Định lượng chất xơ trong thực phẩm AOAC 991.43

Phương pháp AOAC 991.43 hướng dẫn quy trình xác định hàm lượng chất xơ trong thực phẩm bao gồm thành phần xơ tổng số, xơ hòa tan và xơ không hòa tan.

1. Nguyên tắc xác định hàm lượng chất xơ trong thực phẩm

Mẫu thực phẩm khô đã tách béo (nếu chứa >10% chất béo) được tiêu hóa lần lượt bằng enzyme α-amylase, protease và amyloglucosidase để loại bỏ tinh bột và protein. Đối với chất cơ tổng số (TDF), dịch tiêu hóa bằng enzyme được xử lý với cồn để kết tủa chất xơ hòa tan trước khi lọc, cặn TDF đem rửa bằng cồn và aceton, sấy khô và cân khối lượng.

Đối với chất xơ không hòa tan và hòa tan (IDF và SDF), lọc dịch tiêu hóa và cặn (IDF) được rửa bằng nước ấm, sấy khô và cân khối lượng. Đối với SDF, dịch tiêu hóa bằng enzyme được lọc và nước rửa được kết tủa bằng cồn, lọc, sấy khô và cân.

2. Dụng cụ, Thiết bị và Hóa chất cần thiết

2.1. Dụng cụ xác định chất xơ trong thực phẩm

(a) Cốc có mỏ 400 hoặc 600 mL.

(b) Chén nung có lớp lọc (Filtering crucible): có đĩa lọc thủy tinh, thô, cỡ lỗ ASTM 40–60 µm, Pyrex 60 mL (Corning No. 36060 Buchner, Corning, Inc. hoặc loại tương đương).

Tiến hành chuẩn bị như sau:

Tro hóa qua đêm ở nhiệt độ 525°C trong lò nung. Giảm nhiệt độ lò xuống dưới 130°C trước khi lấy chén nung ra. Ngâm chén nung 1 giờ trong dung dịch làm sạch 2% ở nhiệt độ phòng. Rửa chén nung bằng nước và nước khử ion; rửa lần cuối bằng 15 mL aceton rồi và khô trong không khí. Thêm khoảng 1,0 g Celite vào chén nung khô và sấy khô ở 130°C đến khối lượng không đổi. Làm nguội chén nung khoảng 1 giờ trong bình hút ẩm và ghi lại khối lượng chén nung cộng với Celite, chính xác đến 0,1 mg.

(c) Hệ thống chân không (Vacuum system):

• Bơm chân không hoặc máy hút có thiết bị điều chỉnh.
• Bình lọc có vách dày, 1 L, có tay cầm bên.
• Bộ chuyển vòng cao su, để sử dụng với bình lọc.

(d) Bể ổn nhiệt lắc (Shaking water baths): Có khả năng duy trì nhiệt độ 60°C và 98±2°C, có chức năng hẹn giờ bật và tắt tự động.
(e) Cân phân tích (Balance): độ chính xác 0,1 mg.
(f) Lò múp (Muffle furnace): Có khả năng duy trì nhiệt độ 525±5°C.
(g) Lò sấy (Oven): Có khả năng duy trì nhiệt độ 105 và 130±3°C.
(h) Bình hút ẩm (Desiccator): Với SiO2 hoặc chất hút ẩm tương đương. Hai tuần một lần, sấy khô chất hút ẩm qua đêm ở 130°C.

(i) Máy đo pH (pH meter): có nhiệt độ, chuẩn hóa bằng dung dịch đệm pH 4,0, 7,0 và 10,0.
(j) Pipet: Với đầu tip dùng một lần, dung tích 100–300 µL và 5 mL.
(k) Dispensers: phân phối được 150±5 mL cho 78% etanol, 95% etanol và aceton; 40±0,5 mL cho dung dịch đệm.
(l) Máy khuấy từ và thanh khuấy (Magnetic stirrers and stir bars).

2.2. Hóa chất định lượng chất xơ

(a) Ethanol

• (1) Ethanol 85%. Pha 895 mL etanol 95% vào bình định mức 1 L, thêm nước đến vạch.
• (2) Ethanol 78%. Pha 821 mL etanol 95% vào bình định mức 1 L, thêm nước đến vạch.

(b) Enzyme α-amylase chịu nhiệt (Mã A3306, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO 63178, USA, hoặc Termamyl 300L, mã 361-6282, Novo-Nordisk, Bagsvaerd, Den mark, hoặc tương đương).

(c) Protease (Mã P3910, Sigma Chemical Co, hoặc tương đương). Chuẩn bị dung dịch enzyme 50 mg/mL trong đệm MES/TRIS mới hàng ngày.

(d) Dung dịch Amyloglucosidase (Mã AMG A9913, Sigma Chemical Co, hoặc tương đương). Bảo quản ở nhiệt độ 0–5°C.

(e) Đất diatomit (Diatomaceous earth): được rửa bằng axit (Celite 545 AW, số C8656, Sigma Chemical Co. hoặc tương đương).

(f) Dung dịch làm sạch. Chất tẩy rửa phòng thí nghiệm dạng lỏng có chất hoạt động bề mặt, được sử dụng để làm sạch mức độ cao (Micro®, International Products Corp., Burlington, NJ 08601, USA, hoặc tương đương). Chuẩn bị dung dịch 2% trong H2O.

(g) MES: là axit ethanesulfonic 2-(N-Morpholino) (M-8250, Sigma, hoặc tương đương).

(h) TRIS: là Tris(hydroxymethyl)aminomethane (T-1503, Sigma, hoặc tương đương).

(i) Dung dịch đệm MES–TRIS: 0,05M MES, 0,05M TRIS, pH 8,2 ở 24°C.

Hòa tan 19,52 g MES và 12,2 g TRIS trong 1,7 lít H2O. Điều chỉnh pH đến 8,2 bằng NaOH 6N và thêm nước đến 2 lít. (Lưu ý quan trọng: phải điều chỉnh pH đến 8,2 ở 24°C. Nếu nhiệt độ đệm là 20°C, điều chỉnh pH đến 8,3; nếu nhiệt độ là 28°C, điều chỉnh pH đến 8,1. Đối với nhiệt độ khác trong khoảng từ 20 đến 28°C, điều chỉnh bằng cách nội suy).

(j) Dung dịch axit clohydric 0,561N. Thêm 93,5 mL HCl 6N vào khoảng 700 mL H2O trong bình định mức 1 L. Thêm nước đến 1 lít.

3. Cách tiến hành định lượng chất xơ trong thực phẩm

3.1. Chuẩn bị mẫu thử

Thực hiện tương tự thí nghiệm xác định chất xơ trong thực phẩm tại AOAC 985.29E:

Đồng nhất mẫu thử, sấy chân không qua đêm ở 70°C, làm nguội trong bình hút ẩm và nghiền khô, rây qua sàng 0,3-0,5mm. Nếu mẫu thử không thể gia nhiệt, có thể sấy đông khô trước khi nghiền.

Đối với mẫu có hàm lượng chất béo chưa xác định hoặc lớn hơn 10%, tách béo với petrolrum ether (3 lần với tỷ lệ 25mL/g mẫu) trước khi nghiền. Ghi lại khối lượng giảm sau khi tách béo. Bảo quản mẫu đã nghiền khô trong lọ đóng nắp tại bình hút ẩm đến khi thực hiện phân tích.

Đối với các mẫu có hàm lượng đường cao, khử đường trước khi xác định chất xơ bằng cách chiết 2-3 lần trong etanol 85%, 10 mL/g, gạn, sau đó sấy khô qua đêm ở 40°C.

3.2. Thí nghiệm tiêu hóa mẫu thử

Chạy 2 mẫu blank/ thí nghiệm với mẫu thử để đánh giá ảnh hưởng của thuốc thử tới khối lượng cặn sau phản ứng.

Cân lặp lại 1,000 ± 0,005 g mẫu (M1 và M2), chính xác đến 0,1 mg, vào cốc 400 mL (hoặc 600 mL). Thêm 40 mL dung dịch đệm MES–TRIS, pH 8,2 vào mỗi dung dịch. Khuấy bằng máy khuấy từ đến khi mẫu được phân tán hoàn toàn (tránh gây vón cục, khiến mẫu thử không thể tiếp cận với enzyme).

Thêm 50 µL dung dịch α-amylase chịu nhiệt, khuấy ở tốc độ thấp. Đậy cốc bằng giấy nhôm và ủ trong bể nước 95–100°C trong 15 phút và khuấy liên tục. Bắt đầu tính thời gian khi nhiệt độ bể đạt 95°C.

Lấy tất cả cốc ra khỏi bể và làm nguội đến 60°C, bỏ giấy bạc. Dồn toàn bộ mẫu trên thành cốc xuống đáy và phân tán gel ở đáy cốc bằng thìa. Rửa thành cốc và thìa bằng 10 mL H2O.

Thêm 100 µL dung dịch protease vào mỗi cốc. Đậy bằng lá nhôm và ủ trong 30 phút ở 60±1°C và khuấy liên tục. Bắt đầu tính thời gian khi nhiệt độ bể đạt 60°C.

Bỏ giấy bạc. Thêm 5 mL HCl 0,561N vào cốc trong khi khuấy. Điều chỉnh pH đến 4,0–4,7 ở 60°C bằng cách thêm dung dịch NaOH 1N hoặc dung dịch HCl 1N. (Lưu ý: Điều quan trọng là phải kiểm tra và điều chỉnh độ pH khi dung dịch ở 60°C vì pH sẽ tăng ở nhiệt độ thấp hơn).

(Hầu hết các sản phẩm ngũ cốc, ngũ cốc và rau quả không cần điều chỉnh độ pH. Sau khi đã xác minh cho mỗi thí nghiệm, quy trình kiểm tra độ pH có thể được bỏ qua. Để phòng ngừa, hãy kiểm tra độ pH của mẫu trắng thường xuyên; nếu nằm ngoài khoảng mong muốn, hãy kiểm tra toàn bộ mẫu thử).

Thêm 300 µL dung dịch amyloglucosidase trong khi khuấy. Đậy bằng lá nhôm và ủ trong 30 phút ở 60±1°C và khuấy liên tục. Bắt đầu tính thời gian khi nước đạt 60°C.

4. Xác định khối lượng tổng chất xơ trong thực phẩm

Với mỗi mẫu đã tiêu hóa, thêm 225 mL (sau khi gia nhiệt) ethanol 95% ở 60°C. Tỷ lệ ethanol trên thể tích mẫu là 4:1. Lấy ra khỏi bể ổn nhiệt và đậy cốc bằng tấm giấy nhôm lớn. Để kết tủa hình thành 1 giờ ở nhiệt độ phòng.

Làm ướt và phân phối lại lớp Celite vào chén lọc đã cân 2.1(b), sử dụng 15 mL etanol 78%. Dùng lực hút vào chén lọc để định hình Celite lên kính thủy tinh thành tấm phẳng.

Lọc dịch tiêu hóa enzyme đã xử lý bằng cồn qua chén lọc. Dùng chai rửa chứa 78% etanol và phới cao su, chuyển tất cả các hạt còn lại vào chén lọc. (Lưu ý: Nếu một số mẫu tạo gum giữ lại chất lỏng, cần dùng thìa làm vỡ màng).

Dùng chân không, rửa cặn 3 lần, mỗi lần 15 ml etanol 78%, etanol 95% và aceton. Sấy chén chứa cặn qua đêm trong lò ở 105°C. Làm nguội chén trong bình hút ẩm khoảng 1 giờ. Cân chén nung chứa cặn chất xơ và Celite chính xác đến 0,1 mg và tính khối lượng cặn bằng cách trừ đi trọng lượng của chén nung khô với Celite.

Mỗi mẫu cần lấy lặp lại để xác định protein, theo phương pháp AOAC 960.52, sử dụng N × 6,25 làm hệ số chuyển đổi. Để phân tích tro, đốt mẫu trong 5 giờ ở 525°C. Làm nguội trong bình hút ẩm và cân chính xác đến 0,1 mg. Trừ khối lượng của chén nung và Celite để xác định khối lượng tro.

5. Xác định khối lượng chất xơ không hòa tan

Làm ướt và phân phối lại lớp Celite vào chén đã cân khối lượng, sử dụng khoảng 3 mL nước. Dùng lực hút vào chén để Celite tạo thành tấm phẳng.

Lọc dịch đã tiêu hóa từ mục 3.2 qua chén vào bình lọc. Rửa cốc, sau đó rửa cặn 2 lần bằng 10 mL 70°C H2O. Gộp dịch lọc và nước rửa, chuyển vào cốc có mỏ 600 mL và lưu lại để xác định khối lượng chất xơ hòa tan ở phần tiếp theo.

Dùng chân không, rửa cặn 3 lần, mỗi lần 15 ml etanol 78%, etanol 95% và aceton. (Lưu ý: Việc chậm trễ rửa cặn IDF bằng 78% ethanol, 95% ethanol và aceton có thể làm giá trị IDF tăng).

Sử dụng các mẫu kép để xác định protein và tro tương tự mục 4.

6. Xác định khối lượng chất xơ hòa tan

Tiến hành như thí nghiệm xác định chất xơ không hòa tan đến bước gộp dịch lọc và nước rửa trong cốc có mỏ 600 mL. Cân các cốc có chứa hỗn hợp dung dịch lọc và nước rửa để ước tính thể tích.

Thêm 4 lần thể tích ethanol 95% đã được làm nóng trước đến 60°C. Sử dụng một phần etanol 60°C để rửa bình lọc khi xác định IDF. Cách khác, điều chỉnh khối lượng hỗn hợp dung dịch lọc và nước rửa đến 80 g bằng cách thêm H2O và thêm 320 mL etanol 60°C 95%. Để kết tủa hình thành ở nhiệt độ phòng 1 giờ.

Làm ướt và phân phối lại Celite. . . .. thực hiện tương tự thí nghiệm xác định chất xơ tổng số.

7. Cách tính toán hàm lượng chất xơ trong thực phẩm

Xác định mẫu trắng (B, mg):

B = [(Rb1 + Rb2)/2] – Pb – Ab

trong đó: Rb1 và Rb2 = khối lượng cặn (mg) của mẫu trắng lặp hai lần; và Pb và Ab lần lượt là khối lượng (mg) của protein và tro .

Xác định chất xơ trong thực phẩm (DF, g/100 g):

trong đó: R1 và R2 = khối lượng cặn (mg) của 2 lần lặp; P và A = khối lượng (mg) của protein và tro tương ứng được xác định; B = khối lượng blank (mg); và M1 và M2 = trọng lượng (mg) của mẫu.

Xác định chất xơ tổng số:

Xác định bằng phân tích độc lập, như mục 4, hoặc bằng cách tính tổng IDF và SDF, như trong mục 5 và 6.

TỪ VỰNG TIẾNG ANH CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

• Total dietary fiber (TDF): Chất xơ tổng số;
• Insoluble dietary fiber (IDF): Chất xơ không hòa tan;
• Soluble dietary fiber (SDF): Chất xơ hòa tan;
• Dietary Fiber in Foods: Chất xơ trong thực phẩm;
• High-Fiber Foods: Thực phẩm giàu chất xơ.