ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
TRƯƠNG THANH HÙNG NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH
NHANH PEROXID TRONG DẦU ĂN VÀ
THỰC PHẨM CHẾ BIẾNChuyên ngành: Hóa Phân Tích
Mã chuyên ngành: 604429
LUẬN VĂN THẠC SĨ:
Hóa Phân Tích
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
2.1.1.4. Chỉ tiêu bom oxy - Oxygen Bomb Test 18
2.1.2. Các chỉ tiêu chỉ thị 18
2.1.2.1. Chỉ số peroxid - Peroxide Value (PV) 18
2.1.2.2. Chỉ tiêu TBA - TBA test 19 2.1.2.3. Chỉ số anisidin – anisidine value 19
2.1.2.4. Chỉ số hexanal - hexanal value 20
2.1.2.5. Chỉ tiêu tổng hàm lượng bay hơi - headspace profile 20
2.1.2.6. Acid béo tự do - free fatty acid (FFA) 20
2.2. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa dầu mỡ 21
2.3. Cơ chế của quá trình tự oxy hóa 22
2.4. Sự hình thành
1
O
2
và cơ chế oxy hóa cảm quang của dầu mỡ 25
2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tự oxy hóa của dầu mỡ 26
2.5.1. Thành phần acid béo của dầu mỡ 27
2.5.2. Quá trình sản xuất 27
2.5.3. Nhiệt độ và ánh sáng 28
2.5.4. Oxy 28
2.5.5. Thành phần vi lượng 28
2.5.6. Acid béo tự do, mono và diacylglycerol 28
2.5.7. Kim loại 29
2.5.8. Phospholipid 30
2.5.9. Chlorophyl 31
2.5.10. Các hợp chất bị oxy hóa nhiệt 31
2.5.11. Chất chống oxy hóa 31
2.6. Ý nghĩa sinh, y học của quá trình oxy hóa 32
sử dụng phương pháp
ghép cặp ion 36
THỰC NGHỆM 39
PHẦN 1: CẢI TIẾN QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH PEROXID BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC
QUANG CÓ GHÉP CẶP ION 40
4. HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ 41
4.1. Hóa chất 41
4.2. Dụng cụ 41
5. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 41
5.1. Chuẩn bị hóa chất 41
5.2. Xác định peroxid bằng phương pháp trắc quang cải tiến 42
5.2.1. Nguyên tắc 42
5.2.2. Quy trình phân tích 42
5.3. Khảo sát các điều kiện tối ưu 43
5.3.1. Khảo sát dung môi chiết 43
5.3.2. Khảo sát bước sóng hấp thu cực đại của phức [Fe(SCN)
6
][CTMA]
3
45
5.3.3. Khảo sát nồng độ thuốc thử SCN
-
46
5.3.4. Khảo sát nồng độ CTMA 47
5.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của pH 47
5.3.6. Khảo sát thời gian lắc trong quá trình chiết. 48
6.3.4. Kết quả phân tích trên một số mẫu thật 65
6.3.5. Nhận xét 67
6.4. Chế tạo bộ kit kèm máy đo màu 68
6.4.1. Mục đích 68
6.4.2. Cách thực hiện bộ kít 68
6.4.2.1. Hóa chất và dụng cụ 68
6.4.2.2. Quy trình đo mẫu 69
6.4.3. Khảo sát và tiến hành đo mẫu 69
6.4.3.1. Kết quả xác định LOQ & LOD 70
6.4.3.2. Kết quả ki
ểm tra độ lặp lại 71
6.4.3.3. Đường chuẩn 71
6.4.3.4. So sánh với kết quả theo phương pháp AOAC, AOCS 72 KẾT LUẬN 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
PHỤ LỤC 77
Danh mục bảng
Danh mục trang
1.1. Nhiệt độ sôi của dầu 15
2.1. Các sản phẩm của quá trình oxy hóa dầu mỡ 24
2.3. Hàm lượng sắt và đồng trong dầu và mỡ 29
5.1. Kết quả khảo sát dung môi chiết 44
5.2. Kết quả đo mật độ quang của mẫu trắng 53
2
21
Hình 2.2. Vân đạo orbitan của
1
O
2
22
Hình 2.3. Phản ứng của chất nhạy quang bội 3
26
Đồ thị 5.1. Phổ hấp thu của [Fe(SCN)
6
][CTMA]
3
45
Đồ thị 5.2. Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ thuốc thử SCN
-
46
Đồ thị 5.3. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ CTMA thêm vào
47
Đồ thị 5.4. Sự phụ thuộc của mật độ quang vào pH của dung dịch
48
Đồ thị 5.5. Sự ảnh hưởng của thời gian lắc lên mật độ quang
49
Đồ thị 5.6. Độ bền của phức [Fe(SCN)
6
][CTMA]
3
dùng bộ kít trắc quang
73
Hình 6.8. Sơ đồ mạch khuếch đại tín hiệu
78
Hình 6.9. Sơ đồ các chân của modul USB1208LS
78
Hình 6.10. Máy đo quang
79
Hình 6.11. Giao diện chính
79
Hình 6.12. Giao diện lập đường chuẩn
80Lời mở đầu
Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến T.S Nguyễn Thị Thanh Mai, trưởng bộ môn hóa
phân tích ĐH KHTN TP HCM, đã tận tâm hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện đề
tài này.
Cảm ơn phòng thí nghiệm thuộc bộ môn hóa phân tích trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên
TP HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tại
đây. Không có sự giúp đỡ quý báu đó tôi đã không thể hoàn thành được đề
tài này
TP HCM 09/2010
Trương Thanh Hùng
11
GVHD:TS.Nguyễn Thị Thanh Mai Khóa Luận Cao Học
C, các chất béo này không có biến đổi đáng kể ngoài việc hóa
lỏng. Các loại dầu, mỡ có giá trị dinh dưỡng rất cao đối với cơ thể, tuy nhiên việc sử
dụng dầu, mỡ không đúng cách lại trở thành có hại cho cơ thể.
1.1. Về mặt hóa học
Chất béo là triester của acid béo với glycerol. Trong đó R, R’, R’’ là các nhóm thế no hay không no, có số Carbon từ 12-20
Các mỡ tự nhiên là hỗn hợp của các triacylglycerol.
Triacylglycerol là dạng đơn giản của lipid - một trong ba nguồn calo (bên cạnh
hai nguồn khác là carbohydrat và protein) - Với 9 calo/gram (38kJ/g), lipid là thực
phẩm giàu năng lượng nhất trong cả 3 loại kể trên (hai loại còn lại có 4 calo/gram).
Dầu mỡ có thể chia ra thành bão hòa và không bão hòa dựa theo bản chất của
acid béo hiện diện. Bản thân các acid béo cũng được chia thành bão hòa, đơn bão hòa,
đa bão hòa dựa vào sự hiện diện của liên kết đôi C=C.
1.2. Về
mặt sinh học
Các dạng vật chất sống cấu thành từ các tế bào, vậy tế bào cấu thành từ gì?
13
GVHD:TS.Nguyễn Thị Thanh Mai Khóa Luận Cao Học
Tế bào được cấu thành từ 4 loại nguyên tố cơ bản: carbon, hydro, oxygen và
nitơ và vô số tổ hợp của 4 nguyên tố trên. Bốn loại đại phân tử từ tổ hợp của 4 loại
nguyên tố trên: carbohydrat, lipid, protein, và acid nucleic. Trong đó lipid bao gồm:
mỡ, dầu, phospholipid, và steroid. Sự khác biệt cơ bản giữa dầu và mỡ ở giá trị nhiệt
độ sôi. Mỡ thường dạng rắn trong khi dầu thường là dạng lỏng ở
nhiệt độ thường (dầu
cọ và dầu dừa nằm ngoài quy luật trên).
Ngoài lượng triacylglycerol có sẵn trong thức ăn, cơ thể cũng có khả năng tự
Hình 1.1: cấu hình cis của tricacylglycerol
Cấu hình trans – hình 1.2 của các acid béo không no dễ dàng tiến gần đến nhau
hơn, do đó có nhiệt độ nóng chảy cao hơn cấu hình cis.
Hình 1.2: cấu hình trans của triacylglycerol
15
GVHD:TS.Nguyễn Thị Thanh Mai Khóa Luận Cao Học
Acid Công thức Loại Nhiệt độ sôi (C)
Stearic C
17
H
35
COOH bão hòa 70
Palmitic C
15
H
31
COOH bão hòa 63
Oleic C
17
H
33
COOH không no đơn 4
Linoleic C
17
vận chuyển chúng thường gắn kết với protein vì vậy hàm lượng biểu kiến của
chúng rất thấp và được xem như thụ động đến khi chạm đến tế bào nhận phù
hợp.
16
GVHD:TS.Nguyễn Thị Thanh Mai Khóa Luận Cao Học
1.5. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu, mỡ
Để đánh giá chất lượng dầu mỡ, người ta dựa trên các chỉ số sau:
• Chỉ số acid: là số miligam KOH dùng để trung hòa acid béo tự do có trong 1g
chất béo. Chỉ số acid cao chứng tỏ chất béo không tươi, đã bị thủy phân một
phần.
• Chỉ số xà phòng: là số miligam KOH dùng để xà phòng hóa 1g chất béo và
trung hòa acid béo tự do có trong 1g chất béo này.
• Chỉ số
ester: là số miligam KOH cần dùng để trung hòa chất béo liên kết với
glycerin, được giải phóng khi xà phòng hóa 1g chất béo. Do đó chỉ số ester
bằng hiệu số giữa chỉ số xà phòng và chỉ số acid.
• Chỉ số iod: là số gam iod kết hợp với 100g chất béo. Chỉ số này dùng để xác
định mức độ chưa bảo hòa của acid béo vì iod sẽ kết hợp vào các nối đôi trong
phân tử acid.
• Và một số
chỉ số khác đánh giá mức độ oxy hóa: chỉ số peroxid, chỉ số TBA,
chỉ số FFA…
2. SỰ OXY HÓA CỦA DẦU MỠ [5]
Dầu mỡ bị oxy hóa trong suốt quá trình sản xuất, vận chuyển, lưu trữ và trong
quá trình chế biến thức ăn qua quá trình tự oxy hóa cũng như oxy hóa cảm quang.
Trong đó
3
O
peroxid và hydroperoxid sinh ra trong quá trình trên được chuẩn độ bằng iod. AOM
được đị
nh nghĩa là khoảng thời gian cần thiết để hàm lượng peroxid trong mẫu đạt
100meq/kg. Dầu càng tốt thời gian đạt được giá trị trên càng lâu (AOM càng lớn). Đối
với các loại mẫu khác cần phải tiến hành bước chiết dầu mỡ ra rồi tiến hành thổi khí.
Phương pháp này tốn thời gian vì cần một khoảng thời gian dài để thổi khí, có thể lên
đến 48 giờ hoặc hơn để lượng peroxid đạt 100meq/kg. Phương pháp này đang dần
dược thay thế bởi các phương pháp tự động hóa nhanh hơn. Phương pháp này nằm
trong bảng tóm tắt được ban hành bởi AOAC, AACC và AOCS.
2.1.1.2. Chỉ số ổn định oxy hóa - OSI (Oxidative Stability Index)
Về nguyên tắc phương pháp này tương tự như phương pháp AOM, nhưng nhanh
hơn và mang tính tự động hơn. Không khí được thổi qua buồng chứa mẫu tại nhiệt độ
nhất định, sau đó được dẫn qua bể chứa nướ
c deion. Acid bay hơi tạo thành trong quá
18
GVHD:TS.Nguyễn Thị Thanh Mai Khóa Luận Cao Học
trình oxi hoá lipid làm tăng độ dẫn điện của nước, độ dẫn được quan theo dõi liên tục.
OSI được định nghĩa là thời gian cần thiết để đạt đến một giá trị độ dẫn định trước.
Phương pháp này có thể tiến hành nhiều mẫu đồng thời và có phần mềm để kiểm soát
thông số và thu thập dữ liệu. Phương pháp này được nghiên cứu với sự cộng tác với
AOCS.
2.1.1.3. Chỉ số iod
Không phải là phương pháp đo lường độ ổn định của dầu mỡ, chỉ số iod dùng
đo lường số nối đôi của acid béo không bão hòa. Dầu mỡ có chỉ số iod cao dễ bị oxi
hóa. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chỉ số iod, do đó chỉ số này một mình nó không
phản ánh hết độ bền của dầu mỡ.
2.1.1.4. Chỉ
tiêu bom oxy - Oxygen Bomb Test
Đồ thị 1.1: Sự thay đổi nồng độ peroxid theo thời gian.
2.1.2.2. Chỉ tiêu TBA - TBA test
Aldehyd bão hòa, 2-enal và 2-dienal là những sản phẩm sinh ra trong giai đoạn
dập tắt của phản ứng oxy hóa dầu mỡ có thể phát hiện được bằng acid 2-thiobarbituric.
Phản ứng tạo thành có màu đỏ có thể đo màu được. Phản ứng này phát triển đầu tiên để
xác định malonaldehyd, ngoài ra TBA cũng phản ứng với các aldehyd khác, cũng như
bị ảnh hưởng nhiễu nền ví dụ như phenol trong khói. Cũng như PV, giá trị TBA không
hoàn toàn phản ánh chất lượng của dầu mỡ. Có thể do aldehyd không được sinh ra
trong giai đoạn dập tắt hoặc những aldehyd bay hơi trong quá trình chế biến cũng như
trong quá trình lưu trữ.
2.1.2.3. Chỉ số anisidin – anisidine value
Khi hydroperoxid bị phân hủy tạo thành các aldehyd bay hơi như hexanal, phần
còn nằm lại là các phân mảnh acid béo của phân tử glycerid. Có thể xác định được các
20
GVHD:TS.Nguyễn Thị Thanh Mai Khóa Luận Cao Học
phân tử không bay hơi này bằng phản ứng với anisidine. Chỉ số anisidine cao chứng tỏ
dầu mỡ đã bị oxy hóa nhiều ngay cả khi chỉ TBA hoặc các chỉ tiêu khác cho kết quả
thấp vì các aldehyd bay hơi có thể thất thoát vô tình hay cố ý trong quá trình chế biến.
Chỉ số anisidine được định nghĩa là 100 lần độ hấp thu tại bước sóng 350nm của dung
dịch phản ứng 1g dầu mỡ trong 100mL dung môi.
2.1.2.4. Chỉ số
hexanal - hexanal value
Hexanal được sinh ra trong suốt quá trình dập tắt của quá trình oxy hóa dầu mỡ,
có thể xác định được hexanal này bằng phương pháp sắc ký tiêm khoảng trống
(headspace). Phương pháp thực hiện có thể khác nhau nhưng về nguyên tắc, mẫu được
gia nhiệt nhẹ trong ống đậy kín, dùng xi-lanh rút một lượng hơi mẫu, sau đó tiêm vào
cột GC, hàm lượng hexanal phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tiền sử của mẫu, hàm lượng
chất béo, thành phần c
độc và các polyme bị oxy hóa. Oxy hóa d
ầu mỡ có vai trò quan trọng trong vị ngon,
chất lượng cũng như độc tính của dầu mỡ.
Oxy hóa dầu mỡ xảy ra trong quá trình sản xuất, lưu trữ theo 2 quá trình có cơ
chế hóa học khác nhau: Quá trình tự oxi hóa và oxy hóa cảm quang. Có 2 loại oxy có
thể phản ứng với dầu mỡ:
3
O
2
,
1
O
2
tương
ứng với 2 cơ chế trên. Trong đó
3
O
2
phản ứng
với dầu mỡ theo cơ chế gốc. Phản ứng của
3
O
2
với lipid có thể dễ dàng giải thích bởi
cấu tạo vân đạo phân tử của
3
O
2
như hình 2.1,
được trình bày như hình 2.2, trong đó vân đạo phản liên
kết 2pπ
*
có 1 cặp electron ghép đôi và một vân đạo trống, do đó
1
O
2
dễ dàng phản ứng
với những hợp chất có mật độ điện tử cao như: nối đôi của acid béo không bão hòa.
Quá trình oxy hóa của dầu mỡ bị ảnh hưởng bởi ánh sáng, nhiệt độ, thành phần của
acid béo, loại oxy và các thành phần vi lượng như kim loại, chất màu, phospholipid,
acid béo tự do, mono và diacylglycerol, những hợp chất đã bị oxi hóa bởi nhiệt và các
chất chống oxy hóa.
Hình 2.2: vân đạo orbital của
1
O
2
2.3. Cơ chế của quá trình tự oxy hóa [5]
Quá trình tự oxy hóa của dầu mỡ, theo cơ chế gốc tự do, bao gồm: khơi mào,
lan truyền và dập tắt:
Khơi mào: RH Æ R
.
+ H
.
Lan truyền: R
.
+
23
GVHD:TS.Nguyễn Thị Thanh Mai Khóa Luận Cao Học
• Giai đoạn khơi mào:
Quá trình peroxid hóa lipid được khơi mào bằng cách lấy đi nguyên tử hydro
từ nhóm metylen (-CH
2
-) nằm giữa hai nguyên tử carbon có nối đôi trên chuỗi acyl của
phân tử acid béo chưa bảo hòa nhiều nối đôi.
RH Æ R
.
+ H
.
Có thể nhận thấy quá trình này không thuận lợi về mặt nhiệt động học. Nhiệt độ,
xúc tác kim loại, tia tử ngoại và ánh sang khả kiến có thể xúc tiến quá trình hình thành
gốc tự do từ acid béo hoặc acylglycerol. Năng lượng cần thiết để chia cắt nguyên tử
hydro trong acid béo hoặc acylglycerol tùy thuộc vào vị trí của nguyên tử hydro trong
phân tử. Có thể nhận thấy nguyên tử hydro nằm cạnh nối đôi, đặc biệt là hydro gắn vớ
i
cacbon nằm giữa hai nối đôi là dễ dàng bị đứt nhất. Gốc tự do được hình thành có
khuynh hướng hướng đến trạng thái vững bền bằng cách sắp xếp lại phân tử, tạo nên
một di-en liên hợp.
• Giai đoạn lan truyền:
Gốc di-en liên hợp sinh ra trong giai đoạn khơi mào phản ứng tự phát với phân
tử oxy sinh ra gốc peroxyl của acid béo (LOO
•
):
**
Giai đoạn dập tắt là giai đoạn các gốc phản ứng với nhau, tạo ra những sản
phẩm bền (phân tử trung hòa) theo ba loại phản ứng sau:
*
2RRR→−
*
2
2ROO ROOR O→+
**
R
ROO ROOR+→
Copyright: Tài liệu đại học ©