TIÊu chuẩn việt nam tcvn 7898 : 2007

NGŨ CỐC, ĐẬU ĐỖ, SẢN PHẨM NGŨ CỐC NGHIỀN, HẠT CÓ DẦU VÀ THỨC ĂN CHĂN NUÔI - XÁC ĐỊNH NITƠ TỔNG SỐ BẰNG CÁCH ĐỐT CHÁY THEO NGUYÊN TẮC DUMAS VÀ TÍNH HÀM LƯỢNG PROTEIN THÔ

TCVN 7598:2007 hoàn toàn tương đương ISO/DIS 16634.2;

TCVN 7598:2007 do Ban kỹ thuật TCVN/TC/F13 Phương pháp phân tích và lấy mẫu biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Trong thời gian qua phương pháp Kjeldahl đã sử dụng rộng rãi để xác định hàm lượng protein trong thực phẩm. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây phương pháp Kjeldahl đã được thay dần bằng phương pháp Dumas vì phương pháp Dumas cho kết quả nhanh hơn và không phải sử dụng các hóa chất độc hại. Cả hai phương pháp này đều dùng để xác định hàm lượng nitơ trong sản phẩm nhưng sử dụng các nguyên tắc khác nhau. Sử dụng hệ số thích hợp để chuyển đổi tượng nitơ thành hàm lượng protein. Hệ số này thay đổi theo lượng protein khác nhau và thành phần axit amin của chúng có trong sản phẩm đó.

Phương pháp Dumas cũng như phương pháp Kjeldahl đều không phân biệt được nitơ protein và nitơ phi protein. Trong nhiều trường hợp, các kết quả thu được bằng phương pháp Dumas hơi cao hơn kết quả thu được bằng phương pháp Kjeldahl, bởi vì phương pháp Dumas xác định được gần như tất cả các nitơ phi protein còn phương pháp Kjeldahl thì chỉ xác định được một phần.

Tiêu chuẩn này có tham khảo thêm AOAC 990.03 Protein (Crude) in Animal Feed và đã được xác nhận có hiệu lực đối với thức ăn chăn nuôi chứa hàm lượng nitơ từ 0,2 % đến 20%.

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định hàm lượng nitơ tổng số và tính hàm lượng protein thô có trong ngũ cốc, đậu đỗ, các sản phẩm ngũ cốc nghiền, các loại hạt có dầu và thức ăn chăn nuôi.

Tương tự như phương pháp Kjeldahl, phương pháp này không phân biệt giữa nitơ protein và nitơ phi protein. Để tính hàm lượng protein cần sử dụng các hệ số chuyển đổi khác nhau (Xem phụ lục D).

Phương pháp này không áp dụng cho sữa và các sản phẩm sữa, đối với các sản phẩm này áp dụng phương pháp quy định trong ISO 14891/IDF 185.

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi.

ISO 664, Oilseeds - Reduction of laboratory sample to test sample (Hạt có dầu - Giảm mẫu phòng thử nghiệm thành mẫu thử).

ISO 665, Oilseeds - Determination of moisture and volatile matter content (Hạt có dầu - Xác định độ ẩm và hàm lượng chất bay hơi).

ISO 712, Cereals and cereal products - Determination of moisture content - Routine reference method (Ngũ cốc và sản phẩm ngũ cốc - Xác định độ ẩm - Phương pháp chuẩn).

ISO 771, Oilseed residues - Determination of moisture volatile matter content (Bã dầu - Xác định độ ẩm hàm lượng chất bay hơi).

TCVN 4326:2001 (ISO 6496:1999), Thức ăn chăn nuôi. Xác định độ ẩm và hàm lượng chất bay hơi khác

ISO 6498, Animal feeding stuffs - Preparation of test samples (Thức ăn chăn nuôi - Chuẩn bị mẫu thử)

ISO 6540, Maize - Determination of moisture content (on milled grains and on whole grains) (Ngô - Xác định độ ẩm) (Hạt nghiền và nguyên hạt).

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau đây:

phần khối lượng của nitơ tổng số được xác định bằng quy trình quy định trong tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH Hàm lượng nitơ được biểu thị bằng phần trăm khối lượng.

3.2. Hàm lượng protein thô (crude protein content)

hàm lượng nitơ (3.1) nhân với hệ số, thông thường là 6,25.

CHÚ THÍCH 1 Hệ số này là 5,7 đối với lúa mì, lúa mạch và các sản phẩm của chúng.

CHÚ THÍCH 2 Danh mục các hệ số chuyển đổi có thể được sử dụng với các loại sản phẩm khác được đưa ra trong Phụ lục D.

CHÚ THÍCH 3 Vì phương pháp này sử dụng các hệ số giống như đối với phương pháp Kjeldahl, nên việc sử dụng các hệ số này phải được kiểm tra về sự chênh lệch nhỏ các kết quả giữa phương pháp Kjeldahl và phương pháp Dumas.

4. Nguyên tắc

Mẫu được chuyển hóa thành khí bằng cách đốt hóa khí mẫu. Tất cả các thành phần gây nhiễu được loại bỏ ra khỏi hỗn hợp khí tạo thành. Các hợp chất nitơ của hỗn hợp khí hoặc của phần đại diện của chúng được chuyển về nitơ phân tử và được định lượng bằng detector dẫn nhiệt. Hàm lượng nitơ được tính toán bằng bộ vi xử lý.

Trong suốt quá trình phân tích, chỉ sử dụng thuốc thử được công nhận tinh khiết phân tích hoặc thuốc thử có độ tinh khiết tương đương như quy định của nhà sản xuất thiết bị. Ngoại trừ các mẫu chuẩn (5.12) thì tất cả các thuốc thử không được chứa nitơ.

Chất xúc tác platin (5% Pt trên Al₂O₃) được pha trộn với CuO với tỷ lệ 1:7 hoặc 1:8 theo chỉ dẫn của nhà sản xuất.

Để tránh bị phân tách do tỷ trọng của hai vật liệu này khác nhau, nên không cần chuẩn bị sẵn hỗn hợp trước khi nhồi ống. Nên đổ chất xúc tác platin và đồng oxit đồng thời vào ống sau đốt, sử dụng phễu thích hợp.

5.5. Bông bạc và bông đồng

Cần được tách rời trước khi nạp vào ống sau đốt hoặc ống khử.

Cách khác, có thể sử dụng tungsten làm chất xúc tác.

Việc sử dụng dây đồng sẽ tăng độ chụm của các kết quả phân tích đối với các mẫu chứa hàm lượng nitơ thấp (khoảng 1% phần khối lượng).

5.8. Diphospho pentoxit (P₂O₅) hoặc magiê peclorat hạt [Mg(ClO₄)₂] hoặc chất mang khác thích hợp để nhồi các ống làm khô.

5.9. Các hạt hình cầu corundum rỗng hoặc các viên nhôm oxit, dùng cho ống đốt.

5.10. Đồng oxit (CuO), làm vật liệu nhồi cho ống đốt.

5.11. Natri hydroxit (NaOH), trên chất mang.

5.12. Axit aspartic (C₄H₇NO₄) hoặc axit etylen diamin tetraaxetic (C₁₀H₁₆N₂O₈) hoặc axit glutamic (C₅H₉NO₄) hoặc axit hippuric (C₉H₉NO₃) chuẩn, hoặc các mẫu chuẩn thích hợp khác đã biết trước có hàm lượng nitơ không đổi đã được xác nhận.

Hàm lượng tối thiểu phải là 99% khối lượng.

Cách khác, có thể sử dụng axeton hoặc etanol.

Sử dụng các thiết bị, dụng cụ của phòng thử nghiệm thông thường và các loại sau.

CHÚ THÍCH 1 Một vài loại thiết bị bán sẵn có kèm theo dụng cụ lấy mẫu tự động.

CHÚ THÍCH 2 Một số mẫu dạng rắn (ví dụ như bột) có thể nén thành dạng viên.

6.5. Thiết bị Dumas¹⁾, kèm một lò nung có thể duy trì được nhiệt độ bằng hoặc lớn hơn 850 ⁰C, có detector dẫn nhiệt và có thiết bị thích hợp để tích phân tín hiệu.

Có thể sử dụng các loại thiết bị Dumas có bán sẵn trên thị trường vận hành theo biểu đồ trong Phụ lục A, cho dù có các cách bố trí và các bộ phận khác nhau.

CHÚ THÍCH Các sơ đồ của ba loại thiết bị có sẵn được lấy làm ví dụ trong Phụ lục B (Xem hình B.1, B.2 và B.3).

Để tránh rò rỉ, vòng chữ O được sử dụng để làm kín phải được bôi trơn bằng dầu chân không cao trước khi lắp đặt.

Kinh nghiệm cho thấy rằng điều quan trọng là phải làm sạch tất cả các dụng cụ thạch anh và dụng cụ thủy tinh thật cẩn thận và xóa hết các dấu vân tay trên các ống bằng dung môi thích hợp (ví dụ như axeton) trước khi đưa các ống vào lò nung.

7. Lấy mẫu

Điều quan trọng là mẫu gửi đến phòng thử nghiệm phải là mẫu đại diện. Mẫu không bị hư hỏng hay biến đổi trong quá trình vận chuyển hoặc bảo quản.

Phương pháp lấy mẫu không quy định trong tiêu chuẩn này. Các phương pháp lấy mẫu được khuyến cáo trong ISO 542 đối với hạt có dầu, ISO 5500 đối với bã dầu, ISO 13690 đối với ngũ cốc và đậu đỗ và các sản phẩm nghiền của chúng và ISO 6497 đối với thức ăn chăn nuôi.

8. Chuẩn bị mẫu thử

Mẫu phòng thử nghiệm phải được chuẩn bị theo cách sao cho thu được mẫu thử đồng nhất, đại diện cho sản phẩm như trong ISO 664 hoặc ISO 6498.

Sử dụng máy nghiền thích hợp (6.2), nghiền mẫu phòng thử nghiệm để thu được độ lệch chuẩn tương đối (RSD) nhỏ hơn 2% trên tất các sản phẩm (trên 10 vận hành liên tiếp). Nhìn chung, điều kiện này thỏa mãn khi các mẫu nghiền lọt qua sàng (6.3), cỡ lỗ 0,80 mm, đối với các cỡ mẫu nhỏ (dưới 300 mg), hoặc sàng cỡ lỗ 1 mm đối với cỡ mẫu lớn hơn (bằng hoặc lớn hơn 300mg) ^[15]. Khi sử dụng các loại máy nghiền cho các cỡ hạt thỏa mãn các yêu cầu trong Bảng 1 sẽ cho các kết quả có thể chấp nhận được.

Bảng 1 - Cỡ hạt yêu cầu

Cỡ lỗ sàng (m)	Lượng qua sàng (%)
710	100
500	95 đến 100
200	bằng hoặc nhỏ hơn 85

Việc nghiền có thể làm thất thoát độ ẩm và do đó độ ẩm của mẫu nghiền cũng cần được phân tích khi báo cáo kết quả hàm lượng nitơ hoặc protein theo chất khô hoặc theo độ ẩm không đổi. Độ ẩm cần được xác định theo ISO 665, ISO 712, ISO 771, TCVN 4326:2001 (ISO 6496:1999) hoặc ISO 6498.

Có thể kiểm tra hiệu quả của việc nghiền bằng cách chuẩn bị hai mẫu nghiền giống hệt nhau của hỗn hợp của ngô và hạt đậu tương với tỷ lệ 2:1. Độ lệch chuẩn tương đối RSD ước tính phải nhỏ hơn 2% phần khối lượng.

Tuân thủ nghiêm ngặt các chỉ dẫn của nhà sản xuất về cài đặt, các điều kiện tối ưu, hiệu chuẩn và vận hành thiết bị. Bật thiết bị và để ổn định theo các quy trình cụ thể.

Hàng ngày cần kiểm tra hiệu năng của thiết bị, sử dụng các mẫu chuẩn theo 5.12. Độ thu hồi của nitơ cần phải > 99,0%.

Cần phải kiểm tra hiệu năng phương pháp và khả năng áp dụng đối với từng loại mẫu đối với từng mẻ, sử dụng các mẫu chuẩn có hàm lượng nitơ đã được xác nhận.

Cân ít nhất 0,1 g mẫu thử chính xác đến 0,0001 g cho vào chén nung hoặc ống thiếc (6.4). Đối với các mẫu chứa hàm lượng protein thấp (< 1% phần khối lượng) thì có thể cần tăng lượng mẫu lên 3,5 g, tùy thuộc vào loại thiết bị Dumas sử dụng và bản chất của phần mẫu thử.

Sấy khô mẫu trước khi phân tích, nếu mẫu có độ ẩm > 17 %.

9.3. Kiểm soát nhu cầu oxy

Một vài loại thiết bị Dumas đòi hỏi phải ước tính nhu cầu oxy của phần mẫu thử. Nhu cầu oxy tính được của một số hợp chất được dùng để hiệu chuẩn được nêu trong Phụ lục C. Đối với một số thiết bị có bộ kiểm soát tự động điều chỉnh lưu lượng oxy, thì đòi hỏi hàm lượng oxy còn lại từ 2% đến 8%.

Thực hiện năm phép thử trắng môi trường không khí, mỗi lần sử dụng một lượng sacaroza tương đương thay cho mẫu, với mỗi bộ xác định nitơ hoặc protein để thay mẫu thử. Mẫu trắng sacaroza cho biết một lượng nitơ do không khí đưa vào và bị giữ lại trong vật liệu hữu cơ đã nghiền bột. Sử dụng giá trị trung bình của các lần thử trắng môi trường không khí để hiệu chỉnh sai số trong phép tính xác định nitơ hoặc protein của từng mẫu thử.

9.4. Hiệu chuẩn

Sử dụng các hợp chất tinh khiết có hàm lượng nitơ biết trước không đổi, ví dụ: axit aspartic (5.12) làm chất chuẩn để hiệu chuẩn thiết bị lâu dài. Phân tích kép ba hợp chất tinh khiết mỗi lần sử dụng ba nồng độ khác nhau được chọn theo dải đo các mẫu thực.

Để dựng đường chuẩn, cần chọn hợp chất và lượng sử dụng để đảm bảo rằng có thể phát hiện được chính xác lượng nitơ từ 4 mg đến 200 mg. Để hiệu chuẩn, sử dụng 10 đến 20 (hoặc nhiều hơn) các mẫu chuẩn chứa nitơ có hàm lượng đến 200 mg. Với hàm lượng nitơ lớn hơn 200 mg thì đường chuẩn dự đoán sẽ không tuyến tính. Trong phần không tuyến tính này, một vài đoạn ngắn có thể sử dụng để hiệu chuẩn. Để đảm bảo chất lượng của việc hiệu chuẩn trong vùng này, thì các mẫu chuẩn phải được tăng hàm lượng nitơ theo các bước từ 1 mg đến 5 mg.

Có thể sử dụng các dung dịch chuẩn cho việc hiệu chuẩn.

Trước khi bắt đầu một loạt xác định, kiểm tra độ nhạy của thiết bị bằng cách cho chạy ít nhất ba mẫu chuẩn kép có hàm lượng nitơ đã biết trước. Khi độ nhạy ổn định và các giá trị thu được tương ứng với hiệu chuẩn dài hạn như đã thiết lập ở trên thì tiến hành xác định hệ số hiệu chuẩn hàng ngày bằng cách phân tích ít nhất bốn mẫu chuẩn kép có hàm lượng nitơ lớn hơn các mẫu cần phân tích.

Sử dụng hệ số này để hiệu chuẩn các dãy đo.

Cần hiệu chuẩn lại toàn bộ dải đo nếu hệ số hiệu chuẩn hàng ngày lệch trên 10% so với giá trị dự đoán, hoặc nếu các phần cơ bản của thiết bị đo có ảnh hưởng trực tiếp đến việc hiệu chuẩn (ví dụ: detector dẫn nhiệt) đã bị thay thế.

9.5. Xác định

Với các thiết bị khi đang vận hành, việc đưa mẫu vào phải tuân thủ chỉ dẫn của nhà sản xuất.

Trong suốt quá trình phân tích, các quá trình sau đây diễn ra trong thiết bị (xem Hình B.1, B.2 hoặc B.3).

Phần mẫu thử được đốt cháy hết trong các điều kiện đã chuẩn hóa ở nhiệt độ trong khoảng từ 850 ⁰C đến 1200 ⁰C tùy thuộc vào thiết bị và mẫu thử nghiệm.

Các sản phẩm phân hủy bay hơi (N₂, NO_x, CO₂, H₂O là chính) được chuyển bằng khí mang (5.1) qua thiết bị.

Các nitơ oxit được khử về nitơ phân tử và lượng oxy thừa được giữ lại bằng đồng hoặc tungsten trong cột khử (5.7).

Loại bỏ nước bằng bộ ngưng được làm đầy bằng magiê diphospho pentoxit hoặc chất làm khô khác (5.8). Khi không dùng cacbon dioxit làm khí mang (5.1.1), thì nước được loại bằng cách cho đi qua chất hấp thụ thích hợp, ví dụ như natri hydroxit trên chất mang (5.11).

Các hợp chất gây nhiễu (ví dụ như các hợp chất halogen bay hơi và hợp chất lưu huỳnh) phải được loại bỏ bằng các chất hấp thụ (5.3) hoặc các chất tiếp xúc [ví dụ: bông bạc (5.5) hoặc natri hydroxit trên chất mang thích hợp (5.11)]

Nitơ còn lại theo khí mang đi qua detector dẫn nhiệt.

9.6. Phát hiện và tích phân

Để định lượng nitơ thì thiết bị sử dụng tế bào dẫn nhiệt nhạy, đã được tối ưu hóa về khí mang sử dụng và có thể có điều chỉnh điểm zero tự động giữa các lần đo các phần mẫu thử. Sau khi khuyếch đại và chuyển đổi tín hiệu detector thì các dữ liệu này được xử lý bằng bộ vi xử lý ngoại biên.

Các kết quả về hàm lượng nitơ tổng số, w_N, được biểu thị bằng phần trăm khối lượng và thông thường có sẵn từ dữ liệu in ra từ thiết bị.

Hàm lượng protein thô, w_P, được biểu thị bằng phần trăm khối lượng, theo công thức sau:

Trong đó:

Khi cần thiết, hàm lượng protein thô có thể được biểu thị bằng phần trăm khối lượng chất khô, sử dụng công thức sau đây:

Trong đó:

Biểu thị các kết quả đến ba chữ số có nghĩa (ví dụ: 9,53 % hoặc 20,5% hoặc 35,4%).

Các chi tiết về phép thử liên phòng thử nghiệm về độ chụm của phương pháp được nêu trong Phụ lục E.

Các giá trị thu được từ các phép thử liên phòng này có thể không áp dụng được cho các dải nồng độ và các chất nền khác với các giá trị đã nêu.

11.2. Độ lặp lại

Chênh lệch tuyệt đối giữa hai kết quả thử riêng rẽ độc lập, thu được khi sử dụng cùng một phương pháp thử trên vật liệu thử giống hệt nhau, do dùng một người phân tích, sử dụng cùng một thiết bị thực hiện trong cùng một phòng thử nghiệm, trong một khoảng thời gian ngắn, không quá 5% các trường hợp lớn hơn:

- 0,1 % phần khối lượng, nếu mẫu chứa nitơ nhỏ hơn 4% phần khối lượng và

- 2 % hàm lượng nitơ nếu mẫu chứa nitơ bằng hoặc lớn hơn 4% phần khối lượng.

Chênh lệch tuyệt đối giữa hai kết quả thử riêng rẽ độc lập, thu được khi sử dụng cùng một phương pháp thử trên vật liệu thử giống hệt nhau, do các người phân tích khác nhau thực hiện trong các phòng thử nghiệm khác nhau, sử dụng các thiết bị khác nhau, không quá 5% các trường hợp lớn hơn:

- 0,17% phần khối lượng, nếu mẫu chứa nitơ nhỏ hơn 4% phần khối lượng và

- 4 % hàm lượng nitơ nếu mẫu chứa nitơ bằng hoặc lớn hơn 4 % phần khối lượng.

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm ít nhất các thông tin dưới đây:

a) mọi thông tin cần thiết để nhận biết hoàn toàn mẫu thử;

b) phương pháp lấy mẫu đã sử dụng, nếu biết;

c) phương pháp thử đã sử dụng và viện dẫn tiêu chuẩn này;

d) mọi thao tác không qui định trong tiêu chuẩn này, hoặc được coi là tuỳ chọn, cùng với các chi tiết của sự cố bất kỳ mà có thể ảnh hưởng đến kết quả;

e) các kết quả thu được và hệ số chuyển đổi đã sử dụng;

f) nếu đáp ứng yêu cầu về độ lặp lại, thì ghi kết quả cuối cùng thu được.

(tham khảo)

BIỂU ĐỒ THIẾT KẾ CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ DUMAS

Hệ thống khí Khí mang, chứa oxy đến mức thích hợp
Đưa mẫu vào (cho mẫu dạng lỏng hoặc rắn đã cân vào chén nung hoặc ống thiếc, bơm mẫu dạng lỏng)
Ống đốt (nhiệt độ lò đốt/tủ nung: kiểm soát được nhiệt độ từ 850 0C đến 1200 0C, hoặc nguồn O2 cung cấp cho lò đốt ở dạng điều chỉnh tự động
Chất hấp thụ, ví dụ như trong các cột thích hợp (dùng SO2/SO3, halogen và tùy thuộc vào kiểu loại thiết bị sử dụng có thể sử dụng thêm CO2)
Loại nước bằng cách ngưng tụ sử dụng bộ làm lạnh bằng điện
Khử NOx về N2 và loại bỏ phần O2 thừa bằng đồng
Loại ẩm và CO2 bằng cách sử dụng chất hút ẩm [Mg(ClO4)2 để loại nước, NaOH để loại CO2]
Detector dẫn nhiệt (dòng khí đo: khí mang và N2: dòng chuẩn: khí mang)
Bộ tích phân

PHỤ LỤC B

(tham khảo)

SƠ ĐỒ CÁC LOẠI THIẾT BỊ DUMAS THÍCH HỢP



Chú giải

1. van điều chỉnh dòng khí oxi

2. bộ nạp mẫu

3. lò đốt có chén nung

4. bộ làm lạnh (nhiệt điện)

5. dụng cụ trộn (cột balat)

6. ống ngưng tụ hơi nước

7. natri hydroxit trên chất mang

8. magiê peclorat

9. xúc tác đồng (khử NO_x và O₂)

10. detector dẫn nhiệt

a) khí đốt dư

b) dòng đo

c) dòng chuẩn