Hàm lƣợng phosphorus trong dầu đƣợc xác định theo TCVN 9516:2012
Nguyên tắc:
Phosphorus trong phần mẫu thử đã tro hóa đƣợc xác định bằng đo quang phổ sau khi tạo phức với thuốc thử molybdovanadate.
Thuốc thử:
34
Hòa tan 1,0 g amoni metavanadat trong 125 ml nƣớc nóng, làm nguội rồi thêm 160 ml HCl đặc (nồng độ từ 36.5 % đến 38 %).
Thêm từng lƣợng dung dịch molybdat vào dung dịch vanadat trong khi vẫn khuấy, sau đó pha loãng bằng nƣớc đến 1 lít
Dung dịch chuẩn:
Dung dịch chuẩn gốc, nồng độ phosphorus 2 mg/l.
Cân 8.7874 g kali dihydro phosphate (KH2PO4), đã sấy 2 giờ ở nhiệt độ 105o C. Chuyển định lƣợng kali dihydro phosphat vào bình định mức 1 lít và thêm khoảng 750 ml nƣớc để hòa tan. Thêm nƣớc đến vạch.
Bảo quản dung dịch đã pha trong tủ lạnh
Dung dịch chuẩn làm việc, nồng độ phosphorus 0.1 mg/ml.
Pha loãng 50 ml dung dịch chuẩn gốc bằng nƣớc trong bình định mức 1 lít. Thêm nƣớc đến vạch.
Chuẩn bị dung dịch trong ngày sử dụng. Bảo quản dung dịch đã pha trong tủ lạnh.
Chuẩn bị mẫu thử
Cân chính xác một lƣợng mẫu thử dạng bột chứa khoảng 4,0 mg phosphorus (đối với mẫu thử dạng lỏng, cần lắc kĩ vật chứa mẫu thử trƣớc khi cân), cho vào chén nung. Cho phần mẫu thử bốc hơi đến khô trên bếp điện sau đó nung trong lò nung ở nhiệt độ không lớn hơn 600oC cho đến khi không còn cacbon (khoảng từ 3 h đến 4 h). Làm nguội và thêm vào 40 ml dung dịch acid clohydric, thêm vài giọt acid nitric rồi đun đến sôi trên bếp điện. Để nguội, chuyển định lƣợng dung dịch thu đƣợc vào bình định mức 100 ml và thêm nƣớc đến vạch.
Dựng đường chuẩn
Chuyển các thể tích 0.0; 5.0; 8.0; 10.0 và 15.0 ml dung dịch chuẩn làm việc vào các bình định mức 100 ml. Các bình định mức này chứa lƣợng phospho tƣơng ứng 0.0; 0.5; 0.8; 1.0 và 1.5 mg.
Thêm 20.0 ml thuốc thử molybdovanadate vào các bình định mức, thêm nƣớc đến vạch và trộn đều. Để yên các bình trong 10 phút để việc hiện màu xảy ra hoàn toàn, sau đó
35
đo độ hấp thụ của các dung dịch chuẩn ở bƣớc sóng 400 nm, dùng cuvet chiều dài đƣờng quang 1 cm. Sử dụng dung dịch có hàm lƣợng phosphorus bằng 0 để chỉnh máy đo quang phổ về zero. Sử dụng hồi quy tuyến tính của độ hấp thụ đối với chất chuẩn để tính nồng độ phosphorus của từng phần mẫu thử.
Phép xác định
Để yên các bình trong 10 phút để việc hiện màu xảy ra hoàn toàn, sau đó đo độ hấp thụ của dung dịch thử, dùng cuvet có chiều dài đƣờng quang 1 cm.
Từ độ hấp thụ đo đƣợc, xác định khối lƣợng phospho trong dung dịch thử dựa trên đƣờng chuẩn tuyến tính.
Tính toán
Hàm lƣợng phosphorus trong mẫu thử X, tính bằng miligam trên lít (mg/kg), theo công thức:
X =
(2.4) Trong đó,
W1 là khối lƣợng phosphorus trong dung dịch thử, tính bằng miligam (mg). W là khối lƣợng của phần mẫu thử, tính bằng gam (g).
V1 là thể tích dung dịch thử đƣợc lấy để đƣa vào bình định mức 100 ml (V1 = 20,0 ml).
V2 là dung tích bình định mức (V2 = 100 ml).
1000 là hệ số chuyển đổi từ gam sang kilogam hoặc từ mililit sang lít.
d là khối lƣợng riêng của mẫu thử dạng lỏng, tính bằng gam trên mililit (g/ml).
2.3.5 Xác định tỷ trọng tƣơng đối của dầu
Theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6594:2007 (ASTM D 1298 - 05) dầu đƣợc xác định tỷ trọng bằng phƣơng pháp tỷ trọng kế. Mẫu đƣợc đƣa về nhiệt độ qui định và một phần mẫu đƣợc rót vào ống đong có nhiệt độ xấp xỉ bằng nhiệt độ của mẫu thử. Tỷ trọng kế có nhiệt độ tƣơng tự đƣợc thả vào phần mẫu thử và để yên. Sau khi nhiệt độ đạt cân bằng, đọc kết quả trên thang đo của tỷ trọng kế và ghi lại nhiệt độ mẫu lúc đó. Áp dụng các
36
bảng đo lƣờng về dầu qui đổi số đọc tỷ trọng kế đã quan sát đƣợc về nhiệt độ chuẩn. Nếu cần thiết đặt ống đong tỷ trọng và mẫu chứa trong đó vào bể ổn nhiệt để trách sự thay đổi nhiệt độ quá lớn trong quá trình đo.
2.3.6 Xác định mật độ quang
Giá trị mật độ quang (OD) đƣợc đo ở bƣớc sóng 420nm dựa theo kết quả nghiên cứu của (FK Bangash and H Khattak, 2006)
Cách thực hiện: phép đo đƣợc thực hiện với thiết bị UV Vis. Các mẫu dầu ở trạng thái lỏng đƣợc đổ vào cuvet thủy tinh tới vạch và đƣợc đo OD ở bƣớc sóng 420nm.
2.3.7 Xác định CIE L*a*b*
Mô hình CIE L*a*b* đƣợc xây dựng dựa trên khả năng cảm nhận màu của mắt ngƣời. Các giá trị Lab mô tả tất cả những màu mà mắt một ngƣời bình thƣờng có thể nhìn thấy đƣợc. Lab đƣợc xem là một mô hình màu độc lập đối với thiết bị và thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ một cơ sở tham chiếu khi chuyển đổi một màu từ một không gian màu này sang một không gian màu khác. Theo mô hình Lab với hệ tọa độ L a* b* thì giá trị L * là thƣớc đo độ sáng, từ 0 (đen) đến 100 (trắng), giá trị a* nằm trong khoảng từ -100 (độ xanh) đến +100 (màu đỏ) và giá trị b * nằm trong khoảng từ - 100 (có màu xanh) đến +100 (độ vàng) (C Borchani cùng công sự, 2010).
Độ chênh lệch màu (∆E) đƣợc tính bằng:
∆E = √( ) ( ) ( ) (2.5) Trong đó:
ΔL* = L*2 – L*1 ; Δa* = a*2 - a*1 ; Δb* = b*2 - b*1
L*1; L*2: lần lƣợt là độ sáng trung bình của mẫu đối chứng và mẫu ở mỗi chế độ xử lý.
a*1; a*2: lần lƣợt là chỉ số a* trung bình của mẫu đối chứng và mẫu ở mỗi chế độ xử lý.
b*1; b*2: lần lƣợt là chỉ số b* trung bình của mẫu đối chứng và mẫu ở mỗi chế độ xử lý.
37
Giá trị độ chênh lệch màu sẽ chỉ ra các mức ý nghĩa khác nhau đƣợc trình bày ở bảng 2.2.
Bảng 2.2. Ý nghĩa giá trị ∆E
Giá trị ∆E Ý nghĩa
0 – 1 Ngƣời quan sát không nhận thấy sự khác biệt
1 – 2 Chỉ có ngƣời quan sát có kinh nghiệm mới có thể nhận thấy sự khác biệt 2 – 3.5 Ngƣời quan sát chƣa từng trải nghiệm cũng nhận thấy sự khác biệt 3.5 – 5 Có sự khác biệt rõ ràng về màu sắc
>5 Ngƣời bình thƣờng có thể quan sát thấy hai màu khác nhau
Cách tiến hành: các mẫu đƣợc đựng trong ống nghiệm thủy tinh (đƣờng kính x chiều dài = 20 x 1.80 mm) trong suốt, sử dụng máy đo màu đặt sát vào ống nghiệm và chụp hình sao cho phần ống kính chiếu thẳng vào ống nghiệm. Kết quả đọc trực tiếp trên màn hình.
2.3.8 Các phƣơng pháp phân tích khác
Thành phần axit béo
Thành phần axit béo đƣợc xác định theo AOAC 2016 (969.33). Nguyên tắc thực hiên nhƣ sau: Các metyl este của axit béo (FAME) trong chất béo đƣợc chuẩn bị bằng sự chuyển hóa các este. Các metyl este này đƣợc tách ra và xác định bằng sắc ký khí lỏng mao quản. Từng FAME đƣợc định lƣợng bằng cách đối chiếu với thành phần của chất béo đã biết.
Nhiệt độ nóng chảy của dầu
Nhiệt độ nóng chảy của dầu đƣợc xác định theo TCVN 6119:1996- phƣơng pháp xác định điểm nóng chảy trong ống mao dẫn (điểm trƣợt). Nguyên tắc chung là nhúng ống mao dẫn chứa dầu mỡ đã kết tinh dƣới các điều kiện đƣợc kiểm tra vào nƣớc đến độ sâu qui định cho tăng nhiệt độ với tốc độ qui định. Ghi nhiệt độ quan sát đƣợc khi cột mỡ bắt đầu dâng lên trong ống mao dẫn.
38
Độ ẩm và hợp chất bay hơi trong dầu
Độ ẩm và hợp chất bay hơi trong dầu đƣợc xác định theo TCVN 6120:2007. Nguyên tắc thực hiện là sấy nóng phần mẫu thử ở nhiệt độ 103 oC ± 2 oC cho đến khi độ ẩm và chất bay hơi hoàn toàn đƣợc loại bỏ và xác định khối lƣợng mất đi.
Cách thực hiện: Cân khoảng 5 g hoặc 10 g mẫu thử cho vào bình chứa đã đƣợc sấy khô và cân trƣớc. Để bình chứa phần mẫu thử một giờ trong tủ sấy ở nhiệt độ 103 o
C. Sau đó làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng, đem cân lại. Lặp lại các thao tác trên, nhƣng mỗi lần chỉ để 30 phút trong tủ sấy, cho đến khi lƣợng mất đi của hai lần cân liên tiếp chênh lệch nhau quá 2 mg hoặc 4 mg, tùy theo khối lƣợng của phần mẫu thử.
Độ ẩm và hàm lƣợng chất bay hơi tính bằng phần trăm khối lƣợng theo công thức:
(2.6)
Trong đó
molà khối lƣợng bình thủy tinh, tính bằng gam
m1 là khối lƣợng của bình thủy tinh và phần mẫu thử trƣớc khi sấy, tính bằng gam
m2 là khối lƣợng của bình thủy tinh và phần còn lại sau khi sấy, tính bằng gam
2.4 Phƣơng pháp xử lý dữ liệu
Các thí nghiệm đƣợc lặp lại từ 3-5 lần. Các dữ liệu phân tích thu đƣợc từ các thí nghiệm đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp phân tích phƣơng sai (ANOVA) trên phần mềm xử lý thống kê Minitab 18. Các đồ thị đƣợc thực hiện trên phần mềm Microsoft Excel 2013.
39
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
3.1 Các chỉ tiêu chất lƣợng dầu thô nguyên liệu
Kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lƣợng (acid béo tự do, chỉ số iot, chỉ số peroxide, chỉ số xà phòng, hàm lƣợng phosphorus, hàm lƣợng sắt) và các thông số vật lí (độ ẩm, tỷ trọng, nhiệt độ nóng chảy) của dầu cá thô đƣợc trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Các chỉ tiêu chất lƣợng của dầu cá thô
STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Yêu cầu về dầu cá thô (Bimbo, 1998)
1 Acid béo tự do % Oleic 0.68 1-7
2 Chỉ số iot gI2/ 100g 67.38 - 3 Chỉ số peroxide meq O2/kg 3.43 3-20 4 Hàm lƣợng Phosphorus mg/kg Không phát hiện* 5-100 5 Hàm lƣợng Sắt mg/kg 1.7* 0.5-7 6 Độ ẩm % 0,16%* 0.5-1 7 Tỷ trọng g/ml, 28oC 0.86 - 9 Nhiệt độ nóng chảy oC 34.2* -
* Các chỉ tiêu đƣợc đo ở trung tâm phân tích Trung tâm 3, Sắc ký Hải Đăng - Không quy định
Các chỉ tiêu chất lƣợng của mẫu dầu cá thô nghiên cứu đƣợc so sánh với yêu cầu của Bimbo năm 1998. Kết quả phân tích cho thấy các chỉ số đều nằm trong giới hạn của yêu cầu: độ ẩm của dầu thấp (0.16%) nên ảnh hƣởng của hàm lƣợng nƣớc đến chất lƣợng dầu trong quá trình bảo quản đƣợc cho là không đáng kể. Chỉ số peroxide (3.43 meq
40
O2/kg) cho thấy dầu cá đã có một phần acid béo bị oxy hóa. Nhiệt độ nóng chảy của mẫu dầu cá thô nghiên cứu có giá trị 34.2C gần với nhiệt độ nóng chảy của mỡ lợn (từ 35- 45C) nhƣng lại cao hơn rất nhiều so với nhiệt độ nóng chảy của dầu thực vật (ví dụ: dầu hƣớng dƣơng 16C -18C) (Lê Doãn Diên và Vũ Thị Thƣ, 1996) làm cho dầu cá này có trạng thái bán rắn ở nhiệt độ phòng.
Bảng 3.2. Thành phần acid béo trong dầu thô
STT Ký hiệu Tên thông thường
Kết quả dầu thô (% trên tổng số acid béo)
1 C14:0 Myristic acid 3.4 2 C16:0 Palmitic acid 31.4 3 C16:1 Palmitoleic acid 0.6 4 C18:0 Stearic acid 7.2 5 C18:1 Oleic acid 41.4 6 C18:2 Linoleic acid 12.3 7 C18:3 γ-Linolenic acid 0.5 8 C20:0 Arachidic acid 0.6 9 C20:1 Paullinic acid 0.9 10 C20:2 Eicosadienoic acid 0.3 11 C20:4 Arachidonic acid 0.4 12 C20:5 Eicosapentaenoic acid 0.1 13 C22:0 Benhenic acid 0.1
41
Việc phân tích thành phần acid béo của một chất béo cho biết thành phần của chất béo gồm những loại acid béo nào, đặc biệt là những acid béo mạch dài có nhiều nối đôi, biết đƣợc trong chất béo đó, hàm lƣợng chất béo bão hòa hay không bão hòa chiếm ƣu thế, từ đó có thể đánh giá chất lƣợng và phạm vi sử dụng của sản phẩm. Vì thế dầu thô từ mỡ cá tra đƣợc phân tích các thành phần acid béo bằng phƣơng pháp sắc kí theo tiêu chuẩn (AOAC 2016 (969.33) nhằm đánh giá chất lƣợng từ nguồn nguyên liệu. Kết quả phân tích đƣợc trình bày ở bảng 3.2.
Kết quả phân tích (bảng 3.2) cho thấy, thành phần acid béo trong dầu thô cá tra chủ yếu là acid béo chuỗi dài (từ 16 đến 22 nguyên tử carbon) ở cả dạng bão hòa và không bão hòa. Hàm lƣợng acid béo bão hòa chiếm 42.7%. Hàm lƣợng acid béo không bão hòa, chiếm ƣu thế hơn (57.3% tổng lƣợng acid béo), trong đó hàm lƣợng oleic acid chiếm 41.4%, linoleic acid chiếm 12.3%, còn lại là các acid béo không no chứa một hay nhiều nối đôi khác. Tỷ lệ acid béo có một nối đôi (palmioleic acid, oleic acid, erucic acid và paullinic acid) chiếm gần 75% tổng lƣợng acid béo không bão hòa, còn một số acid béo đa nối đôi có giá trị cao (Linoleic acid, γ-Linolenic acid, Arachidonic acid, Eicosadienoic acid, Eicosapentaenoic acid, Docosahexaenoic acid) chiếm 13.8% lƣợng acid béo không no còn lại.
Tuy nhiên, trong dầu cá cũng chứa nhiều thành phần acid béo bão hòa, sáp, các thành phần phospholipid, các thành phần gây oxy hóa dầu, các sắc tố khiến màu dầu không phù hợp với giá trị cảm quan. Thêm vào đó, mùi tanh đặc trƣng của dầu cá và trạng thái bán rắn của dầu ở nhiệt độ phòng khiến cho dầu không phù hợp để ngƣời tiêu dùng sử dụng trực tiếp. Do vậy, cần thực hiện tinh luyện dầu cá thô nhằm cải thiện một số tính chất cảm quan của dầu cho phù hợp với nhu cầu của ngƣời tiêu dùng, đồng thời nâng cao chất lƣợng của sản phẩm.
14 C22:1 Erucic acid 0.6
15 C22:6 Docosahexaenoic acid 0.1
Tổng acid béo bão hòa 42.7
42
Quá trình tinh luyện dầu cá thƣờng bao gồm các bƣớc: khử gum (nhằm loại bỏ các phospholipids), trung hòa (loại bỏ một phẩn axit béo tự do), tẩy trắng, đông hóa và tách sáp, khử mùi. Mẫu dầu cá thô đƣợc chúng tôi tiến hành phân tích hàm lƣợng phosphorus thông qua phƣơng trình đƣờng chuẩn (phụ lục 1) đƣợc xây dựng từ mối tƣơng quan giữa hàm lƣợng phospho (mg) và độ hấp thụ (A). Kết quả phân tích hàm lƣợng phosphorus trong dầu cá tra cho thấy mẫu dầu cá phân tích không chứa phospho, tức nghĩa là mẫu dầu cá này không chứa các thành phần của phospholipids. Hàm lƣợng phosphorus của mẫu dầu cá thô đƣợc đánh giá kiểm chứng bởi Trung tâm phân tích Sắc Ký Hải Đăng (phụ lục 3.a). Kết quả phân tích cũng cho kết luận tƣơng đồng với kết quả phân tích của nhóm chúng tôi. Chính vì vậy, trong quy trình tinh luyện dầu cá này, chúng tôi không thực hiện khử gum và trung hòa. Mẫu dầu thô sau khi trích ly đƣợc thực hiện tẩy trắng với chất hấp phụ là bentonite kết hợp sóng siêu âm.
3.2 Ảnh hƣởng của tỷ lệ bentonite và nhiệt độ xử lý đến chất lƣợng dầu trong quá trình tẩy trắng theo mẻ kết hợp với sử dụng sóng siêu âm
Các mẫu dầu cá đƣợc thực hiện tẩy trắng ở các chế độ nhiệt độ (45, 60, 80oC) với các tỷ lệ bentonite (0.5, 1.0 và 1.5%) (bảng 2.1) và đƣợc xác định các chỉ số mật độ quang (độ hấp thụ A tại bƣớc sóng 420 nm – OD420nm), chỉ số peroxide, chỉ số FFA.
3.2.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ bentonite và nhiệt độ xử lý đến chỉ số mật độ quang của dầu trong quá trình tẩy trắng theo mẻ kết hợp với sử dụng sóng siêu âm dầu trong quá trình tẩy trắng theo mẻ kết hợp với sử dụng sóng siêu âm
Tẩy trắng là một bƣớc quan trọng trong quá trình tinh luyện dầu thực vật và động vật, nhằm nâng cao chất lƣợng của dầu, giúp loại bỏ các sắc tố có trong dầu, giảm lƣợng acid béo tự do, vi lƣợng kim loại dƣ và các sản phẩm oxy hóa có trong dầu. Kết quả của quá trình tẩy trắng đƣợc đánh giá dựa trên sự thay đổi của chỉ số mật độ quang (OD420nm) của dầu cá trong các mẫu nghiên cứu ở các chế độ khác nhau đƣợc trình bày ở hình 3.1
43
Kết quả phân tích (hình 3.1), cho thấy rằng quá trình tẩy trắng dầu cá ở cùng một nhiệt độ khi tăng tỷ lệ bentonite từ 0.5-1.5% thì giá trị mật độ quang (OD420nm) của dầu giảm dần. Tại nhiệt độ xử lý là 45C, giá trị OD420nm giảm từ 0.44 (đối với dầu thô) xuống còn 0.26. Khi nâng nhiệt độ xử lý lên lần lƣợt là 65oC và 80oC thì hiệu quả tẩy trắng càng tăng. Hiệu quả cao nhất đƣợc ghi nhận ở mức nhiệt độ xử lý là 80o
C.
Kết quả nghiên cứu này phù hợp với nghiên cứu của (Hüseyin Topallar, 1998) khi nghiên cứu về quá trình tẩy trắng dầu hƣớng dƣơng và kết quả nghiên cứu chỉ ra khi tăng nhiệt độ xử lý từ 60 đến 90C thì giá trị OD420nm giảm dần, đồng thời khi tăng tỷ lệ