Bài giảng Hóa phân tích thực phẩm - ThS. Phạm Kim Phượng

Chia sẻ: Bfvhgfff Bfvhgfff | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

279
lượt xem 66
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hóa phân tích thực phẩm nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản trong phân tích định tính và định lượng, cung cấp các giải pháp xây dựng phương pháp phân tích, cung cấp kỹ thuật phân tích cổ điển và hiện đại, cung cấp những ứng dụng của lãnh vực hóa học phân tích trong nghiên cứu khoa học và thực tiễn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa phân tích thực phẩm - ThS. Phạm Kim Phượng

HÓA PHÂN TÍCH THỰC PHẨM Th.S. PHẠM KIM PHƢƠNG Chuyeân ngaønh Hoùa Phaân Tích nh 45 TIẾT LÝ THUYẾT Nội dung học • -Cung cấp những kiến thức cơ bản trong phân tích định tính và định lƣợng. -Cung cấp các giải pháp xây dựng phƣơng pháp phân tích. -Cung cấp kỹ thuật phân tích cổ điển và hiện đại. -Cung cấp những ứng dụng của lãnh vực hóa học phân tích trong nghiên cứu khoa học và thực tiễn. 1
CHƯƠNG TRÌNH GIẢNG DẠY • 1. ĐẠI CƯƠNG HÓA PHÂN TÍCH – ÁP DỤNG CHO PHÂN TÍCH THỰC PHẨM • 2. CHUẨN ĐỘ AXÍT - BA ZÔ • 3. CHUẨN ĐỘ KẾT TỦ A • 4. CHUẨN ĐỘ OXY HÓ A KHỬ • 5. CHUẨN ĐỘ PHỨC CHẤT • 6. PHƯƠNG PHÁP ÑO MAÀU • 7. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHOÅ • - Kỹ thuật máy hấp thu nguyên tử AAS • - Kỹ thuật máy quang phổ phát xạ Plasma - ICP • 8. LÝ THUYẾT KỸ THU ẬT S ẮC KÝ • - KỸ THU ẬT S ẮC KÝ KHÍ - GC • - KỸ THU ẬT S ẮC KÝ LỎNG CAO ÁP– HPLC • PHAÀN 1 2
I/ ĐẠI CƯƠNG HÓA PHÂN TÍCH • 1/ ĐỊNH NGHĨA THẾ NÀO LÀ HÓA PHÂN TÍCH • 2/ ĐỊNH NGHĨA THẾ NÀO LÀ HÓA PHÂN TÍCH THỰC PHẨM • 3/ PHAÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH • 4/ PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG • 5/ ĐÁNH GÍA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ SỐ LIỆU PHÂN TÍCH • 5.1/ ÑOÄ CHÍNH XAÙC, ÑOÄ ÑUÙNG, ÑOÄ LAËP C, NG, LAÏI, TOÁC ÑOÄ PHAÂN TÍCH, ÑOÄ NHAÏY, I, Y, PHÖÔNG PHAÙP ÑAËC TRÖNG , PHÖÔNG PHAÙP ÑÖÔÏC COÂNG NHAÄN • 6/ XÖÛ LYÙ THOÁNG KEÂ ( STATISTICAL NG ASSESSMENT OF QUAILITY OF DATA) • 7/ CÁCH BIEÅU DIEÃN THAØNH PHAÀN DUNG NH DÒCH 7.1. chaát chuaån goác 7.2. caùc noàng ñoä dung dòch ng • 9/ / DỤNG CỤ ĐO THUỶ TINH CHÍNH XÁC VÀ TƯƠNG ĐỐI 3
1. ĐỊNH NGHĨA THẾ NÀO LÀ HÓA PHÂN TÍCH • Hoùa phaân tích là một ngành khoa học chuyên nghiên cứu các phương pháp phân tích để định tính và định lượng một chất hay nhiều chất , một nguyên tố hay nhiều nguyên tố có trong sản phẩm đang nghiên cứu • Ví dụ : Trong một mẫu nước uống có bị ô nhiễm dư lượng thuốc trừ sau hay không ? • Bước đầu tiên chúng ta phải định tính xem trong mẫu nước đó bao gồm những chất gì? • Bước 2 : Định lượng những chất đã được định tính • Bước 3 : dựa trên các mẫu chuẩn để tính toán và cho ra kết qủa cuối cùng PHAÂN TÍCH THÖÏC PHAÅM • 2/ Thực phẩm có đáp ứng các tiêu chuẩn hóa học về vệ sinh ? Có bị ôi thiu, hư hỏng và biến thành chất độc hại hoặc có chứa những chất độc do thối ra từ bao bì, hóa chất cho thêm vào • Kiểm nghiệm phân tích thực phẩm bằng phương pháp hóa học ngoài ra còn phân tích trạng thái cảm quan, vi sinh vật… 4
2. THẾ NÀO LÀ PHÂN TÍCH HÓA THỰC PHẨM Thực phẩm là những thức ăn , nước uống là những chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể con người, vật nuôi ….do vậy để đáp ứng các yêu cầu trên thực phẩm phải cần được kiểm nghiệm trước khi đưa ra thị trường tiêu thụ. Phân tích hóa học thực phẩm ( Analytical chemistry of Food) : nhằm xác định Thực phẩm có đáp ứng các tiêu chuẩn hóa học về phẩm chất và thành phần dinh dưỡng theo đúng như quy định hoặc có bị gian dối và giả mạo hay không? • Ñoái töôïng cuûa Hoùa phaân tích thöïc phaåm ng laø caùc chaát dinh döôõng nhö ñaïm , beùo, boät, o, t, ñöôøng …coù trong caù, thòt söõa, tröùng, nöôùc ng ng, uoáng … ng • Ñeå ñònh löôïng caùc chaát dinh döôõng caùc ng nguyeân toá hoùa hoïc hay ñònh danh caáu truùc thaønh phaàn cuûa caùc chaát ñoøi hoûi phaûi coù nh phöông phaùp phaân tích chính xaùc vaø phuø hôïp vôùi caùc ñoái töôïng nghieân cöùu. ng u. 5
3. PHAÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH PHAÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG • 3.1.Phaân tích ñònh tính : Nhằm xác định sự hiện diện của các cấu tử ( ion, nguyên tố hay nhóm nguyên tố ) trong mẫu phân tích ( thực phẩm, mẫu nước , đất …) và đồng thời đánh giá sơ bộ hàm lượng của chúng :đa lượng, vi lượng, vết… nhờ vào các thiết bị phân tích và các phản ứng hoá học đặc trưng lên mầu, kết tủa đối với nguyên tố cần xác định • 3.2. PHAÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG • Xác định chính xác hàm lượng của những cấu tử trong mẫu. Được thể hiện bằng những giá trị sau: %, mg/kg,mg/L (ppm), g/kg, g/L (ppb), ng/kg, ng/L ( ppt) 4. Chọn các phương pháp phân tích thích hợp và xử lý số liệu phân tích • Khi chọn phương pháp sử dụng cho phân tích thực phẩm phụ thuộc vào các yêu cầu sau : • Số lượng, chỉ tiêu yêu cầu phân tích thiết bị hiện có tại phòng thí nghiệm để từ đó có những cân nhắc khi sử dụng quy trình phân tích. • - Quy trình phân tích phải thoả mãn các điều kiện sau: 6
• - Độ chính xác, độ đúng , độ lặp lại tốt • - Quy trình phân tích có tính chọn lọc cao phù hợp với yêu cầu cần phân tích • - Thời gian phân tích nhanh và có khả năng phân tích đồng thời nhiều nguyên tố • - Thiết bị sử dụng cho phân tích có độ nhạy cao, cực tiểu phát hiện nhỏ • - Giá thành phân tích không cao • - Thiết bị dễ sử dụng, dễ bảo trì • - Ưu tiên sử dụng các phương pháp phân tích được công nhận bởi các tổ chức quốc tế sau: ISO : International Organisation for standardusation) • AOAC : Association of Oficial Analytical Chemists , published in the AOAC book • BSI : British Standards Institution • TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam • FAO : Food and Agriculture Organisation Tổ chức lương thực-nông nghiệp của Liên Hiệp Quốc 7
Söï löïa choïn phöông phaùp phaân tích Moãi ñoái töôïng laïi coù nhieàu chaát, nhöõng chaát ng t, naøy coù theå laø haøm löôïng ñeán phaàn traêm (%) ng cho ñeán haøm löôïng nhoû nhö mg/kg , mg/l ng ( 10-6 hoaëc nhoû hôn µg/kg, µg/l (10-9) hoaëc nhoû hôn nöõa 10-12 picrogam ( ppt) . ÔÛ moãi pheùp phaân tích coù nhöõng öu vaø nhöôïc ñieåm rieâng cuûa töøng phöông phaùp coù nghóa ng laø coù nhöõng phöông phaùp thích hôïp cho pheùp xaùc ñònh haøm löôïng lôùn, coù phöông ng n, phaùp phaân tích cho pheùp xaùc ñònh haøm löôïng nhoû vì vaäy phoûng ñoaùn tröôùc haøm ng ng löôïng coù trong maãu ñeå choïn phöông phaùp ng phaân tích cho phuø hôïp vaø giaûm söï sai soá trong quaù trình phaân tích. 8
• Vôùi haøm löôïng lôùn vaø baùn ñònh löôïng ngöôøi ta ng ng thường duøng caùc phöông phaùp hoùa hoïc coå ng ñieån : Khoái löôïng, theå tích, phaân tích baùn ñònh ng, löôïng ng • -Haøm löôïng vi löôïng ( ppm ) vaø sieâu vi ng ng löôïng ( ppb, ppt hoaëc nhoû hôn ) phaûi duøng caùc ng ng thieát bò phaân tích hieän ñaïi ñeå ño nhö AAS, ICP, ICP/MS, HPLC, GC, GC/MS,LC/MS, HRGC/HRMS .. Nhöõng thieát bò naøy thöôøng söû ng duïng ñeå ño veát caùc kim loaïi naëng, caùc dö löôïng ng ng, ng thuoác tröø saâu, vitamin, kháng sinh trong nöôùc, c, ñaát, thuûy saûn, thöïc phaåm… t, n, 5. ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH - Độ chính xác – Precision Biểu thị qua các kết quả phân tích do 01 người thực hiện hoặc do một số người khác thực hiện trong cùng một phòng thí nghiệm và sử dụng cùng một phương pháp phân tích trên cùng một thiết bị phân tích. - Độ lặp lại – Reproducibility Biểu thị qua các kết quả phân tích giống nhau trên một mẫu được chia ra làm nhiều lần phân tích do 01 người thực hiện cùng một quy trình phân tích và trên cùng một thiết bị phân tích. Một mẫu làm nhiều lần độc lap nhau khác với một mẫu đo nhiều lần. 9
• - Ñoä ñuùng ( Accuracy): ng • Keát quûa ñöa ra gaàn ñuùng vôùi soá thöïc ñöôïc ng bieåu thò qua giaù trò trung bình vaø giaù trò thöïc vaø ñoä leäch chuaån. Ñoä leäch chuaån caøng nhoû thì ch n. ch ng keát quaû coù ñöôïc caøng ñuùng. Vaø caøng ñuùng hôn ng ng. ng ng nöõa ngöôøi phaân tích phaûi tính ñöôïc ñoä khoâng ñaûm baûo cuûa pheùp ño ( Uncertainty in measurement). • Ñoä khoâng ñaûm baûo cuûa pheùp ño laø phaûi tính ñöôïc ñoä leäch chuaån baèng phöông phaùp thoáng ch ng ng keâ, tính ñöôïc nguoàn sai soá ngaãu nhieân vaø sai soá heä thoáng ng • Sai số ngẫu nhiện (sai số không xác định) • Sai số gây đến độ lặp lại của kết quả, sai số ngẫu nhiên luôn có trong quá trình thực hiện phân tích như cân, đo máy …Để giảm sai số ngẫu nhiên bằng cách tăng số lần phân tích ( n= 5, 7,8..) • Sai soá heä thoáng ( sai số xác định) ng • laø do caùc nguyeân nhaân sau : • Thieát bò phaân tích, duïng cuï söû duïng nhö caân , bình ñònh ng ng möùc, sai soá do nhaø cheá taïo, chöùng töø hieäu chuaån, caùc chaát c, o, ng n, chuaån tinh khieát ..., hoặc phương pháp sử dụng có khuyết điểm như cách đọc, chuyển đổi mầu không rõ …Sai số hệ thống gây ảnh hưởng đến độ đúng của phép phân tích. Giảm thiểu sai số nay bằng cách hiệu chuẩn thường xuyên các thiết bị sử dụng 10
PHÖÔNG PHAÙP TÍNH XÖÛ LYÙ THOÁNG KEÂ NG • 1/ Tính giaù trò trung bình cuûa caùc pheùp ño • Xtb = Σxi • n • 2/ Ñoä leäch chuaån ch • δ = Σ( Xi – Xtb )2 • n -1 • 3/ Tính ñoä bieán ñoäng cuûa haøm löôïng ( RSD) ng ng • RSD = δ x100 • Xtb • Khoaûn tin caäy (CI) - Confidence interval • CI = Xtb ± tp x δ • √n • Hệ số biến thiên hay chỉ số phân tán • • RSD = δ. 100 • Xtb • RSD ≤ 10% các Xi ít phân tán - tốt • 10% < RSD < 20% các Xi có thể sử dụng được RSD > 20% các Xi quá phân tán không nên sử dụng 11
• Trình bày kết quả • KQ = HLtb ± tp . δ • √n CHAÁP NHAÄN KEÁT QUÛA • 1/ Keát quûa ñöôïc chaáp nhaän khi : • Ñoä bieán ñoäng cuûa haøm löôïng phaûi nhoû hôn ng ng 5% đoái vôùi phaân tích coù haøm löôïng % ng • RSD ≤ 5% • 2/ Vôùi phaân tích veát coù haøm löôïng: ppm,ppb ng: coù theå chaáp nhaän khi: • RSD ≤ 10 % 12
• - Cực tiểu phát hiện của đầu dò thiết bị: • LOD – limit of detection • LOD là hàm lượng tối thiểu được phát hiện bởi thiết bị sử dụng phân tích. LOD không giống nhau đối với từng chất và thiết bị phân tích. • Nguyên tắc: • LOD của mỗi loại đầu dò được xác định bằng cách so sánh trên cùng một thang đo- chiều cao tín hiệu - S (signal) của chất cần phân tích với chiều cao của đường nền (n) noise • Thực hiện mẫu trắng đo chiều cao của đường nền (n) • - Thực hiện đo mẫu có nồng độ thấp nhất (Cmin ) đo chiều cao của tín hiệu (S) sao cho • 10 > T = S ≥ 3 • n LOD = 3Cmin → LOD = Cmin T LOD có thể biểu diễn theo nồng độ hoặc theo trọng lượng 13
LOQ : Giới hạn định lượng ( limit of Quantitation) LOQ là giới hạn tối thiểu định lượng của phương pháp phân tích. Nguyên tắc: LOQ của mỗi phương pháp và mỗi chất cần xác định là khác nhau. Cách tính LOQ : - Cho vào mẫu có trọng lượng hoặc thể tích m0 xác định, cấu tử cần phân tích biết trước Cmin LOQ = 3Cmim . F T F : hệ số pha loãng hoặc làm giàu mẫu • - mẫu không làm giàu • Vi = Uo → LOQ = LOD - mẫu được làm giàu ( đuổi bớt dung môi, hoặc cô cạn bớt…) • Vi
YEÂU CAÀU PHOØNG THÍ NGHIEÄM THÖÏC NG HIEÄN QA/QC TRÖÔÙC KHI CHO PHAÂN TÍCH • Ñoái vôùi moät pheùp phaân tích naøo nhaát laø ñoái vôùi caùc phaân tích veát tröôùc khi phaân tích phoøng thí nghieäm phaûi thöïc hieän chöông ng trình QA/QC cho töøng pheùp thöû. ng QA : Quality assurance – Ñaûm baûo chaát löôïng ng laø khi phaân tích cho moät chæ tieâu naøo ñoù thì phaûi ñaûm baûo raèng coù quy trình phaân tích ng coù hieäu löïc cho chæ tieâu ñoù, coù chaát chuaån cuûa chæ tieâu ñoù (chaát chuaån phaûi coù giaáy chöùng nhaän ISO cuûa ngöôøi baùn), keát quaû ng n), phaân tích phaûi coù ñoä tin caäy cao. QA bao goàm caû kieåm tra chaát löôïng (QC) vaø ñaùnh ng nh giaù chaát löôïng cuûa quaù trình phaân tích ng (quality assessment) 15
• QC: Quality control – Laø phöông phaùp ñaõ ñöôïc hieäu löïc kieåm tra baèng caùch theâm chuaån vaøo ng ch maãu, phaân tích maãu chuaån (material reference - RM) hoặc trên mẫu kiểm tra (CRM) töø ñoù tính ñöôïc hiệu suất thu hồi (recovery) cuûa phöông phaùp. p. • Quality assessment: Đánh giá chất lượng • Quaù trình phaân tích ñöôïc thöïc hieän trong phoøng ng thí nghieäm thoâng qua caùc ñaùnh giaù noäi boä vaø nh ngoaïi boä bôûi moät ñaùnh giaù vieân tröôûng cuûa moät nh ng phoøng thí nghieäm khaùc hay noùi caùch khaùc ñaùnh ng ch nh giaù phaân tích bôûi caùc lieân phoøng thí nghieäm, ng m, kieåm tra cheùo giöõa caùc phoøng thí nghieäm. ng m. CAÙC BÖÔÙC THÖÏC HIEÄN QA/QC • - Giôùi thieäu naêng löïc cuûa phoøng thí nghieäm ng • - Thöïc hieän QC veà ñoä ñuùng vaø ñoä chính ng xaùc cuûa pheùp phaân tích • - Quy trình laáy maãu • - Baûo quaûn maãu • - Phöông phaùp phaân tích 16
• - Hieäu chuaån thieát bò, hieäu chuaån phöông phaùp theo ñònh kyø • • - Thöïc hieän QA,QC • • - Kieåm tra cheùo caùc phoøng thí nghieäm ng beân ngoaøi vaø noäi boä, ñaùnh giaù keát quaû nh • - Baùo caùo keát quaû 17
18
6. ĐỊNH NGHĨA CHẤT CHUẨN GỐC • Chất gốc Có tính ổn định cao Bền với môi trường Đương lượng lớn Khối lượng đúng với công thức hóa chất Phản ứng định lượng H2C2O4.2H2O ; C6H5COOH Na2B4O7.10H2O K2Cr2O7 ; NaCl KMnO4 ZnSO4.7H2O ; MgSO4.7H2O 19
ÑÒNH NGHÓA CAÙC LOAÏI NOÀNG ÑOÄ NG ÑÒNH NGHÓA : Noàng ñoä laø ñaïi löôïng cuûa ng ng moät chaát ( ion hoaëc phaân töû ) trong moät löôïng xaùc ñònh dung dòch ng 1/ Noàng ñoä theå tích: cuûa moät chaát loûng laø tyû leä theå ng ng tích giöõa chaát loûng ñoù vaø theå tích cuûa dung moâi ng Ví duï : HNO3 1:3 coù nghóa laø dung dòch goàm moät theå tích HNO3 ñaëc vaø 3 theå tích nöôùc HNO3 : HCl 1:3 2/ Noàng ñoä % khoái löôïng ng ng Cho bieát soá gam chaát tan coù trong 100g dung dòch C% = Soá gam chaát tan (a) x 100% Soá gam dung dòch Ví duï : Hoøa tan a gam chaát tan vaøo b gam dung moâi thì noàng ñoä % cuûa dung dòch laø : ng C% = a .100 a+b Trong hoùa phaân tích, noàng ñoä % ñöôïc coi laø gaàn ñuùng ng ng Ví duï : Muoán coù dung dòch KNO3 1% , thì caân 1g KNO3 hoaø tan vaøo 100ml H2O 20