Xác Định Hàm Lượng Chất Rắn Hòa Tan Bằng Phương Pháp Đo Chỉ Số Khúc Xạ

Việc xác định chỉ số tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (Total Soluble Solids – TSS) có vai trò rất quan trọng trong đánh giá chất lượng, độ ngọt và mức độ cô đặc của sản phẩm, đồng thời giúp kiểm soát quy trình, đảm bảo độ đồng nhất của sản phẩm trong quá trình sản xuất. Trong bài viết dưới đây, Thiết bị Hiệp Phát sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về phương pháp xác định hàm lượng chất rắn hòa tan trong quy trình sản xuất thực phẩm, đáp ứng các tiêu chuẩn TCVN 4414:1987, TCVN 7771:2007, TCVN 10375:2014.

Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn quốc tế này quy định sử dụng phương pháp đo khúc xạ để xác định hàm lượng chất rắn hòa tan trong các sản phẩm từ trái cây và rau quả cô đặc, dạng sệt tối màu hoặc dạng mứt rim đóng hộp, syro glucose.

Phương pháp này đặc biệt thích hợp đối với các sản phẩm đặc, các sản phẩm có chứa chất lơ lửng và các sản phẩm giàu đường. Nếu sản phẩm có chứa các chất hòa tan khác, kết quả chỉ mang tính xấp xỉ; tuy nhiên, để thuận tiện, kết quả thu được bằng phương pháp này có thể được coi một cách quy ước là hàm lượng chất rắn hòa tan.

Phương pháp này sử dụng Máy đo chỉ số khúc xạ với nguyên lý khúc xạ ánh sáng như: Khúc xạ kế ABBE, Khúc xạ kế tự động để bàn DR7300-P bộ kiểm soát nhiệt độ mẫu tại 20°C

Phương pháp xác định hàm lượng chất rắn hòa tan này áp dụng cho các tiêu chuẩn bao gồm:

• TCVN 4414:1987: Đồ hộp – Xác định hàm lượng chất khô hòa tan bằng khúc xạ kế
• TCVN 7771:2007 (ISO 2173:1978): Sản phẩm rau, quả – Xác định chất rắn hòa tan bằng phương pháp khúc xạ..
• TCVN 10375:2014 (ISO 1743:1982): Syro glucose – Xác định hàm lượng chất khô bằng phương pháp đo chỉ số khúc xạ

Mối quan hệ giữa độ Brix và hàm lượng chất rắn hòa tan trong các thực phẩm cô đặc

• Độ Brix hay thường gọi là độ ngọt, độ đường là giá trị hàm lượng đường có trong 100 gram dung dịch. 1°Brix sẽ tương đương khoảng 1g sucrose hòa tan trong 100g dung dịch (ví dụ như nước ép trái cây).
• Tuy nhiên trong các sản phẩm nước ép trái cây, rau quả tươi hoặc siro, syrup mặc dù đường chiếm phần lớn nhưng chất rắn hòa tan còn bao gồm các axit hữu, axit amin hòa tan, chất xơ và các hợp chất vi lượng khác như khoáng chất, vitamin và có thể chứa thịt quả, hạt, vỏ, xơ,… lơ lửng hoặc hòa tan trong dung dịch và chiếm khối lượng nhất định trong tổng hàm lượng chất rắn hòa tan, có khả năng tán xạ ánh sáng khi đo bằng chiết quang kế (Khúc xạ kế).
• Vì thế độ Brix bản chất là tỷ lệ phần trăm theo khối lượng của Tổng chất rắn hòa tan (TSS) trong mẫu chất lỏng dựa trên trọng lượng riêng của chất rắn trong 100 gram dung dịch.
• Hàm lượng đường tối đa thông thường có thể đạt khoảng 80% và phần chất rắn khác chiếm tỷ lệ nhỏ. Tuy nhiên, trong nhiều sản phẩm sản xuất công nghiệp như đồ hộp, nước ép cô đặc hay siro, nhà sản xuất thường thêm vào nhiều thành phần phụ gia nhằm tăng trọng lượng, làm đặc hoặc làm thay đổi hương vị, khi đó các thành phần thêm vào sẽ làm thay đổi tổng hàm lượng chất rắn hòa tan trong dung dịch, dẫn đến tăng độ Brix nhưng không tăng hàm lượng đường.

Bảng giá trị TSS (Brix) của các giống xoài theo thời gian bảo quản.

Thiết bị đo và nguyên lý hoạt động

Chất rắn hòa tan xác định được bằng phương pháp đo chỉ số khúc xạ ánh sáng (soluble solids determined by the refractometric method)

Chỉ số khúc xạ của dung dịch thử được xác định ở 20°C ± 0,5°C bằng cách sử dụng máy đo khúc xạ – Refractometer. Chỉ số khúc xạ tương quan với lượng chất rắn hòa tan (biểu thị theo nồng độ sacaroza), sử dụng các bảng tỷ lệ khối lượng chất rắn hòa tan hoặc đọc trực tiếp trên máy đo khúc xạ.

Các dòng máy đo khúc xạ phù hợp và thường được sử dụng:

Máy đo khúc xạ biểu thị chỉ số khúc xạ (nD), được chia độ đến 0,001nD, độ chính xác đến 0,0002nD. Máy đo khúc xạ phải có khả năng hiệu chỉnh sao cho đo được chỉ số khúc xạ của nước cất là 1,3330 ở 20°C ± 0,5°C.

Máy đo khúc xạ biểu thị tỷ lệ khối lượng sacaroza (%Brix), được chia độ đến 0,10%, độ chính xác đến 0,2%. Máy đo khúc xạ này phải có khả năng hiệu chỉnh sao cho đo được phần khối lượng của chất rắn hòa tan (%Brix) của nước cất là 0° brix ở 20°C ± 0,5°C.

Bộ phận tuần hoàn làm mát, để duy trì nhiệt độ lăng kính của máy đo khúc xạ không đổi trong nhiệt độ quy định 20°C ± 0,5 °C

Khúc xạ kế cơ học cầm tay	Khúc xạ kế ABBE có bộ điều nhiệt	Khúc xạ kế tự động có kiểm soát nhiệt

Quy trình thử nghiệm đo chỉ số khúc xạ với các dạng mẫu:

Sản phẩm dạng lỏng trong

• Trộn kỹ mẫu trong phòng thử nghiệm và sử dụng trực tiếp để xác định.

Sản phẩm dạng bán sệt (purees, v.v…)

• Trộn kỹ mẫu trong phòng thử nghiệm. Ép một phần của mẫu qua lưới thép được gấp tư, loại bỏ giọt dịch đầu tiên và dành phần còn lại của dịch lỏng để xác định.

Sản phẩm dạng sệt (jams, jelles v.v…)

• Cân trừ bì một lượng thích hợp (đến 40 g) mẫu phòng thử nghiệm chính xác đến 0,01g và bổ sung khoảng từ 100 ml đến 150 ml nước. Đun nóng cốc đến sôi và để sôi nhẹ từ 2 đến 3 phút, khấy bằng đũa thủy tinh. Để nguội và trộn kỹ.
• Sau 20 phút, cân chính xác tới 0,01 g, sau đó lọc qua dụng cụ lọc có rãnh hoặc phễu Buchner vào một bình khô. Sử dụng dịch lọc để xác định.

Sản phẩm dạng đông lạnh

• Sau khi làm tan bằng mẫu và nếu cần, loại bỏ hạt, vỏ cứng của hạt, trộn lẫn sản phẩm với nước tan băng và tiến hành tiếp theo như mô tả trên.

Sản phẩm dạng khô

• Cắt một phần mẫu phòng thử nghiệm thành các miếng nhỏ. Bỏ hạt, vỏ cứng của hạt, nếu cần, rồi trộn cẩn thận. Sau đó cân 10 g đến 20 g mẫu vào một bình có mỏ đã trừ bì, chính xác đến 0,01g. Thêm lượng nước gấp 5 đến 10 lần lượng mẫu và đặt vào bể nước sôi trong 30 phút, khuấy liên tục bằng đũa thủy tinh. Nếu cần, kéo dài thời gian gia nhiệt cho đến khi thu được hỗn hợp đồng nhất. Để nguội cốc và trộn kỹ.
• Sau 20 phút, cân chính xác tới 0,01g rồi lọc vào bình khô. Giữ lại dịch lọc để xác định.
• Nếu dung dịch thử màu quá đậm để đọc trong máy đo khúc xạ thì pha loãng dung dịch thử với dung dịch đường đậm đặc; không được dùng nước để pha loãng. Trộn lượng dịch kiểm tra đã biết khối lượng với dịch đường tinh khiết có cùng nồng độ.

Quy trình đo chỉ số khúc xạ

• Cài đặt nhiệt độ làm mát tại 20°C hoặc 25°C (± 0,5°C) cho bộ điều nhiệt tuần hoàn rời (cho dòng ABBE) hoặc bộ điều nhiệt peltier tích hợp bên trong lăng kính (cho dòng DR7000) để làm mát lăng kính của máy đo khúc xạ trước khi đo.
• Làm mát mẫu thử (chuẩn bị trong phần 4) tới gần nhiệt độ cài đặt trước khi đo. Cho một lượng nhỏ dung dịch thử (khoảng từ 2 giọt đến 3 giọt) lên trên lăng kính của máy đo khúc xạ, chú ý để mẫu chảy dọc theo thành lăng kính để tránh tạo bọt khí và phải phủ đầy trên lăng kính với một lớp mỏng vừa phải. Đợi mẫu đạt nhiệt độ cần đo và đọc kết quả đo.
• Đối với dòng khúc xạ kế ABBE, điều chỉnh dải phân cách phần sáng và phần tối của bề mặt vào trường quan sát và tới điểm giao cắt của các phần. Đọc giá trị chỉ số khúc xạ hoặc %brix tùy theo dụng cụ sử dụng.

Tính toán kết quả đo

Đối với thang chỉ thị số khúc xạ áp dụng công thức sau đây:

Trong đó:

• nd^20 là chỉ số khúc xạ ở 20°C;
• nd^t là chỉ số khúc xạ ở nhiệt độ xác định;
• t là nhiệt độ xác định, tính bằng độ C;

Nếu việc xác định được tiến hành cho các sản phẩm có bổ sung muối, thì hiệu chỉnh việc đọc máy đo khúc xạ, được biểu thị theo nồng độ sacoroza tại 20°C ± 0,5°C, đối với muối bổ sung bằng công thức sau đây:

S = (R – N) x1,016

Trong đó:

• S là phần khối lượng chất rắn hòa tan, tính theo phần trăm, theo sacaroza, đã hiệu chỉnh đối với NaCl bổ sung;
• R là số đọc trên máy đo khúc xạ của sacaroza, tính bằng phần trăm phần khối lượng;
• N là lượng clorua tổng số biểu thị theo NaCl, tính bằng phần trăm phần khối lượng;
• 1,016 là hệ số hiệu chỉnh đối với muối bổ sung.

Nếu tiến hành đối với sản phẩm axit cao, như nước quả và nước quả cô đặc, thì hiệu chỉnh số đọc của máy đo khúc xạ, biểu thị theo khối lượng sacaroza ở 20°C ± 0,5°C, bằng cách thực hiện bổ sung sau đây vào số đọc khúc xạ:

0,012 + 0,193 x M – 0,0004 x M^²

Nếu việc xác định được tiến hành với dịch pha loãng, thì phần khối lượng chất rắn hòa tan, tính theo phần trăm, được tính bằng công thức sau đây:

(P.m₁)/m₀

Trong đó:

• P là phần khối lượng chất rắn hòa tan trong dịch pha loãng, tính theo phần trăm;
• m0 là khối lượng mẫu, tính bằng gam, trước khi pha loãng
• m1 là khối lượng mẫu, tính bằng gam, sau khi pha loãng

Hy vọng rằng bài viết trên đây đã giúp quý khách hàng hiểu rõ hơn về tiêu chuẩn cũng như phương pháp xác định hàm lượng chất rắn hòa tan trong thực phẩm, đồ uống,.. bằng phương pháp đo chỉ số khúc xạ. Công ty TNHH Thiết bị Hiệp Phát hiện cũng đang là nhà phân phối độc quyền các sản phẩm khúc xạ kế – máy đo chỉ số khúc xạ hãng Kruss – Đức. Nếu quý khách hàng đang có nhu cầu tìm mua các dòng máy đo chỉ số khúc xạ cao cấp, chính hãng từ kruss, đừng ngần ngại liên hệ ngay với Hiệp Phát qua Sđt: 0387.050.470 – Ms. Thúy Vân hoặc Email: sales2@thietbihiepphat.com để được hỗ trợ kịp thời.