Tài liệu Phân tích thành phần thực phẩm pdf

Vai trò và tác dụng của nước trong đời sống và sản xuất • Là thành phần phong phú nhất trong thực phẩm tự nhiên • Nước tham gia vào phản ứng quang hợp của cây xanh tạo hợp chất hữu cơ •

03/02/24 1

PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN

THỰC PHẨM

cntpbk.k55@gmail.com

CHƯƠNG 1 NƯỚC TRONG THỰC PHẨM

1.1 Vai trò và tác dụng của nước trong đời sống và sản xuất

• Là thành phần phong phú nhất trong thực phẩm tự nhiên

• Nước tham gia vào phản ứng quang hợp của cây xanh tạo hợp chất hữu cơ

• Nước tham gia thủy phân các chất hữu cơ trong cơ thể người và động vật

• Là nguyên liệu không thể thiếu trong công nghệ hóa học và thực phẩm:

là thành phần cơ bản của một số sản phẩm, dung môi cho các phản ứng hóa học, tăng cường các quá trình sinh học, tăng cường giá trị cảm quan thực phẩm.

• Là nhiên liệu rẻ tiền nhất và là nhiên liệu có khả năng phục hồi sau không khí

• Viện sĩ Cacpinxki: “Nước là loại khoáng sản quí giá nhất Nhưng nước

03/02/24 3

Polar interactions of water with ions (left image) and with uncharged polar solvents (right image)

1.2 Hàm lượng và trạng thái nước trong sản phẩm thực phẩm

• Hàm lượng

– Hàm lượng nước cao: w >40%

– Hàm lượng nước trung bình: w= 10-40%

– Hàm lượng nước thấp: w<10%

• Trạng thái

– Nước tự do

– Nước liên kết hóa học

– Nước liên kết hóa-lý (hấp thụ)

– Nước liên kết mao quản (cơ lý)

• Độ ẩm tương đối không khí (φkk )

x P

P

T o

T w

P P

a  

15

• Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ nước

T + t

03/02/24 9

03/02/24 11

1.5 Phương pháp xác định hàm lượng nước

1.5.1 Xác định hàm lượng nước tuyệt đối (dùng trong phòng phân tích)

Nguyên tắc: tạo một cân bằng thực giữa sản phẩm và một khí quyển có áp suất hơi nước bằng không

• Sấy mẫu ở nhiệt độ thấp trong khí quyển có φkk =0

Nhiệt độ sấy: 50-80oC

Tác nhân sấy: P2O5 (tạo áp suất hơi nước =10-4 Pa ở 20oC)

Peclorat Mg khan [Mg(ClO4)2]Rây phân tử (tạo áp suất hơi nước =10-3 Pa ở 20oC)

Ưu điểm: cho kết quả chính xác

Nhược điểm: thời gian phân tích dài, có mẫu kéo dài 150h

• Phương pháp chưng cất

Nguyên tắc

Dung môi hay dùng: benzen, toluen, xylen

1.5.3 Phương pháp đo nhanh

• Sấy nhanh ở nhiệt độ cao (≥200oC)

• Phương pháp vật lý

– Đo độ dẫn điện

– Đo điện dung

– Đo độ hấp thụ điện từ trường (tần số cực cao 10GHz)

– Đo độ hấp thụ hồng ngoại

– Cộng hưởng từ hạt nhân

03/02/24 15

1.6 Phương pháp xác định hoạt độ nước

1.6.1 Hoạt độ nước của dung dịch lý tưởng

Áp dụng định luật Raun, ta có:

Trong đó: -n số phân tử gam chất hòa tan trong N phân tử gam

H2O

Nhiệt độ ngưng tụ (TR)

n N

TR

o w

P P

a 

Đo điểm ngưng tụ (Dew point hygrometer)

PSYCHROMETRIC CHART

The dewpoint is photoelectrically detected

and related to a w using psychrometric charts.

(precision: ± 0.005 aw)

03/02/24 17

1.6.4 Phương pháp thể tích

Áp dụng phổ biến cho các dung dịch đường (Smith 1971)

1.6.5 Phương pháp nội suy

3 phương pháp

– Phương pháp 1: dùng muối tinh thể

– Phương pháp 2: dùng chất chuẩn khô đã biết trước dạng đường cong đẳng nhiệt hấp thụ

CHƯƠNG 2 NGUYÊN TỐ KHOÁNG

Mục đích:

• Đánh giá giá trị dinh dưỡng của thực phẩm

• Kiểm tra an toàn thực phẩm

2.1 Phương pháp vô cơ hóa mẫu

2.1.1 Phương pháp “than hóa” (phương pháp “khô”)

Đốt cháy mẫu trong lò nung ở nhiệt độ 400-600oC

2.1.2 Phương pháp “ướt”

2.2 Phương pháp phân lập nguyên tố

Sự phân lập có thể được tién hành bằng các quá trình chiết, trao đổi ion, chưng cất, hấp thụ, điện phân hoặc sắc ký

Tác nhân hay dùng để phân lập: dithizon (diphenyl thiocacbazon)

– Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

– Phương pháp phổ huỳnh quang tia X

2.4.2 Phương pháp đo hay dùng

• Nguyên tố “chính”

– Photpho : so màu với việc tạo phức màu vanadomolipdic (xanh lơ)

photpho-– Halogen:

• Clo : định lượng bằng AgNO3 hoặc chuẩn độ điện thế

• Flo : chuẩn độ điện thế

• Iot : chuẩn độ điện thế, so màu, riên với iot trong sữa được xác định bằng sắc ký khí

– Kim loại kiềm thổ: quang phổ hấp thụ nguyên tử

– Kim loại kiềm : phổ phát xạ ngọn lưả, phổ hấp thụ nguyên tử

• Nguyên tố vi lượng cần thiết

– Fe, Cu, Zn, Mn : phổ hấp thụ nguyên tử

– Co, Mo

3.1.2 Định lượng các hexoza bằng phương pháp so màu

– Phương pháp orcinol (dihydroxytoluen)

– Phương pháp antron

– Phương pháp phenol

– Phương pháp fericyanua

A C

l I

I o





3.2 Định lượng gluxit bằng phương pháp phân cực

3.2.1 Đinh lượng tinh bột

– Phương pháp EARLE và MILNER

2 203

100

100.100)

'

(

20 B

P P

D







Hemicellulo gồm 2 nhóm chính pentosan và hexosan.

Đường hướng chính: hemicellulo bị thủy phân thành đường đơn, sau đó tiếp tục phân giải thành furfural Furfural được tạo thành có thể được xác định theo một trong các cách sau đây:

Mẫ u Nghiền mịn

Thủy phân (HCl 4,25N, đun nóng)

Furfural

So màu

dùng anilinacetat

Tạo phức kết tủa với TBA hoặc floroglucinol

Oxy hóa bằng KBrO3tạo axit pyromucic

NAD (P)H2NAD (P)

Glucodeshydrogenaza

03/02/24 29

• Fructoza đ ợc xác định hoặc bằng hexokinaza cho fructo-6-phosphat sau đó

đồng phân hóa thành G6P bằng glucophosphat izomeraza Hoặc trực tiếp bằng gluco-6-phosphat deshydrogenaza

• Galactoza đ ợc định l ợng bằng galactodeshydrogenaza hoặc galacto

-– Maltoza thành 2 glucoza bằng maltaza

– Saccaroza thành fructoza và glucoza bởi -fructozidaza

– Rafinoza đ ợc thủy phân thành galactoza và saccaroza bằng galactozidaza

-3.4.2 Định lượng tinh bột

Sơ đồ phân tích

Mẫ u Rửa bằng cồn 80%

03/02/24 31

3.4.3 Định lượng gluxit thành vách

Mẫu cần được loại bỏ chất béo bằng ete petrol Nghiền mẫu, tiến hành hồ hóa và thủy phân tinh bột bằng αamylaza bền nhiệt (Termamyl 120L, Novo) Thủy phân protein bằng proteaza chiết từ

vi khuẩn (proteaza P5380, kiểu VIII sigma) Tạo kết tủa gluxit thành vách bằng cách thêm cồn 95% Lọc kết tủa, sấy khô, hiệu chỉnh nguyên tố khoáng, protein không phân giải

3.5 Định lượng gluxit bằng phương pháp hóa học

3.5.1 Định lượng đường

• Định lượng đường

– Chuẩn bị dịch đường

– Định lương đường khử

– Định lượng đường saccaro

• Định lượng tinh bột (phương pháp Merke)

3.6 Định lượng gluxit bằng phương pháp sắc ký-điện di

– Phương pháp sắc ký-điện di trên giấy

– Phương pháp sắc ký cột

– Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)

– Phương pháp sắc ký (GC)

Tại sao quan tâm đến lipid?

1 Giá trị dinh dưỡng(omega 3, saturated fat, cholesterol, fat sol

vitamins).

2 Ảnh hưởng sự ô xi hóa sản phẩm thực phẩm (stability of

many foods is affected by fatty acid composition or presence of enzymes that act on lipids such as lipoxygenase, lipase etc)

3 Ảnh hưởng đến thuộc tính vật lý của sản phẩm thực

phẩm(melting behavior in chocolate, margarine, etc.)

4 Liên quan đến chất lượng của nhiều loại thực phẩm

(stored fish, vegetable oils etc)

5 Sự thay đổi chất lượng của lipid trong quá trình chế

biến ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm (frying)

CHƯƠNG 4 LIPIT

– Thủy phân bằng acid – to release bound lipids into

easily extractable forms – Lựa chọn dung môi– choose the best solvent for the

extraction

Solvent Selection

that is too polar will poorly extract non-polar lipids and will extract non-lipid materials (i.e carbohydrates)

lipids.

Ideal Solvent For Fat Extraction

• Ethyl ether is used a

– More selective for more hydrophobic lipids

– Non hygroscopic – Less flammable – Cheaper

Batch Solvent Extraction

• Mixing sample with organic solvent in

separating funnel

• Shake vigorously and allow the separation either by gravity or centrifugation

• Aqueous phase is decanted off and the

concentration of lipid in the solvent is

determined by evaporating off the solvent and measure the mass lipid remaining

• Have to be repeated a few times

Semi-Continuous Solvent Extraction

• Used to increase efficiency of lipid extraction

from foods

• Common method: Soxhlet extraction

• Solvent extracts the lipids and carries them into the flask

• The lipids still remain in the solvent due to low volatility

Continuous Solvent Extraction

• Commonly used is Goldfisch method

• Similar to soxhlet method except the extraction chamber is designed

– Solvent trickles through the sample rather

than building up around it

• Disadvantage: channeling of the solvent can

occur

– i.e solvent may take certain routes through the sample

sample fat in solvent

GOLDFISCH

Accelerated Solvent Extraction

• By increase the temperature and pressure

normally used

• The effectiveness of the lipid extraction

increases as its temperature increases, but the pressure must also be increased to keep the solvent in the liquid state.

• Advantage: reduce the amount of solvent

Supercritical Fluid Extraction

• Pressurized CO2 is heated above a certain

critical temperature to become supercritical fluid

• This fluid behaves like a gas to easily penetrate into a sample and extract lipid while it also

behaves like a liquid to dissolve a large quantity

of lipids.

• The CO2 extracts the lipid, and forms a separate solvent layer, which is separated from the

aqueous components

Non-solvent Liquid Extraction Methods

1 Babcock Method

pipetted into Babcock bottle

membrane than surrounds the droplet and thereby release the fat

centrifuging while it is hot (55-60°C)

milk fat present in the food.

2 Gerber Method

– Used mixture of sulfuric acid and isomyl

alcohol and a slightly different shaped bottle – Isomyl alcohol: prevent charring of the sugars

by heat and sulfuric acid

• Difficult to read the fat content from graduated flask

– Faster and simpler than Babcock method

4.2 Nghiên cứu thành phần cơ bản của lipit

4.2.1 Nghiên cứu cấu trúc

– Nghiên cứu triglyxerit bằng HPLC

– Nghiên cứu axit béo tại vị trí 2

4.2.2 Phân tích axit béo bằng GC

4.2.3 Chất không xà phòng hóa

Determination of Lipid Composition

etc

prone to oxidation

Separation of positional isomers of triacylglycerols by silver ion

HPLC on 3-micron silica (Nucleosil 100-3™) column impregnated

with 10% (w/w) silver nitrate

Lipid fractions by Thin Layer Chromatography

(TLC)

Separation in GC

Mobile phase

Stationary phase

Solute 1 More volatile

Solute 2 Less volatile

Analysis time

Separation in GC

Mobile phase

Solute 1, less polar: cannot interact with the stationary phase

Solute 2, more polar: can interact with the stationary phase

Stationary phase

Mobile phase

Polar stationary phase

Can establish polar interactions with polar solutes Solute 1 and 2

Same volatility

Fatty Acids Methyl Esters (FAME)

Fatty acid Methyl Ester

Polar = High bp Less polar = bp

is easily reached

Fatty Acids Methyl Esters (FAME)

Linolenic acid

Example: Isomer separation

"Gas Chromatography and Lipids" by William W Christie, published by the Oily Press, Bridgwater in 1989

WCOT column (30 m x 0.3 mm i.d.) coated with SS-4™

carrier gas: Nitrogen ; operating temperature 190ºC.

GAS CHROMATOGRAPHY AND LIPIDS

• The Preparation of Derivatives of Fatty Aci

ds

(

http://lipidlibrary.aocs.org/topics/ester_93/i ndex.htm

)

• GC columns for fatty acid analysis

Order of elution of fatty acid methyl esters on GC

columns of varying polarities

http://lipidlibrary.aocs.org/topics/gc_cols/index.htm

4.3 Nghiên cứu chất lượng lipit

4.3.1 Đo mức độ thủy phân lipit

• Vô cơ hóa

Chuyển N hữu cơ thành NH3 (Vô cơ hóa bằng axit H2SO4)

• Chuẩn độ NH 3

– Phương pháp Kjeldahl

Cất NH3 bằng bộ cất đạm Kjeldahl

(NH4)2SO4 + NaOH  NH3 + H2O + Na2SO4

– Phương pháp chuẩn độ điện thế

Dùng điện cực amoniac: chứa NH4Cl được ngăn cách với bên ngoài bằng màng kỵ H2O có khả năng cho khí đi qua

Tại điện cực thiết lập cân bằng:

NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH

-E = -Eo + 0,059lg[NH3]

Định luật trên đúng khi [NH4+] trong khoảng 10-6M-1M Để toàn

bộ NH4+  NH 3 cần tạo pH >11

5.1.2 Phương pháp nhiệt phân (Dumas)

Cacbon và hydro bị oxy hóa tạo CO2 và H2O Nito tạo thành N2

và được định lượng bằng detector dẫn nhiệt

Phương pháp này hiện nay đang được sử dụng rộng rãi (TCVN 7598:2007) do ưu điểm thời gian phân tích nhanh (3-5 min), ít gây ô nhiễm môi trường và cho kết quả rất tốt khi so sánh với phương pháp Kjeldahl

03/02/24 73

5.1.3 Phương pháp kích hoạt bằng notron

– Cơ sở phương pháp: nito được kích hoạt bằng các hạt notron chuyển động nhanh Đo bức xạ phát ra khi nguyên tử nito trở về trạng thái cơ bản, từ đó xác định lượng đạm tổng

N14 + n  N13  +  2

Nếu có mặt P hay Si có thể gây ảnh hưởng đến kết quả, tuy nhiên bức xạ của chúng có chu kỳ bán hủy 2-5 min Do vậy có thể định lượng nito sau đó mà không gặp khó khăn

5.1.4 Phương pháp kích hoạt bằng proton

N14 + N1  O14 + n

O14  + +  + N14

CHƯƠNG 6 DƯ LƯỢNG THUỐC BVTV

1 Giới thiệu chung

1.1 Nguồn gốc của thuốc bảo vệ thực vật

1.1.1 Định nghĩa

1.1.2 Lịch sử phát minh của thuốc BVTV

03/02/24 77

1.2 Phân loại thuốc BVTV

1.2.1 Phân loại theo đối tượng phòng trừ

Dựa vào đặc tính tiêu diệt dịch hại của thuốc để chia thành:

– Thuốc điều tiết sinh trưởng cây trồng

1.2.2 Phân loại theo gốc hóa học

Dựa theo cấu tạo hóa học ta có các nhóm sau:

– Thuốc trừ sâu: có các nhóm chính là:

• Nhóm thuốc thảo mộc

• Nhóm Clo hữu cơ

• Nhóm Lân hữu cơ

• Nhóm Carbamate

1.2.2 Phân loại theo gốc hóa học

Dựa theo cấu tạo hóa học ta có các nhóm sau:

– Thuốc trừ sâu: có các nhóm chính là:

• Nhóm thuốc thảo mộc

• Nhóm Clo hữu cơ

• Nhóm Lân hữu cơ

được sử dụng:

+ Nhóm lân hữu cơ+ Nhóm Dithiocarbamate+ Nhóm Triazole

+ Nhóm Dicarboximit+ Nhóm thuốc sinh học

– Thuốc trừ cỏ: có 2 nhóm chính:

• Nhóm vô cơ

• Nhóm hữu cơ

– Thuốc trừ chuột: có các nhóm chính

• Nhóm hữu cơ

gây bệnh cho chuột

– Chất điều hòa sinh trưởng cây trồng: gồm các chất kích thích sinh trưởng (Auxin Gibberellin, Cytkynin ) và các chất ức chế sinh trưởng (Paclobutatrazol )

– Thuốc trừ tuyến trùng: cũng gồm nhiều nhóm hóa học như nhóm Halogen (chất Methyl bromit ), nhóm lân hữu cơ (Prophos )

03/02/24 81

2 Phương pháp xác định

Đường hướng chung của các phương pháp xác định gồm

2 bước:

• Tách chiết, tinh sạch và cô đặc dịch chiết

• Tách phân đoạn và xác định các loại thuốc BVTV

2.1 Tách chiết và làm sạch

2.1.1 Chiết bằng dung môi hữu cơ

a Mẫu ít chất béo (rau, hoa quả )

Cácdung môi thường dùng:

• Aceton tiếp theo là CH2Cl2

• Hỗn hợp Aceton/Hexan

• Acetonitril tiếp theo Ete petrol

• Acetonitril tiếp theo CHCl3

• Izopropanol tiếp theo Ete petrol

• Izopropanol tiếp theo Benzen

• CH2Cl2

• Hỗn hợp Ete etylic/Ete petrol (1/1V)

b Mẫu nhiều chất béo

• Chiết băng hỗn hợp Ete etylic/Ete petrol

• Chiết bằng hỗn hợp Aceton/Ete petrol

• Chiết bằng hỗn hợp Ete petrol/CồnTiếp theo tách hóa chất BVTC và chất béo bằng một trong các cách sau:

• Chiết bằng hỗn hợp Acetonitril/Hexan hoặc Dimetylformamide/Hexan

• Chiết bằng sắc ký hấp phụ với chất nhồi Florisil hoặc nhôm Các chất Clo hữu cơ và Lân hữu cơ sẽ được

03/02/24 83

2.1.2 Chiết bằng chưng cất cuốn theo hơi nước

(bộ chưng cất Dean-Stark)

2.1.3 Phương pháp “Headspace”

2.2 Xác định dư lượng thuốc BVTV

2.2.1 Phương pháp hóa sinh

– Detecter cộng kết điện tử (ECD)

– Detecter ion hóa ngọn lửa (FID)

– Detecter vi điện lượng DOHRMAN

– Sắc ký khí dùng cột mao quản

– Sắc ký khí/khối phổ (GC/MS)

– Cộng hưởng từ hạt nhân

03/02/24 85

CHƯƠNG 7 CHẤT KHÁNG SINH

1 Giới thiệu chung

– Ảnh hưởng đến sức khỏe con người: có thể gây ra các hậu quả không có lợi

• Gây dị ứng

• Tạo chủng vi sinh vật có khả năng kháng kháng sinh

• Tạo ra sự mất cân bằng trong quá trình tiêu hóa thức ăn (nguồn gốc thực vật)

– Ảnh hưởng đến công nghệ: sự có mặt của chất kháng sinh trong sữa và thịt có thể gây các tác động không có lợi cho quá trình sản xuất phomát và chế biến thịt

Các phương pháp xác định chất kháng sinh hay dùng có thể xếp thành 3 nhóm:

– Phương pháp vi sinh

– Phương pháp điện di

– Phương pháp hóa-lý