Bài giảng Phân tích thực phẩm: Phần 1 - Vũ Hoàng Yến

Chia sẻ: BDBC BDBC | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

285
lượt xem 63
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Phân tích thực phẩm gồm có 4 chương và được chia thành 2 phần. Phần 1 gồm có những nội dung chính như: Đại cương về phân tích thực phẩm, phân tích hóa học cổ điển, phân tích công cụ. Mời tham khảo bài viết để biết thêm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Phân tích thực phẩm: Phần 1 - Vũ Hoàng Yến

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Bộ môn Quản lý chất lƣợng và An toàn thực phẩm BÀI GIẢNG PHÂN TÍCH THỰC PHẨM (Hệ Đại học) Biên soạn: VŨ HOÀNG YẾN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 08/2012 2
MỤC LỤC MỤC LỤC ....................................................................................................................... 3 BẢNG VIẾT TẮT ........................................................................................................... 6 Chƣơng 1 ĐẠI CƢƠNG VỀ PHÂN TÍCH THỰC PHẨM ................................................ 7 1.1. Khái niệm phân tích thực phẩm................................................................................ 7 1.2. Mục đích phân tích thực phẩm ................................................................................. 7 1.3. Phân loại phƣơng pháp phân tích trong thực phẩm .................................................. 7 1.4. Các kỹ thuật phân tích ứng dụng trong thực phẩm .................................................. 7 1.5. Lựa chọn phƣơng pháp phân tích ............................................................................. 7 1.6. Lấy mẫu và xử lý mẫu trong phân tích thực phẩm ................................................... 8 1.6.1. Các khái niệm .................................................................................................... 8 1.6.2. Các qui định về lấy mẫu .................................................................................... 8 1.6.3. Kỹ thuật lấy mẫu ............................................................................................. 10 1.6.4. Gửi mẫu và nhận mẫu ..................................................................................... 12 1.6.5. Xử lý mẫu ........................................................................................................ 13 1.7. Xử lý số liệu phân tích bằng phƣơng pháp thống kê trong phân tích thực phẩm .. 15 1.7.1. Giá trị trung bình ............................................................................................. 15 1.7.2. Phƣơng sai ....................................................................................................... 15 1.7.3. Độ lệch chuẩn .................................................................................................. 15 1.7.4. Ƣớc lƣợng khoảng tin cậy của kết quả phân tích ............................................ 16 1.7.5. Các ví dụ ......................................................................................................... 17 Chƣơng 2 PHÂN TÍCH HÓA HỌC CỔ ĐIỂN.................................................................. 18 2.1. Phân tích trọng lƣợng ............................................................................................. 18 2.1.1. Giới thiệu chung về phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng ............................... 18 2.1.2. Các phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng ......................................................... 18 2.2. Chuẩn độ thể tích .................................................................................................... 23 2.2.1. Giới thiệu chung về phƣơng pháp chuẩn độ thể tích ...................................... 23 2.2.2. Các phƣơng pháp chuẩn độ thể tích ................................................................ 26 Chƣơng 3 PHÂN TÍCH CÔNG CỤ .................................................................................... 32 3.1. Phân tích đo điện thế .............................................................................................. 32 3.1.1. Đặc điểm của phân tích đo điện thế ................................................................ 32 3.1.2. Thế điện cực .................................................................................................... 32 3.1.3. Phƣơng pháp đo độ điện thế ............................................................................ 35 3
3.2. Phân tích quang học................................................................................................ 38 3.2.1. Phƣơng pháp đo chỉ số khúc xạ, đo góc quay cực .......................................... 38 3.2.2. Phƣơng pháp quang phổ hấp thu phân tử ........................................................ 41 3.2.3. Phƣơng pháp quang phổ hấp thu nguyên tử .................................................... 45 3.3. Phân tích sắc ký ...................................................................................................... 47 3.3.1. Cơ sở lý thuyết ................................................................................................ 47 3.3.2. Quá trình sắc ký cơ bản ................................................................................... 47 3.3.3. Phân loại các phƣơng pháp sắc ký phổ biến ................................................... 47 3.3.4. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ................................................................. 48 3.3.5. Sắc ký khí ........................................................................................................ 49 Chƣơng 4 PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHỈ TIÊU TRONG THỰC PHẨM ......................... 52 4.1. Xác định độ ẩm ....................................................................................................... 52 4.1.1. Ý nghĩa của việc xác định độ ẩm trong thực phẩm ......................................... 52 4.1.2. Một số phƣơng pháp xác định độ ẩm .............................................................. 52 4.2. Xác định hàm lƣợng muối khoáng ......................................................................... 59 4.2.1. Ý nghĩa của việc xác định hàm lƣợng muối khoáng ....................................... 59 4.2.2. Xác định tro tổng ............................................................................................. 59 4.2.3. Xác định tro không tan trong HCl ................................................................... 61 4.2.4. Xác định hàm lƣợng muối ăn .......................................................................... 61 4.2.5. Định lƣợng Fe bằng phƣơng pháp UV-VIS với thuốc thử 1,10-phenaltroline ....................................................................................................................................... 66 4.3. Xác định độ chua .................................................................................................... 66 4.3.1. Ý nghĩa của việc xác định độ chua trong thực phẩm ...................................... 66 4.3.2. Xác định độ chua toàn phần ............................................................................ 66 4.3.3. Xác định độ acid d bay hơi ............................................................................ 69 4.3.4. Xác định độ acid cố định ................................................................................. 70 4.3.5. Xác định độ acid toàn phần bằng phƣơng pháp chuẩn độ điện thế ................ 71 4.4. Phân tích hàm lƣợng glucide .................................................................................. 74 4.4.1. Ý nghĩa của việc xác định hàm lƣợng glucide trong thực phẩm .................... 74 4.4.2. Xử lý mẫu thử ................................................................................................. 74 4.4.3. Phƣơng pháp Bertrand .................................................................................... 76 4.4.4. Xác định đƣờng khử bằng phƣơng pháp Lane – Eynon ................................. 78 4.4.5. Phƣơng pháp quang phổ với thuốc thử DNS .................................................. 79 4.4.6. Xác định dextrine bằng phƣơng pháp kết tủa với cồn .................................... 80 4
4.5. Xác định hàm lƣợng protide ................................................................................... 81 4.5.1. Ý nghĩa của việc xác định hàm lƣợng protide trong thực phẩm ..................... 81 4.5.2. Xác định hàm lƣợng protide thô ..................................................................... 82 4.5.3. Xác định hàm lƣợng protein............................................................................ 86 4.5.4. Xác định hàm lƣợng đạm formon bằng phƣơng pháp Sorensen ..................... 88 4.5.5. Xác định hàm lƣợng đạm thối bằng phƣơng pháp cất kéo hơi nƣớc .............. 90 4.6. Xác định hàm lƣợng lipide ..................................................................................... 92 4.6.1. Ý nghĩa của việc xác định hàm lƣợng lipide................................................... 92 4.6.2. Xác định hàm lƣợng lipide thô trong thực phẩm rắn bằng phƣơng pháp Soxhlet ........................................................................................................................... 92 4.6.3. Xác định hàm lƣợng lipide trong thực phẩm lỏng bằng phƣơng pháp Adam Rose ............................................................................................................................... 96 4.6.4. Xác định chỉ số acid, chỉ số peroxide, chỉ số iod trong dầu mỡ động thực vật ....................................................................................................................................... 97 4.7. Phân tích một số phụ gia thực phẩm .................................................................... 102 4.7.1. Ý nghĩa của việc phân tích một số phụ gia thực phẩm ................................. 102 4.7.2. Định danh phẩm màu hữu cơ tan trong nƣớc bằng phƣơng pháp sắc ký giấy ..................................................................................................................................... 102 4.7.3. Xác định hàm lƣợng nitrite, nitrate trong thực phẩm .................................... 105 4.7.4. Xác định chất bảo quản sorbic, benzoic bằng phƣơng pháp sắc ký lỏng cao áp ..................................................................................................................................... 108 4.8. Phân tích một số chất độc trong thực phẩm ......................................................... 110 4.8.1. Xác định hàn the bằng phƣơng pháp bán định lƣợng ................................... 110 4.8.2. Xác định aflatoxin ......................................................................................... 113 4.8.3. Xác định dƣ lƣợng hóa chất bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ bằng phƣơng pháp sắc ký khí (GC-ECD).......................................................................................... 116 PHỤ LỤC .................................................................................................................... 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 126 5
BẢNG VIẾT TẮT AOAC Hiệp hội các nhà hóa học phân tích chính thống TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam AAS Phƣơng pháp phổ hấp thu nguyên tử ICP Quang phổ phát xạ plasma SPE Chiết pha rắn UV - VIS Tử ngoại – khả kiến HCL Đèn catot rỗng EDL Đèn phóng điện không điện cực LC Sắc ký lỏng HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao (sắc ký lỏng cao áp) LCMS Sắc ký lỏng ghép khối phổ GC Sắc ký khí GCMS Sắc ký khí ghép khối phổ DAD Detector chuỗi diod PDA Detector quét phổ RF Detector huỳnh quang GLC Sắc ký khí - lỏng GSC Sắc ký khí - rắn TCD Detector dẫn nhiệt FID Detector ion hóa ngọn lửa NPD Detector nitơ phospho ECD Detector cộng kết điện tử 6
Chƣơng 1 ĐẠI CƢƠNG VỀ PHÂN TÍCH THỰC PHẨM 1.1. Khái niệm phân tích thực phẩm Phân tích thực phẩm là việc sử dụng các phƣơng pháp phân tích lý học, hóa học, hóa lý, vi sinh vật để xác định các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh vật, cảm quan của sản phẩm nhằm xác định một loại thực phẩm nào đó có đạt hay không đạt tiêu chuẩn qui định. Trong nội dung cuốn giáo trình này chỉ trình bày các phƣơng pháp phân tích hóa học và lý học để xác định một số chỉ tiêu hóa lý của thực phẩm. 1.2. Mục đích phân tích thực phẩm Phân tích thực phẩm nhằm mục đích kiểm tra, đánh giá một loại thực phẩm nào đó có đáp ứng các tiêu chuẩn về phẩm chất và thành phần dinh dƣỡng theo đúng qui định. Phân tích thực phẩm nhằm kiểm soát chất lƣợng sản phẩm trong hoạt động sản xuất, đảm bảo tính đồng nhất, tính an toàn về các chỉ tiêu chất lƣợng của sản phẩm; kiểm soát sự lãng phí nếu có trong quá trình sản xuất. Mặt khác phân tích thực phẩm nhằm tạo cơ sở để nghiên cứu phát triển sản phẩm mới. Phân tích thực phẩm nhằm cung cấp số liệu về chất lƣợng thực phẩm để đƣa ra những nhận định khách quan phục vụ cho công tác quản lý nhà nƣớc về an toàn vệ sinh thực phẩm. Đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm chính là bảo vệ quyền lợi và sức khỏe ngƣời tiêu dùng. 1.3. Phân loại phƣơng pháp phân tích trong thực phẩm Phân tích định tính là phƣơng pháp cho phép nhận biết các chất, cấu trúc, thành phần có trong mẫu phân tích thực phẩm nhờ vào các thiết bị phân tích hay các phản ứng hóa học đặc trƣng đối với chất cần xác định. Phân tích định lƣợng là phƣơng pháp cho phép xác định số lƣợng, giá trị của đối tƣợng có trong mẫu, đƣợc biểu di n giá trị %, mg/kg, mg/l, μg/kg, μg/l… 1.4. Các kỹ thuật phân tích ứng dụng trong thực phẩm  Phân tích hóa học cổ điển: phân tích trọng lƣợng và chuẩn độ thể tích  Phân tích công cụ: phân tích điện hóa, phân tích sắc ký, phân tích quang phổ 1.5. Lựa chọn phƣơng pháp phân tích Lựa chọn các phƣơng pháp phân tích dựa vào các yếu tố:  Có tính tiên tiến: Thể hiện ở độ đúng, độ chính xác, tính chọn lọc, tính đặc trƣng.  Có tính thực tế: Phƣơng pháp thử đƣa ra phải phù hợp với điều kiện thực tế, có tính khả thi cao (phù hợp trang thiết bị, máy, kỹ thuật, hóa chất, thuốc thử, trình độ con ngƣời…).  Có tính kinh tế: Phƣơng pháp thử đƣa ra ít tốn kém mà vẫn đáp ứng các nêu cầu nêu trên.  Có tính an toàn cao: An toàn lao động và bảo vệ sức khỏe (ít dùng hóa chất độc hại, tránh đƣợc các thao tác kỹ thuật phức tạp, nguy hiểm…). Phân tích thực phẩm sử dụng các phƣơng pháp chính thức nhƣ AOAC (Association of Officical Analytical Chemists), tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) hoặc các 7
phƣơng pháp mới từ các tạp chí khoa học sau khi đã đƣợc phòng kiểm nghiệm thẩm định phƣơng pháp phân tích. 1.6. Lấy mẫu và xử lý mẫu trong phân tích thực phẩm Lấy mẫu là khâu quan trọng trong việc đánh giá chất lƣợng của lô sản phẩm, nó đòi hỏi phải hết sức thận trọng, bởi vì mẫu phản ánh chính xác mọi đặc điểm chất lƣợng và phải đặc trƣng cho thành phần trung bình của lô sản phẩm. Lấy mẫu không đúng phƣơng pháp, kết quả phân tích mẫu thử sẽ không phản ánh đúng đặc tính của lô sản phẩm, từ đó dẫn đến việc đánh giá không đúng chất lƣợng lô sản phẩm đó. 1.6.1. Các khái niệm Lấy mẫu thực phẩm: là các thao tác kỹ thuật nhằm thu đƣợc một lƣợng thực phẩm nhất định đại diện và đồng nhất phục vụ cho việc phân tích, đánh giá chất lƣợng, vệ sinh an toàn thực phẩm. Lô sản phẩm thực phẩm: là một số lƣợng xác định của một loại sản phẩm cùng tên, chất lƣợng, nguyên liệu, thời hạn sử dụng và đƣợc sản xuất tại cùng một cơ sở. Lô hàng đồng nhất: là lô hàng bao gồm những sản phẩm có cùng tên gọi, cùng một loại phẩm chất và khối lƣợng, đựng trong cùng một kiểu bao bì, cùng kích thƣớc, sản xuất trong cùng một ngày hay nhiều ngày (tùy theo thỏa thuận của ngƣời có hàng và ngƣời lấy mẫu) theo cùng một qui trình công nghệ sản xuất. Mẫu ban đầu (mẫu riêng): là lƣợng mẫu lấy ra từ vị trí định cỡ ban đầu của lô sản phẩm (bao gói, kiện thùng) đã đƣợc chỉ định lấy mẫu Mẫu chung: là tập hợp tất cả các mẫu riêng. Mẫu đại diện: là lƣợng mẫu đƣợc lấy ra từ mẫu chung dùng để đánh giá chất lƣợng của lô sản phẩm. Mẫu đại diện đƣợc chia thành 3 phần:  Mẫu kiểm nghiệm: là mẫu chung dùng để kiểm nghiệm, đánh giá các chỉ tiêu tại phòng kiểm nghiệm.  Mẫu lƣu: là mẫu có cùng đặc tính của mẫu kiểm nghiệm và đƣợc lƣu tại cơ sở kiểm nghiệm, cơ sở đƣợc lấy mẫu 1.6.2. Các qui định về lấy mẫu 1.6.2.1. Đối tƣợng lấy mẫu Với hệ thống tự kiểm tra của nhà sản xuất: nguyên liệu thực phẩm, bao bì đóng gói, sản phẩm trung gian, bán thành phẩm, thành phẩm. Với hệ thống quản lý nhà nƣớc: thực phẩm và các nguyên liệu thực phẩm đang trong quá trình lƣu thông hoặc tồn trữ trong kho. 1.6.2.2. Ngƣời lấy mẫu Đối với cơ sở sản xuất: cán bộ chuyên môn của phòng kiểm tra chất lƣợng sản phẩm tiến hành lấy mẫu có sự chứng kiến của đại diện bộ phận sản xuất. Việc lấy mẫu đƣợc tiến hành bởi các thanh tra viên, cán bộ lấy mẫu có chuyên môn có chứng chỉ lấy mẫu do cơ quan có thẩm quyền cấp. 8
Phải tiến hành lập biên bản lấy mẫu, biên bản bàn giao mẫu và dán tem niêm phong theo mẫu đƣợc qui định, phải chuẩn bị đầy đủ thủ tục, dụng cụ, thiết bị lấy mẫu và bảo quản mẫu. Thực hiện đúng các qui trình kỹ thuật đảm bảo tính khách quan, trung thực trong quá trình lấy mẫu, vận chuyển và bàn giao mẫu cho đơn vị kiểm nghiệm. 1.6.2.3. Các yêu cầu về lấy mẫu Mẫu thực phẩm phải đại diện cho cả lô hàng đồng nhất. Trƣớc khi lấy mẫu phải xem xét lô hàng có đồng nhất không và kiểm tra tình trạng bao bì của lô hàng đó. Mẫu hàng lấy đƣa đi kiểm nghiệm phải là mẫu trung bình, nghĩa là sau khi chia thành lô hàng đồng nhất, mẫu sẽ lấy đều ở các góc, ở phía trên, phía dƣới, giữa lô hàng và trộn đều. Đối với thực phẩm lỏng nhƣ nƣớc chấm, nƣớc mắm, dầu ăn, thƣờng đựng trong các bể và thùng to, dùng ống cao su sạch, khô cắm vào các vị trí trên, dƣới, giữa cạnh bể hay thùng để lấy mẫu hoặc khuấy kỹ cho đều trƣớc khi lấy mẫu. Đối với các thực phẩm rắn nhƣ gạo, chè, thuốc lá thì lấy ở trên, dƣới, giữa các bao hoặc các đống ở vị trí trong lô hàng đồng nhất. Đối với các thực phẩm đóng gói dƣới dạng đơn vị nhƣ hộp, chai, lọ mẫu lấy giữ nguyên bao bì. Phƣơng pháp lấy mẫu cụ thể đƣợc qui định trong các tiêu chuẩn Việt Nam đối với từng loại, nhóm thực phẩm. Tỷ lệ lấy mẫu từ 0,5 đến 1% tùy theo số lƣợng nhƣng mỗi lần lấy không ít hơn lƣợng cần thiết để gửi mẫu và kiểm nghiệm (Xem phụ lục I) Lƣợng mẫu tối thiểu là lƣợng mẫu đủ để kiểm nghiệm một chỉ tiêu của sản phẩm. Tùy thuộc vào mục đích kiểm tra lƣợng mẫu lấy có thể đƣợc tăng hay giảm phù hợp với yêu cầu kiểm tra. Trong trƣờng hợp không đủ để lƣu mẫu, mọi thay đổi cần ghi rõ trong biên bản lấy mẫu và biên bản bàn giao mẫu. Quá trình lấy mẫu phải đƣợc giám sát và ghi chép đầy đủ. Tất cả các dấu hiệu không đồng nhất, hƣ hỏng của sản phẩm và bao bì bảo quản đều phải ghi chép lại. Sau khi lấy mẫu phải lắc kỹ nếu là thực phẩm lỏng, trộn đều nếu thực phẩm rắn rồi chia thành mẫu thử trung bình để gửi đi kiểm nghiệm hóa lý, cảm quan, vi sinh vật. Sau khi kết thúc quá trình lấy mẫu, mẫu kiểm nghiệm phải đƣợc bàn giao ngay cho đơn vị kiểm nghiệm trong thời gian sớm nhất. Lưu ý:  Điều kiện bảo quản trong suốt quá trình lấy mẫu, vận chuyển, bàn giao và lƣu mẫu phải phù hợp với các yêu cầu về bảo quản do nhà sản xuất công bố.  Thời gian lƣu mẫu đối với mẫu lƣu và mẫu kiểm nghiệm căn cứ vào tình hình thực tế của đặc tính yêu cầu bảo quản mẫu. 9
1.6.3. Kỹ thuật lấy mẫu 1.6.3.1. Lấy mẫu ngẫu nhiên đơn giản Thƣờng áp dụng khi lấy mẫu trong kho, trong một tập hợp ta lấy ra một lƣợng mẫu bất kì. Địa điểm bất kì đó thƣờng dựa vào bảng ngẫu nhiên. Ví dụ trong kho có 10000 sản phẩm xếp theo một trật tự nhất định có thể xác định đƣợc vị trí từ 1 đến 10000 theo một qui luật nào đấy. Ta cần lấy ra 200 mẫu sản phẩm, vậy lấy các sản phẩm ở vị trí nào? Hãy dùng bảng số liệu ngẫu nhiên (bảng 1.1). Từ một vị trí bất kì trong bảng ngẫu nhiên ta chọn một số có 4 chữ số, số đó là mẫu số 1 cần lấy. Lần lƣợt dóng sang phải (hoặc sang trái, lên trên, xuống dƣới) ghi lại các con số có 4 chữ số tiếp theo cho đủ 200 số nhƣ vậy. Giá trị của 200 con số vừa ghi đƣợc chính là vị trí của 200 mẫu cần lấy trong tập hợp 10000 sản phẩm. Theo cách lấy mẫu ngẫu nhiên đơn gian này, mẫu sẽ đại diện khá chặt cho lô hàng nên ta có độ chính xác cao nhƣng thứ tự lấy mẫu không theo một trật tự nào nên lấy mẫu khá vất vả, đôi khi không thực hiện đƣợc. Bảng 1.1. Bảng số ngẫu nhiên (trích) 1.6.3.2. Lấy mẫu ngẫu nhiên hệ thống Thƣờng áp dụng cho các dây chuyền sản xuất liên tục hoặc trong thời gian chuyển hàng vào bể chứa. Kỹ thuật nêu lên cách lấy mẫu sản phẩm theo chu kì thời 10
gian sản xuất hoặc thứ tự sản phẩm đƣợc sản xuất ra trên dây chuyền đó. Thông thƣờng ngƣời ta lấy các sản phẩm sản xuất ra cách đều đặn nhau một giá trị K nào đó gọi là khoảng lấy mẫu. Khoảng lấy mẫu phụ thuộc vào độ lớn của cỡ lô (N) và độ lớn của cỡ mẫu (n). Một cách tổng quát, khoảng lấy mẫu đƣợc tính theo công thức dƣới đây và mẫu đầu tiên nằm một cách ngẫu nhiên giữa 1 và K N: là tổng số sản phẩm trong lô n: là số mẫu cần lấy ra Ví dụ trong một ca sản xuất sẽ đóng đƣợc 10000 lon bia liên tục. Để kiểm tra chất lƣợng sản phẩm của ca đó ngƣời ta cần lấy ra 200 lon làm mẫu. Khoảng lấy mẫu sẽ là: K= 10000 / 200 = 50. Có nghĩa là cứ cách 50 hộp trong dây chuyền đóng lon liên tục ta lại lấy 1 lon mẫu. Nhƣng lon mẫu đầu tiên sẽ là lon thứ mấy trong dây chuyền? Ta chọn ngẫu nhiên một số có 2 chữ số nằm trong khoảng 00 đến 50, để đảm bảo rằng trong 50 lon bia đầu tiên ta có một lon làm mẫu. Số thứ tự đó trong dây chuyền sẽ là mẫu số 1. Những mẫu tiếp đƣợc nhận các giá trị liên tục trong dãy số tự nhiên với công sai bằng 50 (khoảng lấy mẫu). Giả sử:  mẫu đầu tiên là lon thứ 33 trong dây chuyền thì  mẫu thứ 2 là lon thứ 33+50= 83 trong dây chuyền  mẫu thứ 3 là lon thứ 83+50= 133 trong dây chuyền  mẫu thứ 4 là lon thứ 133+50= 183 trong dây chuyền… 1.6.3.3. Lấy mẫu nhiều mức Ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp này khi nào sản phẩm bảo quản trong kho đƣợc xếp xắp trên các giá, trong thùng, trong hộp. Kỹ thuật lấy mẫu lúc này là phân chia lô hàng trong kho thành nhiều mức.  Mức thứ 1: các giá  Mức thứ 2: các thùng  Mức thứ 3: các hộp… Nguyên lý lấy mẫu nhƣ sau:  Lấy ngẫu nhiên một số đơn vị ở mức thứ nhất  Tiếp theo trong số các đơn vị ở mức thứ nhất đã chọn đƣợc ta lấy ngẫu nhiên một số đơn vị ở mức thứ 2.  Cuối cùng ta chọn ngẫu nhiên các mẫu ở mức thứ 3 từ số các đơn vị ở mức thứ 2 đã đƣợc chọn. Việc lấy mẫu nhƣ vậy gọi là lấy mẫu theo mức giảm dần. Đặc điểm của lấy mẫu nhiều mức là đơn giản hơn nhƣng kém chính xác hơn so với lấy mẫu ngẫu nhiên đơn giản. 11
Sau khi lấy đƣợc mẫu đại diện theo các phƣơng pháp trên đây, đối với các chỉ tiêu nguy hiểm nhƣ độc tố (trừ vi sinh vật) ta mang đấu trộn các mẫu với nhau để tạo nên một hỗn hợp và lấy một phần đi phân tích. Còn đối với các chỉ tiêu vật lý và hóa học khác ta phải phân tích 100% số mẫu lấy đƣợc để đi đến kết luận cho lô hàng. 1.6.4. Gửi mẫu và nhận mẫu 1.6.4.1. Gửi mẫu Chia mẫu thử trung bình thành 3 phần bằng nhau tiến hành bao gói, bảo quản theo đúng qui định của từng loại sản phẩm không đƣợc làm cho tính chất các chỉ tiêu cần xác định bị thay đổi. Trong đó hai phần đƣợc gửi ngay đến phòng kiểm nghiệm theo phiếu ghi nội dung sau:  Tên cơ quan chủ quản của cơ sở sản xuất  Tên cơ sở sản xuất  Tên và loại sản phẩm  Số liệu và khối lƣợng của lô hàng  Khối lƣợng mẫu gửi đến kiểm tra  Ngày tháng năm lấy mẫu  Lý do lấy mẫu  Yêu cầu kiểm tra các chỉ tiêu gì  Họ tên chức vụ ngƣời lấy mẫu Trong hai phần mẫu gửi đến kiểm nghiệm thì một phần đem kiểm nghiệm còn một phần lƣu lại phòng kiểm nghiệm. Phần mẫu thử còn lại đƣợc giử lại cơ sở làm đối chứng khi có khiếu nại. Thời gian lƣu mẫu không đƣợc quá thời gian bảo hành cho từng loại sản phẩm. Lưu ý: Dụng cụ đựng mẫu thử có thể là bao bì ban đầu của sản phẩm hoặc đóng gói trong các dụng cụ không đƣợc làm ảnh hƣởng đến sản phẩm (chai, lọ thuỷ tinh sạch có nút nhám) Trƣờng hợp mẫu gửi đi xa kiểm nghiệm hoặc có nghi vấn, tranh chấp phải đóng gói kỷ, phía ngoài gián niêm phong có đóng dấu tránh trƣờng hợp bị đánh tráo. Thực phẩm để bị hƣ hỏng phải gửi mẫu nhanh đến nơi kiểm nghịêm trong thời gian thực phẩm còn tốt. 1.6.4.2. Nhận mẫu Mẫu trung bình khi gửi đến phòng kiểm nghiệm cần tiến hành những trình tự sau:  Kiểm tra xem bao bì có hợp lý không  Kiểm tra lại phiếu gửi kiểm nghiệm, biên bản lấy mẫu nhãn dán, xác định loại thực phẩm  Xác định yêu cầu kiểm nghiệm  Tiến hành kiểm nghiệm (trƣờng hợp có nhiều mẫu thì ngay lập tức bảo quản mẫu)  Mẫu gửi đến không phù hợp thì không đƣợc nhận mẫu để phân tích. 12
1.6.5. Xử lý mẫu Xử lý mẫu là khâu đầu tiên nhƣng rất quan trọng trong phân tích mẫu. Nó thƣờng là nguồn sai số lớn cho kết quả, thậm chí quyết định sự thành công của phƣơng pháp phân tích. Một số ít trƣờng hợp mẫu phân tích có thể ở trạng thái rắn, nhƣng đa số trong các trƣờng hợp đòi hỏi phải hòa tan để chuyển mẫu rắn thành dung dịch có nồng độ xác định. Cũng có vài trƣờng hợp, dù mẫu đã ở trạng thái lỏng, cũng cần phải xử lý mẫu trƣớc khi tiến hành phân tích, chẳng hạn nhƣ phải xử lý mẫu nƣớc trƣớc khi phân tích hàm lƣợng kim loại nặng bằng kỹ thuật AAS, ICP… Việc hòa tan - xử lý mẫu phải tuân thủ các yêu cầu cụ thể sau đây:  Không làm mất mẫu trong quá trình hòa tan.  Không đƣa thêm quá nhiều cấu tử lạ vào dung dịch mẫu vì sẽ gây bất lợi cho quá trình phân tích. Có thể chia kỹ thuật xử lý mẫu thành hai nhóm: 1.6.5.1. Nhóm hòa tan phân hủy mẫu Dùng các tác nhân hóa học có thể kết hợp với tác nhân lý học chuyển mẫu có thành phần phức tạp thành dạng đơn giản hơn tạo điều kiện thuận lợi cho phân tích. Để hiệu quả và ít tốn thời gian, trƣớc khi hòa tan mẫu nên tra cứu tài liệu và lƣu ý khảo sát các yếu tố có liên quan đến bản chất của mẫu (quan trọng nhất là độ tan trong các dung môi khác nhau), về thành phần định tính và định lƣợng của mẫu, các phƣơng pháp dự định sẽ dùng để tiến hành phân tích… từ những yếu tố đã khảo sát, chọn dung môi, hóa chất và điều kiện thích hợp nhất để hòa tan mẫu. Việc chọn dung môi và hóa chất hòa tan mẫu thƣờng đƣợc tiến hành theo thứ tự sau đây: nƣớc cất → acid mạnh → base mạnh → chất oxi hóa mạnh Ví dụ: Dùng nƣớc cất hòa tan các muối d tan nhƣ nitrate; halogenure; sulfate; đƣờng… Dùng acid mạnh kết hợp với nhiệt độ cao để hòa tan mẫu, chuyển mẫu phân tích thành dạng dung dịch. Dùng các chất oxy hóa và nhiệt độ cao để phân hủy các chất hữu cơ, vô cơ hóa mẫu để phân tích kim loại, phân tích nitơ tổng… Dùng dung môi hữu cơ để hòa tan một số chất: xác định aflatoxin, xác định chỉ số acid dầu mỡ động thực vật… 1.6.5.2. Nhóm tách pha Dùng các kỹ thuật chƣng cất, kết tủa, chiết để loại các chất cản trở hoặc tách các chất phân tích ra khỏi mẫu.  Chƣng cất: Dùng kỹ thuật cất để tách các thành phần nếu hệ số phân bố giữa cá pha của chúng khác nhau nhiều. Bảng 1.2. Tách một số chất phân tích bằng kỹ thuật chƣng cất Mẫu phân tích Chất phân Xử lý mẫu Chất thu Cách thu 13
tích nhận mẫu Bia, rƣợu Etanol Đuổi CO2, Etanol chƣng cất Mẫu thực phẩm chứa nitơ Nitơ tổng Vô cơ hóa, NH3 Dung dịch số thêm acid H3BO3 NaOH Rƣợu vang, các sản phẩm SO2 + trong quá trình chế biến có sử sulfit Acid hóa SO2 NaOH dụng sunfit  Kết tủa: là kỹ thuật tách các chất ra khỏi mẫu để phân tích định lƣợng. Ví dụ: Kết tủa protein bằng acid tricloacetic, kết tủa bằng dung môi hữu cơ (metanol, etanol, acetonitril)  Chiết lỏng lỏng: Chiết xuất là kỹ thuật đƣợc dùng rất phổ biến để chuyển chất phân tích hòa tan trong dung môi sang một dung môi thứ hai không hòa tan trong dung môi thứ nhất. Ví dụ: Chiết Soxhlet, chiết phẩm màu thực phẩm bằng các dung môi n-hexcan, aceton.  Chiết pha rắn (Solid phase extraction SPE): Tách chất phân tích từ mẫu bằng một chất rắn, sau đó rửa giải bằng dung môi thích hợp. Lưu ý: Mẫu càng mịn quá trình hòa tan càng d . Do đó, trƣớc khi xử lý mẫu, mẫu thực phẩm phải đƣợc nghiền mịn và đồng nhất.  Trường hợp thực phẩm đồng nhất đặc hoặc lỏng: + Trƣờng hợp thực phẩm là một khối to đồng nhất, lấy một phần mẫu, cắt thái nhỏ, tán nhuy n (thực phẩm đặc) hoặc khuấy đều (thực phẩm lỏng) để riêng vào lọ kín. + Thực phẩm nhƣ thóc, gạo, bột phải trộn kỹ, xay nhuy n cho vào lọ nút nhám để phân tích dần. Khi cần lấy mẫu để phân tích phải trộn lại đều và kỹ.  Thực phẩm đặc không đồng nhất: Lấy phần đại diện của mẫu rồi cắt nhỏ tán nghiền nhuy n.  Thực phẩm đặc lẫn lỏng không đồng nhất: + Phần đặc lỏng nhƣ nƣớc sốt có thể gạn bớt chất lỏng vào cốc thủy tinh, phần đặc vào chén sứ tán nhuy n phần đặc, trộn lại và đồng nhất mẫu. Cho vào lọ hoặc hộp đậy kín. Nếu không tách riêng đƣợc thì cho tất cả tán nhuy n đồng nhất, + Phần lỏng và phần đặc riêng biệt nhau: kiểm nghiệm chất lỏng và đặc riêng biệt. + Trƣờng hợp kiểm nghiệm cho các chất có khả năng trao đổi và hòa tan trong chất lỏng thì chỉ có thể kiểm nghiệm chất lỏng nhƣng phải sau thời gian tối thiểu 30 ngày kể từ ngày sản xuất. 14
1.7. Xử lý số liệu phân tích bằng phƣơng pháp thống kê trong phân tích thực phẩm 1.7.1. Giá trị trung bình Trung bình ( ̅ ) (mean, arithmetic mean, average): là đại lƣợng dùng để chỉ giá trị đạt đƣợc khi chia tổng các kết quả thí nghiệm lặp lại cho số thí nghiệm lặp lại. Giả sử có tập số liệu thí nghiệm lặp lại x1, x2,… xn thì giá trị trung bình số học của tập số liệu gồm n thí nghiệm lặp lại là: ∑ ̅ Giá trị trung bình có tính chất sau: Tổng độ lệch giữa giá trị riêng rẽ và giá trị trung bình bằng không. ∑( ̅) Tổng các bình phƣơng độ lệch nhỏ hơn tổng bình phƣơng của bất cứ độ lệch nào giữa giá trị đơn lẻ và giá trị a nào đó không phải giá trị trung bình. ∑( ̅) ∑( ) với a ̅ 1.7.2. Phƣơng sai (variance) Phƣơng sai (2 và s2) là giá trị trung bình của tổng bình phƣơng sự sai khác giữa các giá trị riêng rẽ trong tập số liệu so với giá trị trung bình. Phƣơng sai không cùng thứ nguyên với các đại lƣợng đo. Nếu tập số liệu lớn thì: ∑ ( ̅) Nếu tập số liệu nhỏ (n  30) thì: ∑ ( ̅) Nếu phƣơng sai càng lớn thì độ tản mạn của các giá trị đo lặp lại càng lớn hay độ lặp lại kém. 1.7.3. Độ lêch chuẩn (standard deviation) Độ lệch chuẩn là một đại lƣợng thống kê mô tả dùng để đo mức độ phân tán của một tập dữ liệu đã đƣợc lập thành bảng tần số. Có thể tính ra độ lệch chuẩn bằng cách lấy căn bậc hai của phƣơng sai. Khi hai tập dữ liệu có cùng giá trị trung bình cộng, tập nào có độ lệch chuẩn lớn hơn là tập có dữ liệu biến thiên nhiều hơn. Trong trƣờng hợp hai tập dữ liệu có giá trị trung bình cộng không bằng nhau, thì việc so sánh độ lệch chuẩn của chúng không có ý nghĩa. Độ lệch chuẩn còn đƣợc sử dụng khi tính sai số chuẩn. Khi lấy độ lệch chuẩn chia cho căn bậc hai của số lƣợng quan sát trong tập dữ liệu, sẽ có giá trị của sai số chuẩn. 15
∑ ( ̅) √ với n  30, f=n-1 là số bậc tự do. 1.7.4. Ƣ c lƣợng khoảng tin cậy c a k t quả phân tích Khoảng tin cậy của đại lƣợng đo là giá trị thực biểu thị khoảng tồn tại giá trị trung bình hay còn gọi là khoảng bất ổn của số liệu thực nghiệm trung bình. Khi tiến hành thí nghiệm nhiều lần thu đƣợc các kết quả lệch nhau, nhiệm vụ của ngƣời phân tích là ƣớc lƣợng đƣợc khoảng tin cậy và biểu di n kết quả thu đƣợc với một xác xuất tin cậy Khi đó giới hạn tin cậy đƣợc tính theo công thức sau: ̅ √ n: là số lần thí nghiệm lặp lại. s hay SD: là độ lệch chuẩn tP;f: là hệ số student, tra bảng, với P là xác xuất tin cậy, f=n-1 là số bậc tự do Chuẩn t đƣợc dùng để tính khoảng tin cậy của số liệu thực nghiệm, so sánh giá trị trung bình thực nghiệm và giá trị thật, so sánh 2 giá trị trung bình hoặc tính độ không đảm bảo đo của độ lệch chuẩn mẫu khi số mẫu nhỏ. Giá trị t đƣợc tra trong bảng phân bố student hai phía với độ tin cậy thống kê 95% và bậc tự do f= n-1 (xem bảng 1.4) Bảng 1.3. Bảng hệ số phân phối student Bậc tự do Mức tin cậy (xác suất bắt gặp P) f=n-1 50% 80% 90% 95% 99% 1 1.000 3.078 6.314 12.706 63.657 2 0.816 1.886 2.920 4.303 9.925 3 0.765 1.638 2.353 3.182 5.841 4 0.741 1.533 2.132 2.776 4.604 5 0.727 1.476 2.015 2.571 4.032 6 0.718 1.440 1.943 2.447 3.707 7 0.711 1.415 1.895 2.365 3.500 8 0.706 1.397 1.860 2.306 3.355 16
9 0.703 1.383 1.833 2.262 3.250 10 0.700 1.372 1.812 2.228 3.169 1.7.5. Các ví dụ Ví dụ 1: Hàm lƣợng % cacbohydrat trong mẫu thực phẩm sau 5 lần xác định là 12,6; 11,9; 13,0; 12,7 và 12,5. Tính giá trị trung bình, phƣơng sai, độ lêch chuẩn và hãy biểu di n kết quả với xác suất là 95%. Xtb = (12,6+11,9+13+12,7+12,5) : 5 = 12,54% s2 = 0,1296 s = 0,36 Nếu lấy với xác suất P = 95% thì hàm lƣợng thực của cacbohydrat nằm trong khoảng tin cậy: t p. f  S 0, 36   2, 776  0, 5 n 5 12,54% - 0,50% < M < 12,54% + 0,50% hay kết quả nằm trong khoảng từ 12,04% đến 13,04% với xác xuất tin cậy là 95% Ví dụ 2: Xác định hàm lƣợng đạm trong mẫu thức ăn 4 lần lặp lại thu đƣợc các kết quả sau: 12,5%; 12,7%; 13,1 % và 12,4 %. Tính giá trị trung bình, phƣơng sai, độ lêch chuẩn, khoảng tin cậy và biểu di n kết quả với xác suất là 95%.(Sinh viên tự giải). 17
Chƣơng 2 PHÂN TÍCH HÓA HỌC CỔ ĐIỂN 2.1. Phân tích trọng lƣợng 2.1.1. Gi i thiệu chung về phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng Phân tích trọng lƣợng là phƣơng pháp dựa trên cơ sở xác định khối lƣợng của chất cần phân tích đã đƣợc tách ra khỏi các chất khác (có cùng trong mẫu thử) dƣới dạng tinh khiết. Ví dụ: Khi phân tích ion Fe3+ trong dung dịch, làm kết tủa nó dƣới dạng Fe(OH)3 bằng dung dịch NH4OH. Lọc kết tủa và rửa sạch. Nung kết tủa ở 1000oC đến khối lƣợng không đổi, nhằm chuyển kết tủa thành Fe2O3. Để nguội mẫu nung đến nhiệt độ phòng, rồi cân khối lƣợng của nó bằng cân phân tích. Từ khối lƣợng cân tính ra khối lƣợng ion Fe3+. Một số ƣu điểm và nhƣợc điểm của phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng:  Xác định độ chính xác cao đạt tới 0,01 – 0,005 % vƣợt xa độ chính xác của chuẩn độ  Xác định đƣợc nhiều kim loại (cation) và các á kim (anion), các thành phần của hợp kim, quặng, silicat...  Đơn giản về nguyên tắc, dụng cụ phân tích thông thƣờng.  Độ đúng và độ lặp lại tốt (nếu cẩn thận)  Kéo dài thời gian, không kinh tế nhƣ tiêu hao điện năng 2.1.2. Các phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng Có thể chia phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng thành 3 phƣơng pháp: phƣơng pháp tách, phƣơng pháp kết tủa và phƣơng pháp bay hơi. 2.1.2.1. Phƣơng pháp tách Cấu tử cần xác định đƣợc tách ra dƣới dạng tự do, rửa sạch, làm khô và đƣợc cân trên cân phân tích. Ngƣời ta thƣờng sử dụng phƣơng pháp tách để tách các kim loại trong hỗn hợp của nó. Ví dụ: Để xác định vàng trong hỗn hợp vàng – đồng, ngƣời ta hòa tan hỗn hợp vào nƣớc cƣờng thủy (hỗn hợp acid HNO3 đặc và acid HCl đặc). Dung dịch thu đƣợc cho tác dụng với H2O2, ion Au3+ sẽ bị khử đến trạng thái tự do và đƣợc tách ra khỏi hỗn hợp, còn ion Cu2+ không phản ứng. 2Au3+ + 6H2O2 2Au + 6H+ + 3O2 Phƣơng pháp tách dùng để xác định trọng lƣợng tro: mẫu rắn đƣợc đốt cháy và nung đến khối lƣợng không đổi. Tro thu đƣợc đem cân. Dựa vào trọng lƣợng của tro ngƣời ta tính hàm lƣợng phần trăm của nó trong mẫu đã cho. Ngoài ra, ngƣời ta còn sử dụng phƣơng pháp điện trọng lƣợng để tách các chất có trong dung dịch: chất cần xác định đƣợc dòng điện tách ra và bám trên một điện cực bằng Pt. Dựa vào khối lƣợng tăng của thanh Pt, ngƣời ta suy ra hàm lƣợng. Phƣơng pháp tách dùng để xác định hàm lƣợng chất béo tự do trong thực phẩm thƣờng sử dụng các phƣơng pháp nhƣ phƣơng pháp Soxhlet, Adam Rozơ. Chất béo đƣợc tách ra khỏi thực phẩm bằng cách hòa tan chất béo vào dung môi thích hợp. Đuổi 18
dung môi, thu đƣợc chất béo tự do, từ đó xác định đƣợc hàm lƣợng chất béo trong thực phẩm. 2.1.2.2. Phƣơng pháp kết tủa Sự tách trực tiếp chất cần xác định hoặc các thành phần của nó ra khỏi sản phẩm dƣới dạng tinh khiết hóa học gặp nhiều khó khăn, đôi khi không thực hiện đƣợc, do vậy cần sử dụng phƣơng pháp kết tủa để tách chất cần xác định. Kết tủa định luợng cấu tử cần xác định bằng các phƣơng pháp hóa học dƣới dạng hợp chất ít tan có thành phần xác định nghiêm ngặt. Kết tủa tách ra đƣợc rửa, sấy hay đem nung và đƣợc cân trên cân phân tích. Quá trình nung có thể gây ra sự biến đổi về mặt hóa học của tủa vì vậy trong phân tích ngƣời ta phân biệt dạng kết tủa và dạng cân. Cần phân biệt dạng kết tủa và dạng cân. Dạng kết tủa là dạng tạo thành khi cho chất phân tích tác dụng với thuốc thử thích hợp. Dạng cân là dạng tạo thành sau khi đƣợc xử lý bằng nhiệt (sấy và nung) đƣợc cân để xác định hàm lƣợng. Dạng cân cũng có thể là dạng kết tủa. Ví dụ: Khi xác định ion SO42- trong nƣớc bằng phƣơng pháp trọng lƣợng, kết tủa chúng bằng ion Ba2+ SO42- + Ba2+ = BaSO4 ↓ chất cần xác định dạng kết tủa dạng cân Trong một số trƣờng hợp dạng cân và dạng kết tủa khác nhau 2Fe3+ + OH- → Fe(OH)3 ↓ → Fe2O3 chất cần xác định dạng kết tủa dạng cân 2.1.2.3. Phƣơng pháp bay hơi Chƣng cất định lƣợng cấu tử cần xác định dƣới dạng hợp chất bay hơi. Phần cần tách ra bằng cách đốt nóng mẫu phân tích hoặc bằng tác dụng của thuốc thử thích hợp làm giải phóng ra sản phẩm bay hơi. Có phƣơng pháp trực tiếp và gián tiếp. Phƣơng pháp trực tiếp: Cấu tử cần phân tích đƣợc bay hơi sau đó hấp thu vào chất hấp thu phù hợp, dựa vào sự tăng khối lƣợng chất hấp thu ngƣời ta tính đƣợc lƣợng cấu tử cần xác định. Ví dụ: Chƣng cất cồn trong bia, rƣợu. Nhiệt độ bay hơi của cồn thấp hơn nhiệt độ sôi của nƣớc, do đó cồn đƣợc tách ra bằng phƣơng pháp chƣng cất, cồn đƣợc hấp thu vào trong nƣớc. Sử dụng cồn kế hoặc dùng phƣơng pháp tỉ trọng để xác định độ cồn trong bia, rƣợu. Phƣơng pháp gián tiếp: Trong phƣơng pháp này là xác định phần còn lại của chất sau khi đã tách hoàn toàn chất cần xác đinh. Hiệu số trƣớc và sau khi cất chất cần xác định ra sẽ tính đƣợc chất cần xác định. Ví dụ: Xác định độ ẩm trong bột mì, độ ẩm của gạo, chè, cafe, cacao… Trong quá trình sấy, hơi nƣớc sẽ bị bốc hơi. Lƣợng nƣớc trong thực phẩm sẽ đƣợc tính bằng cách tính hiệu số khối lƣợng thực phẩm trƣớc và sau khi sấy, từ đó tính đƣợc độ ẩm trong thực phẩm. 19
Trong các phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng, phƣơng pháp kết tủa đƣợc sử dụng chủ yếu trong phân tích. Dƣới đây sẽ trình bày các kỹ thuật trong phƣơng pháp kết tủa. Tiến trình của phƣơng pháp tạo kết tủa bao gồm các công đoạn sau: Cân mẫu  Dung dịch  Kết tủa  Lọc và rửa tủa  Sấy hoặc nung  Cân và tính toán kết quả. Các yêu cầu đối với dạng tủa và dạng cân: – Dạng tủa: + Tủa phải có độ tan nhỏ để tủa đƣợc hoàn toàn. + Có độ tinh khiết cao, ít hấp phụ hay lẫn chất bẩn + Tủa cần có tinh thể lớn để ít bị tan trong quá trình lọc, rửa. + Tủa phải chuyển sang dạng cân một cách d dàng và hoàn toàn. – Dạng cân: + Dạng cân phải bền với môi trƣờng, không bị hút ẩm, không bị phá hủy + Phải có công thức xác định để tính thừa số chuyển F đúng + Thừa số chuyển F ứng với dạng cân càng nhỏ càng tốt Cách tính toán trong phương pháp trọng lượng: Đối với kết tủa ở dạng kết tủa tinh thể (ví dụ nhƣ BaSO4, AgCl...) khối lƣợng của chất cần xác định đƣợc tính theo công thức sau: gA = 0,5.F, trong đó F: là thừa số phân tích trọng lƣợng, F = mMA / nMAl, 0,5 là khối lƣợng của dạng cân chất cần xác định ( đối với kết tủa dạng thể) Đối với kết tủa vô định hình, khối lƣợng của chất cần xác định: g A = 0,1.F, 0,1 là khối lƣợng của dạng cân chất cần xác định (đối với kết tủa dạng vô định hình) Ví dụ: Phân tích hàm lƣợng Fe trong dung dịch phân tích theo khối lƣợng của Fe2O3 đã đƣợc tách ra. Ta có F = 2MFe / MFe2O3 Phân tích hàm lƣợng Fe2O3 trong dung dịch phân tích theo khối lƣợng của Fe đã đƣợc tách ra. Ta có F = MFe2O3 / 2MFe Trong công thức tính F, tử số là chất cần xác định, mẫu là dạng cân. Sau khi đã chọn đƣợc phản ứng tạo kết tủa phù hợp, các bƣớc tiếp theo của kỹ thuật tạo kết tủa bao gồm: chọn dạng thuốc thử và lƣợng thuốc thử, tạo kết tủa, lọc và rủa tủa, sấy hoặc nung, cân và tính toán kết quả. a. Chọn thuốc thử và lƣợng thuốc thử Các yêu cầu đối với dạng tủa và dạng cân ảnh hƣởng đến yêu cầu đối với chất làm kết tủa (thuốc thử). Yêu cầu chọn thuốc thử: Lý tƣởng nhất, một thuốc thử tạo tủa khối lƣợng phải tác dụng một cách đặc hiệu hay ít nhất một cách chọn lọc với chất cần phân tích. Trên thực tế, các thuốc thử chuyên biệt hay đặc hiệu chỉ phản ứng với một loại chất hóa học thì rất hiếm. Các thuốc thử chọn lọc có thể tác dụng với một số giới hạn loại chất hóa học phổ biến hơn. Thí dụ nhƣ AgNO3 là thuốc thử chọn lọc vì tạo tủa với Cl-, Br-, I- và 20
SCN- trong môi trƣờng acid. Trái lại, dimetylglioxim là thuốc thử chuyên biệt vì chỉ tạo kết tủa với Ni2+ trong môi trƣờng kiềm. Thuốc thử tạo kết tủa lý tƣởng vì tính chuyên biệt hay tính chọn lọc phải tác dụng với chất cần phân tích để tạo ra sản phẩm có tính chất sau: – D lọc, d rửa để loại các chất nhi m bẩn. – Có độ tan thấp, đủ để không mất tủa một cách định lƣợng khi lọc và rửa. – Trơ với các cấu tử của môi trƣờng. – Có thành phần xác định sau khi làm khô và sau khi nung (nếu cần). Lƣợng thuốc thử: Để đảm bảo kết tủa đƣợc hoàn toàn chất phân tích, lƣợng thuốc thử sẽ đƣợc cho với lƣợng dƣ từ 10 – 15% so với lƣợng đƣợc tính từ phản ứng. Đối với những thuốc thử có tính bay hơi, lƣợng thuốc thử gấp 2 – 3 lần so với lý thuyết. Chú ý: Trong một số trƣờng hợp, lƣợng thuốc thử dƣ có tác dụng làm tan tủa tạo thành. Thí dụ: để định lƣợng ion Hg2+, ngƣời ta sử dụng KI để tạo kết tủa HgI2. Nhƣng lƣợng KI dƣ, HgI2 sẽ tạo phức K2[HgI4] tan. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kết tủa: Trong giai đoạn kết tủa, nếu dung dịch đậm đặc sẽ hình thành các kết tủa có tinh thể nhỏ. Trái lại đối với các tủa vô định hình, sự tăng nồng độ sẽ dẫn đến sự chuyển các dạng keo không bền sang dạng kết tủa. Trong quá trình tủa đƣợc hình thành thƣờng kèm theo chất bẩn. Nguyên nhân của sự làm kết tủa bẩn là sự cộng kết. Cộng kết là hiện tƣợng khi kết tủa lắng xuống mang theo các tạp chất khác mà trong điều kiện riêng lẻ thì các tạp chất này không thể kết tủa đƣợc. Thí dụ: FeCl3 không tủa với H2SO4 nhƣng nếu kết tủa BaCl2 bằng H2SO4 với sự có mặt của FeCl3 thì bên cạnh tủa BaSO4 có lẫn cả tủa Fe2(SO4)3. Sau khi nung Fe2(SO4)3 sẽ chuyển thành Fe2O3 có màu đỏ, làm tủa BaSO4 có màu. Sự cộng kết có nhiều nguyên nhân khác nhau, ngƣời ta phân biệt 3 dạng cộng kết: hấp phụ, hấp lƣu và nội hấp. Ngoài ra sự hậu tủa còn là nguyên nhân gây bẩn tủa. b. Tạo kết tủa Với tủa tinh thể. Nhiều tủa tinh thể nhƣ BaCrO4, BaSO4, CaC2O4…thỉnh thoảng thu đƣợc dƣới dạng những tinh thể rất mịn có thể qua đƣợc lỗ lọc gây ra sự mất khối lƣợng của dạng tủa trong quá trình xử lý. Hiện tƣợng bẩn tủa là một trong những yếu tố ngăn cản sự kết tủa. Để hạn chế các yếu tố ảnh hƣởng đến kết quả phân tích, việc tạo các kết tủa tinh thể cần tuân theo các điều kiện sau: + Tiến hành kết tủa với dung dịch mẫu và thuốc thử loãng. + Thêm dung dịch thuốc thử vào chậm và khuấy trong quá trình tạo tủa. + Thực hiện kết tủa với dung dịch chất kết tủa ở nhiệt độ cao. Trong một số trƣờng hợp, cần thêm vào chất làm tăng độ tan và tránh hiện tƣợng cộng kết. Thí dụ: tạo tủa BaSO4, ngƣời ta thêm HCl để giảm tủa phụ BaCO3 và giảm cộng kết Ba(OH)2. 21