Ngoài ihành phần dinh dirỡng và một số thành phần đặc trưng của sản phẩm, các thành phần bổ sung với mục đích lạo cấu trúc và lính chất cảm quan, thì một số thành phần hóa học bị nhiễm v
Trang 1HÀ D U Y Ê N T ư (Chủ bién)
Phân tích Hóa học thực phẩm
NFỈÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
HÀ NÔI - 2009
Trang 2M Ụ C L ỤC
LỜI NÓI Đ À U 3
CHƯƠNG 1 G IỚ I TH IỆU 11
1.1 MỘT SÔ THÀNH PHÀN HÓA HỌC THựC PH ÂM 12
1.1.1 NU Ó C 12
1.1.2 THÀNH PHÂN DINH DƯỠNG CỦA THựC P H Á M 12
1.1.3 CÁC THÀNH PHÀN HÓA HỌC K H Á C 14
1 1.4 MỘT SỐ THÀNH PHÂN GÂY NGỘ Đ ộ c 16
1.2 PHÂN TÍCH THÀNH PHÂN HÓA HỌC THựC PH ẨM 18
1.2.1 LÁY MÃU VÀ BẢO QUẢN M Ẫ U 18
1.2.2 XỬ LÝ M Ã U 19
1.2.3 LỰA CHỌN KỸ THUẬT PHÂN T ÍC H 20
1.2.4 ÁP DỤNG CÁC KỸ THUẬT PHÂN T ÍC H 20
1.2.5 XỬ LÝ SÓ LIỆU 24
CHƯƠNG 2 N Ư Ớ C 26
2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ HÀM LUỢNG N ước, HOẠT Độ N ư ớ c, ĐƯỜNG ĐẢNG NHIỆT HẤP T H Ụ 26
2.2 Sự CÀN THỈÊT PHẢI XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG N ư ớ c 29
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG N ư ớ c VÀ HOẠT Đ ộ N ư ớ c TRONG T H Ụ t PHẮM ' ' 30
2.3.1 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG N ư ớ c T U Y Ệ T Đ Ó I 30
2.3.2.PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HOẠT Đ ộ N ư ớ c CỦA THựC PH ÁM 33
2.4 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG ĐẢNG NHIỆT HẤP THỤ VÀ PHẢN HÁP T H Ụ 35
CHƯƠNG 3 P R O TEIN 39
3.1 ĐẠI CƯƠNG VÈ NGHIÊN c ử u CÁU TRÚC PHÂN T Ử PROTEIN 39
3.2 MỘT SỐ TÍNH CHẢT QUAN TRỌNG CỦA PROTEIN 40
3.2.1 KHÓI LƯỢNG VÀ HÌNH DẠNG PHÂN TỬ PRO TEIN 41
3.2.2 TÍNH CHÁT LƯỠNG TÍNH CỦA AXIT AMIN VÀ PROTEIN 44
3.2.3 TÍNH CHÁT DUNG DỊCH KEO PROTEIN, s ự KÉT TỦA PROTEIN 46
3.2.4 KHẢ NĂNG HẨP THỰ TIA TỬNGOẠI CỦA DUNG DỊCH PROTEIN 48
Trang 33.2.5 CÁC PHẢN ÚÌ^ỈG THƯỜNG DÙNG DỊNH TÍNH, ĐỊNH LƯỢNG AX IT AMIN
VÀ PROTEIN 1 ’ „49
3.3.THỤ’C HÀNH 53
CHƯƠNG 4 E NZI M 64
4.1 GIỚI TH iỆ U 64
4.2 MỘT SÓ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HOẠT L ự c E N Z iM 67
4.2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐO Đ ộ NHỚT 67
4.2.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN c ự c KÊ 67
4.2.3 PHƯƠNG PHÁP ÁP KÊ 67
4.2.4 PHƯƠNG PHÁP PHỔ QUANG KÊ 68
4.2.5 PHƯƠNG PHÁP CHUÂN Đ ộ LIÊN T Ụ C 68
4.2.6 PHƯƠNG PHÁP SẮC K Ý 68
4.2.7 PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 69
4.2.8 NHŨÌ^iG ĐIỀU L ư u Ý KHI XÁC ĐỊNH HOẠT Đ ộ E N Z IM 71
4.2.9 CHUÂN BỊ DUNG DỊCH ENZIM ĐẺ XÁC ĐỊNH HOẠT Đ ộ x ú c TÁC 72
4.3.THỤ'C H ÀN H 72
4.3.1 ENZIM PROTEOLITIC 73
4.3.2 KIỂM TRA HOẠT ĐỘ CỦA CÁC CHÊ PHÂM ENZIM A M IL A 2 A TRONG CÔNG NGHIỆP ; ^ 80
4.3.3 XÁC ĐỊNH HOẠT L ự c ENZIM XENLULAZA 94
4.3.4 ENZIM C A T A L A Z A 98
4.3.5 ENZIM PERO XIDAZA 99
4.3.6 ENZIM L IP A Z A 102
4.3.7 XÁC ĐỊNH HOẠT L ự c ENZ1M TRONG NÂM MEN BÁNH M Ì 105
CHƯƠNG 5 G L U X I T 111
5.1 ĐỊNH LƯỢNG G LUXIT BẤNG PHƯƠNG PHÁP s o M À U 111
5.1.1 N G U Y Ê N T Ấ C s o M À U 111
5.1.2 XÁC ĐỊNH C Á C HEXOZA BẢNG PHƯƠNG PHÁP s o M À U 115
5.2 XÁC ĐỊNH BẤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN c ự c 117
5.2.1 NGUYÊN T Ấ C 117
5.2.2 THỰC H ÀN H 119
Trang 45.3 PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 125
5.3.1 CHUÂN BỊ NGUYÊN LIỆU TRƯỚC KHI PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN ĐƯỜNG 125
5.3.2 T H Ụ t HÀNH 125
5.4 ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƯỢNG GLUXIT BẢNG PHƯƠNG PHÁP SẮC K Ý 137
5.4.1 SẮC KÝ TRÊN G IÂ Y 137
5.4.2 SẮC KÝ LỚP MỎNG 141
5.4.3 SẮC KÝ CỘT 141
5.4.4 SẨC KÝ CHẮT LỎNG ÁP L ự c CAO ( H P L C ) 142
5.4.5 SẤC KÝ K H Ì 142
5.5 XÁC ĐỊNH GLUXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP E N Z IM 143
5.5.1 ĐỊNH LƯỢNG CÁC O ZA 143
CHƯƠNG 6 LIPIT .149
6.1 GIỚI THIỆU 149
6.1.1 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẨT CỦA DÂU M Ỡ 150
6.1.2 CÔNG NGHỆ SÀN XUÁT DẢU THựC V Ậ T 153
6.1.3 KIẺM TRA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DÀU THựC V Ậ T 155
6.2 PHẦN T H ự C H À N H 160
6.2.1 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẮT BÉO 160
6.2.2 XÁC ĐỊNH THÀNH PHÀN CHẤT BÉO 164
6.2.3 XÁC ĐỊNH CHẨT LƯỢNG CHẤT BÉO 177
6.3 KIÉM TRA CHÁT LƯỢNG DẢU BÉO SAU QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ 183
CHƯƠNG 7 C HẤ T T H ƠM 187
7.1.G1Ớ1 THIỆU 187
7.2 NHŨÌMG PHƯƠNG PHÁP CHIÊT CHẤT THƠM 188
7.2.1 PHƯƠNG PHÁP KHÔNG GIAN ĐÀU (PHƯƠNG PHÁP HEAD-SPACE) 188
7.2.2 PHƯƠNG PHÁP CHIÉT NHŨ^NG CHÁT BAY HƠI TRONG DUNG DỊCH BẰNG CHU>JG CÁT ' 190
7.2.3 PHƯƠNG PHÁP TRÍCH L Y 192
7.2.4 PHƯƠNG PHÁP LlKENS - NICKERSON 195
7.2.5 CÔ Đ Ặ C 196
Trang 57.2.6 PHƯƠNG PHÁP PHÂN ĐOẠN VÀ NHẬN BIÉT 197
7.3 PHẦN THỰC H À N H 199
CHƯƠNG 8 V I TA M IN .205
8.1.GIƠ1 THIỆU 205
8.2 CAROTEN VÀ V ITA M IN A 206
8.3 N H Ó M V I T A M I N c , BI VÀ B 2 211
CHƯƠNG 9 A L C A L O I T VÀ PHENOL 222 9.1 CÁC CHÁT A L C A L O IT 222
9.1.2 NGUYÊN TẮC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIÊT ALCALOIT TÙ' THựC V Ậ T 223
9.1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG A LC A LO IT 224
9.1.4 PHÀN THỰC H À N H 226
9.2 HỢP CHẤT PHENOL THựC V Ậ T 232
9.2.1 VA I TRÒ VÀ Ý NGHĨA CÙA HỢP CHÂT PHENOL THựC V Ặ T 232
9.2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẤT PHENOL 232
9.2.3 PHÀN THỰC H À N H 233
CHƯƠNG 10 MỘT SỐ CHẤT v ô c ơ GÂY ĐỘC .241
10.1 U lố l TH ÌỆU 241
10.2 T HỰ C H À N H 245
10.3 XÁC ĐỊNH KIM LOẠI NẶNG BÀNG PHƯƠNG PHÁP c ự c PHÓ 264
10.3.1 KHÁI NIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP c ự c PHỔ 264
10.3.2 N G U Y ÊN T Ắ C 264
10.3.3 CÁCH TIÊN H ÀN H 265
10.3.4 CHUÂN BỊ DUNG DỊCH XÁC ĐỊNH 266
CHƯƠNG 11 T Ổ N D ư VÀ NHI ÊM TẠP ĐỘC T ố 271
11.1.GIỔl TH IỆ U 271
11.2 D ư LƯỢNG THUÓC BẢO VỆ THựC VẬT 271
11.2.1 GIỚI TH IỆ U 271
11.2.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN T ÍC H 272
11.2.3 THỰC H À N H 275
11.3 CHÁT KÍCH THÍCH TÃNG TRƯỜNG 277
Trang 611.3.1 GIỚI TH IỆU 277
11.3.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN T ÍC H 277
11.3.3 THỰC HÀNH 277
11.4 CHẤT KHÁNG SINH 279
11.4.1 G iớ i TH IỆU 279
11.4.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN T ÍC H 280
11.4.3 THỰC H ÀN H 282
11.5 CHẤT DIỆT K H U Â N 285
11.5.1 GIỚI TH IỆ U ' 285
11.5.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN T ÍC H 285
11.5.3 THỰC H ÀN H 288
11.6 ĐỘC TÓ VI N Á M 293
11.6.1 GIỚI TH IỆ U 293
11.6.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN T ÍC H 293
11.6.3 THỰC HÀNH 297
11.7 MỘT SÓ THÀNH PHÂN K H Á C 301
11.7.1 GIÓI TH IỆU 301
11.7.2 CHÁT 3-MCPD VÀ M E LA M IN 302
11.7.3 NITRIT, NITRAT VÀ SO2 302
11.7.4 THỰC H ÀN H 306
TÀI LIỆU T H A M KHẢ O .321
Trang 7Chươỉìg 1
GIỚI THIỆU
Thực phẩm là sản phẩm có nguồn gốc từ động, thực vật mà con người dùng
để ăn, uống cho nhu cầu sống, vận động và phát triến của cơ thể Thực phẩm là loại sản phẩm phố biến nhất liên quan đến hoạt động sống của con người Hầu hết các
đồ ãn, đổ uống mà con người sử dụng đều có thể gọi là thực phẩm
Thực phẩm có những thuộc tính đặc Irưng về mặt lý học, hoá học, hoá lý, hoá sinh, sinh học và cảm quan Hầu hết các đặc tính này có nguồn gốc từ nguyên liệu chế biến nhưng cũng có thể được bổ sung vào hay sinh ra hoặc bị nhiễm trong quá trình trổng trọt, chăn nuôi, chế biến Ngoài ihành phần dinh dirỡng và một số thành phần đặc trưng của sản phẩm, các thành phần bổ sung với mục đích lạo cấu trúc và lính chất cảm quan, thì một số thành phần hóa học bị nhiễm vào thườiig là ỉdìông mong muốn V ì vậy việc phân tích toàn diện các ihành phần hóa học và phụ gia llìực phẩm là rất quan trọng để đánh giá chất lượng một sản phẩm Quá trình phân lích này được thực hiện nghiêm ngặt lừ khâu nguyên ỉiệu đến quá trình chế biến, bảo quản và phân phối sản phẩm tới lay người tiêu (lùng
Tất cả các Ihuộc tính lý, hoá, sinh của các thành phần thực phấm đều có thế
do được, biểu diễn đirợc dưới dạng các thông số cụ thế Việc phân tích, đo đạc và định lượng các ihành phần hóa học thực phấm ngày càng được chú trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm hoặc nghiên cứu và tạo sản phẩm mới Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, các phương pháp phân lích ngày càng phát triển hơn, hiện đại hơn và có độ chính xác cao hơn, góp phần đắc lực cho việc kiểm tra chất lượiig và quản lý sản xuất
11
Trang 81.1 MỘT SỐ THÀNH PHẦN HÓA HỌC THỰC PHẨM
Trong khuôn khổ cùa cuốn giáo trình này, chúng tôi g iới thiệu các phương pháp phân tích thôiig dụng để phân tích một sô' thành phần hóa học trong thực phẩm
1.1.1 NƯỚC
Nước là thành phần quan trọng trong lioạt động sống của lế bào động và thực vật K hi đã được sơ chế hoặc chế biến thành sản phẩm thực phấm tùy loại thực phẩm mà hàm lượng nước rất khác nhau Ngũ cốc từ 10 - 20%, th ịt từ 60 - 70%, rau quả từ 80 - 95% Nước không cung cấp năng lượng nhưng giữ vai trò ổn định hàm lượng nước, ổn định cấu trúc đặc trưng của sản phẩm Trong thirc phẩm nước ở dạng liên kết và dạng tự do Nước tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển và làm hỏng thực phẩm vì vậy xác định hàm lượng và hoạt độ của nước trong thực phẩm là rất quan trọng
1.1.2 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG CỦA THựC PHẨM
Thành phẩn dinh dưỡng trong thực phẩm là các chất trực tiếp tham gia vào sự sinh trường, phát triển của cơ thế’ và sinh năng lượng trong quá trình tiêu hóa Con người tồn tại và phát triển nhờ các chất dinh dưỡng Các chất dinh dưỡng bao gồm:
Protein là thành phần chính cùa thực phẩm nguồn gốc động vật như thịt, cá, trứng và mộl số thực vật như các loại đậu l ’heo mức tiêu thụ thực phẩm thông thường, prolein cung cấp khoảng 10-15% năng lượng Năng lượng do Ig protein
bao gồm các axit amin kết hợp với nhau qua liên kết peptit K hối lượng phân tử của Protein khoảng từ hơn mười nghìn đến hàng trăm nghìn dalton hoặc lớn hơn nữa Các phân tử này có dạng hình cầu hoặc dạng hình sợi Hai dạng phân tử này có một số tính chất khác nhau, trong đó dạng hình cầu tan trong nước hoặc dung dịch muối loãng, rất hoạt động về mặt hoá học, hầu hết nhóm này có hoạt tính xúc tác - hoạt tính enzim M ỗi enzim có khả năng xúc tác cho một số phản ứng nhất định
Trang 9Hoạt động xúc tác cùa enzim được tính thông qua tốc độ chuyên hoá của cơ chất hoặc tốc độ tích tụ sản phẩm tạo thành Bàng 1.2a cho hàm lượng protein trong một
số loại thực phẩm
Báng 1.2a. Hàm lượng protein trong một số thực phẩm
Nhóm thịt, cá, sữa Hàm lượng (%; Nhóm đậu, lương thực Hàm lượng (%) Thịt bò
Thịt gà
Thịt lợn
Gan bò
Gan lợn
Cá
Trứng
Sữa bò
21
20
1 8 - 2 2
22
19,8
1 7 - 2 0
1 3 -1 4 ,8
3 ,5 - 3 ,9
Đậu tương Lạc
Đậu xanh Đậu Hà Lan Bột mì Ngô Gạo nếp Gao tẻ
36,8 24,3
22
21,6
7 , 8 - 8
8 0 - 10
8,2 7.6
G lu xit là một trong những thành phần chính trong thực phẩm nguồn gốc thực vật, thường tồn tại ở dạng monosacarit và polysacarit G luxit chiếm tới 80-88% chất khô và là thành phần dinh dưỡng quan trọng và chủ yếu trong khẩu phần ăn G luxit cung cấp khoảng 65-70% năng lượng trong khấu phần ăn thông thường, nảng lượng cung cấp từ Ig là 4 kcal
G lu xit được cấu tạo từ các nguyên tử c, H, o Các monosacaril (đường đơn)
dễ tan trong nước, có vị ngọl Bảng 1.2b cho hàm lượng g lu x it trong một số thực phẩm quan trọng
Bảng 1.2b. Hàm lượng gluxit tổng số trong một số thực phẩm
Nhóm lương thực Hàm lượng (%) Nhóm đậu, quả Hàm lượng (%)
• L ip it
L ip it hay còn gọi là chất béo là thành phần chính của mỡ động vật, dầu thực vật và có nhiều trong m ộl số thực phẩm nlur thịt, trứng, sữa, phomat L ip it là thành
13
Trang 10phần có giá trị dinh dưỡng cao vì là thức ăn giàu năng lượng, năng lượng cung cấp bởi một đơn vị khối lượng chất béo lớn gần gấp 2 lần m ộl đơn vị khối lượng tương đương cỉia g liix it và protein Ig lip it có thể cung cấp 9 kcal trong khi Ig protein hoặc Ig g lu xit chi cho 4 kcal về cấu trúc hóa học lip it là hỗn hợp các ester của của glycerin và các axit béo Hàm lượng lip it trong một số thực phẩm cho trong bảng
1.2c
Bảng 1.2c. Hàm lượng lipit trong một số thực phẩm
Thịt, cá, sữa Hàm lương % Hat dầu và đâu Hàm lương % Thịt lợn
Trứng gà
Thịt gà
Sữa bò tươi
Thịt bò
Gan lợn
Cá chép
21.5
11.6
7.5 4,4 3.8 3.6 3.6
Hướng dương Cùi dừa Lạc nhân Đậu tương Đậu côve Đậu Hà Lan Đàu xanh
6 4 , 3 - 6 6 , 5
6 2 , 9 - 7 4 , 0
4 0 , 2 - 6 0 , 7
23, 5 1,7 1,3
1,0
1.1.3 CÁC THÀNH PHẦN HÓA HỌC KHÁC
Chấl thơm là một tổ hợp các chất hóa học có trong sản phẩm thực phẩm, khi bay hơi thì làm cho khứu giác cảm nhận được mùi Các chất hóa học đó bao gồm các hợp chất amin, các hợp chất dị vòng, cacbuahydro, tecpen, rượu, aldehyt, xeton Những chất thơm đóng vai trò chủ yếu trong đánh giá chất lượng cảm quan thực phẩm, chúng có nguồn gốc từ nguyên liệu hoặc sinh ra trong quá trình chế biến thực phám và cho phép xác định mùi đặc trưng của sản phẩm
V itam in là một nhóm chất hữu cơ có phân tử tương đối nhỏ, rất cần cho cơ thể sống và sinh trưởng ở liều lượng rất nhỏ Trong cơ thể, vitam in đóng vai trò như những chất xúc tác sinh học Đặc trưng cùa vitam in là không thể thay thế lần nhau
và năng lượng cung cấp bởi vitam in hầu như không đáng kể Các vitannin có cấu trúc và tính chất rất khác nhau Người ta phân vitam in thành hai nhóm, nhóm tan trong nước và nhóm tan trong chất béo V itam in có nhiều trong các loại thịt, cá, trứng, sữa, lương thực, rau và hoa quả Hàm lượng m ột sô' vitam in trong thực phẩm cho trong bảng 1.3
Trang 11Báng 1.3. Hàm lượng vitamin trong một số thực phẩm
Thực phẩm
Caroten
Hàm lương vitamin (mg%)
Thịt lợn
Gan lợn
Gan vịt
Trứng gà
Gạo tẻ
Gạo nếp
Cà chua
Cải sen
Đậu xanh
Hành lá
Cam
Đu đủ chín
6,0
2,96 0,70 0
2,00
0,30 0,06
6,00
0,30 1,5
0,53 0,4 0.44 0,16
0,12
0 J4 0,06 0,05 0,72 0,03 0,08
0,02
0,16
2,11
1,28 0,31 0,04 0,06 0,04 0,10 0,15
0,10
0,03
0,02
2,7 16,2 9,1
0,2
1,9 2,4 0,5
0,8
24
1,0 0,2
1
18 7
0
40 51 4 60 40 54
• A lc a lo it và phenol Hợp chất alcaloit và phenol là các chất kích thích có nhiều trong chè, cà phê, cacao, côca và thuốc lá Tính chất đặc trưng cúa hai nhóm chất này là tính kích thích hệ thần kinh trung ưcoig, ảnh hưởng đến hoạt động của hệ tuần hoàn và hệ hô hấp
- Trong phân tử của hợp chất alcaloit có nhân dị vòng, có chứa nitơ và có mùi, vị đặc trưng K h i dùng thực pliấm có chứa alcaloit, hệ thần kinh bị kích thích mạnh, tăng cường hoạt động cỉia tim, của các cơ bắp và lăng cường sự hô hấp
- Phenol thực vật là một nhóm hợp chất hữu cơ có màu sắc, m ùi, vị đặc trưiig cho sản phẩm V ị đắng của hợp chất phenol trong một số sản phẩm có tác dụng nâng cao giá trị cho sản phẩm Trong quá trình chế biến hợp chất phenol biến đổi tạo màu đặc trưng cho một sổ sản phẩm
Trong thực phẩm, chất khoáng có hàm lượng không lớn nhưng có vai Irò quan trọng tham gia vào thành phần cấu tạo của một số chất hữu cơ Trong sô' nhiều chất khoáng có thể kể đến một số cliất sau:
15
