XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TINH BỘT BẰNG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC

I. NGUYÊN TẮC:  Tinh bột là thành phần chủ yếu của nhiều loại củ và hạt việc xác định đúng sẽ giúp ta dự kiến chính xác lượng sản phẩm thu được cũng như tổn thất trong quá trình sản xuất.  Thuỷ phân tinh bột thành đường trong dung dịch HCl 10% ở điều kiện đun sôi trong bình cách thuỷ trong thời gian 90 phút.  Dung dịch sau thuỷ phân được làm nguội và trung hoà bằng NaOH với chỉ thị methyl da cam.  Hàm lượng đường sau khi thuỷ phân được xác định bằng phương pháp DNS.  Lượng đường hình thành từ quá trình thuỷ phân tinh bột sẽ bằng chính lượng dung dịch sau khi đem thuỷ phân sinh ra trừ đi lượng đường khử trong dung dịch trước thuỷ phân. Được kết quả đem nhân với hệ số chuyển đổi từ đường khử (glucose) thành tinh bột là 0,9 ta sẽ có được hàm lượng tinh bột trong mẫu nguyên liệu ban đầu.  Phương trình phản ứng tạo màu giữa đường khử và DNS

Bài 3: XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG TINH BỘT BẰNG PHƢƠNG PHÁP HOÁ HỌC I. NGUYÊN TẮC:  Tinh bột là thành phần chủ yếu của nhiều loại củ và hạt việc xác định đúng sẽ giúp ta dự kiến chính xác lượng sản phẩm thu được cũng như tổn thất trong quá trình sản xuất.  Thuỷ phân tinh bột thành đường trong dung dịch HCl 10% ở điều kiện đun sôi trong bình cách thuỷ trong thời gian 90 phút.  Dung dịch sau thuỷ phân được làm nguội và trung hoà bằng NaOH với chỉ thị methyl da cam.  Hàm lượng đường sau khi thuỷ phân được xác định bằng phương pháp DNS.  Lượng đường hình thành từ quá trình thuỷ phân tinh bột sẽ bằng chính lượng dung dịch sau khi đem thuỷ phân sinh ra trừ đi lượng đường khử trong dung dịch trước thuỷ phân. Được kết quả đem nhân với hệ số chuyển đổi từ đường khử (glucose) thành tinh bột là 0,9 ta sẽ có được hàm lượng tinh bột trong mẫu nguyên liệu ban đầu.  Phương trình phản ứng tạo màu giữa đường khử và DNS TIẾN HÀNH 1. Chuẩn bị mẩu thí nghiệm Khấy đều 5-10 phút 2g bột gạo 100ml nước cất Tráng lại nhiều lần Đậy kín bình Làm nguội Xuất hiện màu vàng Để nguội đến 30 o C II. Dựng đồ thị đƣờng chuẩn và xác định đƣờng khử trong mẫu nguyên liệu: -Pha loãng dịch Glucose chuẩn 0,5%: Bình định mức 50ml A B C D E V Glucose chuẩn 0,5% (ml) 2ml 3ml 4ml 5ml 6ml Định mức tới 50ml bằng nước cất Lọc Dùng đũa thủy tinh lấy tinh bột vào bình nón 50ml dung dịch HCL 10% Đem bình nón chưng cách thủy 90 phút Methyl da cam 0,1% + NaOH 0,1N Cho toàn bộ dịch thủy phân vào bình và định mức 1000ml bằng nước cất Đem lọc C(%) 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 -Lấy 8 ống nghiệm, đánh số thứ tự và xác định đường khử theo bảng sau: 5 phút Làm nguội III KẾT QUẢ λ =485 nm Ống nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 Độ hấp thu(OD) 1,077 1,525 1,993 2,431 3,082 3,505 3,160 Ống nghiệm 1 2 3 4 5 6 (mẫu thí nghiệm) 7 (mẫu thí nghiệm) 8 (ống thử không) V bình định mức 50ml (ml) 6ml 0 0 0 Dịch lọc mẫu thí nghiệm (ml) 0 6ml 6ml 0 Nƣớc cất 0 0 0 6ml Thuốc DNS 1ml 1ml 1ml 1ml Lắc đều 8 ống nghiệm đun sôi cách thủy Tiến hành đo độ OD λ= 540nm bằng máy UV-Vis Vẽ đồ thị Từ biểu đồ ta có phương trình: y=5056x – 0,0148 => x=   (1) Ống nghiệm 6: Ta có y 6 = 3,505 thay vào (1) , ta được:  X 6 =6,9x10 -4 Ống nghiệm 7: Ta có y 7 = 3,160 thay vào (1), ta được:  X 7 = 6,28x10 - 4 Hàm lượng đường khử trong dịch thủy phân (%) X= 6,58x10 -4 Hàm lượng tinh bột (X) : y = 5056x - 0.0148 R² = 0.9955 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0.00% 0.01% 0.02% 0.03% 0.04% 0.05% 0.06% 0.07% OD Glucozo Đường chuẩn OD Linear (OD) X TB =     =29,61 % IV. CHỨNG MINH CÔNG THỨC: Hệ số chuyển đổi glucose thành tinh bột: (C 6 H 10 0 5 ) n + nH 2 O  n C 6 H 12 O 6 162,1 18,02 180,12 Như vậy một phần trọng lượng tương ứng 162,1/180,12= 0,9 phần trọng lượng tinh bôt => Hàm lượng tinh bột trong mẫu bằng lượng glucose(x)*0,9 Ta goi x là hàm lượng đường khử trong dịch thủy phân(%) khi tiến hành đo độ hấp thu OD .Sau đó ta nhân với số ml thể tích dịch thủy phân đem định mức V 1 Rồi chia cho khối khối lượng của mẫu (g) Tiếp đó ta nhân cho 0,9 đó là hệ số chuyển đổi glucose thành tinh bột và cuối cùng ta nhân hệ số pha loãng F (nếu có) X TB =        Trong đó X TB : Hàm lượng tinh bột trong mẫu (%) X: hàm lượng đường khử trong dịch thủy phân(%) V 1: số ml thể tích thủy phân đem địch mức m: khối lượng mẫu thí nghiệm (g) 0,9: hệ số chuyển đổi glucose thành tinh bột F: hệ số pha loãng (nếu có) V. BIỆN LUẬN: Nhỏ thêm 1 giọt chỉ thị Methylen cam trong trường hợp khó nhận thấy điểm chuyển màu và có thể kiểm tra điểm kết thúc. Một giọt đường thừa đầu tiên sẽ làm mất màu vàng cho biết phản ứng đã kết thúc. Dung dịch methylen xác định đô còn dư khi cho Methyl cam vào thì dung dịch sau thủy phân vẫn vàng rơm đến khi NaOH 10% vào thì dịch thủy phân sẽ xuất hiện vàng chanh Khi thí nghiệm với dung dịch đường chuẩn là dung dịch glucose 0,5%. Glucose thuộc nhóm monosacharide không thể thủy phân được. Trong phân tử glucose có 5 nhóm chức ancol và andhit VI. NHẬN XÉT Kết quả tính toán có thể bị chênh lệch ít nhiều so với thực tế do: Lượng NaOH 10%, với HCL 10% sẽ bị hao hụt từng bình này sang bình khác Chưa đủ thời gian đun cách thủy, trong lúc cách thủy nhiệt độ không điều do lúc châm nước Do chỉ trung hòa chưa làm nguội đến 30 o C mà đã cho Methyl da cam 0,1% và dung NaOH 10% trung hòa dịch thủy, vì khi ở nhiệt độ cao và kiềm cục bộ thì glucose sẽ bị phân thủy làm kết quả kém chính xác . VII. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG MÁY QUANG PHỔ: 1. Các bộ phận chính : + Curvet : vật liệu chính dùng làm curvet để đo vùng tử ngoại - khả kiến là thạch anh hay thuỷ tinh thạch anh, đá silica nung chảy và thuỷ tinh vì các vật liệu đó trơ ở bước sóng từ 800 – 400 nm. + Nguồn sáng : Để phát được bức xạ tử ngoại người ta dùng đèn Deuterium Arc (đơteri)với phạm vi bước sóng 190 – 420 nm, c.n với đèn Tungsten (vonfram) với phạm vi bướcsóng 350 – 2,500 nm có thể phát được cả bức xạ tử ngoại và khả kiến hoặc cũng có thể sử dụng đèn Xenon (đèn khí trơ) có phạm vi bước sóng là 190 – 800nm. + Bộ tạo đơn sắc: thường dùng lăng kính thạch anh hoặc cách tử có nhiệm vụ tách riêng từng dãy sóng hẹp (đơn sắc). Nguồn sáng nhiều màu sắc sẽ qua khe vào và đến thiết bị tán sắc, dưới tác dụng của thiết bị tán sắc sẽ tạo ra ánh sáng đơn sắc khi qua khe ra và đi ra ngoài. +Thiết bị tán sắc: có ba loại thiết bị tán sắc. - Filter (lọc): có tác dụng lọc vân hấp thụ và lọc ánh sáng so sánh. - Lăng kính (prism): là thiết bị tán sắc được biết đến nhiều nhất có tác dụng làm tán sắc chùm sáng khi đi qua nó. - Grating (cách tử): giống như lăng kính nó có tác dụng tán sắc chùm tia đi qua nó. Có hai loại: cách tử nhiễu xạ phẳng và cách tử nhiễu xạ lõm. +Detector : là bộ phận phân tích có nhiệm vụ phân tích cường độ chùm ánh sáng đi qua dung dịch và đi qua dung môi. Detector được dùng cho vùng UV – Vis là detector phổ hấpthụ quang phân tử UV – Vis. Về nguyên tắc cấu tạo của detector gồm những phần như sau:- Nguồn sáng : là đèn D2 (vùng phổ UV), hay đèn W – Halid (vùng phổ Vis) Buồng mẫu và môi trường hấp thụ Bộ đơn sắc để thu chùm sáng, phân ly và chọn tia sáng cần đo Bộ phận điện tử thu nhận và khuyếch đại tín hiệu đo Bộ phận chỉ thị kết quả đo. 2. Nguyên lý hoạt động - Để phát bức xạ tử ngoại và khả kiến, người ta dùng đèn phát ra ánh sáng đi đến bộ tạo đơn sắc có nhiệm vụ tách riêng từng giải sóng hẹp (đơn sắc) Bộ phận chia chùm sáng sẽ hướng chùm tia đơn sắc liên tục đi tới cuvet đựng dung dịch mẫu và cuvet đựng dung môi. - Bộ phận phân tích (detector) sẽ so sánh cường độ chùm sáng đi qua dung dịch (I) và điqua dung môi (Io). Tín hiệu quang được chuyển thành tín hiệu điện.Sau khi được phóng đại, tín hiệu sẽ chuyển sang bộ phận tự ghi để vẽ đường cong sự phụ thuộc của log(I/I 0 ) vào bước sóng Việc sử dụng máy vi tính, bộ tự ghi còn có thể ghi ra cho ta những số liệu cần thiết nhưgiá trị λ max , λ min cùng với giá trị độ hấp thụ A (D),….Như đã nêu, cường độ của tia đơn sắc trước và sau khi đi qua môi trường hấp thụ được liên hệ với nhau bởi định luật - Bộ phận phân tích (detector) sẽ so sánh cường độ chùm sáng đi qua dung dịch (I) và điqua dung môi (Io). Tín hiệu quang được chuyển thành tín hiệu điện.Sau khi được phóngđại, tín hiệu sẽ chuyển sang bộ phận tự ghi để vẽ đường cong sự phụ thuộc của log(I/I 0 ) vào bước sóng Việc sử dụng máy vi tính, bộ tự ghi còn có thể ghi ra cho ta những số liệu cần thiết nhưgiá trị λ max , λ min cùng với giá trị độ hấp thụ A (D),….Như đã nêu, cường độ của tiađơn sắc trước và sau khi đi qua môi trường hấp thụ được liên hệ với nhau bởi định luật Lambert-Beer. VIII. PHƢƠNG PHÁP KHÁC Định lƣợng đƣờng khử theo phƣơng pháp BERTRAND 1/ Mục đích : Xác định hàm lượng đường khử có trong mẫu. 2/ Nguyên lý : - Các lọai đường có nhóm aldehyd hay nhóm ceton tự do, trong những điều kiện nhất định, có khả năng tham gia vào phản ứng oxi hóa - khử với ion kim lọai và được gọi là đường khử. - Phương pháp Bertrand dựa vào khả năng khử Cu ++ trong môi trường kiềm để định lượng các lọai mono và di-saccharid. - Quá trình định lượng đường khử được tiến hành theo các bước sau : Bước 1 : Tạo thuốc thử Fehling - Thuốc thử Fehling là hỗn hợp ( 1 : 1 ) của hai dung dịch : Fehling I : là dung dịch đồng sulfate Fehling II : là dung dịch của muối Seignette Khi trộn hai dung dịch trên lại thì sẽ xẩy ra phản ứng giữa chúng theo hai giai đọan : Giai đọan 1 : Trong môi trường kiềm, đồng sulfate chuyển thành đồng hydroxide có màu xanh da trời. Giai đọan 2 : Đồng hydroxide có màu xanh da trời tác dụng với muối Seignette tạo thành phức muối hòa tan, dung dịch có màu xanh thẫm. Bước 2 : Đường khử trong dung dịch mẫu sẽ khử Cu ++ trong dung dịch phức muối hòa tan có màu xanh thẫm ở trên thành Cu + ( tạo thành kết tủa đồng I oxide có màu đỏ gạch ). Bước 3 : Oxi hóa đồng I oxide ( kết tủa đỏ gạch ) tạo thành ở bước 2 bằng Fe +++ . Lúc này, Cu + chuyển thành Cu ++ , Fe +++ bị khử thành Fe ++ . Bước 4 : Định lượng Fe ++ ( phương pháp chuẩn độ ) tạo thành ở bước 3 bằng potassium permanganate ( thuốc tím ). Từ lượng potassium permanganate đã tiêu tốn trong chuẩn độ ở bước 4, chúng ta tính ra được lượng đồng I oxide ( kết tủa đỏ gạch ). Từ đây, dựa vào bảng tỷ lệ giữa lượng đồng và đường khử của Bertrand tính ra được hàm lượng đường khử có trong dung dịch mẫu. 3/ Nguyên liệu - hóa chất : - Dung dịch mẫu ( chứa đường khử cần xác định ) - Thuốc thử Fehling - Sắt II sulfate - Sulphuric acid - Dung dịch potassium permanganate 0.1 N 4/ Dụng cụ - thiết bị : - Giấy lọc - Bình tam giác có nút thủy tinh - Ống hút - Ống đong - Ống chuẩn độ - Bình hút chân không - Phễu lọc hút chân không - Bếp điện : Model : CB160 - Khoảng nhiệt độ : 450 0 C - Kích thước bề mặt gia nhiệt : 160 x 160 mm - Hãng cung cấp : Barloworld Scientific - Anh - Bơm hút chân không : Type : N 022 - Order No. : N 022 AT.18 - Lưu lượng : 13 lít / phúy - Áp suất : 4 bar g - Hãng cung cấp : KNF - Đức . nm Ống nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 Độ hấp thu(OD) 1,077 1,525 1,9 93 2, 431 3, 082 3, 505 3, 160 Ống nghiệm 1 2 3 4 5 6 (mẫu thí nghiệm) 7 (mẫu thí nghiệm) 8 (ống thử không). thẫm ở trên thành Cu + ( tạo thành kết tủa đồng I oxide có màu đỏ gạch ). Bước 3 : Oxi hóa đồng I oxide ( kết tủa đỏ gạch ) tạo thành ở bước 2 bằng Fe +++ . Lúc này, Cu + chuyển thành Cu ++ ,. 6,58x10 -4 Hàm lượng tinh bột (X) : y = 5056x - 0.0148 R² = 0.9955 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0.00% 0.01% 0.02% 0. 03% 0.04% 0.05% 0.06% 0.07% OD Glucozo Đường chuẩn OD Linear (OD) X TB =    