Bài viết này hướng dẫn phương pháp Kjeldahl định lượng protein thô (Determination of crude protein content) trong ngũ cốc và đậu đỗ theo TCVN 8125:2015. Tiêu chuẩn hoàn toàn tương đương với ISO 20483:2013. Nội dung được trình bày ngắn gọn, nhấn mạnh các lưu ý và giải quyết các vấn đề phát sinh để người thực hiện dễ dàng áp dụng và hạn chế sai sót.

1. Đối tượng áp dụng của TCVN 8125:2015 (ISO 20483:2013)

TCVN 8125:2015 quy định phương pháp xác định hàm lượng nitơ bằng phương pháp Kjeldahl và tính hàm lượng protein thô (hay protein toàn phần) trong ngũ cốc, đậu đỗ và các sản phẩm của chúng.

Phương pháp định lượng protein này không phân biệt được giữa nitơ proteinnitơ phi protein. Nếu cần phải xác định hàm lượng nitơ phi protein thì cần áp dụng phương pháp thích hợp khác.

2. Nguyên tắc định lượng protein

Lượng protein toàn phần được tính từ hàm lượng nitơ xác định bằng phương pháp Kjeldahl, bằng cách nhân hàm lượng nitơ với hệ số thích hợp tùy thuộc từng loại ngũ cốc, đậu đỗ.

Vô cơ hóa mẫu bằng axit sulfuric khi có mặt của chất xúc tác. Trung hòa sản phẩm phản ứng được bằng kiềm, sau đó đem chưng cất. Amoniac giải phóng được thu vào dung dịch axit boric, và chuẩn độ bằng dung dịch axit sulfuric để xác định hàm lượng nitơ và tính hàm lượng protein thô.

3. Thuốc thử, thiết bị và dụng cụ cần thiết

3.1. Thuốc thử

1. Viên Kjeldahl, tương ứng với các thành phần: đồng (II) sulfat ngậm năm phân tử nước (CuSO4.5H2O) 2,8 %, titan oxit (TiO2) 2,8 % và kali sulfat (K2SO4) 94,3 %.

Cách khác, đồng (II) sulfat ngậm năm phân tử nước, titan oxit và kali sulfat có thể tự pha trộn theo tỷ lệ tương ứng.

2. Axit sulfuric, C(H2SO4) = 18 mol/l, ρ20(H2SO4)= 1,84 g/ml.

Chất chống tạo bọt: dầu parafin, silicon hoặc các viên chống tạo bọt có thể được sử dụng để ngăn sủi bọt.

3. Axetanilit (C8H9NO) hoặc tryptophan (C11H12N2O2), 99% (khối lượng)

4. Axit boric, dung dịch nước, ρ20(H3BO3)= 40 g/l hoặc nồng độ bất kỳ khác khuyến cáo theo thiết bị được sử dụng.

5. Chất chỉ thị màu: Là hỗn hợp các thể tích dung dịch A và dung dịch B theo hướng dẫn sử dụng thiết bị hoặc chất chỉ thị màu khác theo hướng dẫn.

  • Dung dịch A: Xanh bromocresol (C21H14Br4O5S): 200 mg.
    Etanol (C2H5OH), 95 % thể tích: lượng đủ cho 100 ml dung dịch.
  • Dung dịch B: Đỏ metyl (C15H15N3O2): 200 mg.
    Etanol (C2H5OH), 95% thể tích: lượng đủ cho 100 ml dung dịch.

6. Natri hydroxit, dung dịch nước (NaOH) có nồng độ khoảng 30-40% khối lượng, hàm lượng nitơ nhỏ hơn hoặc bằng 0,001 %.

7. Axit sulfuric, dung dịch thể tích chuẩn H2SO4 0,05 mol/l. Nên sử dụng H2SO4 thay cho HCI vì H2SO4 không tạo bọt khí trong các ống nối.

8. Amoni sulfat, dung dịch thể tích chuẩn (NH4)2SO4 0,05 mol/l. Có thể sử dụng muối (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O.

9. Đá bọt (Pumice stone), dạng hạt, đã được rửa trong axit clohydric và được nung hoặc que khuấy thủy tinh có thể sử dụng để ngăn tạo bọt.

10. Sacarose (nếu cần) không chứa nitơ.

11. Diphospho pentoxide (P2O5).

3.2. Thiết bị và dụng cụ

  • Máy nghiền cơ học
  • Sàng, có cỡ lỗ 0,8 mm
  • Cân phân tích, có thể cân chính xác đến 0,001 g
  • Thiết bị cô vơ hóa mẫu, chưng cất và chuẩn độ:

Cần phải đảm bảo sự phân bố đồng đều nhiệt độ của thiết bị phân hủy. Đánh giá độ đồng đều của nhiệt độ bằng phép thử đầy đủ với một trong hai chất chuẩn axetanilit (C8H9NO) hoặc tryptophan (C11H12N2O2) và xác định độ thu hồi đạt được.

Thiết bị chưng cất cũng được kiểm tra xác nhận bằng cách chưng cất một lượng đã biết của muối amoni. Ví dụ: chưng cất 10 ml dung dịch amoni sulfat 0,05M và kiểm tra xem lượng thu hồi có lớn hơn hoặc bằng 99,8 % hay không.

4. Quy trình định lượng protein thô trong ngũ cốc và đậu

4.1. Chuẩn bị mẫu thử

Nghiền mẫu sao cho toàn bộ mẫu lọt qua lỗ sàng 0,8 mm (nếu cần). Đối với các hạt, khối lượng hạt cần phải nghiền ít nhất là 200 g. Trộn đều mẫu đã nghiền.

4.2. Xác định độ ẩm

Tiến hành xác định bằng phương pháp thử phù hợp đối với từng sản phẩm (ISO 712 đối với ngũ cốc và sản phẩm ngũ cốc, TCVN 4846 (ISO 6540) đối với ngô, hoặc ISO 24557 đối với đậu đỗ).

4.3. Tiến hành định lượng protein thô

Quy trình định lượng protein thô được mô tả trong sơ đồ tổng quát sau:

Quy trình định lượng protein thô trong mẫu ngũ cốc và đậu TCVN 8125:2015
Quy trình định lượng protein thô

Cân một lượng mẫu thử đã chuẩn bị, chính xác đến 0,001 g, tùy thuộc vào hàm lượng nitơ dự kiến sao cho phần mẫu thử chứa từ 0,005 g đến 0,2 g nitơ và tốt nhất là lớn hơn 0,02 g.

a. Phá mẫu (vô cơ hóa)

CẢNH BÁO –Các thao tác sau đây phải được thực hiện trong tủ hút chịu được axit sulfuric, thông gió tốt.

Chuyển phần mẫu thử đã cân vào bình phá mẫu, sau đó thêm số viên Kjeldahl xúc tác cần thiết chứa 10 g kali sulfat, 0,30 g CuSO4.5H2O và 0,30 g titan oxit. Cuối cùng thêm 20 ml axit sulfuric đậm đặc.

Có thể điều chỉnh lượng axit sulfuric tùy thuộc vào thiết bị, nhưng cần chắc chắn phép đo này có độ thu hồi 99,5 % đối với axetanilit và 99,0 % đối với tryptophan.

Trộn kỹ, để ướt hoàn toàn phần mẫu thử. Đặt các bình trên thiết bị phân hủy đã được gia nhiệt trước đến (420 ± 10) °C. Sau ít nhất 2 giờ phân huỷ, tính từ thời điểm nhiệt độ của thiết bị đạt (420 ± 10) °C, lấy bình ra và để nguội.

Trong quá trình thực hiện cần lưu ý:

  • Nên bổ sung đá bọt hoặc que khuấy thủy tinh để điều chỉnh sôi và chống tạo bọt.
  • Thời gian phân hủy tối thiểu được kiểm tra bằng chất chuẩn nhưng rất khó để đạt tỷ lệ thu hồi (xem mục e).
  • Theo khuyến cáo của nhà sản xuất thiết bị, việc hút quá mạnh sẽ làm thất thoát nitơ.

b. Chưng cất

Cẩn thận cho 50 ml nước vào bình đã nguội và để nguội hẳn. Chuyển vào bình thu nhận 50 ml axit boric và ít nhất 10 giọt chỉ thị màu đã chuẩn bị, quan sát máy đo màu hoặc sử dụng đầu dò quang.

Thêm một lượng dư 5 ml dung dịch natri hydroxit cần để trung hoà lượng axit sulfuric đã sử dụng. Sau đó tiến hành chưng cất.

Lượng thuốc thử được sử dụng có thể thay đổi tùy thuộc vào thiết bị.

c. Chuẩn độ

Tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch axit sulfuric 0,05 M, thực hiện liên tục trong suốt quá trình chưng cất hoặc trên toàn bộ dịch cất khi kết thúc quá trình chưng cất.

Xác định điểm kết thúc quá trình chưng cất bằng máy so màu hoặc sử dụng đầu dò quang hoặc phân tích điện thế có hệ thống đo pH.

d. Phép thử mẫu trắng

Tiến hành phép thử mẫu trắng với các thuốc thử sử dụng trong phá mẫu, chưng cất, chuẩn độ (a-c) nhưng không có mẫu thử.

Lưu ý: Có thể thay mẫu thử bằng 1 g sacarose.

e. Phép thử với chất chuẩn (Phép thử kiểm tra)

Làm khô chất chuẩn được sử dụng ở nhiệt độ từ 60°C đến 80°C trong chân không, với sự có mặt của diphospho pentoxit.

Tiến hành phép thử kiểm tra trên phần mẫu thử tối thiểu 0,15 g bằng cách xác định hàm lượng nitơ của tryptophan và/hoặc của axetanilit.

Lưu ý: Có thể thêm 1 g sacarose vào chất chuẩn.

Độ thu hồi nitơ từ axetanilit phải ít nhất là 99,5 % và độ thu hồi nitơ từ tryptophan ít nhất là 99,0 %.

4.3. Cách tính hàm lượng protein thô

Hàm lượng nitơ biểu thị phần khối lượng chất khô, tính bằng phần trăm (%), theo công thức:

Công thức tính hàm lượng protein thô

trong đó:

  • V0 : thể tích của dung dịch axit sulfuric (5.9) cần cho phép thử mẫu trắng, tính bằng mililit (ml);
  • V1 : thể tích của dung dịch axit sulfuric (5.9) cần cho phần mẫu thử, tính bằng mililit (ml);
  • 0,014 : lượng nitơ tương đương với việc sử dụng 1 ml dung dịch axit suifuric 0,5 mol/l, tính bằng gam (g);
  • T : nồng độ đương lượng của dung dịch axit sulfuric được sử dụng để chuẩn độ;
  • m : khối lượng của phần mẫu thử, tính bằng gam (g);
  • wH : độ ẩm.

Tính hàm lượng protein thô của sản phẩm khô bằng cách nhân giá trị hàm lượng nitơ thu được ở thời điểm xác định với hệ số chuyển đổi phù hợp cho loại sản phẩm ngũ cốc hoặc đậu đỗ và việc sử dụng chúng.

Lưu ý: Một số hệ số chuyển đổi được sử dụng cho ngũ cốc được nêu trong bảng dưới đây. Các loại khác thường sử dụng hệ số 6,25.

Sản phẩm Hệ số chuyển đổi nitơ thành protein
Lúa mì thường 5,7
Lúa mì cứng 5,7
Sản phẩm lúa mì nghiền 5,7 hoặc 6,25
Lúa mì dùng làm thức ăn 6,25
Lúa mạch 6,25
Yến mạch 5,7 hoặc 6,25
Lúa mạch đen 5,7
Triticale (Tiểu hắc mạch, lai giữa lúa mì và lúa mì đen) 6,25
Ngô 6,25
Đậu đỗ 6,25

5. Lưu ý quan trọng khi tiến hành định lượng protein

  • Trong các trường hợp cụ thể, phương pháp này không thể thu được toàn bộ nitơ trong nitrat và nitrit.
  • Chỉ sử dụng các thuốc thử phân tích loại tinh khiết, không chứa các hợp chất nitơ, trừ các chất chuẩn và sử dụng nước cất hoặc nước đã khử khoáng hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.
  • Lưu ý về chất chỉ thị màu:
    Có thể sử dụng dung dịch axit boric chứa sẵn chất chỉ thị màu
    Tỷ lệ dung dịch A và dung dịch B có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào thiết bị.
    Việc chuẩn độ bằng điện thế sử dụng điện cực pH, cần được kiểm tra hàng ngày.
  • Lưu ý bảo đảm an toàn khi sử dụng Axit sulfuric, Natri hydroxit, Diphospho pentoxit
  • Axit sulfuric đậm đặc ρ20(H2SO4)= 1,84 g/ml

6. Hàm lượng protein thô của một số loại ngũ cốc quan trọng

Kết quả định lượng protein thô tham khảo từ Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) và Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO) của một số ngũ cốc phổ biến được trình bày trong bảng dưới đây.

Hạt ngũ cốc Thành phần protein (% chất khô) 
USDA-ARS 2014 FAO
Lúa mì, cứng, trắng – Wheat, hard white 11,31

11,0-14,0

Lúa mì, mềm, trắng – Wheat, soft white 10,69
Bột mì thô, nguyên chất được làm từ lúa mì cứng – Durum wheat 13,68 _
Ngô vàng –Maize, yeallow 9,42 8,0-11,0
Gạo lứt – Brown rice 7,50 7,0-9,0 (Gạo)
Đại mạch – Barley 9,91 8,0-11,0
Cao lương – Sorghum 10,62 9,0-11,0
Yến mạch – Oats 16,89 12,0-14,0
Hạt kê – Millet 11,02 _
Lúa mạch đen- Rye 10,34 _
Tiểu hắc mạch, lai giữa lúa mì và lúa mì đen – Triticale 13,05 _

7. Các câu hỏi thường gặp (FAQs)

Thành phần protein trong ngũ cốc là bao nhiêu?

Ngũ cốc chứa khoảng 12-14% nước, 65-75% carbohydrate, 2-6% lipid và 7-12% protein. Ngũ cốc có thành phần tổng thể khá giống nhau là ít protein và nhiều carbohydrate.

Loại protein nào có trong ngũ cốc?

Prolamin là một trong bốn phần protein tạo nên protein ngũ cốc. Ba phần còn lại lần lượt là albumin, globulin và glutelin và lần lượt có thể hòa tan trong nước, dung dịch muối và dung dịch kiềm.

Định lượng protein thô là gì?

Định lượng protein thô là phép đo của tất cả các nguồn nitơ và bao gồm cả nitơ phi protein như urea.

Nguồn tham khảo
Tại Foscitech, chúng tôi nỗ lực cung cấp những kiến thức chuyên môn đáng tin cậy và bám sát thực tế nhất trong lĩnh vực khoa học và công nghệ thực phẩm. Chúng tôi sử dụng chính sách biên tập nội dung khắt khe để đảm bảo nội dung trên Foscitech là tốt nhất.

1. TCVN 8125:2015: Ngũ cốc và đậu đỗ – Xác định hàm lượng nitơ và tính hàm lượng protein thô – Phương pháp kjeldahl. Cereals and pulses – Determination of the nitrogen content and calculation of the crude protein content – Kjeldahl method.
2. USDA-ARS (2014) United States Department of Agriculture-Agricultural Research Service. National nutrient database for standard reference: release 27.
3. S. K. Vasal (2002) The role of high lysine cereals in animal and human nutrition in Asia – S. K. Vasal – Protein sources for the animal feed industry. Expert onsultation and Workshop Bangkok, 29 April – 3 May 2002. https://www.fao.org/3/y5019e/y5019e0b.htm.

Tham khảo bài viết vui lòng ghi rõ nguồn: https://foscitech.vn/dinh-luong-protein-tho-trong-ngu-coc-tcvn-8125-2015/

Leave a Reply

Your email address will not be published