Xác định trị số peroxide TCVN 6121:2018 (ISO 3960:2017)

Bài viết này hướng dẫn phương pháp xác định trị số peroxide (Determination of peroxide value) trong dầu mỡ động thực vật theo TCVN 6121:2018. Phương pháp này hoàn toàn tương với tiêu chuẩn ISO 3960:2017. 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 6121: 2018 (ISO 3960:2017)

TCVN 6121: 2018 quy định phương pháp chuẩn độ iod để xác định trị số peroxide của dầu mỡ động vật và thực vật.

Phương pháp này áp dụng cho:

• Tất cả các loại dầu và mỡ động thực vật
• Các axit béo và hỗn hợp các axit béo có trị số peroxide từ 0 meq đến 30 meq (milliequivalents – mili đương lượng) oxy hoạt động trên kilogam.
• Margarin và các loại chất béo dạng phết (fat spreads) có hàm lượng nước khác nhau.

Phương pháp này không thích hợp đối với:

• Lecithin
• Sữa và sản phẩm sữa (hoặc chất béo từ sữa và sản phẩm sữa) (đọc thêm TCVN 9967:2013).

2. Nguyên tắc xác định trị số peroxide

Trị số peroxit (peroxide value – PV) là giá trị đo lượng oxy liên kết hóa học với dầu hoặc mỡ dưới dạng các peroxit, đặc biệt là các hydroperoxit.

Nguyên tắc xác định trị số peroxide: đo lượng chất có trong mẫu thử làm oxy hóa kali iodua ở điều kiện quy định trong tiêu chuẩn này, tính bằng đơn vị oxy hoạt động trên 1 kg mẫu (meq/kg).

Phần mẫu thử được hòa tan trong isooctan và axit axetic băng rồi bổ sung kali iodua. Iod được giải phóng bởi các peroxit được xác định bằng phương pháp chuẩn độ iod với chất chỉ thị hồ tinh bột và dung dịch chuẩn natri thiosulfat. Quá trình này trải qua các phản ứng hóa học sau:

ROOH + KI→ ROH + KOH + I2
I2 + starch + 2Na2S2O3(xanh biển) → 2NaI + starch + Na2S4O6 (không màu).

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

3.1. Thuốc thử

1. Nước, đã khử khoáng, đun sôi và làm nguội đến 20 °C.
2. Axit axetic băng (Glacial acetic acid), 100% phần khối lượng; đã khử khí trong bể siêu âm, làm sạch trong điều kiện chân không hoặc bằng khí trơ khô, tinh khiết (cacbon dioxit hoặc nitơ).
3. Isooctan, đã khử khí trong bể siêu âm trong điều kiện chân không hoặc purge bằng khí trơ khô, tinh khiết (cacbon dioxit hoặc nitơ).
4. Dung dịch axit axetic băng/isooctan, axit axetic băng: φ = 60 ml/100 ml và isooctan: φ = 40 ml/100 ml).
   • Hỗn hợp được khử khí trong bể siêu âm trong điều kiện chân không hoặc bằng cách xử lý với khí trơ khô, tinh khiết (cacbon dioxit hoặc nitơ).
5. Kali iodua, không chứa iod và các iodate.
6. Dung dịch kali iodua bão hòa, nồng độ theo khối lượng ρ(Kl) = 175 g/100 ml.
   • Hòa tan khoảng 14 g KI trong khoảng 8 g nước vừa mới đun sôi để nguội đến nhiệt độ phòng. Đảm bảo dung dịch đã bão hòa (vẫn còn tinh thể không hòa tan). Bảo quản ở nơi tối và chuẩn bị hàng ngày khi sử dụng.
   • Kiểm tra dung dịch như sau: thêm hai giọt dung dịch tinh bột vào 0,5 ml kali iodua trong 30 ml dung dịch axit axetic băng/isooctan (5.4). Nếu thấy tạo màu xanh lam và nếu cần, nhiều hơn một giọt dung dịch chuẩn natri thiosulfat để làm mất màu xanh thì loại bỏ dung dịch kali iodua.
7. Dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,1 N, c(Na2S203) = 0,1 mol/l
   • Chỉ sử dụng nước mới sôi để pha chế dung dịch này, có thể loại oxy bằng nitơ.
   • Dung dịch này có thể được sử dụng trong 1 tháng và được bảo quản trong chai màu hổ phách.
8. Dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N, c(Na2S203) = 0,01 mol/l)
   • Cần chuẩn bị dung dịch mới này từ dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,1 mol/l ngay trước khi sử dụng hoặc cần xác định độ chuẩn độ mỗi ngày làm việc.
   • Kinh nghiệm cho thấy, tính ổn định của dung dịch này bị hạn chế và phụ thuộc vào giá trị pH và lượng cacbon dioxit tự do. Chỉ sử dụng nước mới đun sôi để pha loãng và có thể loại bỏ ôxy bằng khí nitơ.
9. Dung dịch tinh bột, nồng độ khối lượng ρ = 1 g/100 ml. Trộn 0,5 g tinh bột và một lượng nhỏ nước lạnh. Cho hỗn hợp này vào 50 ml nước sôi, vừa thêm vừa khuấy, đun sôi dung dịch trong vài giây và làm nguội nhanh.
   • Dung dịch cần được chuẩn bị mới hàng ngày.
   • Nên sử dụng tinh bột khoai tây để chuẩn độ iôt vì tinh bột này cho màu xanh đậm. Có thể sử dụng các thuốc thử tương tự.
10. Dung dịch kali iodat thể tích chuẩn (KlO3), chất chuẩn thứ cấp được nối chuẩn với Viện Công nghệ và Tiêu chuẩn quốc gia (NIST), Gaithersburg, MD, Mỹ.
11. Axit clohydric 4 mol/l.

3.2. Thiết bị và dụng cụ

• Bình nón, dung tích 250 ml, có cổ mài và nút thủy tinh mài.
• Buret, dung tích 10 ml hoặc 25 ml, được chia vạch ít nhất 0,05 ml, tốt nhất là có điều chỉnh zero tự động (bộ chuẩn độ nhỏ giọt).
• Bộ phận chia liều bằng tay hoặc tự động, dung tích 20 ml, có độ phân giải ít nhất 10 µl và có độ chính xác ± 0,15 % (ví dụ: buret dạng pittông).
• Pipet, dung tích 0,5 ml, 1 ml, 10 ml và 100 ml (hoặc pipet tự động).
• Ống đong, dung tích 50 ml và 100 ml.
• Cân phân tích, có thể đọc được đến 0,0001 g.
• Máy khuấy từ, có que khuấy từ (2,5 cm) và đĩa gia nhiệt.
• Bình định mức, dung tích 250, 500, 1000 ml.
• Lò vi sóng: Có thể dùng lò vi sóng để dễ rã đông và rã đông nhanh mẫu dạng rắn. Sử dụng lò vi sóng đúng cách và cẩn thận để không làm tăng trị số peroxit. Có thể kiểm tra trước các điều kiện thích hợp.

4. Quy trình xác định trị số peroxide dầu mỡ

4.1. Chuẩn bị mẫu thử

Chuẩn bị mẫu thử theo TCVN 6128 (ISO 661). Mẫu thử để xác định trị số peroxide phải được lấy trước tiên và trị số này phải được xác định ngay.

Đồng hóa mẫu, tốt nhất là không làm nóng và không sục khí. Tránh ánh sáng mặt trời. Gia nhiệt các mẫu dạng rắn cẩn thận đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy 10°C. Các mẫu có tạp chất nhìn thấy được phải được lọc (ghi lại trong báo cáo).

Đối với một số sản phẩm, lượng dầu/mỡ chiết được có thể thấp hơn 5 g, hoặc trị số peroxit của dầu/mỡ có thể trên 30 meq oxy hoạt động trên kg. Trong các trường hợp này, người sử dụng cần chọn khối lượng mẫu nhỏ hơn (ghi lại trong báo cáo).

4.2. Chuẩn bị và xác định độ chuẩn độ của dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N

Chuẩn bị dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N:

Dùng pipet chuyển 100 ml dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,1 N vào bình định mức 1000 ml. Thêm nước vừa mới đun sôi đến vạch. Sau khi đồng hóa, chuyển dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N thu được này sang chai màu hổ phách.

Chuẩn bị dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N mới hàng ngày từ dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,1 N trước khi sử dụng hoặc xác định độ chuẩn độ. Kinh nghiệm cho thấy, tính ổn định của dung dịch này bị hạn chế và phụ thuộc vào giá trị pH và lượng cacbon dioxit tự do. Chỉ sử dụng nước mới đun sôi để pha loãng và có thể làm sạch nước bằng khi nitơ.

Xác định độ chuẩn độ của dung dịch chuẩn natri thiosuifat 0,01 N (xác định hệ số)

Cân từ 0,27 g đến 0,33 g kali iodat (KlO3), chính xác đến 0,001 g, cho vào bình định mức (250 ml hoặc 500 ml) và thêm nước mới đun sôi (thuốc thử 1) đến vạch, làm nguội đến nhiệt độ phòng.

Dùng pipet chuyển 5 ml hoặc 10 ml dung dịch kali iodate này vào bình nón 250 ml. Thêm 60 ml nước vừa mới đun sôi, 5 ml axit clohydric 4 mol/l và 25 mg đến 50 mg kali iodua hoặc 0,5 ml dung dịch kali iodua bão hòa.

Chuẩn độ dung dịch này bằng phương pháp chuẩn độ iôt (quan sát bằng mắt) để xác định hệ số của dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N.

Tính hệ số, F, của dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N bằng công thức sau:

Trong đó:

• 6 là khối lượng đương lượng để chuẩn độ (1 mol KlO3 ⟺ 3 mol l2);
• V1 là thể tích dung dịch kali iodate dùng để xác định độ chuẩn độ (5 ml hoặc 10 ml);
• V2 là tổng thể tích dung dịch kali iodate (250 ml hoặc 500 ml):
• V3 là thể tích dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N dùng để xác định (ml):
• mKlO3 là khối lượng kali iodat (g);
• WKlO3 là độ tinh khiết của kali iodat (g/100 g);
• MKlO3 là khối lượng mol phân tử của kali iodat (214 g/mol);
• cthio là nồng độ của dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N (0,01 mol/l).

4.3. Xác định trị số peroxide

4.3.1. Tráng rửa bình nón 250ml bằng dung dịch axit axetic băng/isooctan trước khi sử dụng, để đảm bảo rằng bình không còn chứa hợp chất khử hoặc hợp chất ôxy hóa. Cân các lượng sau đây, chính xác đến 0,1 mg và cho vào bình:

• 5,0 g ± 0,1 g mẫu thử có các trị số peroxit dự kiến từ 1 đến 30;
• 10,0 g ± 0,1 g mẫu thử có các trị số peroxit dự kiến từ 0 đến 1.

4.3.2. Hòa tan phần mẫu thử trong 50 ml dung dịch axit axetic băng/isooctan bằng cách xoay nhẹ bình.

Đối với các chất béo có điểm nóng chảy cao (chất béo dạng rắn và mỡ động vật), cẩn thận thêm 20 ml isooctan vào chất béo tan chảy, xoay nhẹ bình, sau đó thêm ngay 30 ml dung dịch axit axetic băng. Làm ấm nhẹ mẫu thử, nếu cần.

4.3.3. Thêm 0,5 ml dung dịch kali iodua bão hòa. Đậy bình nón và trộn đều bằng máy khuấy từ mà không tạo dòng xoáy lớn, hoặc lắc bằng tay chính xác 60s mà không để lẫn bọt khí (sử dụng đồng hồ bấm giờ chính xác đến ± 1 s).

4.3.4. Mở bình nón thêm ngay 100 ml nước đã loại khoáng, tráng rửa nút thủy tinh mài và xoay bình.

4.3.5. Chuẩn độ ngay lượng iôt giải phóng bằng dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N từ màu vàng cam thành màu vàng nhạt và sau đó thêm 0,5 ml dung dịch tinh bột thì chuyển từ màu tím thành không màu. Ngừng chuẩn độ ngay khi thấy dung dịch chuyển sang không màu trong vòng 30s.

• Pha được chuẩn độ là pha phía dưới. Có sự chậm đổi màu với dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N khoảng từ 15 s đến 30 s.
• Trong trường hợp các trị số peroxit thấp hơn 1, thì có thể bổ sung dung dịch tinh bột ngay khi bắt đầu chuẩn độ.

4.3.6. Trong phép thử mẫu trắng được thực hiện đồng thời với phép xác định mẫu thử, sử dụng không quá 0,1 ml dung dịch natri thiosulfat 0,01 N. Nếu trong phép thử mẫu trắng thu được giá trị cao hơn, thì cần thay dung dịch kali iodua bão hòa vì dung dịch này có thể không phù hợp.

4.4. Công thức tính trị số peroxide

Trị số peroxit (PV) biểu thị bằng mili đương lượng (meq) oxy hoạt động trên kilogam được tính theo công thức:

Trong đó:

• V là thể tích dung dịch chuẩn natri thiosulfat dùng để xác định (ml);
• V(D) là thể tích dung dịch chuẩn natri thiosulfat dùng trong phép thử trắng (ml);
• c(thio) là nồng độ của dung dịch natri thiosulfat (mol/l);
• m là khối lượng phần mẫu thử (g);
• F là hệ số của dung dịch natri thiosulfat 0,01 N, xác định theo 4.2.

5. Lưu ý quan trọng khi tiến hành

• Cần lưu ý rằng trị số peroxide là một thông số động, trị số này phụ thuộc vào nguồn gốc của mẫu.
• Việc xác định trị số peroxide là quy trình yêu cầu nghiêm ngặt và trị số thu được phụ thuộc vào khối lượng mẫu. Khối lượng mẫu đã được quy định nên với lượng mẫu thử ít hơn có thể thu được các trị số peroxide hơi thấp hơn.

6. Tiêu chuẩn về trị số peroxide của một số loại dầu mỡ

• Dầu tinh luyện: tối đa 10 mili đương lượng ôxy hoạt động/kg dầu (TCVN 7597:2018)
• Dầu nguyên chất và dầu ép nguội: tối đa 15 mili đương lượng ôxy hoạt động/kg dầu.
• Mỡ động vật: tối đa 10 mili đương lượng oxy hoạt tính/kg chất béo (TCVN 6044:2013).

7. Các câu hỏi thường gặp (FAQs)

TỪ VỰNG TIẾNG ANH CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM:

peroxide value: trị số peroxide;
active oxygen: oxy hoạt động;
milliequivalents of active oxygen: mili đương lượng oxy hoạt động.