Phân tích thực phẩm

Nội dung học


-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.
CHƯƠNG TRÌNH GIẢNG DẠY
1/ ĐẠI CƯƠNG HÓA PHÂN TÍCH
2/ CHUẨN ĐỘ AXÍT - BA ZÔ
3/ CHUẨN ĐỘ KẾT TỦA
4/ CHUẨN ĐỘ OXY HÓA KHỬ
5/ CHUẨN ĐỘ PHỨC CHẤT
6/ PHƯƠNG PHÁP ÑO MAÀU
7/ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHOÅ
Phương pháp hấp thu nguyên tử 73 AAS
Phương pháp quang phổ phát xạ Plasma ICP
8/ LÝ THUYẾT KỸ THUẬT SẮC KÝ
9/ KỸ THUẬT SẮC KÝ KHÍ
11/ KỸ THUẬT SẮC KY LỎNG

PHẦN 1
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/ ĐỘ CHÍNH XÁC, ĐỘ ĐÚNG, ĐỘ LẶP LẠI,TỐC ĐỘ PHÂN TÍCH,ĐỘ NHẠY, PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG , PHƯƠNG PHÁP ĐƯỢC CÔNG NHẬN

6/ XỬ LÝ THỐNG KÊ ( STATISTICAL ASSESSMENT OF QUAILITY OF DATA)

7/ CẮCH BIỂU DIỄN THÀNH PHẦN DUNG DỊCH
7.1. chất chuẩn gốc
7.2. các nồng độ dung dịch

9/ / D?NG C? DO THU? TINH CHÍNH X�C V� TUONG D?I

1/ ĐỊNH NGHĨA THẾ NÀO LÀ
HÓA PHÂN TÍCH

Hoùa phaân tích là một ngành khoa học chuyeân 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 mà mình ñang nghieân cöùu .
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

PHÂN TÍCH THỰC PHẨM

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…

II/ 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.
Kiểm nghiệm hóa học thực phẩm ( Analytical Food) : nhằm xác định
1/ 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 gỉa mạo hay không?

Đối tượng của Hóa phân tích thực phẩm là các chất dinh dưỡng như đạm , béo, bột, đường .có trong cá, thịt sữa, trứng, nước uống .

� Để định lượng các chất dinh dưỡng các nguyên tố hóa học hay định danh cấu trúc thành phần của các chất đòi hỏi phải có phương pháp phân tích chính xác và phù hợp với các đối tượng nghiên cứu.

PHÂN TÍCH D?NH TÍNH
PHÂN TÍCH D?NH LU?NG
� Phân tích định tính : Giúp cho nhận biết các nguyên tố hóa học, hay nhóm nguyên tố, cấu trúc, thành phần có trong các mẫu phân tích ( thực phẩm, mẫu đất, khoáng sản, địa chất, nước , trầm tích ..) nhờ vào các thiết bị phân tích và các phản ứng hóa học đặc trưng đối với nguyên tố cần xác định

PHÂN TÍCH D?NH LU?NG
Xác định số lượng gía trị của đối tượng có trong mẫu. Được thể hiện gía trị %, mg/kg,mg/l, ?g/kg, ?g/l.


5/ CÁC YÊU CẦU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

Khi chọn phương pháp và thiết bị sử dụng để phân tích phải đạt được các yêu cầu sau :

� -Độ đúng và độ chính xác cao của phương pháp cũng như của thiết bị định sử dụng cho phân tích

� - Phương pháp có tính chọn lọc cao

� - Độ nhạy cao, cực tiểu phát hiện nhỏ



-Thời gian phân tích nhanh, và có khả
năng phân tích đồng thời nhiều nguyên tố

- Giảm chi phí phân tích

- Thiết bị dễ sử dụng, dễ bảo trì

ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP

ĐỘ CHÍNH XÁC ( precision)

Bieåu thò qua ñoä laëp laïi cuûa caùc keát quaû, söï laëp laïi caøng toát thì ñoä chính xaùc caøng cao. Tuy nhieân ôû ñaây chuùng ta phaûi hieåu ñoä laëp laïi cuûa keát quaû coù nghóa laø caùc maãu ñöôïc xöû lyù cuøng moät ñieàu kieän nhöng laø caùc maãu ñoäc laäp nhau, chöù khoâng phaûi moät maãu maø ño nhieàu laàn, neáu tröôøng hôïp moät maãu ño nhieàu laàn coù nghóa laø thieát bò ño coù ñoä laëp laïi toát. Coøn neáu moät maãu ñöôïc laøm ñoäc laäp nhau thaønh nhieàu maãu maø keát quaû cho sai bieät nhieàu thì phaûi xem laïi quaù trình phaân tích bò sai soùt do thao taùc cuûa caùn boä phaân tích, thieát bò söû duïng ñaõ ñöôïc hieäu chuaån chöa, chaát chuaån…


Độ đúng ( Accuracy):
Kết qủa đưa ra gần đúng với số thực được biểu thị qua giá trị trung bình và giá trị thực và độ lệch chuẩn. Độ lệch chuẩn càng nhỏ thì kết quả có được càng đúng. Và càng đúng hơn nữa người phân tích phải tính được độ không đảm bảo của phép đo ( Uncertainty in measurement).
�
Độ không đảm bảo của phép đo là phải tính được độ lệch chuẩn bằng phương pháp thống kê, tính được nguồn sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống


Sai số ngẫu nhiên là sai số lặp lại do thao tác của người sử dụng dụng cụ như cân, thể tích lấy mẫu
�
Sai số hệ thống là do các nguyên nhân sau :
Thiết bị phân tích, dụng cụ sử dụng như cân , bình định mức, sai số do nhà chế tạo, chứng từ hiệu chuẩn, các chất chuẩn tinh khiết ...

PHƯƠNG PHÁP TÍNH XỬ LÝ THỐNG KÊ
1/ Tính giaù trò trung bình cuûa caùc pheùp ño
Xtb = Σxi /n
2/ Ñoä leäch chuaån
δ2 = Σ( Xi – Xtb )2/ n -1
3/ Tính ñoä bieán ñoäng cuûa haøm löôïng ( RSD)
RSD = δ2 / X tb x100
Khoaûn tin caäy (CI) :
CI = Xtb ± t p x δ/√N
CHẤP NHẬN KẾT QỦA
1/ Keát quûa ñöôïc chaáp nhaän khi :
Ñoä bieán ñoäng cuûa haøm löôïng phaûi nhoû hôn 5% đoái vôùi phaân tích coù haøm löôïng %
RSD ≤ 5%
2/ Vôùi phaân tích veát coù haøm löôïng: ppm,ppb coù theå chaáp nhaän khi:
RSD ≤ 10 %

ĐỘ LẶP LẠI ( reproducibility)

Tương tự giống như độ chính xác nhưng kết qủa lặp lại là do các nhà phân tích khác nhau hoặc các phòng thí nghiệm khác nhau sử dụng cùng một quy trình phân tích

YÊU CẦU PHÒNG THÍ NGHIỆM THỰC HIỆN QA/QC TRƯỚC KHI CHO PHÂN TÍCH
Đối với một phép phân tích nào nhất là đối với các phân tích vết trước khi phân tích phòng thí nghiệm phải thực hiện chương trình QA/QC cho từng phép thử.


QA : Quality assurance - Đảm bảo chất lượng là khi phân tích cho một chỉ tiêu nào đó thì phải đảm bảo rằng có quy trình phân tích có hiệu lực cho chỉ tiêu đó, có chất chuẩn của chỉ tiêu đó (chất chuẩn phải có giấy chứng nhận ISO của người bán), kết quả phân tích phải có độ tin cậy cao. QA bao gồm cả kiểm tra chất lượng (QC) và đánh giá chất lượng của quá trình phân tích (quality assessment)


QC: Quality control - Là phương pháp đã được hiệu lực kiểm tra bằng cách thêm chuẩn vào mẫu, hoặc phân tích mẫu chuẩn (material reference) từ đó tính được recovery của phương pháp.�

Quality assessment: Quá trình phân tích được thực hiện trong phòng thí nghiệm thông qua các đánh giá nội bộ và ngoại bộ bởi một đánh giá viên trưởng của một phòng thí nghiệm khác hay nói cách khác đánh giá phân tích bởi các liên phòng thí nghiệm, kiểm tra chéo giữa các phòng thí nghiệm.

CÁC BƯỚC THỰC HIỆN QA/QC
- Giới thiệu năng lực của phòng thí nghiệm

� - Thực hiện QC về độ đúng và độ chính xác của phép phân tích

� - Quy trình lấy mẫu

� - Bảo quản mẫu

� - Phương pháp phân tích


- Hiệu chuẩn thiết bị, hiệu chuẩn phương pháp theo định kỳ
�
- Thực hiện QA,QC
�
- Kiểm tra chéo các phòng thí nghiệm bên ngoài và nội bộ, đánh giá kết quả
� - Báo cáo kết quả


Sự lựa chọn phương pháp phân tích
Mỗi đối tượng lại có nhiều chất, những chất này có thể là hàm lượng đến phần trăm (%) cho đến hàm lượng nhỏ như mg/kg , mg/l ( 10-6 hoặc nhỏ hơn �g/kg, �g/l (10-9) hoặc nhỏ hơn nữa 10-12 picrogam ( ppt) .

Ở mỗi phép phân tích có những ưu và nhược điểm riêng của từng phương pháp có nghĩa là có những phương pháp thích hợp cho phép xác định hàm lượng lớn, có phương pháp phân tích cho phép xác định hàm lượng nhỏ vì vậy phỏng đoán trước hàm lượng có trong mẫu để chọn phương pháp phân tích cho phù hợp và giảm sự sai số trong quá trình phân tích.

Với hàm lượng lớn và bán định lượng người ta thu?ng dùng các phương pháp hóa học cổ điển : Khối lượng, thể tích, phân tích bán định lượng
� -Hàm lượng vi lượng ( ppm ) và siêu vi lượng ( ppb, ppt hoặc nhỏ hơn ) phải dùng các thiết bị phân tích hiện đại để đo như AAS, ICP, ICP/MS, HPLC, GC, GC/MS,LC/MS, HRGC/HRMS .. Những thiết bị này thường sử dụng để đo vết các kim loại nặng, các dư lượng thuốc trừ sâu trong nước, đất, thủy sản, thực phẩm.

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
ĐỊNH NGHĨA CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ
ĐỊNH NGHĨA : Nồng độ là đại lượng của một chất ( ion hoặc phân tử ) trong một lượng xác định dung dịch
1/ Nồng độ thể tích của một chất lỏng : là tỷ lệ thể tích giữa chất lỏng đó và thể tích của dung môi

Ví dụ : HNO3 1:3 có nghĩa là dung dịch gồm một thể tích HNO3 đặc và 3 thể tích nước

HNO3 : HCl 1:3 cu?ng toan 1th? tích l� HNO3 v� 3 th? tích l� HCl



2/ Nồng độ % khối lượng
Cho biết số gam chất tan có trong 100g dung dịch
C% = Số gam chất tan (a) x 100%
Số gam dung dịch
Ví dụ : Hòa tan a gam chất tan vào b gam dung môi thì nồng độ % của dung dịch là :
C% = a .100
a + b
Trong hóa phân tích, nồng độ % được coi là gần đúng
Ví dụ : Muốn có dung dịch KNO3 1% , thì cân 1g KNO3 hoà tan vào 100ml H2O


3/ Nồng độ mol/l :
Cho biết số mol ( có thể là ion hay phân tử ) chất tan có trong 1lít dung dịch, dùng chữ M hay mol/l
CM (mol/l) = Số mol chất tan (n) = n
Thể tích dung dịch V (l)

n : s? mol ch?t tan n = m( chất tan)
V : thể tích, M
M: phân tử gam
Ph?n mơn : ( t?c ph�n s? mol) c?a m?t ch?t l� t? s? gi?a s? mol c?a c?u t? chia cho t?ng s? mol cĩ trong dung d?ch
XA = s? mol ch?t A
t?ng s? mol

Ví dụ 1: Dung dịch H2SO4 2M, là dung dịch có chứa 2 mol H2SO4 hay 2 x 98 = 196g H2SO4 trong 1 lít dung dịch

Ví dụ 2: Tính n?ng d? mol c?a dung d?ch khi hòa tan 1,2g MgSO4 vào nước thành 100ml

CM = n 1,2g = 0,1M
100 120 . 0,1

3/ No�ng độ đương lượng gam ( đlg) là số gam của chất đó về mặt hóa học tương đương với 1mol Hydro hay 1mol Hydroxýt trong phản ứng mà ta xét
Trong các phản ứng hóa học, các chất phản ứng với nhau với cùng số đương lượng gam
DLg khơng ph?i l� h?ng s? nhu s? mol m� ph? thu?c v�o ph?n ?ng hĩa h?c m� ch?t tham gia
CN = số đương lượng gam chất tan (N)
Số lít dung dịch (V)

4/ Nồng độ molan
Cho biết số mol chất tan có trong 1kg dung môi
a/ Phản ứng axít bazơ
1/ NaOH + HCl = NaCl + H2O
1 mol NaOH ph?n ứng với 1 ion H+ nên
đlgNaOH = MNaOH
Tuong t? 1 mol HCl tuong duong v?i 1 mol OH- n�n : dlg HCl = MHCl

2/ NaOH + H3PO4 thì tùy theo phản ứng có khác nhau về đlg :
- NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O
đlgNaOH = MNaOH , đlgH3PO4 = M H3PO4

2 NaOH + H3PO4 = Na2HPO4 + 2 H2O
ñlgNaOH = MNaOH , ñlgH3PO4 = MH3PO4
2

3 NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3 H2O
ñlgNaOH = MNaOH , ñlgH3PO4 = MH3PO4
3

Vaäy ñlg cuûa axít baèng khoái löôïng mol cuûa axít ñoù chia cho soá ion H+ maø 1 mol cuûa axít ñoù tham gia phaûn öùng
Ñlg cuûa bazô baèng khoái löôïng mol cuûa bazô chia cho soá ion OH- maø 1 mol bazô ñoù ñaõ tham gia phaûn öùng
1.5. Nồng độ đương lượng
trong phản ứng kết tủa

Al2(SO4)3 + 3 Pb(NO3)2 = 2Al(NO3)3 + 3PbSO4 
Trong phaûn öùng naøy ñlg cuûa caùc chaát tham gia phaûn öùng baèng khoái löôïng mol cuûa chaát ñoù chia cho soá ñieän tích cuûa 1 mol chaát ñoù tham gia phaûn öùng
ñlg (Al2(SO4)3 = M (Al2(SO4)3 hay ñlg Al = MAl
6 3
ñlg Pb(NO3)2 = M Pb(NO3)2 hay ñlgPb = Mpb
2 2
1.6. Noàng ñoä ñöông löôïng trong
phaûn öùng taïo phöùc
Trong phản ứng tạo phức phản ứng xẩy ra phức tạp cho nên để tính đlg của các chất tham gia phản ứng tạo phức ta phải quy ước đlg của 1 chất rồi từ đó tính đlg của chất kia
Ví dụ: Ag+ + 2CN ? Ag(CN)-2
Nếu đlgAg+ = MAg+ thì đlg CN = 2MCN

Ví dụ: Hg2+ + 4I- = HgI42-
Đlg(Hg2+) = MHg2+ thì đlg (I-) = 4MI-
1.7 Noàng ñoä ñöông löôïng
trong phaûn öùng oxy hoùa khöû
Vì 1 electron tương đương với ion H+ nên đlg của chất oxy hóa hay chất khử bằng khối lượng mol chia cho số electron mà 1 mol chất đó cho hay nhận.
2KMnO4 + 10 FeSO4 + 8 H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5 Fe2(SO4)3 + 8 H2O
đlg KMnO4 = MKMnO4 hay đlg Mn = MMn
5 5
Đlg FeSO4 = MFeSO4 hay đlg Fe = MFe
1


2/ 3As2S3 + 28 HNO3 + 4H2O = 6H3AsO4 +
9 H2SO4 + 28NO
As3+ - 2e-  As5+
S2- - 8e-  S6+
N5+ + 3e-  N2+

đlg(As2S3) = MAs2S3 , đlgHNO3 = MHNO3
2 3

Nồng độ đương lượng gam chất tan có trong 1 lít dung dịch ký hiệu : N
Theo định nghĩa về đương lượng g trong các phản ứng hóa học các chất phản ứng với nhau theo số đlg như nhau và các chất tạo thành sau phản ứng cũng tương đương với nhau về số đlg
Ví dụ: nA + mB ? pC + qD
Mặc dù hệ số n, m, p, q các chất phản ứng khác nhau như số đlg của chất A phản ứng bằng đúng số đlg của chất B. Chất C và D tạo thành sau phản ứng cũng có số đlg như nhau
ĐỘ CHUẨN – T
Độ chuẩn được biểu diễn bằng số gam (g) hay miligam (mg) hoặc microgam (µg) chất tan có trong 1ml hay 1L dung dịch
Độ chuẩn theo chất cần xác định – TA/B:
Được biểu diễn bằng số gam chất cần xác định B tương đương với 1ml dung dịch chuẩn chất A
Ví dụ : Tính độ chuẩn của dung dịch KMnO4 0,02M theo Fe.
5Fe2+ + MnO4- + 8 H+ → 5 Fe3+ + Mn2+ + H2O




Theo phản ứng ta có : đlg (MnO4) = MKMnO4
5
Do đó nồng độ đương lượng của dung dịch KMnO4 là : 0,02 x 5 = 0,1N.

Số mili đương lượng gam KMnO4 có trong 1ml dung dịch là 0,1 x 1= 0,1mđlg.

Theo phản ứng s? mđlg Fe ph?n ?ng v?i 1ml dung d?ch KMnO4 l� 0,1mđlg
vậy số mg Fe tương ứng với 1ml dung dịch KMnO4 là : 0,1 x 56 = 5,6mg
Vậy T KMnO4 / Fe = 0,0056g/ ml

PHA DUNG DỊCH TỪ CHẤT RẮN
1/ Tính toaùn löôïng caân
2/ Hoøa tan
3/ Ñònh möùc
4/ Chuyeån vaøo chai chöùa
5/ Hieäu chænh noàng ñoä
Mcaân = CM . V. M
10. P%
V : theå tích tính
P% : ñoä tinh khieát cuûa hoùa chaát
M : phaân töû gam
CM : noàng ñoä mol

Ví duï : Tính löôïng caân NaOH coù P = 96% ñeå pha ñöôïc 200ml dung dòch NaOH 0,1M
mcaân = 0,1. 200. 40 = 0,83g NaOH
10 . 96

Pha dung dịch từ chất lỏng
1/ Tính toán thể tích cần dùng
2/ Pha loãng
3/ Định mức
4/ Chuyển vào chai chứa
5/ Hiệu chuẩn lại nồng độ nếu cần

CM = C% . 10. d , V cần lấy = Ccần pha . Vcần pha
M CM

Ví dụ : Tính thể tích H2SO4 98%, d= 1,84 cần lấy để pha 200ml dung dịch H2SO4 có nồng độ 1M
CM = 10. 98. 1,84 = 18,4 M
98
V cần lấy = 1. 200 = 10,87 ml
18,4

Mối liên hệ giữa 3 loại nồng độ
CM = C% . 10. d , CN = C% .10. d
M Đ

CN = M. CM , CM = số mol . chất tan(n)
Đ số kg dung môi
M : khối lượng mol phân tử chất tan
Đ : đương lượng g chất tan
d : Tỷ trọng riêng của chất tan

CM = a gam chất tan. 1000ml dung dịch
M .V
M: khối lượng phân tử chất tan
5/ Noàng ñoä vi löôïng vaø sieâu vi löôïng
ppm ( mg/kg, mg/l) 10-6
ppb ( microgam / kg, microgam/l) 10-9
ppt ( ng/kg, ng/l) 10-12

9/ DỤNG CỤ ĐO THUỶ TINH CHÍNH XÁC VÀ TƯƠNG ĐỐI