ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT TẠO NGỌT TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT TẠO NGỌT TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118. LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THỊ ÁNH HƯỜNG Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thị Ánh Hường đã giao đề tài, nhiệt tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn GS. Peter C. Hauser, TS. Mai Thanh Đức và ThS. Bùi Duy Anh đã thiết kế lắp đặt và hỗ trợ các trang thiết bị cũng như tư vấn kỹ thuật trong quá trình thực hiện nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy cô trong Bộ môn Hóa Phân tích nói riêng và trong khoa Hóa học nói chung đã dạy dỗ, chỉ bảo và động viên tôi trong thời gian học tập tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn Nguyễn Thị Liên – sinh viên K56A khoa Hóa học đã đã phối hợp thực hiện nghiên cứu cùng với tôi. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn gia đình, các bạn học viên và sinh viên bộ môn Hóa phân tích đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu này. Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Học viên Nguyễn Đức Thắng MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1. Chất phụ gia thực phẩm 3 1.1.1. Giới thiệu chung về phụ gia thực phẩm 3 1.1.2. Phân loại phụ gia thực phẩm 3 1.1.2.1. Phân loại theo chức năng 3 1.1.2.2. Phân loại dựa trên sức khỏe người tiêu dùng 4 1.1.3. Những nguy hại của phụ gia thực phẩm 5 1.2. Tổng quan về chất tạo ngọt 5 1.2.1. Phân loại chất tạo ngọt 6 1.2.2. Giới thiệu chung về các chất phân tích: Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 7 1.2.2.1. Thông tin chung 7 1.2.2.2. Tính chất, ứng dụng và tác hại của Aspartam, Acesulfam kali, Cyclamat, Saccharin 8 1.2.3. Quy định về các chất tạo ngọt 10 1.2.4. Vấn đề sử dụng chất tạo ngọt trong thực phẩm hiện nay 11 1.3. Tổng quan các phương pháp phân tích 12 1.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS 12 1.3.2. Phương pháp phổ hồng ngoại chuyển hóa fourier (FT-IR) 12 1.3.3. Phương pháp sắc ký lỏng (HPLC) 13 1.3.4. Phương pháp điện di mao quản (CE) 15 1.4. Phương pháp điện di mao quản 17 1.4.1. Cấu tạo của một hệ CE cơ bản 17 1.4.2. Các kỹ thuật bơm mẫu trong CE 19 1.4.3. Các đại lượng trong phương pháp điện di mao quản: độ điện di, tốc độ điện di và thời gian diện di 20 1.4.4. Phương pháp điện di mao quản với detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE- C 4 D) 21 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 23 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 23 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu 23 2.1.2. Nội dung nghiên cứu 23 2.2. Phương pháp nghiên cứu 23 2.2.1. Phương pháp xử lý mẫu sơ bộ 23 2.2.2. Phương pháp xử lý số liệu 24 2.3. Trang thiết bị và hóa chất 24 2.3.1. Các dụng cụ và thiết bị được sử dụng 24 2.3.2. Hóa chất 26 2.3.2.1. Chất chuẩn 26 2.3.2.2. Hóa chất dung môi 26 2.3.2.3. Chuẩn bị các dung dịch hóa chất 26 2.4. Phương pháp phân tích 27 2.5. Các thông số đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích. 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1. Khảo sát điều kiện tối ưu phân tích đồng thời Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (CE-C 4 D) 29 3.1.1. Khảo sát thành phần và pH của dung dịch đệm điện di 29 3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của thế đặt vào hai đầu mao quản 34 3.1.3. Khảo sát lựa chọn thời gian bơm mẫu 36 3.2. Đánh giá phương pháp phân tích 38 3.2.1. Xây dựng đường chuẩn 38 3.2.2. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp 41 3.2.3. Đánh giá độ chụm (độ lặp lại) và độ đúng (độ thu hồi) 42 3.3. Phân tích mẫu thực thực tế 43 3.3.1. Mẫu nước giải khát 44 3.3.2. Mẫu nước chè đỗ đen 45 3.3.3. Mẫu nước mắm 46 3.3.4. Mẫu thạch 48 3.3.5. Kết quả phân tích đối chứng phương pháp CE-C 4 D với phương pháp HPLC49 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 56 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân loại phụ gia thực phẩm theo chức năng 3 Bảng 1.2. Phân loại chất tạo ngọt 6 Bảng 1.2. Thông tin chung về bốn chất tạo ngọt được lựa chọn trong nghiên cứu 7 Bảng 3.1. Tỉ lệ thành phần đệm Tris/Ches và pH. 30 Bảng 3.2. Tỉ lệ thành phần đệm Tis/ His và pH. 31 Bảng 3.3. Tỉ lệ thành phần đệm Arg/Mes và pH. 32 Bảng 3.4. Tỉ lệ thành phần đệm Arg/CAPS và pH. 33 Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng thế tách (E) đến thời gian di chuyển của các chất phân tích 35 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian bơm mẫu đến diện tích pic (S pic ) và thời gian di chuyển (t dc ) của Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 37 Bảng 3.7. Điều kiện tối ưu cho phân tích hỗn hợp Ace-K, Asp, Cyc, Sac bằng phương pháp điện di mao quản CE-C 4 D 38 Bảng 3.8. Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 39 Bảng 3.9. Phương trình đường chuẩn của Ace-K, Asp, Cyc, Sac 41 Bảng 3.10. Giới hạn phát hiện Ace-K, Asp, Cyc, Sac bằng phương pháp điện di mao quản CE-C 4 D 41 Bảng 3.11. Độ lặp lại và độ thu hồi trong mẫu thạch của Aspatam, Cyclamat, Saccharin, Acesulfam kali 43 Bảng 3.12. Thông tin về mẫu phân tích 44 Bảng 3.13. Kết quả xác định hàm lượng Acesulfam kali trong mẫu nước mắm Ông Tây 47 Bảng 3.14. Kết quả xác định hàm lượng Aspartam và Acesulfam kali trong mẫu thạch 49 Bảng 3.15. Kết quả phân tích đối chứng với phương pháp HPLC 50 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo của một hệ thiết bị phân tích điện di mao quản 17 Hình 1.2. Mặt cắt ngang bề mặt mao quản 18 Hình 1.3. Lớp điện tích kép trên bề mặt mao quản 18 Hình 1.4. Các kĩ thuật bơm mẫu trong phương pháp điện di mao quản 20 Hình 1.5. Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc 21 Hình 1.6. Sơ đồ biểu diễn cấu trúc (A) và mạch điện tương đương (B) của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc 22 Hình 2.1. Ảnh chụp hệ thiết bị CE-C 4 D triển khai tại Việt Nam 24 Hình 2.2. Sơ đồ kết nối hệ thống C 4 D phiên bản bán tự động tại Việt Nam 25 Hình 3.1. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Tris/Ches 30 Hình 3.2. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Tris/His 31 Hình 3.3. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Agr/Mes 32 Hình 3.4. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Arg/CAPS 33 Kết quả cho thấy đối với thành phần đệm Arg/CAPS thì độ phân giải kém đồng thời đường nền không ổn định và kết quả phân tích tốt nhất là ở pH 9,2. 33 Để có thể lựa chọn được hệ đệm tốt nhất, các kết quả phân tích ở pH = 9,2 của tất cả các hệ đệm khác nhau được trình bày trong trong hình 3.5. 33 Hình 3.5. Điện di đồ so sánh các thành phần đệm điện di ở pH = 9,2 34 Hình 3.6. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của điện thế tách đến thời gian di chuyển và sự phân tách các pic 3635 Hình 3.7. Điện di đồ khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian bơm mẫu đến sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 37 Hình 3.8. Đường chuẩn của Acesulfam kali theo diện tích pic 40 Hình 3.9. Đường chuẩn của Aspartam theo diện tích pic 40 Hình 3.10. Đường chuẩn của Cyclamat theo diện tích pic 40 Hình 3.11. Đường chuẩn của Saccharin theo diện tích pic 40 Hình 3.12. Điện di đồ xác định Acesulfam kali trong mẫu nước giải khát 45 Hình 3.14. Điện di đồ xác định Acesulfam kali trong mẫu nước mắm (NM) bằng cách thêm chuẩn Acesulfam kali ở các nồng độ khác nhau (1: NM + 0 ppm Ace-K; 2: NM + 10,0ppm Ace-K; 3: NM + 20,0 ppm Ace-K; 4: NM + 30,0 ppm Ace-K) 47 Hình 3.15. Điện di đồ xác định Aspartam và Acesulfam kali trong mẫu thạch số 1 bằng phương pháp thêm chuẩn (1: Mẫu thạch số 1 không thêm chuẩn; 2: Mẫu thạch số 1 thêm 20,0ppm Asp và 20,0ppm Ace-K ) 48 Hình 3.16. Điện di đồ xác định Aspartam và Acesulfam kali trong mẫu thạch số 2 bằng phương pháp thêm chuẩn (1: Mẫu thạch số 2 không thêm chuẩn; 2: Mẫu thạch số 2 thêm 20,0ppm Asp và 20,0ppm Ace-K) 49 Formatted: Centered, Indent: Left: 0" DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ Ace – K Acesulfam kali Arg L- arginin Asp Aspartam CAPS axit 3-( cyclohexylamino)-1-propansunfonic C 4 D Detectơ độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện CE Phương pháp điện di mao quản Ches axit 2 – (cyclohexylamino)-ethanesunfonic Cyc Cyclamat EOF Dòng điện di thẩm thấu GC Sắc ký khí His Histidin HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao L eff Chiều dài hiệu dụng của mao quản L tot Tổng chiều dài mao quản LOD Giới hạn phát hiện LOQ Giới hạn định lượng MEKC Điện di mao quản điện động học Mixen Mes Axit 2-morpholino ethanesunfonic PGTP Phụ gia thực phẩm %RSD % độ lệch chuẩn tương đối Sac Saccharin SD Độ lệch chuẩn Tris (hydroxymethyl) aminomethane UPLC Sắc ký lỏng siêu hiệu năng [...]... nồng độ chất phân tích 1.4.3 Các đại lượng trong phương pháp điện di mao quản: độ điện di, tốc độ điện di và thời gian di n di  Tốc độ điện di: tốc độ di chuyển ( ) của các ion chất phân tích tỉ lệ thuận với cường độ điện trường ( ): Trong đó, µ là hệ số, phụ thuộc vào độ linh động điện di của hạt tích điện, gọi là độ điện di  Độ điện di (µ): 20 Như vậy, độ linh động điện di ( ) tỉ lệ thuận với điện. .. kiện tối ưu nghiên cứu được để phân tích hàm lượng bốn chất tạo ngọt trong một số mẫu thực tế - Thực hiện phân tích đối chứng kết quả hàm lượng bốn chất tạo ngọt trong một số mẫu thực tế bằng phương pháp tiêu chuẩn Sắc kí lỏng hiệu năng cao 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp xử lý mẫu sơ bộ Trong phương pháp điện di mao quản các mẫu thường được xử khá đơn giản  Đối với các mẫu lỏng: Lọc qua... đích xác định đồng thời hàm lượng một số chất tạo ngọt (Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin) trong mẫu thực phẩm 2.1.2 Nội dung nghiên cứu Các nội dung nghiên cứu nhằm đạt được mục tiêu đề ra gồm: - Tổng quan tài liệu về các phương pháp xác định đồng thời các chất tạo ngọt trong thực phẩm, đặc biệt là các phương pháp điện di mao quản - Nghiên cứu, khảo sát các điều kiện tối ưu để xác định. .. 210nm 1.3.4 Phương pháp điện di mao quản (CE) Điện di mao quản là một kỹ thuật tách chất phân tích là các ion hoặc các chất không ion nhưng có mối liên hệ chặt chẽ với các ion trong một ống mao quản hẹp chứa đầy dung dịch đệm, đặt trong điện trường; do độ linh động điện di của các ion khác nhau, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau [5]  Phương pháp điện di mao quản điện động học... tự động hóa và triển khai tại hiện trường, lượng mẫu và hóa chất sử dụng ít với chi phí thấp, cho thấy tiềm năng phát triển phù hợp với nhu cầu và điều kiện thực tế tại Việt Nam Do đó, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: Nghiên cứu xác định một số chất tạo ngọt trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản sử 1 Formatted: Space After: 0 pt, Line spacing: Multiple 1.55 li dụng detector đo độ dẫn không. .. gian di chuyển của các ion được dùng để định tính các ion trong quá trình phân tích Vì chất tan di chuyển trong dòng EOF nên thời gian điện di và các thông số thực nghiệm khác có thể được dùng để tính toán độ điện di phải là giá trị tổng số của các phần tử chất tan: 1.4.4 Phương pháp điện di mao quản với detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CEC4D) * Nguyên tắc của detetor đo độ dẫn là đo liên tục điện. .. – 6000 mg/kg sản phẩm, của Cyclamat 10 trong 36 nhóm thực phẩm từ 250-3000 mg/kg sản phẩm, của Saccharin trong 67 nhóm thực phẩm từ 80 – 2500 mg/kg sản phẩm 1.2.4 Vấn đề sử dụng chất tạo ngọt trong thực phẩm hiện nay PGTP nói chung và chất tạo ngọt nói riêng được sử dụng trong rất nhiều loại thực phẩm nhằm hoàn thiện và tăng tính hấp dẫn của sản phẩm Trong đó, Các chất tạo ngọt nhân tạo phổ biến bao... bốn chất tạo ngọt Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE – C4D) - Đánh giá phương pháp thông qua việc khảo sát khoảng tuyến tính, xây dựng đường chuẩn, đánh giá phương pháp phân tích, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ), độ chụm và độ đúng của phương pháp - Áp dụng các điều kiện tối ưu nghiên. .. thai nhi thì chưa được khẳng định Việc xác định hàm lượng của chúng trong thực phẩm đã được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau như: Sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC), phổ hấp thụ phân tử UV-VIS Cùng với các phương pháp trên, điện di mao quản cũng là một phương pháp được ứng dụng khá rộng rãi, đặc biệt, phương pháp điện di mao quản tích hợp detetor đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D) với trang thiết... nhiên, chỉ có một số được phép sử dụng trong công nghệ thực phẩm Tùy vào quy định của mỗi quốc gia, mà danh mục chất tạo ngọt cho phép sử dụng có thể khác nhau 1.2.1 Phân loại chất tạo ngọt Có thể phân loại các chất tạo ngọt thành hai nhóm chính : Nhóm có giá trị dinh dưỡng và không có giá trị dinh dưỡng Bảng 1.2 Phân loại chất tạo ngọt Chất tạo ngọt Có giá trị dinh dưỡng Không có giá trị dinh dưỡng Glucid . THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT TẠO NGỌT TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 NGUYỄN ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT TẠO NGỌT TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ. phương pháp điện di mao quản: độ điện di, tốc độ điện di và thời gian di n di 20 1.4.4. Phương pháp điện di mao quản với detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE- C 4 D) 21 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM