TCVN 13760:2023 xác định hàm lượng Glutamat trong phân bón

Glutamate được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1866 bởi một nhà hóa học người Đức là K. H. L. Rithausen. Glutamate được phân tách từ gluten (1 dạng protein) của lúa mì với vai trò là một trong hơn 20 loại axit amin cấu thành nên chuỗi chất đạm (protein) trong mọi cơ thể sống.

Glutamate là dạng tồn tại khi axit glutamic liên kết với một gốc khoáng chất. Natri và kali là các khoáng chất phổ biến nhất trong thực phẩm tự nhiên. Điều này có nghĩa glutamate trong thực phẩm tự nhiên chủ yếu tồn tại dưới dạng mononatri và monokali glutamate.

Ngoài ra glutamate là một loại axit amin tồn tại trong chuỗi protein, góp phần cấu tạo nên cơ thể sinh vật. Nhưng khi tồn tại kết hợp với các axit amin khác trong chuỗi protein này thì glutamate không có vị. Trong khi đó vai trò của các axit amin đối với cây trồng là vô cùng cần thiết có thể giúp tăng năng suất và chất lượng cho nhiều loại cây trồng. Cây trồng hấp thu các amino axit thông qua những lỗ nhỏ có mặt trên bề mặt cây, bao gồm lá, cánh hoa và các cơ quan khác, và chịu trách nhiệm trao đổi khí với khí quyển (khí khổng) và được cân đối với nhiệt độ môi trường.

Hiện nay các loại amino axit phổ biến thường xuất hiện trong các loại phân bón lá. Phân bón lá amino axit có chứa hàm lượng amino axit (axit amin) cao và đạm hữu cơ. Tuy nhiên đối với mỗi hàm lượng cho phép trong quá trình sản xuất phân bón đều phải đảm bảo đúng yêu cầu về tỷ lệ cũng như chất lượng. Vì vậy xác định hàm lượng glutamat trong phân bón theo tiêu chuẩn là việc làm vô cùng quan trọng. 

Xác định hàm lượng glutamat bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) theo tiêu chuẩn giúp đảm bảo chính xác về tỷ lệ, chất lượng. Ảnh minh họa

Hiện Bộ Khoa học và Công nghệ đã ban hành Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13760:2023 phân bón - xác định hàm lượng glutamat bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) nhằm đưa ra các hướng dẫn trong quá trình thử nghiệm, lấy mẫu để xác định hàm lượng glutamat. Phương pháp HPLC là một dạng sắc ký lỏng cột được cải tiến, thay vì dung môi chảy dưới áp suất của trọng lực, dung môi chảy với áp suất cao lên tới 400 atm, làm tăng tốc độ chảy của dung môi pha động.

Phương pháp HPLC hoạt động với nguyên tắc cơ bản là tách một mẫu gồm hỗn hợp thành các bộ phận cấu thành của nó dựa trên sự khác biệt giữa các phân tử khác nhau với pha động và pha tĩnh được sử dụng trong quá trình tách.

Về nguyên tắc, glutamat trong phân bón được chiết với dung dịch axit clohydric loãng. Glutamat được tách riêng biệt bằng cột trao đổi ion trong thiết bị HPLC và xác định bằng phản ứng với ninhydrin (là một hợp chất hữu cơ có công thức C 6 H 4 (CO) 2 C(OH) 2) sử dụng máy dò quang đo ở bước sóng 570 nm. Tiêu chuẩn này cũng đưa ra lưu ý, trong quá trình phân tích chỉ sử dụng các hóa chất, thuốc thử có cấp độ tinh khiết phân tích dùng cho HPLC và nước cất hai lần phù hợp với TCVN 4851:1989 (ISO 3696 :1987) hoặc nước có độ tinh khiết tương đương (độ dẫn điện < 10 μS).

Trong đó dung dịch natri hydroxit 1 mol/L nên dùng cân kỹ thuật cân 40 g natri hydroxit cho vào cốc có sẵn 500 mL nước, hòa tan, chuyển vào bình định mức dung tích 1000 mL, định mức đến vạch, lắc đều.

Hỗn hợp chiết axit clohydric 0,1 mol/L chứa 2 % thiodiglycol nên hút 8,2 mL Axit clohydric đậm đặc pha loãng với khoảng 900 mL nước. Thêm 20 mL thiodiglycol, chuyển vào bình định mức dung tích 1000 mL lắc đều và định mức đến vạch bằng nước.

Dung dịch axit sulfosalicylic 6 % dùng cân kỹ thuật cân 60 g axit 5-sulfosalicylic vào bình định mức dung tích 1000 mL, thêm nước đến vạch định mức, lắc đều.

Dung dịch đệm citrat, dung dịch đệm rửa giải chuẩn bị theo các điều kiện của thiết bị phân tích được sử dụng. Thuốc thử ninhydrin, chuẩn bị theo các điều kiện của thiết bị phân tích được sử dụng. Dung dịch chuẩn axit glutamic có nồng độ 2,5 μmol/mL trong axit HCl. 

Trong quá trình thực hiện thử nghiệm nên sử dụng các thiết bị dụng cụ thông thường trong phòng thí nghiệm gồm cân phân tích, cân kỹ thuật, tủ sấy có điều khiển nhiệt độ, máy ly tâm, máy lắc.

Thiết bị HPLC được trang bị máy dò tử ngoại (DAD, MWD, PDA... hoặc tương đương), hệ thống bơm cao áp; buồng điều nhiệt cột tách; máy tích phân hoặc máy vi tính; cột trao đổi ion, thiết bị dẫn suất sau cột cho ninhydrin.

Việc lấy mẫu nên theo TCVN 9486:2018 về phân bón sau đó tiến hành nghiền mẫu cho đến khi lọt qua lỗ sàng 0,25 mm. Các mẫu có độ ẩm cao sẽ được sấy khô bằng không khí ở nhiệt độ không quá 50°C hoặc đông khô trước khi nghiền.

Đối với phân bón dạng lỏng mẫu lấy ban đầu không ít hơn 50 mL. Trước khi lấy mẫu để tiến hành phép thử, mẫu phải được lắc đều. Dạng lỏng sền sệt mẫu lấy ban đầu không ít hơn 200 g, trước khi lấy mẫu để tiến hành phép thử, mẫu phải được trộn đều.

Tiến hành thử bằng cách dùng cân phân tích cân một lượng mẫu phân bón phù hợp (1g đến 5g) đã được chuẩn bị vào bình tam giác dung tích 250 mL, thêm 100 mL của hỗn hợp dịch chiết. Lắc đều trong thời gian 60 min, sử dụng máy lắc hoặc máy khuấy từ. Để cho lắng cặn rồi dùng pipet hút 10 mL dung dịch phía trên cho vào cốc có mỏ dung tích 100 mL. Dịch chiết không được sử dụng cùng ngày thì phải bảo quản ở nhiệt độ dưới 5°C.

Xác định hàm lượng glutamat bằng phương pháp HPLC nên đưa dịch chiết về nhiệt độ phòng. Lắc đều hỗn hợp và lọc một lượng phù hợp qua màng lọc cỡ 0,2 μm. Đưa dịch lọc sạch vào cột trao đổi ion, sử dụng thiết bị HPLC. Sau đó bơm dung dịch mẫu chuẩn cho đến khi tỷ số chiều cao hoặc diện tích mẫu chuẩn so với mẫu nội chuẩn không thay đổi lớn hơn 1%. Sau đó, bơm lần lượt dung dịch mẫu chuẩn và dung dịch mẫu thử lặp lại 2 lần. Đo diện tích hoặc chiều cao pic (hay còn gọi là đỉnh) của glutamic và norleucin.

Kết quả hàm lượng glutamic trong mẫu phân bón tính bằng % về khối lượng. Hàm lượng glutamat trong mẫu phân bón, tính bằng % được theo hệ số quy đổi từ axit glutamic.

Kết quả phép thử chính giá trị trung bình các kết quả của ít nhất hai lần thử được tiến hành song song. Sai lệch giữa chúng không được vượt quá theo quy định của AOAC (Association of Official Analytical Chemists có nghĩa là Hiệp hội các nhà hoá phân tích chính thống) so với giá trị trung bình.

Yêu cầu trong báo cáo thử nghiệm, tiêu chuẩn cũng hướng dẫn phải có ít nhất các thông tin về: Viện dẫn tiêu chuẩn này; Đặc điểm nhận dạng mẫu; Kết quả thử nghiệm; Ngày thử nghiệm.