Báo cáo nghiên cứu Đề tài xác Định hàm lượng protein

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu Phương pháp Kjeldahl thường được áp dụng để xác định hàm lượng nitơ và tính toán hàm lượng protein thô trong ngũ cốc và đậu đỗ.. Đối tượng này

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU

ĐỀ TÀI: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PROTEIN

Lớp: DHSH19A Nhóm thực hiện: Tổ 1 – Nhóm 1 Giảng viên hướng dẫn: Thầy Nguyễn Trung Hậu

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2024

DANH SÁCH THÀNH VIÊN TỔ 1 – NHÓM 1

1 Nguyễn Thị Thu Hồng 23643401 Tìm kiếm tài liệu thông

tin cho phần nội dung A

2 Lê Thị Ngọc Huệ 23630981

Nhóm trưởng, phân côngnhiệm vụ, làm file báocáo

Tìm kiếm tài liệu, thôngtin phần tiến trình thựchiện

4 Nguyễn Vân Anh 23633261 Tìm kiếm tài liệu, thôngtin phần nội dung B

5 Nguyễn Quỳnh Anh 23651281

Làm PPT, tìm kiếm thôngtin, tài liệu phần nội dungC

6 Thạch Thị Ly Đa 23684991 Tìm kiếm thông tin, tài

liệu phần nội dung B

MỤC LỤC

Lí do chọn đề tài 5

Mục đích nghiên cứu 5

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 5

Phương pháp nghiên cứu 5

Kết cấu đề tài 6

PHẦN B: NỘI DUNG 7

I.Tìm hiểu về Protein 7

II Giới thiệu chung về phương pháp: 8

III Tình huống ứng dụng thực tiễn của phương pháp: 9

IV Cách tiến hành 11

1 Thuốc thử, thiết bị và dụng cụ cần thiết: 11

2 Quy trình định lượng protein thô trong ngũ cốc và đậu: 12

V Ưu, nhược điểm 16

Ưu điểm: 16

Nhược điểm: 17

Tìm hiểu thêm về phương pháp Dumas trong việc định lượng protein:17 VI Lưu ý 18

PHẦN C: KẾT LUẬN 20

LỜI MỞ ĐẦU

Protein là thành phần không thể thiếu trong cơ thể sinh vật, là một trong 4 đại phân tử hình thành nên cấu tạo của tế bào, ngoài ra còn giữ những vai trò, những chức năng quan trọng như là nâng đỡ, bảo vệ các mô cơ quan, vận chuyển oxy trong các tế bào máu đến để nuôi các tế bào, Thực phẩm ngày nay rất đa dạng, việc xác định hàm lượng protein trong thực phẩm là thực sự cần thiết để đánh giá chất lượng sản phẩm của thực phẩm Từ đó người tiêu dùng dựa vào đó để quyết định khẩu phần thức ăn hàng ngày Chính vì vậy, khi nói đến protein trong thực phẩm, việc định lượng chính xác trở thành một khía cạnh quan trọng để đảm bảo cung cấp đủ protein cho cơ thể mà không gặp phải sự thiếu hụt hoặc thừa thải Đối với những người quan tâm đến sức khỏe, thông tin về lượng protein trong thực phẩm giúp họ xây dựng một chế độ ăn uống cân đối và phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng cá nhân Ngoài ra với sự tăng cường của ý thức về sức khỏe và dinh dưỡng, việc định lượng chính xác lượng protein trong thực phẩm trở nên ngày càng quan trọng Khả năng cung cấp thông tin chính xác về lượng protein trong các loại thực phẩm không chỉ hỗ trợ người tiêu dùng xây dựng một chế độ ăn uống cân đối mà còn giúp các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất thực phẩm đảm bảo chất lượng sản phẩm.

PHẦN A: MỞ ĐẦU

Lí do chọn đề tài

Thực phẩm ngày nay rất đa dạng, việc xác định hàm lượng protein có trong thực phẩm là thực sự cần thiết để đánh giá chất lượng sản phẩm của thực phẩm Protein là một phần quan trọng của chế độ dinh dưỡng và là thành phần cần thiết cho

sự phát triển và duy trì cơ thể khỏe mạnh Việc nghiên cứu về lượng protein trong thức

ăn có liên quan đến sức khỏe con người, bao gồm các vấn đề như sự phát triển, sự tăng cân, hoặc các bệnh lý liên quan đến dinh dưỡng Điều này đặc biệt quan trọng trong việc đảm bảo an toàn thực phẩm và thông tin dinh dưỡng cho người tiêu dùng Từ đó người tiêu dùng dựa vào đó để quyết định khẩu phần thức ăn hàng ngày.

Mục đích nghiên cứu

Mục đích chính của phương pháp Kjeldahl là xác định hàm lượng nitơ trong mẫu, từ đó suy ra hàm lượng protein Bằng cách tiến hành phản ứng hóa học, nitơ trong protein được chuyển đổi thành amoniac (NH ), sau đó được thu hồi và đo lường3

để tính toán hàm lượng protein trong mẫu Điều này cung cấp thông tin quan trọng về nội dung dinh dưỡng và giá trị dinh dưỡng của mẫu, giúp đánh giá chất lượng và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, môi trường và các mẫu sinh học khác.

Mục đích của việc tính hàm lượng protein thô trong ngũ cốc, đậu đỗ và các sản phẩm của chúng là để đo lường lượng protein tồn tại trong thực phẩm này Điều này quan trọng trong việc đánh giá giá trị dinh dưỡng của thực phẩm và đảm bảo rằng người tiêu dùng có đủ lượng protein cần thiết cho sức khỏe và hoạt động hàng ngày.

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Phương pháp Kjeldahl thường được áp dụng để xác định hàm lượng nitơ và tính toán hàm lượng protein thô trong ngũ cốc và đậu đỗ Đối tượng này rất phù hợp với phương pháp này vì ngũ cốc và đậu đỗ thường là nguồn cung cấp protein quan trọng trong chế độ ăn uống của con người và động vật, và việc biết chính xác hàm lượng protein trong chúng là rất quan trọng cho việc đánh giá giá trị dinh dưỡng của thực phẩm và thức ăn.

Phạm vi nghiên cứu của nó bao gồm các ứng dụng trong phân tích thực phẩm, môi trường, sinh học và hóa học.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp Kjeldahl

Kết cấu đề tài

I Tìm hiểu về Protein

II Giới thiệu chung về phương pháp

III Tình huống ứng dụng thực tiễn

IV Cách tiến hành

V Ưu, nhược điểm

VI Lưu ý

PHẦN B: NỘI DUNG

I.Tìm hiểu về Protein

Protein là những đại phân tử, cấu tạo từ một hoặc nhiều mạch acid amin liên kết với nhau bằng liên kết peptid Trình tự các chuỗi acid amin khác nhau sẽ tạo ra các loại Protein khác nhau, trong tự nhiên hiện có khoảng hơn 20 loại acid amin trong đó có 9 loại thiết yếu cho cơ thể con người bắt buộc phải hấp thu từ nguồn thực phẩm bên ngoài.

Protein được hình thành bởi sự gắn kết của các chuỗi acid amin nên sau khi được tạo ra, Protein chỉ tồn tại trong khoảng thời gian nhất định, khi liên kết giữa các acid amin bị phá hủy thì Protein cũng bị thoái hóa

Protein là thành phần cấu trúc quan trọng không thể thiếu trong cơ thể sinh vật, chiếm đến 50% tổng khối lượng thô của tế bào, có vai trò duy trì, tái tạo cơ thể nên việc bổ sung Protein hàng ngày là vô cùng cần thiết Một số tình trạng sức khỏe thường gặp do thiếu hụt Protein như: suy dinh dưỡng, sức đề kháng giảm, hay ốm đau, chậm lớn, người gầy ốm,…

Một số vai trò của Protein với cơ thể và sự sống như sau:

 Protein cấu tạo khung tế bào, duy trì và phát triển cơ thể

 Protein tham gia vận chuyển oxy và chất dinh dưỡng

 Protein bảo vệ cơ thể

 Protein cung cấp năng lượng cho cơ thể

 Protein cân bằng pH trong cơ thể

Protein

Protein thực vật là các hợp chất có chứa axit amin được tìm thấy trong thực phẩm như đậu nành, lạc, đỗ, hạt chia, hạt mè, lúa mì, rau quả xanh,…

Sự lựa chọn các nguồn protein thực vật có nhiều lợi ích cho sức khỏe của con người, bao gồm:

 Giảm thiểu nguy cơ bệnh tim mạch

 Giảm thiểu nguy cơ bệnh ung thư

 Giảm cân và giữ dáng

 Cải thiện hệ tiêu hoá

 Bảo vệ môi trường Đậu nành là nguồn protein thực vật giàu nhất và được sử dụng rộng rãi trên thế giới:

 Tăng lượng cholesterol HDL

 Giảm các triệu chứng liên quan đến tiền mãn kinh

 Giảm nguy cơ ung thư vú, tiền liệt tuyến và ung thư tử cung

II Giới thiệu chung về phương pháp:

Phương pháp Kjeldahl là phương pháp giúp xác định hàm lượng nito trong

các hợp chất hữu cơ và vô cơ amoniac và amoni (NH / NH ) Sử dụng mối quan hệ3 4+

thực nghiệm giữa hàm lượng nitơ Kjeldahl và hàm lượng protein, đây là một phương pháp quan trọng để phân tích protein.

Protein trong thực vật

Phương pháp này được sử dụng trong lĩnh vực:

 Kiểm tra thực phẩm các sản phẩm như ngũ cốc và đậu đỗ.

 Kiểm tra đất, nước thải, phân bón, thức ăn chăn nuôi và các vật liệu khác

 Dùng để phân tích protein và được được thực hiện bằng cách xác định nitơ hữu cơ

Phương pháp này được sử dụng trong trường hợp là: các hợp chất chứa nitơ

không ở dạng protein có thể được phát hiện dưới dạng protein.

III Tình huống ứng dụng thực tiễn của phương pháp:

Từ năm 1883, khi John Kjeldahl trình bày phương pháp của mình, phương pháp của ông đã được chấp nhận rộng rãi và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau

để phân tích lương thực, đồ uống, thức ăn, ngũ cốc, thịt, nước thải, đất trồng cây Ngày nay, phương pháp của ông được sử dụng rộng rãi nhất để phân tích protein và được thực hiện bằng cách xác định nitơ hữu cơ Điều này là do các loại protein khác nhau trùng với tất cả trong một tỷ lệ tương tự của nitơ hữu cơ Trong hầu hết các trường hợp, hệ số tính toán sau được sử dụng:

Hàm lượng protein = hàm lượng nitơ hữu cơ x 6.25

Trong kỹ thuật này, protein và các hợp chất hữu cơ khác trong hỗn hợp thức ăn được phân hủy bằng axit sulfuric khi có mặt chất xúc tác Tổng nitơ hữu cơ được chuyển thành amoni sulfat thông qua quá trình phân hủy Hỗn hợp thu được được trung hòa với một bazơ và chưng cất Sản phẩm chưng cất được thu lại trong dung

Phương pháp Kjeldahl

dịch axit boric Các anion borat hình thành được chuẩn độ bằng HCL chuẩn hóa để xác định hàm lượng nitơ trong mẫu.

Nhìn chung, phương pháp Kjeldahl có ưu điểm là được thực hiện bởi các thiết

bị không phức tạp và có thể được thực hiện bởi các kỹ thuật viên ít kinh nghiệm Phương pháp Kjeldahl đã được chính thức công nhận bởi một số lượng lớn các

cơ quan chính phủ và các hiệp hội quốc tế như: AOAC, EPA, AACC, AOCS, ISO, USDA và các tổ chức khác.

Các loại thực phẩm xác định bằng phương pháp Kjeldahl

Các nguồn thực phẩm, nguồn thức ăn ( đậu nành, cá, thịt, rau, ngũ cốc ) khi đưa vào cơ thể với mục đích là xác định hàm lượng dinh dưỡng của các thực phẩm trên và các chất như lipit, protein, chất xơ, vitamin, đều được xác định để biết rõ các giá trị dinh dưỡng.

Ngoài ra phương pháp Kjeldahl còn được dùng để xác định đạm:

Phương pháp xác định đạm: bao gồm sưởi ấm một chất với axít sulfuric, phân

hủy các chất hữu cơ bằng quá trình oxy hóa để giải phóng lượng nitơ giảm như amoni sulfat Trong bước này, kali sulphat( K2SO4), và Đồng Sunphat( CuSO4.5H2O) được thêm vào để tăng điểm sôi của môi trường (từ 337 C đến 3730 0C).

Sự phân hủy hoá học của mẫu hoàn tất khi môi trường ban đầu rất tối đã trở nên

rõ ràng và không màu Dung dịch này sau đó được chưng cất với một lượng nhỏ natri hydroxyd, chuyển muối amoni thành ammonia Lượng amoniac hiện diện, và do đó lượng nitơ có trong mẫu, được xác định bằng phép chuẩn độ Sự kết thúc của bình ngưng được nhúng vào một dung dịch axit boric hoặc acid sulfuric Amoniac phản ứng với axit và phần còn lại của axit sau đó được trung hòa bằng NaOH 0.1N.

 Giai đoạn phá mẫu

 Giai đoạn chưng cất giải phóng Amoniac

 Hấp thụ Amoniac

 Phản ứng ngược

IV Cách tiến hành

1 Thuốc thử, thiết bị và dụng cụ cần thiết:

Thuốc thử:

1 Viên Kjeldahl, tương ứng với các thành phần: đồng (II) sulfat ngậm năm

phân tử nước (CuSO4.5H2O) 2,8 %, titan oxit (TiO ) 2,8 % và kali sulfat (K2 2SO4) 94,3

%.

Cách khác, đồng (II) sulfat ngậm năm phân tử nước, titan oxit và kali sulfat có thể tự pha trộn theo tỷ lệ tương ứng.

2 Axit sulfuric, C(H2SO4) = 18 mol/l, ρ20(H SO2 4)= 1,84 g/ml.

Chất chống tạo bọt: dầu parafin, silicon hoặc các viên chống tạo bọt có thể

được sử dụng để ngăn sủi bọt.

3 Axetanilit (C8H9NO) hoặc tryptophan (C11H12N O2 2), 99% (khối lượng).

4 Axit boric, dung dịch nước, ρ20(H BO3 3)= 40 g/l hoặc nồng độ bất kỳ khác khuyến cáo theo thiết bị được sử dụng.

5 Chất chỉ thị màu: Là hỗn hợp các thể tích dung dịch A và dung dịch B theo

hướng dẫn sử dụng thiết bị hoặc chất chỉ thị màu khác theo hướng dẫn.

Dung dịch A: Xanh bromocresol (C21H14Br4O5S): 200 mg Etanol (C2H5OH), 95% thể tích: lượng đủ cho 100ml dung dịch.

Dung dịch B: Đỏ metyl (C15H15N3O2): 200 mg Etanol (C2H5OH), 95% thể tích: lượng đủ cho 100 ml dung dịch.

Phương pháp Kjeldahl

6 Natri hydroxit, dung dịch nước (NaOH) có nồng độ khoảng 30-40% khối

lượng, hàm lượng nitơ nhỏ hơn hoặc bằng 0,001%.

7 Axit sulfuric, dung dịch thể tích chuẩn H2SO4 0,05 mol/l Nên sử dụng

H2SO4 thay cho HCI vì H2SO4 không tạo bọt khí trong các ống nối.

8 Amoni sulfat, dung dịch thể tích chuẩn (NH4)2SO4 0,05 mol/l Có thể sử dụng muối (NH4) Fe(SO )2.6H O.2 4 2

9 Đá bọt (Pumice stone), dạng hạt, đã được rửa trong axit clohydric và được

nung hoặc que khuấy thủy tinh có thể sử dụng để ngăn tạo bọt.

10 Sacarose (nếu cần) không chứa nitơ.

11 Diphospho pentoxide (P2O5).

Thiết bị và dụng cụ:

 Máy nghiền cơ học

 Sàng, có cỡ lỗ 0,8 mm

 Cân phân tích, có thể cân chính xác đến 0,001 g

 Thiết bị cô vơ hóa mẫu, chưng cất và chuẩn độ:

Cần phải đảm bảo sự phân bố đồng đều nhiệt độ của thiết bị phân hủy Đánh giá

độ đồng đều của nhiệt độ bằng phép thử đầy đủ với một trong hai chất chuẩn axetanilit (C8H9NO) hoặc tryptophan (C11H12N O2 2) và xác định độ thu hồi đạt được.

Thiết bị chưng cất cũng được kiểm tra xác nhận bằng cách chưng cất một

lượng đã biết của muối amoni Ví dụ: chưng cất 10 ml dung dịch amoni sulfat 0,05M

và kiểm tra xem lượng thu hồi có lớn hơn hoặc bằng 99,8 % hay không.

2 Quy trình định lượng protein thô trong ngũ cốc và đậu:

 Chuẩn bị mẫu thử:

Nghiền mẫu sao cho toàn bộ mẫu lọt qua lỗ sàng 0,8 mm (nếu cần) Đối với các hạt, khối lượng hạt cần phải nghiền ít nhất là 200 g Trộn đều mẫu đã nghiền.

 Xác định độ ẩm:

Tiến hành xác định bằng phương pháp thử phù hợp đối với từng sản phẩm (ISO

712 đối với ngũ cốc và sản phẩm ngũ cốc, TCVN 4846 (ISO 6540) đối với ngô, hoặc ISO 24557 đối với đậu đỗ).

 Tiến hành định lượng protein thô:

Quy trình định lượng protein thô được mô tả trong sơ đồ tổng quát sau:

Cân một lượng mẫu thử đã chuẩn bị, chính xác đến 0,001 g, tùy thuộc vào hàm lượng nitơ dự kiến sao cho phần mẫu thử chứa từ 0,005 g đến 0,2 g nitơ và tốt nhất là lớn hơn 0,02 g.

a Phá mẫu (vô cơ hóa)

CẢNH BÁO – Các thao tác sau đây phải được thực hiện trong tủ hút chịu

được axit sulfuric, thông gió tốt.

Chuyển phần mẫu thử đã cân vào bình phá mẫu, sau đó thêm số viên Kjeldahl xúc tác cần thiết chứa 10 g kali sulfat, 0,30 g CuSO4.5H2O và 0,30 g titan oxit Cuối cùng thêm 20 ml axit sulfuric đậm đặc.

Có thể điều chỉnh lượng axit sulfuric tùy thuộc vào thiết bị, nhưng cần chắc

chắn phép đo này có độ thu hồi 99,5 % đối với axetanilit và 99,0 % đối

với tryptophan

Trộn kỹ, để ướt hoàn toàn phần mẫu thử Đặt các bình trên thiết bị phân hủy đã được gia nhiệt trước đến (420 ± 10) C Sau ít nhất 2 giờ phân huỷ, tính từ thời điểm0

nhiệt độ của thiết bị đạt (420 ± 10) C, lấy bình ra và để nguội.0

Trong quá trình thực hiện cần lưu ý:

 Nên bổ sung đá bọt hoặc que khuấy thủy tinh để điều chỉnh sôi và chống tạo bọt.

 Thời gian phân hủy tối thiểu được kiểm tra bằng chất chuẩn nhưng rất khó

Thêm một lượng dư 5 ml dung dịch natri hydroxit cần để trung hoà lượng axit sulfuric đã sử dụng Sau đó tiến hành chưng cất.

Lượng thuốc thử được sử dụng có thể thay đổi tùy thuộc vào thiết bị.

c Chuẩn độ

Tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch axit sulfuric 0,05 M, thực hiện liên tục trong suốt quá trình chưng cất hoặc trên toàn bộ dịch cất khi kết thúc quá trình chưng cất.

Xác định điểm kết thúc quá trình chưng cất bằng máy so màu hoặc sử dụng đầu

dò quang hoặc phân tích điện thế có hệ thống đo pH.

d Phép thử mẫu trắng

Tiến hành phép thử mẫu trắng với các thuốc thử sử dụng trong phá mẫu, chưng

Lưu ý: Có thể thay mẫu thử bằng 1 g sacarose.

e Phép thử với chất chuẩn (Phép thử kiểm tra)

Làm khô chất chuẩn được sử dụng ở nhiệt độ từ 60°C đến 80°C trong chân không, với sự có mặt của diphospho pentoxit.

Tiến hành phép thử kiểm tra trên phần mẫu thử tối thiểu 0,15 g bằng cách xác định hàm lượng nitơ của tryptophan và/hoặc của axetanilit.

Lưu ý: Có thể thêm 1 g sacarose vào chất chuẩn.

Độ thu hồi nitơ từ axetanilit phải ít nhất là 99,5 % và độ thu hồi nitơ từ tryptophan ít nhất là 99,0 %.

 Cách tính hàm lượng protein thô:

Hàm lượng nitơ biểu thị phần khối lượng chất khô, tính bằng phần trăm (%), theo công thức:

 T : nồng độ đương lượng của dung dịch axit sulfuric được sử dụng để chuẩn độ.

 m : khối lượng của phần mẫu thử, tính bằng gam (g).

 wH : độ ẩm.

Tính hàm lượng protein thô của sản phẩm khô bằng cách nhân giá trị hàm

lượng nitơ thu được ở thời điểm xác định với hệ số chuyển đổi phù hợp cho loại sản phẩm ngũ cốc hoặc đậu đỗ và việc sử dụng chúng.

Lưu ý: Một số hệ số chuyển đổi được sử dụng cho ngũ cốc được nêu trong

bảng dưới đây Các loại khác thường sử dụng hệ số 6,25.