Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv-vis

Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

PHẦN THỨ NHẤT

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, hầu hết các loại thực phẩm như vịt quay, giò chả, chim rán hay hạt dưa, mứt kẹo, thậm chí cả
nước giải khát... tất cả những loại thức ăn phổ biến này đều được nhuộm màu thực phẩm. Đã từ lâu,
người ta có thói quen làm như thế, bởi nhuộm màu thực phẩm không chỉ làm cho thực phẩm thêm đẹp
mắt, mà còn khiến thực khách có cảm giác ngon miệng hơn.
Tuy nhiên, không phải tất cả các loại thực phẩm được nhuộm màu đều gây hại cho sức khỏe. Để nhận
biết được sự độc hại của phẩm màu trong thực phẩm thì không thể kiểm tra được bằng mắt thường,
thậm chí đối với những người làm việc lâu năm trong các Viện kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực
phẩm. Để kiểm tra thực phẩm nào được nhuộm bằng phẩm màu tự nhiên, thực phẩm nào được nhuộm
bằng phẩm màu công nghiệp, và các chất phụ gia nào có tác hại đến sức khỏe người sử dụng thì cần
phải qua bước kiểm nghiệm chặt chẽ tại Viện kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm. TS.Lê Thị
Hồng Hảo cho rằng: “Về tác hại của màu công nghiệp đối với người sử dụng, nếu dùng thức ăn có
nhuộm phẩm màu công nghiệp sẽ bị ngộ độc, những tồn dư của các chất này có thể sẽ làm cho người
sử dụng bị ung thư”. Tác hại của việc sử dụng phẩm màu công nghiệp trong chế biến thức ăn là rõ ràng
và ai cũng biết. Tuy nhiên, vì lợi ích trước mắt, vẫn có nhiều người lạm dụng các loại phẩm màu
công nghiệp, thậm chí cả những sản phẩm nằm trong danh sách các phụ gia bị cấm.
Theo TS.Hảo, những sản phẩm khó nhuộm màu thì thường được nhuộm bằng phẩm màu công nghiệp.
Do đó, người dân cần đặc biệt chú ý khi mua các loạt hạt hoặc thực phẩm khó nhuộm màu. Đặc biệt,
khi mua cần lựa chọn những sản phẩm có nhãn mác, hạn sử dụng và có ghi chú về chất phụ gia.
Trong tình hình đó việc tìm kiếm phương pháp hữu hiệu để xác định hàm lượng phẩm màu
trong thực phẩm là vấn đề hết sức quan trọng. Trong khuôn khổ tiểu luận tôi trình bày cách xác định
Tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS.
2. Mục tiêu
Trong tình hình hiện nay, khi các nhà sản xuất vì chạy theo lợi nhuận mà sử dụng những phẩm
màu thực phẩm hóa học độc hại hay quá lạm dụng phẩm màu đã gây những ảnh hưởng xấu đến sức

khỏe của người tiêu dùng . Vì vậy tiểu luận này đề ra một phương pháp xác định Tartrazine là phương
pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS.
3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết và phương pháp chuyên gia.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Page 1


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

- Tartrazine trong thực phẩm
- Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS

Page 2


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

PHẦN THỨ HAI

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1.Giới thiệu về phẩm màu thực phẩm.
Phẩm màu là tên chỉ chung cho các hợp chất hữu cơ có màu ( gốc thiên nhiên và tổng hợp), rất đa dạng
về màu sắc và chủng loại. Chúng có khả năng nhuộm màu, nghĩa là bắt màu hay gắn màu trực tiếp lên

các vật liệu khác.
Phẩm màu thực phẩm là một nhóm những chất có màu được dùng làm phụ gia thực phẩm, để tạo ra
hoặc cải thiện màu sắc của thực phẩm, nhằm làm tăng tính hấp dẫn của sản phẩm. Nhưng phẩm màu là
chất chỉ làm tăng cảm quan và hoàn toàn không có giá trị dinh dưỡng gì khi ăn vào.
Những thức ăn có chứa phẩm màu trong danh mục cho phép sử dụng làm phụ gia thực phẩm của bộ y
tế, dưới mức giới hạn dư lượng cho phép thì không gây ảnh hưởng cho sức khỏe của người tiêu dùng.
Tuy nhiên nếu quá lạm dụng phẩm màu, hoặc chạy theo lợi nhuận, sử dụng các phẩm màu ngoài danh
mục cho phép sẽ gây độc hại cho sức khỏe.
* Phân loại
Các phẩm màu được chia làm hai loại chính
1.1.1.Phẩm màu tự nhiên
Là các chất được chiết xuất ra hay được chế biến từ các nguyên liệu hữu cơ ( thực vật, động vật)
sẵn có trong tự nhiên.
Ví dụ caroten tự nhiên được chiết xuất từ các loại quả có màu vàng, curcumin được chiết xuất từ củ
nghệ, màu caramen được chế biến từ đường...
Nhóm phẩm màu có nguồn gốc tự nhiên có nhược điểm là độ bền kém, sử dụng với lượng lớn
nên giá thành sản phẩm cao.
1.1.2. Phẩm màu tổng hợp hóa học
Là các phẩm màu được tạo ra bằng các phản ứng tổng hợp hóa học.
Ví dụ Amaranth(đỏ), Brilliant blue ( xanh), tartazine ( vàng chanh)...
Các phẩm màu tổng hợp thường đạt độ bền màu cao, với một lượng nhỏ đã cho màu đạt với yêu cầu
đặt ra, nhưng chúng có thể gây ngộ độc nếu dùng không nguyên chất hay dùng quá liều lượng cho
phép.
1.2. Giới thiệu về Tartrazine[1]
1.2.1. Tên khác, chỉ số
CI Food Yellow 4, FD&C Yellow No. 5; Số CI (1975): 19140

Page 3

Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

INS: 102
ADI = 0 - 7,5 mg/kg thể trọng.
1.2.2. Định nghĩa
Chủ yếu gồm Trinatri 5-hydroxy-1-(4-sulfonphenyl)-4-(4-sulfonphenylazo)-H-pyrazol-3carboxylat và các chất màu phụ cùng với NaCl và (hoặc) Na 2SO4 là các thành phần không màu chính.
Có thể chuyển thành chất màu nhôm (aluminium lake) tương ứng, trong trường hợp này áp dụng quy
định chung đối với các loại chất màu nhôm.
Tartrazine thường được dùng trong các sản phẩm nướng, ngũ cốc và các sản phẩm ngũ cốc, các sản
phẩm sữa, cá và các sản phẩm thủy sản, thịt và các sản phẩm gia cầm, các sản phẩm có sử dụng trứng,
nước trái cây, rau quả và các sản phẩm đậu, nước giải khát, các sản phẩm mứt, các loại bánh kẹo, thức
uống có cồn, các sản phẩm muối chua, nước sốt, các sản phẩm trang trí thực phẩm, kem, các loại món
ngọt, đồ gia vị, cá xông khói, các loại bánh snack, các loại món hầm.
1.2.3.Cấu tạo hóa học
* Tên hóa học: Trinatri 5-hydroxy-1-(4-sulfonphenyl)-4-(4-sulfonphenylazo)-H-pyrazol-3-carboxylat
* Mã số C.A.S: 1934-21-0
* Công thức hóa học: C16H9N4Na3O9S2
*

Công thức cấu tạo:

* Khối lượng phân tử: 534,37 ( thuộc nhóm màu azo)
1.2.4.Thành phần
+Hợp chất mang màu phải không thấp hơn 85%
+ Hợp chất phụ mang màu: Không quá 1%
+ Hợp chất hữu cơ không mang màu: Không quá 0.5% bao gồm 4-Hydrazinobenzensulfonic acid, 4aminobenzensulfonic acid, 5-oxo-1(4-sulfophenyl)-2-pyrazoline-3-tetrahydroxysuccinic acid
+Amine thơm chưa bị sulfo hoá không quá 0.01% tính theo aniline
+ Các chất có thể trích ly bằng ete: Không quá 0.2%
+Hình dạng: Dạng bộ hay dạng hạt có màu cam sáng
+ Chức năng: Tạo màu

Page 4


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

+ Tính tan: Tan được trong nước, tan ít trong dung dịch ethanol
+Tổn thất khi sấy ở 1350C: Không quá 15%, với chloride và sulfate tính theo muối natri
+ Chất không tan trong nước: Không quá 0.2%
+ Quang phổ hấp thu: 426 nm
+ Chì: Không quá 10 ppm
+ Arsen: Không quá 3 ppm
+ Thuỷ ngân: Không quá 1 ppm
+ Cadmium: Không quá 1ppm
+ Kim loại nặng: Không quá 40 ppm
1.2.5.Tính chất
Tartrazine là chất màu bền, nhạy với những chất oxy hoá mạnh, dễ hút ẩm. Tartrazin được sử
dụng phổ biến trên khắp thế giới, bởi vì nó là chất màu tổng hợp có giá thành thấp nhất. Các loại thực
phẩm có chứa tỷ lệ tartrazine khác nhau tuỳ thuộc vào nhà sản xuất hay giá thành sản xuất. Tuy nhiên
ngày nay có xu hướng hạn chế sử dụng tartrazin và thay thế bằng những hợp chất màu không tổng hợp
như annatto, màu malt, betacarotene.
Chất đối kháng với Tartrazine là sulphur dioxide, acid ascorbic, sodium hydroxide và các dung
dịch kiềm khác.
Sản phẩm tartrazine thương mại ở dạng bột, màu vàng, hoà tan tốt trong nước. 1 lít nước ở 200C
có thể hoà tan được 150g tartrazine. Ngược lại, tartrazine hoà tan kém trong cồn. Một lít ethanol chỉ
hoà tan được 0.1g tartrazine. Trong môi trường kiềm, tartrazine sẽ tạo nên màu đỏ.
Tartrazine gây ra các phản ứng dị ứng, đặc biệt đối với những người không sử dụng được thuốc
aspirin. Theo FDA, tartrazine gây phát ban với tỷ lệ 0.01%. Tuy nhiên, không có những thông tin rõ
ràng về mức độ của những tác hại tartrazine với từng cá nhân cụ thể. Nhiều nghiên cứu còn cho thấy
tartrazine còn gây ra những rối loạn, thay đổi tính tình của trẻ em. Do đó, ở Mỹ yêu cầu phải công bố

chất màu này trên các sản phẩm thuốc và thực phẩm và từng lô màu cần phải được FDA công nhận
trước khi đem vào sử dụng. Tartrazine bị cấm sử dụng ở Na Uy, Úc và Đức. Hiện nay, người ta đang
ưu tiên sử dụng betacarotene để tạo màu vàng cho thực phẩm hữu cơ và annatto cho thực phẩm vô cơ)
Như chúng ta đã ghi nhận từ trước, những ảnh hưởng của việc sử dụng màu trong thực phẩm đã
được biết đến từ thời cổ đại. Tuy nhiên các nghiên cứu một cách có kiểm soát để xem sự tác động của
màu sắc có ảnh hưởng đến hương vị và ảnh hưởng lên thực phẩm xem có được chấp thuận hay không
thì chỉ được tiến hành trong 70 năm qua. Hiện nay, trong tình hình phẩm màu thực phẩm được sử dụng

Page 5


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

tràn lan, nên có những phương pháp thích hợp để xác định một số loại phẩm màu phổ biến trong thực
phẩm. Trong tiểu luận này tôi trình bày cách xác định Tartrazine bằng máy UV-VIS.
1.3.Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
1.3.1. Tổng quan[2]
Các phân tử ở điều kiện bình thường tồn tại ở trạng thái cơ bản bền vững có năng lượng
thấp.Khi chúng được cung cấp năng lượng, ví dụ như có chùm sáng (photon) có năng lượng thích hợp
nằm trong vùng sóng 190 - 800 nm chiếu vào, phân tử nhận năng lượng, trở thành trạng thái kích thích.
Năng lượng tổng E(ts) của chùm sáng mà phân tử đã nhận được đó cuối cùng biến thành nhiệt năng
nhưng có 3 dạng chuyển hóa:
E(ts) = E(e) + E(d) + E(q)
E(e) là dạng chuyển mức các electron: Trong phân tử, các điện tử tham gia vào liên kết trong các liên
kết σ, π, ngoài ra còn có các đôi điện tử không liên kết (n), sẽ hấp thụ năng lượng của chùm sáng và nó
chuyển lên trạng thái năng lượng cao Em. Khi phân tử chất bị kích thích như thế, nó có sự chuyển mức
năng lượng: σ → σ* ; π → π* ; n → σ * hay n → π *
Ed và Eq: là năng lượng quay và dao động của nguyên tử trong phân tử. Nó được hình thành khi phân
tử của chất nhận năng lượng bởi chùm sáng kích thích, tuy nhiên do năng lượng thấp nên tác động của
nó chỉ làm quay hoặc dao động các nguyên tử quanh vụ trí cân bằng.

Sau khi chất hấp thụ, ta đo phần còn lại của chùm sáng chiếu vào ban đầu đó tạo ra phổ hấp thụ
quang phân tử của chất. Vì thế phổ loại này đợc gọi là quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS. Như vậy
phổ hấp thụ phân tử UV-VIS là phổ xuất hiện do sự tương tác của các điện tử hóa trị trong phân tử hay
nhóm phân tử với chùm sáng kích thích có bước sóng nằm trong vùng UV-VIS.
*ĐỊNH LUẬT BOUGHE - LAMBE – BEER (Định luật Beer)
Chiếu một chùm sáng có bước sóng xác định đi qua b lớp dung dịch. Do hấp thụ, sau mỗi lớp dung
dịch, ánh sáng giảm đi n lần. Gọi cường độ ánh sáng ban đầu là I o, sau khi đi qua lớp thứ nhất là I 1 ta
có: I1 =
In =

Io
I
. Khi đi qua lớp thứ hai, ánh sáng giảm đi n 2 lần, ta có I 2 = o2 , tiếp tục với b lớp ta có
n
n

Io
I
= I hay o = n b
b
I
n

Page 6


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

Hình 1.1
a)Cuvet chứa dung dịch hấp thụ

quang
b) Hai cuvet cùng chứa một lượng
chất màu được quan sát từ trên xuống

Lấy logarit hai vế, ta có: log
số, ta có:

Io
I
= b.log n = k b. Đại lượng log o ta gọi là độ hấp thụ quang A, k là hệ
I
I

A= k.b

Lấy hai lượng chất màu bằng nhau, cùng loại, hòa tan trong cuvet, có thể quan sát dung dịch từ trên
xuống. cùng loại, dung dịch một có chiều cao h1, dung dịch 2 có chiều cao h2; h1>h2. Như vậy, nồng
độ dung dịch 1 nhỏ hơn dung dịch 2, ta có: K C1b1 = K C2 b2
Tiến hành với nồng độ dung dịch C1 nhỏ hơn C2n lần, tuy nhiên số lớp chất màu lại tăng n lần nên tích
số K.C.b không đổi.
Khi thay dung dịch thứ hai bằng chất màu khác, sao cho hai dung dịch 1 và 2 có cùng nồng độ, và số
lớp chất màu, C1= C2 và b1= b2. Tuy nhiên, lúc này K1 khác K2 cho nên độ hấp thụ quang khác nhau, ta
có phương trình:
K1C b ≠ K2 C b

(2.2)

Như vậy độ hấp thụ quang của một chất màu phụ thuộc vào:
Bản chất của chất màu với hệ số K tương ứng
Nồng độ chất màu, C

Chiều dày lớp hấp thụ, b
Kết hợp cả (2.1) và (2.2), hệ số k trong 2.1 là hằng số phụ thuộc cả hai yếu tố: nồng độ và bản chất của
chất, ta có phương trình:

A=εbC

* TÍNH CHẤT CỦA HỆ SỐ HẤP THỤ PHÂN TỬ, ε
Trong biểu thức A = εbC, nếu C được biểu diễn bằng mol/l và b tính bằng cm thì ε là hệ số hấp thụ
phân tử gam. Biểu thức trên cho thấy ε có giá trị bằng A khi dung dịch có nồng độ bằng 1M đo với
cuvét có bề dày b = 1cm.
• Hệ số hấp thụ phân tử gam ε đặc trưng cho bản chất hấp thụ ánh sáng và không phụ thuộc vào thể
tích dung dịch, bề dày lớp dung dịch và chỉ phụ thuộc vào λ của dòng sáng tới (I0). Do đó đại lượng ε
thường được coi là tiêu chuẩn khách quan quan trọng nhất để đánh giá độ nhạy của phép định lượng
trắc quang, ε =f(λ).

Page 7


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

• Thứ nguyên của ε:

ε=

A
bC

ε=

Ta có:

(2.4)

A
= l /cm-1M
b(cm).C(M/l)

* TÍNH CHẤT CỦA ĐỘ HẤP THỤ QUANG A VÀ HỆ QUẢ
a) Phổ hấp thụ quang A phụ thuộc bước sóng của ánh sáng tới.
Chiếu chùm sáng có bước sóng khác nhau đi qua dung dịch hấp thụ, độ hấp thụ của dung dịch phụ
thuộc nhiều vào bước sóng (thay đổi bước sóng).
e
e max

l (nm)

l max

Hình 1.2
Phổ hấp thụ quang phụ
thuộc bước sóng
Chiếu các chùm sáng có bước sóng thay đổi một cách liên tục từ bước sóng dài đến bước sóng ngắn
hơn (hoặc ngược lại), còn gọi là quét phổ, ta thu được phổ hấp thụ là những dải liên tục, có những cực
đại hấp thụ, ở các vị trí λmax khác nhau tuỳ thuộc chất phân tích (hình 2.1).
b) Độ hấp thụ quang A phụ thuộc nồng độ chất
Lập dãy chuẩn chất hấp thụ quang có nồng độ khác nhau trong điều kiện phù hợp và chiếu chùm sáng
có bước sóng cố định ứng với cực đại của phổ hấp thụ chất màu qua dung dịch, ta thu được một dãy số
liệu về độ hấp thụ quang của các dung dịch, vẽ vào đồ thị, ta thu được đường chuẩn biểu diễn sự phụ
thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ chất, A=f(C).
A

Ax

Cx

C

Hình2.2. Đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc A vào nồng độ C.

Page 8


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

d) Độ hấp thụ quang A có tính chất cộng tính
Nếu dung dịch có nhiều chất hấp thụ, độ hấp thụ quang của dung dịch ở một bước sóng nhất định là
tổng các độ hấp thụ quang thành phần (hình 2.3):
A= ε1C1b + ε2 C2 b +…+ εnCnb

* Biết ε và Amax riêng có thể xác định đồng thời nồng độ hai chất trong dd
Hai chất P và Q có hai cực đại hấp thụ tại hai bước sóng λ1max và λ2max
Đo độ hấp thụ quang tại hai bước sóng trên, thu được hai đại lượng hấp thụ A 1 và A2, trong đó A1 và
A2 đều là tổng của các đại lượng hấp thụ thành phần tại mỗi bước sóng
Thí dụ 1.1: P và Q tạo phức với thuốc thử X, tạo thành PX và QX có hai cực đại hấp thụ ở 400nm và
500 nm, ε tương ứng với mỗi nguyên tố như sau:
400 nm

500 nm

ε của phức PX

1.104 l /cm-1M−1

1.103 l /cm-1M−1

ε của phức QX

1.103 l /cm-1M−1

1.104 l /cm-1M−1

Hoà tan hoàn toàn 0,10g mẫu, thêm chất che và thuốc thử rồi định mức đến 100 ml. Đo độ hấp thụ
quang (A) ở hai bước sóng 400 nm và 500 nm, được các số liệu sau:
A400 = 1.104 CP +

1.103 CQ = 0,500

(2.5)

A500 = 1.103 CP +

1.104 CQ = 0,300

(2.6)

Tính hàm lượng P, Q trong mẫu biết MP = 65, MQ = 60.
Giải: Nhân hai vế của phương trình (2.6) với 10 ta có
1.104 CP + 1.103 CQ

=

0,500

1.104 CP + 10.104 CQ

=

3,00

Lấy 2 trừ 1 ta có 9,9.104CQ =

2.50

2,50
Tính được CQ =
=2,525.10-5M
9,9.10 4

2,525.10 −5.60.100.
= 0,00152%
⇒ %Q =
1000 x0,1

Page 9


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis
4,75.10 −5.65.100.
= 0,00308%
⇒ %P =

1000 x0,1

-5

CP = 4,75.10 M/l

*MỐI LIÊN HỆ GIỮA ĐỘ TRUYỀN QUA T VÀ ĐỘ HẤP THỤ A
Độ truyền qua được định nghĩa, T =
I
I

0
=
-logT = logε.C.b

I
1
; A = log
Io
T

hay T =10 −εCb

* Mối liên hệ giữa độ hấp thụ quang (A) và độ truyền qua (T)
Thí dụ 1.2: Một mẫu dung dịch chứa trong cuvet 1cm đo độ truyền qua đạt 80% ánh sáng ở một bước
sóng nhất định. Nếu độ hấp thụ quang của chất này cũng ở bước sóng đó là 2,0 thì nồng độ chất là bao
nhiêu.
Giải: Độ truyền qua là 0,8 hay phần trăm truyền qua đạt 80% nên T=0,8. Theo định nghĩa: log T = ε.b.C hay log 1/T = ε.b.C, vậy theo đầu bài ta có
Log 1/T = 2,0 cm-1mol-1 .l .1 cm.C
Log 1/0,8 = log 1,25 = 2 mol-1 l.C

C = 0,10/2,0 = 0,05M/l
* NHỮNG SAI LỆCH CỦA ĐỊNH LUẬT BEER
- Những dấu hiệu
Độ hấp thụ quang A là hàm bậc nhất của bước sóng, nồng độ C và chiều dày lớp dung dịch đo
b: A = f(λ, C, b). Khi cố định điều kiện đo về bước sóng, và chiều dày lớp dung dịch (thường đo với
cuvet 1cm) thì A=f(C), đây là sự phụ thuộc tuyến tính (hình 2.2). Khi sự phụ thuộc này không tuyến
tính điều đó có nghĩa là có sự sai lệch. Đây là dấu hiệu thứ nhất về sự sai lệch khỏi định luật Beer.
Dấu hiệu thứ hai là phổ hấp thụ của dung dịch chất hấp thụ quang ở những nồng độ khác nhau phải có
cực đại ở cùng một bước sóng (các điều kiện khác như pH, thành phần dung giống nhau). Các dung
dịch có thành phần giống nhau trừ chất hấp thụ quang có thành phần khác nhau nhưng cực đại hấp thụ
lệch nhau thì đây cũng là dấu hiệu của sự không tuân theo định luật Beer.
- Những nguyên nhân sai lệch của định luật Beer
a) Do ánh sáng không đơn sắc
Khi ánh sáng không đơn sắc chiếu qua chất hấp thụ quang, có nghĩa dòng sáng tới có nhiều tia sáng
với các bước sóng khác nhau, chất phân tích chỉ hấp thụ một số tia sáng nhất định, tỷ lệ hấp thụ không
đồng đều. Khi tăng nồng độ chất phân tích, một số tia sáng đó có thể bị hấp thụ hoàn toàn trong khi

Page 10


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

một số tia sáng vẫn bị hấp thụ ít, thậm chí không hấp thụ. Kết quả là thu được đường biểu diễn không
tăng tuyến tính về độ hấp thụ quang theo nồng độ (do các tia sáng không bị hấp thụ có cường độ đi ra
(I) không giảm khi tăng nồng độ)
b) Chất hấp thụ quang có thành phần thay đổi
1. Chất hấp thụ quang không bền, thành phần thay đổi khi pha loãng dung dịch
Gọi α là độ phân ly của phức màu MX, phương trình phân ly như sau:
MX

M

X

αC

(1-α)C
K =

+

αC

Hằng số phân ly K là

[M][X]
1
= α2C
→ K = α2C → α =
[MX]
1 −α

Pha loãng n lần αn =

K
nK
=
; S = αn − α1 =
C/n
C

Hình2.4
Sự phụ thuộc của độ sai lệch S
vào tỷ lệ

K
(chưa pha loãng)
C

(2.7)

K
.( n − 1)
C

S

K
C

K
C
Độ sai lệch S tỷ lệ thuận với

K và

n , tỷ lệ nghịch với

C .(hình 2.4).

Để tránh sự phân ly của phức MX, nồng độ thuốc thử X cao, αn = α1, S =0.
Ảnh hưởng của ion H+ (pH) tới sự hình thành phức màu.
Đa số các thuốc thử dùng trong phân tích phổ hấp thụ phân tử là những muối của axit hay bazơ:
M + HX

MX + H+

Khi tăng hoặc giảm nồng độ H+, đều làm cân bằng tạo MX thay đổi.
Trường hợp pH cao, kim loại M có thể bị thuỷ phân và kết tủa, mặt khác X ở trạng thái X -, như vậy,
phức có thể ở trang thái đa phối tử (thí dụ phức Fe(III)- salixilic ở pH 1-3 hình thành phức 1:1 FeSal +
có màu tím, khi tăng pH lên 4, một nửa phức có 2 phối tử, FeSal 2- có màu đỏ; Đến pH 9, phức chuyển
sang dạng 3 phối tử, FeSal3 có màu vàng).
Trường hợp nồng độ H+ cao, pH thấp, HX tồn tại nhiều, MX cũng hình thành ít.
Người phân tích cần chọn ra pH phù hợp cho việc hình thành phức màu vừa đảm bảo phức MX hình
thành tốt, độ chính xác và độ lặp lại cao.
2. Ảnh hưởng của các cấu tử lạ

Page 11


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

a) Các cấu tử lạ là cation
Kí hiệu cấu tử lạ là ion kim loại M’, nó cũng tác dụng với thuốc thử X tạo hợp chất màu M’X tương tự
MX. Như vậy, hợp chất này cũng hấp thụ quang, làm sai lệch kết quả đo về phía dương. Để tránh hiện
tượng này, phải chọn thuốc thử X có hằng số bền với M cao hơn với M’ (hằng số bền lớn hơn 10 4 lần
thì không ảnh hưởng). Trường hợp thuốc thử là anion của axit yếu, cần sử dụng nồng độ H + làm
phương tiện để che.
Thí dụ 1.3 Tính pH cần thiết để xác định Fe3+ bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
với thuốc thử axit salixilic (H2Sal) 10-2M khi có mặt Cu2+. Cho hằng số phân ly H2Sal là 10-16, hẳng số

phân ly của Fe(Sal)2+ là 10-16, của Cu(Sal) là 1.10-12.
Giải: Phân ly của Fe(Sal)2+ là Fe(Sal)+ =Fe3+ +Sal2-; KPL=
Cu(Sal)=Cu2+ +Sal2-; K’PL=

[Fe 3+ ][Sal 2− ]
=10-16
[Fe(Sal) 2+ ]

[Cu 2+ ][Sal 2− ]
=10-12 Khi 99% Fe3+ tạo phức tức là
[Cu(Sal)]

K Pl
[Fe 3+ ]
1
22+
=
=
tạo phức 1% tức là
2 − ⇒ [Sal ] = 100KPL Khi Cu
+
[Fe(Sal) ] 100 [Sal ]

K' PL
[Cu 2+ ]
100
K' PL
2=
=
Từ đây rút ra KPL = 10-4K’PL hay nói cách khác là 2 hằng

2 − ⇒ [Sal ] =
[Cu(Sal)]
1
100
[Sal ]
số phân ly phải hơn nhau 104 lần và [Sal2-] =

K PL .K' PL

= 10-14 . Mặt khác: H2Sal = 2H+ + Sal2- ; K”PL

[H + ] 2 [Sal 2− ]
= 10 −16
=
[H 2 Sal]

b) Cấu tử lạ là anion
Khi có các anion (A) phản ứng với kim loại M cần phân tích, nó làm cho phức màu MX hình thành
không hoàn toàn, đôi khi nếu nồng độ anion lạ lớn, bền thì phức MX không hình thành. Để loại trừ ảnh
hưởng của các anion có 3 khả năng chính:
+ Chọn thuốc thử X tạo phức tốt với M (có thể áp dụng cả kỹ thuật che, pH…) để phức MA không
hình thành.
+ Thêm vào dung dịch chất chuẩn một lượng anion lạ tương đương. Trường hợp này ảnh hưởng của
cấu tử lạ đến chất phân tích và chất chuẩn là như nhau, kết quả đo được so sánh với nồng độ chất có
trong mẫu chuẩn, từ đó tính ra nồng độ của nó.
+ Tách loại các anion trước khi cho thuốc thử X vào mẫu

Page 12

Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

1.3.2. Các phương pháp định lượng
Phổ hấp thụ phân tử dựa trên bức xạ UV-VIS là một trong những công cụ hữu hiệu để phân tích
định lượng. Những đặc trưng cơ bản của phương pháp phân tích đo quang là :
+ Khả năng áp dụng rộng : Một số rất lớn các chất hữu cơ, vô cơ, hóa sinh hấp thu được chùm
sáng trong vùng tử ngoại khả kiến và như vậy có thể phân tích định lượng trực tiếp chúng. Nhiều hợp
chất không có khả năng hấp thụ trực tiếp cũng có khả năng áp dụng phương pháp này sau khi chuyển
chúng bằng phương pháp hóa học thành những dẫn xuất có thể hấp thụ được. Người ta ước lượng rằng
khoảng 90% các phân tích trong phòng thí nghiệm ở bệnh viện đều dựa trên phổ UV-VIS.
+Độ nhậy cao : Giới hạn dò tìm của phổ hấp thụ phân tử trong khoảng 10 -4 đến 10-5M. Khoảng
này có thể được mở rộng đến 10-6 thậm chí đến 10-7M với những thủ tục bổ sung.
+ Độ chọn lọc từ trung bình đến cao : Nếu một bước sóng được tìm thấy mà chất phân tích chỉ
hấp thụ một mình thì không cần phải thực hiện phép tách chúng ra khỏi dung dịch hỗn hợp.
+ Độ chính xác cao : Sai số tương đối về nồng độ trong phổ UV-VIS tiêu biểu nằm trong
khoảng từ 1% đến 5%.
+ Dễ thao tác và thực hiện nhanh chóng với các máy hiện đại.
Áp dụng với những chất hấp thụ trực tiếp : Bảng liệt kê những nhóm chức mang màu hữu cơ. Việc xác
định các hợp chất hữu cơ chứa một trong những nhóm chức này là khả thi và có thể tra cứu trong các
tài liệu chuyên môn. Một số chất vô cơ cũng hấp thụ trực tiếp như các ion kim loại chuyển tiếp mang
màu trong dung dịch như Cu2+, Ni2+...hoặc các ion MnO4-, Cr2O72-...
Áp dụng với những chất không hấp thụ trực tiếp : Đối với nhiều chất hay ion ví dụ như ion kim loại
không hấp thu trực tiếp hoặc hấp thu với cường độ yếu, người ta thêm các thuốc thử vô cơ như SCN cho trường hợp Fe3+ hoặc thuốc thử hữu cơ với lượng dư, thiết lập môi trường thích hợp để chuyển
toàn bộ chất hoặc ion phân tích về dạng phức có thể hấp thụ trực tiếp chùm sáng khả kiến.

Page 13


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

C x Cst
C
=
⇒ C x = st .A x
A x A st
A st

A x =C x .tgα
hx
tgα

ΔA Ax
A
=
⇒ C x = x .Δ C
ΔC Cx
ΔA

C
C x = st .A x
A st

⇒C x =

CHUẨN 1 ĐIỂM

CHUẨN NHIỀU ĐIỂM (Đ CHUẨN)

THÊM CHUẨN

1.3.3 Nguyên tắc và trang thiết bị của phép đo phổ UV-VIS
1.3.3.1. Nguyên tắc
Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS là phổ hấp thụ của chất phân tích ở trạng thái dung dịch đồng thể
với một trong các dung môi như nước, methanol, benzen, aceton,... Như vậy các bước đo có thể như
sau:
+ Hòa tan chất phân tích trong một dung môi phù hợp nếu chất đó có phổ hấp thụ nhạy trong
vùng tử ngoại khả kiến ( ví dụ các chất hữu cơ); hoặc cho chất đó, thường là kim loại, tác dụng với một
thuốc thử trong một dung môi thích hợp để tạo ra một hợp chất có phổ hấp thụ UV-VIS nhậy.
+ Chiếu vào dung dịch mẫu chứa hợp chất cần phân tích 1 chùm sáng có bước sóng phù hợp để
cho chất phân tích hay sản phẩm của nó hấp thu bức xạ để tạo ra phổ hấp thụ UV-VIS của nó. Vì thế
chất phân tích và dung môi cùng được chứa trong ống đo ( cuvet) có chiều dày xác định.
+Thu, phân ly phổ đó và chọn sóng cần đo rồi ghi lại giá trị mật độ quang A của phổ, nghĩa là
đo cường độ chùm sáng sau khi đi qua dung dịch mẫu nghiên cứu.
1.3.3.2. Trang thiết bị
Sơ đồ máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS

Hình 2.8 Sơ đồ máy UV-VIS
1. Nguồn sáng

5.

Cuvet mẫu

Page 14


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

2. Bộ phận đơn sắc
3, Bán gương

4 Gương

6 Dung dịch so sánh
7,8 Tế bào Quang- Điện
9 Xử lý tín hiệu

a)Nguồn sáng
Nguồn sáng cho hấp thụ phân tử cần có năng lượng đủ lớn trong vùng bước sóng hấp thu của
chất phân tích để cho phép sẵn sàng dò tìm và đo. Ngoài ra nó còn phải ổn định trong suốt thời gian đo.
Có như vậy thì các phép đo mật độ quang mới cho kết quả lặp lại.
Nguồn sáng phổ biến nhất để tạo ra bức xạ khả kiến và cận hồng ngoại là đèn dây tóc vonfram
W từ 320 nm đến 2500 nm. Đèn vonfram-halogen chứa một lượng nhỏ iot trong vỏ bọc bằng thủy tinh
thạch anh chứa dây tóc W, cho phép nó hoạt động ở nhiệt độ khoảng 3500 K. Điều này dẫn đến đèn
hoạt động cho cường độ cao hơn và mở rộng khoảng bước sóng phát ra vào một phần vùng tử ngoại.
Đèn loại này cũng có tuổi thọ cao hơn do giảm sự bay hơi của W khi hoạt động. Các hơi W sẽ tác dụng
tạo WI2 khuếch tán quay lại dây tóc ở đó nó phân hủy tạo lại W.
Đèn hydro nặng deuterium D2
Đèn này còn gọi là đèn hồ quang D2 do sự phóng điện làm phân hủy D2 và phát ra phổ liên tục trong
vùng tử ngoại từ 200 đến 400 nm
b) Hệ quang học
Với những máy đơn giản thì các bộ kính lọc màu cho một vùng phổ nhất định hoặc dùng lăng
kính để tách các chùm tia đơn sắc. Trong các máy có độ phân giải cao và độ nhạy cao, các bộ đơn sắc
hóa là các bộ cách tử phản xạ.
Bộ cách tử phản xạ là một bệ thủy tinh được phủ lên trên bề mặt của nó một lớp nhôm mỏng và
khắc các vạch có khoảng cách đều nhau. Số lượng vạch trên một đơn vị chiều dài (nm) càng lớn thì độ
phân giải càng cao và các tia tách ra càng đơn sắc. Các máy UV-VIS hiện nay có bộ cách tử có số vạch
khoảng 1200-1800 vạch/nm, có khi lên tới 2400 vạch/nm đối với những máy có độ phân giải rất cao.
Trên bề mặt của những lớp nhôm này lại được phủ một lớp mỏng SiO 2 để bề mặt kim loại này tránh bị
oxi hóa làm giảm sự phản xạ của nó. Nguyên tắc đơn sắc hóa các chùm tia đa sắc là dựa vào hiện
tượng nhiễu xạ. Khi ánh sáng đa sắc đập vào khe hẹp của các vạch thì bị nhiễu xạ và mỗi khe trở thành

một nguồn sáng phản chiếu ở những góc khác nhau những tia đơn sắc.
Hệ quang học của những máy đơn giản thường là hệ một chum tia còn trong máy hiện đại là hệ
hai chum tia.
c) Detector

Page 15


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

Detector là bộ phận thu nhận chum sáng và chuyển chúng thành tín hiệu điện để đo lượng
cường độ của chum sáng đó. Trong các máy đơn giản người ta dùng tế bào quang điện còn trong các
máy hiện đại có độ nhạy cao thì người ta dùng các ống nhân quang điện . Cấu tạo của hai loại này
tương tự nhau nhưng electron phát ra từ catot trong ống nhân quang điện được gia tốc hướng về
dynode được duy trì một thế cao hơn 90 V so với catot. Electron này khi đập vào bề mặt của dynode
thì tạo ra những electron thứ cấp và sau đó được gia tốc để hướng về dynode thứ hai có thế dương hơn
90 V so với dynode thứ nhất. Một lần nữa sự khuếch đại electron xảy ra và khi qua hang loạt dynode
liên tiếp số electron tạo thành tăng lên đến 106 đến 107 cho mỗi photon đập vào catot. Như vậy dòng
điện được khuếch đại và được đo.

Page 16


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

CHƯƠNG HAI

XÁC ĐỊNH TARTRAZINE TRONG THỰC PHẨM

2.1.Định tính

* Pha loãng 1 ml dung dịch S (chất chuẩn phân tích) thành 100 ml bằng dung dịch acid hydrocloric 0,1
N. Phổ tử ngoại của dung dịch thu được trong khoảng 230 đến 550 nm có hai hấp thụ cực đại ở 256 ± 5
nm và 430 ± 3 nm.
Pha loãng 1 ml dung dịch S thành 100 ml bằng dung dịch natri hydroxyd 0,1 N. Phổ tử ngoại của
dung dịch thu được trong khoảng 230 đến 550 nm có hai hấp thụ cực đại ở 260 ± 5 nm và 396 ± 3 nm.
*Trong phần chất màu liên quan, vết chính trong sắc ký đồ thu được của dung dịch thử (2) phải phù
hợp với vết chính trong sắc ký đồ thu được của dung dịch đối chiếu (1) về vị trí, màu sắc và kích
thước.
*Độ trong của dung dịch
Dung dịch S: Hòa tan 50 mg chế phẩm trong nước và pha loãng thành 50 ml bằng cùng dung môi.
Dung dịch S phải trong
*Chất màu liên quan
Xác định bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng
Bản mỏng: Silica gel G
Dung môi khai triển: Amoniac đậm đặc – nước – ethanol – n-butanol (10 : 25 : 25 : 50).
Dung môi hòa tan: Hỗn hợp nước – methanol (1 : 1).
Dung dịch thử (1): Hòa tan 40 mg chế phẩm trong dung môi hòa tan và pha loãng thành 10 ml với
cùng dung môi.
Dung dịch thử (2): Pha loãng 2 ml dung dịch thử (1) thành 10 bằng dung môi hòa tan.
Dung dịch đối chiếu (1): Hòa tan 40 mg tartrazin chuẩn (ĐC) trong dung môi hòa tan và pha loãng
thành 50 ml với cùng dung môi.
Dung dịch đối chiếu (2): Pha loãng 1 ml dung dịch đối chiếu (1) thành 20 ml bằng dung môi hòa tan.
*Cách tiến hành:
Lấy lml mỗi dung dịch trên. Triển khai sắc ký chấm riêng biệt lên bản mỏng đến khi dung môi đi
được 15 cm. Lấy bản mỏng ra và để khô ngoài không khí. Quan sát sắc ký đồ dưới ánh sáng ban ngày.
Trên sắc ký đồ thu được của dung dịch thử (1), ngoài vết chính ra, không được có vết nào đậm màu
hơn vết chính trên sắc ký đồ thu được của dung dịch đối chiếu (2).
*Chất chiết được bằng ether
Không được quá 0,5%.

Page 17


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

Cân chính xác 2,0 g chế phẩm (đã sấy trong chân không ở nhiệt độ 600C tới khối lượng không đổi) vào
bình định mức nâu 200 ml, thêm ether khan (TT) vừa đủ đến vạch. Lắc cơ học trong 30 phút, lọc. Lấy
100,0 ml dịch lọc, cho bay hơi đến khô trong chân không ở nhiệt độ 200C. Làm khô cắn trong bình hút
ẩm tới khối lượng không đổi. Khối lượng rắn thu được không được quá 5 mg.
*Chất không tan trong nước
Không được quá 0,2%.
Hòa tan 2,0 g chế phẩm trong 200 ml nước bằng cách đun nóng tới khoảng 900C. Để nguội, lọc qua
phễu thủy tinh xốp số 4 đã được sấy khô ở 100 -1050C tới khối lượng không đổi. Rửa cắn thu được với
nước cho đến khi thu được dịch lọc không mầu. Sấy cắn ở 100 – 1050C tới khối lượng không đổi. Khối
lượng cặn thu được không được quá 4 mg.
*Amin thơm bậc nhất
Không được quá 40 phần triệu.
Hòa tan cặn thu được ở phần chất chiết được bằng ether trong 10 ml toluen (TT). Lấy 2,5 ml dung dịch
thu được, thêm 6 ml nước và 4 ml dung dịch acid hydrocloric 0,1 N (TT). Lắc mạnh, để yên cho tách
lớp, loại bỏ lớp hữu cơ. Thêm vào pha nước 0,4 ml dung dịch natri nitrit 0,25% (TT) mới pha. Lắc đều
và để yên 1 phút. Thêm 0,8 ml dung dịch amoni sulfamat 0,5% (TT) và để yên 1 phút. Thêm 2 ml dung
dịch N-(1-naphthyl)-ethylendiamin dihydroclorid 0,5% (TT). Để yên 1 giờ. Dung dịch không được
đậm màu hơn dung dịch đối chiếu được chuẩn bị bằng cách thay pha nước bằng hỗn hợp 1 ml dung
dịch naphthylamin 0,001% (TT), 5 ml nước và 4 ml dung dịch acid hydrocloric 0,1 N (TT).
*Crom hòa tan
Không được quá 50 phần triệu.
Xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
Dung dịch thử: Hòa tan 0,500 g chế phẩm trong 25 ml nước bằng cách đun nóng tới khoảng 90 0C. Để
nguội, thêm nước vừa đủ 25 ml, lọc qua phễu thủy tinh xốp số 4.
Các dung dịch chuẩn: Dùng dung dịch crom mẫu 100 phần triệu (TT) pha các dung dịch chuẩn 0,5

phần triệu, 1 phần triệu và 2 phần triệu.
Cách tiến hành: Sử dụng máy hấp thụ nguyên tử có trang bị đèn cathod rỗng crom, đầu đốt sử dụng
ngọn lửa acetylen – không khí nén. Đo độ hấp thụ của các dung dịch chuẩn và dung dịch thử ở 357,9
nm. Từ độ hấp thụ đo được của các dung dịch chuẩn và dung dịch thử, tính hàm lượng crom hòa tan
trong chế phẩm.
*Kim loại nặng

Page 18


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

Không được quá 20 phần triệu (Phụ lục 9.4.8).
Lấy 1,0 g chế phẩm và tiến hành theo phương pháp 3. Dùng 2,0 ml dung dịch chì mẫu 10 phần triệu
(TT) để chuẩn bị mẫu đối chiếu.
2.2.Định lượng
Cân chính xác 0,150 g chế phẩm đã sấy trong chân không ở nhiệt độ 60 0C tới khối lượng
không đổi, hòa tan trong dung dịch amoni acetat 2 M (TT) mới pha và pha loãng thành 100,0 ml bằng
cùng dung môi. Pha loãng 2,0 ml dung dịch thu được thành 200,0 ml bằng dung dịch amoni acetat 2 M
(TT) mới pha. Pha dung dịch chuẩn tương tự trong cùng điều kiện, dùng khoảng 0,150 g tartrazine
chuẩn đã sấy trong chân không ở nhiệt độ 600C tới khối lượng không đổi.
Phổ tử ngoại của dung dịch thử có một hấp thụ cực đại ở khoảng 426 nm, không lệch quá 5 nm
so với bước sóng hấp thụ cực đại của dung dịch chuẩn đo trong cùng điều kiện. Đo độ hấp thụ của hai
dung dịch tại bước sóng hấp thụ cực đại.
Tính hàm lượng C16H9N4Na3O9S2 trong chế phẩm, dựa vào độ hấp thụ đo được của dung dịch
chuẩn, dung dịch thử và nồng độ của dung dịch chuẩn
*Lưu ý: Việc xác định độ hấp thụ quang phải tiến hành ngay khi pha xong dung dịch, bởi vì
màu của dung dịch có thể nhạt dần theo thời gian.

Page 19

Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

PHẦN THỨ BA

KẾT LUẬN

1. Đã tìm hiểu về phẩm màu Tartrazine và những ảnh hưởng của nó đối với sức khỏe con người.
2. Tìm hiểu về phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
3. Vận dụng phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS để xác định định tính và định lượng
Tartrazine

Page 20


Xác định tartrazine trong thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử uv vis

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Thông tư số: 27/2010/TT-BYT năm 2010 ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực
phẩm – phẩm màu.
2. Bùi Xuân Vững, Phân tích công cụ trong hóa hữu cơ, Đà Nẵng 2010

Page 21