phương pháp phân tích độ mặn trong thực phẩm

2.1.Nguyên tắc phương pháp Chất xác định là các halogen Cl− ¿¿, Br− ¿¿ được chuyển thành dung dịch, sau đó chuẩn độ trực tiếp bằng dung dịch chuẩn AgNO3 với sự có mặt của chỉ thị K2CrO4

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ MẶN TRONG THỰC PHẨM

1 GIỚI THIỆU 2

2 PHƯƠNG PHÁP MOHR 2

2.1 Nguyên tắc phương pháp 2

2.2 Điều kiện xác định 2

2.3 Quy trình xác định 6

2.4 Công thức tính toán 6

3 PHƯƠNG PHÁP VOLHARD 7

3.1 Nguyên tắc phương pháp 7

3.2 Điều kiện xác định 7

3.3 Quy trình xác định 9

3.4 Công thức tính toán 9

4 PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ 10

4.1 Nguyên tắc phương pháp 10

4.2 Điều kiện xác định 10

4.3 Quy trình xác định 11

4.4.Phương pháp xác định V td 12

3.4.1 Phương pháp đồ thị 12

3.4.2 phương pháp nội suy 13

4.5.Công thức tính toán 13

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ MẶN TRONG THỰC PHẨM

Trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm hiện nay thì độ mặn đóng 1 vai trò rất quan trọng Độ mặn có trong thực phẩm thường có tác dụng để bảo quản, làm gia vị hoắc làm chất tải lạnh trong công nghệ sản xuất Nó có thể có sẵn trong tự nhiên hoặc thêm vào theo qui trình công nghệ dưới dạng muối ăn NaCl Do đó, việc xác định hàm lượng NaCl là 1 chỉ tiêu hoá lý thường gặp khi phân tích các chỉ tiêu hoá lý trong thực phẩm Để xác đỉnh hám lượng NaCl thì có nhiều phương pháp mà một trong những phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phương pháp Mohr, ngoài ra còn có phương pháp Volhard và chuẩn độ điện thế

2.1.Nguyên tắc phương pháp

Chất xác định là các halogen Cl− ¿¿, Br− ¿¿ được chuyển thành dung dịch, sau đó chuẩn độ trực tiếp bằng dung dịch chuẩn AgNO3 với sự có mặt của chỉ thị K2CrO4

(cromatkali) trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu ( hay axit yếu) Điểm tương đương nhận được khi xuất hiện kết tủa đỏ gạch

Phản ứng chuẩn độ:

Ag+ ¿¿ + X− ¿¿ = AgX  ( trắng ) Phản ứng chỉ thị:

2 Ag+ ¿ ¿ + CrO42−¿¿ = Ag2CrO4 ( đỏ gạch ) 2.2.Điều kiện xác định

diện rồi đồng nhất mẫu và lấy một thể tích mẫu xác định ban đầu đem vô cơ

hóa mẫu bằng acid H2SO4 đậm đặc với sự có mặt chất xúc tác và nhiệt độ thích hợp nhằm loại trừ các hợp chất hữu cơ gây ảnh hưởng xấu đến quá trình xác định

độ đạm cao Dùng nhiệt độ cao để loại trừ các hợp chất hữu cơ, các chất mang màu có trong thực phẩm Điều này giúp chúng ta tránh được sai số trong nhận màu tại điểm tương đương trong chuẩn độ Trong trường hợp này phải tiến hành thong qua ba giai đoạn đó là than hóa, tro hóa và hòa tan tro sau

loại bỏ các hợp chất dễ cháy gây ảnh hưởng xấu đến thiết bị tro hóa sau này, có thể gây hỏa hoạn rất nguy hiểm và làm mất mẫu

Điều kiện kỹ thuật: Mẫu được cho vào chén nung và được nung trên bếp điện ở nhiệt độ từ 250 - 350℃ nhằm loại trừ sơ bộ các hợp chất dễ cháy Vì vậy dụng

cụ dùng để than hóa phải chịu nhiệt độ cao, nhiệt độ phải phân bố điều, thong thường sử dụng chén nung sứ có đáy lớn Tiến hành than hóa cho đến khi mẫu chuyển thành than đen và đến hết khói trắng Vì khói thoát ra trong quá trình than hóa thường rất độc nên tiến hành than hóa trong tủ hút Mẫu sau khi than hóa thường dễ bị mất mẫu nên trong quá trình thao tác phải thực hiện ở nơi không có quạt

 Điều kiện tro hóa: Là nhằm loại bỏ triệt để các hợp chất hữu cơ còn lại sau giai đoạn than hóa

Điều kiện kỹ thuật: Sauk hi lấy mẫu đã than hóa được cho vào lò nung điều chỉnh nhiệt độ 550 - 650℃ Để đảm bảo về mặt thiết bị nhiệt độ trong lò nung phải tăng từ từ cho đến nhiệt độ cần thiết Khi nhiệt độ trong lò nung đạt tới nhiệt độ cần thiết thì cần phải ổn định nhiệt trong suốt quá trình nung do đó không được mở cửa lò nung vì có sự trao đổi nhiệt đột ngột giữa thiết bị và môi trường sẽ gây ảnh hưởng xấu đến thiết bị và người sử dụng Để biết được thời điểm kết thúc giai đoạn tro hóa thì dựa vào màu sắc của tro Nếu mẫu tro trắng thì thời điểm tiến hành tro hóa kết thúc Nếu mẫu tro không trắng thì lấy mẫu ra để nguội chovào vài giọt H2O2 30% hoặc HNO3 (đđ) rồi tiến hành nung lại cho đến tro trắng hoàn toàn

 Điều kiện hòa tan tro: Để tránh khả năng thủy phân một số ion kim loại trong mẫu nên tẩm ướt tro bằng HNO3 6N Sau đó hòa tan tro bằng nước cất hai lần rồi tiến hành lọc, rửa và định mức đến thể tích phù hợp, rút ra một thể tích chính xác đem chuẩn độ

Cl− ¿¿, Br− ¿¿, … )

2− ¿¿, chẳng hạn như Ba2+ ¿¿, Pd2+ ¿¿, Bi3 + ¿¿

Một số các ion khác có khả năng kết tủa với Ag+ ¿¿ cũng gây cản trở như CO32− ¿ ¿,

PO43− ¿¿, S2− ¿¿ Loại trừ ion CO32−¿ ¿, S2− ¿¿ bằng cách axit hóa dung dịch mẫu sẽ tạo thành

H2CO3, H2S bay hơi Đối với ion PO43−¿¿ loại trừ bằng cách kết tủa muối phốtphát, thường dùng dung dịch Ca(NO¿ ¿ 3)2¿

 Các phân tử, ion có khả năng tạo kết tủa với Ag+ ¿¿ là NH3, S2O32−¿ ¿, CN− ¿¿ sẽ gây ảnh hưởng

Ag+ ¿¿ + Cl− ¿¿ = AgCl 

AgCl + 2 NH3 = Ag(NH¿ ¿ 3)2Cl¿ ( tan )

AgCl + S2O32−¿ ¿ = ¿ ¿ ¿

Loại trừ các ảnh hưởng này bằng cách tiến hành trong môi trường axit Có nghĩa

là không dùng phương pháp Mohr trong những trường hợp này

 Điều kiện đối với dung dịch chuẩn

được pha từ AgNO3rắn Nhằm đạt được điều kiện tối ưu cho dung dịch chuẩn trong chuẩn độ để phản ứng định lượng, nồng độ AgNO3 phải chính xác và đủ lớn

để có kết tủa định lượng

 Đặc điểm: AgNO3 là chất rắn không bền với ánh sáng, nhiệt độ và có tính oxy hóa, dễ tan trong nước khi pha thành dung dịch, độ chuẩn rất dễ thay đổi theo thời gian, do đó cần phải hiệu chỉnh trước khi sử dụng

muốn Cân chính xác lượng cân, hòa tan bằng nước cất hai lần không chứa ion ảnh hưởng sau đó định mức chính xác trong bình định mức tối màu với chính dung môi hòa tan Dụng cụ pha chế dung dịch chuẩn đều bằng thủy tinh màu nâu

 Bảo quản: Dung dịch AgNO3 được bảo quản trong chai màu nâu,tránh tiếp xúc với ánh sáng, không khí, nhiệt độ cao, để nơi thoáng mát

(99,95%) có nồng độ tương đương để hiệu chỉnh dung dịch chuẩn AgNO3 Chỉ thị

sử dụng là K2CrO4

 Điều kiện đối với môi trường

 Ánh sáng: Tránh ánh sáng mặt trời, ánh sáng chỉ vừa đủ để quan sát vì AgNO3

phân hủy dưới ánh sáng mặt trời

 Nhiệt độ phòng vì ở nhiệt độ cao kết tủa Ag2CrO4 tan ra

 Nếu môi trường có pH < 6,5 ( trong môi trường acid yếu) xảy ra cân bằng phụ sau

Ag2CrO4 = 2 Ag+ ¿¿ + CrO4

2− ¿¿

CrO42− ¿¿ + H+ ¿¿ = H CrO−4¿¿

Khi tăng độ tan của Ag2CrO4, giảm độ nhạy của chỉ thị

 Nếu môi trường có pH > 8,5 sẽ tạo kết tủa Ag2O màu đen theo phản ứng:

Ag+ ¿¿ + 2OH− ¿¿ = 2AgOH = Ag2O + H2O

Điều này sẽ gây sai số dư khi chuẩn độ

Nếu trong dung dịch có muối amoni, thì ammoniac được giải phóng ra sẽ kết hợp với ion bạc tạo thành phức [Ag(NH¿¿ 3) ¿¿ 2] + ¿¿

¿ ¿ Gây sai số cho phép chuẩn độ

Ag+ ¿¿ + 2NH3 = [Ag(NH¿¿ 3) ¿¿ 2] + ¿¿

¿ ¿

Khoảng pH tối ưu cho phương pháp Mohr là: 6,5 – 8,5 Trong thực tế, người ta

có thể dùng dung dịch đệm NaHCO3 có pH = 8,3 để giữ ổn định pH trong suốt quá trình chuẩn độ

Phương pháp Mohr không thể dùng trong môi trường acid mạnh hoặc kiềm mạnh Nếu dung dịch có môi trường acid thì có thể trung hòa bằng dung dịch

Na2B4O7 hoặc NaHCO3 hoặc NaOH Nếu dung dịch có môi trường kiềm thì phải trung hòa bằng HNO3 Tất nhiên các chất này không được chứa tạp chất clorua

 Điều kiện đối với chỉ thị

Sử dụng muối K2CrO4 làm chỉ thị

 Cơ chế chỉ thị: Dựa trên hiện tượng kết tủa phân đoạn Khi nhỏ từ từ dung dịch

AgNO3 vào dung dịch xác định có chứa ion Cl− ¿¿ , CrO−4¿¿

, kết tủa AgCl (trắng) sẽ xuất hiện trước Khi kết tủa Ag2CrO4màu đỏ gạch xuất hiện thì ion Cl− ¿¿ hầu như không còn trong dung dịch, báo hiệu kết thúc quá trình chuẩn độ

 Về tính chất K2CrO4 là chất chỉ thị kết tủa, tan tốt trong nước và trong môi trường acid Khi tiến hành pha chế phải tiến hành sử dụng nước cất hai lần và phải để 24 giờ sau mới sử dụng vì có cân bằng sau xảy ra:

2 CrO2−4 ¿ ¿ + 2 H+ ¿¿ = Cr2O72− ¿¿ + H2O

 Cần phải tính toán nồng độ dung dịch K2CrO4 sau cho kết tủa Ag2CrO4 màu đỏ gạch xuất hiện đúng điểm tương đương

2.3.Quy trình xác định

Cân chính xác khoảng m gam mẫu (hoặc V mL mẫu) tiến hành sử lý mẫu theo điều kiện xác định ( thông thường mẫu được xử lý theo phương pháp khô) Hòa tan tro và lọc rửa tro bằng nước cất hai lần Dịch qua lọc cho vào bình định mức, với nước cất Kiểm tra lại dung dịch có trung tính không, nếu không thì phải trung hòa Sau đó định mức đến vạch

Cho vào 3 bình nón mỗi bình chứa:

Mẫu: V'mL

K2CrO45%: 3 giọt

Chuẩn độ từ từ từng giọt dung dịch AgNO3 0,1N cho đến khi xuất hiên màu đỏ gạch bền vững Tiến hành chuẩn độ 3 bình trên và lấy kết quả trung bình, từ đó tính

ra hàm lượng NaCl có trong mẫu

2.4.Công thức tính toán

Áp dụng định luật đương lượng kết hợp với thông số ban đầu như thể tích mẫu, khối lượng mẫu, hệ số pha loãng và nồng độ chất chuẩn người ta có thể xác định được độ mặn qui về hàm lượng muối NaCl có trong thực phẩm theo công thức sau: Đối với mẫu thức phẩm lỏng, hàm lượng NaCl tính ra mg/L hoặc g/L:

X(g /l)=mĐ NaCl ( NV ) AgNO3 f 1000

V m

Đối với mẫu thức phẩm rắn, hàm lượng NaCl tính ra g/100g mẫu:

X(g /100 g)=mĐ NaCl ( NV ) AgNO3 f 100

m m

Với:

V: số mL dung dịch chuẩn AgNO3 sử dụng để chuẩn độ

Vm: thể tích mẫu tính bằng mL

mm: trọng lượng mẫu thử tính bằng g f: hệ số pha loãng

3.1 Nguyên tắc phương pháp

Sử dụng kỹ thuật chuẩn độ ngược Thêm một lượng dư chính xác dung dịch chuẩn

AgNO3 dư bằng dung dịch chuẩn SCN− ¿¿ với chỉ thị Fe3 + ¿¿ trong môi trường acid (ph < 3) Điểm tương đương nhận được khi dung dịch có màu đỏ của phức Fe(SCN)2 + ¿¿ Phản ứng của chất xác định:

Ag dư+ ¿¿ + X− ¿¿= AgX

Phản ứng chuẩn độ:

Ag dư+ ¿¿ + SCN− ¿¿ = AgSCN ( trắng)

Phản ứng chỉ thị:

SCN− ¿¿ + Fe3 + ¿¿ = [Fe ( SCN )]2+ ¿ ¿ (phức màu đỏ máu)

3.2.Điều kiện xác định

Cl− ¿¿, Br− ¿¿, … )

 Ion thủy ngân và các chất oxy hóa gây cản trở vì ion thủy ngân làm kết tủa ion

SCN− ¿¿, còn các chất oxy hóa thì oxy hóa SCN− ¿¿

 Điều kiện đối với dung dịch chuẩn

Do trong phương pháp này sử dụng kỹ thuật chuẩn độ ngược nên có 2 dung dịch chuẩn, dung dịch AgNO3 và dung dịch SCN− ¿¿

 Dung dịch AgNO3: Giống như điều kiện đối với dung dịch chuẩn AgNO3 trong phương pháp Mohr

 Dung dịch SCN− ¿¿:

 Dung dịch chuẩn SCN− ¿¿ được pha từ NH4SCN hoặc KSCN rắn

 Hiệu chỉnh: Dùng dung dich chuẩn AgNO3 ( đã được chuẩn hóa) để xác định nồng độ dung dịch SCN− ¿¿ với chỉ thị Fe3 +¿¿ trong môi trường acid

 Bảo quản: Trong chai thủy tinh, để nơi thoáng mát

 Điều kiện đối với môi trường

Môi trường acid ( pH < 3 ) được tạo bởi acid HNO3

Nếu pH  3, Fe3 + ¿¿ mất tác dụng chỉ thị do tạo tủa Fe(OH )3 theo phương trình:

Fe3 + ¿¿ + 3H2O = Fe(OH )3 + H+ ¿¿

Đối với trường hợp xác định độ mặn quy về hàm lượng muối NaCl thì muốn chuẩn độ Cl− ¿¿ thì sau khi kết tủa hết Cl− ¿¿ phải lọc bỏ kết tủa rồi mới chuẩn độ lượng dư Ag+ ¿¿ trong dung dịch lọc bằng SCN− ¿¿ Lý do là T AgCl = 10−10>T AgSCN = 10−12

nên có phản ứng

AgCl + SCN− ¿¿ = AgSCN + Cl− ¿¿

Phản ứng này làm cho màu của [Fe ( SCN )]2+ ¿ ¿ biến mất dần khi ta lắc bình chuẩn

độ Muốn cho màu được bền có thể thêm nitrobenzen vào dung dịch AgCl sẽ hấp phụ nitrobenzene làm cho phản ứng trên chậm lại Lúc này không cần lọc bỏ AgCl nữa

 Điều kiện đối với chỉ thị

Chỉ thị là dung dịch Fe3 + ¿¿ thường dùng phèn sắt III ( Fe¿ ¿ )

 Bản chất: Phản ứng chỉ thị trong môi trường acid

SCN− ¿¿ + Fe3 + ¿¿ = [Fe ( SCN )]2+¿ ¿

 Nồng độ: Dung dịch bão hòa phèn sắt III ( Fe¿ ¿ ), tương ứng với nồng độ 0,25M Khi chuẩn độ thường dùng 1-2mL phèn sắt III trong 100mL hỗn hợp chuẩn độ

H2SO4 đậm đặc (0,5mL), sau đó cho nước vào hòa tan nhằm tránh Fe3 + ¿¿ bị thủy phân và kết tủa

3.3 Quy trình xác định

Cân chính xác khoảng m gam mẫu (hoặc V mL mẫu) tiến hành sử lý mẫu theo điều kiện xác định ( thông thường mẫu được xử lý theo phương pháp khô) Hòa tan

tro và lọc rửa tro bằng nước cất hai lần Dịch qua lọc cho vào bình định mức, với nước cất Kiểm tra dung dịch chỉnh về môi trường acid (pH = 2 – 3)

Cho vào 3 bình nón mỗi bình chứa:

Mẫu: V'mL

Rồi cho tác dụng với một lượng dư chính xác V1dung dịch chuẩn AgNO3 0,1N

Fe3 + ¿¿: 3 giọt

Chuẩn độ mới một lượng dư AgNO3bằng dung dịch SCN− ¿¿ 0,1N (KSCN hoặc

NH4SCN¿cho đến khi xuất hiên phức màu đỏ máu, ghi lại thể tíchV2 Tiến hành chuẩn độ 3 bình trên và lấy kết quả trung bình, từ đó tính ra hàm lượng NaCl có trong mẫu

3.4 Công thức tính toán

Áp dụng định luật đương lượng kết hợp với thông số ban đầu như thể tích mẫu, khối lượng mẫu, hệ số pha loãng và nồng độ chất chuẩn người ta có thể xác định được độ mặn quy về hàm lượng muối NaCl có trong thực phẩm theo công thức sau:

Đối với mẫu thực phẩm lỏng, hàm lượng NaCl tính ra mg/L hoặc g/L:

X = mĐ NaCl(NV ) NaCl f 1000

Đối với mẫu thực phẩm rắn, hàm lượng NaCl tính ra g/100g mẫu:

X = mĐ NaCl(NV ) NaCl f 100

m m =mĐ NaCl¿ ¿ ¿

Với:

V1: số ml dung dịch chuẩn AgNO3 dư sử dụng

V2: số ml dung dịch chuẩn SCN- sử dụng

Vm: thể tích mẫu tính bằng mL

mm: trọng lượng mẫu thử tính bằng g f: hệ số pha loãng

4.1 Nguyên tắc phương pháp

Phương pháp chuẩn độ điện thế là phương pháp phân tích thể tích nhưng khác với phương pháp hóa học ở cách xác định điểm tương tương

Dùng một máy đo điện với cặp điện cực thích hợp nhúng vào dung dịch cần chuẩn

độ

Thực hiện quá trình chuẩn độ và ghi nhận sự thay đổi của thế E hoặc pH của dung dịch trong quá trình chuẩn độ

Từ số liệu E = f(V) hay pH = f(V) ghi nhận được có thể xác định thể tích Vtđ của dung dịch chuẩn theo nhiều cách

4.2.Điều kiện xác định

( như Cl− ¿¿, Br− ¿¿, … )

 Ion thủy ngân và các chất oxy hóa gây cản trở vì ion thủy ngân làm kết tủa ion SCN− ¿¿, còn các chất oxy hóa thì oxy hóa SCN− ¿¿

 Dung dịch AgNO3: Giống như điều kiện đối với dung dịch chuẩn AgNO3

trong phương pháp Mohr

 Điện cực chuẩn hay điện cực so sánh

Là điện cực có thế không đổi trong quá trình chuẩn độ, thông dụng nhất là điện cực calomel Cấu tạo: một dây platin nhúng trong hỗn hợp (Hg+Hg2Cl2) và tiếp xúc với dung dịch dẫn điện bằng một dung dịch điện ly KCl hay HCl có nồng độ xác định:

25oC)

25oC)

Điện cực calomel chứa Hg nên có khả năng gây ô nhiễm môi trường và vì vậy càng ngày chúng càng ít được sử dụng (được thay thế bằng các điện cực chuẩn Ag/AgCl)

 Điện cực chỉ thị

Là điện cực có thế thay đổi theo nồng độ của một ion nào đó trong dung dịch phân tích Có nhiều loại điện cực chỉ thị khác nhau:

 Điện cực kim loại trơ (Pt, Au, C, ): chỉ đóng vai trò trao đổi điện tử với dung dịch (dùng trong các phản ứng oxy hóa-khử)

trao đổi điện tử với dung dịch chứa cation của kim loại tương ứng, thường dùng cho quá trình chuẩn độ tạo tủa (hoặc tạo phức)

 Điện cực màng thủy tinh: là điện cực có màng thủy tinh đặc biệt có khả năng trao đổi [H+] với dung dịch, cấu tạo bởi một dây Pt nhúng trong dung dịch HCl chứa trong một bầu thủy tinh đặc biệt và mỏng Thế của điện cực phụ thuộc vào nồng độ [H+] trong

dung dịch được xác định bằng biểu thức :

4.3.Quy trình xác định

Ở thí nghiệm xác định độ mặn trong thưc phẩm với chất xác định là NaCl ta dùng thế điện cực chuẩn là Na/NaCl và điện cực chỉ thị là điện cực kim loại không trơ Khi thêm AgNO3 vào dung dịch phân tích, thế điện cực Ag/AgNO3 nhúng vào dung dịch này so với điện cực so sánh sẽ thay đổi tùy thuộc vào sự thay đổi nồng độ

Cl- trong dung dịch Trước điểm tương đương, thế đo được phụ thuộc vào nồng độ Cl -trong dung dịch Tại điểm tương đương thế điện cực thay đổi đột ngột do nồng độ Cl -giảm đột ngột Thế điện cực sau điểm tương đương phụ thuộc nồng độ Ag+ thêm vào Khi đó trên đường cong chuẩn độ ta sẽ thu được bước nhảy thế ứng với điểm tương đương của nồng độ Cl