PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG VÀ TẠP CHẤT CÓ TRONG DẦU THỰC VẬT BẰNG HỆ THỐNG LC ACQUITY UPLC SỬ DỤNG CỘT ACQUITY UPLC BEH C18

GIỚI THIỆU
Dầu thực vật  là một thành phần quan trọng của thực phẩm, nhiên liệu, xà phòng, mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân. Khoảng 100 triệu tấn dầu thương mại được sản xuất trên toàn thế giới từ 22 loại cây khác nhau, chủ yếu từ đậu tương, đậu phộng, oliu, hạt hướng dương, cây bông, hạt cải và mù tạt. Chất lượng dầu phụ thuộc nhiều vào nguồn và chất lượng của nguyên liệu, phương pháp chiết xuất, quy trình xử lý, điều kiện vận chuyển và bảo quản sản phẩm. Cả hai yếu tố nguồn gốc của thực vật và chất lượng sản phẩm được phản ánh trong thành phẩm dầu thực vật. Để đảm bảo được tính an toàn , sức khoẻ của người tiêu dùng, điều quan trọng là phải phân tích được các thành phẩm dầu về nguồn gốc và độ tinh khiết của chúng.
 
Triglyceride (TAG) là thành phần chính của dầu ăn. Mỗi loại dầu thực vật đều có thành phần TAG đặc trưng để giúp xác định nguồn gốc và phát hiện tạp nhiễm trong dầu. TAG  có thể được phân tích gián tiếp thông qua quá trình este hoá với acid béo thành methyl esters (FAME), sau đó được phân tích bằng GC. Quá trình chuyển hoá TAG mất nhiều thời gian và không phải lúc nào cũng dùng định lượng chất vì vậy có thể sử dụng Sắc ký pha đảo và phương pháp sắc ký ion bạc để trực tiếp phân tích TAG. Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp này có thời gian phân tích lâu (khoảng 30-80 phút) và sử dụng dung môi halogen (là những hoá chất gây ung thư, đã bị hạn chế và đôi khi bị cấm trong phòng thí nghiệm) làm pha động. 

Với ứng dụng phương pháp phân tích dầu ăn với hệ thống Waters ® ACQUITY UPLC ® / PDA không chỉ rút ngắn thời gian phân tích xuống còn 10 phút, thêm vào đó phương pháp sử dụng pha động gồm dung môi acetonitril (độ độc thấp) và 2-propanol. Hệ thống  ACQUITY UPLC không chỉ cho phép phân tích TAG trong dầu ăn nhanhvà chính xác hơn mà còn phát hiện TAG bị oxy hoá và phân huỷ, cho phép xác định độ tinh khiết, chất lượng của dầu ăn giúp sàng lọc được dầu kém chất lượng và nhiễm tạp, bảo vệ sức khoẻ người tiêu dùng và cộng đồng trên toàn thế giới.

THỰC NGHIỆM
Chuẩn bị mẫu
-    Dầu ăn được mua từ các siêu thị địa phương được gắn nhãn ngẫu nhiên H, P, SS và một mẫu thử chuẩn của nhà cung cấp (SA). Dầu được pha loãng trong 2-propanol tạo ra  dung dịch 2mg/mL dùng phân tích với máy ACQUITY UPLC. 
-    Chất chuẩn : Glyceril trilinoleate (TAG_3C18:2) và Glyceryl trioleate (TAG_3C18:1) được pha loãng với 2-propanol để tạo thành dung dịch 0,5 mg/mL dùng phân tích. 

Hệ thống UPLC và Điều kiện hoạt động
Hệ thống: ACQUITY UPLC / ACQUITY PDA
Phần mềm: Waters Empower ™ 2
Đầu dò: PDA có bước sóng 195 đến 300 nm
Tốc độ lấy mẫu: 20 pts / s
Nhiệt độ cột: 30 ° C
Thể tích tiêm:2 μL 
Pha động A: CH3CN (Fisher, Optima)
Pha động B: 2-propanol (Fisher, Optima)
Cột: ACQUITY UPLC 1,7 μm BEH C18 2,1x 100 mm
Lưu lượng dòng chảy: 0,28 mL / phút
Gradient tuyến tính: 10% đến 90% B trong 10 phút
[LƯU Ý ÁP DỤNG]
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Với máy hệ ACQUITY UPLC cho phép phân tích dầu thực vât với cột ACQUITY UPLC 1,7 μm BEH C18 2,1x 100 mm,  kích thước hạt nhỏ (1,7 μm) với đầu dò UV, dung môi Acetonitrile và 2-propanol. Các thành phần TAG của dầu ăn được phát hiện ở bước sóng 210 nm và phương pháp gradient tuyến tính, thời gian phân tích trong 10 phút. Hình 1 thể hiện biểu đồ của dầu đậu nành, dầu oliu, dầu bắp với 2 chất TAG chuẩn khi sử dụng cột ACQUITY UPLC BEH C18, 1,7 μm, 2,1x100mm.

Hình 1. Sắc ký đồ các mẫu dầu thực vật (2mg/mL) với đầu dò UV bước sóng 210nm sử dụng cột ACQUITY BEH C18, 2,1x100mm 

So sánh trên biểu đồ cho thấy, mỗi loại dầu có một đặc điểm sắc ký riêng biệt. Điều này xác định UPLC có thể được sử dụng để nhanh chóng xác định loại dầu và phát hiện tạp nhiễm trong dầu. Các peak UPLC quan sát được của dầu thực vật giống với các peak có kết quả của HPLC pha đảo. Tuy nhiên, sự phân tách UPLC cho thấy độ phân giải cao hơn và thời gian phân tích ít hơn 1/3 thời gian phân tích của các phương pháp HPLC.  Thời gian lưu của TAG_3C18:2 và TAG_3C18:1 đã được xác nhận rằng sự phân tách của TAG dựa trên chiều dài chuỗi cacbon của acid béo và tổng số liên kết đôi. TAG với chuỗi cacbon ngắn và số liên kết đôi nhiều rửa giải sớm hơn. Các pha động được sử dụng trong thí nghiệm trên tương thích với đầu dò khối phổ (MS), nếu cần thêm thông tin cấu trúc của chất. 

Hình 2 và 3 so sánh sắc ký đồ của 3 loại dầu đậu nành (SS, H và SA) và 2 loại dầu cải (SS và SA)

Hình 2 cho thấy: Dầu đậu nành từ các địa phương (SS) và (H) có sắc ký giống hệt nhau. Tuy nhiên, sắc ký đồ của dầu đậu nành của nhà cung cấp (SA) hiển thị nhiều đỉnh phụ trong khoảng thời gian lưu 3-5 phút. Điều này tương tự với  sắc ký đồ của dầu hạt cải  SA của nhà cung cấp cũng có nhiều pic hơn so với sắc đồ của dầu hạt cải (SS) trong cùng khoảng thời gian lưu. Các đỉnh phụ này cho thấy chỉ số về chất lượng dầu kém hơn do sự oxy hóa và cuối cùng bị phân hủy của dầu thực vật. Các hydroperoxit (TAG bị oxy hóa) và TAG bị phân hủy (axit béo với ba liên kết đôi liên hợp) có khả năng hấp thụ tia UV ở bước sóng 240 nm. Hình 4 và hình 5 cho thấy sắc ký đồ 240 nm của ba loại dầu đậu nành (SS, H, & SA) và hai dầu hạt cải (SS & SA), tương ứng. Một lần nữa, các sắc ký đồ của cả dầu đậu nành và dầu hạt cải từ nhà cung cấp SA đều có nhiều peak phụ ứng với thời gian lưu từ 3 đến 5 phút. Sự gia tăng các peak ở bước sóng 240 nm cho thấy dầu chứa nhiều chất oxy hóa hơn và các thành phần TAG bị phân hủy, thể hiện chất lượng dầu kém chất lượng. Điều này cho thấy phương pháp UPLC đánh giá nhanh chất lượng và tạp chất của dầu ăn.

THAM KHẢO TẠI
1.    http://www.unitedsoybean.org/soystats2001/page39.htm
2.    J.R. Morello et al. JAOCA. 2006, 83 (8): 683-690
3.    M.A. Brescia et al. JAOCA. 2003, 80 (10): 845-950.
4.     M.Paz Romero et al. JAOCA. 2003, 80 (5): 423-430.
5.    V.G. Dourtoglou et al. JAOCS. 2003, 3 (203): 203-208.
6.    http://www.thehindubusinessline.com/2003/06/10/stories/2003061000361100.htm
7.    http://www.dpi.nsw.gov.au/aboutus/news/recent-news/agriculture-news-releases/aussie-oil-true-blue
8.    http://www.unctad.org/infocomm/anglais/olive/sitemap.htm
9.    P. Sandra et al. J Chromatogr. 2002, A (974): 231-242
10.     V. M. Kapoulas et al. J Chromatogr. 1986, 386 (311-320).
11.     C.A. Dorschel, JAOCS. 2002, 79 (8), 749-753.
12.     M. Romeu-Nadal et al. Analytica Chimica Acta. 513, 457-461.
13.     LCGC, The Application Notebook. 2006, Sept. 1: 51.
14.     P. J. Lee, C. H. Phoebe, A.J. Di Gioia, “ACQUITY UPLC Analysis of Edible
Oil (Part 2): Olive Oil Quality & Adulteration”, Waters Corporation, 2007:
720002026EN
15.      “ACQUITY UPLC/ELS/UV One Methodology for FFA, FAME & TAG Analysis
of Bio-diesel Fuels.” Waters Corporation, 2007: 720002155EN.