Nguyên lý phương pháp Dumas phân tích đạm Nito Dumas

Nguyên lý phương pháp Dumas trong phân tích thành phần đạm Nito và protein

Ngày này, với sự phát triên vượt bậc của công nghệ, nguyên lý Phương pháp Dumas ngày càng trở nên phổ biến trên toàn thế giới trong nhiều lĩnh vực: thức ăn chăn nuôi, thực phẩm, nguyên liệu, môi trường,  sản xuất công nghiệp…

nguyên lý máy phân tích đạm dumas
nguyên lý máy phân tích đạm dumas

Các tiêu chuẩn và quy định nghiêm ngặc trong quản lý chất lượng dinh dưỡng trong thực phẩm, thức ăn chăn nuôi đang được áp dụng phổ biến tại Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Sự phân tích đạm chính xác tạo điều kiện cho sản phẩm được chấp nhận tại nhiều thị trường quốc tế hơn, và đạm bảo lợi ích kinh tế mà chúng mang lại.

Các hãng Velp Scientifica và Leca đã đưa ra nhiều dòng máy phân tích đạm theo nguyên lý Dumas. Phương pháp này ưu việt hơn phương pháp Kjeldahl truyền thống. Nguyên lý Dumas còn được gọi là phương pháp đốt hay phân tích nguyên tố dùng để phát hiện tổng hàm lượng ni tơ và protein.

Nguyên lý phương pháp Dumas xác định Ni tơ được phát triển vào năm 1831 sớm hơn nguyên lý Kjeldahl (1883) , thuận tiện hơn trong nhiều đặc điểm như: tốc độ phân tích, an toàn môi trường và người dùng, độ chính xác cao, hiệu suất và chi phí phân tích thấp hơn.

Thời điểm này, ứng dụng và sự phát triển khoa học kỹ thuật còn đang kém vì vậy ứng dụng phương pháp nguyên lý dumas hầu như rất khó thực hiện, vì thế Kjeldahl được ứng dụng nhiều hơn (phương pháp không cần nhiều điện công nghệ tiên tiến). Nhưng ngày nay, Dumas đã dần dần thay thế toàn bộ phương pháp Kjeldahl với nhiều nhược điểm: thời gian phân tích quá lâu, thu hồi nito thấp hơn, giới hạn phát hiện thấp, khí độc bay ra ảnh hưởng sức khỏe con người, chi phí cao…

Kết quả thu được trong xác định nito Dumas thường cao hơn phương pháp Kjeldahl một chút, vì các hợp chất dị vòng và hợp chất chưa ni tơ (ví dụ: nitrit, nitrat) cũng được phát hiện. Trong phương pháp Kjeldahl các hợp chất này không chuyển thành ion amoni NH4+ nên không phát hiện được. mặt khác Kjeldahl có rất nhiều biến thể ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng: sai số chuẩn độ, sai số phá mẫu, sai số chưng cất, hóa chất…vì khi phá mẫu đạm, pp Kjeldahl cho nhiều xúc tác bổ sung: H2SO4 đậm đặc, K2SO4, CuSO4..

Tuy độ thu hồi của hai phương pháp là tương đối giống nhau (lớn hơn 99.5%), trong khi giới hạn phát hiện Dumas lại vượt trội hơn (0.003 mgN) Kjeldahl chỉ với lớn hơn 0.1 mg N.

Nguyên lý hoạt động của phương pháp Dumas

Xác định nito theo nguyên lý phương pháp Dumas đòi hỏi cao về sự đồng nhất mẫu, đốt mẫu tại nhiệt độ cao nơi xảy ra sự đốt cháy mẫu khoảng 1000 độ C với sự hiện diện của khí Oxy tinh khiết. Quá trình này tạo ra khí: H2O, CO2, NxOy…Hỗn hợp khí này được đi qua bẫy vật lý để loại bỏ H2O và khí còn lại là NxOy được khử bởi buồng đốt chứa đồng tại nhiệt độ 650 độ C. Các NxOy sẽ chuyển thành khí Ni tơ nguyên tố. N nguyên tố cùng Khí Oxy dư thừa, khí CO2 sẽ được đi qua các bộ hấp thụ nhằm loại bỏ CO2 dư, nước. Khí ni tơ sẽ được đo bằng cảm biến TCD – Đo độ dẫn điện.

Đây là kỹ thuật tự động tiên tiến có khả năng đo nhanh chóng tổng hàm lượng ni tơ trong mẫu thực phẩm. Các chủng loại mẫu đo: Rắn, Lỏng được gói vào trong lá thiếc (khối lượng tối đa 1 gram).

03 bước của phương pháp Dumas:

  • Đốt: Mẫu được cân chính xác và thanh lọc để loại bỏ khí nito trong không khí. Được đốt tại nhiệt độ cao với sự tham gia của Oxy nguyên chất tại 1000 độ C. Điều này sẽ tạo ra các khí như: Carbon dioxide, nước, nito oxit.

Mẫu + O2 à CO2 + H2O + O2 + NxOy + Oxit khác

  • Loại bỏ và khử Oxy: Sản phẩm cháy đượ đi qua buồng chứa đồng CU nóng 650 độ C chuyển đổi các Oxit Nito thành Phân tử N2. Các khí còn lại được hấp thụ hết qua các bộ hấp thụ.

CO2  +  H20 + NxOy + O2 + Cu →  CO2  +  H20 + N2 → N2

  • Đo lường: tín hiệu đo lường từ bộ cảm biến TCD theo nguyên lý dẫn điện.

Máy phân tích đạm Dumas NDA 701 Velp sử dụng chất EDTA (9.57% N) để làm đường chuẩn tham chiếu, nhờ hàm lượng oxy cao nên việc đáp ứng nhu cầu đầy đủ  oxy cho buồng đốt. Tuy nhiên, có thể dùng Acid Aspatic, acetanilide, Ure, atropine và các hóa chất khác để tạo ra đường chuẩn tham chiếu.

Việc dùng hóa chất chuẩn phụ thuộc vào hàm lượng ni tơ của mẫu phân tích của người dùng. Một đường chuẩn tốt yều cầu tối thiểu 6 điểm chuẩn ở các mức khác nhau. Kích thước mẫu càng nhỏ thì sự đồng đều mẫu lại không chính xác. Vì thế lời khuyên khi sử dụng Dumas , quá trình chuẩn bị mẫu phải càng kỹ nhằm tránh sự sai số lớn.

Hiện nay, cả hai phương pháp Dumas và Kjeldahl đều được công nhận bởi các tiêu chuẩn Quốc tế: AOAC,EPA, DIN, ISO, AACC, ASBC, AOCS, OIV…