HÓA PHÂN TÍCH THỰC PHẨM

HĨA PHÂN TÍCH
THỰC PH M
Th.S. PH M KIM PH
NG
Chuyên ngành
nh Hóa Phân Tích
45 TI T LÝ THUY T

Nội dung học
Cung cấp những ki n thức c bản trong
phân tích định tính và định l ợng.
-Cung cấp các giải pháp xây dựng
ph ng pháp phân tích.
-Cung cấp kỹ thuật phân tích cổ điển và
hiện đ i.
-Cung cấp những ứng dụng của lãnh vực
hóa học phân tích trong nghiên cứu khoa
học và thực tiễn.

• -

1


CH ƠNG TRÌNH GI NG D Y

• 1. Đ I C ƠNG HĨA PHÂN TÍCH ậ ÁP D NG CHO
PHÂN TÍCH TH C PH M
• 2. CHU N ĐỘ AXÍT - BA ZƠ
• 3. CHU N ĐỘ KẾT TỦ A
• 4. CHU N ĐỘ OXY HĨ A KH

• 5. CHU N ĐỘ PHỨC CH T
• 6. PH ƠNG PHÁP ĐO MẦU
• 7. PH ƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ
•
- K thu t máy h p thu nguyên t AAS
•
- K thu t máy quang phổ phát x Plasma ICP
• 8. LÝ THUYẾT K THU T S C KÝ
•
- K THU T S C KÝ KHÍ - GC
•
- K THU T S C KÝ L NG CAO ÁPậ HPLC

• PHẦN 1

2


I/ Đ I C ƠNG HĨA PHÂN TÍCH
• 1/ ĐỊNH NGHĨA THẾ NÀO LÀ HĨA PHÂN TÍCH
• 2/ ĐỊNH NGHĨA THẾ NÀO LÀ HĨA PHÂN TÍCH
THỰC PH M
• 3/ PHÂN TÍCH Đ NH TÍNH
• 4/ PHÂN TÍCH ĐỊNH L

NG

• 5/ ĐÁNH GÍA PH ƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ S
LI U PHÂN TÍCH

• 5.1/ ĐỘ CHÍNH XÁC,
C, ĐỘ ĐÚNG,
NG, ĐỘ LẶP
LẠI,
I, TỐC ĐỘ PHÂN TÍCH, ĐỘ NHẠY,
Y,
PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG , PHƯƠNG
PHÁP ĐƯC CÔNG NHẬN

• 6/ XỬ LÝ THỐNG
NG KÊ ( STATISTICAL
ASSESSMENT OF QUAILITY OF DATA)
• 7/ CÁCH BIỂU DIỄN THÀNH
NH PHẦN DUNG
DỊCH
7.1. chất chuẩn gốc
7.2. các nồng
ng độ dung dịch
• 9/ / D NG C ĐO THUỶ TINH CHÍNH XÁC VÀ
T ƠNG Đ I

3


1. ĐỊNH NGHĨA THẾ NÀO LÀ
HĨA PHÂN TÍCH
• Hóa phân tích là một ngành khoa học chun

•
•

•
•

nghiên cứu các ph ơng pháp phân tích để đ nh
tính và đ nh l ng một chất hay nhiều chất , một
nguyên tố hay nhiều nguyên tố có trong sản ph m
đang nghiên cứu
Ví d : Trong một mẫu n ớc uống có b ô
nhiễm d l ng thuốc trừ sau hay không ?
B ớc đ u tiên chúng ta phải đ nh tính xem trong
mẫu n ớc đó bao gồm nh ng chất gì?
B ớc 2 : Đ nh l ng nh ng chất đư đ c đ nh
tính
B ớc 3 : d a trên các mẫu chu n để tính tốn và
cho ra kết qủa cuối cùng

PHÂN TÍCH THỰC PHẨM
• 2/ Thực ph m có đáp ứng các tiêu chu n hóa
học về vệ sinh ? Có b ơi thiu, hư h ng và biến
thành ch t độc hại hoặc có chứa những ch t
độc do th i ra từ bao bì, hóa ch t cho thêm vào
• Kiểm nghiệm phân tích thực ph m bằng
phương pháp hóa học ngồi ra cịn phân tích
trạng thái c m quan, vi sinh vậtầ

4


2. THẾ NÀO LÀ PHÂN TÍCH
HĨA THỰC PH M

Thực ph m là những thức ăn , nước u ng là những
ch t dinh dưỡng c n thiết cho cơ thể con người,
vật nuôi ầ.do vậy để đáp ứng các yêu c u trên
thực ph m ph i c n được kiểm nghiệm trước khi
đưa ra th trường tiêu thụ.
Phân tích hóa học th c ph m ( Analytical
chemistry of Food) : nhằm xác đ nh
Thực ph m có đáp ứng các tiêu chu n hóa học
về ph m ch t và thành ph n dinh dưỡng theo
đúng như quy đ nh hoặc có b gian d i và gi
mạo hay khơng?

• Đối tượng
ng của Hóa phân tích thực phẩm
là các chất dinh dưỡng như đạm , béo,
o, bột,
t,
đường
ng …có trong cá, thịt sữa, trứng,
ng, nước
uống
ng …
•

Để định lượng
ng các chất dinh dưỡng các
nguyên tố hóa học hay định danh cấu trúc
thành
nh phần của các chất đòi hỏi phải có

phương pháp phân tích chính xác và phù
hợp với các đối tượng
ng nghiên cứu.
u.

5


3. PHÂN TÍCH Đ NH TÍNH
PHÂN TÍCH Đ NH L

NG

3.1.Phân tích định tính : Nhằm xác định sự hiện
diện của các cấu tử ( ion, nguyên tố hay nhóm nguyên
tố ) trong mẫu phân tích ( thực phẩm, mẫu nước , đất ầ)
và đồng thời đánh giá sơ bộ hàm lượng của chúng :đa
lượng, vi lượng, vếtầ nhờ vào các thiết bị phân tích và
các phản ứng hố học đặc trưng lên mầu, kết tủa đối
với nguyên tố cần xác định
• 3.2. PHÂN TÍCH Đ NH L
NG
• Xác đ nh chính xác hàm lượng của những c u tử trong
mẫu. Được thể hiện bằng những giá tr sau: %,
mg/kg,mg/L (ppm), g/kg, g/L (ppb), ng/kg, ng/L ( ppt)
•

4. Ch n các ph ơng pháp phân tích thích
h p và x lý số liệu phân tích
• Khi chọn ph ơng pháp sử d ng cho phân

tích th c ph m ph thuộc vào các yêu c u
sau :
• Số l ng, ch tiêu u c u phân tích thiết b
hiện có tại phịng thí nghiệm để từ đó có
nh ng cân nhắc khi sử d ng quy trình phân
tích.
• - Quy trình phân tích ph i thoả mãn các
điều kiện sau:

6


• - Độ chính xác, độ đúng , độ lặp lại tốt
• - Quy trình phân tích có tính chọn lọc cao
phù h p với yêu c u c n phân tích
• - Thời gian phân tích nhanh và có khả
năng phân tích đồng thời nhiều ngun tố
• - Thiết b sử d ng cho phân tích có độ nhạy
cao, c c tiểu phát hiện nhỏ
• - Giá thành phân tích khơng cao
• - Thiết b d sử d ng, d bảo trì

• - u tiên sử d ng các ph ơng pháp phân tích
đ c cơng nhận bởi các tổ chức quốc tế sau:
ISO : International Organisation for
standardusation)
• AOAC : Association of Oficial Analytical
Chemists , published in the AOAC book
• BSI : British Standards Institution
• TCVN : Tiêu chu n Vi t Nam

•
FAO : Food and Agriculture Organisation
Tổ chức l ơng th c-nông nghiệp của Liên Hiệp
Quốc

7


Sự lựa chọn phương pháp phân
tích
Mỗi đối tượng
ng lại có nhiều chất,
t, những chất
này có thể là hàm lượng
ng đến phần trăm (%)
cho đến hàm lượng
ng nhỏ như mg/kg , mg/l
( 10-6 hoặc nhỏ hơn µg/kg, µg/l (10-9) hoặc
nhỏ hơn nữa 10-12 picrogam ( ppt) .

Ở mỗi phép phân tích có những ưu và nhược
điểm riêng của từng
ng phương pháp có nghóa
là có những phương pháp thích hợp cho
phép xác định hàm lượng
ng lớn,
n, có phương
pháp phân tích cho phép xác định hàm
lượng
ng nhỏ vì vậy phỏng

ng đoán trước hàm
lượng
ng có trong mẫu để chọn phương pháp
phân tích cho phù hợp và giảm sự sai số
trong quá trình phân tích.

8


• Với hàm lượng
ng lớn và bán định lượng
ng người ta
th ờng dùng
ng các phương pháp hóa học cổ
điển : Khối lượng,
ng, thể tích, phân tích bán định
lượng
ng
•
-Hàm lượng
ng vi lượng
ng ( ppm ) và siêu vi
lượng
ng ( ppb, ppt hoặc nhỏ hơn ) phải dùng
ng các
thiết bị phân tích hiện đại để đo như AAS, ICP,
ICP/MS, HPLC, GC, GC/MS,LC/MS,
HRGC/HRMS .. Những thiết bị này thường
ng sử
dụng

ng để đo vết các kim loại nặng,
ng, các dư lượng
ng
thuốc trừ sâu, vitamin, kháng sinh trong nước,
c,
đất,
t, thủy sản,
n, thực phẩm…

5. ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP PHÂN
TÍCH
- Độ chính xác – Precision
Biểu th qua các kết qu phân tích do 01 người thực hiện
hoặc do một s người khác thực hiện trong cùng một
phòng thí nghiệm và sử dụng cùng một phương pháp
phân tích trên cùng một thiết b phân tích.
- Độ lặp lại – Reproducibility
Biểu th qua các kết qu phân tích gi ng nhau trên một
mẫu được chia ra làm nhiều l n phân tích do 01 người
thực hiện cùng một quy trình phân tích và trên cùng một
thiết b phân tích. Một mẫu làm nhiều l n độc lap nhau
khác với một mẫu đo nhiều l n.

9


•
•

- Độ đúng

ng ( Accuracy):
Kết qủa đưa ra gần đúng
ng với số thực được
biểu thị qua giá trị trung bình và giá trị thực
và độ lệch
ch chuẩn.
n. Độ lệch
ch chuẩn càng
ng nhỏ thì
kết quả có được càng
ng đúng.
ng. Và càng
ng đúng
ng hơn
nữa người phân tích phải tính được độ không
đảm bảo của phép đo ( Uncertainty in
measurement).

•

Độ không đảm bảo của phép đo là phải tính
được độ lệch
ch chuẩn bằng
ng phương pháp thống
ng
kê, tính được nguồn sai số ngẫu nhiên và sai số
hệ thống
ng

• Sai số ngẫu nhiện (sai số khơng xác định)

• Sai số gây đến độ lặp lại của kết quả, sai số ngẫu
nhiên ln có trong q trình thực hiện phân tích nh
cân, đo máy ầĐể giảm sai số ngẫu nhiên bằng cách
tăng số lần phân tích ( n= 5, 7,8..)
• Sai số hệ thống
ng ( sai số xác định)
• là do các nguyên nhân sau :
• Thiết bị phân tích, dụng
ng cụ sử dụng
ng như cân , bình định
mức,
c, sai số do nhà chế tạo,
o, chứng
ng từ hiệu chuẩn,
n, các chất
chuẩn tinh khiết ..., hoặc phương pháp sử dụng có khuyết
điểm như cách đọc, chuyển đổi mầu không rõ ầSai số hệ
thống gây ảnh hưởng đến độ đúng của phép phân tích.
Giảm thiểu sai số nay bằng cách hiệu chuẩn thường
xuyên các thiết bị sử dụng

10


•
•
•
•
•
•

•
•
•
•
•
•

PHƯƠNG PHÁP TÍNH XỬ LÝ THỐNG
NG KÊ
1/ Tính giá trị trung bình của các phép đo
Xtb = Σxi
n
2/ Độ lệch
ch chuẩn
δ = Σ( Xi – Xtb )2
n -1
3/ Tính độ biến động
ng của hàm lượng
ng ( RSD)
RSD = δ x100
Xtb
Khoản tin caäy (CI) - Confidence interval
CI = Xtb ± tp x δ
√n

• Hệ số biến thiên hay ch số phân tán
•
• RSD = δ. 100
•
Xtb

• RSD ≤ 10% các Xi ít phân tán - t t
• 10% < RSD < 20% các Xi có thể sử dụng được
RSD > 20% các Xi quá phân tán không nên sử dụng

11


•
•

•

Trình bày kết quả
KQ =

HLtb ± tp . δ
√n

CHẤP NHẬN KẾT QỦA
• 1/ Kết qủa được chấp nhận khi :
•
Độ biến động
ng của hàm lượng
ng phải nhỏ hơn
5% đối với phân tích có hàm lượng
ng %
•
RSD ≤ 5%
• 2/ Với phân tích vetá có ham
ø lượng:

ng: ppm,ppb
có thể chấp nhận khi:
•
RSD ≤ 10 %

12


• - C c tiểu phát hiện của đ u dị thiết b :
•
LOD – limit of detection
• LOD là hàm lượng t i thiểu được phát hiện bởi
thiết b sử dụng phân tích. LOD khơng gi ng
nhau đ i với từng ch t và thiết b phân tích.
• Ngun tắc:
• LOD của mỗi loại đ u dị được xác đ nh bằng
cách so sánh trên cùng một thang đo- chiều cao
tín hiệu - S (signal) của ch t c n phân tích với
chiều cao của đường nền (n) noise

• Thực hiện mẫu trắng đo chiều cao của đường nền (n)
• - Thực hiện đo mẫu có nồng độ th p nh t (Cmin ) đo
chiều cao của tín hiệu (S) sao cho
•
10 > T = S ≥ 3
•
n

LOD = 3Cmin → LOD = Cmin
T

LOD có thể biểu diễn theo nồng độ hoặc theo trọng
lượng

13


LOQ : Giới hạn đ nh lượng ( limit of Quantitation)
LOQ là giới hạn t i thiểu đ nh lượng của phương
pháp phân tích.
Nguyên tắc: LOQ của mỗi phương pháp và mỗi
ch t c n xác đ nh là khác nhau.
Cách tính LOQ :
- Cho vào mẫu có trọng lượng hoặc thể tích m0
xác đ nh, c u tử c n phân tích biết trước Cmin
LOQ = 3Cmim . F
T
F : hệ s pha lỗng hoặc làm giàu mẫu

•
•

- mẫu không làm giàu
Vi = Uo → LOQ = LOD
- mẫu được làm giàu ( đuổi bớt dung môi,
hoặc cô cạn bớtầ)
• Vi << U0 → LOQ << LOD
• Kết qu LOQ có thể biểu diễn theo nồng độ
hoặc theo trọng lượng tuyệt đ i.

14


YÊU CẦU PHÒNG
NG THÍ NGHIỆM THỰC
HIỆN QA/QC TRƯỚC KHI CHO PHÂN TÍCH

• Đối với một phép phân tích nào nhất là đối
với các phân tích vết trước khi phân tích
phòng
ng thí nghiệm phải thực hiện chương
trình QA/QC cho từng
ng phép thử.

QA : Quality assurance – Đảm bảo chất lượng
ng
là khi phân tích cho một chỉ tiêu nào đó thì
phải đảm bảo rằng
ng có quy trình phân tích
có hiệu lực cho chỉ tiêu đó, có chất chuẩn
của chỉ tiêu đó (chất chuẩn phải có giấy
chứng
ng nhận ISO của người bán),
n), kết quả
phân tích phải có độ tin cậy cao. QA bao
gồm cả kiểm tra chất lượng
ng (QC) và đánh
nh
giá chất lượng
ng của quá trình phân tích

(quality assessment)

15


• QC: Quality control – Là phương pháp đã được
hiệu lực kiểm tra bằng
ng cách
ch thêm chuẩn vào
mẫu, phân tích mẫu chuẩn (material reference
- RM) hoặc trên mẫu kiểm tra (CRM) từ đó
tính được hiệu suất thu hồi (recovery) của
phương pháp.
p.
• Quality assessment: Đánh giá chất l ợng
• Quá trình phân tích được thực hiện trong phòng
ng
thí nghiệm thông qua các đánh
nh giá nội bộ và
ngoại bộ bởi một đánh
nh giá viên trưởng
ng của một
phòng
ng thí nghiệm khác hay nói cách
ch khác đánh
nh
giá phân tích bởi các liên phòng
ng thí nghiệm,
m,
kiểm tra chéo giữa các phòng

ng thí nghiệm.
m.

CÁC BƯỚC THỰC HIỆN QA/QC
• - Giới thiệu năng lực của phòng
ng thí nghiệm
•

16

- Thực hiện QC về độ đúng
ng và độ chính
xác của phép phân tích

•

- Quy trình lấy mẫu

•

- Bảo quản mẫu

•

- Phương pháp phân tích


• - Hiệu chuẩn thiết bị, hiệu chuẩn phương
pháp theo định kỳ
•

• - Thực hiện QA,QC
•
• - Kiểm tra chéo các phòng
ng thí nghiệm
bên ngoài và nội bộ, đánh
nh giá kết quả
•
- Báo cáo kết quả

17


18


6. Đ NH NGHƾA CH T CHU N G C
• Ch t g c
Có tính ổn đ nh cao
Bền với môi trường
Đương lượng lớn
Kh i lượng đúng với công thức hóa ch t
Ph n ứng đ nh lượng
H2C2O4.2H2O ; C6H5COOH
Na2B4O7.10H2O
K2Cr2O7 ; NaCl
KMnO4
ZnSO4.7H2O ; MgSO4.7H2O

19

ĐỊNH NGHĨA CÁC LOẠI NỒNG
NG ĐỘ

Nồng
ng độ là đại lượng
ng của
một chất ( ion hoặc phân tử ) trong một
lượng
ng xác định dung dịch

ĐỊNH NGHĨA :

1/ Nồng
ng độ thể tích: của một chất lỏng
ng là tỷ lệ thể

tích giữa chất lỏng
ng đó và thể tích của dung môi
Ví dụ : HNO3 1:3 có nghóa là dung dịch gồm một thể
tích HNO3 đặc và 3 thể tích nước
HNO3 : HCl 1:3

2/ Nồng
ng độ % khối lượng
ng
Cho biết số gam chất tan có trong 100g dung dịch
C% = Số gam chất tan (a) x 100%
Số gam dung dịch
Ví dụ : Hòa tan a gam chất tan vào b gam dung môi thì

nồng
ng độ % của dung dịch là :
C% = a .100
a+b
Trong hóa phân tích, nồng
ng độ % được coi là gần đúng
ng
Ví dụ : Muốn có dung dịch KNO3 1% , thì cân 1g KNO3
hoà tan vào 100ml H2O

20


3/ Nồng
ng độ mol/l :
Cho biết số mol ( có thể là ion hay phân tử )
chất tan có trong 1lít dung dịch, dùng
ng chữ
M hay mol/l
CM = Số mol chất tan (n) = n
Thể tích dung dịch
n : số mol ch t tan
• V : thể tích,
M: phân tử gam

V (l)

n = m( chất tan)
M

Ví dụ 1: Dung dịch H2SO4 2M, là dung dịch có
chứa 2 mol H2SO4 hay 2 x 98 = 196g H2SO4
trong 1 lít dung dịch
Ví dụ 2: Hòa tan 1,2g MgSO4 vào nước thành
nh
100ml dung dịch ta được dung dịch MgSO4
có nồng
ng đ o ä
mol / L laø:
CM = 1,2g
= 0,1M
120 . 0,1

21


3/ Nng
ng độ đương lượng
ng gam ( đlg) là số gam của

chất đó về mặt hóa học tương đương với 1mol Hydro
hay 1mol Hydroxýt trong phản ứng
ng mà ta xét
Trong các phản ứng
ng hóa học,
c, các chất phản ứng
ng với
nhau với cùng
ng số đương lượng
ng gam

ĐLg khơng ph i là hằng s như s mol mà phụ thuộc vào
ph n ứng hóa học mà ch t tham gia
CN = số đương lượng
ng gam chất tan (n)
Số lít dung dịch (V)
n = m(chất tan)
Đlg

4/ Nồng
ng độ molan
Cho biết số mol chất tan có trong 1kg dung môi

• a/ Phản ứng
ng axít bazô
1/ NaOH + HCl = NaCl + H2O
1 mol NaOH phản ứng
ng với 1 ion H+ nên
đlgNaOH = MNaOH
T ng tự 1 mol HCl t ng đ ng với 1 mol
OH- nên :
đlg HCl = MHCl
2/ NaOH + H3PO4 thì tùy theo phản ứng
ng có khác
nhau về đlg :
- NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O
ñlgNaOH = MNaOH , ñlgH3PO4 = M H3PO4

22

• 2 NaOH + H3PO4 = Na2HPO4 + 2 H2O
•
ñlgNaOH = MNaOH , đlgH3PO4 = MH3PO4
•
2
• 3 NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3 H2O
•
đlgNaOH = MNaOH , đlgH3PO4 = MH3PO4
•
3
• Vậy đlg của axít bằng
ng khối lượng
ng mol của axít đó
+
chia cho số ion H mà 1 mol của axít đó tham gia
phản ứng
ng
• Đlg của bazơ bằng
ng khối lượng
ng mol của bazơ chia
cho số ion OH mà 1 mol bazơ đó đã tham gia phản
ứng
ng

1.5. Nồng
ng độ đương lượng
ng
trong phản ứng
ng kết tủa
Al2(SO4)3 + 3 Pb(NO3)2 = 2Al(NO3)3 + 3PbSO4

Trong phản ứng
ng này đlg của các chất tham gia phản
ứng
ng bằng
ng khối lượng
ng mol của chất đó chia cho số
điện tích của 1 mol chất đó tham gia phản ứng
ng
đlg (Al2(SO4)3 = M (Al2(SO4)3 hay đlg Al = MAl
6
3
ñlg Pb(NO3)2 = M Pb(NO3)2 hay ñlgPb = Mpb
2

2

23


1.6. Nồng
ng độ đương lượng
ng trong
phản ứng
ng tạo phức

• Trong phản ứng
ng tạo phức phản ứng
ng xẩy ra
phức tạp cho nên để tính đlg của các chất
tham gia phản ứng

ng tạo phức ta phải quy ước
đlg của 1 chất rồi từ đó tính đlg của chất kia
• Ví dụ: Ag+ + 2CN → Ag(CN)-2
• Nếu đlgAg+ = MAg+ thì đlg CN = 2MCN
• Ví dụ:
Hg2+ + 4I- = HgI42• Đlg(Hg2+) = MHg2+ thì đlg (I-) = 4MI-

1.7 Nồng
ng độ đương lượng
ng
trong phản ứng
ng oxy hóa khử
• Vì 1 electron tương đương với ion H+ nên đlg
của chất oxy hóa hay chất khử bằng
ng khối
lượng
ng mol chia cho số electron mà 1 mol chất
đó cho hay nhận.
n.
• 2KMnO4 + 10 FeSO4 + 8 H2SO4 = 2MnSO4 +
K2SO4 + 5 Fe2(SO4)3 + 8 H2O
•
đlg KMnO4 = MKMnO4 hay đlg Mn = MMn
•
5
5
• Đlg FeSO4 = MFeSO4 hay đlg Fe = MFe
•
1

24


• 2/ 3As2S3 + 28 HNO3 + 4H2O = 6H3AsO4 +
•
9 H2SO4 + 28NO
•
As3+ - 2eAs5+
•
S2- - 8eS6+
•
N5+ + 3eN2+
• đlg(As2S3) = MAs2S3 , đlgHNO3 = MHNO3
•
2
3
•

Nồng
ng độ đương lượng
ng gam chất tan có trong 1
lít dung dịch ký hiệu : N
Theo định nghóa về đương lượng
ng g trong các
phản ứng
ng hóa học các chất phản ứng
ng với nhau
theo số đlg như nhau và các chất tạo thành
nh
sau phản ứng

ng cũng tương đương với nhau về
số đlg
Ví dụ:
nA + mB
pC + qD
Mặc dù hệ số n, m, p, q các chất phản ứng
ng khác
nhau như số đlg của chất A phản ứng
ng bằng
ng
đúng
ng số đlg của chất B. Chất C và D tạo
thành
nh sau phản ứng
ng cũng có số đlg nhö nhau

25