Nghiên cứu khả năng phấn tích furan trong một số thực phẩm xử lý nhiệt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN NGỌC MINH TUẤN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN TÍCH FURAN TRONG MỘT SỐ THỰC PHẨM XỬ LÝ NHIỆT Chuyên ngành : Cơng Nghệ Hóa Học Mã số : 60.52.75 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2013 Cơng trình hồn thành : Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Trần Thị Kiều Anh Cán chấm nhận xét : TS Trần Thị Như Trang Cán chấm nhận xét : TS Huỳnh Khánh Duy Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 01 tháng 08 năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS Ngô Mạnh Thắng TS Trần Thị Như Trang TS Huỳnh Khánh Duy TS Trần Thị Kiều Anh TS Tống Thanh Danh CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Ngọc Minh Tuấn MSHV: 11054191 Ngày, tháng, năm sinh: 02/10/1983 Nơi sinh: Đồng Nai Chuyên ngành: Công nghệ hóa học Mã số : 60.52.75 I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích Furan số thực phẩm xử lý nhiệt II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm quy trình phân tích - Đánh giá quy trình phân tích - Phân tích mẫu thực III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21/01/2013 IV.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2013 V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : TS Trần Thị Kiều Anh Tp HCM, ngày 21 tháng 01 năm 2013 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƢỞNG KHOA i LỜI CÁM ƠN Luận văn thực Bộ mơn Kỹ Thuật Hóa Lý – Khoa Kỹ Thuật Hóa Học Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM Trung Tâm Kiểm Nghiệm An Toàn Vệ Sinh Thực Phẩm Khu Vực Phía Nam, hướng dẫn Tiến sĩ Trần Thị Kiều Anh – Bộ Môn Kỹ Thuật Hóa Lý Xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Trần Thị Kiều Anh tận tình hướng dẫn để em thực hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn Thạc sĩ Phan Bích Hà, Cử nhân Lê Anh Tuấn, Thạc sĩ Nguyễn Thị Lan Anh − Trung Tâm Kiểm Nghiệm An Toàn Vệ Sinh Thực Phẩm Khu Vực Phía Nam hết lịng giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn Trần Ngọc Minh Tuấn ii TĨM TẮT LUẬN VĂN Furan có cơng thức hóa học C4H4O, xếp vào “chất gây ung thư cho người”, có thực phẩm xử lý nhiệt Cơ chế hình thành furan thực phẩm phản ứng Maillar; q trình oxy hóa chất béo axit béo khơng bão hịa từ acid ascorbic Trong nghiên cứu này, nội chuẩn đồng vị furan-d4 sử dụng để phân tích furan số thực phẩm qua xử lý nhiệt phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ kết hợp với headspace Phương pháp có giới hạn phát giới hạn định lượng 0,61–0,80 ng/g 1,8–2,4 ng/g, hiệu suất thu hồi từ 103–112% với hệ số biến thiên từ 3,1–8,1% Quy trình triển khai áp dụng để phân tích 45 mẫu thực phẩm với kết từ không phát đến 4148 ng/g iii ABSTRACT Furan, C4H4O, is classified as “possibly carcinogenic to humans”, its presence in heat-processed foods Mechanistic pathways of furan in food such as Maillard reaction, lipid oxidation of unsaturated fatty acids or ascorbic acid In this study, isotope internal standard furan-d4 is used for analysis of furan in in heat-processed foods by automated headspace gass chromatography – mass spectrometry (GC/MS-HS) Limits of detection LOD and of quantification LOQ were respectively 0,61–0,80 ng/g and 1,8–2,4 ng/g, recoveries varied from 103–112% with relative standard deviations (RSD) from 3,1 to 8,1% The analytical procedure was applied to the analysis of 45 samples with results ranging from “not detected” to 4148 ng/g iv LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Trần Ngọc Minh Tuấn v MỤC LỤC Đề mục Trang Lời cảm ơn i Tóm tắt luận văn ii Lời cam đoan iv Mục lục v Danh sách chữ viết tắt viii Danh sách bảng biểu ix Danh sách hình vẽ x CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu furan 2.1.1 Tính chất furan 2.1.2 Nguồn gốc hình thành furan thực phẩm 2.1.3 Hàm lượng furan có thực phẩm theo số nghiên cứu 2.1.4 Tiêu chuẩn furan thực phẩm 2.2 Giới thiệu phương pháp phân tích sắc ký khí 2.2.1 Sơ lược sắc ký khí 2.2.1.1 Các thông số sắc ký 2.2.1.2 Thiết bị sắc ký khí (GC) 2.2.1.3 Thiết bị sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS) 10 2.2.1.4 Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ - kỹ thuật headspace 13 2.2.2 Phân tích định lượng GC/MS 14 2.2.2.1 Kỹ thuật quét phổ TIC hay Full Scan 14 2.2.2.2 Kỹ thuật chọn lọc ion (Selected ion monitoring − SIM) 14 2.3 Phương pháp phân tích furan 15 2.3.1 Thiết bị 15 vi 2.3.2 Điều kiện headspace, SPME, sắc ký, khối phổ 15 2.3.3 Nội chuẩn sử dụng phân tích furan 17 2.3.4 Kỹ thuật xử lý mẫu 22 2.4 Thuyết minh lựa chọn phương pháp phân tích 22 CHƢƠNG : PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH FURAN 25 3.1 Thiết bị dụng cụ 25 3.2 Hóa chất 25 3.3 Pha chế dung dịch chuẩn 26 3.4 Điều kiện GC/MS-HS 26 3.5 Thứ tự tiêm mẫu phân tích furan 27 3.6 Xử lý mẫu 27 3.6.1 Mẫu phân tích 27 3.6.2 Nguyên tắc 28 3.6.3 Sơ đồ phân tích 28 3.6.4 Bảo quản mẫu 28 3.6.5 Đồng mẫu 28 3.6.6 Chuẩn bị mẫu 29 3.7 Đường chuẩn 29 3.8 Tính tốn kết 29 3.9 Đánh giá quy trình phân tích 30 3.9.1 Khảo sát khoảng tuyến tính đường chuẩn 30 3.9.2 Xác định giới hạn phát giới hạn định lượng 30 3.9.3 Khảo sát hiệu suất thu hồi, độ lặp lại 31 3.9.4 Tính độ khơng đảm bảo đo phương pháp 32 CHƢƠNG : KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 33 4.1 Sắc ký đồ - khối phổ furan, furan_d4 mẫu 33 4.2 Khoảng tuyến tính furan 39 vii 4.3 Độ lặp lại hiệu suất thu hồi 41 4.4 Độ tái lặp 43 4.5 Giới hạn phát giới hạn định lượng furan 43 4.6 Độ không đảm bảo đo 44 4.7 Phân tích mẫu thực 44 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC 52 54 PHỤ LỤC 2: Độ tái lặp Lần Mẫu sữa (10,0 ng/g) Mẫu nước ép (50,0 ng/g) Ngày thứ Ngày thứ hai Ngày thứ Ngày thứ hai 9,7 10,7 49,6 49,2 10,2 10,2 50,8 52,6 9,5 11,9 51,4 51,3 11,2 11,4 53,6 53,5 11,8 11,7 50,3 53,0 9,9 12,0 53,6 53,4 10,3 12,9 50,4 52,5 TB 10,4 11,5 51,4 52,2 SD 0,84 0,89 1,6 1,5 %RSD 8,1 7,7 3,1 2,9 55 PHỤ LỤC 3: Giới hạn phát giới hạn định lượng  Trên sữa bột : - Hàm lượng furan có mẫu sữa 1,1 ng/g - Thêm chuẩn vào mẫu với nồng độ 0,10 ; 0,20 ; 0,40 ; 0,60 ; 1,0 ng/g Tiến hành dựng đường chuẩn Đường chuẩn Mẫu sữa Lần Diện tích Nồng độ Diện tích 1662 0,10 1589 1873 0,20 1650 1419 0,40 1781 1401 0,60 1911 1640 1,0 2241 1606 SD 174,57 Diện tích peak 2300 y = 721.55x + 1502.5 R² = 0.9954 2100 1900 1700 1500 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 Đường chuẩn Furan sữa bột nồng độ 0,1 – ng/mL LOD = (3,3*174,57)/721,55 = 0,80 ng/g LOQ = 3*LOD = 3*0,80 = 2,4 ng/g Nồng độ 56  Trên nước ép : - Hàm lượng furan có mẫu nước ép 1,2 ng/g - Thêm chuẩn vào mẫu với nồng độ 1,0; 2,0; 4,0; 6,0 8,0 ng/g Tiến hành dựng đường chuẩn Mẫu nước ép Đường chuẩn Lần Diện tích Nồng độ Diện tích 1224 1,0 2230 1361 2,0 2818 1226 4,0 3634 1367 6,0 4680 1152 8,0 5399 1276 SD 84,46 Diện tích peak 6000 5500 y = 453.55x + 1847.1 R² = 0.9959 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 10 Đường chuẩn Furan nước ép nồng độ – ng/mL LOD = (3,3*84,46)/453,55 = 0,61 ng/g LOQ = 3*LOD = 3* 0,61 = 1,8 ng/g Nồng độ 57 PHỤ LỤC 4: Độ không đảm bảo đo Độ không đảm bảo đo cho máy sắc ký khí từ liệu phê duyệt phương pháp theo NORDTEST Report TR 537 [26]  Mẫu sữa bột:  Tính u(Rw): theo độ lặp lại Lần CQuant 10 ng/g CQuant 50 ng/g CQuant 100 ng/g 9,7 53,9 113,9 10,2 57,9 108,6 9,5 51,6 103,8 11,2 49,5 110,2 11,8 54,2 119,6 9,9 52,3 102,6 10,3 52,3 116,9 TB 10,4 53,1 110,8 SD 0,84 2,6 6,4 RSD% 8,1 5,0 5,8 RSD/n0,5 3,1 1,9 2,2  u(Rw) = RSD/n0,5 = 3,1 (chọn RSD/n0,5 lớn để tính) 58  Tính u(bias) theo hiệu suất thu hồi: Lần Cadd (ng/g) H% % bias 10 CQuan (ng/g) 9,7 97 -3 10 10,2 102 10 9,5 95 -5 10 11,2 112 12 10 11,8 118 18 10 9,9 99 -1 10 10,3 103 50 53,9 108 50 57,9 116 16 10 50 51,6 103 11 50 49,5 99 -1 12 50 54,2 108 13 50 52,3 105 14 50 52,3 105 15 100 113,9 114 14 16 100 108,6 109 17 100 103,8 104 18 100 110,2 110 10 19 100 119,6 120 20 20 100 102,6 103 21 100 116,9 117 17 [bias2/n]0,5 = RMSbias - RMSbias = 9,9 - u2(rec)% = u2(conc) + u2(vol) = 0,92 9,9 59 + Độ tinh khiết chuẩn P = 99% , a = 1% =>u(conc)%=(a/2)/P*100= 0,51 + u(vol) có max bias = 1% (phân bố chữ nhật) độ lặp lại max = 0,5% =>u(vol)%=[(1/30,5)2+0,52]0,5= 0,76  u(bias)%=[RMSbias2+u2(rec)]0,5= 9,9  Độ không đảm bảo đo tổng hợp uc%= [u2(Rw)+u2(bias)]0,5= 10,4  Độ không đảm bảo đo mở rộng U%=k.uc = 20,8 ; với k =2 độ tin cậy 95%  Mẫu nước ép:  Tính u(Rw): theo độ lặp lại Lần CQuant 10 ng/g CQuant 50 ng/g CQuant 100 ng/g 11,6 49,6 115,9 10,9 50,8 104,5 11,8 51,4 117,6 9,9 53,6 112,4 10,9 50,3 115,6 10,4 53,6 106,5 11,4 50,4 110,3 TB 11,0 51,4 111,8 SD 0,68 1,6 5,0 RSD% 6,2 3,1 4,5 RSD/n0,5 2,3 1,2 1,7  u(Rw) = RSD/n0,5 = 2,3 (chọn RSD/n0,5 lớn để tính) 60  Tính u(bias) theo hiệu suất thu hồi: Lần Cadd (ng/g) CQuan (ng/g) H% % bias 10 11,6 116 16 10 10,9 109 10 11,8 118 18 10 9,9 99 -1 10 10,9 109 10 10,4 104 10 11,4 114 14 50 49,6 99 -1 50 50,8 102 10 50 51,4 103 11 50 53,6 107 12 50 50,3 101 13 50 53,6 107 14 50 50,4 101 15 100 115,9 116 16 16 100 104,5 105 17 100 117,6 118 18 18 100 112,4 112 12 19 100 115,6 116 16 20 100 106,5 107 21 100 110,3 110 10 [bias2/n]0,5 = RMSbias - RMSbias = 10,3 - u2(rec)% = u2(conc) + u2(vol) = 0,92 10,3 61 + Độ tinh khiết chuẩn P = 99% , a = 1% =>u(conc)%=(a/2)/P*100= 0,51 + u(vol) có max bias = 1% (phân bố chữ nhật) độ lặp lại max = 0,5% =>u(vol)%=[(1/30,5)2+0,52]0,5= 0,76  u(bias)%=[RMSbias2+u2(rec)]0,5= 10,3  Độ không đảm bảo đo tổng hợp uc%= [u2(Rw)+u2(bias)]0,5= 10,6  Độ không đảm bảo đo mở rộng U%=k.uc = 21,2 ; với k =2 độ tin cậy 95% 62 PHỤ LỤC 5: Sắc ký đồ  Sắc ký đồ mẫu cà phê bột 63  Sắc ký đồ mẫu cà phê hòa tan 64  Sắc ký đồ mẫu nước tương 65  Sắc ký đồ mẫu mứt 66  Sắc ký đồ mẫu bánh 67  Sắc ký đồ mẫu sữa bột PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : Trần Ngọc Minh Tuấn Ngày, tháng, năm sinh: 02/10/1983 Nơi sinh : Đồng Nai Địa liên lạc : 35/14 Hẻm 35, Hồng Thập Tự, Long Khánh, Đồng Nai QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO : - 2006-2011: Học Đại học ngành Cơng nghệ hóa học Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM - 2011-2013: Học Thạc sĩ ngành Cơng nghệ hóa học Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC : - 2006 đến : công tác Viện vệ sinh y tế công cộng TP.HCM ... lƣợng furan có thực phẩm theo số nghiên cứu Năm 2004, Cơ quan quản lý thực phẩm thuốc Mỹ (FDA) tiên phong việc kiểm soát furan thực phẩm chế biến có xử lý nhiệt đựng lọ lon Với 334 loại thực phẩm, ... Thực phẩm có độ ẩm thấp Thực phẩm dạng lỏng 28 Việc lựa chọn mẫu để phân tích furan đề tài chia làm nhóm : thực phẩm xử lý nhiệt có độ ẩm thấp thực phẩm xử lý nhiệt dạng lỏng Theo quy trình xử. .. thực hiện: xử lý mẫu phân tích mẫu theo quy trình 25 CHƢƠNG : PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH FURAN TRONG THỰC PHẨM QUA XỬ LÝ NHIỆT – ĐÁNH GIÁ QUY TRÌNH PHÂN TÍCH 3.1 Thiết bị dụng cụ 3.1.1 Tủ lạnh, nhiệt