HÓA PHÂN TÍCH THỰC PHẨM

HĨA PHÂN TÍCH THỰC PH M Th.S PH M KIM PH NG Chuyên ngành nh Hóa Phân Tích 45 TI T LÝ THUY T Nội dung học Cung cấp ki n thức c phân tích định tính định l ợng -Cung cấp giải pháp xây dựng ph ng pháp phân tích -Cung cấp kỹ thuật phân tích cổ điển đ i -Cung cấp ứng dụng lãnh vực hóa học phân tích nghiên cứu khoa học thực tiễn • - CH ƠNG TRÌNH GI NG D Y • Đ I C ƠNG HĨA PHÂN TÍCH ậ ÁP D NG CHO PHÂN TÍCH TH C PH M • CHU N ĐỘ AXÍT - BA ZƠ • CHU N ĐỘ KẾT TỦ A • CHU N ĐỘ OXY HĨ A KH • CHU N ĐỘ PHỨC CH T • PH ƠNG PHÁP ĐO MẦU • PH ƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ • - K thu t máy h p thu nguyên t AAS • - K thu t máy quang phổ phát x Plasma ICP • LÝ THUYẾT K THU T S C KÝ • - K THU T S C KÝ KHÍ - GC • - K THU T S C KÝ L NG CAO ÁPậ HPLC • PHẦN I/ Đ I C ƠNG HĨA PHÂN TÍCH • 1/ ĐỊNH NGHĨA THẾ NÀO LÀ HĨA PHÂN TÍCH • 2/ ĐỊNH NGHĨA THẾ NÀO LÀ HĨA PHÂN TÍCH THỰC PH M • 3/ PHÂN TÍCH Đ NH TÍNH • 4/ PHÂN TÍCH ĐỊNH L NG • 5/ ĐÁNH GÍA PH ƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ S LI U PHÂN TÍCH • 5.1/ ĐỘ CHÍNH XÁC, C, ĐỘ ĐÚNG, NG, ĐỘ LẶP LẠI, I, TỐC ĐỘ PHÂN TÍCH, ĐỘ NHẠY, Y, PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG , PHƯƠNG PHÁP ĐƯC CÔNG NHẬN • 6/ XỬ LÝ THỐNG NG KÊ ( STATISTICAL ASSESSMENT OF QUAILITY OF DATA) • 7/ CÁCH BIỂU DIỄN THÀNH NH PHẦN DUNG DỊCH 7.1 chất chuẩn gốc 7.2 nồng ng độ dung dịch • 9/ / D NG C ĐO THUỶ TINH CHÍNH XÁC VÀ T ƠNG Đ I ĐỊNH NGHĨA THẾ NÀO LÀ HÓA PHÂN TÍCH • Hóa phân tích ngành khoa học chuyên • • • • nghiên cứu ph ơng pháp phân tích để đ nh tính đ nh l ng chất hay nhiều chất , nguyên tố hay nhiều nguyên tố có sản ph m nghiên cứu Ví d : Trong mẫu n ớc uống có b nhiễm d l ng thuốc trừ sau hay không ? B ớc đ u tiên phải đ nh tính xem mẫu n ớc bao gồm nh ng chất gì? B ớc : Đ nh l ng nh ng chất đư đ c đ nh tính B ớc : d a mẫu chu n để tính tốn cho kết qủa cuối PHÂN TÍCH THỰC PHẨM • 2/ Thực ph m có đáp ứng tiêu chu n hóa học vệ sinh ? Có b ôi thiu, hư h ng biến thành ch t độc hại có chứa ch t độc th i từ bao bì, hóa ch t cho thêm vào • Kiểm nghiệm phân tích thực ph m phương pháp hóa học ngồi cịn phân tích trạng thái c m quan, vi sinh vậtầ THẾ NÀO LÀ PHÂN TÍCH HĨA THỰC PH M Thực ph m thức ăn , nước u ng ch t dinh dưỡng c n thiết cho thể người, vật nuôi ầ.do để đáp ứng yêu c u thực ph m ph i c n kiểm nghiệm trước đưa th trường tiêu thụ Phân tích hóa học th c ph m ( Analytical chemistry of Food) : nhằm xác đ nh Thực ph m có đáp ứng tiêu chu n hóa học ph m ch t thành ph n dinh dưỡng theo quy đ nh có b gian d i gi mạo hay khơng? • Đối tượng ng Hóa phân tích thực phẩm chất dinh dưỡng đạm , béo, o, bột, t, đường ng …có cá, thịt sữa, trứng, ng, nước uống ng … • Để định lượng ng chất dinh dưỡng nguyên tố hóa học hay định danh cấu trúc thành nh phần chất đòi hỏi phải có phương pháp phân tích xác phù hợp với đối tượng ng nghiên cứu u PHÂN TÍCH Đ NH TÍNH PHÂN TÍCH Đ NH L NG 3.1.Phân tích định tính : Nhằm xác định diện cấu tử ( ion, nguyên tố hay nhóm nguyên tố ) mẫu phân tích ( thực phẩm, mẫu nước , đất ầ) đồng thời đánh giá sơ hàm lượng chúng :đa lượng, vi lượng, vếtầ nhờ vào thiết bị phân tích phản ứng hố học đặc trưng lên mầu, kết tủa nguyên tố cần xác định • 3.2 PHÂN TÍCH Đ NH L NG • Xác đ nh xác hàm lượng c u tử mẫu Được thể giá tr sau: %, mg/kg,mg/L (ppm), g/kg, g/L (ppb), ng/kg, ng/L ( ppt) • Ch n ph ơng pháp phân tích thích h p x lý số liệu phân tích • Khi chọn ph ơng pháp sử d ng cho phân tích th c ph m ph thuộc vào yêu c u sau : • Số l ng, ch tiêu yêu c u phân tích thiết b có phịng thí nghiệm để từ có nh ng cân nhắc sử d ng quy trình phân tích • - Quy trình phân tích ph i thoả mãn điều kiện sau: • - Độ xác, độ , độ lặp lại tốt • - Quy trình phân tích có tính chọn lọc cao phù h p với yêu c u c n phân tích • - Thời gian phân tích nhanh có khả phân tích đồng thời nhiều nguyên tố • - Thiết b sử d ng cho phân tích có độ nhạy cao, c c tiểu phát nhỏ • - Giá thành phân tích khơng cao • - Thiết b d sử d ng, d bảo trì • - u tiên sử d ng ph ơng pháp phân tích đ c cơng nhận tổ chức quốc tế sau: ISO : International Organisation for standardusation) • AOAC : Association of Oficial Analytical Chemists , published in the AOAC book • BSI : British Standards Institution • TCVN : Tiêu chu n Vi t Nam • FAO : Food and Agriculture Organisation Tổ chức l ơng th c-nơng nghiệp Liên Hiệp Quốc Sự lựa chọn phương pháp phân tích Mỗi đối tượng ng lại có nhiều chất, t, chất hàm lượng ng đến phần trăm (%) hàm lượng ng nhỏ mg/kg , mg/l ( 10-6 nhỏ µg/kg, µg/l (10-9) nhỏ 10-12 picrogam ( ppt) Ở phép phân tích có ưu nhược điểm riêng ng phương pháp có nghóa có phương pháp thích hợp cho phép xác định hàm lượng ng lớn, n, có phương pháp phân tích cho phép xác định hàm lượng ng nhỏ ng đoán trước hàm lượng ng có mẫu để chọn phương pháp phân tích cho phù hợp giảm sai số trình phân tích • Với hàm lượng ng lớn bán định lượng ng người ta th ờng dùng ng phương pháp hóa học cổ điển : Khối lượng, ng, thể tích, phân tích bán định lượng ng • -Hàm lượng ng vi lượng ng ( ppm ) siêu vi lượng ng ( ppb, ppt nhỏ ) phải dùng ng thiết bị phân tích đo AAS, ICP, ICP/MS, HPLC, GC, GC/MS,LC/MS, HRGC/HRMS Những thiết bị thường ng sử dụng ng để đo vết kim loại nặng, ng, dư lượng ng thuốc trừ sâu, vitamin, kháng sinh nước, c, đất, t, thủy sản, n, thực phẩm… ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH - Độ xác – Precision Biểu th qua kết qu phân tích 01 người thực s người khác thực phịng thí nghiệm sử dụng phương pháp phân tích thiết b phân tích - Độ lặp lại – Reproducibility Biểu th qua kết qu phân tích gi ng mẫu chia làm nhiều l n phân tích 01 người thực quy trình phân tích thiết b phân tích Một mẫu làm nhiều l n độc lap khác với mẫu đo nhiều l n • • - Độ ng ( Accuracy): Kết qủa đưa gần ng với số thực biểu thị qua giá trị trung bình giá trị thực độ lệch ch chuẩn n Độ lệch ch chuẩn ng nhỏ kết có ng ng Và ng ng người phân tích phải tính độ không đảm bảo phép đo ( Uncertainty in measurement) • Độ không đảm bảo phép đo phải tính độ lệch ch chuẩn ng phương pháp thống ng kê, tính nguồn sai số ngẫu nhiên sai số hệ thống ng • Sai số ngẫu nhiện (sai số khơng xác định) • Sai số gây đến độ lặp lại kết quả, sai số ngẫu nhiên có q trình thực phân tích nh cân, đo máy ầĐể giảm sai số ngẫu nhiên cách tăng số lần phân tích ( n= 5, 7,8 ) • Sai số hệ thống ng ( sai số xác định) • nguyên nhân sau : • Thiết bị phân tích, dụng ng cụ sử dụng ng cân , bình định mức, c, sai số nhà chế tạo, o, chứng ng từ hiệu chuẩn, n, chất chuẩn tinh khiết , phương pháp sử dụng có khuyết điểm cách đọc, chuyển đổi mầu không rõ ầSai số hệ thống gây ảnh hưởng đến độ phép phân tích Giảm thiểu sai số cách hiệu chuẩn thường xuyên thiết bị sử dụng 10 • - Hiệu chuẩn thiết bị, hiệu chuẩn phương pháp theo định kỳ • • - Thực QA,QC • • - Kiểm tra chéo phòng ng thí nghiệm bên nội bộ, đánh nh giá kết • - Báo cáo kết 17 18 Đ NH NGHƾA CH T CHU N G C • Ch t g c Có tính ổn đ nh cao Bền với môi trường Đương lượng lớn Kh i lượng với cơng thức hóa ch t Ph n ứng đ nh lượng H2C2O4.2H2O ; C6H5COOH Na2B4O7.10H2O K2Cr2O7 ; NaCl KMnO4 ZnSO4.7H2O ; MgSO4.7H2O 19 ĐỊNH NGHĨA CÁC LOẠI NỒNG NG ĐỘ Nồng ng độ đại lượng ng chất ( ion phân tử ) lượng ng xác định dung dịch ĐỊNH NGHĨA : 1/ Nồng ng độ thể tích: chất lỏng ng tỷ lệ thể tích chất lỏng ng thể tích dung môi Ví dụ : HNO3 1:3 có nghóa dung dịch gồm thể tích HNO3 đặc thể tích nước HNO3 : HCl 1:3 2/ Nồng ng độ % khối lượng ng Cho biết số gam chất tan có 100g dung dịch C% = Số gam chất tan (a) x 100% Số gam dung dịch Ví dụ : Hòa tan a gam chất tan vào b gam dung môi nồng ng độ % dung dịch : C% = a 100 a+b Trong hóa phân tích, nồng ng độ % coi gần ng Ví dụ : Muốn có dung dịch KNO3 1% , cân 1g KNO3 hoà tan vào 100ml H2O 20 3/ Nồng ng độ mol/l : Cho biết số mol ( ion hay phân tử ) chất tan có 1lít dung dịch, dùng ng chữ M hay mol/l CM = Số mol chất tan (n) = n Thể tích dung dịch n : số mol ch t tan • V : thể tích, M: phân tử gam V (l) n = m( chất tan) M Ví dụ 1: Dung dịch H2SO4 2M, dung dịch có chứa mol H2SO4 hay x 98 = 196g H2SO4 lít dung dịch Ví dụ 2: Hòa tan 1,2g MgSO4 vào nước thành nh 100ml dung dịch ta dung dịch MgSO4 có nồng ng đ o ä mol / L laø: CM = 1,2g = 0,1M 120 0,1 21 3/ Nng ng độ đương lượng ng gam ( đlg) số gam chất mặt hóa học tương đương với 1mol Hydro hay 1mol Hydroxýt phản ứng ng mà ta xét Trong phản ứng ng hóa học, c, chất phản ứng ng với với ng số đương lượng ng gam ĐLg không ph i s s mol mà phụ thuộc vào ph n ứng hóa học mà ch t tham gia CN = số đương lượng ng gam chất tan (n) Số lít dung dịch (V) n = m(chất tan) Đlg 4/ Nồng ng độ molan Cho biết số mol chất tan có 1kg dung môi • a/ Phản ứng ng axít bazơ 1/ NaOH + HCl = NaCl + H2O mol NaOH phản ứng ng với ion H+ nên đlgNaOH = MNaOH T ng tự mol HCl t ng đ ng với mol OH- nên : đlg HCl = MHCl 2/ NaOH + H3PO4 tùy theo phản ứng ng có khác đlg : - NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O ñlgNaOH = MNaOH , ñlgH3PO4 = M H3PO4 22 • NaOH + H3PO4 = Na2HPO4 + H2O • đlgNaOH = MNaOH , đlgH3PO4 = MH3PO4 • • NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + H2O • đlgNaOH = MNaOH , đlgH3PO4 = MH3PO4 • • Vậy đlg axít ng khối lượng ng mol axít + chia cho số ion H mà mol axít tham gia phản ứng ng • Đlg bazơ ng khối lượng ng mol bazơ chia cho số ion OH mà mol bazơ tham gia phản ứng ng 1.5 Nồng ng độ đương lượng ng phản ứng ng kết tủa Al2(SO4)3 + Pb(NO3)2 = 2Al(NO3)3 + 3PbSO4 Trong phản ứng ng đlg chất tham gia phản ứng ng ng khối lượng ng mol chất chia cho số điện tích mol chất tham gia phản ứng ng ñlg (Al2(SO4)3 = M (Al2(SO4)3 hay ñlg Al = MAl ñlg Pb(NO3)2 = M Pb(NO3)2 hay ñlgPb = Mpb 2 23 1.6 Nồng ng độ đương lượng ng phản ứng ng tạo phức • Trong phản ứng ng tạo phức phản ứng ng xẩy phức tạp để tính đlg chất tham gia phản ứng ng tạo phức ta phải quy ước đlg chất từ tính đlg chất • Ví dụ: Ag+ + 2CN → Ag(CN)-2 • Nếu đlgAg+ = MAg+ đlg CN = 2MCN • Ví dụ: Hg2+ + 4I- = HgI42• Đlg(Hg2+) = MHg2+ đlg (I-) = 4MI- 1.7 Nồng ng độ đương lượng ng phản ứng ng oxy hóa khử • Vì electron tương đương với ion H+ nên đlg chất oxy hóa hay chất khử ng khối lượng ng mol chia cho số electron mà mol chất cho hay nhận n • 2KMnO4 + 10 FeSO4 + H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + Fe2(SO4)3 + H2O • đlg KMnO4 = MKMnO4 hay đlg Mn = MMn • 5 • Đlg FeSO4 = MFeSO4 hay đlg Fe = MFe • 24 • 2/ 3As2S3 + 28 HNO3 + 4H2O = 6H3AsO4 + • H2SO4 + 28NO • As3+ - 2eAs5+ • S2- - 8eS6+ • N5+ + 3eN2+ • đlg(As2S3) = MAs2S3 , đlgHNO3 = MHNO3 • • Nồng ng độ đương lượng ng gam chất tan có lít dung dịch ký hiệu : N Theo định nghóa đương lượng ng g phản ứng ng hóa học chất phản ứng ng với theo số đlg chất tạo thành nh sau phản ứng ng tương đương với số đlg Ví dụ: nA + mB pC + qD Mặc dù hệ số n, m, p, q chất phản ứng ng khác số đlg chất A phản ứng ng ng ng số đlg chất B Chất C D tạo thành nh sau phản ứng ng có số đlg 25 ĐỘ CHU N (T) • Độ chu n (T) biểu diễn s gam (g) hay micro gam (µg) ch t tan có 1ml hay 1L dung d ch • Ví dụ : Dung d ch NaCl có độ chu n 0,1mg/ml có nghƿa 1ml dung dich có chứa 0,1mg NaCl • - Độ chuẩn theo chất cần xác định: TA/B • Được biểu diễn s gam ch t c n xác đ nh B tương ứng với ml dung d ch ch t chu n A • Ví dụ: Tính độ chu n dung d ch KMnO4 0,02M theo Fe mơi trường axít • 5Fe + MnO4 + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O • Theo phản ứng ta có : đlg (MnO4) = MKMnO4 • Do nồng độ đương lượng dung dịch KMnO4 : 0,02 x = 0,1N • Số mili đương lượng gam KMnO4 có 1ml dung dịch 0,1 x 1= 0,1mđlg • Theo phản ứng đlg Fe = 0,1mđlg , số mg Fe tương ứng với 1ml dung dịch KMnO4 : 0,1 x 56 = 5,6mg • Vậy T KMnO4 / Fe = 0,0056g/ ml 26 PHA DUNG DỊCH TỪ CHẤT RẮN • • • • • • • • • • • 1/ Tính toán lượng ng cân 2/ Hòa tan 3/ Định mức 4/ Chuyển vào chai chứa 5/ Hiệu chỉnh nồng ng độ Mcân = CM V M 10 P% V : thể tích tính P% : độ tinh khiết hóa chất M : phân tử gam CM : nồng ng độ mol • Ví dụ : Tính lượng ng cân NaOH có P = 96% để pha 200ml dung dịch NaOH 0,1M • mcân = 0,1 200 40 = 0,83g NaOH • 10 96 Pha dung dịch từ chất lỏng ng • • • • • 1/ Tính toán thể tích cần dùng ng 2/ Pha loãng 3/ Định mức 4/ Chuyển vào chai chứa 5/ Hiệu chuẩn lại nồng ng độ cần • CM = C% 10 d , V cầ cần lấ lấy = Ccầ cần pha Vcầ cần pha • M CM • Ví dụ : Tính thể tích H2SO4 98%, d= 1,84 cần lấy để pha 200ml dung dịch H2SO4 có nồng ng độ 1M • CM = 10 98 1,84 = 18,4 M • 98 • V cần lấy = 200 = 10,87 ml • 18,4 • 27 Mối liên hệ loại nồng ng độ • CM = C% 10 d • M 28 , CN = C% 10 d Đ • • • • • • • • CN = M CM , CM = số mol chất tan (n) ĐLg số kg dung môi M : khối lượng ng mol phân tử chất tan Đ : đương lượng ng g chất tan d : Tỷ trọng ng riêng chất tan CM = a gam chấ chất tan 1L dung dịch M V(L) M: khối lượng ng phân tử chất tan, V : thể tích dung d ch • • • • Nồng ng độ vi lượng ng siêu vi lượng ng ppm ( mg/kg, mg/l) 10-6 ppb ( microgam / kg, microgam/l) 10-9 ppt ( ng/kg, ng/l) 10-12 D NG C ĐO THUỶ TINH CHÍNH XÁC VÀ T ƠNG Đ I 29 30 31 ... ĐO THUỶ TINH CHÍNH XÁC VÀ T ƠNG Đ I ĐỊNH NGHĨA THẾ NÀO LÀ HĨA PHÂN TÍCH • Hóa phân tích ngành khoa học chun • • • • nghiên cứu ph ơng pháp phân tích để đ nh tính đ nh l ng chất hay nhiều chất