Nói cách khác, mẫu có mầu khi chứa cấu tử có khả năng hấp thu bức xạ vùng thấy được, do đó khi định lượng bằng phương pháp quang phổ hấp thu thấy được còn gọi là phương pháp đo màu hay s
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BÀI BÁO CÁO:
ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC LOẠI KHOÁNG CHẤT TRONG THỰC PHẨM
GVGD: TS NGÔ ĐẠI NGHIỆPNHÓM: 8
LỚP: 08DTP03
Tp Hồ Chí Minh, ngày 8 tháng 3 năm 2010
Trang 2
6.Lê Qúi Duy
Trang 3Chất khoáng (mineral) là những thành phần còn lại dưới dạng tro sau khi đốt
(thiêu) các mô động vật và thực vật Chất khoáng được chia làm hai loại:các nguyên tố đa
lượng (Ca, P, K, Cl, Na, Mg) và vi lượng (Fe, Zn, Cu, Mn, I, Mo…) Ngoài ra, chất khoáng còn
được chia thành ba nhóm tùy thuộc vào vai trò sinh học của chúng: các nguyên tố khoáng thiết
yếu (vai trò đã được biết rõ), không thiết yếu (vai trò chưa được biết rõ) và các nguyên tố
khoáng gây độc (có thể bị nhiễm vào cơ thể qua thực phẩm, không khí hoặc nước)
Vì vậy,việc xác định các thành phần hóa học trong thực phẩm là một điều rất quan trọng, nên các phương pháp xác định các loại khoáng chất trong thực phẩm thì rất cần phải biết đến [5]
PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ THẤY ĐƯỢC:
1.Nguyên tắc chung:
Chiếu qua mẫu phân tích chứa phân tử hợp chất đơn giản hoặc phức tạp chùm tia bức
xạ vùng thấy được, cấu tử khảo sát sẽ hấp thu bức xạ thích hợp tạo cho mẫu có màu xác định Trong thực tế, một cấu tử có thể hấp thụ một hoặc nhiều bức xạ khác nhau Bức xạ được chọn thường là bức xạ được cấu tử hấp thu mạnh nhất gọi là bước sóng cực đại
Nói cách khác, mẫu có mầu khi chứa cấu tử có khả năng hấp thu bức xạ vùng thấy được, do đó khi định lượng bằng phương pháp quang phổ hấp thu thấy được còn gọi là phương pháp đo màu hay so màu(bằng mắt hay bằng máy)
2.Sự hấp thu bức xạ VIS và màu sắc của vật chất:
Ánh sáng nhìn thấy bao gồm dãy bức xạ có bước sóng từ 700 -396nm được gọi là ánh sáng trắng Khi ánh sáng trắng chiếu qua một lăng kính sẽ bị tách thành một tia màu ( đỏ,cam, vàng, lục ,lam, chàm, tím) ứng với các khoảng bước sóng hẹp hơn
Một tia màu với một khoảng màu sắc xác định Trong vùng phổ của ánh sáng trắng
Một vật có màu hay không màu được giải thích dựa van kết quả tương tác khi chiếu ánh sáng váo vật đó :
Trang 4- Nếu ánh sáng bị khuếch tán hoàn toàn hoặc đi qua hoàn toàn thì vật đó sẽ có màu trắng hoặc không màu đối với người quan sát Ngược lại, nếu tất cả các tia của ánh sáng trắng đều bị vật hấp thu thì vật đó sẽ có màu đen
- Một vật có màu,ví dụ màu đỏ là do nó đã hấp thu chọn lọc trong vùng thấy được theo một trong các kiểu sau: 1) hấp thu tất cả các tia trừ tia màu đỏ ;2) hấp thu ở 2 vùng khác nhau của ánh sáng trắng sao cho các tia còn lại cho mắt ta có cảm giác màu đỏ; 3)hấp thu tia phụ của tia đỏ (tức hấp thu tia màu lục)
3.1.1 Dùng dãy chuẩn:
3.1.2 Dùng cách cân bằng màu:
3.2 Dùng máy đo quang:
Trang 5Sau khi qua dung dịch, quang năng của các bức xạ truyền qua dung dịch sẽ được biến thành điện năng (hay một dạng năng lượng khác) và máy đo sẽ cho ta độ hấp thu A hay độ truyền suốt T của dung dịch đối với bức xạ đã chiếu qua dung dịch khảo sát.
Từ các giá trị A và T , ta sẽ xác định được nông độ của cấu tử trong dung dịch theo nhiều cách khác nhau dựa vao định luật Lambert-Beer:
3.2.1 Phương pháp trực tiếp:
3.2.2 Phương pháp so sánh:
3.2.3 Phương pháp lập đường chuẩn:
3.2.4 Phương pháp thêm chuẩn vào mẫu:
4 Máy quang phổ UV-VIS:
Các bức xạ do nguồn cung cấp được tạo đơn sắc tách riêng thành từng dải sóng hẹp (đơn sắc ), được bộ phận chia chùm sáng thành 2 phần có cường độ bằng nhau, một qua cuvet chứa dung môi và phần còn lại qua cuvet chứa mẫu
Detector sẽ so sánh cường độ bức xạ đị qua mẫu (IT) và di qua dung môi (I0),chuyển tín hiệu quang sang tín hiệu điện và tính toán định lượng dựa vào định luật Lambert-Beer
Các máy quang phổ UV-VIS thông thương có khả năng ghi phổ trong vùng tử ngoại gần và vùng khả kiến (200-800nm) và một số máy còn có thể đo đến vùng hồng ngoại gần (1000nm) Chỉ có các máy quang phổ đặc biệt mới đo được ở các vùng tử ngoại xa, còn gọi là vùng tử ngoại chân không
Cũng tùy theo cấu tạo,các loại máy quang phổ sẽ có sai số khi đo khác nhau:
- Các máy quang phổ UV-VIS rẽ tiền hoặc các máy quang phổ có tín hiệu đầu ra bằng kĩ thuật số mà độ phân giải có giới hạn:
+ phép đo sẽ cho giá trị chính xác nhất khi A=0,434 (sai số tương đối 1%)
Trong thực tế, thường đo với A từ 0,20-0,80 (sai số tương đối khoảng 3%)
- Các máy UV-VIS có nguồn được cung cấp một điện áp thật ổn định hoặc sử dụng biện pháp chia chùm tia: khi A quá nhỏ (0,02-0,04%) thì nồng độ đo được sẽ có sai số rất lớn (12-25%) Sai số tương đối khoảng 15 khi A ~ 0,62 và giảm nhanh khi A tăng đến 3
[6]
Trang 6Phương pháp xác định các nguyên tố vi lượng
Có khoảng 15 nguyên tố vi lượng thiết yếu hiện diện trong các hormone, vitamin,en zyme, và các protein có hoạt tính sinh học khác Tuy nhiên vai trò sinh học của một số nguyên
tố như Li (ở dạng phức với Na), Rb (phức với K) vẫn chưa được biết rõ
Một số nguyên tố có độc tính (Sb, Cd, Hg, Tl, Pb) xuất hiện trong cơ thể bằng nhiều con đường và có thể gây nên những hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe con người
Tuy nhiên, thiếu hụt các nguyên tố vi lượng thiết yếu cũng gây nên những rối loạn chuyển hóa nghiêm trọng, chủ yếu liên quan đến làm mất hay giảm hoạt tính của một số enzyme liên quan đến quá trinh trao đổi chất
Tóm lại, chúng ta cần nắm biết các phương pháp xác định chúng để có thể cho ra các sản phẩm tốt, sạch cho người tiêu dùng [5]
A.MỘT SỐ NGUYẾN TỐ VI LƯỢNG THIẾT YẾU:
A.1 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG IODINE(I) BẰNG PHƯƠNG PHÁP SO MẦU:
I.MỞ ĐẦU:
Iot tồn tại nhiều trong nước biển ở trạng thái vô cơ và hữu cơ, trong rau cỏ ở biển như rau câu, rong, tảo, rau cỏ ở những vùng nước ngọt như các loài nấm và ở các loài động vật thân mềm, tôm, cua Trong tự nhiên nó thường tồn tại ở trạng thái Iodua và Iodat
Hàm lượng Iot trong các tuyến giáp của người, động vật như cừu,lợn dao động từ 0,2 - 0,3 mgI/g mẫu tuyến giáp Nó còn có mặt trong huyết tương của máu và được loại qua da
và phần phụ theo đường bài tiết Nó là nguyên tố vi dinh dưỡng đóng vai trò quan trọng đến tiến trình tăng trưởng và phát triển cơ thể con người Sự thừa thiếu hàm lượng Iot trong cơ thể sẽ gây tác hại cho cơ thể con người như bệnh bướu cổ, chậm phát triển trí tuệ, đần độn
Ngành nông nghiệp ở Nhật bản đã nghiên cứu làm tăng sản lượng lúa khi có mặt một hàm lượng nhỏ Iot và KF [1]
Trang 7Hàm lượng vết Iot thường được xác định bằng các phương pháp đồng vị phóng
xạ, phương pháp Rơn ghen trong mẫu máu, mẫu sinh học [2] hay trong nước tiểu, sữa bằng phương pháp trắc quang động học xúc tác [3]
Để phù hợp với thiết bị phân tích của một phòng thí nghiệm bình thường chúng tôi
đã nghiên cứu tăng độ nhậy xác định Iot bằng phương pháp so màu, một phương pháp mà bất
cứ phòng thí nghiệm phân tích nào cũng có thể thực hiện được
II THỰC NGHIỆM
1/ Thiên bị,hoá chất:
- Máy so màu Jasco model V-530 , cuvet 10 mm
- Dung dịch Iot tiêu chuẩn A 1mg/ml: cân chính xác 1,3082 g KI đã sấy khô ở 400oC rồi hoà tan trong 1 lit nước
- Dung dịch tiêu chuẩn B 10µg/ml : Pha loãng 10 ml dung dịch A trong 1 lit nước
2/ Tính chất chung của Iot trong phương pháp so mầu:
Iot tồn tại trong các hợp chất ở các dạng hoá trị -1, +1, +3, +4, +5, +7 Tuỳ theo hoá trị
mà nó là chất khử hay chất oxy hoá Các phương pháp so mầu để xác định Iot được chia làm hai nhóm
-Nhóm thứ nhất dựa trên phương pháp sử dụng phản ứng oxy hoá tạo ra I2, IO3-, IO4-rồi được xác định
-Nhóm thứ hai là phương pháp chiết so màu cũng dựa trên sự tạo ra I2 rồi xác định trực tiếp hoặc kết hợp với các chất màu hữu cơ
Rất nhiều các nguyên tố ảnh hưởng đến xác định Iot, nên loại chúng khỏi Iot bằng một
số dung môi như CCl4, CHCl3, Toluen, Benzen hay bằng cách cất thông thường để tách Iot sau khi khử IO3-, IO4- thành I2 hay oxy hoá I- thành I2 bằng Clo, Nitrit, Permanganat…
Trang 83/ Hướng nghiên cứu:
Để tăng độ nhạy xác định hàm lượng vết Iot chúng tôi đã nghiên cứu theo hướng nhóm thứ hai : chiết so màu theo lần lượt các phản ứng mầu của Iot và đi đến kết luận như sau: 1/ Dung dịch có I- sau khi oxy hoá bằng NaNO2 trong môi trường H+ tạo ra I2 rồi phản ứng với dung dịch hồ tinh bột tạo mầu xanh tím đo mầu ờ bước sóng cực đại λ = 610 nm Độ nhậy của phương pháp xác định đạt 2mg/lít
2/ Dung dịch I- sau khi oxy hoá bằng NaNO2 đo mầu ở dạng I2 hay dạng (I2I)- ở bước sóng cực đại λ = 370 nm hoặc chiết dung dịch này bằng CCl4 Trong pha hữu cơ Iot có mầu đỏ tía ,đo mầu ở bước sóng cực đại λ = 5 10nm, độ nhậy phương pháp đạt 1,5 mg/lit
3/ Tăng độ nhậy của hợp chất (I2I)- bằng cách tạo phức kép với briliant xanh rồi chiết phức mầu với Toluen và đo mầu ở bước sóng cực đại λ = 640 nm, độ nhậy phương pháp đạt 0,5 mg/lit
4/ Tăng tiếp độ nhậy của phức kép (I2I )briliant xanh bằng cách cho thêm KBr để tạo (I2Br)briliant xanh rồi chiết bằng Toluen và đo mầu ở bước sóng cực đại λ = 640 nm Độ nhậy của phương pháp đến lúc này đã đạt được đến 0,02 mgI/lit
Cơ chế tăng độ nhậy từ phản ứng phần 3/ sang phần 4/ được giải thích như sau:
Giả sử trong dung dịch có nI
-ở phần 3/ phản ứng xây ra như sau
nI- + NO2- + briliantxanh + H+ => n/3 (I2I)-briliant xanh (1)
ở phần 4/ phản ứng xây ra như sau
nI- + NO2- + Br + briliantxanh + H+ => n/2 (I2Br)- briliant xanh (2)
So sánh phản ứng (1) và (2) ta thấyn/2 (I2Br)- briliantxanh > n/3 (I2I)- briliantxanh (3)Vậy nên độ nhậy của phương pháp đã được tăng lên
Sau khi khảo sát tìm điều kiện tối ưu cho phản ứng ở phần 4/ chúng tôi đã tìm được khoảng tuyến tính của phương pháp từ 0,02 - 0,4 mgI /lit và đưa ra quy trình xác định Iot như sau
4/ Quy trình phân tích:
Trang 94 1 Chuẩn bị mẫu
- Mẫu nước ngọt, nước biển, nước khoáng lấy 100ml xác định trực tiếp
- Mẫu môi trường như bùn biển, mẫu bị nhiễm Iot, đun 10 g mẫu trong 100 ml dung dịch Na2CO3 5%
- Mẫu Iot hữu cơ hy Iot trong các chất hữu cơ như lương thực, sữa, rau quả, động vật .phân huỷ 5 g mẫu bằng KOH ở 600-650oC, rồi chuyển ra môi trường nước
4.2 Quy trình xác định :
Sau khi chuẩn bị mẫu, lấy mẫu khoảng từ 1 - 4 µI- vào phễu chiết 250ml, lần lượt cho KBr, H3PO4, NaNO2 và thêm nước đến khoảng50 ml, lắc kỹ Sau đó thêm vào dung dịch này thuốc thử briliant xanh và chiết dung dịch trong khoảng 30 giây với dung môi Toluen Đo mầu pha hữu cơ ở bước sóng cực đạiλ = 640 nm
Kết quả của mẫu được tìm từ đường chuẩn , đường chuẩn này được dựng từ dung dịch iot tiêu chuẩn từ 0,05 -0,4 mg/lit có phương trình tuyến tính
Abs = 2,8473 conc (4)
Trong đó: Abs là số đo độ hấp thụ
m lượng Iot, mg/lit
2,8473 hệ số góc của đường chuẩn
III ÁP DỤNG THỰC TẾ:
Chúng ta đã áp dụng quy trình phân tích trên để phân tích hàm lượng iot trong nhiều
đối tượng mẫu Ví dụ như xác định hàm lượng iot trong các mẫu muối.Ở thị trường Việt Nam.
Hàm lượng Iot trong các loại muối trên thị trường
STT Tên mẫu mg Iot/kg
4 Mẫu bột canh Hải Châu có Iot 27,0
5 Mẫu nước biển ở Việt Nam
Trang 10
Trên thế giới, trong vòng gần chục năm nay các nước đã áp dụng phun Iot dưới dạng iodua hay iodat vào muối ăn hay cấp vào nguồn nước uống Nhu cầu của mỗi cá nhân hàng ngày cần 50µg Iot Tiêu chuẩn muối có Iot của một số nước:
Tiêu chuẩn của Thuỵ Sĩ phải đạt 5 mgIot/kg muối
- - - Đức - 15-25 mg/kg - Pháp - 10-15 mg/kg
- - Ý - 24-42 mg/kg - - Tây Ban Nha - 51-69 mg/kg Còn các nước khác như Mỹ,Đan Mạch, Hà Lan thêm iot vào nước uống với nồng độ
50µg Iot/li, lượng nước cần cho cơ thể cá nhân thông qua ăn ,uống cỡ 1,5 lit/ ngày Ở Sicil nước
Ý người ta đã tổng kết, nhờ đưa thêm lượng iot vào thức ăn cho trẻ em bị bệnh bướu cổ đang đi học, sau bốn năm người bị bệnh đã giảm từ 55% xuống còn 6%
IV KẾT LUẬN:
Nghiên cứu một cách hệ thống các phương pháp so mầu xác định hàm lượng vết Iot từ 0,02 - 2 mgI/ lit và đưa ra quy trình xác định hàm lượng vết Iot đạt đến độ nhậy 0,02mg/lit Phương pháp phân tích trên đơn giản đạt độ nhậy và độ chính xác cao, kết quả ổn định
Bằng phương pháp này đã phân tích cho Viện dinh dưỡng - Bộ Y tế kiểm tra hàm lượng Iot trong muối ăn phục vụ cho chương trình phòng chống biếu cổ và đần độn, xác định hàm lượng Iot trong nước biển và bùn biển phục vụ đề tài điều tra tài nguyên biển ở Việt Nam của Trung tâm Địa chất khoáng sản biển và xác định hàm lượng Iot trong lương thực của Bộ nông nghiệp
Trang 11hơi nước được giữ lại và chỉ còn khí AsH3 đi qua giấy tẩm HgBr2 tạo thành các phức chất Arsen Thủy ngân có màu từ vàng đến cam tùy theo hàm lượng Arsen
II ĐỐI TƯỢNG ÁP DỤNG:
- Nước chấm (nước mắm, magi, xì dầu )
III.DỤNG CỤ,THUỐC THỬ VÀ HÓA CHẤT:
Chú ý : Dụng cụ thí nghiệm phải đảm bảo sạch trước khi xử lí mẫu, dụng cụ thủy tinh phải
3.1.11/ Nút cao su gắn vừa khít vào cổ bình tam giác và có khoan lỗ ở giữa
Trang 123.1.12/ Cột thủy tinh gắn vừa vào nút cao su, cột dài 10cm, đường kính trong của cột 10mm, bên trong cột nhồi bông thủy tinh cao 1,5cm Kế tiếp là cát có tẩm 3,5g Chì axetat
Kế tiếp là bông thủy tinh có tẩm Chì axetat cao 1,5 cm 3.1.13/ Nút cao su có khoan lỗ gắn vừa khít vào đầu cột thủy tinh 3.1.14/ Giấy cát tẩm Thủy ngân Bromua gắn vào lỗ khoan của nút cao su có chiều cao 10 cm, đường kính 1,5 mm.
3.3 Chuẩn bị hóa chất, thuốc thử và chất chuẩn
- Axit HCl (1:1) : Lấy 50 ml HCl đậm đặc cho từ từ vào 50 ml nước cất
- Dung dịch Chì Axetat : Hòa tan 10g Pb(CH3COO)2 .3H2O với 100 ml nước cất
- Cát tẩm Chì Axetat : Cho cát vào dung dịch Chì Axetat ngâm ít nhất 1 tiếng, vớt ra sấy khô, có
- Bông thủy tinh tẩm Chì Axetat : Cho bông thủy tinh vào dung dịch Chì Axetat ngâm ít nhất 1 tiếng, vớt ra sấy khô, có thể để dùng trong 1 tuần
Trang 13- Thủy ngân Bromua : Hòa tan 3 - 6g HgBr2 trong 100 ml rượu etylic 95% hay rượu isopropylic.
- Giấy cát tẩm Thủy ngân Bromua : Cho giấy vào dung dịch Thủy ngân Bromua ít nhất 1 tiếng, vớt ra, để khô ở tủ hút hơi độc, trong tối
Lưu ý: Nên chuẩn bị giấy trước khi làm xét nghiệm Arsen, kết quả nhạy nhất
- Dung dịch Kali Iodua (KI) 15% (w/v) : Hòa tan 15g KI vào 100 ml nước cất, bảo quản trong
- Dung dịch Thiếc Clorua (SnCl2) 40% (w/v) : Hòa tan Thiếc Clorua 40 g trong 100 ml HCl
- Dung dịch chuẩn gốc Arsen (1000 m gAs/1ml) : Cân chính xác 1,320g As2O3 hòa tan với 100
ml nước cất đã pha với 4g NaOH Sau đó thêm nước cất đến vạch 1 lít
Lưu ý : Dung dịch này rất độc cẩn thận khi sử dụng.
- Dung dịch chuẩn trung gian Arsen (10 m g As/1 ml): Hút chính xác 5 ml dung dịch chuẩn gốc Arsen vào bình định mức 500 ml, sau đó thêm nước cất đến vạch
- Dung dịch chuẩn Arsen (1 m g As/1 ml): Hút chính xác 10 ml dung dịch chuẩn trung gian Arsen vào bình định mức 100 ml, sau đó thêm nước cất đến vạch
IV.PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN:
Mẫu trước khi cân phải được đồng nhất
4.1 Chuẩn bị mẫu thử bằng phương pháp ướt
Cân chính xác khoảng 5g mẫu (hoặc hút 5ml bằng pipet bầu nếu là mẫu lỏng) vào bình Kenđan 500 ml, thêm 5 ml HNO3 65% và 2 ml H2O2 30%, đặt trong tủ hút hơi độc 10 phút, đun sôi trên bếp điện đã lót lưới a mi ăng, ban đầu đun nhẹ, sau đun mạnh từ từ cho tới khi dung dịch trong suốt không màu hoặc màu vàng chanh nhạt Nếu sau 20 phút dung dịch vẫn còn màu vàng đậm thì để nguội thêm 5 ml HNO3 65% và
2 ml H2O2 30% tiếp tục đun cho tới màu vàng nhạt, để nguội Dùng toàn bộ dung dịch này để xác định hoặc chuyển vào bình định mức 50 – 100 ml thêm nước cất đến vạch
