Embed Size (px)
Citation preview
HÀ DUYÊN T ư (Chủ bién)
Phân tích Hóa học thực phẩm
NFỈÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
HÀ NÔI - 2009
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐÀU........................................................................................................................ 3
CHƯƠNG 1. G IỚI THIỆU .......................................................................................... 11
1.1. MỘT SÔ THÀNH PHÀN HÓA HỌC THựC PHÂM................................................. 12
1.1.1 NUÓC...............................................................................................................................12
1.1.2. THÀNH PHÂN DINH DƯỠNG CỦA THựC PHÁM............................................... 12
1.1.3. CÁC THÀNH PHÀN HÓA HỌC KHÁC................................................................... 14
1. 1.4. MỘT SỐ THÀNH PHÂN GÂY NGỘ Đ ộ c ............................................................... 16
1.2. PHÂN TÍCH THÀNH PHÂN HÓA HỌC THựC PHẨM........................................... 18
1.2.1. LÁY MÃU VÀ BẢO QUẢN M ẪU............................................................................ 18
1.2.2. XỬ LÝ M ÃU............................................................................................................... 19
1.2.3. LỰA CHỌN KỸ THUẬT PHÂN TÍCH.....................................................................20
1.2.4. ÁP DỤNG CÁC KỸ THUẬT PHÂN TÍCH...............................................................20
1.2.5. XỬ LÝ SÓ LIỆU.........................................................................................................24
CHƯƠNG 2. NƯỚC............................................................................................................................ 26
2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ HÀM LUỢNG Nước, HOẠT Độ N ước, ĐƯỜNG ĐẢNGNHIỆT HẤP THỤ...................... ................... ................. ..................................................26
2.2. Sự CÀN THỈÊT PHẢI XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG N ư ớ c .........................................29
2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG N ư ớ c VÀ HOẠT Độ N ư ớ c TRONGT H Ụ t PHẮM................................. ' ............ '........................................... ...................... 30
2.3.1. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG N ư ớ c TUYỆT Đ Ó I ........................................30
2.3.2.PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HOẠT Độ N ư ớ c CỦA THựC PHÁM.................... 33
2.4. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG ĐẢNG NHIỆT HẤP THỤ VÀ PHẢN HÁP TH Ụ .................... 35
CHƯƠNG 3. PROTEIN................................................................................................39
3.1. ĐẠI CƯƠNG VÈ NGHIÊN c ử u CÁU TRÚC PHÂN TỬ PROTEIN........................ 39
3.2. MỘT SỐ TÍNH CHẢT QUAN TRỌNG CỦA PROTEIN.............................................40
3.2.1. KHÓI LƯỢNG VÀ HÌNH DẠNG PHÂN TỬPROTEIN.......................................... 41
3.2.2. TÍNH CHÁT LƯỠNG TÍNH CỦA AXIT AMIN VÀ PROTEIN............................ 44
3.2.3. TÍNH CHÁT DUNG DỊCH KEO PROTEIN, sự KÉT TỦA PROTEIN.................. 46
3.2.4. KHẢ NĂNG HẨP THỰ TIA TỬNGOẠI CỦA DUNG DỊCH PROTEIN............... 48
3.2.5. CÁC PHẢN ÚÌ^ỈG THƯỜNG DÙNG DỊNH TÍNH, ĐỊNH LƯỢNG AXIT AMIN VÀ PROTEIN................................................................... 1...’....................................... „49
3.3.THỤ’C HÀNH................................................................................................................53
CHƯƠNG 4. ENZIM ..................................................................................................................... 64
4.1. GIỚI THiỆU..................................................................................................................64
4.2. MỘT SÓ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HOẠT Lự c E N ZiM ................................... 67
4.2.1. PHƯƠNG PHÁP ĐO Độ NHỚT.............................................................................. 67
4.2.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN c ự c KÊ............................................................................ 67
4.2.3. PHƯƠNG PHÁP ÁP KÊ........................................................................................... 67
4.2.4. PHƯƠNG PHÁP PHỔ QUANG KÊ..........................................................................68
4.2.5. PHƯƠNG PHÁP CHUÂN Độ LIÊN TỤ C ...............................................................68
4.2.6. PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ........................................................................................ 68
4.2.7. PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC.................................................................................... 69
4.2.8. NHŨÌ^iG ĐIỀU L ư u Ý KHI XÁC ĐỊNH HOẠT Độ ENZIM ................................. 71
4.2.9. CHUÂN BỊ DUNG DỊCH ENZIM ĐẺ XÁC ĐỊNH HOẠT Độ x ú c TÁC.............72
4.3.THỤ'C HÀNH................................................................................................................72
4.3.1. ENZIM PROTEOLITIC............................................................................................ 73
4.3.2. KIỂM TRA HOẠT ĐỘ CỦA CÁC CHÊ PHÂM ENZIM AM ILA2A TRONGCÔNG NGHIỆP........ ;........ .̂...............................................................................................80
4.3.3. XÁC ĐỊNH HOẠT Lực ENZIM XENLULAZA.................................................. 94
4.3.4. ENZIM C ATALAZA.................................................................................................98
4.3.5. ENZIM PEROXIDAZA............................................................................................ 99
4.3.6. ENZIM L IP A ZA ...................................................................................................... 102
4.3.7 XÁC ĐỊNH HOẠT Lực ENZ1M TRONG NÂM MEN BÁNH M Ì ........................ 105
CHƯƠNG 5. GLUXIT..................................................................................................................... 111
5.1. ĐỊNH LƯỢNG GLUXIT BẤNG PHƯƠNG PHÁP so M ÀU....................................111
5.1.1. NGUYÊN TẤC s o M À U ........................................................................................................... 111
5.1.2. XÁC ĐỊNH CÁC HEXOZA BẢNG PHƯƠNG PHÁP s o M À U ................................. 115
5.2. XÁC ĐỊNH BẤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN c ự c ..................................................117
5.2.1. NGUYÊN T Ấ C ........................................................................................................ 117
5.2.2. THỰC HÀNH........................................................................................................... 119
5.3. PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC.......................................................................................125
5.3.1. CHUÂN BỊ NGUYÊN LIỆU TRƯỚC KHI PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN ĐƯỜNG.................................................................................................... ............. .. ....... ...125
5.3.2. T H Ụ t HÀNH............................................................................................................125
5.4. ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƯỢNG GLUXIT BẢNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ........137
5.4.1. SẮC KÝ TRÊN G IÂ Y ..............................................................................................137
5.4.2. SẮC KÝ LỚP MỎNG............................................................................................... 141
5.4.3. SẮC KÝ CỘT............................................................................................................ 141
5.4.4. SẨC KÝ CHẮT LỎNG ÁP L ự c CAO (H P L C )..............................................................142
5.4.5. SẤC KÝ KHÌ.............................................................................................................142
5.5. XÁC ĐỊNH GLUXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP EN ZIM .......................................... 143
5.5.1. ĐỊNH LƯỢNG CÁC OZA........................................................................................143
CHƯƠNG 6. LIPIT ........................................................................................................................149
6.1. GIỚI THIỆU...............................................................................................................149
6.1.1. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẨT CỦA DÂU M Ỡ ..................................................150
6 .1.2. CÔNG NGHỆ SÀN XUÁT DẢU THựC V Ậ T ........................................................153
6.1.3. KIẺM TRA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DÀU THựC V Ậ T ................................... 155
6.2. PHẦN THựCHÀNH................................................................................................ 160
6.2.1. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẮT BÉO..................................................................160
6.2.2. XÁC ĐỊNH THÀNH PHÀN CHẤT BÉO................................................................164
6.2.3. XÁC ĐỊNH CHẨT LƯỢNG CHẤT BÉO................................................................177
6.3. KIÉM TRA CHÁT LƯỢNG DẢU BÉO SAU QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ........... 183
CHƯƠNG 7. CHẤT THƠM .................................................................................................... 187
7.1.G1Ớ1 THIỆU................................................................................................................ 187
7.2. NHŨÌMG PHƯƠNG PHÁP CHIÊT CHẤT THƠM..............................................188
7.2.1. PHƯƠNG PHÁP KHÔNG GIAN ĐÀU (PHƯƠNG PHÁP HEAD-SPACE)..........188
7.2.2 PHƯƠNG PHÁP CHIÉT NHŨ^NG CHÁT BAY HƠI TRONG DUNG DỊCH BẰNGCHU>JG CÁT..................................................................................................... ' ............ 190
7.2.3 PHƯƠNG PHÁP TRÍCH L Y .....................................................................................192
7.2.4. PHƯƠNG PHÁP LlKENS - NICKERSON..............................................................195
7.2.5. CÔ ĐẶC................................................................................................................... 196
8
7.2.6. PHƯƠNG PHÁP PHÂN ĐOẠN VÀ NHẬN BIÉT.................................................197
7.3. PHẦN THỰC HÀNH.................................................................................................199
CHƯƠNG 8. VITAMIN ..........................................................................................................205
8.1.GIƠ1 THIỆU...............................................................................................................205
8.2. CAROTEN VÀ VITAMIN A ............................................................................ 206
8.3. N HÓM VITAMIN c , BI VÀ B 2 ................................................................................................211
CHƯƠNG 9. ALCALOIT VÀ PHENOL 222
9.1. CÁC CHÁT ALC ALO IT........................................................................................222
9.1.2. NGUYÊN TẮC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIÊT ALCALOIT TÙ' THựCVẬT................................................................................................................................... 223
9.1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG ALCALOIT............................................. 224
9.1.4. PHÀN THỰC HÀNH..............................................................................................226
9.2. HỢP CHẤT PHENOL THựC V Ậ T .......................................................................232
9.2.1. VAI TRÒ VÀ Ý NGHĨA CÙA HỢP CHÂT PHENOL THựC V Ặ T..................... 232
9.2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẤT PHENOL.................. 232
9.2.3. PHÀN THỰC HÀNH..............................................................................................233
CHƯƠNG 10. MỘT SỐ CHẤT v ô c ơ GÂY ĐỘC ....................................................241
10.1. U lố l THÌỆU..............................................................................................................241
10.2. THỰC HÀNH...........................................................................................................................245
10.3. XÁC ĐỊNH KIM LOẠI NẶNG BÀNG PHƯƠNG PHÁP c ự c PHÓ................... 264
10.3.1. KHÁI NIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP c ự c PHỔ..................................................... 264
10.3.2. NGUYÊN T Ắ C ....................................................................................................................264
10.3.3. CÁCH TIÊN HÀNH..............................................................................................265
10.3.4. CHUÂN BỊ DUNG DỊCH XÁC ĐỊNH................................................................. 266
CHƯƠNG 11. TỔN D ư VÀ NHIÊM TẠP ĐỘC T ố ....................................................... 271
11.1.GIỔl THIỆU..............................................................................................................271
11.2. D ư LƯỢNG THUÓC BẢO VỆ THựC VẬT...................................................271
11.2.1. GIỚI THIỆU...........................................................................................................271
11.2.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH.............................................................................272
11.2.3. THỰC HÀNH........................................................................................................ 275
11.3. CHÁT KÍCH THÍCH TÃNG TRƯỜNG................................................................ 277
11.3.1. GIỚI THIỆU........................................................................................................... 277
11.3.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH.............................................................................. 277
11.3.3. THỰC HÀNH.........................................................................................................277
11.4. CHẤT KHÁNG SINH...............................................................................................279
11.4.1. G iớ i THIỆU...........................................................................................................279
11.4.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH..............................................................................280
11.4.3. THỰC HÀNH.........................................................................................................282
11.5. CHẤT DIỆT KHUÂN............................................................................................... 285
11.5.1. GIỚI THIỆU................................................................................................ ' ....... 285
11.5.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH.............................................................................. 285
11.5.3. THỰC HÀNH.........................................................................................................288
11.6. ĐỘC TÓ VI N Á M ..................................................................................................... 293
11.6.1. GIỚI THIỆU........................................................................................................... 293
11.6.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH.............................................................................. 293
11.6.3. THỰC HÀNH.........................................................................................................297
11.7. MỘT SÓ THÀNH PHÂN KHÁC..............................................................................301
11.7.1. GIÓI THIỆU........................................................................................................... 301
11.7.2. CHÁT 3-MCPD VÀ M ELAMIN........................................................................... 302
11.7.3. NITRIT, NITRAT VÀ SO2.....................................................................................302
11.7.4. THỰC HÀNH.........................................................................................................306
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................................321
10
Chươỉìg 1
GIỚI THIỆU
Thực phẩm là sản phẩm có nguồn gốc từ động, thực vật mà con người dùng để ăn, uống cho nhu cầu sống, vận động và phát triến của cơ thể. Thực phẩm là loại
sản phẩm phố biến nhất liên quan đến hoạt động sống của con người. Hầu hết các đồ ãn, đổ uống mà con người sử dụng đều có thể gọi là thực phẩm.
Thực phẩm có những thuộc tính đặc Irưng về mặt lý học, hoá học, hoá lý, hoá
sinh, sinh học và cảm quan. Hầu hết các đặc tính này có nguồn gốc từ nguyên liệu
chế biến nhưng cũng có thể được bổ sung vào hay sinh ra hoặc bị nhiễm trong quá
trình trổng trọt, chăn nuôi, chế biến. Ngoài ihành phần dinh dirỡng và một số thành
phần đặc trưng của sản phẩm, các thành phần bổ sung với mục đích lạo cấu trúc và
lính chất cảm quan, thì một số thành phần hóa học bị nhiễm vào thườiig là ỉdìông
mong muốn. Vì vậy việc phân tích toàn diện các ihành phần hóa học và phụ gia llìực phẩm là rất quan trọng để đánh giá chất lượng một sản phẩm. Quá trình phân lích này được thực hiện nghiêm ngặt lừ khâu nguyên ỉiệu đến quá trình chế biến,
bảo quản và phân phối sản phẩm tới lay người tiêu (lùng.
Tất cả các Ihuộc tính lý, hoá, sinh của các thành phần thực phấm đều có thế
do được, biểu diễn đirợc dưới dạng các thông số cụ thế. Việc phân tích, đo đạc và
định lượng các ihành phần hóa học thực phấm ngày càng được chú trọng để đảm
bảo chất lượng sản phẩm hoặc nghiên cứu và tạo sản phẩm mới. Cùng với sự phát
triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, các phương pháp phân lích ngày càng
phát triển hơn, hiện đại hơn và có độ chính xác cao hơn, góp phần đắc lực cho việc
kiểm tra chất lượiig và quản lý sản xuất.
11
1.1. MỘT SỐ THÀNH PHẦN HÓA HỌC THỰC PHẨM
Trong khuôn khổ cùa cuốn giáo trình này, chúng tôi giới thiệu các phương
pháp phân tích thôiig dụng để phân tích một sô' thành phần hóa học trong thực
phẩm.
1.1.1 NƯỚC
Nước là thành phần quan trọng trong lioạt động sống của lế bào động và thực vật. Khi đã được sơ chế hoặc chế biến thành sản phẩm thực phấm. tùy loại thực
phẩm mà hàm lượng nước rất khác nhau. Ngũ cốc từ 10 - 20%, th ịt từ 60 - 70%, rau
quả từ 80 - 95%. Nước không cung cấp năng lượng nhưng giữ vai trò ổn định hàm
lượng nước, ổn định cấu trúc đặc trưng của sản phẩm. Trong thirc phẩm nước ở
dạng liên kết và dạng tự do. Nước tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển và làm hỏng thực phẩm vì vậy xác định hàm lượng và hoạt độ của nước trong thực phẩm là
rất quan trọng.
1.1.2. THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG CỦA THựC PHẨM
Thành phẩn dinh dưỡng trong thực phẩm là các chất trực tiếp tham gia vào sự
sinh trường, phát triển của cơ thế’ và sinh năng lượng trong quá trình tiêu hóa. Con
người tồn tại và phát triển nhờ các chất dinh dưỡng. Các chất dinh dưỡng bao gồm:
• Protein
Protein là thành phần chính cùa thực phẩm nguồn gốc động vật như thịt, cá,
trứng và mộl số thực vật như các loại đậu. l ’heo mức tiêu thụ thực phẩm thông thường, prolein cung cấp khoảng 10-15% năng lượng. Năng lượng do Ig protein
cung cấp khoảng 4,0 kcal. về cấu tạo, protein là các polime phân tử lớn chủ yếu
bao gồm các axit amin kết hợp với nhau qua liên kết peptit. Khối lượng phân tử của
Protein khoảng từ hơn mười nghìn đến hàng trăm nghìn dalton hoặc lớn hơn nữa.
Các phân tử này có dạng hình cầu hoặc dạng hình sợi. Hai dạng phân tử này có
một số tính chất khác nhau, trong đó dạng hình cầu tan trong nước hoặc dung dịch
muối loãng, rất hoạt động về mặt hoá học, hầu hết nhóm này có hoạt tính xúc tác -
hoạt tính enzim. Mỗi enzim có khả năng xúc tác cho một số phản ứng nhất định.
12
Hoạt động xúc tác cùa enzim được tính thông qua tốc độ chuyên hoá của cơ chất hoặc tốc độ tích tụ sản phẩm tạo thành. Bàng 1.2a cho hàm lượng protein trong một
số loại thực phẩm.
Báng 1.2a. Hàm lượng protein trong một số thực phẩm
Nhóm thịt, cá, sữa Hàm lượng (%; Nhóm đậu, lương thực Hàm lượng (%)
Thịt bò Thịt gà Thịt lợn Gan bò Gan lợn CáTrứng Sữa bò
21 20
1 8 -2 2 22
19,8 1 7 -2 0
1 3 -1 4 ,8 3 ,5 -3 ,9
Đậu tương LạcĐậu xanh Đậu Hà Lan Bột mì NgôGạo nếp Gao tẻ
36,8 24,3 22
21,6 7 ,8 -8
8 .0 - 10 8,2 7.6
• G luxitG luxit là một trong những thành phần chính trong thực phẩm nguồn gốc thực
vật, thường tồn tại ở dạng monosacarit và polysacarit. G luxit chiếm tới 80-88% chất
khô và là thành phần dinh dưỡng quan trọng và chủ yếu trong khẩu phần ăn. G luxit
cung cấp khoảng 65-70% năng lượng trong khấu phần ăn thông thường, nảng lượng
cung cấp từ Ig là 4 kcal.
G luxit được cấu tạo từ các nguyên tử c, H, o. Các monosacaril (đường đơn)
dễ tan trong nước, có vị ngọl. Bảng 1.2b cho hàm lượng g luxit trong một số thực
phẩm quan trọng.
Bảng 1.2b. Hàm lượng gluxit tổng số trong một số thực phẩm
Nhóm lương thực Hàm lượng (%) Nhóm đậu, quả Hàm lượng (%)
Gạo nếp 74,9 Đậu Hà Lan 50,0Gạo tẻ 76,2 Đậu côve 45,0Ngô 70,0 Đậu xanh 35,6Sắn tươi 36,4 Chuối tiêu 22,4Khoai lang 28,5 Gấc 10,5
• L ip itL ip it hay còn gọi là chất béo là thành phần chính của mỡ động vật, dầu thực
vật và có nhiều trong mộl số thực phẩm nlur thịt, trứng, sữa, phomat. L ip it là thành
13
phần có giá trị dinh dưỡng cao vì là thức ăn giàu năng lượng, năng lượng cung cấp bởi một đơn vị khối lượng chất béo lớn gần gấp 2 lần mộl đơn vị khối lượng tương
đương cỉia g liix it và protein. Ig lip it có thể cung cấp 9 kcal trong khi Ig protein
hoặc Ig gluxit chi cho 4 kcal. về cấu trúc hóa học lip it là hỗn hợp các ester của của
glycerin và các axit béo. Hàm lượng lip it trong một số thực phẩm cho trong bảng
1.2 c.
Bảng 1.2c. Hàm lượng lipit trong một số thực phẩm
Thịt, cá, sữa Hàm lương % Hat dầu và đâu Hàm lương %Thịt lợn Trứng gà Thịt gà Sữa bò tươi Thịt bò Gan lợn Cá chép
21.511.67.5 4,4 3.83.63.6
Hướng dương Cùi dừa Lạc nhân Đậu tương Đậu côve Đậu Hà Lan Đàu xanh
6 4 , 3 - 6 6 , 56 2 , 9 - 7 4 , 04 0 , 2 - 6 0 , 723,51,71,31,0
1.1.3. CÁC THÀNH PHẦN HÓA HỌC KHÁC
• Chất thơmChấl thơm là một tổ hợp các chất hóa học có trong sản phẩm thực phẩm, khi
bay hơi thì làm cho khứu giác cảm nhận được mùi. Các chất hóa học đó bao gồm
các hợp chất amin, các hợp chất dị vòng, cacbuahydro, tecpen, rượu, aldehyt, xeton.
Những chất thơm đóng vai trò chủ yếu trong đánh giá chất lượng cảm quan thực phẩm, chúng có nguồn gốc từ nguyên liệu hoặc sinh ra trong quá trình chế biến
thực phám và cho phép xác định mùi đặc trưng của sản phẩm.
• Vitamin
Vitamin là một nhóm chất hữu cơ có phân tử tương đối nhỏ, rất cần cho cơ
thể sống và sinh trưởng ở liều lượng rất nhỏ. Trong cơ thể, vitamin đóng vai trò như
những chất xúc tác sinh học. Đặc trưng cùa vitamin là không thể thay thế lần nhau
và năng lượng cung cấp bởi vitamin hầu như không đáng kể. Các vitannin có cấu
trúc và tính chất rất khác nhau. Người ta phân vitamin thành hai nhóm, nhóm tan
trong nước và nhóm tan trong chất béo. Vitamin có nhiều trong các loại thịt, cá,
trứng, sữa, lương thực, rau và hoa quả. Hàm lượng một sô' vitamin trong thực phẩm
cho trong bảng 1.3.
14
Báng 1.3. Hàm lượng vitamin trong một số thực phẩm
Thực phẩm CarotenHàm lương vitamin (mg%)
B. B. ppThịt lợn Gan lợn Gan vịt Trứng gà Gạo tẻ Gạo nếp Cà chua Cải sen Đậu xanh Hành lá CamĐu đủ chín
0 0,016,0
2,960,70
0
2,000,300,066,000,301,5
0,530,4
0.440,160,120J40,060,050,720,030,080,02
0,162,111,280,310,040,060,040,100,150,100,030,02
2,716,29,10,21,92,40,50,8241,00,2
11870
40514
604054
• A lcaloit và phenol
Hợp chất alcaloit và phenol là các chất kích thích có nhiều trong chè, cà phê,
cacao, côca và thuốc lá. Tính chất đặc trưng cúa hai nhóm chất này là tính kích thích hệ thần kinh trung ưcoig, ảnh hưởng đến hoạt động của hệ tuần hoàn và hệ hô
hấp.
- Trong phân tử của hợp chất alcaloit có nhân dị vòng, có chứa nitơ và có
mùi, vị đặc trưng. Khi dùng thực pliấm có chứa alcaloit, hệ thần kinh bị kích thích
mạnh, tăng cường hoạt động cỉia tim, của các cơ bắp và lăng cường sự hô hấp.
- Phenol thực vật là một nhóm hợp chất hữu cơ có màu sắc, mùi, vị đặc trưiig
cho sản phẩm. V ị đắng của hợp chất phenol trong một số sản phẩm có tác dụng
nâng cao giá trị cho sản phẩm. Trong quá trình chế biến hợp chất phenol biến đổi
tạo màu đặc trưng cho một sổ sản phẩm.
• Chất khoáng
Trong thực phẩm, chất khoáng có hàm lượng không lớn nhưng có vai Irò
quan trọng tham gia vào thành phần cấu tạo của một số chất hữu cơ. Trong sô' nhiều
chất khoáng có thể kể đến một số cliất sau:
15
- Natri là một nguyên tố quan trọng trong xây dựiig cơ thế và chuyển hoá nhưng hầu hết thực phấm tiêu thụ ở dạng tự nhiên đều chứa rất ít natri (bột, quả,
rau, thịt, cá). Những thực phám đã qua chế biến lại chứa rất nhiều natri vì được bố
sung muối ăn vào trong quá trình chế biến như bánh mỳ, phomat, giăm bông.
- Kali có mặt trong hầu hết các loại thực phẩm. Thực phẩm chứa nhiều Na
và K là bánh mì, thịt, sữa, khoai tây, cà chua.
- Mangie có nhiều trong thực phẩm Iiguồn gốc thực vật như cacao, ngũ
cốc.
- Canxi là chất khoáng có tỷ lệ cao nhất trong cơ thể.
Ngoài các chất vô cơ ở mức đa lượng trên đây trong thực phấm còn chứa
một số chất vô cơ ở mức vi lượng nhimg rất cần thiết cho hoạt động của cơ thể. Các chất này giúp cho cơ thế có sức khoẻ tốt. Trong khẩu phần thức ăn hàng ngày
thường chứa đù nhóm chất vi lượng. Trong sô' những chất vi lượng quan trọng có
thể kể đến kẽm, đồng, mangan, molipden, iod, flo, kể cả asen, bor và vanadi...
1.1.4. MỘT SỐ THÀNH PHẦN GÃY NGỘ ĐỘC THựC PHẨM
Ngoài những thành phần hóa học cơ bản nêu trên tham gia vào việc cấu
thành nên cấu trúc và đặc trưng của từng loại thực phám, còn có những thành phần
khác không tham gia cấu thành đặc trưng của thực phẩm. Những thành phần này
được tích lũy trong quá trình trồng trọt, chăn nuôi, chế biến, bổ sung và bảo quản,
có khả năng gây độc hại cho con người còn có tồn dư trong sản phẩm trước khi tiêu
thụ. Các thành phần dó là:
• Chất vô cơ gây độc
Một sô' chất sau đây có trong thực phẩm có thể gây độc cho cơ thể, đó là các
kim loại nặng như; đồng, chì, kẽm, thiếc, các hợp chất chứa asen, các hợp chất chứa
f lo ... Nguồn gốc của các chất này có thể do nhiễm tạp từ nguyên liệu khi trổng trọt, chăn nuôi, do bao bì bảo quản hoặc các thiết bị sản xuất nhiễm vào thực phẩm. Khi
ăn phải các sản phấm chứa chất độc sẽ có triệu chứng nôn mửa, nhức đầu, rối loạn
liêu hoá có thể dẫn đến tử vong.
16
• Độc lố tự nhiên
lYong thức ăn tự nhiên vốn có các chất gây bệnh mạnh hoặc kinh niên. Mạc dù người la dán dan đã biết loại irừ những thức ãn có hại. Điểu (ló là do sự tiêu íhụ với sớ lượng lớn và khồng chọn lọc. Ví dụ khoai làv vốn có nhiéu salanin lạp Ir iiii” ớ \'ỏ củ (cM iig-sê-gây-ta-etóng nliiíc-dáu, tiêu chảy,-aúa là sòì, rốiloạn thán kinh hôn mè và đờ đản). Có một vài loại thức ăn mang đến nậi loạn, hôii mê như cà độc dược hoặc mộl sô' loài cá độc. Bảng l A cho ví dụ về các ihực phám có nguy^cơgây độc. ;
I
Báng 1.4. Một số ioại độc tố tự nhiên trong thực phẩm
Thực phẩm Độc tố Thực phẩm Độc tố 1
Cây họ cải Thiocyanat Sắn Cyanit [
Bắp cải Glucosilonat Chuối HemaggỊutinin
Khoai tây xanh Solanin Các loại rau khác HydroxỊáryptamin
Đâu tằm Vicin catécholBnin
• Thuốc trừ sâu và kháng sinh jf
l ồện nay lượng thuốc trìr sâu, diệt cỏ, diệt côn trùng dùng irong năng nghiệp
rất lớn. Mặc dù đã thực hiện những quy trình đảm bảo an toàn trong caiệh tác nông
nghiệp ohưng chỉ có thể giảm thiểu lượng tồn dir trong sản phẩm Iih^ng đôi khi
lượng tổn dư này vẫn ở mức cao hơn cho phép. Vì vậy phải thường xuyOn kiểm tra
để kiểmfS0 át nghiêm ngặt lượng tồn dư ihuốc trừ sâu, diệt cỏ này.
'I rong chãn nuôi gia súc, gia cầm và nuôi thà thủy sản, việc sử iụ n g kháng
sinh trị bệnh cho vật nuôi là không thể tránh khỏi. Nhimg việc sử dụng không phù
hợp, để lại lượng tồn dư lớn kháng sinh sẽ gây ra nlũmg nguy cơ tạo ệi các mầm
bệnh ở agười. Ngoài ra lượng kháng sinh tồn dư trong nguyên liệu cònịánli hưởng
clến một sô' quá trình chế biến tiếp theo. V'i vậy xác dịnh lượng tổn dư iTÌ iy cũng rất
cđii t l i iê ị
• Thoốc k íd i thích tăng trưởng
'rhuốc kích thích tâng trường đang được sử dụng khá phổ biến thông qua việc
trộn vào thức ăn chăn nuôi đế làm tăng trọng cho vật nuôi nhanh chóng. Khi dùng
thuốc tàng trọng, vật nuôi chóng lớn, nhanh đưa vào giết, mổ và chế biến nên thuốc
17
tăng trưởng chưa kịp phân hủy, lượng tồn dư tuy rất nhỏ nhưng cũng sẽ ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe khi liêu dùng.
• Độc tô' sinh học
Các độc tố sinh học do nhiễm khuẩn, nhiễm virut, nhiễm nấm trong ihực
phẩm gây ra những hậu quả khôn lường cho người tiêu dùng. Do vậy việc phân tích
và kiểm soát các thành phần độc tố này cũng là một trong những nhiệm vụ quan
trọng của công tác đảm bảo chất lượng và vệ sinh an toàn cho sản phẩm thực phẩm.
• Các loại độc tố khác
Các độc tô' trong thực phẩm còn có nguyên nhân từ phụ gia như phụ gia tạo
màu, tạo vị, các chất bảo quản, các chất tẩy trắng, tẩy rửa, diệt khuẩn, đặc biệt là
các chất sinh ra trong quá trình chế biến hoặc các chất bổ sung để cải thiện một tính
chất nào đó nhưng lại có tính độc (như 3-MCPD, melamin).
1.2. PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC THỰC PHẨM
Lấy mẫu và lựa chọn quy trình phân tích là quan trọng nhất trong phân tích
thực phẩm. Quy trình phân tích thường được tiến hành như sau: lấy mẫu (thu thập,
bảo quản), xử lý mẫu (chiết, làm giàu, tách và làm sạch), phân tích định tính
và/hoặc định lượng (sử dụng các kỹ thuật khác nhau như sắc ký, phổ).
1.2.1. LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU
Bước đầu tiên trong phân tích thực phẩm là lấy mẫu. Mẫu được lấy ngẫu
nhiên hoặc theo hệ thống sao cho mẫu mang lính đại diện, không bị nhiễm bẩn và
được xử lý hợp lý nhằm Ihu được kết quả phàn tích ý nghĩa. Đối với mỗi loại sản
phẩm tùy thuộc vào đặc tính riêng biệt mà có các quy định cho việc lấy mẫu khác
nhau. Lấy mẫu nói chung thường nhằm các mục đích sau;
Kiểm tra quá trình sản xuất
Kiểm tra nghiệm thu
Xác định đặc trưng của lô
18
Để tiến hành các phép thừ
Đánh giá thị trường
Trong các phân tích với mục đích quản lý chất lượiig thực phẩm, phương
pháp lấy mẫu đúng yêu cầu có kế hoạch cụ thể về địa điểm lấy mẫu, vị trí lấy mẫu
và các kỹ thuật lấy mẫu phù hợp với tính chất của sản phẩm.
Địa điểm lấy mẫu: lấy mẫu tại nơi bảo quản, bốc dỡ hay vận chuyển, tại từng điểm (hoặc sau lừiig thiết bị) trong quá trình sản xuất, tại các
điểm nhập nguyên liệu và xuất thành phẩm.
Kiểm tra sơ bộ lô sản phẩm: kiểm tra sơ bộ tính đồng nhất của lô
hàng.
V ị trí lấy mẫu: lấy ngẫu nhiên nhưng cần làm sạch để sản phẩm lấy ra
không bị dây bẩn.
Dụng cụ lấy mẫu: đối với các loại sản phẩm khác nhau, hình dáng của các loại dụng cụ lấy mẫu cũng khác nhau và dựa vào các liêu chuẩn
phù hợp cho từng loại sản phẩm riêng biệt.
Các dạng lấy mẫu: tùy theo loại mặt hàng mà quy định lấy mẫu sao
cho phù hợp, dễ đại diện, dễ phân tích như mảu là chất rắn, chấí lỏng
hoặc chấl khí.
Mẫu không phân lích ngay cần được bảo quản để tránh phân hủy trong điều
kiện nhiệl độ, độ ẩm, oxy và ánh sáng thích hợp. Một cách bảo quản đơn giản là
mẫu được đựng trong hộp kín và giữ trong tủ lạnh. Dụng cụ chứa mẫu phải khô, tiệt
trùng và không dễ vỡ.
1.2.2. XỬ LÝ MẪU
Mẫu thực phẩm thường được chiết, tách hoặc cô đạc trước khi phân tích. Vì
mẫu Ihực phẩm có thành phần phức tạp, chứa rất nhiều chất khác nhau và không
đồng nhất. Mặt khác, hàm lượng chất phân tích đôi khi quá thấp hoặc không phù
hợp với phân tích trực tiếp nên phải loại bỏ các thành phần có khả nàng ảnh hưởng
tới kết quả. Vì vậy, mẫu cần phải phân lập, tách và làm giàu các hợp phần mẫu cần
19
phân lích. Cần lưu ý tránh nhiềin bẩiì hoặc thav đổi thành phầii máu trong SUỐI quá trình xử lý và bảo quản lĩìáii, nhất là troĩig trưởng hợp pliân tích hrựng vcì. Các bước
xử lý phổ biến bao gồm: chưng câì, lọc, và kết tủa. Nlìữns mầu phức lạp cần plìãi
được dông hóa, Iighicn hoặc xử lý bằng các phương pháp khác nliaii như: phá mầu,
lọc qua màim lọc, sử dụng chất hấp phụ (trích ly pha rắn), không gian đầu
(headspacẹ).
1.24 LỰA CHỌN KỸ THUẬT PHÂN TÍCH
Kỹ thuật phản tích được lựa chọn dựa trên những tiêu chí sau:I
klìa nảng liến hành phân tích: cỡ inẫu, hóa chất, ihiếl bị, giá thành,
trạng thái cuối cùng của mảu:
các yêu cầu cơ bản: độ chính xác, độ nhạy, độ đặc hiệu, giới hạn phát
hiện, độ lạp lại;I
-i thao tác; an toàn, đơn giản, riít ngắn thời gian phân tích;
-| tình trạng kỹ thuật: phương pháp chính thức, phương pháp ^hòiig thí
nghiệm.
Các phương pháp chính thức đã được phát triển và nghiên cứu hoàn thiện đê
so sánh giỊía các phòng ihí nghiệm. Các phương pháp chính thức bao gồm các
phương phập tiêu chuán như TCVN, ISO, AOAC, AACC, và AOCS. Tuy nhiên
nhiổu kỹ thuậi phan tích không phải là các phương pháp tiêu chuẩn vì khá mới và
không áp cỊụng được cho một sô' mẫu nhất định. Trong nhữiig trường hợp này, các
phương phitp phòng thí nghiệm có thể đirợc sử dụng nếu như đã qua kiểm định1
1 .2.4. ÁP DỤNG CÁC KỸ THUẬT PHÂN TÍCHI
Gíc jphircfng pháp phân tích truyền thống như phân tích trọng lirợiig và hóa
học vẩn đ ifỊjt sử dụng trong các phân tích thực phẩm. Tuy nhiên khi phân tích các
hợp chất V(Ề hàm jirợng thấp và cần độ chính xác cao thì các phương pháp ịỊhân tích
bằng công cụ ngày càng chiếm ưu thế. Có nhiều kỹ thuật phân tích thực phấm dựa
trên nguyên lý sắc ký, quang phổ, vật lý và sinh học.
20
1.2,4.ỉ . Các phuơtỉg pháp phán Ííclì hóa học
Nhóm các phương pháp hỏa học chủ yếu clựa trên các pluiiì ứng hóa học và những dụng cụ thiết bị đơn gián đế phán tích các chất. Các phương pháp này ra dời
sớm, thường được dùng đế xác dịnh nhimg lượng lớn, iượng vừa và lượng không
quá nhỏ ệẩc chất.
LẬÂ.2, Các kỹ thuật ph ổ1 ;
• ự v , ViSy huỳnh quang
PhÌỐ cực tím và ánh sáng trông thấy hấp thụ bức xạ và được sử^ụng trong
phòng thjf nghiệm từ nhiều năm nay. Các cấu tử cẩn phân tích trong mẫu lịhực phấin
hấp thụ cíực tím (Ư V) và ánh sáng trông thấy (Vis) có thể được phân tícỊi tại bước
sóng đặcĩ trưiig trong quang phổ khi không có các chất ảnh hưỏìig. pịìổ huỳnh
quang lìl^ạy hơn phổ UVA^is. Nhiều phân tử hĩai cơ huỳnh quang, bặo gồm vi
khuẩn văị một số dư lượng thuốc bảo vệ thực vật tạo ra phổ huỳnh quang và dây là
cơ sở để phắt hiện chất tạp nhiễm trong thực phẩm. Ị[
• ữ ồn g ngoại (infrared)
Nhiều nhóm phân tử hấp thụ ánh sáng hồng ngoại tại bước sónậ xác định
trong dải hồng ngoại với vùng bước sóng đặc trưiig đần tới khả năng xáệ định hợp
chất. Kỹ thuật này đã được phát triển trong nhiều nãm và mở rộng ứng ểụng trong
những nđm gần đây. Phương pháp phd hồng ngoại FTIR được sử dụngỊtrong dáy chuyền sản xuất để xác định hàm lượng chất béo, protein, độ ẩm. Đây phương
pháp trực tuyến có ưu điểm lớn so với các kỹ thuật khác vì khống phải xử lý hoặc
phá mẫu trước khi phân tích. <1
• Phố hấp thụ nguyên tử \
Qiiang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) dựa trên sự hấp thụ bức xạ llV -V is bởi
các hợp Bhất vô cơ đã được nguyên tử hóa, trong đó phổ phát xạ (AE^) sử dụng
phát xạ Ặ a bức xạ mầu. Mẫu được tro hóa, hòa tan trong nước hoặc axit ịoãng, làm
bay hơi. Trorig ẤAS, mẫu được ngiiyẽn tử hóa bằng nebulizer Hoặc bang lò nung.
Kỹ thuật này được áp dụng để phân tích các hợp chất vô cơ có trong mầu thực
phấm.
21
• Phổ khối (MS) 9-
Nguyên tắc của khối phổ là các phân lử đã được ion hóa sẽ phân mảnh thành
các mảnh có cấu trúc khác nhau có thể tách bằng tỷ số giữa khối lượng và điện tích của chúng (m/z) trên cơ sở từ trường hoặc điện trường. Gác ion có thể tạo ra bằng
cách thêm hay bớt điện tích của chúng (loại bò electron, proton hóa...). Sau đó chúng được tách theo tỷ số m/z và được phát hiện khi chuyển thành các tín hiệu
điện, từ đó có thể cung cấp thông tin về khối lượng hoặc cấu trúc phân tử của hợp
chất,
L 2 .4 3 . Sắc ký
Sắc ký ỉà kỹ thuật tách, phân ly và phân tích các chất dựa vào sự phân bố
khác nhau của chúng giữa pha động và pha tĩiìh. Khi tiếp xúc với pha tĩnh, các cấu
tử của hổn hợp sẽ phân bố giữa pha động và pha tĩnh tương ứng với tính chấl của
chúng (tính hấp phụ, tính tan...). Trong các hệ thống sắc ký chỉ có các phân tử pha động mới chuyển động dọc theo hẹ sắc ký. Các chất khác nhau sẽ có ái lực khác
nhau với pha động và pha tĩnh. Trong quá trình pha động chuyển động dọc theo hệ sắc ký hết lớp pha tĩnh này đến lớp pha tĩnh khác, sẽ lặp đi lặp lại quá trình hấp phụ, phản hấp phụ. Hệ quả là các chất có ái lực lớn với pha tĩnh sẽ chuyển động
chậm hcrn qua hệ thống sắc ký so với các chất tương tác yếu hơn với pha này. Nhờ
đặc điểm này mà người ta có thể tách các chất qua quá írình sắc ký.
Các kỹ thuật sắc ký được sử dụng rộng rãi trong phân tích thực phẩm là sắc
ký khí (gas-chromatography, GC) và sắc ký lỏng hiệu năng cao (high períormance liquid chromalography, HPLC). Chúng đóng vai trò phân tách để chuẩn bị cho quá
irình phân tích khi được kết nối với một thiết bị khác như khối phổ (mass
spectrometry, MS). Sắc ký khí được ứng dụng trong phân lích các chất bay hơi hoặc
bền nhiệt, phù hợp với phân tích các hợp chấl khồng phân cực. Tuy nhiên có thể dẫn xuất hóa các hợp chất phân cực trước khi đưa vào phân tích bằng sắc ký khí.
Ngược lại HPLC phù hợp với các phân tích axit amin, peptid, đường và vitamin.
• Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
Ngày nay, HPLC là thiết bị phân lích thực phẩm phổ biến nhất trong sô' các kỹ thuật phân tích hiện đại. HPLC được dùng trong phân tích các cấu tử thực phẩm
22
không bay hơi. Việc phân tích định lích thường được kiểm dịnh Iihờ chất chuẩn theo thủ tục tiến hành song song; phân tích định lượng thường được liến hành theo
thủ tục cùa phương pháp đường chuẩn với việc đo chiểu cao hoặc diện tích pic sắc
ký. Dựa vào tính chất của pha tĩnh và dung mối, người ta chia ra HPLC thuận pha
và HPLC đảo pha. HPLC thuận pha có pha tĩnh là chất hấp phụ phân cực, pha động là dung môi không phân cực. HPLC đảo pha được sử dụng phổ biến hơn với pha
tĩnh là không phân cực, pha động là dung môi phân cực như nước hoặc hỗn hợp nước-dung môi hữu cơ, ví dụ hỗn hợp nước-rượu, nước-acetonitryl, nước-
tetrạhidroíuran.
Để tăng khả năng tách các chất trong hỗn hợp người ta dùng chương trình
gradient với tỷ lệ dung môi pha động đirợc thay đổi trong quá trình phân tích. V í
dụ, đối với trường hợp pha động là hỗn hợp nước-methanol, quá trình phân tích
bằng HPLC thường bắt đầu với 5% methanol, và tăng tuyến tính tới 50% methanol
trong 25 phút. Chương trình gradient phụ thuộc và mức độ kỵ nước cỉia chất phân
tích, giúp tách hỗn hợp theo ái lực tương đối của chất với thành phần pha động và
pha tĩnh. Khi dùng chircfng trình nồng độ của hỗn hợp dung môi methanol và nước,
các thành phần kỵ nước sẽ thoát ra trước khi dung môi chủ yếu là methanol (pha động kỵ nước). Thành phần ưa nước hơn sẽ thoát ra trong điều kiện ít
methanol/nhiều nước.
Việc chọn thành phẩn pha tĩnh, pha động, chương trình gradient rất quan
trọng và phụ thuộc vào bản chất của hỗn hợp chất cần phán tích. Để chọn được một
phưcmg pháp phân tích tối ưu, người ta tiến hành nhiều các thí nghiệm với các điều kiện khác nhau để chọn ra được điều kiện phân tích có khả nãng tách tốt nhất.
• Sắc ký khí (GC)
Trong sắc ký khí pha động là chất khí hoặc hơi có nhiệm vụ đưa các phân tử
chất phân tích đi qua cột. Các chất khí sử dụng là khí hydro, nitrogen, helium,
argon. Việc chọn khí mang cần để ý đến detector sử dụng, độ tinh khiết của khí
mang và yêu cầu tách, kỹ thuật kết nối khi phối hợp các phương thức khác. Khí
mang được dùng phải không được thay đổi trạng thái lý hóa học khi đi qua máy sắc
ký khí.
23
Đõ chọn dược quy trình sác ký, cán pliải biết ngiión gôc và tliành phần của mẫu. đó chọn dươc cột tách với pha tĩnh phù hợp sao clio có độ chọn lọc cao nhíú, bềii nliiệt, dường kính và chiều dài cột tách tối ưu, chọn detector, k lií mang,
diều kliiế ii nliiệl độ cột lách. Đê hạn cliếảnh hưởng của các chất khác trong mẫu tới
kết C|uá pluui4íckrtìguè(i giiUỉ dếii, chimgcất. chiết 1'ặiig dung môi Iroiig xử lý mẫu trước khi phán tích. Ngoài rii^dế tãng
hiệu quả lá^h các hợp chất có nhiệt độ bay hơi khác nhau trong một lán píián tích, người ta diịng chircfng trình nhiệt độ. Phương pháp này có ưu điểm là rút njgán thời
gian phân I^ch và ổn dịnh chiều cao và chiềii rộng pic, có thể áp dụng dể Ịlịliân lích
các mầu hẹlp chất thiên nhiên phức tạp. Các chất sau khi được tách ni khỏỉ cột sắc
ký dược xái; định bằng detector. Hiện nay có gần 30 loại detector khác nhaịi, Iihinig
có 3 loại dttector phố biến nhất là: deteclor dẫn nhiệt (TCD), cietector ion fct')a ngọn
lửa (FID) vầ detector cộng kết điện tử (ECD). Ngoài ra khối phố (MS) đượcỊsử dụng
như một detector dùng trong phân tích định tính, định lượng và xác định pấu trúc phân tử chắt phân tích. '
Phán tích định tính trong sắc ký khí chi cần pic không bị biến dạiịg nỉúều
nhằm xác cậnh chính xác đinh pic, còn trong phân tích định lượiig thì yẽuị cẩu đạt cao hơn nh ịlđộ lặp lại, độ so sánh, dộ chính xác. Để đáp ứng được yêu cầaị dó, cần
phải dảm l^io sự ổn định đủ lớn các thông số của cietector, độ tuyến Ịính ciia detector. Đ Ì nhận biết và xác định lượng vết thì độ nhạy của cietector đóiig vai trò quyết định. !
Kỹ Ihuật sắc ký hoặc liên hợp sắc ký-khối phổ (GC-MS, GC-ịviS/MS, GC/GC-MÍ, LC-MS, LC-MS/MS) được phát triến rất nhanh và cho đến n«y đã trở
nên pliổ b iín irong phân tích thực phẩm. Trong những phần tiếp theo, ch íin | tôi nêu những ứng ỉụng của kỹ thuật này trong phán tích thực phẩm trên phương diịộii kiểm
soát cliất litU ig thực phẩm và nghiên cứu thành phần hóa học cíia thực phẩid.
1.2.5 .X Ử L Ý SỐ LIỆU
Cho dù sử dụng những phương pháp lấy mẫu tiên tiến đến thế nào đi nữa ihì
mẫu không bao giờ đại diện tuyệt đối cho lô hàng. Mật khác, không bao giờ chúng ta có thể tiến hàiih một phép phân tích mà kết quả thu được lại hoàn loàn không
24
