CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯƠNG NƯỚC
4.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC
Độ ẩm trong mẫu được xác định bằng cách xác định sự chênh lệch khối lượng mẫu trước và sau khi sấy trong thiết bị sấy thích hợp (tủ sấy đối lưu, sấy chân không hoặc microwave) và trong một thời gian sấy nhất định để hóa hơi hoàn toàn nước có trong mẫu.
Phương pháp khối lượng được sử dụng đế xác định độ ẩm còn được gọi là phương pháp sấy đến khối lượng không đổi. Bởi phương pháp này sử dụng sự chênh lệch khối lượng của mẫu trước và sau khi sấy đến khối lượng không đổi để tính toán giá trị độ ẩm. Chính vì sự chênh lệch khối lượng của mẫu được sử dụng để tính toán độ ẩm mà phương pháp này được đánh giá là phương pháp không phản ánh chính xác lượng nước có trong mẫu. Điều này được lý giải như sau: thứ nhất là, không phải tất cả nước có mặt trong thực phẩm đều có
BM Quản lý Chất lượng Thực phẩm Trang 79 tồn tại trong mẫu không bị bay hơi khi sấy. Chẳng hạn, nước liên kết khó có thể bay hơi hoàn toàn khỏi mẫu. Lý do thứ hai đó là tốc độ của quá trình bay hơi nước sẽ tăng nhanh khi nhiệt độ sấy tăng. Tuy nhiên, thực phẩm là một tổ hợp của rất nhiều thành phần nhạy cảm với nhiệt độ cao. Khi nhiệt độ sấy tăng lên đến hoặc cao hơn 100°C thì những hợpc chất này có thể bị biến đổi thành những hợp chất khác nhau. Lý do cuối cùng đó là không chỉ có nước mới bị hóa hơi khi bị xử lý nhiệt mà còn có một số những thành phần khác cũng hóa hơi khi nhiệt độ tăng. Mặc dù vậy, phương pháp khối lượng vẫn được lựa chọn là phương pháp chuẩn để xác định hàm ẩm.
Phương pháp này chỉ cần một lượng mẫu nhỏ đã được đồng nhất và có thể xác định chính xác độ ẩm trong khoảng từ 0,01% đến 99,99%. Sau đây, chúng tôi sẽ trình bày cách tiến hành xác định độ ẩm bằng thiết bị sấy đối lưu.
4.2.2 Phương pháp chuẩn độ KarlFischer
Không giống như phương pháp khối lượng khi giả sử tất cả các chất bay hơi được loại ra dẫn đến sự giảm khối lượng mẫu là nước, phương pháp chuẩn độ Karl Fischer là phương pháp trực tiếp xác định hàm lượng nước. Phương pháp này đặc biệt thích hợp với mẫu có độ ẩm thấp (nhỏ hơn 1%) và có thể xác định hàm lượng ẩm ở mức 0,01%. Phương pháp Karl Fischer cũng thích hợp khi xác định hàm lượng nước của những mẫu có hàm lượng đường hay protein cao, mà không cần phải lo lắng về khả năng các chất này có thể phân hủy khi xác định hàm lượng nước như ở phương pháp khối lượng.
Bản chất của phương pháp là dựa vào sự chuẩn độ nước bằng dung dịch methanol khan có chứa iod, SO2 và một lượng dư pyridine. Chuẩn độ dựa trên phản ứng giữa iod với SO2, phản ứng này chỉ xảy ra khi có sự hiện diện của nước theo phương trình:
I2-Pyr + SO2-Pyr + Pyr + H2O ➔ SO3-Pyr + 2PyrH+I-(Pyr được ký hiệu cho pyridine)
Sản phẩm SO3-Pyr tiếp tục phản ứng với methanol tạo thành anion methylsulfate:
SO3-Pyr + CH3OH ➔ PryH+CH3SO4-
Từ các phản ứng trên có thể thấy rằng mỗi một mol nước cần một mol I2. Điểm tương đương của quá trình chuẩn độ đạt được khi chuẩn độ mẫu với thuốc thử Karl Fischer cho đến khi màu iod bền (điều này cho thấy tất cả nước đã phản ứng hết). Trong quá trình thực hiện phản ứng, màu của dung dịch thường thay đổi từ màu vàng sang màu nâu, điều này gây khó khăn cho quá trình phát hiện điểm tương đương bằng trực quan khi chuẩn độ thể tích. Ngoài ra, điểm tương đương có thể dễ dàng được nhận biết khi thực hiện bằng phương pháp chuẩn độ điện thế.
Phần này, chúng tôi sẽ giới thiệu phương pháp chuẩn độ thể tích Karl Fischer với mẫu sử dụng ở dạng rắn và có độ ẩm thấp.
Chuẩn độ Karl Fischer có thể phân làm 2 loại: chuẩn độ điện dẫn và chuẩn độ thể tích. Trong chuẩn độ Karl Fischer màu, một trong những biện pháp xác định lượng nước phản ứng tại điện cực bằng cách đo lượng điện (Culông) cần thiết để thực hiện phản ứng hoàn toàn giữa nước và thuốc thử Karl Fischer.
Ưu điểm của phương pháp là không cần chất chuẩn nhưng độ nhạy rất cao (có thể xỏc định đến 10àg nước) và rất hữu ớch cho xỏc định ở dạng vết. Đối với chuẩn độ Karl Fischer thể tích dựa trên chất chuẩn (đó là thuốc thử Karl Fischer) khi nó được thêm vào để phản ứng với nước hiện diện trong mẫu. Từ thể tích thuốc thử có nồng độ chính xác tiêu tốn tại điểm tương đương có thể xác định nồng độ nước nên vấn đề chuẩn hóa thuốc thử rất quang trọng.
Phương pháp này có thể xác định lượng ẩm từ 10 ppm đến 100%.. Mặc dù không nhạy với những mẫu có lượng ẩm rất nhỏ so với phương pháp chuẩn độ Karl Fischer màu nhưng chuẩn độ Karl Fischer thể tích cho phép đo trong một khoảng dao động lớn.
BM Quản lý Chất lượng Thực phẩm Trang 81 Thuốc thử Karl Fischer không ổn định do đó phải được chuẩn hoá thường xuyên. Có thể sử dụng thuốc thử thương mại vì nó ổn định hơn.
Việc nhiễu có thể xảy ra đối với các mẫu có chứa những thành phần làm giảm lượng iod. Mẫu chứa hàm lượng ketone hoặc aldehyde cao, đặc biệt khi đo ở độ ẩm thấp, có thể có vấn đề vì những chất này có thể tạo ra nước.
Với phương pháp này có thể xác định độ ẩm nhỏ hơn 0.01%. Thời gian phân tích mất từ 20-45 phút (tùy thuộc vào mẫu) bao gồm: hiệu chuẩn, đo blank, trích ly mẫu trong dung môi Karl Fischer và kiểm tra.