2.1 PHỤ GIA SỬ DỤNG TRONG THỰC PHẨM
2.1.6.2 Các nguồn nitrat nitrit trong thực phẩm
Trong rau củ
Trong quá trình trồng rau quả ngƣời trồng sử dụng phân đạm bón cho cây nhằm mục đích kích thích sự phát triển của cây. Dạng phân sử dụng thƣờng là dạng nitrat. Tuy nhiên khi sử dụng rau củ có thể một phần phân đạm sẽ chƣa đƣợc cây sử dụng do đó khi chúng ta ăn rau củ đã gián tiếp đƣa một lƣợng nitrat vào trong cơ thể.
Khi bón phân cho cây, các loại phân đạm đƣợc sử dụng sẽ bị các vi khuẩn trong đất chuyển hoá thành NH4 và -
3
NO để cho cây hấp thụ. Nitrat và amoni một phần chủ yếu đƣợc cây hấp thụ, một phần giải phóng ra ngồi khí quyển dƣới dạng N2, NH3 và phần cịn lại tích tụ trong đất và tan trong nƣớc ngầm.
Trong nƣớc
Nitơ có trong nước thải dưới 4 hình thức khác nhau:
o Nitơ hữu cơ (axit amino, protein, purine, pyrimidine, and axit nucleic).
o Nitơ amoniac (NH3-N).
o Nitrit (NO2-N).
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 20
Trong một mẫu nƣớc thải chƣa xử lý, phần lớn thƣờng là amoniac và các nitơ hữu cơ, các chất này bị oxy hố thành nitrit và sau đó là nitrat trong mơi trƣờng.
Q trình Nitơ hố sinh học là một quá trình hai bƣớc, bắt đầu bằng amoniac đƣợc chuyển thành nitrit bởi vi khuẩn Nitrosomonas, sau đó nitrit bị oxy hố thành nitrat do vi khuẩn Nitrobacter.
Những dòng vi khuẩn này là ví dụ điển hình trong q trình nitơ hố. Chúng có khả năng tự dƣỡng trong tự nhiên và sử dụng nguồn cacbon dioxit làm nguồn cacbon trong tế bào của chúng.
Nhƣ đã nói ở trên,khi bón phân đạm cho cây trồng sẽ có một lƣợng nhỏ tích tụ trong đất và tan vào trong nƣớc ngầm.
Vậy không chỉ trong nƣớc thải mà cả trong nƣớc ngầm cũng có thể có nitrat.
Trong thịt - cá
Mục đích cho vào: trong thịt, nitrit làm chậm quá trình phát triển của botulinal oxin, độc tố làm hƣ thịt, làm gia tăng màu sắc và hƣơng vị của thịt ƣớp, làm chậm q trình ơi, trở mùi, mất mùi của sản phẩm thịt. Thƣờng thì ngồi nitrit, ngƣời ta cịn ƣớp thêm muối, và sau đó là đƣờng để làm dịu đi vị mặn của muối và nitrit. Các muối natri nitrit hay kali nitrit, hay natri nitrat, kali nitrat thƣờng đƣợc sử dụng để xử lý, ƣớp thịt làm jambon, xúc xích...
Cơ chế tạo màu đỏ của thịt khi có mặt của nitrit, nitrat:
KNO3 KNO2
KNO2 HNO2
HNO2 NO2
NO + myoglobin NOmyoglobin (có màu đỏ sậm) Và ở môi trƣờng pH thấp và vi khuẩn
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 21
2.1.6.3 Công thức phân tử và tính chất vật lí
Muối kali nitrat (KNO3): tinh thể không màu, vị cay nồng, rất tan trong nƣớc.
Muối natri nitrat (NaNO3): tinh thể không màu, tan trong nƣớc, rất hút ẩm.
Muối kali nitrit (KNO2): dạng tinh thể màu trắng, dễ tan chảy và bị phân hủy ngồi khơng khí, hịa tan trong nƣớc tốt.
Muối natri nitrit (NaNO2): dạng tinh thể trắng hay hơi vàng, rất tan trong nƣớc.
2.1.6.4 Cách điều chế
Muối natri nitrit (NaNO2): Đƣợc điều chế bằng phản ứng khử NaNO3 với chì.
Muối kali nitrit (KNO2): Đƣợc điều chế với phƣơng pháp tƣơng tự NaNO2, hoặc bằng phản ứng giữa SO2 với hỗn hợp CaO và KNO3.
Muối kali nitrat (KNO3): Đƣợc điều chế bằng phản ứng giữa NaNO3 và KCl.
2.1.6.5 Tác động có hại đối với sức khỏe
Các muối nitrat có độc tính khơng cao nhƣng độc tính sẽ tăng lên khi chuyển thành nitrit nhờ hệ vi khuẩn có trong miệng.
Tính độc trực tiếp:
Muối nitrit có khả năng oxy hóa hemoglobin trong máu thành methemoglobin. Do đó sẽ làm cản trở quá trình vận chuyển oxy của hemoglobin đi nuôi cơ thể làm cho cơ thể bị thiếu oxy.
Ngƣời bị thiếu oxy nặng biểu hiện tồn thân tím tái năng, thở nhanh, tim nhanh. Sau đó hơn mê, tử vong nhanh nếu không đƣợc điều trị kịp thời. Hiện tƣợng này đặc biệt thƣờng xuyên thấy ở trẻ em.
Tính độc gián tiếp:
Nitrit có thể tác động với axit amin (có đƣợc từ việc thối hóa các protein) tạo thành nitrosamine là hợp chất có khả năng gây đột biến và sinh ung thƣ.
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 22
2.1.6.6 Chỉ tiêu cho phép trong thực phẩm
Trong rau
Mức giới hạn tối đa cho phép của hàm lƣợng - 3
NO trong một số sản phẩm rau tƣơi (mg/kg) (Theo Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT của Bộ Y tế)
Bảng 1: Hàm lƣợng nitrat trong một số loại rau.
STT TÊN RAU (mg/kg) STT TÊN
RAU (mg/kg) 1 Bắp cải ≤ 500 12 Khoai tây ≤ 250
2 Su hào ≤ 500 13 Hành tây ≤ 80 3 Suplơ ≤ 500 14 Hành lá ≤ 400 4 Cải củ ≤ 500 15 Bầu bí ≤ 400 5 Xà lách ≤ 1.500 16 Giá đỗ ≤ 580 6 Đậu ăn quả ≤ 200 17 Cà rốt ≤ 250
7 Cà chua ≤ 150 18 Măng tây ≤ 200
8 Cà tím ≤ 400 19 Cải xanh ≤ 890
9 Dƣa hấu ≤ 60 20 Cải ngọt ≤ 900
10 Dƣa bở ≤ 90 21 Rau
muống ≤ 1000
11 Dƣa chuột ≤ 150
Các sản phẩm chế biến từ thịt:
o Muối Nitrit
Bảng 2: Hàm lƣợng muối nitrit trong một số loại sản phẩm thịt.
No E Tên Thực phẩm
Lƣợng tối đa có thể cho vào trong q trình chế biến (tính bằng lƣợng NaNO2) Dƣ lƣợng tối đa (tính bằng lƣợng NaNO2) E249 Kali nitrit (a) Sản phẩm thịt 150 mg/kg
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 23 E250 Natri nitrit (a) Sản phẩm thịt đƣợc tiệt trùng 100mg/kg o Muối nitrat
Bảng 3: Hàm lƣợng muối nitrat trong một số loại sản phẩm thịt.
No E Tên Thực phẩm
Lƣợng tối đa có thể cho vào trong q trình chế biến (tính bằng lƣợng NaNO3) Dƣ lƣợng tối đa (tính bằng lƣợng NaNO3)
E252 Kali nitrat
(b) Sản phẩm thịt
không qua sử lý 150 mg/kg E251 Natri nitrat
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 24
TRƢỜNG HỢP ĐẶC BIỆT VỚI MỘT VÀI SẢN PHẨM TRUYỀN THỐNG Bảng 4: Nitrat (trong trƣờng hợp đặc biệt).
No E Tên Thực phẩm Lƣợng tối đa có thể cho vào trong q trình chế biến (tính bằng lƣợng NaNO3) Dƣ lƣợng tối đa (tính bằng lƣợng NaNO3) E252 E251 Kali nitrat (b) Natri nitrat (b) Sản phẩm thịt truyền thống, muối ngâm (Bacon) và các sản phẩm tƣơng tự.
250 mg/kg mà không cho E249 và E250
Sản phẩm thịt truyền thống, xử lý với muối nitrit/nitrat, dạng khô (jambon khô, jambon muối khô và những sản phẩm dạng miếng to có trải qua quá trình chín tới và làm khô tƣơng tự) 250 mg/kg mà không cho thêm E249 và E250. Các sản phẩm thịt khác có xử lý muối theo kiểu truyền thống với muối nitrat và nitrit: saucisson khô và các sản phẩm tƣơng tự.
250 mg/kg mà không cho thêm E249 hoặc E250
(a) Khi được dán nhãn « sử dụng trong thực phẩm », muối nitrit chỉ có thể được bán ở dạng trộn chung với muối hay một chất thay thế cho muối.
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 25
b) Muối nitrat có thể hiện diện trong một vài sản phẩm thịt vì có sự chuyển đổi tự nhiên nitrit thành nitrat trong mơi trường có tính axit yếu.
Trong nƣớc:
QUY ĐỊNH VỀ HÀM LƢỢNG NITRAT VÀ NITRIT TRONG NƢỚC UỐNG CỦA MỘT SỐ QUỐC GIA, TỔ CHỨC
Bảng 5: Quy định hàm lƣợng nitrat và nitrit trong nƣớc.
STT Tổ Chức Hàm lƣợng - 3 NO (mg/l) Hàm lƣợng - 2 NO (mg/l) 1 WHO 45 -- 2 TCVN 5501-91 50 0,1 3 Canada 10 1 4 EEC 50 0,1 5 CHLB Đức 50 0,1
2.2 PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA HÀN THE, NITRAT VÀ NITRIT NITRIT
2.2.1 Kiểm tra hàn the
2.2.1.1 Kiểm tra hàn the bằng giấy nghệ[5]
Phạm vi áp dụng:
Phƣơng pháp này áp dụng cho thực phẩm có chứa axit boric hay natri borax nhƣ: các sản phẩm từ thịt, sản phẩm từ ngủ cốc nhƣ: mì, phở,… và các loại rau, củ ngâm dấm.
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 26
Nguyên tắc:
Mẫu thực phẩm đƣợc axit hóa bằng axit HCl, sau đó đem đun nóng trong nồi cách thủy, axit boric (H3BO3) hoặc natri borax (Na2B4O7) đƣợc phát hiện bằng giấy nghệ. Sự có mặt của H3BO3 hoặc Na2B4O7 sẽ chuyễn màu vàng của giấy nghệ sang màu đỏ cam.
Chú ý: Phƣơng pháp phát hiện nhanh (Theo Cục Quản lý chất lƣợng, vệ sinh an
toàn thực phẩm).
Chuẩn bị một ít giấy lọc (hoặc giấy thấm màu trắng) nhúng vào nƣớc nghệ giã, để khô tự nhiên rồi dùng dần. Khi muốn biết trong thức ăn có hàn the hay khơng, chỉ cần vắt một ít chanh hoặc đổ một ít giấm lên thức ăn cần kiểm tra (tạo độ chua) rồi áp miếng giấy đã tẩm nghệ (có màu vàng) lên chỗ đã có chanh, dấm. Nếu màu vàng trên giấy chuyển thành màu đỏ tức là thức ăn đó có chứa hàn the.
2.2.1.2 Phƣơng pháp Metyl borax[7][8]
Nguyên tắc:
Khi có mặt của axit sunfanlic làm xúc tác, borax và methanol phản ứng với nhau tạo hợp chất trimetyl borax và khi đốt hợp chất này cho ngọn lửa màu xanh
Hình 11: Trimetyl borat cháy cho ngọn lửa màu xanh và công thức của trymetyl borax
2.2.1.3 Phƣơng pháp phenolphthalein[7][8]
Nguyên lý
Hàn the có phản ứng kiềm với phenolphthalein cho dung dịch màu hồng. Nếu cho dung dịch này tác dụng với glycerin trung tính, dung dịch sẽ chuyển thành axit, sẽ mất
B O O O H3C CH3 H3C
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 27
màu hồng, trở thành không màu (phản ứng axit với phenolphthalein do tạo thành axit glyxero boric có tính axit).
2.2.2 Kiểm tra Nitrat[1][3][7][8][11]
2.2.2.1. Phƣơng pháp thể tích
Nguyên lý
Ngƣời ta có thể xác định nitrat theo phƣơng pháp thể tích dựa trên phản ứng khử NO3 về các trạng thái oxi hố thấp hơn bằng các chất khử thích hợp. Sau đó tiến hành phép đo chuẩn độ (có thể sử dụng chuẩn độ trực tiếp hay chuẩn độ ngƣợc).
Với phép chuẩn độ ngƣợc thì một lƣợng chính xác dung dịch chuẩn 2
Fe đƣợc cho dƣ so với lƣợng cần thiết vào dung dịch mẫu. Sau đó lƣợng dƣ 2
Fe đƣợc chuẩn độ bằng dung dịch 2
7 2O
Cr với chất chỉ thị là ferroin.
Các phƣơng trình phản ứng xảy ra nhƣ sau:
Fe H NO 3 2 4 3 Phản ứng giữa 2
Fe và NO3xảy ra nhanh hơn khi đun nóng dung dịch và có mặt của lƣợng dƣ axit H2SO4 65%. Do NO sinh ra phản ứng với oxi khơng khí tạo thành các chất có khả năng bị khử hay bị oxi hố bởi 2
Fe nên trong quá trình phản ứng và chuẩn độ phải đƣợc tiến hành trong mơi trƣờng khí CO2. Điều này đƣợc thực bằng cách thêm một lƣợng nhỏ NaHCO3 trƣớc khi đun nóng và chuẩn độ.
2.2.2.2 Phƣơng pháp so màu:
Các phương pháp so màu cũng được dùng để xác định
3
NO dựa trên ba loại phản ứng sau:
Nitrat hóa các hợp chất phenolic.
Khử NO3 thành NO2 hoặc NH3 rồi xác định chúng theo phƣơng pháp thích hợp.
O H Fe NO3 32 2 CrO H Fe 14 2 2 2 72 6Fe32Cr37H2O
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 28
Oxi hóa các hợp chất hữu cơ có nhóm mang màu đặc trƣng. Trong đó, có các phƣơng pháp lên màu sau:
Phƣơng pháp lên màu với phenoldisunfonic. Phƣơng pháp lên màu với bruxin.
Phƣơng pháp lên màu với diphenylamin. Phƣơng pháp iod.
a. Phƣơng pháp lên màu với phenoldisunfonic
Nguyên lý: Nitrat kết hợp với axit phenoldisunfonic thành axit nitrophenol disunfonic màu vàng, màu sắc tăng lên do kiềm hóa NH4OHso sánh với một dung dịch chuẩn, ta có thể tính đƣợc lƣợng nitrat trong chất thử.
Phƣơng trình phản ứng:
Phản ứng phải thực hiện trong khan nƣớc, do đó phải cần thiết làm khơ mẫu thử và khi cho axit phenol disunfonic vào cặn cịn lại, thì nitrat chuyển thành HNO3 tạo điều kiện cho việc nitro hóa đƣợc tốt.
b. Phƣơng pháp lên màu với bruxin
Nguyên lý: Nitrat kết hợp với bruxin thành một phức chất màu vàng. So sánh với thang màu và từ đó tính ra hàm lƣợng nitrat trong 100 g thực phẩm.
c. Phƣơng pháp lên màu với diphenylamin
OH SO3H + HNO3 OH SO3H NO2 HO3S HO3S + H2O OH SO3H NO2 HO3S + 3NH4OH OH SO3H NO2 H4NO3S + 3H2O
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 29
Nguyên lý: - 3
NO cho với diphenylamin ở môi trƣờng H2SO4 một hợp chất màu xanh lơ. So sánh thang màu mẫu.
d. Phƣơng pháp iod
Nguyên lý: Trong mơi trƣờng axit acetic có mặt của kẽm (Zn) và kali iođua (KI), nitrat sẽ bị khử thành NO2 và kali iođua sẽ bị oxi hóa để giải phóng iod tự do. Iod giải phóng đƣợc phát hiện bằng màu xanh tím nhờ chỉ thị hồ tinh bột. Tùy theo hàm lƣợng nitrat có trong sản phẩm nhiều hay ít, iod giải phóng nhiều hay ít, nhanh hay chậm.
Đối chiếu với một mẫu chuẩn tiến hành song song trong những điều kiện nhƣ nhau, có hàm lƣợng nitrat bằng hàm lƣợng tối đa cho phép hiện nay là 500 mg/kg đối với lạp xƣởng, thịt chế biến, thịt muối, dăm bơng… thì thời gian bắt đầu xuất hiện màu xanh tím trong vịng 1 ÷ 2 phút và sau đó 5 phút màu xanh tím sẽ rõ nét, ổn định hồn tồn.
Phản ứng của quá trình diễn biến nhƣ sau:
CH3COOH + Zn (CH3COOH)2Zn + H2 H2 + KI HI + K HNO3 + HI NO2 + 4H2O + 2 1 I2 NO2 + H2O HNO2
2HNO2 + 2HI 2NO + 2H2O + I2 (tinh bột)
2.2.2.3 Phƣơng pháp dòng chảy (FIA)
FIA là một phƣơng pháp kĩ thuật phân tích động, trong đó phân tích ở dạng lỏng đƣợc bơm trực tiếp vào dịng chất mang chuyển động liên tục. Sau đó, mẫu đi đến vòng phản ứng, rồi trong vòng phản ứng chất phân tích sẽ phản ứng với thuốc thử có trong chất mang để tạo ra sản phẩm có thể phát hiện đƣợc theo một tính chất hóa lí nào đó của nó nhờ một dertector thích hợp. Các tính chất hóa lí có thể phát hiện đƣợc nhƣ:
Sự hấp thụ quang phân tử UV-VIS.
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 30
Tính chất huỳnh quang.
Sự thay đổi điện thế.
Để xác định nitrat bằng phƣơng pháp FIA ngƣời ta tiến hành hai thí nghiệm:
Hình 12: Mơ hình trong phƣơng pháp FIA.
Thí nghiệm 1: Xác định hàm lƣợng - 2
NO Trong môi trƣờng axit yếu, ion -
2
NO phản ứng với sunfanyl amin và N-etylendiamin một cách định lƣợng và tạo thành hỗn hợp điazo hấp thụ mạnh ở bƣớc sóng 540 nm. Nếu bơm mẫu phân tích vào FIA có dịng chất mang chứa thuốc thử trên thì có thể xác định đƣợc nồng độ -
2
NO trong mẫu nhờ dertector hấp thụ quang UV-VIS với bƣớc sóng là 540 nm. Thí nghiệm 2: Xác định tổng - 3 NO và - 2 NO .
Bằng cách lắp vào thêm vào hệ FIA một cột để khử ion - 2 NO về - 3 NO . Sau đó, xác định tổng hàm lƣợng - 2
NO nhƣ thí thí nghiệm một. Hiệu số kết quả của hai lần đo chính là hàm lƣợng nitrat.
2.2.2.4 Phƣơng pháp cực phổ
Trong mơi trƣờng chất điện li có điện tích cao nhƣ 3
La hay 2
Ba ,ion - 3
NO cho sóng cực phổ tại mức điện thế từ 1,1 đến 1,4 V.
Để xác định nitrit, ngƣời ta thƣờng dùng sóng xúc tác urani 2
2
UO . Trong môi trƣờng tạo phức nhƣ nền Na2CO3 có nồng độ 0,1 M thì 2
2
UO chỉ cho một sóng định lƣợng có E(1/2)=0,9-1,1V phụ thuộc vào nồng độ nitrat.
SVTH: Lê Hoàng Chỉnh 31
Kolthoff và các cộng sự là những ngƣời đầu tiên nghiên cứu xác định - 3
NO bằng dòng cực phổ xúc tác. Các tác giả cho rằng nền HCl (0,1 M) chứa một lƣợng nhỏ urani acetat sự khử U(VI) xảy ra theo hai bƣớc:
U(VI) + e U(V)
U(V) + e U(III)
Tạo nên hai sóng cực phổ:
Sóng thứ nhất ứng với sự khử U(VI) xuống U(V) có thế bán sóng E(1/2)=-0,18V
Sóng thứ hai ứng với sự khử U(V) xuống U(III) có thế bán sóng E(1/2)=-0,94V
Khi có mặt của ion - 3
NO tùy chiều cao của sóng thứ hai tăng lên tuyến tính với nồng độ -
3
NO trong khoảng 5.10e-5- 4.10e-4 M
2.2.2.5 Phƣơng pháp đo khí
Hassan là ngƣời đầu tiên đƣa ra một phƣơng pháp đo khí đơn giản thích hợp cho việc xác định đồng thời nitrat và nitrit trong cùng một mẫu.
Theo ông, đầu tiên nitrit đƣợc phân hủy bằng Ure (CO(NH2)2) hoặc axit sunfamit
(HSO3NH2) để tạo ra khi N2 trong môi trƣờng axit yếu. Trong điều kiện này, nitrat không
tham gia phản ứng. Khí N2 tạo ra đƣợc đo bằng một trắc đạm rất nhỏ.
Các phản ứng xảy ra nhƣ sau:
2KNO2 + CO(NH2) + 2HCl 2N2 + CO2 + 3H2O + 2KCl