HÀ DUY ÊN T (Chủ bién) Phân tích Hóa học thực phẩm NFỈÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NÔI - 2009 M Ụ C LỤC LỜI NÓI Đ ÀU CHƯƠNG G IỚ I TH IỆU 11 1.1 MỘT SƠ THÀNH PHÀN HĨA HỌC THựC PHÂM 12 1.1.1 NUÓC 12 1.1.2 THÀNH PHÂN DINH DƯỠNG CỦA THựC PH Á M 12 1.1.3 CÁC THÀNH PHÀN HÓA HỌC KH Á C 14 1.4 MỘT SỐ THÀNH PHÂN GÂY NGỘ Đ ộ c 16 1.2 PHÂN TÍCH THÀNH PHÂN HĨA HỌC THựC PH ẨM 18 1.2.1 LÁY MÃU VÀ BẢO QUẢN M Ẫ U 18 1.2.2 XỬ LÝ M Ã U 19 1.2.3 LỰA CHỌN KỸ THUẬT PHÂN T ÍC H .20 1.2.4 ÁP DỤNG CÁC KỸ THUẬT PHÂN TÍC H .20 1.2.5 XỬ LÝ SÓ LIỆU .24 CHƯƠNG NƯ ỚC 26 2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ HÀM LUỢNG N ước, HOẠT Độ N ớc, ĐƯỜNG ĐẢNG NHIỆT HẤP T H Ụ 26 2.2 Sự CÀN THỈÊT PHẢI XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG N c 29 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG N c VÀ HOẠT Đ ộ N c TRONG T H Ụ t PHẮM .' ' 30 2.3.1 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG N c TU Y Ệ T Đ Ó I 30 2.3.2.PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HOẠT Đ ộ N c CỦA THựC PHÁM 33 2.4 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG ĐẢNG NHIỆT HẤP THỤ VÀ PHẢN HÁP T H Ụ 35 CHƯƠNG PRO TEIN 39 3.1 ĐẠI CƯƠNG VÈ NGHIÊN c u CÁU TRÚC PHÂN TỬ PROTEIN 39 3.2 MỘT SỐ TÍNH CHẢT QUAN TRỌNG CỦA PROTEIN 40 3.2.1 KHĨI 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, s ự 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 ’ „49 3.3.THỤ’C HÀNH 53 CHƯƠNG ENZIM 64 4.1 GIỚI TH iỆU 64 4.2 MỘT SÓ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HOẠT L ự c E N Z iM 67 4.2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐO Đ ộ 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 Đ ộ LIÊN T Ụ C .68 4.2.6 PHƯƠNG PHÁP SẮC K Ý 68 4.2.7 PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 69 4.2.8 NHŨÌ^iG ĐIỀU L u Ý KHI XÁC ĐỊNH HOẠT Đ ộ E N Z IM 71 4.2.9 CHUÂN BỊ DUNG DỊCH ENZIM ĐẺ XÁC ĐỊNH HOẠT Đ ộ 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 A M ILA 2A TRONG CÔNG NGHIỆP ; ^ 80 4.3.3 XÁC ĐỊNH HOẠT L ự c ENZIM XENLULAZA 94 4.3.4 ENZIM C A T A L A Z A 98 4.3.5 ENZIM PEROXIDAZA 99 4.3.6 ENZIM L IP A Z A 102 4.3.7 XÁC ĐỊNH HOẠT L ự c ENZ1M TRONG NÂM MEN BÁNH M Ì 105 CHƯƠNG G L U X IT 111 5.1 ĐỊNH LƯỢNG GLUXIT BẤNG PHƯƠNG PHÁP s o M À U 111 5.1.1 N G U Y Ê N T Ấ C 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 H ÀN H 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 K Ý 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 K H Ì 142 5.5 XÁC ĐỊNH GLUXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP E N Z IM 143 5.5.1 ĐỊNH LƯỢNG CÁC O ZA 143 CHƯƠNG LIPIT 149 6.1 GIỚI THIỆU .149 6.1.1 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẨT CỦA DÂU M Ỡ 150 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 T H ự C H À N H 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 CƠNG NGHỆ 183 CHƯƠNG 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 BẰNG CHU>JG CÁT ' 190 7.2.3 PHƯƠNG PHÁP TRÍCH L Y .192 7.2.4 PHƯƠNG PHÁP LlKENS - NICKERSON 195 7.2.5 CÔ Đ Ặ C 196 7.2.6 PHƯƠNG PHÁP PHÂN ĐOẠN VÀ NHẬN BIÉT .197 7.3 PHẦN THỰC H À N H 199 CHƯƠNG VITAMIN 205 8.1.GIƠ1 THIỆU 205 8.2 CAROTEN VÀ VITAM IN A 206 8.3 N H Ó M V I T A M IN c , BI VÀ B 211 CHƯƠNG A L CAL OI T VÀ PHENOL 9.1 222 CÁC CHÁT A L C A L O IT 222 9.1.2 NGUYÊN TẮC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIÊT ALCALOIT TÙ' THựC V Ậ T 223 9.1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG ALC ALO IT 224 9.1.4 PHÀN THỰC H À N H 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 H À N H 233 CHƯƠNG 10 MỘT SỐ CHẤT v ô c GÂY ĐỘC 241 10.1 U lố l THÌỆU 241 10.2 THỰC H À N H 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 T ỔN D VÀ NHIÊM TẠP ĐỘC T ố 271 11.1.GIỔl TH IỆU 271 11.2 D LƯỢNG THUÓC BẢO VỆ THựC VẬT 271 11.2.1 GIỚI TH IỆ U 271 11.2.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍC H 272 11.2.3 THỰC H ÀN H 275 11.3 CHÁT KÍCH THÍCH TÃNG TRƯỜNG 277 11.3.1 GIỚI TH IỆU 277 11.3.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN T ÍC H 277 11.3.3 THỰC HÀNH 277 11.4 CHẤT KHÁNG SINH .279 11.4.1 G iớ i TH IỆU 279 11.4.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN T ÍC H 280 11.4.3 THỰC HÀNH 282 11.5 CHẤT DIỆT KH U ÂN 285 11.5.1 GIỚI TH IỆU ' 285 11.5.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN T ÍC H 285 11.5.3 THỰC HÀNH 288 11.6 ĐỘC TÓ VI N Á M 293 11.6.1 GIỚI TH IỆU 293 11.6.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN T ÍC H 293 11.6.3 THỰC HÀNH 297 11.7 MỘT SÓ THÀNH PHÂN K H Á C 301 11.7.1 GIÓI TH IỆU 301 11.7.2 CHÁT 3-MCPD VÀ M E LA M IN 302 11.7.3 NITRIT, NITRAT VÀ SO2 302 11.7.4 THỰC HÀNH .306 TÀI LIỆU T HA M KHẢO 10 321 Chươỉìg GIỚI THIỆU Thực phẩm sản phẩm có nguồn gốc từ động, thực vật mà người dùng để ăn, uống cho nhu cầu sống, vận động phát triến thể Thực phẩm loại sản phẩm phố biến liên quan đến hoạt động sống người Hầu hết đồ ãn, đổ uống mà người sử dụng gọi thực phẩm Thực phẩm có thuộc tính đặc Irưng mặt lý học, hố học, hoá lý, hoá sinh, sinh học cảm quan Hầu hết đặc tính có nguồn gốc từ ngun liệu chế biến bổ sung vào hay sinh bị nhiễm trình trổng trọt, chăn ni, chế biến Ngồi ihành phần dinh dirỡng số thành phần đặc trưng sản phẩm, thành phần bổ sung với mục đích lạo cấu trúc lính chất cảm quan, số thành phần hóa học bị nhiễm vào thườiig ỉdìơng mong muốn V ì việc phân tích tồn diện ihành phần hóa học phụ gia llìực phẩm quan trọng để đánh giá chất lượng sản phẩm Q trình phân lích thực nghiêm ngặt lừ khâu nguyên ỉiệu đến trình chế biến, bảo quản phân phối sản phẩm tới lay người tiêu (lùng Tất Ihuộc tính lý, hố, sinh thành phần thực phấm được, biểu diễn đirợc dạng thông số cụ Việc phân tích, đo đạc định lượng ihành phần hóa học thực phấm ngày trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm nghiên cứu tạo sản phẩm Cùng với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, phương pháp phân lích ngày phát triển hơn, đại có độ xác cao hơn, góp phần đắc lực cho việc kiểm tra chất lượiig quản lý sản xuất 11 1.1 MỘT SỐ THÀNH PHẦN HĨA HỌC THỰC PHẨM Trong khn khổ cùa giáo trình này, chúng tơi giới thiệu phương pháp phân tích thơiig dụng để phân tích sơ' thành phần hóa học thực phẩm 1.1.1 NƯỚC Nước thành phần quan trọng lioạt động sống lế bào động thực vật K hi sơ chế chế biến thành sản phẩm thực phấm tùy loại thực phẩm mà hàm lượng nước khác Ngũ cốc từ 10 - 20%, th ịt từ 60 - 70%, rau từ 80 - 95% Nước không cung cấp lượng giữ vai trò ổn định hàm lượng nước, ổn định cấu trúc đặc trưng sản phẩm Trong thirc phẩm nước dạng liên kết dạng tự Nước tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển làm hỏng thực phẩm xác định hàm lượng hoạt độ nước thực phẩm quan trọng 1.1.2 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG CỦA THựC PHẨM Thành phẩn dinh dưỡng thực phẩm chất trực tiếp tham gia vào sinh trường, phát triển thế’ sinh lượng q trình tiêu hóa Con người tồn phát triển nhờ chất dinh dưỡng Các chất dinh dưỡng bao gồm: • Protein Protein thành phần cùa thực phẩm nguồn gốc động vật thịt, cá, trứng mộl số thực vật loại đậu l ’heo mức tiêu thụ thực phẩm thông thường, prolein cung cấp khoảng 10-15% lượng Năng lượng Ig protein cung cấp khoảng 4,0 kcal cấu tạo, protein polime phân tử lớn chủ yếu bao gồm axit amin kết hợp với qua liên kết peptit K hối lượng phân tử Protein khoảng từ mười nghìn đến hàng trăm nghìn dalton lớn Các phân tử có dạng hình cầu dạng hình sợi Hai dạng phân tử có số tính chất khác nhau, dạng hình cầu tan nước dung dịch muối lỗng, hoạt động mặt hố học, hầu hết nhóm có hoạt tính xúc tác hoạt tính enzim M ỗi enzim có khả xúc tác cho số phản ứng định 12 Hoạt động xúc tác cùa enzim tính thơng qua tốc độ chun hố chất tốc độ tích tụ sản phẩm tạo thành Bàng 1.2a cho hàm lượng protein số loại thực phẩm Báng 1.2a Hàm lượng protein số thực phẩm Nhóm thịt, cá, sữa Hàm lượng (%; 21 20 -2 22 19,8 -2 -1 ,8 ,5 - ,9 Thịt bò Thịt gà Thịt lợn Gan bò Gan lợn Cá Trứng Sữa bị • Nhóm đậu, lương thực Hàm lượng (%) 36,8 24,3 Đậu tương Lạc Đậu xanh Đậu Hà Lan Bột mì Ngơ Gạo nếp Gao tẻ 22 21,6 ,8 -8 - 10 8,2 7.6 G luxit G lu xit thành phần thực phẩm nguồn gốc thực vật, thường tồn dạng monosacarit polysacarit G luxit chiếm tới 80-88% chất khô thành phần dinh dưỡng quan trọng chủ yếu phần ăn G luxit cung cấp khoảng 65-70% lượng khấu phần ăn thông thường, nảng lượng cung cấp từ Ig kcal G luxit cấu tạo từ nguyên tử c, H, o Các monosacaril (đường đơn) dễ tan nước, có vị ngọl Bảng 1.2b cho hàm lượng g lu xit số thực phẩm quan trọng Bảng 1.2b Hàm lượng gluxit tổng số số thực phẩm Nhóm lương thực 74,9 76,2 70,0 36,4 28,5 Gạo nếp Gạo tẻ Ngô Sắn tươi Khoai lang • Hàm lượng (%) Nhóm đậu, Đậu Hà Lan Đậu côve Đậu xanh Chuối tiêu Gấc Hàm lượng (%) 50,0 45,0 35,6 22,4 10,5 L ip it L ip it hay gọi chất béo thành phần mỡ động vật, dầu thực vật có nhiều m ộl số thực phẩm nlur thịt, trứng, sữa, phomat L ip it thành 13 phần có giá trị dinh dưỡng cao thức ăn giàu lượng, lượng cung cấp đơn vị khối lượng chất béo lớn gần gấp lần m ộl đơn vị khối lượng tương đương cỉia g liix it protein Ig lip it cung cấp kcal Ig protein Ig g luxit chi cho kcal cấu trúc hóa học lip it hỗn hợp ester của glycerin axit béo Hàm lượng lip it số thực phẩm cho bảng c Bảng 1.2c Hàm lượng lipit số thực phẩm Thịt, cá, sữa Thịt lợn Trứng gà Thịt gà Sữa bò tươi Thịt bò Gan lợn Cá chép Hàm lương % 21.5 11.6 7.5 4,4 3.8 3.6 3.6 Hat dầu đâu Hướng dương Cùi dừa Lạc nhân Đậu tương Đậu côve Đậu Hà Lan Đàu xanh Hàm lương % ,3 -6 ,5 ,9 -7 ,0 ,2 -6 ,7 23,5 1,7 1,3 1,0 1.1.3 CÁC THÀNH PHẦN HĨA HỌC KHÁC • Chất thơm Chấl thơm tổ hợp chất hóa học có sản phẩm thực phẩm, bay làm cho khứu giác cảm nhận mùi Các chất hóa học bao gồm hợp chất amin, hợp chất dị vòng, cacbuahydro, tecpen, rượu, aldehyt, xeton Những chất thơm đóng vai trị chủ yếu đánh giá chất lượng cảm quan thực phẩm, chúng có nguồn gốc từ nguyên liệu sinh trình chế biến thực phám cho phép xác định mùi đặc trưng sản phẩm • Vitam in Vitam in nhóm chất hữu có phân tử tương đối nhỏ, cần cho thể sống sinh trưởng liều lượng nhỏ Trong thể, vitam in đóng vai trị chất xúc tác sinh học Đặc trưng cùa vitam in thay lần lượng cung cấp vitam in khơng đáng kể Các vitannin có cấu trúc tính chất khác Người ta phân vitam in thành hai nhóm, nhóm tan nước nhóm tan chất béo Vitam in có nhiều loại thịt, cá, trứng, sữa, lương thực, rau hoa Hàm lượng sô' vitam in thực phẩm cho bảng 1.3 14 Báng 1.3 Hàm lượng vitamin số thực phẩm Thực phẩm Thịt lợn Gan lợn Gan vịt Trứng gà Gạo tẻ Gạo nếp Cà chua Cải sen Đậu xanh Hành Cam Đu đủ chín • Caroten 2,00 0,30 0,06 6,00 0,30 1,5 Hàm lương vitamin (mg%) B B 0,01 0,53 0,16 6,0 0,4 2,11 2,96 0.44 1,28 0,16 0,31 0,70 0,12 0,04 J4 0,06 0,06 0,04 0,05 0,10 0,72 0,15 0,03 0,10 0,08 0,03 0,02 0,02 pp 2,7 16,2 9,1 0,2 1,9 2,4 0,5 0,8 24 1,0 0,2 18 40 51 60 40 54 A lca lo it phenol Hợp chất alcaloit phenol chất kích thích có nhiều chè, cà phê, cacao, cơca thuốc Tính chất đặc trưng cúa hai nhóm chất tính kích thích hệ thần kinh trung ưcoig, ảnh hưởng đến hoạt động hệ tuần hồn hệ hơ hấp - Trong phân tử hợp chất alcaloit có nhân dị vịng, có chứa nitơ có mùi, vị đặc trưng K h i dùng thực pliấm có chứa alcaloit, hệ thần kinh bị kích thích mạnh, tăng cường hoạt động cỉia tim, bắp lăng cường hô hấp - Phenol thực vật nhóm hợp chất hữu có màu sắc, m ùi, vị đặc trưiig cho sản phẩm V ị đắng hợp chất phenol số sản phẩm có tác dụng nâng cao giá trị cho sản phẩm Trong trình chế biến hợp chất phenol biến đổi tạo màu đặc trưng cho sổ sản phẩm • Chất khống Trong thực phẩm, chất khống có hàm lượng khơng lớn có vai Irị quan trọng tham gia vào thành phần cấu tạo số chất hữu Trong sơ' nhiều chất khống kể đến số cliất sau: 15 - Natri nguyên tố quan trọng xây dựiig chuyển hoá hầu hết thực phấm tiêu thụ dạng tự nhiên chứa natri (bột, quả, rau, thịt, cá) Những thực phám qua chế biến lại chứa nhiều natri bố sung muối ăn vào trình chế biến bánh m ỳ, phomat, giăm - K ali có mặt hầu hết loại thực phẩm Thực phẩm chứa nhiều Na K bánh mì, thịt, sữa, khoai tây, cà chua - M a n g ie có nh iề u thực p h ẩ m Iiguồn g ố c thực vật n h cacao, ngũ cốc - Canxi chất khống có tỷ lệ cao thể Ngồi chất vơ mức đa lượng thực phấm cịn chứa số chất vơ mức vi lượng nhimg cần thiết cho hoạt động thể Các chất giúp cho có sức khoẻ tốt Trong phần thức ăn hàng ngày thường chứa đù nhóm chất vi lượng Trong sơ' chất vi lượng quan trọng kể đến kẽm, đồng, mangan, molipden, iod, flo, kể asen, bor vanadi 1.1.4 MỘT SỐ THÀNH PHẦN GÃY NGỘ ĐỘC THựC PHẨM Ngồi thành phần hóa học nêu tham gia vào việc cấu thành nên cấu trúc đặc trưng loại thực phám, cịn có thành phần khác không tham gia cấu thành đặc trưng thực phẩm Những thành phần tích lũy q trình trồng trọt, chăn ni, chế biến, bổ sung bảo quản, có khả gây độc hại cho người cịn có tồn dư sản phẩm trước tiêu thụ Các thành phần dó là: • Chất vô gây độc M ột sô' chất sau có thực phẩm gây độc cho thể, kim loại nặng như; đồng, chì, kẽm, thiếc, hợp chất chứa asen, hợp chất chứa flo Nguồn gốc chất nhiễm tạp từ nguyên liệu trổng trọt, chăn ni, bao bì bảo quản thiết bị sản xuất nhiễm vào thực phẩm Khi ăn phải sản phấm chứa chất độc có triệu chứng nơn mửa, nhức đầu, rối loạn liêu hố dẫn đến tử vong 16 • Độc lố tự nhiên lYong thức ăn tự nhiên vốn có chất gây bệnh mạnh kinh niên Mạc dù người la dán dan biết loại irừ thức ãn có hại Điểu (ló tiêu íhụ với sớ lượng lớn khồng chọn lọc Ví dụ khoai làv vốn có nhiéu salanin lạp Iriiii” \'ỏ củ (cM iig-sê-gây-ta-etóng nliiíc-dáu, tiêu chảy,-ẳa sịì, rối loạn thán kinh mè đờ đản) Có vài loại thức ăn mang đến nậi loạn, hôii mê cà độc dược m ộl sơ' lồi cá độc Bảng l A cho ví dụ ihực phám có nguy^cơgây độc ; I B 1.4 Một số ioại độc tố tự nhiên thực phẩm Thực phẩm Độc tố Thực phẩm Độc tố 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 kháng sinh j f l ồện lượng thuốc trìr sâu, diệt cỏ, diệt côn trùng dùng irong nghiệp lớn Mặc dù thực quy trình đảm bảo an tồn caiệh tác nơng nghiệp ohưng ch ỉ giảm thiểu lượng tồn dir sản phẩm Iih^ng lượng tổn dư mức cao cho phép Vì phải thường xuyOn kiểm tra để kiểmfS0 át nghiêm ngặt lượng tồn dư ihuốc trừ sâu, diệt cỏ 'I rong chãn nuôi gia súc, gia cầm nuôi thủy sản, việc s iụ n g kháng sinh trị bệnh cho vật nuôi tránh khỏi Nhimg việc sử dụng không phù hợp, để lại lượng tồn dư lớn kháng sinh gây nlũmg nguy tạo ệi mầm bệnh agười Ngoài lượng kháng sinh tồn dư ngun liệu cịnịánli hưởng clến sơ' q trình chế biến V'i xác dịnh lượng tổn dư iTÌ iy cđii tliiê ị • Thoốc k íd i thích tăng trưởng 'rhuốc kích thích tâng trường sử dụng phổ biến thông qua việc trộn vào thức ăn chăn nuôi đế làm tăng trọng cho vật ni nhanh chóng Khi dùng thuốc tàng trọng, vật ni chóng lớn, nhanh đưa vào giết, mổ chế biến nên thuốc 17 tăng trưởng chưa kịp phân hủy, lượng tồn dư nhỏ ảnh hưởng lớn tới sức khỏe liêu dùng • Độc tô' sinh học Các độc tố sinh học nhiễm khuẩn, nhiễm virut, nhiễm nấm ihực phẩm gây hậu khôn lường cho người tiêu dùng Do việc phân tích kiểm sốt thành phần độc tố nhiệm vụ quan trọng công tác đảm bảo chất lượng vệ sinh an toàn cho sản phẩm thực phẩm • Các loại độc tố khác Các độc tơ' thực phẩm cịn có ngun nhân từ phụ gia phụ gia tạo màu, tạo vị, chất bảo quản, chất tẩy trắng, tẩy rửa, diệt khuẩn, đặc biệt chất sinh trình chế biến chất bổ sung để cải thiện tính chất lại có tính độc (như 3-MCPD, melamin) 1.2 PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HĨA HỌC THỰC PHẨM Lấy mẫu lựa chọn quy trình phân tích quan trọng phân tích thực phẩm Quy trình phân tích thường tiến hành sau: lấy mẫu (thu thập, bảo quản), xử lý mẫu (chiết, làm giàu, tách làm sạch), phân tích định tính và/hoặc định lượng (sử dụng kỹ thuật khác sắc ký, phổ) 1.2.1 LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU Bước phân tích thực phẩm lấy mẫu Mẫu lấy ngẫu nhiên theo hệ thống cho mẫu mang lính đại diện, khơng bị nhiễm bẩn xử lý hợp lý nhằm Ihu kết phàn tích ý nghĩa Đối với loại sản phẩm tùy thuộc vào đặc tính riêng biệt mà có quy định cho việc lấy mẫu khác Lấy mẫu nói chung thường nhằm mục đích sau; Kiểm tra trình sản xuất Kiểm tra nghiệm thu Xác định đặc trưng lô 18 Để tiến hành phép thừ Đánh giá thị trường Trong phân tích với mục đích quản lý chất lượiig thực phẩm, phương pháp lấy mẫu yêu cầu có kế hoạch cụ thể địa điểm lấy mẫu, vị trí lấy mẫu kỹ thuật lấy mẫu phù hợp với tính chất sản phẩm Địa điểm lấy mẫu: lấy mẫu nơi bảo quản, bốc dỡ hay vận chuyển, điểm (hoặc sau lừiig thiết bị) trình sản xuất, điểm nhập nguyên liệu xuất thành phẩm Kiểm tra sơ lô sản phẩm: kiểm tra sơ tính đồng lơ hàng V ị trí lấy mẫu: lấy ngẫu nhiên cần làm để sản phẩm lấy không bị dây bẩn Dụng cụ lấy mẫu: loại sản phẩm khác nhau, hình dáng loại dụng cụ lấy mẫu khác dựa vào liêu chuẩn phù hợp cho loại sản phẩm riêng biệt Các dạng lấy mẫu: tùy theo loại mặt hàng mà quy định lấy mẫu cho phù hợp, dễ đại diện, dễ phân tích mảu chất rắn, chấí lỏng chấl khí Mẫu khơng phân lích cần bảo quản để tránh phân hủy điều kiện nhiệl độ, độ ẩm, oxy ánh sáng thích hợp M ột cách bảo quản đơn giản mẫu đựng hộp kín giữ tủ lạnh Dụng cụ chứa mẫu phải khô, tiệt trùng không dễ vỡ 1.2.2 XỬ LÝ MẪU Mẫu thực phẩm thường chiết, tách đạc trước phân tích Vì mẫu Ihực phẩm có thành phần phức tạp, chứa nhiều chất khác không đồng Mặt khác, hàm lượng chất phân tích đơi q thấp khơng phù hợp với phân tích trực tiếp nên phải loại bỏ thành phần có khả nàng ảnh hưởng tới kết V ì vậy, mẫu cần phải phân lập, tách làm giàu hợp phần mẫu cần 19 phân lích Cần lưu ý tránh nhiềin bẩiì thav đổi thành phầii máu SUỐI trình xử lý bảo quản lĩìáii, troĩig trưởng hợp pliân tích hrựng vcì Các bước xử lý phổ biến bao gồm: chưng câì, lọc, kết tủa Nlìữns mầu phức lạp cần plìãi dơng hóa, Iighicn xử lý 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 K ỹ thuật phản tích lựa chọn dựa tiêu chí sau: I klìa nảng liến hành phân tích: cỡ inẫu, hóa chất, ihiếl bị, giá thành, trạng thái cuối mảu: yêu cầu bản: độ xác, độ nhạy, độ đặc hiệu, giới hạn phát hiện, độ lạp lại; I -i thao tác; an tồn, đơn giản, riít ngắn thời gian phân tích; -| tình trạng kỹ thuật: phương pháp thức, phương pháp ^hịiig thí nghiệm Các phương pháp thức phát triển nghiên cứu hồn thiện đê so sánh giỊía phịng ih í nghiệm Các phương pháp thức bao gồm phương phập tiêu chuán TC VN , ISO, A O A C , A A C C , AOCS Tuy nhiên nhiổu kỹ thuậi phan tích khơng phải phương pháp tiêu chuẩn khơng áp cỊụng cho sô' mẫu định Trong nhữiig trường hợp này, phương phitp phịng thí nghiệm đirợc sử dụng qua kiểm định 1 ÁP DỤNG CÁC KỸ THUẬT PHÂN TÍCH I G íc jphircfng pháp phân tích truyền thống phân tích trọng lirợiig hóa học vẩn đ ifỊjt sử dụng phân tích thực phẩm Tuy nhiên phân tích hợp chất V(Ề hàm jirợng thấp cần độ xác cao phương pháp ịỊhân tích cơng cụ ngày chiếm ưu Có nhiều kỹ thuật phân tích thực phấm dựa nguyên lý sắc ký, quang phổ, vật lý sinh học 20 1.2,4.ỉ Các phuơtỉg pháp phán Ííclì hóa học Nhóm phương pháp hỏa học chủ yếu clựa pluiiì ứng hóa học dụng cụ thiết bị đơn gián đế phán tích chất Các phương pháp dời sớm, thường dùng đế xác dịnh nhimg lượng lớn, iượng vừa lượng không nhỏ ệẩc chất LẬÂ.2, Các kỹ thuật p h ổ ; • ựv, V iSy huỳnh quang PhÌỐ cực tím ánh sáng trơng thấy hấp thụ xạ sử^ụng phòng thjf nghiệm từ nhiều năm Các cấu tử cẩn phân tích mẫu lịhực phấin hấp thụ cíực tím (Ư V ) ánh sáng trơng thấy (Vis) phân tícỊi bước sóng đặcĩ trưiig quang phổ khơng có chất ảnh hưỏìig pịìổ huỳnh quang lìl^ạy phổ UVA^is Nhiều phân tử hĩai huỳnh quang, bặo gồm vi khuẩn văị số dư lượng thuốc bảo vệ thực vật tạo phổ huỳnh quang dây sở để chất tạp nhiễm thực phẩm [ • Ị ữ n g ngoại (infrared) Nhiều nhóm phân tử hấp thụ ánh sánghồngngoại bước sónậ dải hồng ngoại với vùng bước sóng đặc trưiig đần tới khả xácđịnh xáệđịnh hợp chất K ỹ thuật phát triển nhiều nãm m rộng ứng ểụng nđm gần Phương pháp phd hồng ngoại FTIR 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 kỹ thuật khác khống phải xử lý phá mẫu trước phân tích < • Phố hấp thụ ngun tử \ Qiiang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) dựa hấp thụ xạ llV - V is hợp Bhất vô nguyên tử hóa, phổ phát xạ (A E ^) sử dụng phát xạ Ặ a xạ mầu Mẫu tro hóa, hịa tan nước axit ịỗng, làm bay Trorig ẤAS, mẫu ngiiyẽn tử hóa nebulizer Hoặc bang lò nung Kỹ thuật áp dụng để phân tích hợp chất vơ có mầu thực phấm 21 • P h ổ khối (MS) 9- Nguyên tắc khối phổ phân lử ion hóa phân mảnh thành mảnh có cấu trúc khác tách tỷ số khối lượng điện tích chúng (m/z) sở từ trường điện trường Gác ion tạo cách thêm hay bớt điện tích chúng (loại bị electron, proton hóa ) Sau chúng tách theo tỷ số m/z phát chuyển thành tín hiệu điện, từ cung cấp thơng tin khối lượng cấu trúc phân tử hợp chất, L Sắc ký Sắc ký ỉà kỹ thuật tách, phân ly phân tích chất dựa vào phân bố khác chúng pha động pha tĩiìh K h i tiếp xúc với pha tĩnh, cấu tử hổn hợp phân bố pha động pha tĩnh tương ứng với tính chấl chúng (tính hấp phụ, tính tan ) Trong hệ thống sắc ký có phân tử pha động chuyển động dọc theo hẹ sắc ký Các chất khác có lực khác với pha động pha tĩnh Trong trình pha động chuyển động dọc theo hệ sắc ký hết lớp pha tĩnh đến lớp pha tĩnh khác, lặp lặp lại trình hấp phụ, phản hấp phụ Hệ chất có lực lớn với pha tĩnh chuyển động chậm hcrn qua hệ thống sắc ký so với chất tương tác yếu với pha Nhờ đặc điểm mà người ta tách chất qua q írình sắc ký Các kỹ thuật sắc ký sử dụng rộng rãi phân tích thực phẩm sắc ký khí (gas-chromatography, GC) sắc ký lỏng hiệu cao (high períormance liquid chromalography, HPLC) Chúng đóng vai trị phân tách để chuẩn bị cho q irình phân tích kết nối với thiết bị khác khối phổ (mass spectrometry, MS) Sắc ký khí ứng dụng phân lích chất bay bền nhiệt, phù hợp với phân tích hợp chấl khồng phân cực Tuy nhiên dẫn xuất hóa hợp chất phân cực trước đưa vào phân tích sắc ký khí Ngược lại HPLC phù hợp với phân tích axit amin, peptid, đường vitamin • Sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) Ngày nay, HPLC thiết bị phân lích thực phẩm phổ biến sơ' kỹ thuật phân tích đại HPLC dùng phân tích cấu tử thực phẩm 22 khơng bay Việc phân tích định lích thường kiểm dịnh Iihờ chất chuẩn theo thủ tục tiến hành song song; phân tích định lượng thường liến hành theo thủ tục cùa phương pháp đường chuẩn với việc đo chiểu cao diện tích pic sắc ký Dựa vào tính chất pha tĩnh dung mối, người ta chia HPLC thuận pha HPLC đảo pha H PLC thuận pha có pha tĩnh chất hấp phụ phân cực, pha động dung môi không phân cực HPLC đảo pha sử dụng phổ biến với pha tĩnh không phân cực, pha động dung môi phân cực nước hỗn hợp nước-dung m ôi hữu cơ, ví dụ hỗn hợp nước-rượu, nước-acetonitryl, nướctetrạhidroíuran Để tăng khả tách chất hỗn hợp người ta dùng chương trình gradient với tỷ lệ dung m pha động đirợc thay đổi q trình phân tích V í dụ, trường hợp pha động hỗn hợp nước-methanol, q trình phân tích HPLC thường bắt đầu với 5% methanol, tăng tuyến tính tới 50% methanol 25 phút Chương trình gradient phụ thuộc mức độ kỵ nước cỉia chất phân tích, giúp tách hỗn hợp theo lực tương đối chất với thành phần pha động pha tĩnh K h i dùng chircfng trình nồng độ hỗn hợp dung môi methanol nước, thành phần kỵ nước trước dung mơi chủ yếu methanol (pha động kỵ nước) Thành phần ưa nước điều kiện methanol/nhiều nước Việc chọn thành phẩn pha tĩnh, pha động, chương trình gradient quan trọng phụ thuộc vào chất hỗn hợp chất cần phán tích Để chọn phưcmg pháp phân tích tối ưu, người ta tiến hành nhiều thí nghiệm với điều kiện khác để chọn điều kiện phân tích có khả nãng tách tốt • Sắc ký k h í (GC) Trong sắc ký khí pha động chất khí có nhiệm vụ đưa phân tử chất phân tích qua cột Các chất khí sử dụng khí hydro, nitrogen, helium, argon Việc chọn khí mang cần để ý đến detector sử dụng, độ tinh khiết khí mang yêu cầu tách, kỹ thuật kết nối phối hợp phương thức khác Khí mang dùng phải không thay đổi trạng thái lý hóa học qua máy sắc ký khí 23 Đõ chọn dược quy trình sác ký, cán pliải biết ngiión gơc tliành phần mẫu chọn dươc cột tách với pha tĩnh phù hợp clio có độ chọn lọc cao nhíú, bềii nliiệt, dường kính chiều dài cột tách tối ưu, chọn detector, k lií mang, diều kliiếii nliiệl độ cột lách Đê hạn cliếảnh hưởng chất khác mẫu tới kết C| pluui4íckrtìg(i giiUỉ dếii, chimg cất chiết 1'ặiig dung mơi Iroiig xử lý mẫu trước phán tích Ngồi rii^d ế tãng hiệu lá^h hợp chất có nhiệt độ bay khác lán píián tích, người ta diịng chircfng trình nhiệt độ Phương pháp có ưu điểm rút njgán thời gian phân I^ch ổn dịnh chiều cao chiềii rộng pic, áp dụng dể Ịlịliân lích mầu hẹlp chất thiên nhiên phức tạp Các chất sau tách ni khỏỉ cột sắc ký dược xái; định detector Hiện có gần 30 loại detector khác nhaịi, Iihinig có loại dttector phố biến là: deteclor dẫn nhiệt (TCD), cietector ion fct')a lửa (FID) vầ detector cộng kết điện tử (ECD) Ngoài khối phố (MS) đượcỊsử dụng detector dùng phân tích định tính, định lượng xác định pấu trúc phân tử chắt phân tích ' Phán tích định tính sắc ký khí chi cần pic khơng bị biến dạiịg nỉúều nhằm xác cậnh xác đinh pic, cịn phân tích định lượiig yẽuị cẩu đạt cao n h ịlđ ộ lặp lại, độ so sánh, dộ xác Để đáp ứng yêu cầaị dó, cần phải dảm l^io ổn định đủ lớn thông số cietector, độ tuyến Ịính ciia detector Đ Ì nhận biết xác định lượng vết độ nhạy cietector đóiig vai trị định ! K ỹ Ihuật sắc ký liên hợp sắc ký-khối phổ (GC-MS, GC-ịviS/MS, G C /G C -M Í, LC-MS, LC-M S/M S) phát triến nhanh n«y trở nên pliổ b iín irong phân tích thực phẩm Trong phần tiếp theo, c h íin | tơi nêu ứng ỉụng kỹ thuật phán tích thực phẩm phương diịộii kiểm sốt cliất litU ig thực phẩm nghiên cứu thành phần hóa học cíia thực phẩid 1.2.5 X Ử L Ý SỐ LIỆU Cho dù sử dụng phương pháp lấy mẫu tiên tiến đến ihì mẫu khơng đại diện tuyệt đối cho lô hàng Mật khác, khơng bao g iờ tiến hàiih phép phân tích mà kết thu lại hồn lồn khơng 24