LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH PHÂN TÍCH ĐẠM VÀ MELAMINE
TRONG THỨC ĂN GIA SÚC VINA 7 BẰNG PHƯƠNG PHÁP SÓNG
VUÔNG QUÉT NHANH TRÊN CỰC GIỌT CHẬM

Tác giả

VÕ HỮU THỊNH

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư
ngành Công nghệ Hóa học

Giáo viên hướng dẫn:
TS. Nguyễn Trọng Giao
TS. Phan Phước Hiền

Tháng 8 năm 2009
Trang i


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Hóa học đã truyền đạt
những kiến thức quý báu cũng như những kinh nghiệm vô giá trong suốt quá trình học

Tính chất điện hóa của melamine.

Trang iii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

SUMMARY

Research project: "Research process analysis of protein and melamine in animal
feed Vina 7 by method the ultra fast scan square wave drops slowly”. Subjects made
at the Institute of Materials Science and Application. Duration experiment March 1,
2009 to August 15, 2009
Results:
Process analysis of protein in animal feed by method the ultra-fast scan square
wave drops slowly.
Electrochemical properties of melamine.

Trang iv


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

MỤC LỤC
Trang tựa ................................................................................................... Trang i
Lời cảm ơn ..........................................................................................................ii

2.2.1. Melamine............................................................................................. 12
2.2.2. Tổng hợp.............................................................................................. 13
2.2.3. Ứng dụng ............................................................................................. 13
2.2.4. Độc tính ............................................................................................... 13
2.3. Tiêu chuẩn melamine ................................................................................. 14
2.4. Các phương pháp phân tích đạm và melamine .......................................... 14
2.4.1. Phương pháp phân tích đạm ................................................................ 14
2.4.2. Phương pháp phân tích melamine ....................................................... 16
2.5. Phương pháp VA (voltamatery)................................................................. 17
2.5.1. Cơ sở phương pháp phân tích VA (voltamatery):............................... 19
2.5.1.1. Dòng điện khuếch tán cực phổ .................................................... 19
U

U

Trang v


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

2.5.1.2. Phương trình Ilcovich ................................................................... 19
2.5.1.3. Ý nghĩa.......................................................................................... 20
2.5.2. Các loại cực phổ trong phương pháp VA (voltamatery):.................... 20
2.5.2.1. Cực phổ cổ điển ............................................................................ 20
2.5.2.2. Cực phổ xung vi phân................................................................... 22
2.5.2.3. Cực phổ sóng vuông ..................................................................... 23
2.5.2.4. Kỹ thuật stripping ......................................................................... 27
2.5.3. Máy ANALYZER SQF-505: .............................................................. 29

4.2.1. Kết luận ............................................................................................... 77
4.2.2. Bàn luận............................................................................................... 78
4.3. Kiến nghị.............................................................................................................. 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

Trang vi


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
AAS: Atomic Absorption Spectrometry: Phổ hấp thu nghuyên tử.
AFS: Automic Fluorescence spectrometry: Phổ huỳnh quang nguyên tử.
UV: Ultraviolet: Phổ hấp thu bức xạ.
MS: Mass Spectrum: Khối phổ.
GC: Gas Chromatography: Sắc ký khí.
HPLC: High Pressure Liquid Chromatography: Sắc ký lỏng cao áp.
VA: Voltamatery.
LoD: Limit of Detection: Giới hạn phát hiện.
LD50: Limit of exposure dose producing 50% mortality:
Liều lượng gây chết 50% động vật thí nghiệm.

Trang vii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng của (NH4)2SO4 vào
nồng độ NaAc........................................................................................ 48
Hình 3.6. Phổ peak amoni sulfat ứng với các chiều quét khác nhau. .................... 48
Hình 3.7. Phổ peak amoni sulfat ứng với các bước thế khác nhau........................ 49
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng của (NH4)2SO4 vào
bước thế. ................................................................................................ 50
Hình 3.9. Phổ peak amoni sulfat ứng với các biên độ xung khác nhau. ................ 50
Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng của (NH4)2SO4
vào biên độ xung. .................................................................................. 51
Hình 3.11. Phổ peak amoni sulfat ứng với thời gian rơi khác nhau. ..................... 52
Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng của (NH4)2SO4
vào thời gian rơi..................................................................................... 52
Hình 3.13. Kết quả các phép đo và đường chuẩn đạm (amoni sulfat)
(NH4)2SO4 .............................................................................................. 53
Hình 3.14. Kết quả vô cơ hóa mẫu - pha loãng - chuẩn độ.................................... 55
Hình 3.15. Kết quả phân tích nồng độ nitơ tổng trên mẫu thứ I ( lần 1) ............... 56
Hình 3.16. Kết quả phân tích nồng độ nitơ tổng trên mẫu thứ I ( lần 2) ............... 56
Trang viii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Hình 3.17. Kết quả phân tích nồng độ nitơ tổng trên mẫu thứ I ( lần 3) ............... 57
Hình 3.18. Kết quả phân tích nồng độ nitơ tổng trên mẫu thứ II ( lần 1) .............. 57
Hình 3.19. Kết quả phân tích nồng độ nitơ tổng trên mẫu thứ II ( lần 2) .............. 58
Hình 3.20. Kết quả phân tích nồng độ nitơ tổng trên mẫu thứ II ( lần 3) .............. 58
Hình 3.21. Phổ peak melamine trên các loại dung dịch nền khác nhau. ............... 62
Hình 3.22. Phổ peak của melamine trên nền NaAc với độ pH khác nhau............. 63

Hình 3.38. Kết quả các phép đo và đường chuẩn Melamine. ................................ 74

Trang ix


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1. Chức năng của các nhóm protein. ......................................................... 10
Bảng 2.2. Các ion kim loại điển hình được phân tích bằng phương pháp cực
phổ sóng vuông...................................................................................... 36
Bảng 2.3. Các hợp chất hữu cơ được phân tích bằng cực phổ sóng vuông ........... 38
Bảng 3.1. cường độ dòng (nA) sau 3 lần đo ứng với các giá trị pH khác
nhau. ...................................................................................................... 44
Bảng 3.2. Sự phụ thuộc cường độ dòng và thế bán sóng của amoni sulfat
vào tỷ lệ NaAc : HCHO. ....................................................................... 46
Bảng 3.4. Sự phụ thuộc cường độ dòng và thế bán sóng của amoni sulfat
vào chiều quét........................................................................................ 49
Bảng 3.5. Sự phụ thuộc cường độ dòng và thế bán sóng của amoni sulfat
vào bước thế. ......................................................................................... 49
Bảng 3.6. Sự phụ thuộc cường độ dòng và thế bán sóng của amoni sulfat
vào biên độ xung. .................................................................................. 51
Bảng 3.7. Sự phụ thuộc cường độ dòng và thế bán sóng của amoni sulfat
vào thời gian rơi..................................................................................... 52
Bảng 3.8. Kết quả phân tích nồng độ nitơ tổng (ppm) trên mẫu thức ăn sau
khi phá mẫu. .......................................................................................... 55
Bảng 3.9. Sự phụ thuộc cường độ dòng và thế bán sóng của melamine với
độ pH ..................................................................................................... 63

để cơ thể sinh trưởng và phát triển.
Các loại Protein đơn giản chỉ gồm các axit amin còn các loại Protein phức tạp
hơn có liên kết thêm với các nhóm bổ sung. Protein chiếm tới trên 50% khối
lượng khô của tế bào và là vật liệu cấu trúc của tế bào.
Protein là thành phần không thể thiếu được của mọi cơ thể sống. Chúng đóng
vai trò cốt lõi của cấu trúc nhân, của mọi bào quan, đặc biệt là hệ màng sinh học
có tính chọn lọc cao.
1.1.2. Hiện trạng melamine trong thực phẩm.
Trong thời gian qua, melamine được biết đến như là một chất độc có liên
quan đến việc gây bệnh sạn thận cho người, và các ảnh hưởng khác đến sức khỏe
con người đang được nghiên cứu thêm.
Việc thêm Melamine vào sữa do nhà sản xuất có dụng ý làm tăng hàm lượng
protein biểu kiến trong sữa vì melamine vốn có hàm lượng nitơ cao. Đây là vấn
đề liên quan việc: “chạy theo lợi nhuận mà bỏ quên đạo đức”.
Nhiều năm qua, melamine được cho vào sữa làm cho sữa và hàng loạt sản
phẩm từ sữa đều bị nhiễm melamine, gây ảnh hưởng sức khỏe cho con người
trong một thời gian dài.
Thực sự đây mánh khóe lừa gạt do sự giới hạn của các công cụ phân tích cũ,
như phương pháp Kendan (Kjeldahl) và Dumas không chính xác.

Trang 1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

1.1.3. Melamine trong thức ăn gia súc.
Melamine trong thức ăn gia súc cũng không phải là trường hợp ngoại lệ. Để
đánh lừa hàm lượng đạm có trong thức ăn gia súc người ta đã bổ xung thêm


1.2.3. Kết luận hàm lượng đạm hấp thu có trong thức ăn gia súc.
Sau khi đã có kết quả từ hai quá trình phân tích: Phân tích tổng hàm lượng
đạm và melamine có trong thức ăn gia súc. Từ đó, ta xác định được hàm lượng
đạm hấp thu thực tế có trong mẫu thức ăn gia súc hiện nay.
1.3. Nội dung đề tài.
1.3.1. Khảo sát lựa chọn dung dịch nền cho chuẩn đạm (NH4)2SO4 và
melamine.
Lựa chọn được dung dịch nền thích hợp có một vai trò rất quan trọng trong
phân tích điện hóa.
Bằng cách pha chế và sử dụng lần lượt các dung môi khác nhau, với nồng độ
và độ pH khác nhau, với mục đích nhằm bắt tính hiệu từ thế bán sóng của chuẩn
đạm và melamine.
Dung dịch nền lựa chọn theo các yêu cầu sau:
- Hòa tan được chất cần phân tích.
- Cho sóng chất cần phân tích rõ.
- Không làm hỏng chất cần phân tích.
Từ đó, chọn ra dung dịch nền thích hợp (nồng độ và pH tối ưu) để tiến hành
quá trình xây dựng đường chẩn và phân tích mẫu.
1.3.2. Xây dựng đường chuẩn đạm và melamine.
Khi đã có dung dịch nền thích hợp, ta thực hiện:
Pha các dung dịch chuẩn có nồng độ khác nhau.
Thực hiện phép đo chuẩn trên máy phân tích.
Các chuẩn có nồng độ khác nhau sẽ có tính hiệu dòng khác nhau. Từ đó, ta
dựng được đường chuẩn ngay trên máy.

Trang 3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

tù, độ phân giải sẽ kém đi. Thông thường hay chạy chế độ 20, 30mV.

-

Thời điểm bắt đầu quét thế trong đời sống một giọt thủy ngân (time-drop):
Ta có thể cài đặt các giá trị 1000; 2000; 3000; 4000; 5000 ms (miligiây)
Giá trị này thể hiện thời điểm bắt đầu ghi sóng kể từ thời điểm hình thành một
giọt thủy ngân mới.
Để ghi toàn phổ ta nên chọn giá trị 1000 hay 1500 ms , để trong quá trình ghi
giọt không bị rơi.

Trang 4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Giá trị Time-drop càng lớn sóng càng lớn vì được ghi ở vùng giọt lớn, cường
độ dòng qua cực làm việc càng cao. Khi định lượng ta thường chọn các giá trị
3000, 4000 hay 5000 ms để độ nhạy được nâng cao.
-

Lựa chọn chiều quét thế:
Việc phối hợp giữa Vstart, Vstop hợp lý tạo ra sự quét thuận (tăng thế dần
theo chiều âm) hay quét ngược (tăng thế dần theo chiều dương). Thay đổi
chiều quét ảnh hưởng rất nhiều tới dạng sóng, đặc biệt là với các chất hữu cơ.
Với các kim loại nặng phản ứng điện hóa xảy ra thuận nghịch và sự hấp phụ
không ảnh hưởng nhiều thì việc đổi chiều quét ít ảnh hưởng tới sóng. Với
nhiều chất hữu cơ khi đổi chiều quét có thể làm sóng đẹp hơn, nhạy hơn hay

Ta có thế xác định hàm lượng đạm trong mẫu thức ăn gia súc bằng phương
pháp nội chuẩn hoặc phương pháp thêm chuẩn.
Phương pháp nội chuẩn:
- Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ khác nhau.
- Thực hiện đo các mẫu chuẩn.
- Xây dựng đường chuẩn (thể hiện mối quan hệ giữa dòng và nồng độ).
- Bằng cách đo dòng của mẫu ta xác định được nồng độ thông qua đường
chuẩn.
Phương pháp thêm chuẩn:
- Đo dòng của mẫu chưa biết nồng độ.
- Thêm chuẩn có thể tích xác định, ở các nồng độ xác định khác nhau, đồng
thời thực hiện phép đo dòng.
- Dựa vào các số liệu thực nghiệm, ta suy ra lại nồng độ của mẫu.
1.3.6. Kiểm tra so sánh hàm lượng protein thô bằng phương pháp Kendan
(Kjeldahl).
Chuẩn bị mẫu và gửi đến trung tâm phân tích, protein thô trong mẫu sẽ được
định lượng bằng phương pháp Kendan (Kjeldahl). Phương pháp này chỉ có ý
nghĩa dùng để kiểm tra lại hàm lượng protein thô trong mẫu.
-

Sau khi có kết quả từ trung tâm phân tích, ta rút ra nhận xét và đưa ra kết luận
hàm lượng protein thô có trong mẫu thức ăn gia súc. Đồng thời đánh giá độ
nhanh - nhạy và chính xác của máy phân tích ANALYZER SQF-505.

Trang 6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Cấu trúc bậc một:
Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên chuỗi
polypepetide. Đầu mạch polypeptide là nhóm amin của axit amin thứ nhất và
cuối mạch là nhóm cacboxyl của axit amin cuối cùng. Cấu trúc bậc một của
protein thực chất là trình tự sắp xếp của các axit amin trên chuỗi polypeptide.
Cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các axit amin
trên chuỗi polypeptide sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi
polypeptide, từ đó tạo nên hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính
chất cũng như vai trò của protein. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axit
amin có thể dẫn đến sự biến đổi cấu trúc và tính chất của protein.

Trang 8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Cấu trúc bậc hai:
Là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptide trong không gian. Chuỗi
polypeptide thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và
cấu trúc nếp gấp β, được cố định bởi các liên kết hyđro giữa những axit amin ở
gần nhau. Các protein sợi như keratin, Collagen... (có trong lông, tóc, móng,
sừng) gồm nhiều xoắn α, trong khi các protein cầu có nhiều nếp gấp β hơn.
Cấu trúc bậc ba:
Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành từng búi có
hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein. Cấu trúc không gian này có vai
trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein. Cấu trúc này lại đặc
biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptide. Chẳng hạn
nhóm -R của cystein có khả năng tạo cầu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của prolin


chẳng, gân. Keratin tạo nên cấu trúc
chắc của da, lông, móng. Protein tơ
nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững
của tơ nhện, vỏ kén

Xúc tác sinh học: Các Enzyme thủy phân trong dạ dày
Protein Enzyme

tăng nhanh, chọn lọc phân giải thức ăn, Enzyme Amylase
các phản ứng sinh trong nước bọt phân giải tinh bột

Trang 10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

hóa

chín, Enzyme Pepsin phân giải
Protein, Enzyme Lipase phân giải
Lipid
Hormone Insulin và Glucagon do tế

Protein Hormone

Điều hòa các hoạt
động sinh lý

kinh) và truyền tín hiệu
Albumin lòng trắng trứng là nguồn
cung cấp axit amin cho phôi phát

Protein dự trữ

Dự trữ chất dinh

triển. Casein trong sữa mẹ là nguồn

dưỡng

cung cấp Acid Amin cho con. Trong
hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ
cần cho hạt nảy mầm

Trang 11


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

2.1.4. Sự biến tính của protein:
Khái niệm sự biến tính:
Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý như tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơ
học... hay tác nhân hóa học như axit, kiềm mạnh, muối kim loại nặng,... các cấu
trúc bậc hai, ba và bậc bốn của protein bị biến đổi nhưng không phá vỡ cấu trúc
bậc một của nó, kèm theo đó là sự thay đổi các tính chất của protein so với ban
đầu. Đó là hiện tượng biến tính protein. Sau khi bị biến tính, protein thường thu

C3H6N6, danh pháp theo IUPAC là 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine.
Về thuật ngữ, theo tiếng Đức từ Melamine xuất phát từ hai thuật ngữ hóa học
kết hợp lại đó là Melam (là một sản phẩm dẫn xuất sau khi chưng cất amoni
thiocyanat) và Amin.
Melamine là trime của cyanamid, giống như cyanamid, phân tử của chúng
chứa 66% nitơ theo khối lượng.
Melamine được chuyển hóa từ cyromazine trong cơ thể của động thực vật.
Melamine kết hợp với axit cyanuric tạo thành melamine cyanurat.
Trang 12


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

2.2.2. Tổng hợp:
Melamine được Liebig tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1834. Đầu tiên canxi
cyanamid được chuyển thành dicyandiamid sau đó đun nóng đến trên nhiệt độ
nóng chảy để tạo thành melamine. Tuy nhiên, hiện nay các quy trình sản xuất
melamine trong công nghiệp đều dùng urê theo phương trình phản ứng sau:
6 (NH2)2CO → C3H6N6 + 6 NH3 + 3 CO2

(2.1)

Phản ứng được diễn giải theo hai bước sau.
Đầu tiên urê phân hủy tạo thành axit cyanic và ammoni, đây là phản ứng thu
nhiệt:
6 (NH2)2CO → 6 HCNO + 6 NH3

(2.2)

Bộ Y tế đã chấp nhận ngưỡng melamine trong thực phẩm dành cho trẻ em
dưới 36 tháng tuổi không vượt quá 1mg/kg thực phẩm (1 ppm). [8]
Bộ NN&PTNT đã chấp nhận ngưỡng 2,5mg/kg trong nguyên liệu và thức ăn
chăn nuôi (2,5ppm). [9]
2.4. Các phương pháp phân tích đạm và melamine
2.4.1. Phương pháp phân tích đạm [10]
Định lượng Protein bằng phương pháp Lowry
+ Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng màu của protein và thuốc thử Folin, cường
độ màu của dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ protein, và dựa vào đường
chuẩn của protein, có thể tính được hàm lượng protein của mẫu nghiên cứu.
Định lượng Protein bằng phương pháp Coomassie Brilliant Blue G – 250

Trang 14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

+ Nguyên tắc: Phương pháp này dựa vào sự thay đổi màu xảy ra khi
Coomassie Brilliant Blue G – 250 liên kết với protein trong dung dịch axit.
Dạng proton hoá của thuốc nhuộm Coomassie Blue có màu đỏ da cam.
Thuốc nhuộm liên kết chặt chẽ với các protein, tương tác với cả nhóm kỵ
nước và các nhóm mang điện tích dương trên phân tử protein. Trong môi
trường của các gốc mang điện tích dương, sự proton hoá không xảy ra và có
màu xanh xuất hiện.
Định lượng Protein bằng phương pháp quang phổ
+ Nguyên tắc: Phát hiện và đo protein: Phương pháp đơn giản nhất để đo
nồng độ protein trong dung dịch là độ hấp thụ tia cực tím của nó. Nếu
protein tinh sạch thì nồng độ tuyệt đối của nó được tính theo giá trị được đo.