl ether (80:20) E: chloroform chứa 1% ethanol F: hexane-heptane-diethyl ether-glacial acetic acid (63:18.5:18.5) đến 2cm từ đỉnh, phát triển tồn với carbon tetrachloride G: (1) dầu lửa ether-diethyl ether-glacial acetic acid (80:20:1) (2) dầu lửa ether H: benzene – chloroform (70:30) Khi sắc ký mỏng dùng, thành phần phải nhìn thấy (visualizable), dùng phương pháp phân hủy lẫn phương pháp khơng phân hủy 13 Một phương pháp phân hủy dùng thường xun: xịt sulfuric hay molybdic acid lên mỏng nung nóng H.5 Phương pháp phân hủy + Kỹ thuật nhạy, tiêu hủy hợp chất khơng hợp với acid tự + Hơi iodine làm xuất dải có màu, đặc biệt với hợp chất khơng bão hòa, dùng rộng rãi để định vị xác định số lượng lipid + Vì iodine bốc nhanh nên thành phần sáp thường khơng thay đổi sau bị loại bỏ khỏi buồng iodine (chamber) Hơi Iodine hợp chất trung gian lý tưởng dùng để tách lớp lipid từ bảng sắc ký mỏng Những bảng sắc ký mỏng thương mại với chất dẫn có tính huỳnh quang dùng dải màu quan sát tia cực tím Tuy nhiên, dùng dung mơi phân cực cao diethyl ether để chiết xuất thành phần phân cực từ chất nền, chất dẫn huỳnh quang bị chiết xuất dung mơi phụ thêm tạo ảnh hưởng đến q trình tinh chế Phương pháp khơng phân hủy: để chiết lớp lipid từ bảng sắc ký mỏng sau thực phương pháp khơng phân hủy, ta loại bỏ silica gel phễu champage (sâm banh) rửa dung mơi thích hợp Cách khác, loại bỏ silica gel vào ống nghiệm chất lipid kỵ nướccòn lại chiết xuất với diethyl ether cách xốy ống nghiệm, lắng ly tâm gạn bỏ cặn ether Lipid phân cực chiết xuất tương tự cách dùng dung mơi phân cực cao chloroform methanol Sắc ký lỏng cao áp HPLC (high performance liquid chromatography) dùng nhiều việc tách loại sáp khác từ sáp tự nhiên định tính chúng, ứng dụng bị hạn chế hoi chất nhận biết thích hợp hầu hết thành phần sáp khơng có nhóm mang màu cực tím (ultra-violet chromophore) – đòi hỏi để nhận biết tia cực tím phải có bước sóng khoảng 210 nm số thành phần với liên kết đơi lập nhóm carbonyl (ester, aldehyde, ceton) nằm vùng bước sóng nêu trên) Hamilton đồng nghiệp nghiên cứu cách nhận biết khác: nhận biết 14 dựa tia hồng ngoại 5.74μm, nhận biết thành phần hydrocarbon Mặc dù độ nhạy khơng so với sử dụng tia cực tím, phương pháp để sản phẩm chảy từ cột (sắc ký) vào dụng cụ nhận biết (detector) H.6 Sơ đồ phương pháp sắc ký lỏng cao áp Solvsnt reservoirs: Nguồn cung cấp dung mơi High –Pressure pump: bơm áp suất cao Pulse dampener:làm uớt Drain:làm nước Filter: lọc Injector: vòi phun Recorder: Bộ phận ghi 15 Việc tiện lợi thứ sắc ký lỏng cao áp HPLC khối phổ Sự liên kết HPLC với khối phổ(mass spectrometry) làm cho cách thức sắc ký trở thành kỹ thuật phân tích quan trọng 3.Đònh lượng đònh tính sáp Sau lớp riêng biệt sáp chiết, ta phải nhận biết lọai sáp Vì phức tạp cấu tạo chất liệu này, đơi phải tổng hợp nhiều phương án để định tính sáp (ví dụ: GC-MS sắc ký khí – sắc phổ khối) Khối phổ phương pháp dùng phổ biến Ta cho 1dòng electron có tốc độ cao đập vào phân tử sáp cần định tính trạng thái khí electron lớp ngòai bị bật khỏi tạo thành ion phân tử M+ hình thành: M + e → M+ Thí dụ: CH4 + e → CH4+ + 2e m/z =16 Ion phân tử có khối lượng m, điện tích z Ion phân tử lại tiếp tục va chạm với dòng electron có luợng cao (30 – 70 eV, eV = 96.62 kJ) lại bị phá vỡ thành nhiều mảnh khác , có ion (+) gốc tự Thí dụ : CH4+ → CH3+ + H m/z =15 CH4+ → CH3 + H+ m/e= CH3+ → CH2 + + H m/z =14 CH2+ → CH2+ + H m/z =13 CH+ → C+ + H m/z =12 16 CH4.+ → CH2 + H2+ m/z =2 Cường độ Khối phổ ghi lại dạng phổ vạch đồ hoặc dạng bảngvề giá trị số khối cường độ vạch.(xem H.7) m/z H.7 Khối phổ metan a Dạng phổ vạch b Bảng giá trị số khối cường độ vạch Intensity: cường độ SƠ ĐỒ CẤU TẠO MÁY KHỐI PHỔ (H.8) - Bộ phận nạp chất nghiên cứu (m=0.1-1mg) - Buồng ion hóa dẫn dòng chất khí chạy qua mơt dòng electron (có phương thẳng gốc với nhau) để ion hóa, qua dòng điện trường để tăng tốc ion - Bộ phận phân tích: Sau tăng tốc (khỏang 100km/h), ion bay qua 1từ trường nhờ hai nam châm hình móng ngựa tạo đường bay chúng lài vào quĩ đạo vòng cung khác Nhờ phận phân tích từ ion phân tích riêng rẽ - Bộ phân ghi tín hiệu: tín hiệu ion có khối lượng khác ghi lại số phương pháp Thí dụ đưa vào nhớ máy tính điện tử, qua máy tính tíin hiệu in dạng bảng số hoăc phổ vạch đồ 17 Khe hở để gia tốc Điện cực Dây tóc Nam châm Mẫu chất Nguồn ion Tập trung tia ion H.8 Sơ đồ máy khối phổ Bộ phận nhận biết 1.bộ phận nạp chất 2.Buồng ion hóa 3.Bộ phận phân tích từ 4.Bộ phận ghi tín hiệu Trong phân tích GC-MS (sắc ký khí – khối phổ) hydrocarbon nhiều thành phần sáp ester phân tích trực tiếp, rượu mạch dài, aldehyde, acid béo thường phân tích acetate ester rượu, dimethylhydrazone aldehyde methyl ether acid béo Việc phân tích sáp ester sau thủy phân biến đổi dẫn xuất cung cấp thêm 18 thơng tin ester nặng (high molecular weight ester) Ví dụ: chuỗi phân nhánh thành phần xem xét trước tiên số thời gian chậm trễ Rf phân tích sắc ký khí, sau xác định lại cách biến đổi thành hydrocarbon khử iodine trung gian với LiAID (đi nhóm chức gán nhãn ngun tử deuterium) Một tiếp cận tương tự: biến đổi rượu thành alkyl chloride thơng qua methanesulfonyl chloride Phương pháp dán nhãn nhóm chức với ngun tử chloride, phổ khối dễ dàng giải thích nhờ vào đồng vị chlorine Như nêu trên, hydrocarbon khơng bão hòa phân ly từ hydrocarbon bão hòa chất đồng phân dị cấu khơng bão hòa sắc ký cột sắc ký mỏng với chất trung gian: AgNO 3, silica gel alumina gel Vị trí số liên kết đơi có ảnh hưởng lên tính dễ bay hydrocarbon, làm biến đổi số thời gian chậm trễ phân tích sắc ký khí sắc ký lỏng cao áp HPLC Vị trí liên kết đơi tùy thuộc vào khối phổ dẫn xuất nó, dùng số ion hóa (mềm) dương âm D Sự tổng hợp sinh học sáp tự nhiên: Sáp biểu bì (epicuticular wax - từ lớp ngồi thực vật trùng) gồm nhiều phân tử lipid mạch dài khơng phân cực, hòa tan dung mơi hữu Trong nhiều trường hợp, lớp lipid chứa protein sắc tố, cấu trúc phân tử khác tùy vào cấu tạo hóa học sáp yếu tố mơi trường - Nhiều thứ sáp tìm thấy biểu bì + Trên mặt ngồi thực vật, loại sáp da chứa cutin, polime lipid khơng hòa tan acid béo hydroxy epoxy + Đối với lớp trong, liên quan đến chất bần (suberin matrix)(chất bần :1 biến thể gỗ), ta tìm thấy loại polime giống cutin có thành phần béo thơm Trong số trường hợp, sáp khơng có chất bần bên trong, hạt giống thực vật (seed), dự trữ nhiều lượng triacylglycerol Ở trùng, sáp biểu bì chiếm phần lớn lớp biểu bì bên - Nhiều lớp lipid béo tìm thấy sáp biểu bì, bao gồm: + Hydrocarbon, rượu ester, ceton, aldehyde, nhiều loại acid béo tự + Thường ta tìm thấy chuỗi 10 carbon nhiều chuỗi C1035, acid béo hydrocarbon với số C60 + Những loại lipid khơng phổ biến terpenoid, flavonoid, sterol xuất sáp biểu bì 19 - Cấu tạo số lượng sáp biểu bì thay đổi lớn tùy theo lớp thực vật khác nhau, tùy vào quan, mơ, loại tế bào Ở trùng, cấu tạo sáp tùy thuộc vào thời điểm chu trình sinh trưởng bao gồm tuổi, giới tính tất nhiên ảnh hưởng khác mơi trường sống Ở sáp, tổng hợp sinh học khung carbon mạch dài hồn thành quy trình ngưng tụ - giãn dài (elongation mechanism) Elongase enzyme hỗn tạp liên tục ngưng tụ chuỗi carbon hoạt tính thành ngòi nổ hoạt hóa bảo đảm cho chuỗi carbon phát triển sẵn sàng cho lần sau Những hoạt động hỗn tạp hòa tan kết tạo thành tổng hợp 16, 18 chuỗi carbonacyl đặc trưng cho màng tế bào thực vật Mỗi ngưng tụ tạo nhóm β ceto chuỗi elongating Nhóm ceto bình thường tách chuỗi phản ứng: β –ceto thu nhỏ (reduction), β -hydroxy dehydrat hóa, enol thu nhỏ -Những biến đổi q trình tổng hợp sinh học nêu tạo điều kiện cho xuất hợp chất tên polyketide Chuỗi acyl nhận biết diện nhóm ceto, nhóm hydroxy, liên kết đơi mà khơng bị loại bỏ trước ngưng tụ khác bắt đầu TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồng Trọng m, Hóa hữu _ Tập ĐồngThị Thanh Thu , Giáo trình hóa sinh Lê Ngọc Tú (chủ biên) tác giả khác, Hóa sinh công nghiệp 20 1, Casimir C.Akoh David B.Min ,Food lipids, Chemistry, Nutrition and Biotechnology 5.Nguyễn Duy Ái-Nguyễn Tinh Sơn-Trần Thanh Huế -Trần Quốc Sơn- Nguyễn Văn Tòng, Một số vấn đề chọn lọc hóa học-tập 21 [...]... Sự liên kết của HPLC với khối phổ(mass spectrometry) làm cho cách thức sắc ký này trở thành một kỹ thuật phân tích rất quan trọng 3.Đònh lượng đònh tính sáp Sau khi các lớp riêng biệt của sáp đã được chiết, ta phải nhận biết từng lọai sáp Vì sự phức tạp trong cấu tạo của các chất liệu này, đơi khi phải tổng hợp nhiều phương án để định tính sáp (ví dụ: GC-MS sắc ký khí – sắc phổ khối) Khối phổ là một... ether bằng cách xốy ống nghiệm, lắng ly tâm rồi gạn bỏ cặn ether Lipid phân cực có thể được chiết xuất tương tự bằng cách dùng một dung mơi phân cực cao hơn như là chloroform hoặc methanol Sắc ký lỏng cao áp HPLC (high performance liquid chromatography) được dùng nhiều trong việc tách các loại sáp khác nhau từ sáp tự nhiên và định tính chúng, nhưng ứng dụng của nó bị hạn chế bởi sự hiếm hoi của các chất... sắc ký bản mỏng, chúng ta có thể thu được một lượng đáng kể các thành phần đã phân ly của sáp Đa số các thành phần của sáp ester có thể được phân ly bán phần hay tồn phần bằng sắc ký bản mỏng; bản mỏng được dùng là 25 μm silica gel trong dung mơi hexane-diethyl ether hay benzene-hexane Hệ số chậm trễ (retardation factor) Rf của đa số các loại sáp được nêu trong bảng 1 Rf : Tỷ số giữa độ dịch chuyển của... âm đều được D Sự tổng hợp sinh học của sáp tự nhiên: Sáp biểu bì (epicuticular wax - từ lớp ngồi cùng của thực vật và cơn trùng) gồm nhiều phân tử lipid mạch dài khơng phân cực, hòa tan trong dung mơi hữu cơ Trong nhiều trường hợp, những lớp lipid này chứa protein và các sắc tố, và các cấu trúc phân tử khác nhau tùy vào cấu tạo hóa học của sáp và những yếu tố mơi trường - Nhiều thứ sáp có thể được tìm... flavonoid, sterol cũng xuất hiện trong sáp biểu bì 19 - Cấu tạo và số lượng của sáp biểu bì thay đổi khá lớn tùy theo những lớp thực vật khác nhau, và cũng tùy vào cơ quan, mơ, hay là loại tế bào Ở cơn trùng, cấu tạo sáp tùy thuộc vào từng thời điểm trong chu trình sinh trưởng bao gồm tuổi, giới tính và tất nhiên cả những ảnh hưởng khác nhau trong mơi trường sống Ở sáp, sự tổng hợp sinh học của khung carbon... + Vì iodine bốc hơi khá nhanh nên các thành phần sáp thường khơng thay đổi gì sau khi bị loại bỏ khỏi buồng iodine (chamber) Hơi Iodine là một trong những hợp chất trung gian lý tưởng nhất dùng để tách các lớp lipid từ bảng sắc ký bản mỏng Những bảng sắc ký bản mỏng thương mại với những chất chỉ dẫn có tính huỳnh quang cũng có thể được dùng và những dải màu có thể quan sát được dưới tia cực tím Tuy... biểu bì + Trên mặt ngồi cùng của thực vật, những loại sáp trong da này chứa cutin, một polime lipid khơng hòa tan của acid béo hydroxy và epoxy + Đối với những lớp trong, liên quan đến những chất nền bần (suberin matrix)(chất bần :1 biến thể của gỗ), ta có thể tìm thấy một loại polime giống cutin có những thành phần béo và thơm Trong một số trường hợp, sáp khơng có chất bần bên trong, trong hạt giống... từ chất nền, những chất chỉ dẫn huỳnh quang có thể cũng bị chiết xuất và những dung mơi phụ thêm này có thể tạo ảnh hưởng đến q trình tinh chế Phương pháp khơng phân hủy: để chiết các lớp lipid từ bảng sắc ký bản mỏng sau khi thực hiện phương pháp khơng phân hủy, ta loại bỏ silica gel ra một phễu champage (sâm banh) và rửa đi bằng một dung mơi thích hợp Cách khác, loại bỏ silica gel vào một ống nghiệm... (khỏang 100km/h), các ion này bay qua 1từ trường nhờ hai nam châm hình móng ngựa tạo ra và đường bay của chúng sẽ được lài vào những quĩ đạo vòng cung khác nhau Nhờ bộ phận phân tích từ các ion được phân tích riêng rẽ - Bộ phân ghi tín hiệu: tín hiệu của các ion có khối lượng khác nhau được ghi lại bằng một số phương pháp Thí dụ như đưa vào bộ nhớ của máy tính điện tử, qua máy tính các tíin hiệu sẽ... các chất nhận biết thích hợp vì hầu hết các thành phần sáp khơng có các nhóm mang màu cực tím (ultra-violet chromophore) – đòi hỏi để nhận biết được bằng tia cực tím là phải có bước sóng khoảng 210 nm chỉ một số thành phần với liên kết đơi cơ lập và nhóm carbonyl (ester, aldehyde, ceton) nằm trong vùng bước sóng nêu trên) Hamilton và đồng nghiệp đã nghiên cứu một cách nhận biết khác: nhận biết 14 dựa ... 3.1 số loại sáp tự nhiên quan trọng trang a Sáp ong b Spermaceti c Wool Grease sáp lanolin d Sáp Carnauba e Sáp candelilla f Sáp ozocerite C Các trình tinh chế sáp từ sáp. .. dùng sáp làm vật liệu xây dựng Sáp ong, sáp spermaceti (trong mỡ cá voi), sáp mỡ lơng (cừu) sáp lanolin (cũng hợp chất mỡ lơng cừu) loại sáp động vật quan trọng Trong đó, sáp ong, sáp mỡ lơng sáp. .. • Sáp thực vật gồm có: sáp carnauba (cọ carnauba – theo từ điển hóa - gọi sáp Brazil) – biết đến loại sáp phổ biến nhất, sáp ouricouri – loại sáp thuộc họ cau dừa khác sáp candelilla Ba loại sáp