XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TINH BỘT BẰNG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC

Bài 3: XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG TINH BỘT
BẰNG PHƢƠNG PHÁP HOÁ HỌC
I. NGUYÊN TẮC:
 Tinh bột là thành phần chủ yếu của nhiều loại củ và hạt việc xác định
đúng sẽ giúp ta dự kiến chính xác lượng sản phẩm thu được cũng như tổn
thất trong quá trình sản xuất.
 Thuỷ phân tinh bột thành đường trong dung dịch HCl 10% ở điều kiện
đun sôi trong bình cách thuỷ trong thời gian 90 phút.
 Dung dịch sau thuỷ phân được làm nguội và trung hoà bằng NaOH với
chỉ thị methyl da cam.
 Hàm lượng đường sau khi thuỷ phân được xác định bằng phương pháp
DNS.
 Lượng đường hình thành từ quá trình thuỷ phân tinh bột sẽ bằng chính
lượng dung dịch sau khi đem thuỷ phân sinh ra trừ đi lượng đường khử
trong dung dịch trước thuỷ phân. Được kết quả đem nhân với hệ số
chuyển đổi từ đường khử (glucose) thành tinh bột là 0,9 ta sẽ có được
hàm lượng tinh bột trong mẫu nguyên liệu ban đầu.
 Phương trình phản ứng tạo màu giữa đường khử và DNS


TIẾN HÀNH
1. Chuẩn bị mẩu thí nghiệm




Khấy đều 5-10 phút
2g bột
gạo
100ml
nước cất

Tráng lại nhiều lần


Đậy kín bình


Làm nguội


Xuất hiện màu vàng



Để nguội đến 30
o
C




II. Dựng đồ thị đƣờng chuẩn và xác định đƣờng khử trong mẫu nguyên
liệu:
-Pha loãng dịch Glucose chuẩn 0,5%:
Bình định mức
50ml
A
B
C
D

E
V
Glucose chuẩn
0,5%
(ml)
2ml
3ml
4ml
5ml
6ml

Định mức tới 50ml bằng nước cất
Lọc
Dùng đũa thủy tinh
lấy tinh bột vào
bình nón
50ml dung dịch
HCL 10%


Đem bình nón
chưng cách thủy
90 phút
Methyl da cam
0,1% + NaOH
0,1N
Cho toàn bộ dịch
thủy phân vào bình
và định mức 1000ml
bằng nước cất

Đem lọc
C(%)
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
-Lấy 8 ống nghiệm, đánh số thứ tự và xác định đường khử theo bảng sau:



5 phút


Làm nguội



III KẾT QUẢ
λ =485 nm
Ống nghiệm
1
2
3
4
5
6
7
Độ hấp thu(OD)
1,077

1,525
1,993
2,431
3,082
3,505
3,160
Ống nghiệm
1
2
3
4
5
6 (mẫu
thí
nghiệm)
7 (mẫu
thí
nghiệm)
8 (ống thử
không)
V

bình định mức
50ml
(ml)
6ml
0
0
0
Dịch lọc mẫu

thí nghiệm (ml)
0
6ml
6ml
0
Nƣớc cất
0
0
0
6ml
Thuốc DNS
1ml
1ml
1ml
1ml
Lắc đều
8 ống nghiệm
đun sôi cách
thủy
Tiến hành đo độ OD λ=
540nm bằng máy UV-Vis
Vẽ đồ thị

Từ biểu đồ ta có phương trình:
y=5056x – 0,0148 => x=


(1)
Ống nghiệm 6:
Ta có y

6
= 3,505 thay vào (1) , ta được:
 X
6
=6,9x10
-4

Ống nghiệm 7:
Ta có y
7
= 3,160 thay vào (1), ta được:
 X
7
= 6,28x10
-
4

Hàm lượng đường khử trong dịch thủy phân (%)
X= 6,58x10
-4

Hàm lượng tinh bột (X) :
y = 5056x - 0.0148
R² = 0.9955
0
0.5
1
1.5
2
2.5

3
3.5
0.00% 0.01% 0.02% 0.03% 0.04% 0.05% 0.06% 0.07%
OD
Glucozo
Đường chuẩn
OD
Linear (OD)
X
TB
=





=29,61 %
IV. CHỨNG MINH CÔNG THỨC:
Hệ số chuyển đổi glucose thành tinh bột:
(C
6
H
10
0
5
)
n
+ nH
2
O  n C

6
H
12
O
6

162,1 18,02 180,12
Như vậy một phần trọng lượng tương ứng 162,1/180,12= 0,9 phần trọng lượng
tinh bôt => Hàm lượng tinh bột trong mẫu bằng lượng glucose(x)*0,9
Ta goi x là hàm lượng đường khử trong dịch thủy phân(%) khi tiến hành đo độ
hấp thu OD .Sau đó ta nhân với số ml thể tích dịch thủy phân đem định mức V
1

Rồi chia cho khối khối lượng của mẫu (g)
Tiếp đó ta nhân cho 0,9 đó là hệ số chuyển đổi glucose thành tinh bột và cuối
cùng ta nhân hệ số pha loãng F (nếu có)
X
TB =



    
Trong đó
X
TB
: Hàm lượng tinh bột trong mẫu (%)
X: hàm lượng đường khử trong dịch thủy phân(%)
V
1:
số

ml thể tích thủy phân đem địch mức
m: khối lượng mẫu thí nghiệm (g)
0,9: hệ số chuyển đổi glucose thành tinh bột
F: hệ số pha loãng (nếu có)



V. BIỆN LUẬN:
Nhỏ thêm 1 giọt chỉ thị Methylen cam trong trường hợp khó nhận thấy điểm
chuyển màu và có thể kiểm tra điểm kết thúc. Một giọt đường thừa đầu tiên sẽ
làm mất màu vàng cho biết phản ứng đã kết thúc.
Dung dịch methylen xác định đô còn dư khi cho Methyl cam vào thì dung dịch
sau thủy phân vẫn vàng rơm đến khi NaOH 10% vào thì dịch thủy phân sẽ xuất
hiện vàng chanh
Khi thí nghiệm với dung dịch đường chuẩn là dung dịch glucose 0,5%. Glucose
thuộc nhóm monosacharide không thể thủy phân được.
Trong phân tử glucose có 5 nhóm chức ancol và andhit
VI. NHẬN XÉT
Kết quả tính toán có thể bị chênh lệch ít nhiều so với thực tế do:
Lượng NaOH 10%, với HCL 10% sẽ bị hao hụt từng bình này sang bình khác
Chưa đủ thời gian đun cách thủy, trong lúc cách thủy nhiệt độ không điều do lúc
châm nước
Do chỉ trung hòa chưa làm nguội đến 30
o
C mà đã cho Methyl da cam 0,1% và
dung NaOH 10% trung hòa dịch thủy, vì khi ở nhiệt độ cao và kiềm cục bộ thì
glucose sẽ bị phân thủy làm kết quả kém chính xác .
VII. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG MÁY QUANG PHỔ:
1. Các bộ phận chính :

+ Curvet : vật liệu chính dùng làm curvet để đo vùng tử ngoại - khả kiến là thạch anh
hay thuỷ tinh thạch anh, đá silica nung chảy và thuỷ tinh vì các vật liệu đó trơ ở bước sóng
từ 800 – 400 nm.
+ Nguồn sáng : Để phát được bức xạ tử ngoại người ta dùng đèn Deuterium Arc
(đơteri)với phạm vi bước sóng 190 – 420 nm, c.n với đèn Tungsten (vonfram)
với phạm vi bướcsóng 350 – 2,500 nm có thể phát được cả bức xạ tử ngoại và khả kiến
hoặc cũng có thể sử dụng đèn Xenon (đèn khí trơ) có phạm vi bước sóng là 190 – 800nm.
+ Bộ tạo đơn sắc: thường dùng lăng kính thạch anh hoặc cách tử có nhiệm vụ
tách riêng từng dãy sóng hẹp (đơn sắc). Nguồn sáng nhiều màu sắc sẽ qua khe vào và đến
thiết bị tán sắc, dưới tác dụng của thiết bị tán sắc sẽ tạo ra ánh sáng đơn sắc khi
qua khe ra và đi ra ngoài.
+Thiết bị tán sắc: có ba loại thiết bị tán sắc.
- Filter (lọc): có tác dụng lọc vân hấp thụ và lọc ánh sáng so sánh.
- Lăng kính (prism): là thiết bị tán sắc được biết đến nhiều nhất có tác dụng làm tán sắc
chùm sáng khi đi qua nó.
- Grating (cách tử): giống như lăng kính nó có tác dụng tán sắc chùm tia đi qua nó. Có hai
loại: cách tử nhiễu xạ phẳng và cách tử nhiễu xạ lõm.
+Detector : là bộ phận phân tích có nhiệm vụ phân tích cường độ chùm ánh sáng đi qua
dung dịch và đi qua dung môi. Detector được dùng cho vùng UV – Vis là detector phổ
hấpthụ quang phân tử UV – Vis. Về nguyên tắc cấu tạo của detector gồm những phần như
sau:- Nguồn sáng : là đèn D2 (vùng phổ UV), hay đèn W – Halid (vùng phổ Vis) Buồng
mẫu và môi trường hấp thụ Bộ đơn sắc để thu chùm sáng, phân ly và chọn tia sáng cần
đo Bộ phận điện tử thu nhận và khuyếch đại tín hiệu đo Bộ phận chỉ thị kết quả đo.
2. Nguyên lý hoạt động
- Để phát bức xạ tử ngoại và khả kiến, người ta dùng đèn phát ra ánh sáng đi
đến bộ tạo đơn sắc có nhiệm vụ tách riêng từng giải sóng hẹp (đơn sắc) Bộ phận chia
chùm sáng sẽ hướng chùm tia đơn sắc liên tục đi tới cuvet đựng dung dịch mẫu và cuvet
đựng dung môi.
- Bộ phận phân tích (detector) sẽ so sánh cường độ chùm sáng đi qua dung dịch
(I) và điqua dung môi (Io). Tín hiệu quang được chuyển thành tín hiệu điện.Sau

khi được phóng đại, tín hiệu sẽ chuyển sang bộ phận tự ghi để vẽ đường cong sự phụ
thuộc của log(I/I
0
) vào bước sóng Việc sử dụng máy vi tính, bộ tự ghi còn có thể
ghi ra cho ta những số liệu cần thiết nhưgiá trị λ max , λ min cùng với giá trị độ
hấp thụ A (D),….Như đã nêu, cường độ của tia đơn sắc trước và sau khi đi
qua môi trường hấp thụ được liên hệ với nhau bởi định luật - Bộ phận phân tích
(detector) sẽ so sánh cường độ chùm sáng đi qua dung dịch (I) và điqua dung
môi (Io). Tín hiệu quang được chuyển thành tín hiệu điện.Sau khi được
phóngđại, tín hiệu sẽ chuyển sang bộ phận tự ghi để vẽ đường cong sự phụ thuộc của
log(I/I
0
) vào bước sóng Việc sử dụng máy vi tính, bộ tự ghi còn có thể ghi ra
cho ta những số liệu cần thiết nhưgiá trị λ max , λ min cùng với giá trị độ hấp
thụ A (D),….Như đã nêu, cường độ của tiađơn sắc trước và sau khi đi qua môi
trường hấp thụ được liên hệ với nhau bởi định luật Lambert-Beer.
VIII. PHƢƠNG PHÁP KHÁC
Định lƣợng đƣờng khử theo phƣơng pháp BERTRAND
1/ Mục đích : Xác định hàm lượng đường khử có trong mẫu.
2/ Nguyên lý :
- Các lọai đường có nhóm aldehyd hay nhóm ceton tự do, trong những
điều kiện nhất định, có khả năng tham gia vào phản ứng oxi hóa - khử với ion
kim lọai và được gọi là đường khử.
- Phương pháp Bertrand dựa vào khả năng khử Cu
++
trong môi trường
kiềm để định lượng các lọai mono và di-saccharid.
- Quá trình định lượng đường khử được tiến hành theo các bước sau :
Bước 1 : Tạo thuốc thử Fehling
- Thuốc thử Fehling là hỗn hợp ( 1 : 1 ) của hai dung dịch :

Fehling I : là dung dịch đồng sulfate
Fehling II : là dung dịch của muối Seignette
Khi trộn hai dung dịch trên lại thì sẽ xẩy ra phản ứng giữa chúng theo hai giai
đọan :
Giai đọan 1 : Trong môi trường kiềm, đồng sulfate chuyển thành đồng
hydroxide có màu xanh da trời.
Giai đọan 2 : Đồng hydroxide có màu xanh da trời tác dụng với muối Seignette
tạo thành phức muối hòa tan, dung dịch có màu xanh thẫm.
Bước 2 : Đường khử trong dung dịch mẫu sẽ khử Cu
++
trong dung dịch
phức muối hòa tan có màu xanh thẫm ở trên thành Cu
+
( tạo thành kết tủa đồng I
oxide có màu đỏ gạch ).
Bước 3 : Oxi hóa đồng I oxide ( kết tủa đỏ gạch ) tạo thành ở bước 2
bằng Fe
+++
. Lúc này, Cu
+
chuyển thành Cu
++
, Fe
+++
bị khử thành Fe
++
.
Bước 4 : Định lượng Fe
++
( phương pháp chuẩn độ ) tạo thành ở bước 3

bằng potassium permanganate ( thuốc tím ).
Từ lượng potassium permanganate đã tiêu tốn trong chuẩn độ ở bước 4, chúng
ta tính ra được lượng đồng I oxide ( kết tủa đỏ gạch ). Từ đây, dựa vào bảng tỷ
lệ giữa lượng đồng và đường khử của Bertrand tính ra được hàm lượng đường
khử có trong dung dịch mẫu.
3/ Nguyên liệu - hóa chất :
- Dung dịch mẫu ( chứa đường khử cần xác định )
- Thuốc thử Fehling
- Sắt II sulfate
- Sulphuric acid
- Dung dịch potassium permanganate 0.1 N
4/ Dụng cụ - thiết bị :
- Giấy lọc
- Bình tam giác có nút thủy tinh
- Ống hút
- Ống đong
- Ống chuẩn độ
- Bình hút chân không
- Phễu lọc hút chân không
- Bếp điện : Model : CB160
- Khoảng nhiệt độ : 450
0
C
- Kích thước bề mặt gia nhiệt : 160 x 160 mm
- Hãng cung cấp : Barloworld Scientific - Anh
- Bơm hút chân không : Type : N 022 - Order No. : N 022 AT.18
- Lưu lượng : 13 lít / phúy
- Áp suất : 4 bar g
- Hãng cung cấp : KNF - Đức