Nguyên cứu sử dụng kĩ thuật quang phổ atr – ftir và thống kê Đa biến nhằm phân loại các sản phẩm mì tôm trên thị trường việt nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI     KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGUYÊN CỨU SỬ DỤNG KĨ THUẬT QUANG PHỔ ATR – FTIR VÀ THỐNG KÊ ĐA BIẾN NHẰM PHÂN LOẠI CÁC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI



   

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGUYÊN CỨU SỬ DỤNG KĨ THUẬT QUANG PHỔ ATR – FTIR VÀ THỐNG KÊ ĐA BIẾN NHẰM PHÂN LOẠI CÁC SẢN PHẨM MÌ TÔM TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM

Cán bộ hướng dẫn: TS Trương Ngọc Minh

ThS Mạc Thế Vinh Sinh viên: Dương Thị Duyên

Mã số sinh viên: 2018600793

Hà Nội 5 – 2022

Chúng em xin cảm ơn TS Trương Ngọc Minh, Cử nhân Lê Việt Anh vàcác anh chị trong Phòng thí nghiệm trọng điểm về an toàn thực phẩm và môitrường – Trung tâm Nghiên cứu và Chuyển giao Công nghệ - Viện Hàn lâmkhoa học và công nghệ Việt Nam đã tạo cơ hội tận tình giúp đỡ, dạy bảo chúng

em bằng sự tậm huyết về những kiến thức chuyên môn học thuật, trao đổi trithức khoa học, tạo điều kiện cho em hoàn thành bài báo cáo này

Với thời gian thực tập còn hạn chế và việc hiểu biết về thực tế còn hạnchế nên bài khóa luận của em sẽ không tranh khỏi những thiếu sót Em mongrằng sẽ nhận được nhiều ý kiến đóng góp để em có thêm nhiều bài học và kinhnghiệm cho bản thân sau này khi bước vào môi trường làm việc trong tương lai.Cuối cùng, em xin gửi đến quý Thầy Cô lời chúc sức khỏe và thành côngtrong sự nghiệp giảng dạy Chúc Trung tâm Nghiên cứu và chuyển giao côngnghệ - Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam ngày càng phát triển thịnh vượng, gửicác anh chị hướng dẫn lời chúc sức khỏe cũng như đạt nhiều thành tựu trongcông việc của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2022

Sinh viên

Dương Thị Duyên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC VIẾT TẮT viii

LỜI MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 11

1.1.TRUY XUẤT NGUỒN GỐC THỰC PHẨM LÀ GÌ? 11

1.1.1 Khái niệm 11

1.1.2 Tầm quan trọng của truy xuất nguồn gốc thực phẩm 11

1.1.3 Các thách thức của Việt Nam trong truy xuất nguồn gốc thực phẩm .13

1.2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ATR – FTIR 14

1.2.1 Khái niệm về quang phổ hồng ngoại ATR – FTIR 14

1.2.2 Nguyên lý hoạt động 16

1.2.3 Ứng dụng 17

1.3 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ICP 17

1.3.1 Ứng dụng ICP – MS 17

1.3.2 Nguyên tắc hoạt động 18

1.4 TỔNG QUAN VỀ MẪU 19

1.4.1 Khái niệm 20

1.4.2 Thành phần nguyên liệu 20

1.4.3 Giá trị dinh dưỡng 21

1.4.4 Thị phần các loại mì tôm hiện nay 22

1.4.4.1 Thương hiệu trong nước 22

1.4.4.2 Thương hiệu nước ngoài 26

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 28

2.1 DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 28

2.1.1 Hóa chất 28

2.1.2 Dụng cụ 28

2.1.3 Thiết bị 29

2.2 THU THẬP MẪU 32

2.3 XỬ LÝ MẪU VÀ PHÂN TÍCH MẪU BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HỒNG NGOẠI FTIR 34

2.3.1 Xử lý mẫu 34

2.3.2 Phân tích mẫu bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại FTIR 36

2.3.3 Phân tích mẫu bằng phương pháp ICP – MS 37

2.4 MỘT SỐ CÔNG THỨC TÍNH TOÁN NGHIÊN CỨU 37

2.4.1 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) 37

2.4.2 Độ lệch chuẩn 38

2.4.3 Độ ẩm 38

2.4.4 Độ muối 38

2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DỮ LIỆU 39

2.5.1 PCA (Principal Component Analysis) 39

2.5.2 LDA (Linear Discriminant Analysis) 40

2.5.3 AHC (Agglomerative hierarchical clustering) 41

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 HỒ SƠ KẾT QUẢ HÓA HỌC CỦA MỲ TÔM 43

3.1.1 Hồ sơ phổ hồng ngoại FTIR 43

3.1.2 Hồ sơ kết quả ICP 46

3.1.3 Một số chỉ tiêu của mì tôm 49

3.1.3.1 Xác định độ ẩm 49

3.1.3.2 Xác định độ muối trong mì (NaCl) 51

3.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH ĐỐI VỚI MẪU MÌ TÔM (PCA) 52

3.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHÂN BIỆT TUYẾN TÍNH ĐỐI VỚI MẪU MÌ TÔM (LDA) 56

3.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHIA NHÓM DỰA TRÊN DẤU HIỆU ĐẶC TRƯNG (AHC) 58

KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

DANH MỤC BẢNG

viBảng 1.1 Bảng thành phần dinh dưỡng của mì tôm 21Bảng 2.1 Bảng thông tin của mẫu mì tôm 32Bảng 3.1 Dải quang phổ FTIR của mì tôm 45Bảng 3.2 Bảng kết quả hàm lượng kim loại trong các mẫu mì tôm đo bằng thiết

bị ICP – MS (đơn vị ppm) 47Bảng 3.3 Bảng giới hạn cho phép các nguyên tố trong mì tôm theo QCVN 8 – 2:2011/BYT 49Bảng 3.4 Bảng kết quả độ ẩm của các mẫu mì tôm trên thị trường 49Bảng 3.5 Bảng hàm lượng muối trong một số mẫu mì tôm 51Bảng 3.6 Dữ liệu sau xử lý qua phân tích các thành phần chính thể hiện tương quan giữa các yếu tố 54Bảng 3.7 Dữ liệu sau xử lý qua phân tích các thành phần phụ thể hiện tương quan giữa các yếu tố 57

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Máy đo quang phổ hồng ngoại ATR - FTIR 14

Hình 1.2 Phương pháp quang phổ ATR – FTIR 15

Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động của máy FTIR 16

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 16

Hình 1.5 Ví dụ về một phổ khối lượng 19

Hình 1.6 Các loại mì tôm trong nước hiện nay 19

Hình 1.7 Sự khác nhau của mì chiên và mì không chiên 20

Hình 1.8 Thị phần theo sản lượng của các nhà sản xuất mì tôm 23

Hình 1.9 Doanh thu của các nhà sản xuất mì tôm giai đoạn 2017 – 2019 24

Hình 1.10 Lợi nhuận của các nhà sản xuất giai đoạn 2017 – 2019 25

Hình 1.11 Các loại mì tôm nhập khẩu từ các thương hiệu nước ngoài 26

Hình 2.1 Ống Teflon 29

Hình 2.2 Ống ly tâm falcon 29

Hình 2.3 Máy xay bột mịn SEKA 30

Hình 2.4 Tủ sấy 30

Hình 2.5 Hệ thống quang phổ ATR – FTIR 31

Hình 2.6 Lò vi sóng phá mẫu Mars 6 31

Hình 2.7 Thiết bị đo ICP – MS 32

Hình 2.8 Bề mặt đặt mẫu của máy quang phổ FTIR 36

Hình 2.9 Biểu đồ dendrogam 42

Hình 3.1 Ảnh phổ của mẫu mì tôm 43

Hình 3.2 Phổ 34 mẫu mì tôm thu đươc từ máy đo quang phổ hồng ngoại FTIR .43

Hình 3.3 Đỉnh peak của mẫu mì tôm 44

Hình 3.4 Biểu đồ Scree plot 53

Hình 3.5 Biểu đồ quan sát sự phân vùng của các mẫu mì tôm 53

Hình 3.6 Biểu đồ Scree plot trong LDA 56

Hình 3.7 Biểu đồ quan sát sự phân vùng của các mẫu mì tôm trong LDA 56

Hình 3.8 Biểu đồ dendrogam của các mẫu mì tôm 58

DANH MỤC VIẾT TẮT

ATR – FTIR Phân tích quang phổ hồng ngoại

PCA Phân tích thành phần chính

LDA Phân tích phân biệt tuyến tính

AHC Phân cấp phân cụm tổng hợp

LOD Giới hạn phát hiện

LOQ Giới hạn định lượng

ICP – MS Khối phổ khối lượng plasma cảm ứng

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay trong thời buổi kinh tế thị trường, khi mà con người phảichạy đua với thời gian để chuẩn bị một bữa ăn hoàn chỉnh là điều không đơngiản “Mì tôm” là một thức ăn nhanh và phổ biến mã đại đa số chúng tathường nghĩ đến Nền công nghiệp sản xuất mì tôm ăn liền ngày càng pháttriển về mặt mẫu mã, đa dạng về chủng loại

Sự phát triển mạnh mẽ của mì tôm đã đặt ra những thách thức lớn đốivới các nhà sản xuất, phải liên tục cải tiến, nghiên cứu hoàn thiện sản phẩmsao cho chiếm được vị thế của mình trong lòng người tiêu dùng Không chỉnhững thương hiệu mì trong nước cạnh tranh với nhau mà giờ đây trong thờibuổi hòa nhập quốc tế, các thương hiệu mì gói nước ngoài cũng đang dần dầnthâm nhập thị trường tiêu thụ trong nước

Việc nghiên cứu thành phần cũng như phân biệt các loại mì tôm trongthị trường mì ăn liền hiện nay là một điều khá thiết thực để xem được rằngliệu với công thức, cách làm, quy trình công nghệ sản xuất mì tôm của cácnhà sản xuất khác nhau thì giữa các loại mì tôm – bản chất của chúng có thật

sự khác nhau hay không? Và chúng ta có thật sự phân biệt được các loại mìtôm hay không? Và phân biệt bằng cách nào?

Để trả lời cho các câu hỏi trên, em đã thực hiện nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu sử dụng kĩ thuật quang phổ ATR – FTIR và thống kê đa biếnnhằm phân loại các sản phẩm mì tôm trên thị trường Việt Nam” với mongmuốn nghiên cứu thanh công, để có thể không cần đến bao bì của sản phẩm

mà ta cũng có thể biết được chúng mang thương hiệu nào

Mục đích của đề tài để : xác định nhanh nguồn gốc của Mì tôm bằngmáy quang phổ hồng ngoại FTIR; xây dựng phương pháp lập hồ sơ truy xuấtnguồn gốc thực phẩm; phân tích dữ liệu phần mềm trên XLSTAT được càiđặt trong Excel để phân tích thành phần chính (PCA), phân tích tuyến tính(LDA), phân tích cụm (AHC); xác định hàm lượng kim loại của mì tôm bằngthiết bị ICP – MS

Các phương pháp được tiến hành nghiên cứu trong bài bao gồm:

- Phương pháp tổng quan tài liệu: Dựa trên các nghiên cứu khoa họctrước đó để tìm hiểu về thành phần, nguồn gốc của từng thương hiệu mì tômtrên thị trường hiện nay để đưa ra các nghiên cứu phù hợp

- Phương pháp xử lý mẫu: các mẫu mì tôm sẽ được xử lý theo các bướctheo đúng quy trình đặt ra

- Phương pháp thực nghiệm: tiến hành quá trình phân tích mẫu bằngcác thiết bị là ATR – FTIR và ICP – MS

- Phương pháp phân tích quang phổ FTIR: mẫu sau khi qua các quátrình xử lý trên sẽ được mang đi tiến hành chạy máy đo quang phổ hồng ngoạiATR – FTIR

- Phương pháp phân tích đa biến: bao gồm các kỹ thuật thống kê khácnhau PCA, LDA, AHC,… bằng phần mềm XLSTAT được tích hợp trongExcel

- Phương pháp phân tích ICP – MS

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu là các thương hiệu mì tôm trên thị trườnghiện nay tại các cửa hàng, các chợ và các siêu thị trên địa bàn Hà Nội

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.TRUY XUẤT NGUỒN GỐC THỰC PHẨM LÀ GÌ?

1.1.1 Khái niệm

Truy xuất nguồn gốc là khả năng theo dõi, nhận diện được một đơn vịsản phẩm thông qua tất cả các giai đoạn từ tìm nguyên liệu, sản xuất, chếbiến, vận chuyển và phân phối ra thị trường

Xu hướng hiện nay là sử dụng công nghệ thông tin và các thiết bị điện

tử nhằm giúp cho việc cập nhật thông tin, quản lý dữ liệu và truy xuất nguồngốc sản phẩm được thuận lợi Giải pháp này đặc biệt được coi trọng trong antoàn thực phẩm

Tại nhiều nước pháp triển, truy xuất nguồn gốc là yếu tố quan trọng vàbắt buộc đối với nhiều loại sản phẩm Trong đó được quan tâm nhiều nhất vẫn

là các mặt hàng thực phẩm

1.1.2 Tầm quan trọng của truy xuất nguồn gốc thực phẩm

Mục đích của bài khóa luận này là xác thực thực phẩm Vậy câu hỏi đặt

ra là tại sao chúng ta phải xác thực thực phẩm? Như chúng ta được biết hiệnnay song song với sự phát triển của xã hội, của nền kinh tế thì thực phẩmcũng là một trong những ngày phát triển cực mạnh Kéo theo đó là sự xuấthiện của những thực phẩm giả mạo thương hiệu hay những thực phẩm bẩnngày càng nhiều, người tiêu dùng không thể biết được loại thực phẩm nàomới đảm bảo cho bản thân và gia đình Hiện nay con người không chỉ cần “ăn

no, mặc đủ”, đời sống nâng cao làm tiêu chuẩn của con người cũng được nângcao đó là “ăn sạch, mặc đẹp” Bởi vậy việc truy xuất nguồn gốc thực phẩm vôcùng quan trọng, giúp cho những bà nội trợ luôn được sử dụng những thựcphẩm sạch, đảm bảo và loại bỏ những thành phần xấu khỏi xã hội

Các kỹ thuật phổ biến nhất được sử dụng để xác thực nguồn gốc baogồm: tỷ lệ đồng vị, sắc ký lỏng và khí, phân tích nguyên tố, kỹ thuật quangphổ, kỹ thuật dựa trên DNA và kỹ thuật cảm biến Các kỹ thuật quang phổbao gồm dao động, hyperspetral, huỳnh quang, cộng hưởng từ hạt nhân, các

kĩ thuật này nhanh chông, tiết kiệm chi phí, ít hoặc không cần chuẩn bị mẫu

Ví dụ, quang phổ Raman kết hợp với máy vector hỗ trợ đã được sử dụng đểxác định các vùng sản xuất lúa ở Trung Quốc, với tỷ lệ chính xác là gần 90%;

và công nghệ quang phổ cận hồng ngoại kết hợp với phân tích đa biến Tuynhiên, nhược điểm chính là độ chính xác thấp do kém nhạy và nhiễu cao Tại Việt Nam, Chính phủ Việt Nam cũng đã ban hành một số quy định

về quản lý truy xuất nguồn gốc thực phẩm như: Nghị định 132/2008 / NĐ-CP(31/12/2008) về Chất lượng sản phẩm và Thông tư 25/2019 / TT-BYT(30/8/2019) về Truy xuất nguồn gốc thực phẩm Nhưng các quy định nàykhông cụ thể nên rất khó áp dụng và thực hiện Bên cạnh đó, họ chỉ đề cậpđến việc ứng dụng công nghệ thông tin về truy xuất nguồn gốc thực phẩmthay vì xác định nguồn gốc địa lý bằng phương pháp hóa học Vì vậy, để họchỏi kinh nghiệm của nhiều nước trên thế giới, chắc chắn Chính phủ Việt Nam

sẽ cần rà soát, sửa đổi các quy định để xây dựng phương pháp truy tìm địa lýdựa trên phương pháp hóa học.[11]

Để xây dựng phương pháp xác thực nguồn gốc bằng phương pháp hoáhọc, các thành phần hóa học phải được lựa chọn phù hợp để phản ánh đô ¯ đă ¯ctrưng của các mẫu vâ ¯t tại các khu vực địa lý để có thể phân biê ¯t được mô ¯tcách chính xác Chỉ một số yếu tố có thể đáp ứng yêu cầu đã đề cập Ngoài ra,các thông tin cơ bản về thành phần nguyên tố trong mẫu, hầu hết ở mức vết,

là điều bắt buộc nếu phương pháp này được áp dụng ở bất kỳ mức độ nào.Một số kỹ thuật phù hợp cho mục đích này là quang phổ biến đổi hồng ngoại(FTIR), khối phổ plasma ghép cảm ứng (ICP-MS) và khí phổ (GC-MS), vớikhả năng xác định nhiều yếu tố tồn tại trong mẫu Để có thể phân biê ¯t đượccác khu vực địa lý dựa vào các kết quả đo chúng tôi áp dụng phương phápphân tích thống kê đa biến phân cụm phân cấp (AHC), phân tích thành phầnchính (PCA) và phân biê ¯t tuyến tính (LDA) với từng bô ¯ số liê ¯u Sau khi cókết quả phân biê ¯t từ quá trình phân tích thống kê đa biến, các bô ¯ số liê ¯u đượctải lên hê ¯ thống kho lưu trữ chuỗi khối (block chain) của Orichain xây dựngtrên nền tảng của Etherium để làm cơ sở dữ liê ¯u để truy xuất nguồn gốc

Mỳ tôm là đối tượng nghiên cứu được sử dụng trong khóa luận nàyxuất phát từ nguyên nhân rằng có rất nhiều loại và thương hiệu mỳ tôm cảtrong và ngoài nước Để có thể phân biệt được các loại khác nhau, cácphương pháp hóa học được đề xuất như một giải pháp thay thế cho cácphương thức như QR code, nơi các thông tin về nguồn gốc của chúng không

được đảm bảo về độ tin cậy Trong đó, quang phổ hồng ngoại (FTIR) đượccoi là một trong những kỹ thuật phân tích nhanh, không tốn hóa chất cũngnhư chi phí rẻ mà lại cho kết quả có độ chính xác khá cao Vì vậy phân biệtcác loại mì tôm trên thị trường bằng hệ thống quang phổ FTIR được đưa ralập hồ sơ truy xuất nguồn gốc.

1.1.3 Các thách thức của Việt Nam trong truy xuất nguồn gốc thực phẩm

Đầu tiên là sự hạn chế nguồn lực khi việc áp dụng hệ thống này tốnkém và là một nhiệm vụ phức tạp mà có thể dẫn đến các vấn đề tài chính, cầnnhiều nỗ lực và chi phí Theo Salampasis và cộng sự (2012), truy xuất nguồngốc là một nhiệm vụ phức tạp vì nó đòi hỏi các yêu cầu quan trọng như việctruy xuất nguồn gốc nên giải quyết được việc truy xuất nội bộ và chuỗi vớithông tin của toàn bộ chu kỳ sống sản phẩm; phải giải quyết được hoàn toànviệc truy xuất trước và sau của một sản phẩm với đầy đủ các thông tin liênquan; phải đảm bảo chi phí hiệu quả và ứng dụng và hoạt động một cách thânthiện; hệ thống truy xuất có thể được mở rộng để tiếp nhận dễ dàng với các dữliệu truy xuất mới Do đó, trong điều kiện của Việt Nam, những đối tượngliên quan trong chuỗi thực phẩm và nông nghiệp hầu hết là các doanh nghiệpvừa và nhỏ, các hộ kinh doanh cá thể nên việc áp dụng hệ thống truy xuấtkhông hề dễ dàng

Tiếp theo đó là thông tin hạn chế Truy xuất nguồn gốc trong nôngnghiệp gắn liền với tính không chắc chắn của nó, điều này dẫn đến sự khókhăn trong việc cung cấp thông tin chính xác, đầy đủ và kịp thời tại bất cứ cáckhâu trong chuỗi cung ứng thực phẩm Vì vậy việc có được thông tin truyxuất trong toàn bộ chuỗi như quy định của EC 178(2002) là khó đáp ứngđược Trong một nền nông nghiệp khá còn thô sơ như Việt Nam thì hoạt độngnày không được coi trọng hoặc do tập quán tiêu dùng một số khách hàngmong muốn mua các sản phẩm không đóng gói đặc biệt là sản phẩm tươisống Điều này cũng dẫn đến một thách thức đối với việc truy xuất nguồn gốc

ở Việt Nam

Thứ ba là sự thiếu hụt các chuẩn mực chung Thiếu dữ liệu tiêu chuẩnhóa và các công cụ trao đổi dữ liệu cũng là thách thức đối với hệ thống truyxuất ở Việt Nam Hệ thống truy xuất là một hệ thống phức tạp vì có rất nhiều

các dữ liệu được thu thập, dữ liệu không đồng nhất theo một kiểu, sự đa dạngtrong dữ liệu chia sẻ giữa các bộ phận trong công ty hay giữa các đối tượngtham gia trong chuỗi Ngoài ra, các kỹ thuật truy xuất cũng có sự xung đột,không thống nhất theo chuẩn mực chung

Bên cạnh đó là vấn đề nhận thức Xem truy xuất nguồn gốc như là mộtgánh nặng, thiếu thông tin rõ ràng liên quan đến việc truy xuất và sự thiếuvắng ý muốn hợp tác giữa các thành viên trong chuỗi là kết quả của việc thiếunhận thức Thực tế, không phải người nông dân nào cũng nhận thức đúng vaitrò của truy xuất nguồn gốc Do đó, việc hỗ trợ phát triển hệ thống truy xuấtchưa đủ để doanh nghiệp hay người nông dân quan tâm đến truy xuất nguồngốc mà cần có sự kết hợp giáo dục, tập huấn, đào tạo

Cuối cùng là hạn chế năng lực Việc áp dụng hệ thống truy xuất đòi hỏinguồn nhân lực có kỹ năng, chuyên môn trong việc phát triển, vận hành vàquản lý hệ thống Trong khi đó những người tham gia vào chuỗi nông sản ởViệt Nam vẫn còn nhiều người hạn chế về năng lực áp dụng hệ thống này,trong khi đó thuê mướn từ bên ngoài sẽ phát sinh chi phí [12]

1.2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ATR – FTIR 1.2.1 Khái niệm về quang phổ hồng ngoại ATR – FTIR

Quang phổ hồng ngoại (IR) được thực hiện ở vùng hồng ngoại của phổbức xạ điện tử, ánh sang vùng này có bước sóng dài hơn và tần số thấp hơnvùng ánh sáng nhìn thấy và hoạt động dựa trên cơ sở của sự hấp thụ quang

Hnh 1.1 Máy đo quang phổ hồng ngoại ATR - FTIR

Phân tích quang phổ hồng ngoại (FTIR – Fourier Transform InfraredSpectroscopy) là từ viết tắt có nguồn gốc từ quang phổ hồng ngoại biến đổiFourier, viết tắt của từ phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR là kỹ thuật đolường cho phép ghi lại quang phổ hồng ngoại, ánh sáng hồng ngoại dẫn thôngqua một giao thoa kế và sau đó qua mẫu (hoặc ngược lại), gương chuyển độngbên trong thiết bị làm thay đổi sự phân bố của ánh sáng hồng ngoại đi quagiao thoa kế Là một phương pháp kiểm tra phân tích được sử dụng để xácđịnh các vật liệu hữu cơ, cao phân tử và trong một số trường hợp Phươngpháp phân tích thành phần sản phẩm bằng FTIR sử dụng ánh sang hồng ngoại

để quét các mẫu thử và quan sát các đặc tính hóa học [5]

ATR là viết tắt của Attenuated Total Reflectance (phản xạ toàn phầnsuy giảm) ATR đã trở thành kỹ thuật tiêu chuẩn để đo phổ FT-IR Ánh sánghồng ngoại đi xuyên qua tinh thể của một vật liệu nhất định (kim cương, ZnSehoặc germani) và tương tác với mẫu được ép lên bề mặt tinh thể (Lưu ý sựtiếp xúc tốt giữa mẫu và tinh thể là rất quan trọng) Từ đó thu được phổ mangcác đặc trưng hóa học của chất phân tích Do các hiệu ứng vật lý, tỷ số cường

độ giữa các đỉnh hấp thu trong phổ ATR có thể khác với phổ truyền qua.Nhưng điều này không có nghĩa là phổ ATR khó biện giải hơn, mà ngược lại,phổ ATR và phổ truyền qua có thể dễ dàng chuyển đổi qua lại Điều này đặcbiệt hữu ích khi cần so sánh dữ liệu phổ ATR với các phổ truyền qua có trongthư viện tham chiếu.[6]

Hnh 1.2 Phương pháp quang phổ ATR – FTIR

1.2.2 Nguyên lý hoạt động

Các tín hiệu trực tiếp ghi lại, được gọi là “interferogram”, đại diện choánh sáng đầu ra như là một chức năng của vị trí gương Kỹ thuật xử lý dữ liệuđược gọi là biến đổi Fourier biến dữ liệu thô này thành kết quả mong muốn(quang phổ của mẫu): Đầu ra ánh sáng dưới dạng một bước sóng hồng ngoại(hoặc tương đương, mã vùng) Như được mô tả ở trên, phổ của mẫu luônđược so sánh với tham chiếu

Hnh 1.3 Nguyên lý hoạt động của máy FTIR

Thiết bị được sử dụng trong phân tích sẽ gửi bức xạ hồng ngoại từ mộtmẫu bằng cách hấp thụ một số bức xạ và truyền một số bức xạ Bức xạ hấpthụ được chuyển thành năng lượng quay hoặc dao động bởi các phân tử mẫu.Tín hiệu thu được trong máy dò đại diện cho dấu vân tay phân tử của mẫu vàmỗi phân tử hoặc cấu trúc hóa học tạo ra một dấu vân tay phổ duy nhất, làmcho nó trở thành một công cụ tuyệt vời để nhận dạng hóa học

Hnh 1.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động

- Xác định các chất phụ gia sau khi chiết xuất từ chất nền polyme.

- Để xác định quá trình oxy hóa, phân tách hoặc monome không đượcbảo đảm trong điều tra phân tích hư hỏng

Trong công nghiệp, quang phổ FTIR là một công cụ rất mạnh trongnhiều ứng dụng, nhưng việc giải thích dữ liệu không hề đơn giản Về bảnchất, tổng phổ được tạo ra là một tập hợp các hàm của phản ứng năng lượnghấp thụ

1.3 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ICP

1.3.1 Ứng dụng ICP – MS

Phương pháp ICP-MS, là một phương pháp phân tích hiện đại có độnhạy và độ chính xác cao, đang được áp dụng rộng rãi tại nhiều phòng thínghiệm trên thế giới Đặc biệt, ICP-MS có thể phân tích đồng thời nhiềunguyên tố với cùng một độ chính xác như nhau, điều này rất quan trọng trongnghiên cứu các đối tượng cụ thể (Shinotsuka và cộng sự, 1995) Ở thời điểmhiện tại, ICP-MS được xem là một trong những giải pháp tối ưu trong bài toánphân tích nguyên tố vết (ppb), siêu vết (ppt) và được ứng dụng rộng rãi trongnghiên cứu nhiều đối tượng mẫu như thiên thạch, địa chất, môi trường,…Trong nghiên cứu này em khảo sát độ ổn định của phương pháp qua nhiều lần

đo trên cùng một đối tượng mẫu gồm: khảo sát độ ổn định theo thời gian đo,khảo sát độ lặp lại với các mẫu Các kết quả được trình bày cho 4 loại mì tômnghiên cứu Nhìn chung, các nguyên tố trong mì tôm hiện nay phụ thuộc vàocông thức, thành phần nguyên liệu mà các nhà sản xuất đặt ra Các kết quả liênquan đến việc xác định 40 nguyên tố (11B, Si, Mg, Al, Ca, Sc, Ti, 14 24 27 44 45 47 55Mn,

56Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Se, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo,59 60 63 66 69 75 78 85 88 89 90 93 95

103Rh, Ba, La, Tb, Dy, Ho, Tm, Lu, Hf, Ta, W, Re,137 139 159 163 165 169 175 178 181 182 185

197Au, Hg, Tl, Pb, Th, and U202 205 208 232 238 ) trong 4 mẫu mì tôm 3M – C4, GD – A2,OMC – B3, HH – A4 [12]

1.3.2 Nguyên tắc hoạt động

ICP – MS là kỹ thuật phân tích các nguyên tố vô cơ, dựa trên nguyêntắc ghi đo phổ theo khối lượng (m/z)

ICP – Plasma cảm ứng cao tần: nguồn nhiệt cao cung cấp ion dương

MS – thiết bị đo phổ khối:

+ Có khả năng phân tích bán định lượng do có s·n phổ chuẩn

Khi kết nối với LC, hệ thống LC-ICP-MS có thể phân tích được cáchợp chất hữu cơ kim loại

Khối phổ khối lượng plasma cảm ứng (ICP – MS) là một khối phổ cókhả năng phát hiện kim loại ở nồng độ rất thấp, nó kết hợp với một nguồn ICPnhiệt độ cao với một phổ kế khối ICP chuyển đổi nguyên tử của các nguyên

tố trong mẫu thành các ion, sau đó các ion này được tách ra và được phổ kếphát hiện ICP là một plasma được ion hóa bằng cách làm nóng khí với cuộndây điện từ Khí Argon (Ar) được đốt nóng bằng điện đến plasma nhiệt độcao (>6000K)

Plasma là một trong bốn trạng thái của vật chất Nó bao gồm các iondương, electron tự do và các nguyên tử hoặc phân tử trung hòa

Các mẫu được ion hóa tiếp tục đi vào điện trường và phân tách theo tỉ

lệ điện trường của chúng Ở đây ta có thể thấy một ví dụ về phổ khối lượng,trên trục y ta có cường độ tín hiệu của các ion, trên trục x ta có tỉ lệ khối

lượng điện tích trên điện tích Cường độ tín hiệu tỉ lệ thuận với nồng độ củacác nguyên tố trong mẫu [16]

Hnh 1.5 Ví dụ về một phổ khối lượng

1.4 TỔNG QUAN VỀ MẪU

Hnh 1.6 Các loại m tôm trong nước hiện nay

1.4.1 Khái niệm

Mỳ tôm (mỳ ăn liền) là một sản phẩm ngũ cốc ăn liền, dạng khô, đượcđóng gói cùng gói bột xúp, dầu gia vị, nguyên liệu sấy khô,…Gia vị thườngđược đóng thành từng gói riêng hoặc được rót s·n chung với vắt mì (mì ly).Khi ăn chỉ cần chế nước sôi vào hoặc có thể ăn sống Sản phẩm này đặc trưngbằng việc sử dụng quá trình gelatin hóa sơ bộ và khử nước bằng cách chiên(mì chiên) hoặc sấy (mì không chiên) [7]

Hnh 1.7 Sự khác nhau của m chiên và m không chiên

1.4.2 Thành phần nguyên liệu

Nguyên liệu chính tạo nên vắt mì là bột lúa mì, dầu dùng để chiên mì làdầu cọ, phối trộn cùng là nước và một số thành phần phụ gia, gia vị khác.Màu vàng của vắt mì được tạo nên từ chiết xuất củ nghệ hoặc chiết xuất tráidành dành, bên cạnh đó E102 cũng được dùng trong hàm lượng cho phép.Ngoài ra, các thành phần phổ biến trong gói bột xúp là muối, đường, bột ngọt,hạt nêm… Gói dầu gồm dầu tinh luyện được nấu chung với các gia vị nhưhành, tỏi, rau om…

Thời hạn sử dụng của mì gói tương đối dài, khoảng 6 tháng Đó là nhờcông nghệ sấy hoặc chiên giúp vắt mì k hô và kéo dài thời hạn bảo quản

1.4.3 Giá trị dinh dưỡng

Hằng ngày mỗi người đều có nhu cầu về các giá trị dinh dưỡng khácnhau như: năng lượng, chất béo, chất đạm, chất bột đường, vitamin, khoángchất và nước Nhu cầu dinh dưỡng của mỗi người là khác nhau, phụ thuộc vàotuổi, giới tính, tình trạng sinh lý và mức độ lao động Bữa ăn hàng ngày giúpcung cấp năng lượng cũng như các dưỡng chất khác cho cơ thể từ nhiều loạithực phẩm khác nhau Về mì ăn liền có thành phần chính là bột lúa mì, đượcxếp vào nhóm lương thực Ngoài cung cấp chất bột đường và năng lượng cho

cơ thể, mì ăn liền còn chứa một lượng chất đạm, chất béo Hàm lượng của cácthành phần dinh dưỡng này đểu thể hiện rõ trên bao bì của sản phẩm Một sốsản phẩm mì ăn liền còn có thêm nguyên liệu khác nữa như trứng, tôm, thịt

gà, thịt heo… Trung bình một gói mì ăn liền (70-80g) sẽ cung cấp cho cơ thểkhoảng 320-350 kcal Các chất dinh dưỡng từ mì ăn liền chắc chắn là gópphần vào việc đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể

Thành phần dinh dưỡng của 100g mì tôm được thể hiện trong bảngdưới đây: [13]

BAng 1.1 BAng thành phần dinh dưỡng của m tôm

Thành phần Giá trị dinh dưỡng (/100g)

* Lợi ích của mì tôm

- Tiện lợi: rất ít món ăn nào có thể có được sự tiện lợi và nhanh chóngnhư khi chế biến mì tôm Bạn chỉ cần bóc gói mì, thêm gia vị, đổ nước sôi vàthế là một bát mì đã được hoàn thành Nhờ vậy lượng mì gói được tiêu thụnhiều bởi những người bận rộn, hay thức đêm hoặc lười nấu ăn, bởi chúnggiúp họ tiết kiệm được công sức và thời gian dù chỉ là một chút

- Tiết kiệm: đa số các loại mì tôm trong nước đều có giá dao động từ

3000 đồng đến 6000 đồng, loại cao cấp hơn là mì Hàn Quốc, Nhật Bản thì giácũng không vượt quá 30000 đồng Với mức giá thấp ấy mì tôm lại dễ dànggiúp chúng ta ấm bụng xua tan cơn đói

- Rất thơm ngon, hấp dẫn: đây là một sức mạnh đáng kể của mì tôm.Các loại mì tôm ngày nay đều có hương vị rất đậm đà, ngon lành bởi côngnghệ chiên mì cũng như sản xuất gia vị rất hợp khẩu vị người châu Á

1.4.4 Thị phần các loại mì tôm hiện nay

1.4.4.1 Thương hiệu trong nước

Theo thống kê của Hiệp hội Mì ăn liền thế giới (WINA), nhu cầu mì ănliền của Việt Nam đang đứng thứ 3 thế giới với hơn 7 tỷ gói mì được tiêu thụtrong năm 2020, tăng 29.5% so với năm 2019

Nếu tính theo bình quân đầu người thì Việt Nam đứng top 2 thế giới,mỗi người tiêu thụ bình quân hơn 72 gói mì/năm, trong khi năm 2019 mới chỉ

là 57 gói năm Còn nếu tính về tỷ lệ tăng trưởng, trong năm 2020, người ViệtNam đứng đầu thế giới về tỷ lệ người dân tăng ăn mì, mức tăng trưởng gần30%

Cũng theo khảo sát mới nhất của công ty nghiên cứu thị trường NielsenViệt Nam, tỷ lệ tiêu thụ mì ăn liền trong bối cảnh dịch bệnh gia tăng 67%.Thống kê hiện có khoảng 50 công ty sản xuất mì ăn liền tại Việt Nam Cácdoanh nghiệp đang trong “cuộc chiến” tìm kiếm chỗ đứng trên kệ bếp củangười Việt

Dù trên thị trường mì gói Việt Nam có hơn 50 nhà sản xuất, nhưng 4

“ông lớn” gồm Acecook Việt Nam, Masan Consumer, Uniben, Asia Foodsđang chiếm lĩnh thị trường Nhóm này chiếm hơn 88% về sản lượng và 84%

doanh thu thị trường mì ăn liền trong 9 tháng đầu năm 2020, theo dữ liệuthống kê của Retail Data.

Hnh 1.8 Thị phần theo sAn lượng của các nhà sAn xuất m tôm

Công ty cổ phần (CTCP) Acecook Việt Nam được thành lập tạiTp.HCM năm 1993 Sau 27 năm hình thành và phát triển, Acecook Việt Nam

đã thành công đưa gói mì Hảo Hảo đến hơn 47 quốc gia và vùng lãnh thổ trênthế giới Năm 2018, mì Hảo Hảo còn lập kỷ lục "mì gói được tiêu thụ nhiềunhất trong 18 năm" với hơn 20 tỷ gói mì đến tay người tiêu dùng Việt giaiđoạn 2000-2018 Hiện nay, Acecook Việt Nam dẫn đầu ngành hàng mì ănliền chiếm 35,4% thị phần trong 9 tháng năm 2020 Tuy nhiên, số liệu qua cácnăm cho thấy, công ty này đang mất dần thị phần khi năm 2018 đạt 36,8%,đến năm 2019 còn 36,7% Kết thúc năm 2019, doanh thu công ty đạt 10.648

tỷ đồng, lợi nhuận sau thuế ở mức 1.660 tỷ đồng

Hnh 1.9 Doanh thu của các nhà sAn xuất m tôm giai đoạn 2017 – 2019

Nắm giữ vị trí thứ 2 trong ngành mì gói là CTCP Hàng tiêu dùngMasan (Masan Consumer) Đặc biệt, Masan Consumer đang vươn lên mạnh

mẽ khi sản lượng của họ tăng từ 21,6% (năm 2018) lên 27,2% (9 tháng đầunăm 2020) Tăng trưởng cả về sản lượng và mức giá bán của công ty này đến

từ việc liên tục tung ra các sản phẩm mì ăn liền cao cấp Masan Consumer đặtmục tiêu không ngừng đổi mới và dẫn dắt ở phân khúc này Năm 2018,Masan Consumer tung ra sản phẩm Omachi Cup, giải pháp bữa ăn hoàn chỉnh

và khoai tây nghiền Omachi Tiếp đó, công ty còn tham gia vào thị trườngsiêu cao cấp với mì ly Omachi - Business Class, giải pháp cho bữa ăn ngon,đầy đủ chất dinh dưỡng với rau và thịt viên theo Masan, năm 2018, doanh thu

từ ngành hàng mì ăn liền đạt 4.636 tỷ đồng, tăng 29% so với năm trước đó.Đến năm 2019, doanh thu tăng 7% so với năm 2018, đạt 4.968 tỷ đồng.Trước sự vươn lên mạnh mã của Masan, giống như Acecook Việt Nam,

cả CTCP Uniben và CTCP Thực phẩm Á Châu (Asia Foods) đang mất dần thịphần Với Uniben - chủ thương hiệu mì 3 miền, thị phần năm 2018 chiếm17,2% giảm xuống còn 14,9% trong 9 tháng năm 2020

Còn thị phần của ông chủ mì Gấu Đỏ giảm sút từ 11,5% (năm 2018)xuống còn 10,1% (9 tháng năm 2020)

Hnh 1.10 Lợi nhuận của các nhà sAn xuất giai đoạn 2017 – 2019

Về kết quả kinh doanh của Uniben, doanh thu đều đặn hàng nghìn tỷđồng mỗi năm nhưng lợi nhuận thu về khá thấp Cụ thể, năm 2019, Unibenthu về gần 2.856 tỷ đồng nhưng lãi chỉ đạt gần 40 tỷ đồng

So với ông chủ mì Gấu Đỏ của - Asia Foods, lợi nhuận của Unibenthấp hơn nhiều Cụ thể, năm 2010, doanh thu của Asia Foods đạt 3.070 tỷđồng và lãi ròng 409 tỷ đồng

Tuy nhiên, mức lợi nhuận của Asia Foods khá thất thường Dù mức lãinăm 2019 gấp đôi năm 2017 nhưng vẫn thấp hơn một nửa so với con số 878

tỷ đồng lợi nhuận năm 2018

Là một trong những thương hiệu xuất hiện sớm nhất tại Việt Nam, mì

ăn liền Miliket của CTCP Lương thực Thực phẩm Colusa-Miliket đã đi vàohuyền thoại với việc định danh cho cả một dòng sản phẩm Thế nhưng, điềukhiến nhiều người tiếc nuối đó là huyền thoại mì hai tôm Miliket từng có mộtthời hoàng kim nắm trong tay 90% thị phần mì cả nước này chỉ còn giữ đượccho mình mức thị phần dưới 4% Biểu tượng của một thời ấy nay lại thiếu chỗđứng trên kệ bếp của người Việt, nhường chỗ cho những kẻ đến sau Tuy vậy,Miliket đặt ra mục tiêu là sản phẩm giá rẻ nhất trên kệ hàng siêu thị, nhắm tớiphân phối sỉ tại các cửa hàng bình dân và khu vực nông thôn Điều này có vẻ

đã giúp Miliket tìm được ngách nhỏ trên thị trường, "nép mình" trong cuộc

đua của những “tay chơi” lớn Acecook, Masan…Năm 2019, Miliket ghi nhậndoanh thu 625 tỷ đồng, lợi nhuận sau thuế thu về 25 tỷ đồng [4]

1.4.4.2 Thương hiệu nước ngoài

Sự xuất hiện của rất nhiều loại mì ăn liền ngoại nhập thời gian gần đâyđang đặt ra nhiều sức ép cạnh tranh cho doanh nghiệp trong nước

Trước sự thay đổi không ngừng của thị hiếu khách hàng, các hãng mìnội và ngoại đều thay đổi không ngừng để thu hút người tiêu dùng Thếnhưng, thực tế cho thấy thị trường mì gói Việt Nam đang phân định phânkhúc rất rõ ràng và cách biệt giữa mì ngoại nhập và mì trong nước

Uy tín của hàng Việt trong lòng người tiêu dùng bị xói mòn, tạo “lỗhổng” cho hàng ngoại len lỏi vào thị trường nội địa Số lượng mì ngoại nhập

từ Thái lan, Hàn Quốc, Nhật Bản,…ngày càng chiếm ưu thế với đủ chủng loại

từ mì gói giấy, mì ly, mì tô cùng nhiêu hương vị lạ

Hnh 1.11 Các loại m tôm nhập khẩu từ các thương hiệu nước ngoài

Qua khảo sát thực tế, nhiều bà nội trợ có xu hướng chuyển sang mìngoại nhập vì lo lắng về chất lượng của các loại mì trong nước Ở bộ phậngiới trẻ, với sự ảnh hưởng mạnh mẽ của các bộ phim điện ảnh khi thấy nhữngloại mì nhập ngoại được quảng cáo bởi các thần tượng liền đổ xô đi mua, do

đó dù có giá thành đắt hơn nhưng các loại mì ngoại vẫn được hầu hết kháchhàng trẻ chuộng hơn là mì nội

Có thể nói, hiện nay trước nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng,việc đổi mới và không ngừng cải tiến sản phẩm trở thành vấn đề “sống còn”đối với sự tồn tại, phát triển của các doanh nghiệp sản xuất mì ăn liền.Mặc dù sự cạnh tranh diễn ra ngày càng gay gắt, song tiềm năng pháttriển của thị trường mì gói cũng như thực phẩm đóng gói tại Việt Nam còn rấtlớn Vấn đề là doanh nghiệp có tìm ra sản phẩm phù hợp và đáp ứng được thịhiếu hay không Đây vừa là thách thức cũng là động lực để các công ty nângcao chất lượng, đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng tốt hơn.

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM2.1 DỤNG CỤ, HÓA CHẤT

+ Chuẩn mix (Al, Ag, As, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Cs, Co, Cr, Cu, Fe,

In, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Nb, Pb, Rb, Sb, Se, Sr, Ti, TL,

V, U, Zn trong HNO 5%) nồng độ 100 ppm3

 Dung dịch tune: Li, Co, TL, Ce, Y trong 5% HNO 1 µg/l3

 Dung dịch nội chuẩn: Sc, Bi, Y, In, Tb, Ge 1 µg/ml

Hnh 2.14 Máy xay bột mịn SEKA

* Xuất xứ: Trung Quốc