TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 11921-5:2017 VỀ PHỤ GIA THỰC PHẨM – CÁC HỢP CHẤT CELLULOSE – PHẦN 5: HYDROXYPROPYL CELLULOSE

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11921-5:2017

PHỤ GIA THỰC PHẨM – CÁC HỢP CHẤT CELLULOSE – PHẦN 5: HYDROXYPROPYL CELLULOSE

Food aditives – Cellilose derivatives – Part 5: Hydroxypropyl cellulose

Lời nói đầu

TCVN 11921-5:2017 được xây dựng trên cơ sở tham khảo JECFA Monograph 1 (2006) Hydroxypropyl cellulose;

TCVN 11921-5:2017 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/F4 Gia vị và phụ gia thực phẩm biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố;

Bộ tiêu chuẩn TCVN 11921 Phụ gia thực phẩm – Các hợp chất cellulose gồm các phần sau đây:

– TCVN 11921-1:2017 Phụ gia thực phẩm – Các hợp chất cellulose – Phần 1: Cellulose vi tinh thể;

– TCVN 11921-2:2017 Phụ gia thực phẩm – Các hợp chất cellulose – Phần 2: Cellulose bột;

– TCVN 11921-3:2017 Phụ gia thực phẩm – Các hợp chất cellulose – Phần 3: Methyl cellulose;

– TCVN 11921-4:2017 Phụ gia thực phẩm – Các hợp chất cellulose – Phần 4: Ethyl cellulose;

– TCVN 11921-5:2017 Phụ gia thực phẩm – Các hợp chất cellulose – Phần 5: Hydroxypropyl cellulose;

– TCVN 11921-6:2017 Phụ gia thực phẩm – Các hợp chất cellulose – Phần 6: Hydroxypropylmethyl cellulose;

– TCVN 11921-7:2017 Phụ gia thực phẩm – Các hợp chất cellulose – Phần 7: Methyl ethyl cellulose;

– TCVN 11921-8:2017 Phụ gia thực phẩm – Các hợp chất cellulose – Phần 8: Natri carboxymethyl cellulose.

PHỤ GIA THỰC PHẨM – CÁC HỢP CHẤT CELLULOSE – PHẦN 5: HYDROXYPROPYL CELLULOSE

Food aditives – Cellulose derivatives – Part 5: Hydroxypropyl cellulose

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng đối với hydroxypropyl cellulose được sử dụng làm phụ gia thực phẩm.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 6469:2010, Phụ gia thực phẩm – Phương pháp đánh giá ngoại quan và xác định các chỉ tiêu vật lý

TCVN 8900-2:2012, Phụ gia thực phẩm – Xác định các thành phần vô cơ – Phần 2: Hao hụt khối lượng khi sấy, hàm lượng tro, chất không tan trong nước và chất không tan trong axit

TCVN 8900-6:2012, Phụ gia thực phẩm – Xác định các thành phần vô cơ – Phần 6: Định tượng antimon, bari, cadimi, crom, đồng, chì và kẽm bằng đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa

TCVN 8900-8:2012, Phụ gia thực phẩm – Xác định các thành phần vô cơ – Phần 8: Định lượng chì và cadimi bằng đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng lò graphit

3  Mô tả

3.1  Thuật ngữ và định nghĩa

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

Hydroxypropyl cellulose

dạng ete của cellulose chứa nhóm thế hydroxypropyl, được chế biến từ cellulose bằng cách xử lý với kiềm và propylen oxit.

3.2  Tên gọi

Tên khác: Cellulose hydroxypropyl ete; cellulose biến tính

Tên hóa học: Hydroxypropyl ete của cellulose, cellulose hydroxypropyl ete

3.3  Kí hiệu

INS (mã số quốc tế về phụ gia thực phẩm): 463

C.A.S (mã số hóa chất): 9004-64-2

3.4  Công thức hóa học: C₆H₇O₂(OH)_x(OCH₂CHOHCH₃)_y(OCH₂CH[R_w]CH₃)_z]_n

trong đó:

x + y + z = 3

y + z (1 + w) không lớn hơn 4,6

R = nhóm thế bao gồm các nhóm hydroxypropoxy “w”

3.5  Công thức cấu tạo (xem Hình 1)

Một trong nhiều công thức cấu tạo có thể có đối với đơn vị lặp lại của hydroxypropyl cellulose với nhóm thế molar 3,0 và mức độ polyme hóa n, có nhóm thế hydroxypropyl polyme ở C₂ và nhóm thế hydroxypropyl dime ở C₆:

Hình 1 – Công thức cấu tạo của hydroxypropyl cellulose

3.6  Khối lượng phân tử:

Đơn vị cấu trúc không thế: 162,14

Đơn vị cấu trúc có mức độ thế bằng 3: 336,37

Đại phân tử: từ khoảng 30 000 (n khoảng 100) đến khoảng 10⁶ (n có giá trị khoảng 2500)

3.7  Chức năng sử dụng: Chất nhũ hóa, làm dày, ổn định, liên kết, chất thay thế và tạo màng.

4  Các yêu cầu

4.1  Nhận biết

4.1.1  Cảm quan

Dạng bột xơ hoặc dạng hạt, gần như không mùi, màu trắng hoặc trắng đục, hút ẩm nhẹ.

4.1.2  Độ tan

Trương nở trong nước, tạo dung dịch từ trong đến trắng đục, nhớt, keo; không tan trong ethanol, không tan trong ete.

CHÚ THÍCH: Theo TCVN 6469:2010, một chất được coi là “không tan” nếu phải cần từ 10 000 phần dung môi trở lên để hòa tan 1 phần chất tan.

4.1.3  Phép thử tạo bọt

Đạt yêu cầu của phép thử trong 5.2.

4.1.4  Phép thử tạo kết tủa

Đạt yêu cầu của phép thử trong 5.3.

4.2  Các chỉ tiêu lý – hóa

Các chỉ tiêu lý – hóa của hydroxypropyl cellulose theo quy định trong Bảng 1.

Bảng 1 – Chỉ tiêu lý – hóa của hydroxypropyl cellulose

5  Phương pháp thử

5.1  Xác định độ tan

theo 3.7 của TCVN 6469:2010.

5.2  Phép thử tạo bọt

Lắc mạnh dung dịch mẫu thử 0,1 %, xuất hiện một lớp bọt.

CHÚ THÍCH: Phép thử này cho phép phân biệt natri carboxylmethyl cellulose với các ete cellulose khác.

5.3  Phép thử tạo kết tủa

Thêm 5 ml dung dịch đồng sulfat hoặc nhôm sulfat 5 % vào 5 ml dung dịch mẫu thử 0,5 %, không được xuất hiện kết tủa.

CHÚ THÍCH: Phép thử này cho phép phân biệt natri carboxylmethyl cellulose với các ete cellulose khác.

5.4  Xác định hàm lượng nhóm hydroxypropoxy

5.4.1  Thuốc thử

5.4.1.1  Dung dịch crom trioxit

Chuẩn bị dung dịch từ 60 g crom trioxit trong 140 ml nước.

5.4.1.2  Dung dịch natri hydroxit, 0,02 N.

5.4.1.3  Dung dịch phenolphthalein (tùy chọn)

Hòa tan 0,2 g phenolphthalein trong 60 ml ethanol 90 % (thể tích) và thêm nước đến 100 ml.

5.4.1.4  Natri bicarbonat.

5.4.1.5  Dung dịch axit sulfuric, khoảng 2 N (10 % khối lượng/thể tích)

Thêm 57 ml axit sulfuric đặc nóng (95 % đến 98 % khối lượng/thể tích) vào khoảng 100 ml nước, để nguội đến nhiệt độ phòng và thêm nước đến 1 000 ml.

5.4.1.6  Kali iodua.

5.4.1.7  Dung dịch natri thiosulfat, 0,02 N.

5.4.1.8  Dung dịch hồ tinh bột

Cân 1 g tinh bột, cho vào 10 ml nước lạnh rồi rót chậm, vừa rót vừa khuấy đều vào 200 ml nước sôi. Đun sôi hỗn hợp đến khi thu được dịch trong suốt. Để lắng, sử dụng phần chất lỏng trong. Chuẩn bị dung dịch trước khi sử dụng.

5.4.2  Thiết bị, dụng cụ

5.4.2.1  Thiết bị xác định hàm lượng nhóm hydroxypropoxy (Hình 2), gồm bình cất hai cổ (D), cổ bên được nối với cột Vigreaux được bọc băng giấy nhôm (E) và cổ giữa nối với một ống sục khí chạy từ cổ tới đáy bình để dẫn hơi nước và nitơ. Bộ phận tạo hơi nước (B), được nối với ống sục khí qua ống C. Sinh hàn (F) được nối với cột Vigreaux. Bình cất và bộ phận tạo hơi nước được đặt trong bể cách dầu (A), có gắn thiết bị điều nhiệt để duy trì nhiệt độ 155 °C và tốc độ gia nhiệt mong muốn. Thu lấy dịch cất vào cốc có mỏ 150 ml (G) hoặc vật chứa phù hợp khác.

Hình 2 – Thiết bị xác định hàm lượng nhóm hydroxypropoxy

5.4.2.2  Cân phân tích, có thể cân chính xác đến 0,1 mg.

5.4.2.3  Pipet.

5.4.2.4  Buret.

5.4.2.5  Máy đo pH, với thang đo mở rộng.

5.4.3  Cách tiến hành

Cân khoảng 100 mg mẫu thử đã được sấy khô ở 105 °C trong 2 h, chính xác đến 0,1 mg, cho vào bình cất D của thiết bị 5.4.2.1. Thêm vào bình cất 10 ml dung dịch crom trioxit (5.4.1.1). Nhúng bộ phận tạo hơi nước và bình đun vào bể cách dầu (tại nhiệt độ phòng) ngang vạch trên cùng của dung dịch crom trioxit. Bắt đầu làm lạnh nước qua ống sinh hàn và sục khí nitơ qua bình đun với tốc độ 1 bọt/s. Nâng nhiệt độ bể cách dầu từ nhiệt độ phòng lên 155 °C trong thời gian không ít hơn 30 min và duy trì nhiệt độ này đến khi kết thúc phép xác định. Cất lấy khoảng 50 ml dịch cất.

Sau quá trình cất, tháo sinh hàn ra khỏi cột Vigreaux, rửa bằng nước, thu dịch rửa vào bình đựng dịch cất. Chuẩn độ dịch rửa và dịch cất bằng dung dịch natri hydroxit 0,02 N (5.4.1.2) đến pH 7,0, sử dụng máy đo pH (5.4.2.5). Ghi lại thể tích dung dịch natri hydroxit 0,02 N dùng để chuẩn độ, V_a.

CHÚ THÍCH: Có thể sử dụng dung dịch phenolphtalein (5.4.1 3) là chỉ thị cho phép chuẩn độ, trong trường hợp này sử dụng đồng thời đối với tất cả mẫu chuẩn và mẫu trắng.

Thêm 500 mg natri bicarbonat (5.4.1.4) và 10 ml dung dịch axit sulfuric loãng (5.4.1.5) vào bình đựng dịch cất. Sau khi khí carbon dioxit bay ra hết, thêm 1 g kali iodua (5.4.1.6). Đóng nắp bình, lắc đều rồi để yên trong bóng tối trong 5 min. Chuẩn độ lượng iod tạo thành bằng dung dịch natri thiosulfat 0,02 N (5.4.1.7) tới khi mất màu vàng, xác định điểm kết thúc chuẩn độ bằng cách thêm vài giọt dung dịch hồ tinh bột (5.4.1.8). Ghi lại thể tích dung dịch natri thiosulfat 0,02 N đã sử dụng, Y_a.

Thực hiện một vài phép thử trắng thuốc thử, trong đó chỉ sử dụng dung dịch crom trioxit trong quy trình trên. Tỉ số giữa thể tích dung dịch natri hydroxit (V_b) và thể tích natri thiosulfat (Y_b) dùng để chuẩn độ được gọi là tỷ số độ axit/độ oxi hóa (K = V_b/Y_b), đối với crom trioxit trong quá trình cất phải là hằng số đối với tất cả các thí nghiệm.

Thực hiện dãy phép thử trắng, trong đó thay mẫu thử bằng 100 mg methyl cellulose (không chứa tạp chất), ghi lại thể tích dung dịch natri hydroxit (V_m) và thể tích natri thiosulfat (Y_m) đã sử dụng.

5.4.4  Tính kết quả

Hàm lượng nhóm hydroxypropoxy trong mẫu thử, X₁, biểu thị bằng phần trăm khối lượng, được tính theo Công thức (1):

                                                              (1)

Trong đó:

N₁ là nồng độ chính xác của dung dịch natri hydroxit 0,02 N;

N₂ là nồng độ chính xác của dung dịch natri thiosulfat 0,02 N;

V_a là thể tích dung dịch natri hydroxit 0,02 N đã sử dụng để chuẩn độ mẫu thử, tính bằng mililit (ml);

V_b là thể tích dung dịch natri hydroxit 0,02 N đã sử dụng để chuẩn độ mẫu trắng thuốc thử, tính bằng mililit (ml);

V_m là thể tích dung dịch natri hydroxit 0,02 N đã sử dụng để chuẩn độ mẫu trắng, tính bằng mililit (ml);

Y_a là thể tích dung dịch natri thiosulfat 0,02 N đã sử dụng để chuẩn độ mẫu thử, tính bằng mililit (ml);

Y_b là thể tích dung dịch natri thiosulfat 0,02 N đã sử dụng để chuẩn độ mẫu trắng thuốc thử, tính bằng mililit (ml);

Y_m là thể tích dung dịch natri thiosulfat 0,02 N đã sử dụng để chuẩn độ mẫu trắng, tính bằng mililit (ml);

k là tỷ số: 

w₁ là khối lượng mẫu thử, tính bằng miligam (mg).

Hàm lượng nhóm hydroxypropoxy tính theo phần trăm khối lượng được chuyển đổi thành số nhóm hydroxypropyl trên đơn vị glucose theo Hình 3.

% nhóm thế, hydroxypropyl, theo khối lượng

Hình 3 – Chuyển đổi đơn vị tính mức độ thế (nhóm hydroxypropyl)

5.5  Xác định hao hụt khối lượng sau khi sấy

theo 5.1 của TCVN 8900-2:2012, thực hiện ở nhiệt độ 105 °C đến khối lượng không đổi.

5.6  Xác định pH

theo 3.8 của TCVN 6469:2010.

5.7  Xác định hàm lượng tro sutfat

theo 5.3.3 (Phương pháp I) của TCVN 8900-2:2012, sử dụng 1 g mẫu thử.

5.8  Xác định hàm lượng chì

theo TCVN 8900-6:2012 hoặc TCVN 8900-8:2012.

5.9  Xác định hàm lượng các propylen chlorohydrin

5.9.1  Thuốc thử

5.9.1.1  Diethyl ete.

5.9.1.2  Dung dịch chuẩn propylen chlorohydrin

5.9.1.2.1  Dung dịch chuẩn gốc

Cân 0,1 g propylen chlorohydrin (C.A.S. No. 127-00-4, hỗn hợp của 1-chloro-2-propanol và 2-chloro-1- propanol với tỷ lệ thể tích 70 : 30), chính xác đến 0,0001 g và thêm diethyl ete đến thể tích cuối cùng là 100 ml.

5.9.1.2.2  Dung dịch chuẩn làm việc

Chuẩn bị dãy các độ pha loãng (trong diethyl ete) từ dung dịch chuẩn gốc (5.9.1.2.1) để thu được dải dung dịch chuẩn làm việc có nồng độ từ 6 ng/ml đến 25 ng/ml.

LƯU Ý: Tất cả dung dịch chuẩn cần được chuẩn bị bằng diethyl ete có độ tinh khiết cao nhất.

5.9.2  Thiết bị, dụng cụ

5.9.2.1  Cân phân tích, có thể cân chính xác đến 0,0001 g.

5.9.2.2  Thiết bị sắc kí khí, với detector halogen đặc thù, bơm trực tiếp trên cột và chương trình nhiệt độ cột tuyến tính. Cột có kích thước 30 m x 0,53 mm x 1 µm DB-WAX hoặc tương đương.

5.9.2.3  Ống ly tâm.

5.9.2.4  Máy ly tâm.

5.9.2.5  Máy siêu âm.

5.9.2.6  Pipet.

5.9.3  Cách tiến hành

5.9.3.1  Chuẩn bị mẫu thử

Cân khoảng 1 g mẫu thử, chính xác đến 0,01 g, cho vào ống ly tâm (5.9.2.3) và ghi lại khối lượng. Thêm định lượng 5,0 ml diethyl ete (5.9.1.1) vào mẫu và siêu âm trong 10 min. Ly tâm mẫu để tách hỗn hợp. Lấy phần mẫu thử chứa dịch chiết diethyl ete để phân tích GC.

5.9.3.2  Điều kiện sắc kí

Các điều kiện sắc kí sau đây được coi là thích hợp:

b) Tốc độ dòng

Khí mang heli: 5 psi (áp suất cột ở 35 °C) (1 psi = 6895 Pa)

Khí hỗ trợ detector (không khí): 40 psi

Thời gian lưu:

1- Chloro-2-propanol ~11,7 min

2- Chloro-1-propanol ~12,5 min

5.9.3.3  Dựng đường chuẩn

Dựng đồ thị tương ứng của nồng độ các dung dịch chuẩn làm việc propylen chlorohydrin (5.9.1.2.2) (trong dải tuyến tính từ 6 ng/ml đến 25 ng/ml) theo đáp ứng detector.

5.9.4  Tính kết quả

Hàm lượng propylen chlorohydrin có trong mẫu thử, X₂, biểu thị bằng miligam trên kilogam (mg/kg), tính theo Công thức (2):

                                                                                                  (2)

Trong đó:

V₂ là thể tích cuối cùng của dung dịch mẫu thử, tính bằng mililit (ở đây V₂ = 5 ml);

R là đáp ứng detector đối với mẫu thử;

b là giao điểm của trục y với đường hồi quy tuyến tính của đường chuẩn (5.9.3.3);

m là độ dốc của đường hồi quy tuyến tính;

w₂ là khối lượng mẫu thử, tính bằng gam (g);

1000 là hệ số chuyển đổi từ nanogam trên gam thành miligam trên kilogam.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] JECFA 2006, “Combined compendium of food additive specifications, Volume 4: Analytical methods, test procedures and laboratory solutions used by and referenced in the food additive specifications”, Assay methods: Cellulose derivatives assay (ethoxyl and methoxyl group determination)