khảo sát hàm lượng caffeine, pb và cd trong cà phê trên địa bàn quận ninh kiều...

8/18/2019 Khảo sát hàm lượng caffeine, Pb và Cd trong cà phê trên địa bàn quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ

http://slidepdf.com/reader/full/khao-sat-ham-luong-caffeine-pb-va-cd-trong-ca-phe-tren-dia-ban 1/65

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BỘ MÔN HÓA

HUỲNH THỊ CẨM GIANG

KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG CAFFEINE, Pb VÀ CdTRONG CÀ PHÊ TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN NINH KIỀU

THÀNH PHỐ CẦN THƠ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỌC

CẦN THƠ

2014

WW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COMóng góp PDF bở i GV. Nguy ễ n Thanh Tú



TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BỘ MÔN HÓA

HUỲNH THỊ CẨM GIANG

KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG CAFFEINE, Pb VÀ CdTRONG CÀ PHÊ TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN NINH KIỀU

THÀNH PHỐ CẦN THƠ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: HÓA HỌC

Mã ngành: 204

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Ths. LÂM PHƯỚC ĐIỀNThs. NGUYỄN QUỐC PHONG

Kỹ sư NGUYỄN XUÂN DƯ

CẦN THƠ

2014





XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG

Sinh viên: Huỳnh Thị Cẩm GiangMã số sinh viên: 2111962

Lớp: Hóa phân tích – Khóa: 37

Đề tài thực hiện: Khảo sát hàm lượng caffeine, Pb và Cd trong cà phê trên địa

bàn quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ

Tôi, tác giả của luận văn này, xin cam đoan đã chỉnh sửa luận văn theo ý kiến

đóng góp của Hội đồng phản biện.

Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2014

Cán bộ hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Ths. Lâm Phước Điền Huỳnh Thị Cẩm Giang





Trường Đại học Cần Thơ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Khoa Khoa Học Tự Nhiên Độc lập – Tự dọ - Hạnh phúc

Bộ môn Hóa --------

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1. Cán bộ hướng dẫn: Ths. LÂM PHƯỚC ĐIỀN

Ths. NGUYỄN QUỐC PHONG

Kỹ sư. NGUYỄN XUÂN DƯ

2. Đề tài: Khảo sát hàm lượng caffeine, Pb và Cd trong cà phê trên địa

bàn quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ 3. Sinh viên thực hiện: HUỲNH THỊ CẨM GIANG

Mã số sinh viên: 2111913

Lớp: Hóa phân tích – khóa: 374. Nội dung nhận xét

a. Nhận xét về hình thức của LVTN

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

b. Nhận xét về nội dung của LVTN

Đánh giá nội dung thực hiện

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

......................................................................................................................... Những vấn đề còn hạn chế

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

c. Nhận xét về sinh viên thực hiện LVTN

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................





.........................................................................................................................

d. Kết luận, kiến nghị và điểm

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

Cần Thơ, ngày tháng năm 2014

Cán bộ hướng dẫn






Khoa Khoa Học Tự Nhiên Độc lập – Tự do – Hạnh phúc


NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

1. Cán bộ phản biện:



3. Sinh viên thực hiện: HUỲNH THỊ CẨM GIANG


Lớp: Hóa phân tích – khóa: 37

4. Nội dung nhận xét

a. Nhận xét về hình thức LVTN

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

......................................................................................................................... b. Nhận xét về nội dung LVTN

Đánh giá nội dung thực hiện của LVTN

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

Những vấn đề còn hạn chế

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

c. Nhận xét về sinh viên thực hiện

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................






.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................


Cán bộ phản biện






Khoa Khoa Học Tự Nhiên Độc lập – Tự do – Hạnh phúc


NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

1. Cán bộ phản biện:



3. Sinh viên thực hiện: HUỲNH THỊ CẨM GIANG


Lớp: Hóa phân tích – khóa: 37

4. Nội dung nhận xét

a. Nhận xét về hình thức LVTN

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

......................................................................................................................... b. Nhận xét về nội dung LVTN

Đánh giá nội dung thực hiện của LVTN

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

Những vấn đề còn hạn chế

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

c. Nhận xét về sinh viên thực hiện

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................






.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................


Cán bộ phản biện





i

LỜI CẢM TẠ

Đầu tiên, em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn bộ quý thầy cô

trong Bộ môn Hoá học, khoa Khoa học tự Nhiên, trường Đại học Cần Thơ đãtận tình dạy dỗ, truyền đạt cho những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình em

học tập ở trường. Bên cạnh đó, quý thầy cô cũng luôn quan tâm, động viên vàtạo điều kiện thuận lợi giúp chúng em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.

Đặc biệt, em xin kính gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lâm Phước Điền

đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu và giúp đỡ emtrong suốt thời gian thực hiện luận văn.

Em xin kính gửi lời cảm ơn đến anh Nguyễn Quốc Phong, anh NguyễnXuân Dư cùng các anh chị tại Trung tâm kỹ thuật Tiêu chuẩn đo lường chất

lượng thành phố Cần Thơ đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ để em hoàn thành luậnvăn tốt nghiệp. Các anh chị luôn tạo mọi cơ hội để em tiếp cận với môi trườnglàm việc thực tế, góp phần nâng cao kiến thức trong ngành Hoá và tích luỹđược nhiều kỹ năng làm việc.

Cuối cùng, con xin kính gửi lời cảm ơn chân thành ơn và sâu sắc nhấtđến cha mẹ đã luôn gắn bó, yêu thương con để con được học tập tốt. Tôi xingửi lời cảm ơn đến các thành viên trong lớp Cử nhân Hoá học K37, đăc biệt lànhững bạn cùng tôi thực tập tại Trung tâm kỹ thuật Tiêu chuẩn đo lường chất

lượng thành phố Cần Thơ. Các bạn đã luôn động viên giúp đỡ tôi trong lúchọc tập, đời sống cũng như trong suốt thời gian thực hiện luận văn.

Xin chân thành cảm ơn.





ii

TÓM TẮT

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu và đánh giá chất lượng cà phê trên địa bàn quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ. Đề tài thực hiện nghiên cứu các chỉ

tiêu như hàm lượng caffeine, hàm lượng Pb, Cd. Các phương pháp phân tíchđược chọn để nghiên cứu bao gồm phân tích caffeine bằng hệ thống sắc ký

lỏng hiệu năng cao ghép đầu dò phát quang diod (HPLC-DAD), phân tích Pbvà Cd bằng hệ thống phổ phát xạ quang học-kết hợp plasma cảm ứng (ICP-

OES). Các phương pháp phân tích này được nghiên cứu trên các mẫu cà phêđược lấy từ 3 điểm chợ thuộc quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ. Kết quả

nghiên cứu cho thấy các mẫu cà phê có hàm lượng caffeine cao (lớn hơn10.000 ppm) và các mẫu đều bị ô nhiễm kim loại Pb, Cd. Tuy nhiên, sự ônhiễm này đều thấp hơn giới hạn cho phép của QCVN về sự ô nhiễm kim loại

nặng trong thực phẩm.





iii

LỜI CAM ĐOAN

Tất cả những dữ liệu, số liệu sử dụng trong luận văn này đã được thamkhảo từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau và được ghi nhận từ kết quả thựcnghiệm mà tôi đã thực hiện trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Tôi xincam đoan tính trung thực của những dữ liệu và số liệu này.


Huỳnh Thị Cẩm Giang





iv

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ ..................................................................................................i

TÓM TẮT ...................................................................................................... ii

LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................... iii

DANH MỤC BẢNG ...................................................................................... vi

DANH MỤC HÌNH ......................................................................................vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................... viii

CHƯƠNG 1. PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................. 1

1.1 Đặt vấn đề........................................................................................ 1

1.2 Mục tiêu .......................................................................................... 2

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ...................................................................... 3

2.1 Sơ lược về cà phê ............................................................................. 3

2.1.1 Lịch sử ............................................................................................. 3

2.1.2 Một số khái niệm cơ bản .................................................................. 3

2.1.3 Phân loại .......................................................................................... 3

2.1.4 Thành phần hóa học của nhân cà phê ............................................... 5

2.1.5 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nhân cà phê của hội liên hiệp cà phêđặc biệt Hoa Kỳ (SCAA) ................................................................................. 7

2.1.6 Quy trình sản xuất cà phê rang ....................................................... 10

2.2 Một số thành phần độc tố trong cà phê ........................................... 12

2.2.1 Caffeine ......................................................................................... 12

2.2.2 Kim loại Pb .................................................................................... 14

2.2.3 Kim loại Cd ................................................................................... 15

2.3 Các phương pháp xác định độc tố .................................................. 16

2.3.1 Phương pháp xác định caffeine ...................................................... 16

2.3.2 Phương pháp xác định Pb, Cd ........................................................ 17

2.4 Giới thiệu sơ lược về thiết bị sử dụng............................................. 19





v

2.4.1 Hệ thống HPLC ............................................................................. 19

2.4.2 Hệ thống ICP-OES ........................................................................ 21

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM ................................................................ 24

3.1 Địa điểm, thời gian và phương tiện thực hiện ................................. 24

3.1.1 Địa điểm ........................................................................................ 24

3.1.2 Thời gian: ...................................................................................... 24

3.1.3 Thiết bị, dụng cụ ............................................................................ 24

3.1.4 Hóa chất ........................................................................................ 25

3.2 Đối tượng nghiên cứu: ................................................................... 25

3.3 Phương pháp nghiên cứu................................................................ 26

3.4 Hoạch định thí nghiệm ................................................................... 26

3.5 Thực nghiệm .................................................................................. 26

3.5.1 Thẩm định phương pháp HPLC và xác định hàm lượng caffeine ... 26

3.5.2 Xác định hàm lượng Pb, Cd bằng phương pháp ICP-OES (phương

pháp 2) 32

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ .......................................................................... 34

4.1 Thẩm định phương pháp HPLC và xác định hàm lượng caffeine ... 34

4.1.1 Thẩm định phương pháp ................................................................ 34

4.1.2 Xác định hàm lượng caffeine ......................................................... 38

4.2 Xác định hàm lượng Pb, Cd bằng phương pháp ICP-OES (phương pháp 2) 39

4.2.1 Xác định hàm lượng Pb.................................................................. 39

4.2.2 Xác định hàm lượng Cd ................................................................. 41

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................ 44

5.1 Kết luận ......................................................................................... 44

5.2 Kiến nghị ....................................................................................... 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 46

PHỤ LỤC ..................................................................................................... 48





vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của nhân cà phê ................................................ 7

Bảng 2.2 Những khuyết tật cấp I ..................................................................... 9

Bảng 2.3 Những khuyết tật cấp II .................................................................... 9

Bảng 3.1 Địa điểm thu mẫu cà phê ................................................................ 25

Bảng 3.2 Khoảng nồng độ và hiệu suất thu hồi .............................................. 27

Bảng 4.1 Kết quả khảo sát độ lặp lại .............................................................. 34

Bảng 4.2 Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi tại điểm chuẩn 0,5 ppm ............. 35

Bảng 4.3 Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi tại điểm chuẩn 4 ppm ................ 35

Bảng 4.4 Kết quả sát hiệu suất thu hồi tại điểm chuẩn 10 ppm ...................... 36

Bảng 4.5 Kết quả khảo sát LOD và LOQ....................................................... 36

Bảng 4.6 Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính ................................................ 37

Bảng 4.7 Kết quả khảo sát hàm lượng caffeine .............................................. 38

Bảng 4.8 Kết quả xây dựng đường chuẩn Pb ................................................. 39

Bảng 4.9 Kết quả xác định hàm lượng Pb trong cà phê .................................. 40

Bảng 4.10 Kết quả xây dựng đường chuẩn Cd ............................................... 41

Bảng 4.11 Kết quả xác định hàm lượng Cd ................................................... 42





vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Quy trình sản xuất cà phê rang ........................................................ 10

Hình 2.2 Kim loại Pb ..................................................................................... 14

Hình 2.3 Kim loại Cd .................................................................................... 15

Hình 2.4 Sơ đồ mô tả quá trình sắc ký trong cột ............................................ 20

Hình 2.5 Các bộ phận cơ bản của hệ thống HPLC ......................................... 21

Hình 2.6 Sơ đồ minh họa sự phát xạ của nguyên tử ....................................... 22

Hình 2.7 Các bộ phận cơ bản của hệ thống ICP-OES .................................... 23

Hình 3.1 Hệ thống HPLC .............................................................................. 24

Hình 3.2 Hệ thống ICP-OES ......................................................................... 24

Hình 3.3 Sơ đồ minh họa tỷ lệ S/N ................................................................ 29

Hình 4.1Đồ thị minh họa tính tuyến tính của phương pháp ............................ 37

Hình 4.2 Đồ thị minh họa đường chuẩn Pb .................................................... 39

Hình 4.3 Đồ thị minh họa đường chuẩn Cd ................................................... 41





viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DAD: Detector Aray Diod

Đvcđ: Đơn vị cường độ

Đvdt: Đơn vị diện tích

ECC: N-ethyl-3-carbazolecarbaxaldehyde

ECCT: N-ethylcarbazolecarbaxaldehyde-3-thiosemicarbazone

HPLC: High Performance Liquid Chromatoghaphy

MS: Mass SpectrometryICP: Inductively Coupled Plasma

OES: Optical Emission Spectrometry

LOD: Limit of Detection

LOQ: Limit of Quantification

Ppm: parts per million

QCVN: Quy chuẩn Việt NamSCAA: Speciatly Coffee Association of America

UV-Vis: Ultraviolet-Visible





Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37

1

CHƯƠNG 1. PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Người xưa có câu: “Có thực mới vực được đạo”, thật vậy, vấn đề thực phẩm đã trở thành nhu cầu thiết yếu trong đời sống con người. Ngày nay, cùngvới sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, chất lượng cuộc sống ngườidân ngày càng hoàn thiện nên những đòi hỏi về đời sống vật chất, tinh thầncũng tăng cao. Nắm bắt được điều đó, các nhà sản xuất đã cung cấp đến người

tiêu dùng nhiều loại hình sản phẩm khác nhau và cà phê dần trở nên phổ biến.

Thật vậy, cà phê không những là thức uống được ưa chuộng mà còn làmặt hàng có giá trị kinh tế cao. Nó được biết đến đầu tiên ở Ethiopia, sau đó

lan dần ra toàn thế giới. Sản lượng cà phê tăng hằng năm , một số nước đứngđầu trong xuất khẩu như Brasil, Việt Nam, Colombia,… Cà phê trở thành mặthàng xuất khẩu có lợi nhuận cao nhất thế giới chỉ sau dầu hoả.

Đối với nhiều người Việt Nam, một ly cà phê buổi sáng là thói quen

hằng ngày, nếu không có sẽ có cảm giác thiếu thốn, bồn chồn. Tại Hoa Kỳ,hơn một trăm triệu người Mỹ có thói quen dùng cà phê mỗi ngày. Bởi vì trongcà phê có chứa một thành phần có tên gọi là caffeine – là một alkaloid – nókích thích hoạt động hệ thần kinh giúp tỉnh táo và tập trung. Tuy nhiên,

caffeine là chất gây nghiện, khi thói quen dùng cà phê mỗi ngày của mộtngười bị gián đoạn, họ sẽ trở nên cáu gắt, mất bình tĩnh, đó là tác hại xấu củacaffeine. Ngoài ra, nếu dùng cà phê quá nhiều làm tăng hàm lượng caffeine

trong máu gây mất ngủ, suy giảm trí nhớ, đặc biệt là tăng nguy cơ mắc bệnhtim mạch.

Ngày nay, những tiến bộ kỹ thuật trong nông nghiệp không ngừng tăngcao, việc sử dụng phân bón , thuốc trừ sâu để tăng năng suất nông sản càngđược lạm dụng. Chính vì thế, cà phê sau thu hoạch có thể bị ô nhiễm một số

kim loại nặng, đặc biệt là Pb và Cd. Không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng cà phê thành phẩm, mà Pb và Cd còn là hai độc tố. Khi đi vào cơ thể chúng tíchtụ ở các mô, đặc biệt là gan và thận, chúng làm tổn thương thậm chí phá hủy

các mô của gan và thận. Bên cạnh đó, Pb còn ảnh hưởng đến quá trình tạo sắctố cho máu làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình hô hấp. Cd có thể giải

phóng Ca trong xương làm xương yếu và dễ vỡ.

Vậy, đề tài “Khảo sát hàm lượng caffeine, Pb và Cd trong cà phêtrên địa bàn quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ ” được tiến hành nhằm

xác định một số độc tố






2

trong cà phê. Qua đó có thể đánh giá sơ bộ chất lượng cà phê trên địa bàn quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ.

1.2 Mục tiêu

Nhằm đánh giá chất lượng cà phê trên địa bàn quận Ninh Kiều thành phốCần Thơ thông qua khảo sát một số độc tố như: caffeine, Pb, Cd. Cụ thể:

Xác định hàm lượng caffeine bằng hệ thống HPLC-DAD

Xác định hàm lượng Pb và Cd bằng hệ ICP – OES






3

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN

2.1 Sơ lược về cà phê

2.1.1

Lịch sử

Từ xa xưa, con người đã biết sự tồn tại của cà phê. Vào năm 850 sauCông Nguyên, lần đầu tiên các thổ dân người Ethiopia phát hiện ra cà phê,

nhưng đến vài thế kỉ sau họ mới gieo trồng và sử dụng chúng bằng cách ănhoặc lên men rượu. Thế kỉ XIV, cà phê từ Ethiopia được đưa sang Ả Rập.

Đến những năm 1600, cà phê từ cảng Mocha thuộc Ymen được xuấtkhẩu sang châu Âu để cung cấp cho những quán cà phê đang rất thịnh hành ởHà Lan, Anh và Pháp lúc bấy giờ. Từ đó cà phê đã nhuộm nâu cả châu Âu.

Bước sang thế kỉ XVII, người Hà Lan và Pháp tiến hành các cuộc chinh phạt chiếm đảo Java và Martinique làm thuộc địa. Tại đây họ cho gieo trồnggiống cà phê Arabica có nguồn gốc từ Ethiopia và Ymen.

Năm 1850, một người Pháp theo đạo Thiên Chúa Giáo đã đưa cà phê dunhập vào Việt Nam. Mở ra thời kì mới cho thương hiệu cà phê Việt Nam.

Bắt đầu những năm 1900, cà phê được xếp vào những loại hàng hóa cógiá trị kinh tế cao chỉ sau dầu lửa và trở thành loại thức uống được ưa chuộng

trên thế giới

2.1.2 Một số khái niệm cơ bản[2]

Cà phê là một thuật ngữ chung nói về những sản phẩm được chế biến từquả và hạt của các loài cây thuộc họ Thiến thảo ( Rubiacea) – họ cà phê.

Cà phê rang là nhân của quả cà phê sau khi làm sạch và bóc vỏ sẽ đượcrang lên. Do được cung cấp nhiệt nên làm thay đổi các yếu tố vật lý và hoáhọc từ đó thay đổi màu sắc, mùi vị và trọng lượng của sản phẩm.

2.1.3 Phân loại[7]

Cà phê rất đa dạng về chủng loại nhưng phổ biến là 3 loại sau:

2.1.3.1 Cà phê chè (Coffea Arabica)

Cà phê chè là tên gọi theo Tiếng Việt, do loài cà phê này có lá nhỏ, câythường để thấp giống như cây chè – một loài cây công nghiệp phổ biến ở Việt

Nam.






4

Đây là loài cây có giá trị kinh tế nhất trong số các loài cây cà phê, nóchiếm 61% sản lượng cà phê toàn thế giới. Brasil và Colombia là hai nướcxuất khẩu chính loại cà phê này, chất lượng cà phê của họ được đánh giá cao

nhất. Các nước xuất khẩu khác gồm Ethiopia, Mexico, Peru, Ấn Độ,…

Cây cà phê chè ưa sống ở vùng núi cao nguyên ở độ cao từ 1000-1500 m. Nhiệt độ ưa thích là từ 16-25 0C, lượng mưa khoảng trên 1000 mm. Cây có

tán lớn, màu xanh đậm, hình oval. Cây cà phê trưởng thành có thể cao từ 4-6m, nếu để mọc hoang dã có thể cao đến 15 m. Quả hình bầu dục, mỗi quả chứahai hạt cà phê. Cà phê chè sau khi trồng khoảng 3-4 năm thì có thể bắt đầu thuhoạch.

Trên thị trường, cà phê chè được đánh giá cao hơn cà phê vối. Vì nó cóhương vị thơm ngon và hàm lượng caffeine cao nên một bao cà phê chè (60kg) có giá cao gấp đôi một bao cà phê vối.

Việc phát triển cà phê chè ở Việt Nam gặp nhiều khó khăn, năm 2005diện tích đất trồng cà phê chè chỉ đạt 10% tổng diện tích cà phê cả nước(khoảng 40.000 ha/410.000 ha). Các cao nguyên Buôn Ma Thuột (Đắk Lắk),Bảo Lộc (Lâm Đồng),…chỉ cao 500-1000 m so với mực nước biển nên cà phêchè mắc nhiều sâu bệnh hại không kinh tế bằng trồng cà phê vối.

2.1.3.2 Cà phê vối (Coffea Robusta)

Cà phê vối là cây quan trọng thứ hai trong các loài cà phê,đây là loại cà phê mạnh (“robus” nghĩa là mạnh mẽ), hàm lượng caffeine cao chiếm 2,7%.Khoảng 39% các sản phẩm cà phê được sản xuất từ loại cà phê này. Việt Nam

là nước xuất khẩu cà phê vối lớn nhất thế giới.

Cà phê thích hợp trồng ở độ cao dưới 1000 m, ưa sống ở vùng nhiệtđới. Các cao nguyên Việt Nam rất thích hợp loài cây này. Cà phê vối thuộc

dạng cây gỗ hoặc cây bụi, chiều cao của cây trưởng thành lên đến 10 m, quảhình tròn, hạt nhỏ hơn cà phê chè. Giống như cà phê chè, cà phê vối có thể thuhoạch sau khi cây được 3-4 năm tuổi.

Cà phê vối có hàm lượng caffeine gấp đôi cà phê chè nhưng hương

thơm không tinh khiết, do vậy nó được đánh giá thấp hơn. Năm 2004, Việt Nam xuất khẩu 14 triệu bao cà phê vối, chiếm gần một nửa lượng cà phê toànthế giới (trên 30 triệu bao). Hiện nay diện tích trồng cà phê vối chiếm gần 90%diện tích đất trồng cà phê ở Việt Nam, mang lại hiệu quả kinh tế cao.






5

2.1.3.3 Cà phê mít (Coffea Excels)

Cà phê mít thuộc họ Thiến thảo, là một trong 3 loại chính của họ cà phê.

Cà phê mít thường được trộn với cà phê vối hay cà phê chè khi rang để tạohương vị đặc biệt.

Cà phê mít có thân cây cao 2-5m. Thân, lá, quả đều to, khác biệt hẳn

các loại cây khác. Do lá to, xanh đậm, nhìn xa như cây mít nên được gọi là cà phê mít; hạt to, thon dài và màu trắng. Cây có đặc tính chịu hạn và có sứcchống chọi với sâu bệnh nên được dùng làm gốc ghép cho các loại cà phêkhác.

Ở Việt Nam, Tây Nguyên là nơi thích hợp trồng cà phê mít nhưng vớidiện tích rất ít. Chúng thường nở hoa và thu hoạch muộn hơn các loài cà phê

khác do đặc điểm nở hoa vào mùa mưa, quả thu hoạch vào tháng 12 âm lịch.Sản lượng thu hoạch thấp nên thường được trồng quảng canh.

2.1.4 Thành phần hóa học của nhân cà phê[7]

Thành phần hoá học nhân cà phê phụ thuộc vào chủng loại, độ chín, điều

kiện canh tác, phương pháp chế biến và bảo quản.

2.1.4.1 Nước

Trong nhân cà phê đã sấy khô có khoảng 10-12% nước dạng liên kết.Sau khi rang hàm lượng nước chỉ còn khoảng 2,7%. Hàm lượng nước trong cà

phê ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cà phê. Nếu độ ẩm cao, vi sinh vật dễ phát triển và làm giảm hương vị cà phê.

2.1.4.2 Chất khoáng

Hàm lượng chất khoáng khoảng 3-5%, chủ yếu là K, Mg, P, Cl, Al, Fe,Cu, I, S,… những chất này sẽ hạn chế mùi vị của cà phê rang. Cà phê có hàmlượng chất khoáng càng thấp càng tốt.

2.1.4.3 Glucid

Glucid chiếm 50% tổng số chất khô, nó không tham gia thành phần nướcuống mà chỉ tạo màu và vị caramel cho cà phê.






6

2.1.4.4 Proteine

Hàm lượng protein không cao nhưng đóng vai trò quan trọng trong quá

trình hình thành hương vị sản phẩm. Trong đó, các acid amin chứa lưu huỳnh

như cystine, methionie, proline,…là quan trọng nhất, chúng tạo hương thơmđặc trưng cho cà phê sau khi rang. Bên cạnh đó, methionine và proline còn cótác dụng làm giảm oxy hoá các chất thơm, làm cà phê sau khi rang giữ đượcmùi vị khi bảo quản.

2.1.4.5 Lipid

Hàm lượng lipid khá lớn chiếm 10-13%, gồm có dầu và sáp. Trong quátrình chế biến, dưới tác dụng của nhiệt, một phần lipid tham gia phản ứng tạo

hương thơm. Phần lipid còn lại không bị biến đổi, nó trở thành dung môi tốthoà tan các chất thơm.

2.1.4.6 Các alkaloid

Trong cà phê chứa các alkaloid như caffeine, trigonelline, betain, colin.

Trong đó, quan trọng nhất là caffeine và trigonelline.

Caffeine: chiếm từ 1-3%, phụ thuộc vào chủng loại cà phê, điều kiện khíhậu, điều kiện canh tác. Caffeine không bị biến đổi trong quá trình rang.

Trigonelline: là một alkaloid không có hoạt tính sinh lý, tan nhiều trongnước, ít tan trong ethanol, không tan trong ether và chloroform. Tính chất quý

của trigonelline là dễ phân huỷ tạo thành acid nicotinic (tiền vitamine PP) dướitác dụng của nhiệt.

2.1.4.7 Chất thơm

Hàm lượng chất thơm trong cà phê tương đối nhỏ, bao gồm các acid,

aldehide, cetone, phenol, alcohol, ester,…chúng hình thành và tích luỹ trong

trong quá trình phát triển của quả cà phê hay trong quá trình chế biến, nhất làtrong quá trình rang. Ngoài ra, nhân cà phê còn chứa một số vitamin, chủ yếulà vitamin nhóm B như: B1, B2, B6, B12.






7

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của nhân cà phê

Thành phần Hàm lượng

Nước

Chất dầu

Đạm

Caffeine

Chlorogenic acid

Trigonelline

Tannin

Caffetanic acid

Caffeic acid

Pentosane

Tinh bột

Saccharose

Cellulose

Hemicellulose

Lignine

Ca

P

Fe

Na

Mn

(g/100 g)

8-12

4-18

1,8-2,5

1-2

1

2

2

8-9

1

5

5-23

5-10

10-20

20

4

(mg/100 g)

85-100

130-165

3-10

4

1-4,5

2.1.5 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nhân cà phê của hội liênhiệp cà phê đặc biệt Hoa Kỳ (SCAA)

Theo tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nhân cà phê của SCAA, cà phêđược phân thành 5 hạng; trong đó, cà phê hạng 1 có chất lượng cao nhất.

Với phương pháp này, người ta lấy 300 g mẫu và phân tích các tiêu

chuẩn về khuyết tật như Bảng 2.2 và Bảng 2.3, tiến hành phân cấp theo tiêuchuẩn bên dưới. Sau khi phân cấp cà phê được đem đi rang để đánh giá cảm

quan các ính chất cảm quan. Các hạng được phân cấp như sau:






8

Hạng 1 (Speciatly grade): không có quá 5 đơn vị khuyết tật trong 300 gcà phê, không được phép có những khuyết tật cấp I. Chỉ được phép có tối đa

5% khối lượng cà phê không đúng kích thước. Phải có ít nhất một tính chấtđặc trưng về thể chất, mùi hương, vị hoặc tính acid. Hoàn toàn không có hạt

nào bị hỏng, bị sâu và không được phép có hạt thứ phẩm. Độ ẩm khoảng9-13%.

Hạng 2 (Premium grade): không có quá 8 đơn vị khuyết tật trong 300 gcà phê, được phép có những khuyết tật cấp I. Chỉ được phép có tối đa 5% khốilượng cà phê không đúng kích thước; phải có ít nhất một tính chất đặc trưngvề thể chất, mùi hương, vị hoặc tính acid. Không có hạt nào bị hỏng và được

phéo có 3 hạt thứ phẩm, độ ẩm khoảng 9-13%.

Hạng 3 (Exchange Grade): có 9-23 đơn vị khuyết tật trong 300 g cà phê. Phải có 50% khối lượng trên sàng 15 và có ít hơn 5% khối lượng dưới

sàng 14. Không có mùi vị lạ trong nước cà phê và tối đa chỉ có 5 hạt thứ phẩm. Độ ẩm từ 9-13%.

Hạng 4 (Below Standard Grade): có 24-86 đơn vị khuyết tật.

Hạng 5 (Off grade): có nhiều hơn 86 đơn vị khuyết tật.






9

Bảng 2.2 Những khuyết tật cấp I

Bảng 2.3 Những khuyết tật cấp II

Những khuyết tật

cấp I

Số lần

phát hiện

Số đơn vị

khuyết tật

Nhân đen 1 1

Nhân chua hoàn toàn 1 1

Có quả cà phê 1 1

Đá lớn 2 1

Đá trung bình 5 1

Mấu cành cây lớn 2 1

Mấu cành cây trung bình 5 1

Những khuyết tật

cấp II

Số lần

phát hiện

Số đơn vị

khuyết tật

Vỏ trấu 2-3 1

Mảnh vỏ khô 2-3 1

Mảnh vỡ 5 1

Nhân bị côn trùng ăn 2-5 1

Nhân đen một phần 2-3 1

Nhân bị lên men một phần 2-3 1

Nhân nổi 5 1

Nhân rỗng ruột 5 1

Đá nhỏ 1 1

Mấu cành cây nhỏ 1 1

Nhân bị nước phả hỏng 2-5 1






10

2.1.6 Quy trình sản xuất cà phê rang

2.1.6.1 Quy trình sản xuất cà phê rang

Giai đoạn 1: nhiệt độ thấphơn 50 0C

Tiến hành rang : trải qua

3 giai đoạn

Làm nguội

Sấy khô

Rửa sạch, phân loại, bóc vỏ

Quả cà phê sau khi thuhoạch

Đầu giai đoạn có nhiều khói trắng bócra, chủ yếu là hơi nước, thể tích hạt

không biến đổi. Cuối giai đoạn, không

còn sinh khói trắng

Thể tích hạt không thay đổi, sự sinhkhí yếu ớt hoặc ngừng hẳn, hạt chuyển

sang màu nâu đậm

Giai đoạn 3: nhiệt độ tănglên 220 0C

Hạt tích khí làm thể tích tăng đột ngộtvà xuất hiện tiếng nổ nhẹ; hạt chuyểnsang màu nâu, khói trắng liên tục bócra.

Giai đoạn 2: nhiệt độ tănglên 150 0C

Làm nguội và thêm phụgia

Đóng gói

Hình 2.1 Quy trình sản xuất cà phê rang






11

2.1.6.2 Sự biến đổi vật lý và hóa học của cà phê trong quá trìnhrang

Quá trình rang là giai đoạn quan trọng có ảnh hưởng đến hương vị cà phêthành phẩm. Cà phê được rang dưới nhiệt độ cao làm biến đổi một số tính chấtvật lý và hóa học, dẫn đến thay đổi màu và mùi cà phê.

a Sự biến đổi về vật lý

Màu sắc: chuyển từ màu màu vàng xanh sang màu nâu đậm.

Hình dạng: do thể tích tăng tối đa nên hạt nở lớn, xuất hiện vết nhăn,nứt ở mặt dưới của hạt.

Mùi: có mùi thơm đặc trưng.

Trọng lượng: trọng lượng giảm từ 20-30%.

b

Sự biến đổi về hóa học Phản ứng phân huỷ các hợp chất hữu cơ

Dưới tác dụng của nhiệt, các chất hữu cơ bị phân huỷ giải phóng khíCO2, hơi nước và khí N2 tạo khói trắng trong quá rang.

Phản ứng caramel của saccharose

Sự caramel hoá của saccharose hình thành glucose và fructose tạo hương

thơm và màu đặc trưng cho cà phê rang.

222tzyx Nt2

1OHy

2

1xCO NOHC

Phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ

OOH

OH

CH2OH

OH

O

O

O O

+

CH2OH

OH

OH

CH2OH

OH

OH

CH2OH

OH

OH

CH2OH

OH

OH

OH

CH2

OH

Sacharoes Glucoes Fructoes

Phản ứng caramel hóa saccharose tạo glucose và fructose






12

Phản ứng tạo acidGiá trị pH của cà phê rang giảm từ 5,4-4,8 do sau khi rang hình thành

một số acid như nicotinic acid, stearic acid, palmitic acid, oleic acid, linoleicacid,…

Phản ứng của Chlorogenic acid

Trong quá trình rang, cấu trúc chlorogenic acid bị phá hủy sinh ra

chlorogenic acid lactone và quinic acid lactone. Những chất này có thể pháhỏng mùi vị cà phê trong quá trình lưu trữ.

2.2 Một số thành phần độc tố trong cà phê

2.2.1 Caffeine

Caffeine là một alkaloid chứa gốc xanthine có công thức phân tử làC8H10 N4O2. Tên gọi khoa học: 3,7-dihydro-1,3,7-trimethyl-1H-purine-2,6-

dione và một số tên gọi khác như trimethylxanthyl, guaranine, theine,...Caffeine tinh khiết ở dạng tinh thể, màu trắng và vị đắng.

N NMe

C

O-

OC

O

OH

Trigonelline Nicotinic acid

Phản ứng chuyển hóa trigonelline thành nicotinic acid

Phản ứng hình thành chlorogenic acid lactone và quinic






13

Công thức hóa học của caffeine

Caffeine tồn tại ở dạng tự nhiên trong hơn 60 loài thực vật bao gồm hạtcà phê, lá trà, quả ca cao, hạt kola,... Quá trình tách chiết caffeine xảy ra dưới

áp suất cao kết hợp với khí CO2. Người ta thường thêm caffeine vào thức ăn,nước uống và dược phẩm do một số dược tính có lợi. Caffeine có tác dụng

kích thích sự trao đổi chất và hoạt động của hệ thần kinh trung ương, làm giảmsự mệt mỏi thể chất, phục hồi sự tập trung tỉnh táo trong khi cơ thể ở tình trạnguể oải. Ngoài ra, nó có thể giúp giảm đau, giảm nguy cơ mắc bệnh hen suyễnvà chữa dị ứng. Chính vì vậy, caffeine trở thành chất kích thích được sử dụng

phổ biến trên thế giới. Đối với nhiều người, đặc biệt là những nhân viên văn

phòng, họ có thói quen thưởng thức cà phê vào mỗi buổi sáng hay trong giờ

giải lao để tinh thần thoải mái và tỉnh táo hơn. Tuy nhiên việc lạm dụngcaffeine đã gây ra những tác hại to lớn đến sức khoẻ.

Nếu một người sử dụng 600 mg caffeine hoặc nhiều hơn mỗi ngày có thểgây khó ngủ, nhức đầu, đau cơ và mất nước. Caffeine tác động lên hệ thầnkinh trung ương tăng cường sản sinh nhiều adenosine kích thích hoạt độngngay cả khi cơ thể cần được nghĩ ngơi. Vì vậy, thời gian sử dụng caffeine lâudài sẽ tăng nguy cơ mắc bệnh tim mạch, giảm sút trí nhớ. Bên cạnh đó, nó có

thể gây tổn thương tuyến thượng thận, phụ nữ mang thai sinh con nhẹ cân

hoặc bị sảy thai.Theo khuyến cáo của Cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa kỳ

(FAD) hàm lượng caffeine tối đa được sử dụng mỗi ngày là:

Đối với người trưởng thành: ≤ 400 mg/ngày, tương đương 6 mg/1 kgcân nặng đối với người 65 kg.

Đối với phụ nữ ở độ tuổi sinh sản: ≤ 300 mg/ngày, tương đương 4,6mg/1 kg cân nặng đối với người 65 kg.

Đối với trẻ em: hàm lượng caffeine ≤ 2,5 mg/1 kg cân nặng/1 ngày.

Công thức hóa học của caffeine






14

2.2.2 Kim loại Pb[11],[13],[14]

Chì (tên tiếng Latin là Plumbum) là một nguyên tố hoá học trong bảng hệ

thống tuần hoàn, kí hiệu là Pb. Pb có trong vỏ trái đất, nó không tồn tại tự do

mà liên kết với một hay nhiều nguyên tố khác hình thành hợp chất Pb. Pb tinhkhiết là một kim loại mềm, dễ uốn, màu xám. Trong môi trường nó tồn tạidưới dạng ion Pb2+ trong các hợp chất hữu cơ và vô cơ như PbS, PbCO3,

[Pb(CH3COO)2.3H2O], [Pb(C17H35COO)2],…

Pb được sử dụng rất phổ biến, theo thống kê cho thấy có 150 nghề vàhơn 400 quá trình công nghệ khác đều sử dụng Pb như:

Trong công nghiệp kĩ thuật điện: pin, vỏ bọc dây cáp, làm que hàn,…

Trong công nghiệp hoá chất: mạ Pb lên bề mặt bên trong các buồng vàtháp sản xuất sunfuric acid, các bể tẩy rửa, các bể điện phân.

Trong các ngành công nghiệp khác: làm tấm chắc bức xạ, các chấtnhuộm màu, sơn, làm đầu đạn…

Hiện tượng ô nhiễm Pb ngày càng phổ biến nhất là ở các nước phát triển

ngành khai thác và chế tạo hợp kim của Pb. Nó xâm nhập vào cơ thể chủ yếu

qua 2 con đường: Qua hô hấp: hít khói xả từ các động cơ đốt trong bằng xăng dầu, hàn

Pb, bụi sơn từ các nhà cao tầng.

Qua đường tiêu hoá: sử dụng chén, đĩa có sơn màu loè loẹt, thực phẩm bị phơi nhiễm Pb trong sản xuất và chế biến, nguồn nước sinh hoạt,…

Pb xâm nhập vào cơ thể người và gây những ảnh hưởng xấu đến sức

khỏe. Việc tiếp xúc với Pb trong thời gian dài tại nơi làm việc làm suy giảmchức năng của hệ thần kinh, sự yếu kém hoạt động của ngón tay, cổ tay, mắc

cá chân. Qua hệ tiêu hoá, Pb tích tụ và làm tổn thương thận, tăng huyết áp,

Hình 2.2 Kim loại Pb






15

thiếu máu đặc biệt là đối với người trung niên và người cao tuổi. Nếu ở mứcđộ phơi nhiễm cao có thể tử vong.

Theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN 8-2:2011/BYT) cho phép mức độ ônhiễm của Pb trong cà phê là 2 ppm.

2.2.3 Kim loại Cd[11],[12],[13],[14]

Cadimi (tên tiếng Latin là Cadmium) là nguyên tố hóa học trong bảng hệ

thống tuần hoàn, kí hiệu là Cd. Cd có trong vỏ trái đất và thường nằm tậptrung trong một số quặng kim loại như Cu, Zn, Pb,... Cd tinh khiết mềm, dẻovà màu trắng xanh. CdCl2 và CdSO4 là hai dạng tồn tại phổ biến của Cd trongnước.

Phần lớn Cd được thu hồi từ quá trình tinh chế một số kim loại như Cu,

Zn, Pb và một phần từ pin đã sử dụng. Ngày nay, Cd được ứng dụng rộng rãitrong các ngành công nghiệp như:

Trong ngành chế tạo pin: 83% Cd được dùng chế tạo pin, chủ yếu làloại pin Ni-Cd có thể sạc lại.

Trong ngành mạ điện: công nghiệp mạ điện Cd được dùng chủ yếu

trong chế tạo máy bay, lớp mạ Cd bền bảo vệ các phụ kiện bằng thép không bịăn mòn.

Trong ngành phân hạch hạt nhân: Cd là tế bào quang điện kiểm soát

notron trong phản ứng phân hạch hạt nhân. Trong ngành luyện kim: dùng trong ngành công nghiệp luyện kim màu.

Cd được phát tán vào môi trường thông qua hoạt động khai thác khoángsản và tinh chế kim loại màu, các hoạt động sản xuất và sử dụng phân bón

phosphate, quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch hay thiêu đốt và xử lý chấtthải. Hút thuốc cũng là hoạt động quan trọng để phát tán Cd, những người hút

thuốc có nguy cơ phơi nhiễm Cd gấp hai lần so với người không hút thuốc.

Qua quá trình hô hấp và tiêu hoá Cd xâm nhập vào cơ thể, nó gây ra táchại to lớn đến sức khoẻ. Theo kết quả nghiên cứu của một nhóm các nhà khoa

Hình 2.3 Kim loại Cd






16

học tại phòng thí nghiệm Argonne thuộc Bộ năng lượng Mỹ, cho thấy Cd giải phóng Ca khỏi xương sau vài giờ phơi nhiễm ngay cả ở mức thấp, đó lànguyên nhân gây bệnh xương thuỷ tinh. Bên cạnh đó, Cd có thể gây tổn

thương thận, ung thư vú, ung thư phổi và thậm chí là tử vong nếu bị ngộ độc ở

mức cao.

Theo quy chuẩn QCVN 8-2:2011/BYT cho phép mức độ ô nhiễm Cd

trong cà phê là 1 ppm.

2.3 Các phương pháp xác định độc tố

2.3.1 Phương pháp xác định caffeine

2.3.1.1 Phương pháp 1 (UV-Vis)[10]

a

Nguyên tắc

Caffeine được chiết bằng nước ấm, sau đó dịch chiết được tiến hànhchiết lỏng-lỏng với dichoromethane và so màu bằng máy quang phổ tử ngoại-

khả kiến (UV-vis) ở bước sóng 274,7 nm. Dùng chuẩn Gaussian để loại bỏnhiễu nền trên phổ đồ ở vùng 308-310 nm.

b Tiến hành

Cân 50 mg cà phê, thêm vào 25 mL nước. Sau khi đánh siêu ấm có gia

nhiệt khoảng 600

C trong 1 giờ, dung dịch được lọc sạch phần rắn và tiến hànhchiết lỏng-lỏng với dicloromethan. Quá trình chiết lặp lại 4 lần, mỗi lần chiếtsử dụng 25 mL dicloromethan. Trong lần chiết thứ nhất dịch chiết được đánhsiêu âm khoảng 10 phút. Sau đó lọc sạch và giữ trong bình định mức 100 mL.Tiến hành so màu bằng máy quang phổ UV-Vis ở bước sóng 274,7 nm.

c Tính toán kết quả

Dùng chuẩn Gaussian loại bỏ nhiễu nền bị ảnh hưởng ở vùng bước sóngtừ 308-310 nm, dùng phương trình Lambert’s-Beer để tính hàm lượng

caffeine:

Trong đó:

A : mật độ quang

ε : hệ số hấp thụ mol phân tử của caffeine trong dichloromethane

C: là hàm luợng caffeine (M, ppm)

: chiều dày cuvet (cm)

C..A






17

2.3.1.2 Phương pháp 2 (HPLC-DAD)

a Nguyên tắc

Chiết caffeine trong cà phê bằng nước ấm (60-80 0C), sau đó dịch chiết

được lọc sạch và tiến hành phân tích bằng hệ thống HPLC trên cột RP-18, rửagiải đẳng dòng bằng đầu dò DAD với bước sóng 273 nm.

b Tiến hành

Cân khoảng 0,1-1 g cà phê vào ống ly tâm, thêm 10 ml nước, sau đóđánh siêu âm có gia nhiệt ở 80 0C trong 30 phút. Dịch chiết được lọc sạch vàtiến hành định lượng bằng HPLC.


Hàm lượng caffeine được xác định bằng công thức:

Trong đó:

C’: nồng độ caffeine có trong cà phê (ppm)C: hàm lượng caffeine tính từ đường chuẩn (ppm)Vđm: thể tích định mức (mL)

m: khối lượng mẫu cà phê (g)a: hệ số pha loãng (nếu có)

2.3.2 Phương pháp xác định Pb, Cd

2.3.2.1 Phương pháp 1[8],[9]

a Nguyên tắc

Dung dịch N-ethyl-3-carbazolecarbaxaldehyde-3-thiosemicarbazone

(ECCT) phản ứng với Cd (II) và Pb (II) tạo phức màu vàng hoặc đỏ cam trongdung dịch đệm acetate phosphate (pH = 6) được so màu bằng máy quang phổ

UV-vis ở bước sóng lần lượt 380 và 440 nm.

b Tiến hành

Chuẩn bị thuốc thử ECCT: 0,5 g N-ethylcarbazolecarbaxaldehyde(ECC) được hòa tan trong 25 mL ethanol và cho vào bình chứa. Sau đó chothêm vào bình chứa đó hỗn hợp của 1,5 g thiosemicarbazone được hòa tan

trong 25 mL ethanol:nước (1:1). Lắc đều hỗn hợp và làm nguội dưới vòi nước

am

VC'C đm






18

khoảng 2 giờ đến khi thu được chất rắn màu vàng. Dùng ethanol chiết ECCTvà kết tinh ECCT.

Chuẩn bị mẫu: Cân 5 g mẫu và tro hóa ở 550 0C khoảng 4 giờ, sau đóhòa tan tro bằng 5 mL dung dịch HCl 2 mol.L-1 và đun sôi nhẹ. Lọc sạch hỗnhợp và định mức vào bình định mức 25 mL.

Dung dịch mẫu sau khi chiết được cho thêm dung dịch đệm acetate(pH = 6) và 1 mL thuốc thử ECCT (0,0015 mol.L -1). Hỗn hợp được lắc 2 lầnvới dầu hoả, mỗi lần 5 mL trong thời gian 1 phút. Sau đó lưu giữ hỗn hợptrong bình định mức 25 mL và định mức bằng dầu hoả. Tiến hành đo màu ở

bước sóng 380 nm (Cd) và 440 nm (Pb).


Áp dụng định luật Lambert’s – Beer để tính toán hàm lượng Pb và Cd

Trong đó:A : mật độ quang

ε : hệ số hấp thụ mol phân tửC: là hàm luợng caffeine (M, ppm) : chiều dày cuvet (cm)

2.3.2.2

Phương pháp 2[1],[3],[4]

a Nguyên tắc

Dưới tác dụng của hỗn hợp acid mạnh HCl:HNO3 (3:1), kim loại Pb vàCd được chiết dưới dạng các ion hay nguyên tử. Sau đó tiến hành đo độ phátxạ của các ion hay nguyên tử này lần lượt ở bước sóng 203,5 nm (Pb) và228,8 nm (Cd) bằng hệ thống ICP-OES. Kết quả được xử lý bằng hệ thống

máy tính.

b Tiến hànhCân khoảng 2 g cà phê, ngâm mẫu qua đêm với hỗn hợp acid HCl:HNO3

(3:1). Đun sôi hỗn hợp trên bếp điện khoảng 30 phút, lọc sạch dung dịch vàtiến hành phân tích bằng hệ thống ICP-OES.


Hàm lượng Pb và Cd trong cà phê dược tính theo công thức:

a

m

VC'C đm

C..A






19

Trong đó:C’: hàm lượng Pb và Cd có trong mẫu (ppm)

C:hàm lượng Pb và Cd phân tích được bằng (ppm)Vđm: thể tích định mức (mL)m: khối lượng mẫu cà phê (g)a: hệ số pha loãng (nếu có)

2.4 Giới thiệu sơ lược về thiết bị sử dụng

2.4.1 Hệ thống HPLC

2.4.1.1 Khái niệm[6]

HPLC là cụm từ được viết tắt từ phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao

(High Performance Liquid Chromatoghaphy), trước kia có tên gọi là sắc kýlỏng cao áp (High Pressure Liquid Chromatography).Phương pháp HPLC rađời rất sớm từ những năm 1970, được cải tiến từ phương pháp sắc ký cột cổđiển. Nó là một trong những kỹ thuật phân tích dụng cụ liên quan đến quátrình tách chiết các chất khác nhau trong cùng một mẫu ra khỏi nhau.

Phương pháp cho phép nhận danh và định lượng từng cấu tử trong mẫuthông qua các dung dịch chuẩn và phổ đồ tương ứng của chúng.

Phương pháp HPLC có khả năng phân tích các hợp chất khó bay hơi

hoặc dễ bị phân hủy nên được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nghiêncứu khoa học, công nghiệp, nông nghiệp và phân tích thủy sản,..

Những hợp chất có thể được phân tích bằng sắc ký tương đối nhiều như:

amino acid, protein, hydrocarbon, kháng sinh, nucleic acid, thuốc trừ sâu,…

2.4.1.2 Nguyên tắc của quá trình sắc ký trong cột

Quá trình sắc ký trong cột là quá trình quan trọng liên quan đến sự tươngtác của hai pha: pha động và pha tĩnh. Trong đó:

Pha động là dung môi rửa giải chất phân tích ra khỏi cột.

Pha tĩnh là chất lưu giữ chất phân tích trên cột, nó là yếu tố quyết định bản chất quá trình sắc ký và loại sắc ký:

Pha tĩnh là chất hấp phụ thì đó là kỹ thuật sắc ký hấp phụ, gồm hai loại:sắc ký hấp phụ pha thường và sắc ký hấp phụ pha đảo.

Pha tĩnh là chất trao đổi ion thì đó là kỹ thuật sắc ký trao đổi ion. Pha tĩnh là chất lỏng thì đó là kỹ thuật sắc ký phân bố.

Pha tĩnh là chất gel thì đó là kỹ thuật sắc ký rây phân tử.






20

Hỗn hợp các chất tan trong một dung môi nhất định A+B+C, sau khi quacột các chất tách khỏi nhau. Hiệu quả tách sắc ký phụ thuộc vào tổng hợp lựctương tác của ba yếu tố:

Lực tương tác giữa chất phân tích với pha tĩnh (F1)

Lực tương tác giữa chất phân tích với pha động (F2) Lực tương tác giữa pha động với pha tĩnh (F3)

Trong đó, lực F1 và F2 là quan trọng nhất giữ vai trò quyết định, nó phụthuộc vào bản chất của chất cần phân tích, các chất khác nhau sẽ được táchkhỏi cột theo thứ tự khác nhau.

Hình 2.4 Sơ đồ mô tả quá trình sắc ký trong cột






21

2.4.1.3 Các bộ phận cơ bản của hệ thống HPLC

Hình 2.5 Các bộ phận cơ bản của hệ thống HPLC

Trong đó:

1-Bình chứa dung môi pha động2-Bộ phận khử khí3-Bơm cao áp4-Van tiêm mẫu5-Cột sắc ký6-Detector (phát hiện tín hiệu)

7-Máy tính điều khiển hệ thống, thu nhận tín hiệu và xử lý dữ liệu8-In dữ liệu

2.4.2

Hệ thống ICP-OES

2.4.2.1 Khái niệm

ICP-OES là hệ thống phổ phát xạ quang học-kết hợp plasma cảm ứng, hệ

thống sử dụng phương pháp nguyên tử hóa mẫu bằng chùm tia plasma có nhiệtđộ hóa hơi mẫu rất cao có thể lên đến 10000 K. Do đó, hệ thống có khả năng

phân tích đồng thời nhiều nguyên tố (khoảng 60 nguyên tố) với độ chính xáccao. Bên cạnh đó, mật độ electron điện trường được tạo ra rất cao khoảng

10

14

– 10

16

cm

-3

đã cung cấp nguồn năng lượng kích thích ổn định để làm tăngđộ nhạy của phương pháp, đồng thời làm giảm sự nhiễu nền đáng kể.






22

2.4.2.2 Nguyên tắc sinh phổ phát xạ[4]

Trong điều kiện bình thường nguyên tử không thu cũng không phát ra

năng lượng dưới dạng các bức xạ. Lúc này nguyên tử đang ở trạng thái cơ bảnE0, đó là trạng thái bền vững và nghèo năng lượng nhất của nguyên tử. Khiđược cung cấp năng lượng ∆E bằng chùm sáng có tần số ν, nguyên tử sẽ hấpthu năng lượng và chuyển lên trạng thái kích thích có mức năng lượng cao Em.

Tuy nhiên, nguyên tử ở trạng thái này không bền vững, nó giải phóng nănglượng hấp thu dưới dạng bức xạ quang học trở về trạng thái bền vững E0. Các

bức xạ quang học này chính là phổ phát xạ của nguyên tử.

Các bức xạ phát ra đươc thu nhận và xử lý thành tín hiệu điện, cường độ

vạch phổ phát xạ tỉ lệ với nồng độ nguyên tử hay ion trong mẫu theo phươngtrình Lomaskin – Schraidow:

bCaI

Trong đó:

Iλ: cường độ vạch phát xạ của nguyên tử hay ion

C: nồng độ nguyên tử hay ion

a: hằng số thực nghiệm

b: hằng số bản chất (phụ thuộc vào bản chất nguyên tố)

Eo

Em

ν,∆E

Hình 2.6 Sơ đồ minh họa sự phát xạ của nguyên tử






23

2.4.2.3 Các bộ phận của hệ thống ICP-OES

Trong đó:1-Bộ phận tiêm mẫu (autosampler)2-Bơm3-Khí đốt (khí Argon tinh khiết 99,99%)

4-Hệ thống phun sương5-Buồng phun

6-Buồng đốt7-Nguồn phát sóng cao tần RF

8-Bộ chuyển giao quang9-Quang phổ kế

10-Bộ khuếch đại tín hiệu11-Bộ vi xử lý tín hiệu12-Máy tính điều khiển hệ thống ICP – OES và xử lý kết quả

1

23

4

5

76

8

9

10 11

12

Hình 2.7 Các bộ phận cơ bản của hệ thống ICP-OES






24

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM

3.1 Địa điểm, thời gian và phương tiện thực hiện

3.1.1 Địa điểm

Phòng thí nghiệm Hóa-Sinh thuộc Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đolường chất lượng ở số 45 đường 3/2, quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ.

3.1.2 Thời gian:

Từ ngày 1/8/2014 đến ngày 1/11/2014.

3.1.3 Thiết bị, dụng cụ

Hệ thống phân tích HPLC-DAD

Hình 3.1 Hệ thống HPLC

Hệ thống phân tích ICP-OES

Hình 3.2 Hệ thống ICP-OES

Cân phân tích

Máy siêu âm hòa tan

Bình định mức, vial






25

Pipet, micropipet

Ống đong

Bình tam giác

Ống ly tâm

Phễu lọc Bộ lọc đường kính lỗ lọc 0,45 µm

Bếp điện

3.1.4 Hóa chất

Dung dịch MeOH tinh khiết (Merck)

Dung dịch acid HNO3 (Merck)

Dung dịch acid HCl (Merck)

Dung dịch chuẩn Pb, Cd 1.000 ppm (Merck) Chuẩn Caffeine tinh khiết 99% (Merck)

Nước cất 2 lần khử ion

3.2 Đối tượng nghiên cứu:

Tiến hành nghiên cứu các độc tố trên các mẫu cà phê rang, mẫu được thu

lấy ở 3 điểm chợ trên địa bàn quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ, mỗi địađiểm tiến hành thu 5 mẫu. Các chợ được khảo sát là: chợ Xuân Khánh, chợ

Hưng Lợi và chợ Trần Việt Châu.Bảng 3.1 Địa điểm thu mẫu cà phê

Địa chỉSố lượng

mẫuKý hiệu

Chợ Xuân Khánh đường 30/4, phường Xuân Khánh,quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ

5Từ mẫu 1

đến mẫu 5

Chợ Hưng Lợi quốc lộ 91B, phường Hưng Lợi quận

Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ5

Từ mẫu 6

đến mẫu 10

Chợ Trần Việt Châu đường Nguyễn Văn Cừ, quận NinhKiều, thành phố Cần Thơ

5Từ mẫu

11 đến mẫu 15






26

3.3 Phương pháp nghiên cứu

Từ các phương pháp khảo sát một số độc tố trong cà phê đã trình bày ở

phần tổng quan, lựa chọn phương pháp tốt nhất để tiến hành thí nghiệm xác

định hàm lượng caffeine, Pb, Cd.

3.4 Hoạch định thí nghiệm

Thẩm định phương pháp HPLC xác định hàm lượng caffeine

Độ lặp lại của phương pháp

Hiệu suất thu hồi

Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng

Khoảng tuyến tính

Xác định hàm lượng caffeineXác định hàm lượng kim loại Pb, Cd bằng phương pháp ICP-OES vàtính toán hiệu suất thu hồi của phương pháp

3.5 Thực nghiệm

3.5.1 Thẩm định phương pháp HPLC[5] và xác định hàm lượngcaffeine

3.5.1.1

Độ lặp lạia Định nghĩa

Độ lặp lại của phương pháp là mức độ sát gần giữa các kết quả thí

nghiệm khi phương pháp thử được áp dụng nhiều lần trên cùng một mẫu. Đặctrưng của độ lặp lại là độ lệch chuẩn SD và độ lệch chuẩn tương đối RSD.

b Tiến hành

Tiến hành xác định độ lặp lại của phương pháp trên cùng một mẫu cà

phê. Mẫu được xử lý và được tiêm vào máy để phân tích, quá trình thực hiệnvới 5 lần lặp lại và tính độ lệch chuẩn tương đối RSD, giá trị RSD yêu cầu là≤ 2%.






27


Kết quả khảo sát độ lặp lại được tính toán theo công thức:

Độ lệch chuẩn SD

Độ lệch chuẩn tương đối RSD (%)

Trong đó:

xi: giá trị đo thứ iX : giá trị trung bìnhn: số lần đo

3.5.1.2 Hiệu suất thu hồi

a Định nghĩa

Hiệu suất thu hồi là tỷ lệ phần trăm giữa giá trị tìm thấy với giá trị thựccủa mẫu. Giá trị thực của mẫu không thể biết một cách chính xác, tuy nhiên nó

có thể có một giá trị quy chiếu chấp nhận được gọi là giá trị đúng.b Tiến hành

Thêm dung dịch chuẩn caffeine ở ba điểm nồng độ 0,5; 4 và 10 ppm vàomẫu cà phê, tiến hành định lượng và tìm lại hàm lượng chất chuẩn đã thêmvào để tính toán hiệu suất thu hồi. Nếu hàm lượng caffeine ≥ 0,01 ppm thì hiệu

suất thu hồi yêu cầu phải đạt từ 80-110%.

Bảng 3.2 Khoảng nồng độ và hiệu suất thu hồi

được chấp nhận theo 2002/657/EC Nồng độ (ppm) Kết quả chấp nhận được

≤ 0,001 50-120%

> 0,001 đến < 0,01 70-110%

≥ 0,01 80-110%

1n

)Xx(SD

2

i

100X

SDCVRSD






28


Công thức tính hiệu suất thu hồi H%

100S

S100

S

SS%H

đo

)đo(c

đo

mcm'

Trong đó:H%: là hiệu suất thu hồi (%)Sm+c : là diện tích đỉnh của mẫu được thêm chuẩn (đvdt)Sm: là diện tích đỉnh của mẫu (đvdt)

Sc(đo): là diện tích đỉnh của dung dịch chuẩn được thu hồi (đvdt)Sđo: là diện tích đỉnh của các dung dịch chuẩn đo được (đvdt)

3.5.1.3 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng

a Định nghĩa

Giới hạn phát hiện là nồng độ mà tại đó giá trị xác định được lớn hơnđộ không đảm bảo đo của phương pháp. Đây là nồng độ thấp nhất của chất

phân tích trong mẫu có thể phát hiện được được nhưng chưa thể định lượngđược.

Giới hạn định lượng là nồng độ tối thiểu của một chất có trong mẫu thửmà ta có thể định lượng bằng phương pháp khảo sát và cho kết quả có độ

chụm mong muốn.

b Tiến hành

Xác định LOD được tiến hành trên mẫu thử (mẫu thử có nền mẫu tươngtự với mẫu thật nhưng không có chất phân tích), mẫu thử được thêm chuẩncaffeine ở nồng độ 0,5 ppm và định lượng để tìm tỷ lệ S/N và tính toán giá trị

LOD, quá trình trên được lặp lại 5 lần. Xác định LOQ: giá trị LOQ được tính toán dựa trên giá trị LOD.

Tỷ lệ S/N là tỷ lệ giữa chiều cao tín hiệu chất cần phân tích và nhiễu

nền, tỷ lệ S/N được tính như sau:

Trong đó:

H: chiều cao tín hiệu

h: chiều cao của nhiễu

h

H2 N/S






29

Hình 3.3 Sơ đồ minh họa tỷ lệ S/N

c

Tính toán kết quả

Công thức tính toán

Giới hạn phát hiện: LOD (ppm)

m) N/S(

C3LOD

Giới hạn định lượng : LOQ (ppm)

LOD3LOQ

Trong đó:C: nồng độ chất phân tích có mẫu (ppm)Vđm: thể tích định mức (mL)S/N : tỷ lệ tín hiệu chiều cao chất phân tích trên đường nềnm: khối lượng mẫu phân tích (g), m = 0,25 g

3.5.1.4 Khoảng tuyến tính

a

Định nghĩa

Khoảng tuyến tính là khoảng nồng độ mà trong đó có sự phụ thuộc tuyếntính giữa đại lượng đo được và nồng độ chất phân tích

b Tiến hành

Pha một dãy dung dịch caffeine chuẩn có nồng độ lần lượt là 0,5; 2; 4; 6;8 và 10 ppm. Bơm vào máy các dung dịch chuẩn trên và ghi nhận diện tích

đỉnh tương ứng.

H

h






30

Từ kết quả thu được, dùng phần mềm tính toán Excel tính toán phươngtrình biểu diễn sự phụ thuộc hàm lượng caffeine theo diện tích đỉnh.Từ đó tínhđược hệ số tương quan R 2, thông số R 2 thuộc khoảng 0,99 ≤ R 2 ≤ 1 thì đảm

bảo yêu cầu về tính tuyến tính.

c

Tính toán kết quả

Công thức tính hệ số tương quan R 2

Trong đó:

R 2

: hệ số tương quanxi: giá trị thứ i của nồng độ caffeine chuẩn.

X : giá trị trung bình của nồng độ caffeine chuẩnyi: giá trị thứ i của diện tích đỉnh caffeine chuẩn

Y : giá trị trung bình của diện tích đỉnh

3.5.1.5 Xác định hàm lượng caffein

a Thiết bị và dụng cụ và hóa chất

Hệ thống HPLC, đầu dò DAD Micropipet loại 10 µL và 100 µL

Bộ lọc với đường kính lỗ lọc là 0,45 µm

Ống ly tâm 15 mL có nắp vặn

Pipet 10 ml

Chuẩn caffeine tinh khiết 99%

Dung dịch MeOH tinh khiết


b

Chuẩn bị các dung dịch chuẩn

Chuẩn bị dung dịch chuẩn caffeine 1.000 ppm: cân 3,6 mg chuẩncaffeine tinh khiết và thêm 3,6 mL nước cất 2 lần khử ion, sau đó đánh siêu

hoà tan hoàn toàn.

Chuẩn bị dung dịch chuẩn trung gian 50 ppm: hút 50 µL dung dịchchuẩn caffeine vào vial 1 mL, thêm nước cất và lắc đều.

Chuẩn bị các dung dịch chuẩn làm việc: từ dung dịch chuẩn trung gian

chuẩn bị các dung dịch làm viêc có nồng độ lần lượt 0,5; 2; 4; 6;8 và 10 ppm.

2

i

2

i

ii2

YyXx

YyXxR






31

c Chuẩn bị mẫu

Cân 0,25 g cà phê cho vào ống ly tâm 15 mL, thêm 10 mL nước, đánhsiêu âm hoà tan khoảng 30 phút, nhiệt độ trong bể siêu âm khoảng 80 0C.

Dung dịch sau khi chiết được lọc qua bộ lọc có đường kính lỗ 0,45 µm.

Pha loãng dung dịch sau khi lọc: hút 10 µl dung dịch cho vào vial 1 mL,

thêm nước cất và lắc đều.

d Điều kiện phân tích

Bước sóng: 273 nm

Cột sắc ký: RP -18 (150 x 4,6 mm x 5 µm)

Dung môi pha động: hỗn hợp MeOH/H2O (tỷ lệ 65:35)

Nhiệt độ cột: 20

0

C Tốc độ dòng: 0,6 mL/phút

Thể tích bơm: 10 µL

Thời gian lưu: 5,3 đến 5,7 phút

Thời gian phân tích mỗi mẫu: 8 phút

e Tiến hành thí nghiệm

Các dung dịch chuẩn làm việc, các dung dịch mẫu được tiêm vào hệthống phân tích HPLC bằng bộ tiêm tự động autosampler, thiết lập điều kiện

phân tích và tiến hành định lượng.

f Tính toán kết quả


Dựa vào sắc ký đồ hàm lượng caffeine trong cà phê được tính theo côngthức sau:

a

m

VC'C đm

Trong đó:C’: nồng độ caffeine có trong mẫu cà phê (ppm)C :hàm lượng caffeine tính từ đường chuẩn (ppm)Vđm: thể tích định mức (mL), Vđm = 10 mL

m: khối lượng mẫu cà phê (g)a: hệ số pha loãng, a = 100






32

3.5.2 Xác định hàm lượng Pb, Cd bằng phương pháp ICP-OES(phương pháp 2)

3.5.2.1 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất

Hệ thống máy ICP – OES

Cân phân tích

Bếp điện

Pipet

Bình định mức

Dung dịch chuẩn Pb, Cd 1.000 ppm (Merck)

Dung dịch HCl, HNO3 (Merck)


3.5.2.2

Chuẩn bị các dung dịch chuẩnChuẩn bị các dung dịch chuẩn Pb, Cd trung gian: từ dung dịch chuẩn Pb

và Cd 1.000 ppm pha các dung dịch trung gian có nồng độ 50 ppm, 5 ppm.

Xây dựng các dung dịch chuẩn làm việc: các dung dịch chuẩn làm việccó nồng độ 0; 0,1; 0,3; 0,5; 1 ppm từ dung dịch chuẩn 5 ppm.

3.5.2.3 Chuẩn bị mẫu

Cân khoảng 2 g mẫu cho vào cốc thủy tinh, thêm 20 mL hỗn hợp acid

mạnh HCl : HNO3 (3:1) ngâm trong qua đêm.Đun hỗn hợp trên bếp điện khoảng 30 phút để đuổi hết acid.

Dịch chiết được chuyển bình định mức 100 mL và lọc sạch và phân tích

bằng hệ thống ICP-OES.

Thực hiện quá trình trên đối với mẫu có thêm chuẩn 0,1 ppm để xác địnhhiệu suất thu hồi của phương pháp.






33

3.5.2.4 Điều kiện phân tích

Tốc độ bơm: 45 rpm (round per minute-vòng trên phút)

Công suất nguồn RF (nguồn phát bức xạ radio): 1100 W

Đường kính ống: 2 mm Định hướng Torch: Axial

Tốc độ hơi plasma: 12 L/phút

Tốc độ dòng hơi Argon: 0,6 L/phút hoặc 0,22 MPa

Tốc độ hơi phụ trợ: 0,5 L/phút

Thời gian thổi mẫu: 45 giây

Chế độ buồng phun hơi (spray): xoáy

Thời gian chạy giữa các mẫu: 10 giây

3.5.2.5

Tiến hành thí nghiệm

Tiêm lần lượt các dung dịch chuẩn làm việc, các dung dịch mẫu đã chuẩn

bị vào hệ thống ICP-OES để định lượng và tính toán hiệu suất thu hồi của phương pháp.

3.5.2.6 Tính toán kết quả


Hiệu suất thu hồi của phương pháp được tính theo công thức:

100C

C100

C

CC%H

đo

)đo(c

đo

cm

Hàm lượng Pb và Cd trong mẫu được tính theo công thức:

am

VC'C đm

Trong đó:

H%: hiệu suất thu hồi của phương pháp (%)Cm+c: hàm lượng Pb (hoặc Cd) trong mẫu được thêm chuẩn (ppm)C: giá trị hàm lượng Pb (hoặc Cd) tính từ đường chuẩn (ppm)

Cc(đo): hàm lượng trung bình của chuẩn Pb ( hoặc Cd) được thu hồi (ppm)Cđo: là hàm lượng Pb (hoặc Cd) trong chuẩn 0,1 ppm đo được (ppm)

C’: hàm lượng Pb (hoặc Cd) trong mẫu cà phê (ppm)Vđm: thể tích định mức (mL), Vđm = 100 mL

m: khối lượng mẫu cà phê (g)

a: hệ số pha loãng (a = 1)






34

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ

4.1 Thẩm định phương pháp HPLC và xác định hàm lượngcaffeine

4.1.1

Thẩm định phương pháp

4.1.1.1 Độ lặp lại

Kết quả khảo sát độ lặp của phương pháp được trình bày ở bảng sau

Bảng 4.1 Kết quả khảo sát độ lặp lại

Số lần đo Thời gian lưu (phút) Diện tích đỉnh (đvdt)

1 5,588 69,547

2 5,542 68,7233 5,541 69,011

4 5,550 68,556

5 5,513 69,253

Trung bình 5,547 69,014

SD 0,027 0,396

RSD (%) 0,487 0,574

Nhận xét:

Phương pháp có độ lệch chuẩn tương đối RSD = 0,574% (< 2%), nhưvậy độ lặp lại của phương pháp ổn định.






35

4.1.1.2 Hiệu suất thu hồi

Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi được trình dưới đây.

Điểm chuẩn 0,5 ppm:

Bảng 4.2 Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi tại điểm chuẩn 0,5 ppm

Sm+c (ppm) Sm (ppm) Sc(đo) (ppm) Sđo (ppm) H% (%) RSD (%)

83,003 69,547 13,763 14,754 93,283 1,671

82,342 68,723

83,012 69,011

82,554 68,556

82,977 69,253

Nhận xét:

Hiệu suất thu hồi ở điểm nồng độ 0,5 ppm là 93,283% đã đạt yêu cầu.

Điểm chuẩn 4 ppm

Bảng 4.3 Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi tại điểm chuẩn 4 ppm

Sm+c (ppm) Sm (ppm) Sc(đo) ppm) Sđo (ppm) H% (%) RSD (%)

180,456 69,547 111,666 118,102 94,550 0,630

181,057 68,723

180,328 69,011

181,005 68,556

180,555 69,253

Nhận xét:

Hiệu suất thu hồi ở điểm nồng độ 4 ppm là 94,550% đã đạt yêu cầu






36

Điểm chuẩn 10 ppm

Bảng 4.4 Kết quả sát hiệu suất thu hồi tại điểm chuẩn 10 ppm

Sm+c (ppm) Sm (ppm) Sc(đo) ppm) Sđo (ppm) H% (%) RSD (%)

351,231 69,547 282,825 300,411 94,149 0,250

351,987 68,723

352,510 69,011

351,875 68,556

351,596 69,253

Nhận xét:

Hiệu suất thu hồi ở điểm nồng độ 10 ppm là 94,146% đã đạt yêu cầu.

Kết luận:

Hiệu suất thu hồi được khảo sát ở 3 điểm nồng độ 0,5; 4; 10 ppm đều đạthiệu suất cao trên 90% so với yêu cầu. Vậy phương pháp khảo sát có hiệu suấtthu hồi cao.

4.1.1.3 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng

Kết quả khảo sát LOD và LOQ được trình bày dới đây

Bảng 4.5 Kết quả khảo sát LOD và LOQSTT C (ppm) S/N LOD LODtb LOQ

1 0,5 65,411 0,092

0,093 0,279

2 0,5 63,959 0,094

3 0,5 64,025 0,090

4 0,5 63,761 0,094

5 0,5 63,815 0,094

Nhận xét:Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp thấp:

LOD = 0,093 ppm (< 0,1 ppm) và LOQ = 0,279 ppm.






37

4.1.1.4 Khoảng tuyến tính

Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính được được trình bày dưới đây.

Bảng 4.6 Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính

Nồng độ C (ppm) Thời gian lưu Diện tích đỉnh (đvdt)

0,5 5,693 14,754

2 5,612 58,231

4 5,723 118,102

6 5,623 176,003

8 5,604 235,780

10 5,568 300,411

Đồ thị minh họa minh họa tính tuyến tính của phương pháp

Hình 4.1Đồ thị minh họa tính tuyến tính của phương pháp

Nhận xét:

Hệ số tương quan R 2 = 0,9997 nên quy trình định lượng caffeine đảm bảo tính tuyến tính trong khoảng nồng độ khảo sát.

Kết luận chung:

Kết quả khảo sát độ lặp lại, hiệu suất thu hồi, giới phát hiện, giới hạnđịnh lượng và khoảng tuyến tính như sau:

Độ lặp lại RSD = 0,578% (< 2%)

Hiệu suất thu hồi lớn hơn 80% theo quyết định 2002/657/EC






38

Giới hạn phát hiện thấp nhỏ hơn 0,1 ppm: LOD = 0,093 ppm

Giới hạn định lượng thấp: LOQ = 0,279 ppm

Tính tuyến tính cao với R 2 = 0,9997 (0,99 ≤ R 2 ≤ 1)

Quy trình định lượng caffeine trong cà phê bằng HPLC đạt yêu cầu về độ

lặp lại, hiệu suất thu hồi, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và khoảngtuyến tính.

4.1.2 Xác định hàm lượng caffeine

Kết quả xác định hàm lượng caffeine được trình bày dưới đây.

Bảng 4.7 Kết quả khảo sát hàm lượng caffeine

Mẫu Khối lượng m(g) Diện tích đỉnh (đvdt)Hàm lượng Caffeine trong

cà phê C’ (ppm)Mẫu 1 0,2583 162,906 21.277,58

Mẫu 2 0,2581 155,788 20.371,95

Mẫu 3 0,2561 140,234 18.504,49

Mẫu 4 0,2531 160,123 21.347,29

Mẫu 5 0,2598 134,400 17.490,38

Mẫu 6 0,2510 160,357 21.557,77

Mẫu 7 0,2538 150,795 20.063,04Mẫu 8 0,2505 180,52 24.291,42

Mẫu 9 0,2511 153,367 20.621,27

Mẫu 10 0,2594 185,600 24.113,34

Mẫu 11 0,2544 188,383 24.952,83

Mẫu 12 0,2557 145,086 19.166,99

Mẫu 13 0,2513 200,477 26.868,28

Mẫu 14 0,2527 200,111 26.671,94Mẫu 15 0,2554 140,878 18.637,43

Nhận xét:

Hàm lượng caffeine trong 15 mẫu cà phê được khảo sát đều khá cao (lớnhơn 10.000 ppm), trong đó mẫu 13 có hàm lượng caffeine cao nhất là26.868,28 ppm và mẫu 5 có hàm lượng caffeine thấp nhất là 17.490,38 ppm.






39

4.2 Xác định hàm lượng Pb, Cd bằng phương pháp ICP-OES(phương pháp 2)

4.2.1 Xác định hàm lượng Pb

Kết quả khảo sát hàm lượng Pb được trình bày dưới đây

Bảng 4.8 Kết quả xây dựng đường chuẩn Pb

Nồng độ C (ppm) Cường độ tín hiệu I (đvcđ)

0 10,5

0,1 381,9

0,3 1098,6

0,5 1869,8

1,0 3726,9

Đồ thị minh họa kết quả xây dựng đường chuẩn Pb

y = 3720.1x + 3.8892

R 2 = 0.9999

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

nồng độ C (ppm)

c ư ờ n g đ ộ t

í n

h i ệ u

I ( đ v c đ )

Hình 4.2 Đồ thị minh họa đường chuẩn Pb






40

Bảng 4.9 Kết quả xác định hàm lượng Pb trong cà phê

Mẫu m (g) Cm+c (pp Cm (ppm)C’(ppm)

Cc(đo) (ppm)

C(đo) (ppm)

H%(%)

RSD(%)

1 2,0003 0,0954 0,0006 0,03 0,0927 0,1016 91,24 3,1282 2,0012 0,0956 0,0005 0,025

3 2,0016 0,0894 0,0002 0,01

4 2,0064 0,0965 0,0004 0,0199

5 2,0063 0,0957 0,0009 0,0449

6 2,0038 0,0928 0,0009 0,0449

7 2,0013 0,0942 0,0002 0,01

8 2,0049 0,0960 0,0007 0,0349

9 2,0032 0,0896 0,0008 0,0399

10 2,0066 0,0927 0,0005 0,0249

11 2,0037 0,0960 0,0005 0,025

12 2,0070 ,0927 0,0007 0,0349

13 2,0006 0,0875 0,0002 0,01

14 2,0041 0,0954 0,0003 0,015

15 2,0058 0,0892 0,0002 0,01

Trong đó:m: khối lượng cà phê (g)

H%: hiệu suất thu hồi của phương pháp (%)Cm+c: là hàm lượng Pb trong mẫu được thêm chuẩn (ppm)

C: là giá trị hàm lượng Pb tính từ đường chuẩn (ppm)

Cc(đo): là hàm lượng trung bình của chuẩn Pb được thu hồi (ppm)Cđo: là hàm lượng Pb trong chuẩn 0,1 ppm đo được (ppm)

C’: hàm lượng Pb trong mẫu cà phê (ppm)

Nhận xét:

Hàm lượng Pb trong các mẫu cà phê đã khảo sát đều thấp hơn giới hạncho phép,giới hạn cho phép của QCVN 8-2:2011/BYT là 2 ppm. Hiệu suất thu

hồi của phương pháp cao 91,24 % với RSD = 3,128 %.






41

4.2.2 Xác định hàm lượng Cd

Kết quả khảo sát hàm lượng Cd được trình bày dưới đây:

Bảng 4.10 Kết quả xây dựng đường chuẩn Cd

Nồng độ C (ppm) Cường độ tín hiệu I (đvcđ)

0 102,7

0,1 811,8

0,3 2120,9

0,5 3501,5

1,0 6949,7

Đồ thị minh họa kết quả xây dựng đường chuẩn Cd

y = 6836x + 99.65

R 2 = 0.9999

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20

nồng độ C (ppm)

c ư ờ n g đ ộ t í n h i ệ u I ( đ v c

Hình 4.3 Đồ thị minh họa đường chuẩn Cd






42

Bảng 4.11 Kết quả xác định hàm lượng Cd

Mẫu m (g)Cm+c (ppm)

Cm

(ppm)C’(ppm)

Cc(đo) (ppm)

C(đo) (ppm)

H%(%)

RSD(%)

1 2,0003 0,0922 0,0004 0,02 0,0889 0,1042 85,32 3,2622 2,0012 0,0882 0,0003 0,015

3 2,0016 0,0858 0,0002 0,01

4 2,0064 0,0958 0,0003 0,015

5 2,0063 0,0901 0,0008 0,0399

6 2,0038 0,0909 0,0002 0,01

7 2,0013 0,0861 0,0003 0,015

8 2,0049 0,0885 0,0006 0,02999 2,0032 0,0870 0,0002 0,01

10 2,0066 0,0876 0,0003 0,015

11 2,0037 0,0872 0,0005 0,025

12 2,0070 0,0915 0,0006 0,0299

13 2,0006 0,0908 0,0007 0,035

14 2,0041 0,0855 0,0005 0,0249

15 2,0058 0,0924 0,0004 0,0199Trong đó:

m: khối lượng cà phê (g)

H%: hiệu suất thu hồi của phương pháp (%)Cm+c: là hàm lượng Cd trong mẫu được thêm chuẩn (ppm)

C: là giá trị hàm lượng Cd tính từ đường chuẩn (ppm)Cc(đo): là hàm lượng trung bình của chuẩn Cd được thu hồi (ppm)

Cđo: là hàm lượng Cd trong chuẩn 0,1 ppm đo được (ppm)

C’: hàm lượng Cd trong mẫu cà phê (ppm)






43

Nhận xét:

Nhìn chung, hàm lượng Cd trong các mẫu cà phê đã khảo sát đều thấphơn giới hạn cho phép,giới hạn cho phép của QCVN 8-2:2011/BYT là 1 ppm.

Hiệu suất thu hồi của phương pháp cao H% = 85,32 % với RSD = 3,262 %.






44

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1 Kết luận

Sau thời gian 3 tháng thực hiện đề tài “Khảo sát một số độc tố trong càphê trên địa bàn quận Ninh Kiều Thành phố Cần Thơ ”, đề tài đã tiến hànhkhảo sát các chỉ tiêu như hàm lượng caffeine, hàm lượng Pb và hàm lượng Cdtrên 15 mẫu cà phê được lấy từ 3 điểm chợ thuộc quận Ninh Kiều Thành phốCần Thơ. Đồng thời đề tài tiến hành đánh giá phương pháp xác định hàm

lượng caffeine bằng phương pháp HPLC và tính toán hiệu suất thu hồi của phương pháp xác định hàm lượng Pb và Cd bằng hệ thống ICP-OES. Qua kết

quả phân tích, nhận thấy rằng:

Quy trình định lượng caffeine trong cà phê bằng HPLC đạt yêu cầu về độlặp lại, hiệu suất thu hồi, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và khoảngtuyến tính. Cụ thể là:

Độ lặp lại RSD = 0,578% (< 2%)

Hiệu suất thu hồi lớn hơn 80% theo quyết định 2002/657/EC

Giới hạn phát hiện thấp nhỏ hơn 0,1 ppm: LOD = 0,093 ppm

Giới hạn định lượng thấp: LOQ = 0,279 ppm

Tính tuyến tính cao với R 2 = 0,9997 (0,99 ≤ R 2 ≤ 1)

Phương pháp có thể áp dụng rộng rãi để xác định hàm lượng caffeinetrong các phòng thí nghiệm.

Hàm lượng caffeine trong 15 mẫu đều cao (lớn hơn 10.000 ppm), trongđó cao nhất là mẫu cà phê ở điểm chợ Trần Việt Châu (26.868,28 ppm) vàthấp nhất là mẫu cà phê ở điểm chợ Xuân Khánh (17.490,38 ppm).

Nhìn chung các mẫu cà phê đều bị ô nhiễm kim loại Pb và Cd, tuy nhiên

hàm lượng ô nhiễm thấp dưới mức cho phép của QCVN 8-2:2011/BYT (giớihạn cho phép cà phê ô nhiễm Pb là 2 ppm và Cd là 1 ppm).

5.2 Kiến nghị

Vấn đề kiểm tra vệ sinh an toàn thực phẩm để đảm bảo sức khỏe cho

người tiêu dùng ngày càng quan trọng và cấp bách. Đặc biệt là đối với các sản phẩm được sử dụng phổ biến và ưa chuộng như cà phê. Do đó việc kiểm tra

các độc tố trong cà phê là quan trọng, nó góp phần đánh giá chất lượng cà phê.

Do hạn chế về thời gian và điều kiện phòng thí nghiệm nên đề tài chỉ tiến

hành nghiên cứu trên một số chỉ tiêu. Ngoài ra, các chỉ tiêu nấm mốc nhưochratoxin (A, B, C), aflatoxin B1,…cần được mở rộng nghiên cứu.






45

Bên cạnh đó, việc sử dụng các thiết bị phân tích hiện đại hơn nhưHPLC-MS được xem xét để kết quả phân tích chính xác hơn.

Mở rộng đối tượng nghiên cứu trên các loại cà phê hoà tan hay nước giảikhát để cung cấp nhiều thông tin cho người tiêu dùng.






46

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu Tiếng Việt

(1) Phạm Luận(1999). Giáo trình những vấn đề cơ sở của các kỹ thuật xử lý

mẫu phân tích. Đại học Quốc gia tổng hợp Hà Nội. Trang 22-77.

(2) Phạm Văn Sổ và Bùi Thị Nhu Thuận (1991). Kiểm nghiệm lương thực,thực phẩm. Trường đại học bách khoa Hà Nội. Trang 590-591.

(3) Nguyễn Thị Diệp Chi (2008). Giáo trình kiểm nghiệm thực phẩm vàdược phẩm. Bộ môn hoá Đại học Cần Thơ. Trang 1-27.

(4) Nguyễn Thị Diệp Chi (2008). Giáo trình các phương pháp phân tích hiện

đại. Bộ môn hoá Đại học Cần Thơ. Trang 1-114.

(5) Phạm Xuân Đà, Lê Thị Hồng Hảo, Trần Cao Sơn và Nguyễn ThànhTrung (2010). Thẩm định phương pháp trong phân tích hoá học và vi

sinh vật. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật,Hà Nội. Trang 10-59.

(6) Nguyễn Kim Phi Phụng (2007). Các phương pháp cô lập hợp chất hữucơ. Nhà xuất bả khoa học kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh. Trang335-451.

(7) Nguyễn Trần Phú (2011). Xác định hàm lượng caffeine trong một số sản phẩm cà phê. Đại học Cần Thơ.

Tài liệu nước ngoài

(8) Reddy, K. J., Kumar, J. R., Ramachandraiah, C., Thriveni, T., and

Reddy, A. V. (2007). Spectrophotometric determination of zinc in foodsusing N-ethyl-3-carbazolecarboxaldehyde-3-thiosemicarbazone:Evaluation of a new analytical reagent. Food Chemistry, 101, 585–591.

(9) Janardhan Reddy Koduru & Kap Duk Lee (2013). Evaluation ofthiosemicarbazone derivative as chelating agent for the simultaneousremoval and trace determination of Cd(II) and Pb(II) in food and watersamples. Food Chemistry 150 (2014) , 1–8.

(10) Abebe Belay, Kassahun Ture, Mesfin Redi and Araya Asfaw (2007).Measurement of caffeine in coffee beans with UV/vis spectrometer. Food

Chemistry 108 (2008) 310–315.






47

Các trang web

(11) http://cfpub.epa.gov/ncea/cfm/recordisplay.cfm?deid=158823#Download

(12) http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Ngo-doc-cadmium-mat-khoang-chat-trong-xuong/20064674/188/

(13) http://www.fao.org/fileadmin/templates/agns/pdf/jecfa/2002-09-10_Explanatory_note_Heavy_Metals.pdf

(14) www.elsevier.com/locate/foodchem






PHỤ LỤC

(1) Một số sắc ký đồ thu được qua quá trình xác định hàm lượng caffeine

bằng hệ thống HPLC (được đính kèm)

- Sắc ký đồ mô tả hàm lượng caffeine trong các dung dịch chuẩn có nồngđộ lần lượt là 0,5; 2; 4; 6; 8; 10 ppm.

- Sắc ký đồ môt tả hàm lượng caffeine trong cà phê ở các mẫu 1, mẫu vàmẫu 11.

(2) Kết quả xác định hàm lượng Pb và Cd bằng hệ thống ICP-OES

(được đính kèm)

(3) Trong quá trình sản xuất cà phê rang cần chú ý các một số bước quantrọng nhằm hạn chế sự ô nhiễm các độc tố Pb và Cd trong cà phê thành phẩm:

- Quả cà phê nguyên liệu sau khi thu hoạch: đất trồng, nguồn nước tướitiêu và phân bón có chứa độc tố là nguyên nhân làm cà phê sau khi thu hoạch

chứa một lượng độc tố.

- Rửa sạch và bóc vỏ cà phê: nguồn nước dung để rửa cà quả cà phê phảiđảm bảo sạch, không bị nhiễm các độc tố.

- Tiến hành rang cà phê: dụng cụ rang cà phê phải được kiểm tra, hạn chếsử dụng các dụng cụ được sản xuất từ hợp kim của Pb và Cd.


khảo sát hàm lượng caffeine, pb và cd trong cà phê trên địa bàn quận ninh kiều...

Documents