luận văn công nghệ thực phẩm Xác định hàm lượng Selen trong ngũ cốc và trong tỏi bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Trên thế giới, người ta đã tiến hành phân tích Selen trong thực phẩm bằngnhiều phương pháp khác nhau như: Phương pháp chuẩn độ, đo huỳnh quang, sắc ký lỏng hiệu năng cao, phương pháp ICP

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong cuộc sống hàng ngày, ngoài các chất dinh dưỡng và vitamin cơ thể cầnđược bổ sung một lượng khoáng chất thích hợp để duy trì sự sống Selen là một trongnhững nguyên tố vi lượng thiết yếu của cơ thể Nó đóng vai trị quan trọng trong tế bào

vì liên quan đến sinh tổng hợp Co-enzyme Q (ubiqinon), là thành phần cấu tạo nênGlutathion peroxydaza (GSH.Px), một enzyme chống lại quá trình oxy hoá lipid,phòng tránh một số bệnh như tim mạch, ung thư…và tham gia giải độc các kim loạinặng [2,3]

Selen tham gia vào khẩu phần ăn của con người chủ yếu thông qua thức ăn

và nước uống Vì vậy, để kiểm soát lượng Selen đưa vào cơ thể đòi hỏi phải cóphương pháp chính xác và tin cậy để xác định hàm lượng Selen trong thực phẩm

Trên thế giới, người ta đã tiến hành phân tích Selen trong thực phẩm bằngnhiều phương pháp khác nhau như: Phương pháp chuẩn độ, đo huỳnh quang, sắc

ký lỏng hiệu năng cao, phương pháp ICP-MS hay quang phổ hấp thụ nguyên tử(HVG-AAS)

Kỹ thuật HVG-AAS đang được sử dụng khá rộng rãi vì nó đáp ứng được cácyêu cầu đối với việc xác định chính xác các nguyên tố vi lượng trong các đối tượngsinh học, dược phẩm và thực phẩm

Ở Việt Nam hiện chưa ban hành chính thức các phương pháp phân tíchSelen trong mẫu thực phẩm Xuất phát từ nhu cầu thực tế, với trang thiết bị sẵn có

của phòng thí nghiệm tôi đã thực hiện đề tài: ″Xác định hàm lượng Selen trong ngũ cốc và trong tỏi bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử” với

mục tiêu sau:

Xây dựng phương pháp phân tích Selen trong thực phẩm có độ chính xác, độtin cậy cao góp phần giúp người tiêu dùng lựa chọn khẩu phần ăn hợp lý cũng nhưviệc kiểm soát vệ sinh an toàn thực phẩm

Số thứ tự trong bảng hệ thống tuần hoàn: 34

Cấu hình lớp electron ngoài cùng: 4s24p4

Selen là nguyên tố hoá học thuộc nhóm VIA trong bảng hệ thống tuần hoàncác nguyên tố Các nguyên tố cùng nhóm với Selen là: Oxy, Lưu huỳnh, Telu vàPoloni

Selen tồn tại ở vài dạng thù hình: Selen dạng tinh thể có màu đỏ đậm và màuxám; Selen dạng kim loại có màu xám; Selen dạng vô định hình là chất bột màunâu hung Selen không có nhiệt độ nóng chảy xác định Ở nhiệt độ 250oC các dạngthù hình của Selen đều chuyển sang dạng lỏng có màu nâu đỏ, nhiệt độ sôi Ts =

685oC và chuyển sang dạng hơi có màu đỏ đậm gồm những phân tử Se2

Về tính chất hoá học, Selen rất giống Lưu huỳnh Chúng đều thể hiện số oxyhoá -2, +4, +6 tương ứng với các hợp chất sulfua và selenua, sulfite và selenit,sulfat và selenat

Ở mức oxy hoá -2, Selen tồn tại dưới dạng selenid (Se-2)

Ở mức oxy hoá +4, Selen tồn tại dưới dạng selen dioxid (SeO2), acid selenơ(H2SeO3), selen tetraclorid (SeCl4) và muối selenid (SeO32-)

Ở mức oxy hoá +6, Selen tồn tại dưới dạng acid selenic (H2SeO4) hoặc muốiselenat (SeO42-)

Các hợp chất Selen đáng chú ý trong dinh dưỡng và sức khoẻ là các dạngmetyl hóa của Selen như: (CH3)2Se, (CH3)2Se+; Các dạng hữu cơ là các seleno acidamin như: Selenoxystein, selenocystin, selenomethionin…

có hàm lượng Selen ít và không ổn định.

Hàm lượng Selen trong cá tươi thay đổi từ 1mg/kg đến 4mg/kg Cá ngừ từ3mg/kg đến 4mg/kg, cá nục 1,4mg/kg, cá thu 1,2mg/kg

Hàm lượng Selen trong cá nước ngọt cũng tương đương với cá biển

1.3 Vai trò của Selen đối với cơ thể [1,2,3,8]

Trước đây, Selen được coi là nguyên tố có tính độc cao vì trên những vùng đấtkiềm giàu Selen thường gặp một số bệnh ở súc vật và ở người như rụng lông, yếucơ…

Thế nhưng đến năm 1949, Calaton và Bauman đã nhận thấy rằng hàm lượngSelen trong khẩu phần ăn có tác dụng ngăn chặn sự phát triển ung thư ở chuột

Năm 1958, người ta đã nhận ra lợi ích của Selen đối với sức khoẻ con người

và động vật, khi mà Schwars chiết ra từ thận động vật một yếu tố chứa Selen có tácdụng cực mạnh trong điều trị thoái hoá và hoại tử gan

Ngày nay, Selen được coi là nguyên tố vi lượng rất quan trọng, không thểthiếu cho hệ thống bảo vệ cơ thể chống gốc tự do và nhiều vai trò sinh học khác

1.3.1 Vai trò của Selen trong chống oxy hoá

Selen có vài trị rất quan trọng trong sự hình thành và phân huỷ gốc tự dotrong cơ thể Selen là nguyên tố cấu thành của hệ enzyme Glutathion peroxydaza(GSH.Px) có vai trò cực kỳ quan trọng trong hệ thống chống gốc tự do, chống oxyhoá của cơ thể Nó có mặt trong mọi tế bào để cùng các enzyme Superoxyddismustase (SOD), catalaza…loại bỏ gốc tự do, đặc biệt là phá huỷ hydroperoxyd

và các peroxyd lipid khác của acid béo (LOO; LOOH…) bảo vệ màng tế bào vàAND

Ngoài ra, Selen còn tham gia vào thành phần của nhiều chất hoạt động sinhhọc chứa nhóm -SH; -SeH như selenomethionin

Tác dụng chống oxy hoá của Selen không chỉ do bản thân các hợp chất cósẵn của Selen mà còn do Selen xúc tác cho sự tổng hợp Co-enzyme Q- một chấtchống oxy hoá chủ yếu của cơ thể

Như vậy, các gốc tự do, các chất chống oxy hoá nói chung hay Selen nóiriêng liên quan chặt chẽ tới nhiều quá trình bệnh lý Sự thiếu hụt Selen trong cơ thể

có thể dẫn đến một trong các hội chứng: Giảm khả năng sinh trưởng, giảm trươnglực cơ, tổn thương thần kinh, hoại tử gan, xơ hoá tụy, giảm sắc tố mô

1.3.2 Selen và bệnh ung thư

“Không có chất dinh dưỡng nào có thể ngăn chặn ung thư hiệu quả hơnSelen”, tiến sĩ Gerald F.Combs giám đốc trung tâm dinh dưỡng Grand Forks củaUSDA cho biết như vậy Các nhà nghiên cứu cho rằng Selen có tác dụng chốngoxy hóa, trung hòa gốc tự do, do đó làm tăng chức năng hoạt động miễn dịch của

tế bào

Ở Trung Quốc và Phần Lan, tần suất ung thư tăng lên tại các vùng đất nghèoSelen.

Schrauzer kết luận là khẩu phần nhiều Selen có tác dụng phòng ung thư tốt.Ông cũng cho rằng nếu khẩu phần hiện nay của nhân dân Mỹ được tăng gấp đôi từ

400 mcg/ngày lên 800 mcg/ngày thì tỷ lệ ung thư sẽ giảm nhiều lần

Rea (1979) thấy những bệnh nhân ung thư có hàm lượng Selen huyết thanh là59mcg/l, trong khi đó đối với người bình thường hàm lượng đó là 136mcg/l Reacho rằng đó là do tác dụng chống ôxy hoá của Selen, của Co-enzyme Q và do hoạttính của Glutathion peroxydaza Khi hàm lượng Selen trong máu giảm hàm lượngCo-enzyme Q cũng giảm theo ở các tổ chức Hoạt tính của Glutathion peroxydazacũng giảm xuống

Do vậy, để giảm ung thư chúng ta phải tăng cường ăn các loại thực phẩm cóchứa nhiều hàm lượng Selen như: Lạc, đỗ tương, hạt điều, đỗ xanh

1.3.3 Selen và bệnh tim mạch

Năm 1965, Godwin và cộng sự đã phát hiện ra rằng: Cho lợn ăn khẩu phầnthiếu Selen, lợn sẽ bị tổn thương cơ tim và mạch máu Ông cũng thấy rằng cácbệnh này có thể phòng tránh được nếu trong khẩu phần ăn cung cấp đầy đủ Selen Selen là chất chống oxy hóa, có thể hạn chế sự oxy hoá các LDL cholesterolnên ngăn chặn quá trình tạo các mảng xơ vữa động mạch - nguyên nhân của bệnhcao huyết áp, thiếu máu cục bộ ở các cơ quan, thiểu năng tuần hoàn não

Ở Trung Quốc, thiếu cung cấp Selen đã gây ra bệnh cơ tim cho trẻ em thậmchí đôi khi gây tử vong vì bệnh tim mạch sẽ cao hơn trong trường hợp thiếu Selen

1.3.4 Selen tăng cường hệ thống miễn dịch

Hiện nay có nhiều bằng chứng cho phép kết luận Selen là một yếu tố quyếtđịnh khả năng chống đỡ của cơ thể đối với cơ thể nhiễm khuẩn

Nhiều nhà khoa học cho rằng lượng Selen đưa vào cơ thể ảnh hưởng đếnchức năng của hệ miễn dịch do tính chống oxy hoá của nó mang lại Nghiên cứutrên động vật cho thấy khi súc vật sử dụng một lượng lớn Selen và vitamin E,

lượng kháng thể được tạo thành tăng gấp 3 lần Một thực nghiệm khác cho kết quả

là Selen làm tăng đáp ứng miễn dịch của cơ thể đối với các Vaccine

Các thực bào, các tế bào làm nhiệm vụ “ăn các tế bào lạ như vi khuẩn, virut”xâm nhập vào cơ thể sẽ trở nên uể oải khi thiếu Selen và sẽ hoạt động trở lại khiSelen được bổ sung Bên cạnh đó Selen được biết có tính chất kháng viêm ngăncản việc tạo ra các prostaglandin vốn được xem như là các chất ức chế miễn dịchlàm tăng chức năng miễn dịch của cơ thể

Đặc biệt, Selen có mối liên hệ chặt chẽ với HIV - nguyên nhân gây ra bệnhAIDS Sự suy giảm lượng Selen trong cơ thể phản ánh tiến triển của bệnh Một sốnghiên cứu đã chỉ ra rằng HIV có khả năng đồng hoá Selen của người nhiễm bệnhthành các selenoprotein của virut

Hàm lượng Selen trong dinh dưỡng ảnh hưởng đến hệ thống miễn dịch của

cơ thể con người và hoạt tính của virut Sự thiếu hụt Selen làm cho nhiều loại virutlành tính trở nên có độc lực

1.3.5 Selen và sự lão hoá

Các hợp chất của Selen và Co-enzyme Q có khả năng chống oxy hoá cáclipid ở màng tế bào, phân huỷ các peroxyd đã tạo thành trong tế bào nên Selen đảmbảo sự toàn vẹn của tế bào, làm chậm quá trình lão hoá của từng tế bào và kết quảlàm chậm quá trình lão hoá của toàn cơ thể Do đó kéo dài tuổi thọ của con người Thực phẩm giàu Selen, beta-caroten và vitamin E giúp làm cho da được bảo

vệ, tăng khả năng tiếp nhận của da với tia nắng hè, từ đó bảo vệ cho da chống lạitia cực tím Vì vậy, các chất này cần được cung cấp đầy đủ trong mùa nắng nóng(khoảng 200g rau quả mỗi ngày)

1.3.6 Một số tác dụng khác của Selen

- Tác dụng giải độc: Selen có khả năng liên kết với các kim loại nặng như: Thuỷngân, Arsen, Cadimi, Đồng và đào thải kim loại nặng khỏi cơ thể qua nước tiểu

- Hạn chế phát sinh bệnh Kashin-Beck gây viêm xương khớp mãn tính

- Thêm Selen vào khẩu phần ăn của vật nuôi làm vật nuôi sinh trưởng và pháttriển mạnh hơn

1.4 Độc tính của Selen [1,3,5]

1.4.1 Đối với động vật

Độc tính của Selen đã được nhiều tác giả nghiên cứu Độc tính phụ thuộcvào liều lượng, thời gian dựng và loại súc vật Có 3 loại độc tính là ngộ độc cấptính, bán trường diễn và trường diễn

Ngộ độc cấp tính được phát hiện ở động vật ăn cỏ có hàm lượng Selen caohơn 100mg/kg với các biểu hiện như: Khó thở, cử động bất thường, ỉa chảy vàchết Khi mổ ra thấy xuất huyết đường tiêu hoá, gan, thận và bàng quang

Nếu súc vật ăn cỏ có hàm lượng Selen từ vài chục đến 100mg/kg trong thờigian từ vài tuần đến vài tháng sẽ xảy ra hiện tượng ngộ độc bán trường diễn vớicác biểu hiện như: Giảm thị giác, suy hô hấp hoặc chết

Còn nếu súc vật thường xuyên ăn cỏ có hàm lượng Selen từ 5 đến 10mg/kgthì bị ngộ độc trường diễn với các triệu chứng như: Dị dạng, sút cân, rụng lông Cách duy nhất làm mất tác dụng độc của Selen là di chuyển động vật ra khỏivùng có hàm lượng Selen cao

1.4.2 Đối với con người

Không thấy có báo cáo về tác hại nghiêm trọng do ngộ độc Selen gây ra Chỉ thấy

có những thông báo về những dấu hiệu mơ hồ như: Chán ăn, suy dinh dưỡng, hỏng răng,mất màu da, mất móng chân, móng tay, phù dưới da Việc sử dụng lâu dài Selen hữu cơvới liều 300mg/ngày có thể gây ra những triệu chứng của ngộ độc trường diễn

1.5 Nhu cầu Selen của con người [3,10]

Selen tham gia vào khẩu phần ăn của con người thông qua thức ăn và nướcuống Ở hàm lượng hợp lý Selen có tác dụng rất tốt trong việc phòng ngừa bệnhtật Nếu cơ thể thiếu Selen dẫn đến phát sinh nhiều bệnh lý, ngược lại nếu thừaSelen sẽ gây ra độc tính Vì vậy việc quy định hàm lượng Selen ăn vào hàng ngàycũng được nhiều quốc gia quan tâm

Năm 1980 các nhà khoa học Mỹ đã xác định hàm lượng Selen trong chế độdinh dưỡng hàng ngày của người lớn là 50-200µg/ngày dựa vào kết quả thí nghiệmtrên động vật

Hiện nay một số quốc gia hay tổ chức y tế khác trên thế giới cũng đã đưa ranhững con số khác về nhu cầu Selen ở người Ví dụ, ở Úc liều khuyên dựng đối

với người trưởng thành là 85µg/ngày đối với nam và 70µg/ngày đối với nữ, 15µg/ngày đối với trẻ em tuỳ theo độ tuổi.

Theo khuyến cáo của Viện Y Học Mỹ, lượng Selen ăn vào hàng ngày (RDA)đối với trẻ em và người lớn như sau (bảng 1.1):

Bảng 1.1: Lượng Selen ăn vào hàng ngày theo khuyến cáo của Viện Y Học Mỹ

Lứa tuổi Nam và Nữ(g/ngày) thai (g/ngày)Phụ nữ mang

Phụ nữ đangcho con bú(g/ngày)

Mức tối đa

ăn vào(g/ngày)

2 Một số phương pháp định lượng Selen

2.1 Phương pháp phân tích khối lượng [1,6,12]

Chuyển hợp chất selenat (SeO42-), selenid (SeO32-) trong các mẫu thử về Selennguyên tố kết tủa đỏ bằng các chất khử như: SO2, Fe++, Cu+, thioure… thu lấy kếttủa, rửa tủa, sấy khô, rồi cân khối lượng và tính kết quả Có thể cho Selen tác dụngvới thuốc thử o-diamino thơm tạo phức piazoselenol kết tủa, thu lấy tủa, rửa tủa,sấy khô, cân và tính kết quả

Phương pháp này chỉ áp dụng cho các mẫu có nồng độ Selen lớn và nền mẫu đơngiản Do vậy, phương pháp này không được dựng để phân tích Selen trong thực vật

vì hàm lượng Selen trong thực vật thường nhỏ

2.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ UV-VIS [1,6,12]

Selen (IV) phản ứng nhạy và chọn lọc với O-diamino thơm, tạo phứcPiazoselenol tan trong các dung môi hữu cơ Phức này có cực đại hấp thụ rất đặctrưng, có thể đo quang để xác định hàm lượng Selen.Thuốc thử 2,3-diaminonaphtalen là phổ biến nhất

- Với 2,3-diaminonaphtalen: Mẫu thử được vô cơ hoá bằng hỗn hợp HNO3

và HClO4, pha loãng dung dịch vô cơ hoá bằng nước cất, thêm vào đó dung dịch

chứa Dinatri edetat va Hydroxylamin hydroclorid, điều chỉnh pH đến 1,1 bằngdung dịch NH4OH Sau đó, thêm dung dung dịch 2,3-diaminonaphtalen rồi đuncách thủy hỗn hợp trên ở 500C trong 30 phút Chiết bằng Cyclohexan, đo quang ởbước sóng 380nm để định lượng Selen.

Ưu điểm của phương pháp này là phản ứng tạo phức nhạy, chọn lọc, áp dụngđược với mẫu có hàm lượng Selen thấp, nhưng hạn chế lớn nhất là phức piazoselenol

dễ bị phân huỷ ngoài ánh sáng, các chất oxy hoá mạnh ngăn cản tạo phức, các chấtmàu ảnh hưởng tới mật độ quang, do đó dẫn đến kết quả định lượng thiếu chínhxác.Xong có nhược điểm là nếu áp dụng phương pháp này để định lượng Selen trongcác mẫu thực phẩm có thành phần nền phức tạp thì gặp nhiều khó khăn

2.3 Phương pháp huỳnh quang [1,6,12]

Phức pizoselol tạo thành giữa Selen (IV) và các O-diamino thơm pháthuỳnh quang ở bước sóng nhất định Do đó có thể đo huỳnh quang để địnhlượng Selen

- Với 3-3 diaminobezidin: Se(IV) sẽ tạo phức Monoopiazoselenol Trongdung môi hữu cơ, phức này phát huỳng quang ở bước sóng 580nm với bướcsóng kích thích là 436nm

- Với 2,3-diaminonaphtalen: Se(IV) sẽ tạo phức Piazoselenol phát huỳngquang ở bước sóng 520nm, với bước sóng kích thích là 380nm trong dung môi

là n-hexan hoặc Cyclohexan

Phương pháp này nhạy nhưng nếu mẫu phân tích chứa nhiều nguyên tố vilượng thì kết quả có thể bị ảnh hưởng

2.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Selen được nguyên tử hoá chuyển thành các nguyên tử tự do ở dạng hơi

sẽ hấp thụ chùm tia sáng có bước sóng λ = 196,0nm Hàm lượng Selen trongmẫu tỷ lệ với cường độ hấp thụ

Phương pháp này có thể định lượng Selen đến khoảng nồng độ 10-6µg/ml

và có ưu thế đối với những mẫu có nền mẫu phức tạp nên rất phù hợp với cácđối tượng mẫu có hàm lượng Selen thấp đặc biệt là trong thực vật

Theo phương pháp này, năm 1999 Marijana Matex và Maja Blausa đãnghiên cứu xác định Selen trong một số thực phẩm như thịt, cá, trứng…bằngphép đo phổ hấp thụ nguyên tử

3 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử [4, 6, 8, 10, 11]

Năm 1802, Wollaston lần đầu tiên công bố về hiệu ứng hấp thụ nguyên tử saukhi quan sát thấy những vạch tối trong phổ ánh sáng mặt trời Năm 1961, người tabắt đầu sản xuất hàng loạt phổ kế hấp thụ nguyên tử để phục vụ phân tích

Trong ngành phân tích thực phẩm, phương pháp AAS cũng được ứng dụngkhá nhiều để xác định hàm lượng các nguyên tố trong mẫu rau, quả, thịt, cá

3.1.Cơ sở lý thuyết của phương pháp AAS

Vật chất được cấu tạo bởi các nguyên tử Trong điều kiện bình thườngnguyên tử không thu mà cũng không phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ Lúcnày nguyên tử tồn tại ở trạng thái cơ bản, vững bền và nghèo năng lượng nhất Khinguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xácđịnh vào đám hơi nguyên tử đó thì chúng sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhấtđịnh ứng với những tia bức xạ mà nó có thể tạo ra trong quá trình phát xạ của nó.Lúc này nguyên tử nhận năng lượng và chuyển lên trạng thái kích thích có nănglượng cao hơn trạng thái cơ bản Đó là tính chất đặc trưng của nguyên tử ở trạngthái hơi Quá trình này gọi là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ởtrạng thái hơi và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tố đó

3.2 Nguyên tắc và thiết bị của phép đo AAS

Nguyên tắc: Phương pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ nguyên tửcủa một nguyên tố được gọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (phép đo AAS)

Trang thiết bị của phép đo AAS: Hệ thống máy đo phổ hấp thụ nguyên tửbao gồm 4 phần cơ bản sau:

- Phần 1: Nguồn phát tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố phân tích: Đèncatot rỗng (HCL-Hollow Cathode Lamp), đèn phóng điện không điện cực (EDL-Electrodeless Discharge Lamp)

- Phần 2: Hệ thống nguyên tử hoá mẫu phân tích: Được chế tạo theo 2 loại

kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu

+ Nguyên tử hoá bằng ngọn lửa: Bao gồm bộ phận dẫn mẫu vào buồngaerosol hóa và đèn để nguyên tử hóa mẫu

+ Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa: Bao gồm lò nung nhỏ graphit đểnguyên tử hóa mẫu nhờ nguồn năng lượng điện có thế thấp (<12V) nhưng có dòngrất cao (50-800A)

- Phần 3: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ (bộ đơn sắc) có vai trò thu, phân

ly và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo, hướng vào nhân quang điện để phát tín hiệuhấp thụ AAS của vạch phổ

- Phần 4: Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ, thường chỉ thị hấpthụ năng lượng bằng:

+ Thang đo độ hấp thụ quang

+ Phương pháp hiệu số chỉ độ hấp thụ của vạch phổ

+ Ghi cường độ vạch phổ ở dạng pic

+ Phương pháp in trực tiếp giá trị đo

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng

Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích trong phép đo AAS rất đa dạng

và phức tạp tùy thuộc vào thành phần của mẫu và nền mẫu Nhìn chung có thể chiathành 6 nhóm sau:

- Nhóm 1: Các thông số của hệ máy đo phổ

- Nhóm 2: Các điều kiện nguyên tử hóa mẫu

Quá trình nguyên tử hoá mẫu là một quá trình quan trọng của phép đo quangphổ hấp thụ nguyên tử Các chất nền sẵn có trong mẫu hay do thêm vào có thể dẫnđến các ảnh hưởng sau:

+ Làm giảm cường độ vạch phổ, do tạo thành các hợp chất khó bay hơi vàkhó nguyên tử hoá và giảm độ nhạy

+ Làm tăng cường độ vạch phổ, do sự tạo thành các hợp chất dễ bay hơi và dễnguyên tử hoá và do sự hạn chế ảnh hưởng của sự ion hoá và sự kích thích phát xạcủa nguyên tố phân tích

+ Sự tăng cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích còn tồn tại trong nềnmẫu là các hợp chất dễ hoá hơi

+ Sự giảm cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền củamẫu là các hợp chất khó bay hơi Lúc này nguyên tố kìm hãm sự hoá hơi củanguyên tố phân tích Các chất nền này thường là các chất bền nhiệt

Đối với kỹ thuật hoá hơi lạnh thì kết quả khảo sát cho thấy nền mẫu bị ảnhhưởng chủ yếu do nồng độ HNO3 dư trong dung dịch đo và hàm lượng Arsen cótrong mẫu

- Nhóm 3: Các ảnh hưởng về phổ như: Sự hấp thụ nền, sự chen lấn của vạchphổ và sự hấp thụ của các hạt rắn

- Nhóm 4: Kỹ thuật và phương pháp được chọn để xử lý mẫu

- Nhóm 5: Các yếu tố vất lý như: Độ nhớt, sức căng bề mặt của dung dịchmẫu có ảnh hưởng nhiều đến phép đo nhất là khi mẫu phân tích có nồng độ lớn

- Nhóm 6: Các yếu tố hóa học như: Nồng độ acid và loại acid trong dung dịchmẫu, ảnh hưởng của các cation và anion khác trong dung dịch, ảnh hưởng củathành phần nền và ảnh hưởng của dung môi hữu cơ

Vì vậy, để kết quả chính xác và tin cậy đòi hỏi người phân tích phải biết xử lýhóa học, tách loại, làm giàu, che tránh các yếu tố ảnh hưởng về mặt hóa học cũngnhư về phổ hấp thụ trong mỗi trường hợp

4 Phương pháp vô cơ hóa mẫu [6,8]

Các nguyên tố trong mẫu phân tích thường ở dạng hợp chất hữu cơ hoặc hợpchất vô cơ nhưng có lẫn tạp chất hữu cơ Để xác định các nguyên tố cần phân tíchđòi hỏi phải phá huỷ hoàn toàn phần hữu cơ trong mẫu hoặc chuyển chúng thànhdạng vô cơ Thông thường có thể xử lý mẫu bằng một trong các phương pháp sau:

4.1 Phương pháp lên men

Nguyên tắc: Hồ tan mẫu thành dung dịch huyền phù, thêm enzym xúc tác và

ủ ở nhiệt độ 370C - 400C trong thời gian 7 - 10 ngày Trong thời gian lên men, cácchất hữu cơ bị phân huỷ thành khí CO2, acid, nước và giải phóng kim loại tronghợp chất hữu cơ dưới dạng cation trong dung dịch nước

Phương pháp này có đặc điểm là vô cơ hoá mẫu êm dịu, không cần hoá chất,không làm mất nguyên tố cần phân tích, rất thích hợp cho việc phân huỷ các mẫuđường, nước ngọt, nước giải khát, tinh bột nhưng thời gian xử lý mẫu lâu và phảichọn được loại enzyme thích hợp

4.2 Phương pháp vô cơ hóa khô:

Nguyên tắc: Đốt cháy các chất hữu cơ có trong mẫu phân tích để giải phóng

kim loại ra dưới dạng oxit hoặc muối của chúng bằng nhiệt Sau đó, hồ tan cặntrong dung dịch acid để tạo dung dịch

Phương pháp này thực hiện đơn giản, vô cơ hoá được triệt để nhưng cónhược điểm chính là nhiệt độ tro hóa cao (khoảng 500-6000C) nên làm mất cácnguyên tố dễ bị bay hơi như: Pb, As, Se…, thời gian xử lý mẫu kéo dài Người takhắc phục bằng cách cho thêm chất bảo vệ như Mg(NO3)2 hoặc KNO3 và chọnnhiệt độ thích hợp

4.3 Vô cơ hóa ướt.

Nguyên tắc: oxi hoá chất hữu cơ bằng một acid hoặc một hỗn hợp acid có

tính oxy hoá mạnh thích hợp

Phương pháp này rút ngắn được thời gian phân tích so với phương pháp vô

cơ hoá khô, bảo toàn được chất phân tích nhưng phải dựng một lượng lớn acid

(thường phải gấp 3 đến 5 lần mẫu) Vì vậy, phương pháp này đòi hỏi các acid sửdụng phải có độ tinh khiết cao và chỉ thích hợp với mẫu có khối lượng nhỏ.

4.4 Vô cơ mẫu theo phương pháp AOAC – 974.15

Cân chính xác một lượng mẫu khô có khối lượng ≤ 1,0g có chứa khoảng ≤0,8µg Se với 3 viên bi thuỷ tinh cho vào ống Kjeldahl có chứa 10ml nước, lắc choướt mẫu Thêm 10ml HNO3 65%, để qua đêm ở nhiệt độ phòng Đun cẩn thận đếncòn khoảng 5ml, để nguội Thêm 6ml HClO4 70% và 5ml H2SO4 đun nhẹ đến màuvàng và cho đến hết màu Đun đến hết khói trắng, sau đó đun đến muối ẩm Kếtquả thử đối với mẫu đỗ cho thấy độ thu hồi của phương pháp đạt được 70%

4.5 Vô cơ mẫu bằng lò vi sóng

Nguyên tắc: Dựng năng lượng lò vi sóng đốt nóng thuốc thử và mẫu đựng

trong bình kín Trong bình kín, áp suất cao có thể dễ dàng đạt được nhiệt độ caolàm tăng tốc độ vô cơ hóa

Đây là phương pháp xử lý mẫu hiện đại nhất hiện nay, rút ngắn thời gian xử

lý mẫu, không mất mẫu (do hệ kín), vô cơ hóa triệt để và có thể vô cơ hóa nhiềumẫu cùng một đối tượng Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thiết bị đắt tiền mànhiều cơ sở phân tích không đủ điều kiện trang bị

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của tôi là các loại ngũ cốc và tỏi được lấy từ các chợ

ở Hà Nội như chợ Mơ, chợ Hôm, chợ Bưởi… Mẫu sau khi thu về được bảo quảntrong túi kín và ghi mã số

Mẫu 1: Gạo nếp

Mẫu 2: Gạo tẻ - gạo tạp giao

Mẫu 3: Tỏi

Mẫu 4: Đậu Hà Lan

Mẫu 5: Đỗ đen xanh ruột

Mẫu 6: Đỗ xanh

Mẫu 7: Lạc nhân

Trong đề tài này tôi tiến hành nghiên cứu phương pháp xác định hàm lượng Selen trong ngũ cốc và trong tỏi bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật hoá hơi hydrua

2 Phương pháp nghiên cứu

2.1 Phương pháp vô cơ hoá mẫu

Quy trình vô cơ hóa mẫu phân tích là một quy trình quan trọng nhất trongphép đo phổ hấp thụ nguyên tử Để có một kết quả đáng tin cậy và phù hợp vớitrang thiết bị của phòng thí nghiệm tôi chọn phương pháp vô cơ hóa mẫu bằng lò

vi sóng

2.2.2 Phương pháp HVG-AAS

Selen trong mẫu dạng dung dịch được chuyển sang dạng hợp chất hydrua thể khí nhờ phản ứng với Hydrogen mới sinh do Natri borrohydrid (NaBH4) hoặc Thiếc clorid (SnCl2) tác dụng với Acid hydrocloric Hợp chất hydrua này được thổiliên tục bằng khí Argon dẫn vào buồng nguyên tử hoá Dựng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí đốt cháy một hỗn hợp khí để nguyên tử hóa hợp chất hydrua đó, tạo ra các nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích cho phép đo phổ AAS

Các phản ứng tạo hợp chất hydrrua:

Se(IV) + NaBH4 + H+SeH4Se(k)

Se(VI) + NaBH4 + H+ SeH6Se(k)

Đặc điểm của kỹ thuật hydrua hoá:

- Có độ nhạy rất cao, giới hạn phát hiện cỡ ng/ml

- Do tách được chất phân tích ra khỏi nền mẫu nên đã loại trừ được nhiều yếu tốảnh hưởng

- Độ chọn lọc cao

- Áp dụng được cho hầu hết các đối tượng mẫu

3 Các quá trình trong ngọn lửa

Khi hỗn hợp Solkhí của mẫu phân tích vào miệng đèn nguyên tử hóa thì:

+ Dung môi bay hơi  Các hạt mẫu (bột) mịn (các muối)

+ Bột mẫu được nung nóng, nóng chảy

+ Các quá trình nhiệt hóa, hóa lý xảy ra gồm:

Quá trình chính: Sinh ra phổ AAS

Quá trình phụ: Không sinh ra phổ, có hại và phải loại trừ

- Sự sinh phổ nền.

- Tạo hợp chất bền nhiệt, chủ yếu dạng MeO (AlO, CaO, MgO,…)

Các quá trình phụ này xảy ra:

+ Đồng thời với quá trình chính

+ Tuỳ thuộc vào thành phần chất mẫu

+ Tuỳ thuộc vào điều kiện của ngọn lửa nguyên tử hóa mẫu

4 Phân tích định lượng bằng HVG-AAS

Trong HVG-AAS hay dựng 1 trong 2 phương pháp là: Phương pháp đường chuẩn,

phương pháp thêm tiêu chuẩn Việc dựng phương pháp nào trong 2 phương pháp

đó tuỳ thuộc vào loại mẫu phân tích và hàm lượng chất phân tích

Do phương pháp đường chuẩn có ưu điểm là có thể phân tích hàng loạt mẫu củacùng một đối tượng, có độ chính xác cao, tốc độ phân tích nhanh, tính kinh tế cao.Tuy nhiên khi thành phần mẫu phân tích phức tạp, việc pha dung dịch chuẩn đểphù hợp với mẫu phân tích về thành phần nền, thành phần hóa học và vật lý dễmắc sai số lớn Trong trường hợp này để loại trừ ảnh hưởng của nền, người ta dựngphương pháp thêm tiêu chuẩn

Hàm lượng Selen trong mẫu được tính như sau:

X = (2.1)

Trong đó:

X: Hàm lượng selen trong mẫu phân tích (ng/g)

Cx: Nồng độ Selen trong dung dịch thử theo đường chuẩn (ng/g)

V: Thể tích bình định mức sau vô cơ (ml)

m: Khối lượng mẫu phân tích (gam)

(Xtổng- Xmẫu)x mcân

C

x x V m

Độ thu hồi: H (%) = x 100% (2.2)

mchuẩn

Trong đó:

Xtổng: Hàm lượng Selen trong mẫu thêm chuẩn (ng/g)

Xmẫu: Hàm lượng Selen trong mẫu thử (ng/g)

mchuẩn: Lượng chuẩn thêm vào (ng)

mcân: Khối lượng cân của mẫu thêm vào (gam)

Sử dụng toán thống kê để khảo sát các thông số của phép đo:

Giá tr trung bình ị trung bình x=

- Dung dịch chuẩn gốc Selen 1000 ppm

+ Dung dịch mua sẵn Natri selenit pentahydrat, Na2SeO3.5H2O (Merck, No 10667).+ Pha từ bột Selen: Cân chính xác 1,000g bột Selen hoà tan với lượng tốithiểu HNO3 trong cốc 200ml và bay hơi đến khô (lặp lại vài lần) Hồ tan bằng HCl(1+9) và định mức đến vạch trong bình 1000ml

- Dung dịch chuẩn trung gian 10 ppm: Dựng pipet bầu 1ml hút chính xác1ml Selen từ dung dịch chuẩn gốc 1000ppm vào bình định mức 100ml, định mứctới vạch bằng dung dịch HNO 2% và lắc kỹ, sử dụng trong 1 tháng

100

x S

- Dung dịch chuẩn làm việc 100 ppb: Dựng pipet bầu 1ml hút chính xác 1mlSelen từ dung dịch Selen chuẩn trung gian 10 ppm trên vào bình định mức 100ml,định mức tới vạch bằng dung dịch HNO3 2% và lắc kỹ, sử dụng trong 1 tuần.

đó đem rung siêu âm trong bể rung siêu âm trong thời gian 1 giờ

- Dung dịch acid clohydric 5M: Lấy 212,5ml HCl 37% cho vào bình địnhmức 500ml rồi dùng nước cất định mức đến vạch Để nguội rồi lắc kỹ, đem rungsiêu âm trong bể rung siêu âm trong thời gian 1 giờ

- Dung dịch acid clohydric (1+1): Lấy 250ml acid clohydric đậm đặc 37%pha trong bình 500ml có trước 200ml nước cất, để nguội rồi định mức đến vạchbằng nước cất

- Dung dịch acid clohydric 2%: Lấy 54ml acid clohydric đậm đặc 37% phatrong bình định mức 1000ml có trước 500ml nước cất Để nguội, rồi định mức đếnvạch bằng nước cất

5.2 Máy móc và dụng cụ

Máy móc

- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử model AAS-6800 (Shimadzu), hoặc loạitương đương

- Bộ hoá hơi hydrua HVG-1

- Đèn catot rỗng của nguyên tố Selen

- Ống thạch anh chữ T (cuvet nguyên tử hoá)

- Khí acetylen, argon, máy nén khí

- Lò vô cơ hoá mẫu STARTD của hãng Milestone(Italia), hoặc loại tươngđương.

- Máy rung siêu âm

- Các dụng cụ thông thường của phòng thí nghiệm

Các dụng cụ dựng yêu cầu phải sạch

Quá trình rửa dụng cụ được tiến hành như sau:

- Rửa nhiều lần dưới vòi nước

- Tráng 3 lần bằng acid loãng HNO3 2%

- Sau cùng tráng lại bằng nước cất 2 lần