Chuẩn hóa phương pháp xác định hàm lượng natri, kali trong thực phẩm bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (f aas)

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TRẦN THỊ KIỀU DIỄM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUẨN HÓA PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NATRI, KALI TRONG THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (F-AAS) Hà Nội – 9/2021 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUẨN HÓA PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NATRI, KALI TRONG THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (F-AAS) Người thực : TRẦN THỊ KIỀU DIỄM Lớp : K62CNTPC Khóa : 62 Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Thị Hoàng Lan ThS Trần Thắng Hà Nội – 9/2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, khóa luận cơng trình nghiên cứu thực cá nhân, thực sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu khảo sát tình hình hướng dẫn T.S Nguyễn Thị Hoàng Lan Th.S Trần Thắng Toàn số liệu kết khóa luận hồn tồn trung thực Các kiến nghị, nhận xét đưa xuất phát từ thực tiễn kinh nghiệm có Một lần tơi xin khẳng định trung thực lời cam đoan Sinh viên thực Trần Thị Kiều Diễm i LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hồn thành khóa luận tốt nghiệp, cho tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc lời cảm ơn chân thành tới: ThS Trần Thắng - Viện Dinh dưỡng Quốc gia, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ Đồng thời, xin chân thành cảm ơn anh chị khoa Hóa Thực phẩm - Viện Dinh dưỡng Quốc Gia giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi q trình nghiên cứu thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Hoàng Lan, môn Thực phẩm dinh dưỡng – Khoa Công Nghệ Thực Phẩm – Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam thầy cô Khoa Công Nghệ Thực Phẩm – Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam dạy dỗ, bảo, tạo điều kiện tốt cho học tập, tạo hội cho tơi thực tập làm khóa luận tốt nghiệp Cuối tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ thời gian qua Do kiến thức khả tiếp thu thực tế nhiều hạn chế nên báo cáo cịn nhiều thiếu sót, kính mong góp ý giúp đỡ quý thầy cô Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2021 Sinh viên thực Trần Thị Kiều Diễm ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài .1 1.2 Mục đích, yêu cầu 1.2.1 Mục đích 1.2.2 Yêu cầu PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU .4 2.1 Tổng quan Natri, Kali .4 2.1.1 Tổng quan Natri 2.1.2 Tổng quan Kali 2.1.3 Mối liên quan Na K với sức khỏe 2.1.4 Thực trạng xác định hàm lượng Na, K Việt Nam 10 2.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS .10 2.2.1 Nguyên tắc phép đo phổ hấp thụ nguyên tử 12 2.2.2 Kỹ thuật nguyên tử hóa lửa 13 2.2.3 Nguồn xạ đơn sắc 16 2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng 17 2.3 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử lửa (F-AES) 18 2.3.1 Nguyên tắc phép đo phổ phát xạ lửa .18 2.3.2 Nguồn kích thích phổ 18 2.4 So sánh hai phương pháp F-AAS VÀ F-AES .19 Phần III ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 3.1 Đối tượng nghiên cứu 21 iii 3.1.1 Vật liệu nghiên cứu .21 3.1.2 Thiết bị 21 3.1.3 Dụng cụ 21 3.1.4 Hóa chất 21 3.2 Phạm vi nghiên cứu .21 3.3 Nội dung nghiên cứu 22 3.4 Phương pháp nghiên cứu 22 3.4.1 Chuẩn bị dung dịch chuẩn mẫu thử 22 3.4.2 Quy trình phân tích dự kiến 23 3.4.3 Vô mẫu .24 3.4.4 Khảo sát điều kiện tối ưu thiết bị AAS 25 3.4.5 Phân tích hàm lượng Na, K 26 3.4.6 Tính kết 27 3.5 Thẩm định phương pháp định lượng Na, K 27 3.5.1 Khoảng tuyến tính đường chuẩn 27 3.5.2 Độ lặp lại .28 3.5.3 Giới hạn phát (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) .29 3.5.4 Độ thu hồi .29 Phần IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .31 4.1 Khảo sát phép đo hấp thụ phát xạ thiết bị AAS 31 4.1.1 Đối với xác định hàm lượng Na 31 4.1.2 Đối với xác định hàm lượng K .32 4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình phân tích Na, K thiết bị AAS 32 4.3 Thẩm định phương pháp .33 4.3.1 Khoảng tuyến tính đường chuẩn 33 4.3.2 Giới hạn phát (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) 35 4.3.3 Độ lặp lại độ thu hồi .36 Phần V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 5.1 Kết luận .39 iv 5.2 Kiến nghị .40 TÀI LIỆU THAM KHẢO .41 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên Tiếng Anh Tên Tiếng Việt AOAC Association of Official Hiệp hội nhà hóa phân tích Analytical Chemists thức Electro Thermal Atomization Kỹ thuật ngun tử hóa khơng Atomic Absorption lửa ETA-AAS Spectrophotometry Flame Atomic Absorption Phép đo quang phổ hấp thụ nguyên Spectrophotometry tử lửa Flame Atomic Emission Phép đo quang phổ phát xạ nguyên Spectrophotometry tử lửa K Potassium Kali LOD Limit of Detection Giới hạn phát LOQ Limit of Quantification Giới hạn định lượng Na Sodium Natri F-AAS F-AES TCVN WHO Tiêu chuẩn Việt Nam World Health Organisation vi Tổ chức Y tế Thế giới DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Hàm lượng Na số loại thực phẩm Bảng 2.2 Hàm lượng K số loại thực phẩm Bảng 2.3 Lượng Kali khuyến nghị (mg/ngày)(*) Bảng 2.4 Độ nhạy nguyên tố theo phép đo AAS 13 Bảng 2.5 Thành phần khí nhiệt độ lửa 14 Bảng 4.1 Khảo sát xác định hàm lượng Na phép đo 31 Bảng 4.2 Khảo sát xác định hàm lượng K phép đo 32 Bảng 4.3 Kết phân tích dãy chuẩn Natri 33 Bảng 4.4 Kết phân tích dãy chuẩn K .34 Bảng 4.5 Giới hạn LOD LOQ 35 Bảng 4.6 Kết độ lăp lại, độ thu hồi Na, K cấp nồng độ hydratcacbon (gạo) .36 Bảng 4.7 Kết độ lặp lại, độ thu hồi Na, K cấp nồng độ xơ (mướp) 37 Bảng 4.8 Kết độ lặp lại, độ thu hồi Na, K cấp nồng độ chất béo (dầu) 37 Bảng 4.9 Kết độ lặp lại, độ thu hồi Na, K cấp nồng độ nước (nước vải) 38 Bảng 4.10 Kết độ lặp lại, độ thu hồi Na, K cấp nồng độ protein (thịt lợn nạc) 38 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Thiết bị AAS Viện Dinh dưỡng Quốc gia 11 Hình 2.2 Cấu tạo lửa đèn khí .15 Hình 2.3 Hình ảnh thực tế lửa đèn khí 15 Hình 2.4 Hệ thống nguyên tử hóa mẫu lửa 16 Hình 2.5 Cấu tạo đèn catot rỗng 17 Hình 4.1 Đường hồi quy tuyến tính từ nồng độ 0.05ppm đến 1ppm Natri 34 Hình 4.2 Đường hồi quy tuyến tính từ nồng độ 0.05ppm đến 1ppm Kali .35 viii Phụ lục B Các thông số hoạt động lị vi sóng phá mẫu ETHOS UP Bước Công suất (W) Khoảng thời gian (phút) 250 630 500 22 15 Phụ lục C Các bước cài đặt chương trình phân tích Na, K thiết bị AAS a, Phân tích Na phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa - Bước 1: Cắm điện, mở bình khí axetylen - Bước 2: Mở phần mềm AAS, cài đặt máy cho phù hợp với tiêu cần phân tích Cụ thể bước theo hình sau: + Vào Method, chọn tiêu Na lập sẵn + Sau chọn xong phương pháp, chọn Spectromeder, cài đặt điều kiện đo Na (Single-bean no background) Chọn Set để cài đặt đèn catot phút + Sau cài đặt đèn catot, chọn Sequence Calibration để lấy đường chuẩn, Sample để lấy số mẫu cần đo Tiến hành khai tên mẫu + Sau khai tên mẫu, vào Flame  chọn Ignite Flame để đánh lửa - Bước 3: Tiến hành phân tích mẫu Xác định điểm Zero dung dịch HNO3 2% b, Phân tích K phép đo quang phổ phát xạ lửa Các bước đầu phân tích K tương tự phân tích Na Tuy nhiên, bước cài đặt phương pháp khơng giống Cụ thể: - Vào Method, chọn tiêu K lập sẵn - Sau thiết lập phương pháp, vào Flame chọn Ignite Flame để đánh lửa - Sau đánh lửa, chọn Spectromeder, cài đặt điều kiện đo K (Emission no background) Chọn Set Tuy nhiên, không cần chờ phút, lúc phần mềm yêu cầu đo điểm chuẩn cao dãy chuẩn - Sau đo điểm chuẩn cao nhất, vào Sequence lấy đường chuẩn khai tên mẫu giống phân tích Na - Tiến hành đo mẫu Trước đo dãy chuẩn, phần mềm yêu cầu đo tiếp điểm chuẩn cao (Automax) lần Đây điểm khác biệt so với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Phụ lục D Độ lặp lại, độ thu hồi Na, K mẫu Bảng D1 Độ lặp lại, thu hồi Na, K cấp nồng độ hydratcacbon Mức nạp chuẩn KL cân (g) Hàm lượng thu (ppm) Kết (mg/100g) %R 0,1024 0,1051 5,13 105,1 0,1057 0,0961 4,07 96,1 0,1016 0,0991 4,88 99,1 0,1025 0,1058 5,16 105,8 0,1ppm 0,1072 0,0924 3,84 92,4 0,1057 0,1032 4,88 103,2 0,1051 0,1055 5,02 105,5 Na SD %RSD 0,31 6,47 101,03 0,1060 0,5111 24,11 102,22 0,1011 0,4953 24,50 99,06 0,1025 0,5368 26,19 107,36 0,1034 0,5395 26,09 107,9 0,5ppm 0,1041 0,4979 23,91 99,58 0,1063 0,4693 22,07 93,86 0,1051 0,4771 22,70 95,42 1,55 6,41 0,68 1,34 100,77 1ppm 0,1072 1,107 51,63 110,7 0,1052 1,065 50,62 106,5 0,1060 1,070 50,47 107 0,1036 1,046 50,48 104,6 0,1053 1,051 49,91 105,1 0,1035 1,064 51,40 106,4 0,1086 1,083 49,86 108,3 106,94 0,1060 0,1929 136,49 88,27 0,1011 0,1835 136,13 82,74 0,1015 0,1870 138,18 91,39 0,1034 0,1911 138,61 94,90 0,5ppm 0,1071 0,1989 139,29 101,18 0,1063 0,2006 141,53 109,98 0,1061 0,1993 140,88 107,01 K 2,04 1,47 15,1 10,95 9,18 4,49 96,50 1ppm 0,1195 0,1991 124,96 109,96 0,1152 0,1844 120,05 94,70 0,1185 0,2037 128,92 104,02 0,1105 0,2293 155,63 88,33 0,1195 0,2082 130,67 109,07 0,1103 0,2262 153,81 88,57 0,1108 0,2236 151,35 83,53 96,88 2ppm 0,1024 0,2975 217,90 106,74 0,1050 0,2990 213,57 102,80 0,1057 0,2909 206,41 95,91 0,1025 0,2682 196,24 84,65 0,1012 0,2617 193,95 81,25 0,1009 0,2646 196,68 83,77 0,1051 0,2864 204,38 95,35 92,92 Bảng D2 Độ lặp lại, thu hồi Na, K cấp nồng độ xơ Mức nạp chuẩn 0,1ppm KL cân (g) Hàm lượng thu (ppm) Kq (mg/100g) %R 0,1084 0,1370 6,32 91,3 0,1093 0,1332 6,09 88,8 0,1097 0,1439 6,56 95,9 0,1095 0,1577 7,20 105,1 0,1091 0,1441 6,60 96,1 0,1094 0,1347 6,16 89,8 0,1084 0,1512 6,97 100,8 SD %RS D 0,41 6,3 1,14 4,77 1,54 3,21 95,41 Na 0,5ppm 0,1032 0,4612 22,34 92,2 0,1029 0,4659 22,64 93,2 0,1047 0,4894 23,37 97,9 0,1056 0,5243 24,82 104,9 0,1029 0,5036 24,47 100,7 0,1034 0,5178 25,04 103,6 0,1027 0,5122 24,94 102,4 99,27 1ppm 0,1018 0,9593 42,21 95,9 0,1029 0,9685 42,20 96,9 0,1048 0,9581 45,71 95,8 0,1036 0,9806 47,33 98,1 0,1059 1,026 48,44 102,6 0,1051 1,063 50,57 106,3 0,1055 1,023 48,48 102,3 99,69 0,1055 0,1856 131,94 109,7 0,1048 0,2188 156,58 107,1 0,1059 0,2205 156,16 103,8 0,2ppm 0,1075 0,2121 147,98 98,2 0,1096 0,2211 151,30 101,2 0,1095 0,1913 131,03 103,8 0,1050 0,2188 156,29 104,2 K 11,27 7,65 104 0,1028 0,2500 182,39 95,1 0,1028 0,2499 182,32 94,8 0,5ppm 0,1047 0,2503 179,30 83,9 0,1055 0,2546 181,00 91,7 0,1029 0,2495 181,85 92,9 0,1034 0,2523 183,00 98,2 0,1025 0,2448 179,12 81,4 1,54 0,85 6,29 3,16 91,1 1ppm 0,1018 0,2811 207,10 97,4 0,1043 0,2858 205,51 96,5 0,1068 0,2851 200,21 109,3 0,1036 0,2655 192,21 85,3 0,1059 0,2827 200,21 108,4 0,1051 0,2663 190,03 80,8 0,1055 0,2791 198,41 103,2 97,27 Bảng D3 Độ lặp lại, thu hồi Na, K cấp nồng độ chất béo Mức nạp chuẩn 0,1ppm Khối lượng (ml) Hàm lượng thu (ppm) Kết (mg/100 g) %R 0,1 0,0896 1,34 89,6 0,1 0,1004 1,51 100,4 0,1 0,1009 1,51 100,9 0,1 0,0989 1,48 98,9 0,1 0,1045 1,57 104,5 0,1 0,1029 1,54 102,9 0,1 0,0880 1,32 88 SD %RS D 0,097 6,62 0,41 5,33 0,61 4,24 97,89 Na 0,5ppm 0,1 0,5124 7,69 102,48 0,1 0,5468 8,20 109,36 0,1 0,4851 7,28 97,02 0,1 0,4636 6,95 92,72 0,1 0,5248 7,87 104,96 0,1 0,5149 7,72 102,98 0,1 0,5164 7,75 103,28 101,83 1ppm 0,1 1,016 15,24 101,6 0,1 1,026 15,39 102,6 0,1 0,9794 14,69 97,94 0,1 0,9288 13,93 92,88 0,1 0,9294 13,94 92,94 0,1 0,9583 14,37 95,83 0,1 0,9338 14,01 93,38 96,74 0,1 0,1069 1,60 106,9 0,1 0,1105 1,66 110,5 0,1 0,1043 1,56 104,3 0,1 0,1028 1,54 102,8 0,1 0,0991 1,49 99,1 0,1ppm 0,1 0,1046 1,57 104,6 0,1 0,1002 1,5 100,2 K 0,058 3,74 104,06 0,1 0,4818 7,23 96,4 0,1 0,4774 7,16 95,5 0,1 0,4615 6,92 92,3 0,1 0,5070 7,61 101,4 0,5ppm 0,1 0,5130 7,70 102,6 0,1 0,5207 7,81 104,1 0,1 0,4747 7,12 94,9 0,34 4,58 0,22 1,4 98,17 1ppm 0,1 1,071 16,07 107,1 0,1 1,080 16,20 108,0 0,1 1,054 15,81 105,4 0,1 1,051 15,77 105,1 0,1 1,041 15,62 104,1 0,1 1,070 16,05 107 0,1 1,078 16,17 107,8 106,36 Bảng D4 Độ lặp lại, thu hồi Na, K cấp nồng độ nước Mức nạp chuẩn 0,05ppm Khối lượng (ml) Hàm lượng thu (ppm) Kết (mg/100 g) %R 0,2 0,0468 1,17 93,6 0,2 0,048 1,2 96 0,2 0,0434 1,09 86,8 0,2 0,0509 1,27 101,8 0,2 0,044 1,1 88 0,2 0,0429 1,07 85,8 0,2 0,0468 1,17 93,6 SD %RS D 0,072 6,23 0,2 1,83 0,24 1,15 92,23 0,4ppm Na 0,2 0,4574 11,44 108,13 0,2 0,4397 10,99 103,7 0,2 0,4429 11,07 104,5 0,2 0,4513 11,28 106,6 0,2 0,4417 11,04 104,2 0,2 0,4571 11,43 108,05 0,2 0,4384 10,96 103,38 105,51 0,8ppm 0,2 0,8276 20,69 100,34 0,2 0,8225 20,56 99,7 0,2 0,8242 20,61 99,91 0,2 0,8174 20,44 99,06 0,2 0,8179 20,45 99,13 0,2 0,8356 20,89 101,34 0,2 0,8433 21,08 102,3 100,25 0,2 0,1151 57,55 90,7 0,2 0,1162 58,10 105,3 0,2 0,1147 57,35 85,3 0,2 0,1164 58,20 108 0,2 0,1159 57,95 101,3 0,15ppm 0,2 0,1156 57,80 97,3 0,2 0,1145 57,25 82,7 K 0,37 0,64 1,28 1,84 1,27 1,46 95,81 0,4ppm 0,2 0,1411 70,55 106,5 0,2 0,1358 67,9 80 0,2 0,1360 68 81 0,2 0,1368 68,40 85 0,2 0,1418 70,90 110 0,2 0,1408 70,4 105 0,2 0,1390 69,5 96 94,79 0,8ppm 0,2 0,1736 86,80 96,25 0,2 0,1712 85,6 90,25 0,2 0,1758 87,90 101,75 0,2 0,1744 87,20 98,25 0,2 0,1767 88,35 104 0,2 0,1716 85,80 91,25 0,2 0,1698 84,90 86,75 95,5 Bảng D5 Độ lặp lại, thu hồi Na, K cấp nồng độ protein Mức nạp chuẩn 0,4ppm KL cân (g) Hàm lượng thu (ppm) Kết (mg/100 g) 0,1035 0,7911 38,22 %R SD %RSD 0,53 1,37 1,13 1,98 95,68 0,1038 0,8219 39,59 103,08 0,1037 0,7950 38,33 96,46 0,1039 0,7998 38,49 97,46 0,1038 0,8092 38,98 99,91 0,1042 0,7966 38,22 96,36 0,1036 0,7907 38,16 95,48 97,78 Na 0,8ppm 0,1045 0,5911 56,56 96,23 0,104 0,5874 56,48 95,56 0,1047 0,6103 58,29 100,93 0,1036 0,6089 58,77 101,13 0,1041 0,5802 55,73 93,71 0,1043 0,6007 55,59 98,73 0,103 0,5798 56,29 94,15 97,21 1,5ppm 0,1033 0,1709 82,72 92,3 0,1032 0,1791 86,77 97,8 0,1036 0,1859 89,72 102,3 0,1037 0,1662 80,14 89,1 0,103 0,1614 78,35 86 0,1034 0,1822 88,10 99,8 0,103 0,1692 82,14 91,2 94,09 4,27 5,08 1ppm K 0,1035 0,2831 136,76 104,87 0,1038 0,2811 135,40 102,35 0,1037 0,2862 137,99 107,62 0,1039 0,2725 131,14 93,58 0,1038 0,2838 136,71 105,05 0,1042 0,2829 135,75 103,46 0,1036 0,2804 135,33 101,99 2,17 1,6 102,7 1,5ppm 0,1033 0,3281 158,81 107,36 0,1032 0,2906 140,79 82,47 0,1036 0,3274 158,01 106,57 0,1037 0,3032 146,19 90,33 0,103 0,2918 141,65 83,48 0,1034 0,3058 147,87 92,39 0,103 0,3116 151,26 96,68 94,18 7,22 4,84 Phụ lục E Độ không đảm bảo đo Độ không đảm bảo đo phương pháp tính theo cơng thức Horwitz: ú = 21-0,5logC Kết tính độ khơng đảm bảo đo Na, K mẫu thực phẩm tổng hợp bảng đây: STT Nền mẫu Nền hydratcacbon Nền chất béo Nền xơ Nền nước Nền protein Mức nạp chuẩn Độ không đảm bảo Độ không đảm đo Na (%) bảo đo K (%) Mức 1,97 3,92 Mức 2,04 4,20 Mức 0,73 4,04 Mức 2,5 1,41 Mức 2,01 1,73 Mức 1,6 0,53 Mức 2,38 1,36 Mức 1,91 2,56 Mức 1,54 4,25 Mức 2,36 3,88 Mức 0,73 5,4 Mức 0,45 2,51 Mức 1,07 1,64 Mức 1,2 4,02 Mức 2,4 Khơng có