xác định hàm lượng canxi , magie bằng phương pháp phức chất, xác định tổng sắt bằng phương pháp phổ hấp thu nguyên tử, phân tử

xác định hàm lượng khoáng trong thực phầm: xác định hàm lượng canxi magie bằng phương pháp phức chất, xác định tổng sắt bằng phương pháp hấp thu phổ nguyên tử AAS, phương pháp hấp thu phổ phân tử uvvis

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

-o0o -

PHÂN TÍCH CÁC HỢP CHẤT VÔ CƠ KIM LOẠI TRONG THỰC PHẨM

GVHD: GVC Tán Văn Hậu Lớp: 08DHHH5

SVTH:

1 Nguyễn Thị Yến Nhi 2004170105

2 Hồ Thị Thu Thảo 2004170161

Tp Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2020

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT KHOÁNG 1

1.1 Khái niệm chất khoáng 1

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH CANXI, MAGIE 4

2.1 Giới thiệu Canxi và Magie và phương pháp phân tích Canxi và Magie 4

2.1.1 Canxi (Ca) 4

2.1.2 Magie (Mg) 4

2.1.3 Các phương pháp phân tích Ca, Mg 5

2.2 Phân tích độ tro 5

2.2.1 Định nghĩa 5

2.2.2 Phương pháp xác định độ tro 6

2.3 Phân tích hàm lượng tổng Canxi và Magie theo PP phức chất 7

2.3.1 Phương pháp xác định 7

2.3.2 Nguyên tắc 8

2.3.3 Dụng cụ - hóa chất – thiết bị 8

2.3.4 Điều kiện xác định 9

2.3.5 Quy trình thực hiện (Sữa bột) 10

2.3.6 Cơ chế phản ứng 10

2.4 Phân tích hàm lượng riêng Canxi và Magie theo phương pháp phức chất 11

2.4.1 Nguyên tắc 11

2.4.2 Dụng cụ - hóa chất - thiết bị 11

2.4.3 Điều kiện xác định 12

2.4.4 Quy trình thực hiện (Sữa bột) 12

2.4.5 Cơ chế phản ứng 13

2.5 Tính toán hàm lượng Ca2+ và Mg2+ theo PP phức chất 13

2.6 Phân tích hàm lượng Canxi theo phương pháp oxalat 14

2.6.1 Phương pháp xác định 14

2.6.2 Nguyên tắc 14

2.6.3 Dụng cụ - hóa chất – thiết bị 14

2.6.4 Điều kiện xác định 15

2.6.5 Quy trình thực hiện 15

2.6.6 Cơ chế phản ứng 15

2.6.7 Tính toán hàm lượng Ca2+ theo phương pháp oxalat 16

CHƯƠNG III : TỔNG QUAN SẮT 17

3.1 khái niệm sắt (Fe) 17

3.1.1Công dụng của Sắt 17

3.1.2Nhu cầu của sắt đối với cơ thể 17

3.1.3Sự hấp thu và chuyển hóa sắt trong cơ thể 19

CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH TỔNG SẮT 22

4.1 Phân tích tổng sắt bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv-vis 22

4.1.1 Nguyên tắc 22

4.1.2 Điều kiện xác định 22

4.1.3 Quy trình xác định 23

4.1.4 Tính toán: 23

4.2 Phân tích tổng sắt bằng phương pháp phổ nguyên tử AAS (TCVN 10916 : 2015) 24

4.2.1 Phạm vi áp dụng 24

4.2.2 Tiêu chuẩn trích dẫn 24

4.2.3 Nguyên tắc 24

4.2.4 Điều kiện xác định 24

4.2.5 Cách tiến hành 25

4.3 Tính kết quả 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Hàm lượng khoáng trong cơ thể người 1

Bảng 2 Hàm lượng khoáng trong một số thực phẩm (mg/100g) 1

Bảng 3 Hàm lượng khoáng bị mất trong một số thực phẩm (mg/100g) 2

Bảng 4 Nhu cầu Sắt khuyến nghị 18

Bảng 5 Các chất hỗ trợ hấp thu sắt 21

Bảng 6 Dãy chuẩn để xác định hàm lượng Fe 23

Bảng 7 Bước sóng và thông số ngọn lửa 26

DANH MỤC HÌNH Hình 1 Than hóa mẫu trên bếp điện 6 Hình 2 Tro hóa mẫu trong lò nung 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT KHOÁNG

1.1 Khái niệm chất khoáng

Nhiều thành phần như protein, peptide, acid amin, polysaccharide, đường, lignin, acid hữu cơ đều liên kết với các nguyên tố khoáng, có thể tăng cường cũng như làm giảm sự hấp thu khoáng trong cơ thể

Chất khoáng (chất vô cơ) là những thành phần còn lại dưới dạng tro sau khi đốt ( thiêu) các mô thực vật và động vật

Chất khoáng được chia ra 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 cũng có thể được chia ra 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 khi hoặc nước)

Các nguyên tố đa lượng là vi lượng có nhiều vai trò trong cơ thể: là các chất điện

ly, thành phần của các enzyme, vật liệu xây dựng trong các cấu trúc như răng và xương

Bảng 1 Hàm lượng khoáng trong cơ thể người

Nguyên tố Hàm lương (g/kg) Nguyên tố Hàm lượng

Bảng 3 Hàm lượng khoáng bị mất trong một số thực phẩm (mg/100g)

Nguyên liệu thô Sản

hữu cơ đều liên kết với các nguyên tố khoáng, có thể tăng cường cũng như làm giảm

sự hấp thu khoáng trong cơ thể

Tầm quan trọng của các chất khoáng không chỉ ở giá trị dinh dưỡng và sinh lý, nó

còn ảnh hưởng tới cấu trúc và hương vị của thực phẩm, nó có thế hoạt hóa hay vô hoạt

các enzyme cũng như tham gia vào nhiều phản ứng khác trong cơ thể

Khoáng chất là một chất dinh dưỡng không thể thiếu để duy trì và điều chỉnh các

chức năng của cơ thể giống như vitamin Giống như vitamin, khoáng chất dù với

lượng rất nhỏ nhưng cũng có tác dụng rất quan trọng, tuy nhiên khác với vitamin,

khoáng chất cũng là một thành phần cấu thành cơ thể

Các ion kim loại có sẵn trong thực phẩm hay xuất hiện trong quá trình chế biến

đều có thể ảnh hưởng đến chất lượng và vẻ bề ngoài của thực phẩm Một số ion kim

loại có thể làm mất màu các sản phẩm trái cây, rau củ và gây giảm giá trị dinh dưỡng

của thực phẩm do làm mất vitamin c Ion kim loại cũng gây mất mùi, vị hoặc tạo các

mùi không mong muốn do các phản ứng oxy hóa như oxy hoá chất béo

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH CANXI, MAGIE 2.1 Giới thiệu Canxi và Magie và phương pháp phân tích Canxi và Magie

Tổng lượng Ca trong cơ thể người khoảng 1500g Đây là một trong những nguyên tố đa lượng quan trọng nhất Nó có mặt trong xương và một số mô khác trong

cơ thể Canxi có vai trò quan trọng trong việc xây dựng cấu trúc xương, trong hiện

tượng đông máu và co cơ, vì thế thiếu Ca sẽ gây những rối loạn nghiêm trọng

Nhu cầu Ca hàng ngày 0,8-1g trong khi lượng Ca cung cấp cho cơ thể từ chế độ

ăn bình thường khoảng 0,8-0,9g

Nhu cầu: Nam giới và phụ nữ từ 19-50: 1000mg/ngày Tuổi từ 51 trở lên cần 1200mg/ngày

Độc tính: chỉ phát hiện ở những trường hợp sử dụng thuốc Việc tăng Ca trong máu thường dẫn đến bệnh sỏi thận, cận thị, chứng thừa Ca, mềm mô

2.1.2 Magie (Mg)

Mg cũng là một loại khoang đa lượng, nó chỉ chiếm tỷ lệ khoáng 1% tổng khoang của cơ thể

Mg cần thiết cho 300 phản ứng hóa học trong cơ thể người, một yếu tố thiết yếu

mà cơ thể trẻ cần để thực hiện hầu hết các hoạt động cơ bản Nó giúp duy trì hệ cơ ổn định và duy trì chức năng của dãy thần kinh Mg cũng giữ cho tim của trẻ đập ổn định, khỏe mạnh và giúp củng cố hệ miễn dịch

Nguồn thực phẩm giàu Mg có trong các loại đậu hạt, rau xanh, bơ thịt các sản phẩm từ sữa, socola và ngũ cốc

Nhu cầu: trẻ em là 350mg/ngày Nam giới và phụ nữ tuổi từ 19-30 cần 310 và 400mg/ngày Tuổi từ 31 trở lên cần 320-420mg/ngày

Độc tính: Nếu lượng Mg cung cấp quá nhiều sẽ được xem là độc tố, đặc biệt đối với những người bị bệnh thận

Nồng độ Mg trong cơ thể người khoảng 250mg/kg thể trọng Nhu cầu Mg hàng ngày là 300-350mg Với chế độ ăn bình thường hàm lượng Mg cung cấp cho cơ thể vào khoảng 300-500mg

Mg là chất hoạt hóa của nhiều enzyme, đặc biệt là các enzyme chuyển hóa các hợp chất chứa phosphate, làm bền màng tế bào, màng gian bào và acid nucleic Do đây

là một nguyên tố không thể thiếu được trong quá trình trao đổi chất nên thiếu hụt Mg trong khẩu phần ăn gây những rối loạn trầm trọng đối với cơ thể

2.1.3 Các phương pháp phân tích Ca, Mg

Có nhiều phương pháp phân tích hàm lượng Canxi và Magie tùy thuộc vào các dạng thực phẩm như sữa, phomat,…cũng có tiêu chuẩn phân tích riêng như:

+ TCVN 10916 : 2015 - THỰC PHẨM - XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT KHOÁNG

TRONG THỨC ĂN VÀ THỰC PHẨM DINH DƯỠNG ĐẶC BIỆT - PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

+ TCVN 11678:2016 - PHOMAT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CANXI,

MAGIE VÀ PHOSPHO - PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO MÀU

+ TCVN 6269:2008 (ISO 8070:2007) - SỮA VÀ SẢN PHẨM SỮA – XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CANXI, NATRI, KALI VÀ MAGIE – PHƯƠNG PHÁP

ĐO PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

Trong thực phẩm, thông thường tỉ lệ Ca2+ chiếm nhiều hơn Mg2+ khoảng 100 lần

Có nhiều phương pháp phân tích Ca và Mg như:

+ Phương pháp chuẩn độ phức chất

+ Phương pháp khối lượng

+ Phương pháp chuẩn độ oxi hóa - khử

+ Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử

Trong nhiều phương pháp xác định hàm lượng Canxi và Magie thì thường sử dụng hai phương pháp là chuẩn độ oxi hóa - khử và phương pháp phức chất

2.2 Phân tích độ tro

2.2.1 Định nghĩa

Khoáng là các muối của kim loại có trong thực phẩm mà có lợi cho cơ thể (Na+

,

K+, Ca2+, Mg2+ ) Vì xác định hàm lượng Canxi và Magie nên trước tiên cần thiết đưa

về dạng tro để loại bỏ bớt các hợp chất hữu cơ đa dạng có trong mẫu thực phẩm

Tro là thành phần còn lại của thực phẩm sau khi đã nung cháy hết các hợp chất hữu cơ Tro thật sự chỉ gồm các loại muối khoáng có trong thực phẩm ( tổng số muối khoáng)

Trong trường hợp thực phẩm có lẫn các chất bẩn (đất, cát) muốn có độ tro thật

sự phải loại trừ đất cát và những chất không phải là muối khoáng mà lại không nung chảy ở nhiệt độ quy định

 Hóa chất: HNO3 đậm đặc hoặc H2O2 30%

 Dụng cụ: Chén nung, bếp điện, cân phân tích, lò nung, Bình hút ẩm

 Quy trình xác định:

Rửa và nung chén nung ở nhiệt độ 550-600℃ đến trọng lượng không đổi Để nguội

ở bình hút ẩm, sau đó đem cần ở cân phân tích chính xác đến 0,0001g

Cho mẫu khoảng 7-8g vào chén nung Cân tất cả trên cân phân tích

Than hóa chuyển mẫu và chén nung lên bếp điện cho đến khi hết bốc khói

Hình 1 Than hóa mẫu trên bếp điện

Tiếp tục tro hóa cho tất cả than mẫu và chén nung vào lò nung, tăng nhiệt độ từ từ cho đến 450℃ đến khi tro trắng (Trường hợp tro còn đen, để nguội cho thêm vài giọt HNO3 đậm đặc hoặc H2O2 và nung lại cho đến khi tro trắng)

Hình 2 Tro hóa mẫu trong lò nung

Để nguội trong bình hút ẩm và cân lại Lấy ra và nung tiếp đến trọng lượng không đổi

Kết quả giữa hai lần nung và cân liên tiếp không được cách nhau 0,0005g cho một gam mẫu thử

Lưu ý: Khi nung chỉ nung ở nhiệt độ 450-500℃ vì nếu nung ở 650℃ thì hàm lượng khoang (Ca, Mg, Fe…) trong mẫu sẽ bị thất thoát (khoảng 20%) gây xác định sai cho các thí nghiệm sau

2.3 Phân tích hàm lượng tổng Canxi và Magie theo PP phức chất

2.3.1 Phương pháp xác định

Dựa vào nguyên tắc phương pháp chuẩn độ complexon Đó là phương pháp chuẩn

độ phức chất sử dụng thuốc thử có tên là complexon (C) để chuẩn độ ion kim loại (M) theo cân bằng tạo phức (MC)

M + C ↔ MC (phức tan) Complexon là tên chung để chỉ các axit aminipolycacboxylic Một complexon thường dùng là EDTA

EDTA dạng axit ít tan trong nước, vì vậy thường dùng dưới dạng muối dinatri thường gọi là complexon III (vẫn quy ước gọi là EDTA) kí hiệu Na2H2Y hay H2Y2-hay Y4-

Complexon III tạo phức với ion kim loại theo cân bằng

Mn+ + H2Y2- ↔ M

+ 2H+ Phản ứng thực hiện trong môi trường pH thích hợp và để ổn định pH ta dùng dung dịch đệm

Độ bền của mỗi phức complexon phụ thuộc vào pH môi trường Mặt khác trong cân bằng tạo phức sinh ra ion H+ vì vậy, để tạo điều kiện cho từng phức complexon cần duy trì ở 1 pH thích hợp trong suốt quá trinh chuẩn độ

Dung dịch chuyển màu từ đỏ nho sang chớm xanh chàm

Tổng hàm lượng Ca2+ và Mg2+ được qui về số mg Ca2+

 Bếp điện

2.3.4 Điều kiện xác định

 Điều kiện xác định với mẫu

Lượng cân từ 2-5 gam, định mức thành 100ml Đồng nhất mẫu

Mẫu phải qua quá trinh cân →than hóa→ tro hóa

Đối với dung dịch EDTA bảo quản nơi thoang mát, tránh ánh sáng, chứa trong chai làm bằng chất dẻo tổng hợp (nếu sử dụng trên 1 tháng), chứa trong chai thủy tinh (nếu

sử dụng dưới 1 tháng) Do chai thủy tinh có chứa SiO2 vẫn còn lẫn các ion kim loại, khi để lâu các ion kim loại khuếch tán ra dung dịch và phản ứng với chất chuẩn

Hóa chất bổ trợ

Dung dịch NH3 10% : dùng để khống chế pH không tăng quá 10, thêm từ từ từng giọt NH3 10% có thể dùng giấy quỳ tím để thử độ pH

Dung dịch đệm amoni: Tạo môi trường Dung dịch đệm được sử dụng là NH4OH+NH4Cl để ổn định pH=9,10 , với dung dịch đệm này miền pH của dung dịch duy trì trong khoảng từ 8-10 và đảm bảo hằng số bền có điều kiện của phức tạo bởi ion kim loại và complexon III là đủ lớn để phản ứng xảy ra hoàn toàn

2.3.5 Quy trình thực hiện (Sữa bột)

Dưới đây là quy trình xác định hàm lượng Canxi và Magie của sữa bột, với lượng mẫu được đem đi vô cơ hóa mẫu trước đó là 2g

Bước 1: Chuẫn bị mẫu

 Lấy tro của mẫu sữa bột được đem đi vô cơ hóa trước đó

 Thêm 5ml HCl 2N đun nhẹ cho đến khi sôi gần cạn

 Thêm 10ml nước cất hai lần, khuấy nhẹ,rửa chén nung, nước rửa được nhập vào chung, chuyển vào binh định mức 100ml (V0)

 Dùng nước cất 2 lần để định mức đến vạch

Bước 2: Xác định tổng Ca 2+

và Mg 2+

 Buret: rửa tráng và nạp đầy dung dịch EDTA 0.1N

 Erlen 250ml (3 bình): 10ml mẫu + thêm từng giọt NH3 6N tới pH khoảng 8 (thử bằng giấy pH) + thêm 5ml đệm pH=10 + vài giọt chỉ thị ETOO 1%

 Chuẩn độ bằng dung dịch EDTA đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ nha sang xanh chàm

 Ghi thể tích EDTA tiêu tốn cho tổng tổng Ca2+ và Mg2+ là V1

2.3.6 Cơ chế phản ứng

Hiện tượng: dung dịch chuyển từ màu đỏ sang xanh chàm khi nhỏ dư 1 giọt EDTA

0.1N tại điểm cuối chuẩn độ

Ban đầu pH=8, dung dịch có màu đỏ do ion Ca2+

và Mg2+ phản ứng tạo phức với chỉ thị

Mg2+ + IndETOO ↔ MgIndETOO 𝛽′ = 105.4

Ca2+ + IndETOO ↔ CaIndETOO 𝛽′ = 103.8Khi nhỏ từ dung dịch EDTA 0.1N vào dung dịch mẫu xác định Ca2+ và Mg2+ sẽ tạo phức EDTA

=> phức CaY2- bền hơn so với phức MgY2-=> ion Ca2+ sẽ tạo phức trước với EDTA rồi mới đến ion Mg2+

Trong quá trình chuẩn độ, khi nhỏ một giọt EDTA xuống, nó sẽ phá hủy phức MgIndETOO vàCaIndETOO làm cho dung dịch có màu xanh chàm Khi lắc nhẹ màu xanh lập tức biến mất do nồng độ ion Ca2+ và Mg2+ tự do trong dung dịch cao nên nó sẽ tác dụng với EDTA tạo phức CaY2- , MgY2- Tiếp tục chuẩn độ thì màu xanh lâu mất màu hơn do nồng độ ion Ca2+

H2Y2- + MgIndETOO ↔ MgY

Điểm cuối chuẩn độ nhận được khi dung dịch từ màu đỏ hồng sang tím hoa cà

 Điều kiện xác định với mẫu

Lượng cân từ 2-5 gam, định mức thành 100ml Đồng nhất mẫu

Mẫu phải qua quá trinh cân →than hóa→ tro hóa

Đối với dung dịch EDTA bảo quản nơi thoang mát, tránh ánh sáng, chứa trong chai làm bằng chất dẻo tổng hợp (nếu sử dụng trên 1 tháng), chứa trong chai thủy tinh (nếu

sử dụng dưới 1 tháng) Do chai thủy tinh có chứa SiO2 vẫn còn lẫn các ion kim loại, khi để lâu các ion kim loại khuếch tán ra dung dịch và phản ứng với chất chuẩn

 Chỉ thị

Chỉ thị Murexit 1% trong NaCl, nghiền kỹ

 Điều kiện môi trường

pH=12

2.4.4 Quy trình thực hiện (Sữa bột)

Bước 1: Chuẫn bị mẫu

 Lấy tro của mẫu sữa bột được đem đi vô cơ hóa trước đó

 Thêm 5ml HCl 2N đun nhẹ cho đến khi sôi gần cạn

 Thêm 10ml nước cất hai lần, khuấy nhẹ, rửa chén nung, nước rửa được nhập vào chung, chuyển vào binh định mức 100ml (V0)

 Dùng nước cất 2 lần để định mức đến vạch

Bước 2: Xác định lượng riêng Ca 2+

và Mg 2+

 Buret: rửa tráng và nạp đầy dung dịch EDTA 0.1N

 Bình tam giác 250ml (3 bình): 20ml dung dịch mẫu + NH3 10% + 2ml NaOH 2N + chỉ thị Murexit 1%

 Chuẩn độ bằng EDTA đến khi dung dịch chuyển từ đỏ hồng sang tím hoa cà

 Ghi thể tích EDTA tiêu tốn để chuẩn độ Ca2+

là V2

2.4.5 Cơ chế phản ứng

Hiện tượng: dung dịch chuyển từ màu đỏ hồng sang tím hoa cà, tại điểm cuối

chuẩn độ khi nhỏ dư một giọt 1 giọt dung dịch EDTA 0.1N dung dịch chuyển sang tím hoa cà

Khi thêm dung dịch NaOH 2N vào dung dịch mẫu xác định (V0), nâng pH=12 thì

Mg2+ sẽ bị tủa dưới dạng Mg(OH)2

tự do, một giọt EDTA dư sẽ phá hủy phức CaIndMUR (vì phức CaIndMUR kém bền hơn phức CaY2-) theo phản ứng:

H2Y2- + CaIndMUR ↔ CaY2-+ 2H+ + Ind

(Đỏ hồng) (Tím hoa cà)

2.5 Tính toán hàm lượng Ca 2+ và Mg 2+ theo PP phức chất

Thể tích EDTA tiêu tốn cho tổng tổng Ca2+ và Mg2+ (V1)

Thể tích EDTA tiêu tốn để chuẩn độ Ca2+ là (V2)