Nghiên cứu xác định hàm lượng crom và gecmani trong một số loài nấm lớn lấy từ vườn quốc gia pù mát nghệ an bằng phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng (ICP MS)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VÕ THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CROM VÀ GECMANI TRONG MỘT SỐ LOÀI NẤM LỚN LẤY TỪ VƯỜN QUỐC GIA PÙ MÁT - NGHỆ AN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ KHỐI LƯỢNG PLAS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

VÕ THỊ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CROM

VÀ GECMANI TRONG MỘT SỐ LOÀI NẤM LỚN LẤY TỪ VƯỜN QUỐC GIA PÙ MÁT - NGHỆ AN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ KHỐI LƯỢNG

PLASMA CẢM ỨNG (ICP - MS)

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGHỆ AN - 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

VÕ THỊ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CROM

VÀ GECMANI TRONG MỘT SỐ LOÀI NẤM LỚN LẤY TỪ VƯỜN QUỐC GIA PÙ MÁT - NGHỆ AN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ KHỐI LƯỢNG

PLASMA CẢM ỨNG (ICP - MS)

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

TS ĐINH THỊ TRƯỜNG GIANG

NGHỆ AN - 2014

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn cô TS Đinh Thị

Trường Giang đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho tôi

hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hoá học, các thầy cô Bộ môn Hoá phân tích, tập thể các thầy cô trong khoa Hoá học, khoa Đào tạo Sau đại học và phòng thí nghiệm Trung tâm Đại học Vinh đã luôn tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến cán bộ Trung tâm phân tích - Viện Công nghệ xạ hiếm Trung ương, cán bộ Phòng phân tích - Trung tâm phân tích kiểm nghiệm dược phẩm Nghệ An cùng các anh chị ở phòng phân tích của Sở khoa học và công nghệ tỉnh Đồng Tháp đã luôn hỗ trợ tôi trong suốt quá trình làm thực nghiệm và xử lí số liệu

Nhân dịp này, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn đồng nghiệp, học viên cao học, sinh viên, gia đình và người thân đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Vinh, tháng 10 năm 2014

Học viên

Võ Thị Hương

Trang

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan về nấm 4

1.1.1 Giới thiệu chung 4

1.1.2 Đặc tính sinh học của nấm 4

1.2 Tổng quan về nguyên tố crom và nguyên tố gecmani 10

1.2.1 Tổng quan về nguyên tố crom 10

1.2.2 Tổng quan về nguyên tố gecmani 12

1.3 Các phương pháp phân tích crom và gecmani 14

1.3.1 Các phương pháp phân tích hóa học 14

1.3.2 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử(AES) 16

1.3.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 17

1.3.4 Phương pháp UV - VIS 18

1.3.5 Phương pháp cực phổ và Von - Ampe 19

1.3.6 Phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng (ICP- MS) 21

1.4 Các phương pháp xử lý mẫu xác định kim loại 27

1.4.1 Phương pháp vô cơ hóa ướt 28

1.4.2 Phương pháp vô cơ hóa khô 29

1.4.3 Phương pháp vô cơ hóa khô - ướt kết hợp 30

1.4.4 Phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng 30

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 33

2.1 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 33

2.1.1 Thiết bị chung 33

2.1.2 Dụng cụ và trang thiết bị phụ trợ 34

2.1.3 Hoá chất 34

2.2.1 Phương pháp chuẩn bị dung dịch hỗ trợ phân tích 35

2.2.2 Phương pháp chuẩn bị dung dịch chuẩn gecmani 35

2.2.3 Phương pháp chuẩn bị dung dịch chuẩn crom 35

2.3 Phương pháp chuẩn bị mẫu phân tích 36

2.3.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu 36

2.3.2 Xử lý mẫu sơ bộ trước khi phân tích 36

2.4 Đo trên thiết bị ICP - MS 38

2.4.1 Chọn vạch phân tích (số khối) 38

2.4.2 Thông số máy 39

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Xây dựng đường chuẩn của crom và gecmani 40

3.1.1 Xây dựng đường chuẩn của crom 41

3.1.2 Xây dựng đường chuẩn của gecmani 41

3.2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Cr, Ge của phương pháp 43

3.3 Đánh giá độ lặp lại của phương pháp 45

3.4 Độ thu hồi của phương pháp 47

3.5 Xác định hàm lượng crom và gecmani trong các mẫu nấm lớn bằng phương pháp phổ khối plasma cảm ứng ICP - MS 49

3.6 So sánh kết quả định lượng hàm lượng crom trong một số mẫu nấm lớn bằng hai phương pháp F-AAS và ICP-MS 51

KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

PHỤ LỤC 61

Viết tắt Từ gốc tiếng Anh (nếu có) Ý nghĩa

AAS Atomic absorption spectrometry Phép đo phổ hấp thụ

nguyên tử

Abs Absorbance Độ hấp thụ

AOCA Association of official analytical

chemists

Hiệp hội các nhà hoá phân tích chính thức

CPS Counts per second Số hạt trong mỗi giây

EDL Electrodeless Discharge Lamp Đèn phóng điện không

điện cực

EPA Environmental Protection

Association of the United States

Hiệp hội bảo vệ môi trường Mỹ

ETA -

AAS

Electrothermal Atomization - Atomic Absorption Spectrometry

Phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử dùng kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa

GF-AAS Hydride Generation - Atomic

Absorption Spectrometry

Quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật graphit

HCL Hollow Cathode Lamps Đèn catôt rỗng

HG-AAS Graphite Furnace - Atomic

Absorption Spectrometry

Quang phổ hấp thụ nguyên tử

kỹ thuật hidrua hóa HMDE Hanging mercury drop electrode Điện cực giọt treo thủy

ICP-AES Inductively Coupled Plasma -

Atomic Emission Spectrometry

Quang phổ phát xạ plasma cao tần cảm ứng

ICP-MS Inductively Coupled Plasma -

Mass Spectrometry

Phổ khối lượng plasma cao

tần cảm ứng

LOD Limit of detection Giới hạn phát hiện

LOQ Limit of quantification Giới hạn định lượng

ppb parts per billion Một phần tỷ (ng/ml)

ppm parts per million Một phần triệu (g/ml)

Trang

Hình vẽ:

Hình 1.1: Các bộ phận chính của máy ICP - MS 22

Hình 1.2: Đồ thị chuẩn của phương pháp đường chuẩn 25

Hình 1.3: Đồ thị chuẩn của phương pháp thêm tiêu chuẩn 26

Hình 2.1: Máy khối phổ plasma cao tần cảm ứng ICP MS 7500a series Agilent 33

Hình 3.1: Kết quả đo trên máy ICP - MS, đường chuẩn, phương trình đường chuẩn của crom 41

Hình 3.2: Kết quả đo trên máy ICP - MS, đường chuẩn, phương trình đường chuẩn của gecmani 42

Bảng: Bảng 1.1: Phổ hấp thụ của phức chất giữa crom và gecmani với thuốc thử 19

Bảng 1.2: So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích 24

Bảng 1.3: Dãy chuẩn của phương pháp thêm chuẩn 26

Bảng 2.1: Lượng cân các mẫu nấm 37

Bảng 2.2: Cài đặt các thông số của lò vi sóng 37

Bảng 2.3: Các đồng vị sử dụng trong phân tích định lượng Cr, Ge 38

Bảng 2.4: Các điều kiện và thông số máy tối ưu đo bằng máy ICP – MS 39

Bảng 3.1: Khoảng tuyến tính áp dụng, đường chuẩn và hệ số tương quan của các nguyên tố crom và gecmani 42

Bảng 3.2: Kết quả đo nồng độ và tính toán giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng kim loại Cr, Ge của phép đo ICP-MS 44

MS với kim loại Cr trong mẫu nấm lớn MN209 46 Bảng 3.4: Kết quả đo và tính toán độ lặp lại của phép đo phổ ICP -

MS với kim loại gecmani trong mẫu nấm lớn MN209 47 Bảng 3.5: Hiệu suất thu hồi của phương pháp ICP - MS 48 Bảng 3.6: Tên loại và ký hiệu các mẫu nấm lớn 49 Bảng 3.7: Kết quả đo phổ khối lượng plasma cảm ứng ICP - MS và

hàm lượng Cr có trong 10 mẫu nấm lớn: 50 Bảng 3.8: Kết quả đo phổ khối lượng plasma cảm ứng ICP - MS và

hàm lượng Ge có trong 10 mẫu nấm lớn 51 Bảng 3.9: Kết quả phân tích crom trong các mẫu nấm lớn bằng

phương pháp F - AAS 52 Bảng 3.10: Kết quả định lượng Cr trong các mẫu nấm lớn bằng hai

phương pháp ICP-MS và F-AAS 53

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cuộc sống ngày nay với xu thế các ngành công nghiệp phát triển rầm rộ, điều kiện sống và nhu cầu của con người ngày càng cao, bên cạnh đó vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng cộng thêm cuộc sống căng thẳng kéo theo đó là các bệnh tật hiểm nghèo cũng xuất hiện ngày càng nhiều Với tác dụng dược liệu tuyệt vời có hiệu quả cao trong việc điều trị và làm thuyên giảm một số căn bệnh cùng với giá thành tương đối rẻ thì sử dụng một số loài nấm lớn đặc biệt là nấm Linh Chi thật sự là một biện pháp bảo vệ sức khỏe hữu hiệu

Cấu trúc độc đáo của nấm lớn chính là thành phần khoáng tố vi lượng đủ loại, trong đó một số khoáng tố như gecmani hữu cơ, vanadium, crom,… các hợp chất polysaccarit và tritecpenoit, đã được khẳng định là nhân tố quan trọng cho nhiều loại phản ứng chống ung thư, dị ứng, lão hóa, xơ vữa, đông máu nội mạch, giúp điều chỉnh dẫn truyền thần kinh, bảo vệ cấu trúc của nhân tế bào

Công dụng của nấm lớn hỗ trợ điều trị hiệu quả các chứng bệnh như: Bệnh gút (gout), thiểu năng tuần hoàn não, bệnh huyết áp, mỡ máu, suy nhược thần kinh, gan, thận; các bệnh về khớp ở người cao tuổi, xơ cứng động mạch, bệnh tiểu đường; giảm quá trình lão hóa của cơ thể Giúp tăng cường hệ thống miễn dịch, nâng đỡ thể trạng, bồi bổ cơ thể, đặc biệt thành phần polysaccarit trong nấm lớn có tác dụng khống chế sự phát triển của các tế bào bất thường (tác nhân gây ung thư, ung bướu) nên lớn còn được sử dụng trong việc ngăn ngừa ung thư, ung bướu và hỗ trợ điều trị sau hóa trị, xạ trị, …

Hiện nay phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng ICP – MS để xác định lượng vết các kim loại được sử dụng khá phổ biến Nó đáp ứng được các

yêu cầu đối với việc xác định chính xác các nguyên tố vi lượng trong các đối tượng sinh học, dược phẩm, thực phẩm ICP-MS thể hiện tính ưu việt hơn các phương pháp khác như quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa dùng lò grafit (GF - AAS), quang phổ phát xạ plasma (ICP-OES),… về khả năng phân tích nhanh và phát hiện với nồng độ thấp (ppt) Dựa vào phần mềm lựa chọn đồng vị, có thể tìm nồng độ tối ưu của nguyên tố đó trong mẫu, loại trừ ảnh hưởng trong quá trình phân hủy mẫu

Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu xác

định hàm lượng crom và gecmani trong một số loài nấm lớn lấy từ vườn quốc gia Pù Mát – Nghệ An bằng phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng (ICP – MS)” làm luận văn Thạc sĩ của mình

2 Mục đích nghiên cứu

Thực hiện đề tài này, chúng tôi tập trung giải quyết vấn đề sau:

Xác định hàm lượng Ge và Cr trong một số loài nấm lớn bằng phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng ICP – MS và so sánh kết quả với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử dùng kỹ thuật F – AAS

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu tổng quan về nấm lớn, các kim loại Cr, Ge, các phương pháp phân tích Cr, Ge, các phương pháp xử lý mẫu xác định kim loại

- Tìm hiểu các điều kiện tối ưu trên thiết bị đo

- Phân tích xác định hàm lượng các nguyên tố Cr, Ge trong các mẫu nấm lớn

- Đánh giá mức độ chính xác của phương pháp nghiên cứu, sử dụng phương pháp đối chứng để so sánh

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Các mẫu nấm lớn lấy từ vườn quốc gia Pù - Mát - Nghệ An

- Phạm vi nghiên cứu: Xác định hàm lượng Cr, Ge trong các mẫu nấm

5 Phương pháp nghiên cứu

- Sưu tầm, phân tích, tổng hợp các tài liệu có liên quan

- Sử dụng các phương pháp thực nghiệm thường quy trong phân tích

- Xử lý thống kê số liệu thực nghiệm, sử dụng các phần mềm để rút ra các thông tin cần thiết đánh giá mức độ chính xác của phương pháp sử dụng

6 Những đóng góp mới của đề tài

Việc xác định chính xác hàm lượng crom và gecmani trong một số loại nấm lớn nhằm chứng minh giá trị dược liệu của loài nấm này, góp phần vào các công trình nghiên cứu phân tích, tách biệt các thành phần này phục vụ cho những ứng dụng quan trọng trong y học

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về nấm [7]

1.1.1 Giới thiệu chung

Theo quan điểm năm giới (Whittaker), cùng với động vật, thực vật, sinh vật nhân nguyên thuỷ (vi khuẩn, tảo lam ), nấm tạo thành một giới riêng biệt trên hành tinh chúng ta và giới nấm ngày càng có ý nghĩa to lớn trong nền kinh tế quốc dân, trong khoa học cũng như trong vòng tuần hoàn vật chất

Nấm lớn (Macro Fungi) bao gồm những nấm có thể sinh bào tử (thường được gọi là quả thể) đạt kích thước lớn hơn 4mm trở lên Nấm lớn có số lượng loài lớn Châu Âu có khoảng 6000 loài đã được mô tả Ở Nhật Bản có khoảng hơn 3000 loài, Trung Quốc có khoảng 8000 loài

1.1.2 Đặc tính sinh học của nấm

1.1.2.1 Hình thái của thể sinh bào tử

Các nhóm nấm khác nhau trải qua sự phát triển rất khác nhau về cá thể và cả thành phần cấu trúc nên quả thể cũng rất khác biệt

Quả thể hay thể sinh bào tử của nấm rất đa dạng Dạng đơn giản của chúng là dạng trải sát giá thể (resupinat hay effux) và có thể chia ra một số dạng phụ

Dạng đơn giản nhất là dạng mạng, quả thể nấm trong trường hợp này chỉ được tạo thành từ những lớp sợi nấm bện lại thành lớp mỏng, xốp trên giá thể và hình thành đảm (basidie) trên sợi nấm

Quả thể trải sát gồm dạng mỏng (corticioit), dạng da, dạng gỗ dày Quả thể còn có các dạng: dạng gò, dạng gối, dạng u lồi rất hay gặp ở những nấm sống trên gỗ, chưa hình thành mũ nấm hoàn chỉnh; dạng chải cuộn ngược có mũ nấm hoàn chỉnh, phổ biến ở các nấm sống trên gỗ; dạng mũ đính bên,

dạng sò, dạng hến, dạng quạt,…đính vào giá thể trên diện rộng; dạng củ, dạng cầu, dạng não, dạng tai, dạng chuỳ, dạng sợi, dạng san hô,dạng tán,…

Mũ nấm cũng rất nhiều dạng khác nhau như: mũ dạng hẹp, phẳng; mũ dạng hẹp, hơi lồi; mũ dạng hẹp lồi thành gồ; mũ dạng phẳng, dẹp, lõm dạng rốn; mũ dạng phễu; mũ dạng bán cầu; mũ dạng chuông; mũ dạng nón Mặt mũ nấm cũng rất khác nhau tuỳ thuộc từng loài Mặt mũ nấm cũng rất khác nhau tuỳ thuộc từng loài, màu sắc của mũ nấm hết sức khác nhau, bao gồm màu nguyên và hàng loạt màu phụ

Thịt nấm cũng rất khác nhau Chúng bao gồm chất thịt, chất keo, chất sáp, chất sụn, chất thịt - bì, chất bì, chất lie mềm, chất gỗ cứng, chất sừng… Chúng có cấu trúc đồng nhất phân tầng gồm 2, 3 lớp có khi có đường đen chạy qua Cấu trúc của thịt nấm và mô của thể sinh sản (hymenophor) có thể đồng nhất hay khác nhau

Cuống nấm gồm các kiểu chính: Cuống ngắn hay cuống phôi thai; cuống đính bên Cuống nấm có thể hình trụ nếu kích thước ở các phần đều nhau; phình dạng bụng nếu ở phần giữa cuống phình to hơn; dạng củ nếu phình to ở gốc cuống; dạng thoi nếu thót cả phần trên đỉnh và phần gốc cuống; dạng rễ nếu gốc của cuống thót dần lại, dạng rễ dài và đâm sâu vào giá thể Cuống nấm có thể đặc, xốp hay rỗng giữa Chất thịt của cuống tương tự như mũ nấm Trên cuống có thể nhẵn hay có các phần phụ như vảy, lông, vết nứt cũng như vòng và bao gốc đã nêu ra ở trên

Ở các loài nấm lớn có quả thể mở, nửa mở hay đóng giả, khi thành thục chúng đều phóng bào tử một cách chủ động vào không khí Màu sắc của bụi bào tử là một trong những dấu hiệu định loại quan trọng của nấm lớn

1.1.2.2 Thành phần dinh dưỡng của nấm

1 Đạm thô

Nấm có đầy đủ các axit amin thiết yếu như: isoleucin, leucin, lysine, methionin, phennylalnin, threonin, valin, tryp-tophan, histidin Đặc biệt nấm giàu lysine và leucin, ít tryptophan và methionin

Đối với nấm rơm khi còn non (dạng nút tròn) hàm lượng protein thô lên đến 30%, giảm chỉ còn 20% và bung dù Ngoài ra, tùy theo cơ chất trồng nấm mà hàm lượng đạm có thay đổi Nhìn chung, lượng đạm của nấm chỉ đứng sau thịt và sữa, cao hơn các loại ra cải, ngũ cốc như khoai tây (7,6%), bắp cải (18,4%), lúa mạch (7,3%) và lúa mì (13,2%)

Hàm lượng của axit amin tự do trong nấm là thấp, chỉ khoảng 1% dm Vì thế, sự đóng góp thành phần dinh dưỡng của chúng là bị hạn chế Tuy nhiên, chúng tham gia vào hương vị của nấm Axit glutamic và alanin được báo cáo là axit amin tự do phổ biến trong T portentosum and T terreum [30]

2 Lipit

Lipit có trong các loại nấm chiếm từ 1 - 10% trọng lượng khô của nấm, bao gồm các axit béo tự do, monoflycerid, diglycerid và triglyceride, serol, sterol ester, photpholipit và có từ 72 - 85% acid béo thiết yếu chiếm từ 54 -76% tổng lượng chất béo, ở nấm mỡ và nấm rơm là 69 -70%, ở nấm mèo là 40,39%, ở bào ngư mỏng là 62,94%; ở nấm kim châm là 27,98%

Giá trị dinh dưỡng của chất béo trong nấm hoang là hạn chế vì hàm lượng lipid tổng là thấp và axit béo mong muốn n-3(axit béo omega-3) chiếm tỉ lệ thấp

3 Carbohydrat và sợi

Tổng lượng carbohydrat và sợi: chiếm từ 51 - 88% trong nấm tươi và khoảng 4 - 20% trên trọng lượng nấm khô, bao gồm các đường pentose, methyl pentozo, hexose, đisaccarit, đường amin, đường rượu, đường axit

Trehalose là một loại "đường của nấm" hiện diện trong tất cả các loại nấm, nhưng chỉ có ở nấm non vì nó bị thủy giải thành glucozo khi nấm trưởng thành

Thành phần chính của sợi nấm ăn là chitin, một polyme của n–axetylglucosamin, cấu tạo nên vách của tế bào nấm Sợi chiếm từ 3,7% ở nấm kim châm cho đến 11,9 - 19,8% ở các loại nấm mèo; 7,5 - 17,5% ở nấm bào ngư; 8 -14% ở nấm mỡ; 7,3 - 8% ở nấm đông cô; và 4,4 - 13,4% ở nấm rơm

4 Vitamin

Nấm chứa nhiều vitamin gồm thiamin (vitamin B1), riboflavin (vitamin

B2), niacin (vitamin B3), tocopherol (vitamin E) và vitamin D, vitamin C, caroten (tiền vitamin A), vitamin B12 Nấm giống như là nguồn thức ăn không động vật chứa vitamin D, và vì thế chúng là nguồn vitamin D tự nhiên cho người ăn chay Hàm lượng vitamin D2 là đáng kể trong một số loài nấm hoang dã, nhưng nó gần như vắng mặt trong các loài nấm trồng [34]

β-5 Khoáng chất

Nấm ăn là nguồn cung cấp chất khoáng cần thiết cho cơ thể Nguồn này lấy từ cơ chất cung cấp dinh dưỡng cho nấm, thành phần chủ yếu là kali, kế đến là photpho, natri, canxi và magie, các nguyên tố khoáng này chiếm từ 56 - 70% lượng tro Photpho và canxi trong nấm luôn luôn cao hơn một số loại trái cây và rau cải Ngoài ra còn có các khoáng khác như sắt, đồng, kẽm, mangan, coban

Giá trị năng lượng của nấm: Được tính trên 100 g nấm khô Phân tích của Crisan & Sands; Bano & Rajarathnam cho kết quả sau: nấm mỡ: 328 - 381kcal; nấm hương: 387 - 392 kcal; nấm bào ngư xám 345 - 367 kcal; nấm bào ngư mỏng 300 - 337 kcal; bào ngư trắng 265 - 336 kcal; nấm rơm 254 -

374 kcal; nấm kim châm 378 kcal; nấm mèo 347 - 384 kcal; nấm hầm thủ 233 kcal

1.1.2.3 Tác dụng của nấm đối với sức khoẻ

Nấm nói chung và nấm lớn nói riêng là thực phẩm phổ biến từ thời cổ đại không chỉ vì hương vị , mà còn vì giá trị dinh dưỡng cao Nấm đã được sử dụng trong nhiều năm như thực phẩm dinh dưỡng và hương liệu thực phẩm trong các món ăn khác nhau do hương vị độc đáo và tinh tế của chúng

Ngoài ra nấm còn được sử dụng làm nguồn dược phẩm từ xa xưa Nấm dược liệu đã có một thời gian dài được dùng trong phương pháp điều trị cổ truyền Ngày nay khoảng 7000 loài nấm là ăn được ở mức độ khác nhau

Ngoài ra, 2000 loài đã được đề xuất có đặc tính chữa bệnh Nhiều đặc tính có

lợi của nấm dùng phòng ngừa và điều trị một số bệnh đã được mô tả bao gồm: chống oxi hóa, kháng u, điều hoà miễn dịch, kháng virut, kháng khuẩn, ký sinh trùng và hiệu quả trong trị đái tháo đường; nấm còn có tác dụng ngăn ngừa các bệnh như cao huyết áp, tăng cholesterol máu, xơ vữa động mạch và ung thư do các thành phần hóa học cụ thể của nấm và các hợp chất có hoạt tính sinh học khác nhau

Nhiều chất kháng sinh quan trọng được chiết rút từ nấm Chẳng hạn như penicilin được phát hiện và sau đó được phát triển như chất điều trị y tế chống nhiễm khuẩn Penicillin có lẽ là nổi tiếng nhất của tất cả các loại thuốc kháng sinh, có nguồn gốc từ một loại nấm thông thường gọi

là Penicillium Nhiều loại nấm khác cũng sản xuất các chất kháng sinh, mà

hiện nay được sử dụng rộng rãi để kiểm soát bệnh trong người và động vật Việc phát hiện ra kháng sinh là một cuộc cách mạng chăm sóc sức khỏe trên toàn thế giới

Thành phần gecmani hữu cơ trong nấm Linh Chi cao hơn từ 5 - 8 lần so với Nhân Sâm, có những công dụng chính như tăng oxy trong hệ thống máu, làm giảm mệt mỏi và tăng cường sức sống cho cơ thể, tăng cường hệ thống miễn dịch, làm tăng sự trao đổi chất, làm sản sinh phong phú các loại vitamin,

hóa, giúp kiểm soát và ngăn chặn các gốc tự do gây tổn hại Các gốc tự do là nguyên nhân chính của sự thoái hóa tế bào, lão hóa và ung thư, hỗ trợ khả năng miễn dịch tự nhiên của cơ thể để chống lại các tế bào ung thư

Thành phần polysaccarit là một trong những chất hữu hiệu nhất của nấm Linh Chi, rất được các nhà y dược học coi trọng với những công dụng: Tăng cường hệ thống miễn dịch của cơ thể, phòng chữa bệnh tiểu đường, làm khôi phục tế bào tiểu đảo tuyến tụy và từ đó thúc đẩy quá trình tiết insulin, cải thiện cơ bản tình trạng thiếu hụt insulin (là nguyên nhân chín gây ra bệnh đái

bằng lượng đường trong máu và giúp cải thiện chức năng tuyến tụy, bảo vệ chống lại sự thoái hóa của các tế bào da và loại bỏ các tế bào da chết, giúp cải thiện cấu trúc da và giảm sự xuất hiện của lão hóa, kiểm soát sự phá hủy các tế bào khỏe mạnh trong cơ thể, loại bỏ các độc tố tích lũy [35]

β-glucan trong nấm có những ảnh hưởng tích cực của nó đến sức khỏe β-glucan trong nấm được coi là hợp chất chức năng bởi vì chúng xuất hiện để điều chỉnh miễn dịch dịch thể và tế bào, và có tác dụng có lợi trong việc đấu tranh chống lại nhiễm trùng, bên cạnh đó nó cũng làm giảm cholesterol trong máu Gần đây, chất này đã được chứng minh có đặc tính kháng độc tế bào, kháng đột biến, là ứng cử viên đầy hứa hẹn trong dược phẩm [33] Nhiều loại nấm ăn chất lượng retin cao là yếu tố làm chậm sự phát triển tế bào ung thư, gần đây Nhật Bản còn phát hiện nhiều hợp chất trích từ nấm như glucan (thành phần cấu tạo tế bào vách của nấm), chất leutinan (từ nấm đông cô) có khả năng ngăn chặn sự phát triển của khối u - chống ung thư

Ở Việt Nam, các loài nấm có thể dùng làm dược liệu có khoảng hơn 200 loài trong đó có rất nhiều loài là dược liệu quý như: Linh Chi, nấm lỗ, nấm vân chi, nấm hương, nấm kim châm, mộc nhĩ,…Những nghiên cứu bước đầu về các chất có hoạt tính sinh học của một số nấm lớn Việt Nam cho thấy chúng rất giàu các chất có trọng lượng phân tử lớn như polysaccarit, gecmani

hữu cơ, adenosine, tritecpenoit, axit ganoderic có tác dụng chống viêm, tăng cường đáp ứng miễn dịch, hỗ trợ điều trị các bệnh hiểm nghèo như ưng thư, suy giảm miễn dịch, tiết niệu, tim mạch…[7]

1.2 Tổng quan về nguyên tố crom và nguyên tố gecmani

1.2.1 Tổng quan về nguyên tố crom

1.2.1.1 Nguyên tố crom [18]

Crom là nguyên tố thuộc chu kì 4, nhóm (VIB) trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, có số thứ tự là 24, cấu hình electron lớp ngoài cùng là [Ar]3d54s1

Crom nguồn gốc tự nhiên là sự hợp thành của 3 đồng vị ổn định; 52Cr,

53Cr và 54Cr với 52Cr là phổ biến nhất (83,789%) 19 đồng vị phóng xạ đã được miêu tả với 50Cr ổn định nhất có chu kỳ bán rã trên 1,8x1017 năm, và

Cr51 với chu kỳ bán rã 27,7 ngày Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 ngày và phần lớn là ít hơn 1 phút

Các trạng thái oxi hóa phổ biến của crom là +2, +3 và +6, với +3 là đặc trưng nhất và kém đặc trưng hơn là +6 Các hợp chất của crom với trạng thái oxi hóa +6 là những chất có tính oxi hóa mạnh Các trạng thái +1,+4 và +5 là

thụ) và còn có thể thấm qua màng tế bào Nếu crom (III) chỉ hấp thụ 1% thì lượng hấp thụ của Cr(VI) lên tới 50% Tỷ lệ hấp thụ qua phổi không xác định được, mặc dù một lượng đáng kể đọng lại trong phổi và phổi là một trong những bộ phận chứa nhiều crom nhất Crom xâm nhập vào cơ thể theo ba con đường: hô hấp, tiêu hoá và khi tiếp xúc trực tiếp với da Con đường xâm nhập, đào thải crom ở cơ thể người chủ yếu qua con đường ăn uống Cr(VI) đi vào cơ thể dễ gây biến chứng, tác động lên tế bào, lên mô tạo ra sự phát triển tế bào không nhân, gây ung thư, với hàm lượng cao crom làm kết tủa các protein, các axit nucleic và ức chế hệ thống men cơ bản Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất kỳ con đường nào crom cũng được hoà tan vào trong máu ở nồng độ 0,001mg/l, sau đó chúng chuyển vào hồng cầu và hoà tan trong hồng cầu nhanh gấp 10 ÷ 20 lần Từ hồng cầu crom chuyển vào các tổ chức phủ tạng, được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại chuyển qua nước tiểu Từ các cơ quan phủ tạng crom hoà tan dần vào máu, rồi đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm Các nghiên cứu cho thấy con người hấp thụ crom(VI) nhiều hơn crom (III) nhưng độc tính của crom(VI) lại cao hơn crom (III) khoảng 100 lần Crom(VI) dù chỉ một lượng nhỏ cũng có thể gây độc đối với con người Nếu crom có nồng độ lớn hơn giá trị 0,1mg/l gây rối loạn sức khoẻ như nôn mửa… Khi thâm nhập vào cơ thể nó liên kết với các nhóm –SH trong enzim và làm mất hoạt tính của enzim gây ra rất nhiều bệnh cho con người

Crom và các hợp chất của crom chủ yếu gây các bệnh ngoài da Bề mặt

da là bộ phận dễ bị ảnh hưởng, niêm mạc mũi dễ bị loét Phần sụn của vách mũi dễ bị thủng Khi da tiếp xúc trực tiếp vào dung dịch Cr(VI), chỗ tiếp xúc dễ bị nổi phồng và loét sâu, có thể bị loét đến xương Khi Cr(VI) xâm nhập vào cơ thể qua da, nó kết hợp với protein tạo thành phản ứng kháng nguyên Kháng thể gây hiện tượng dị ứng, bệnh tái phát Khi tiếp xúc trở lại, bệnh sẽ

tiến triển nếu không được cách ly và sẽ trở thành tràm hóa

Khi crom xâm nhập theo đường hô hấp dễ dẫn tới bệnh viêm yết hầu, viêm phế quản, viêm thanh quản do niêm mạc bị kích thích (sinh ngứa mũi, hắt hơi, chảy nước mũi)

Nhiễm độc crom có thể bị ung thư phổi, ung thư gan, loét da, viêm da tiếp xúc, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, thủng vách ngăn giữa hai lá mía, ung thư phổi, viêm thận, đau răng, tiêu hoá kém, gây độc cho hệ thần kinh và tim

1.2.2 Tổng quan về nguyên tố gecmani

1.2.2.1 Nguyên tố gecmani[18]

Gecmani là một nguyên tố thuộc chu kì 4, nhóm IVA trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, có số thứ tự là 32, cấu hình electron lớp ngoài cùng là [Ar]3d104s24p2 Ge được đặt tên theo tên gọi của Đức trong tiếng La tinh là Germania

Gecmani có 5 đồng vị tự nhiên, 70Ge, 72Ge, 73Ge, 74Ge, 76Ge Trong số này, 76Ge rất ít phóng xạ, phân huỷ bởi sự phân rã kép beta với chu kỳ bán

rã là 1,78 × 1021 năm 74Ge là đồng vị phổ biến nhất, có khoảng 36% trong tự nhiên 76Ge là ít phổ biến nhất với khoảng 7% trong tự nhiên Khi tấn công dồn dập với các hạt alpha, đồng vị 72Ge sẽ tạo ra 77Se ổn định, giải phóng các electron năng lượng cao trong quá trình này Do đó, nó được sử dụng kết hợp với radon tạo pin hạt nhân

Gecmani tồn tại chủ yếu ở trạng thái oxi hóa +4, bên cạnh đó nhiều hợp chất được biết đến với trạng thái oxi hóa +2 Trạng thái oxi hóa khác là rất hiếm, chẳng hạn như +3 được tìm thấy trong các hợp chất như Ge2Cl 6, và +3, + 1 được thấy trên bề mặt của các oxit, hay trạng thái oxi hóa âm trong các gecman, chẳng hạn như -4 trong GeH4

1.2.2.2 Hợp chất của gecmani và vai trò của chúng đối với sức khoẻ

[3],[9],[21],[25]

Ge là nguyên tố vi lượng thiết yếu trong cơ thể con người và rất quan trọng cho sức khoẻ của chúng ta Việc thừa hay thiếu hụt Ge có thể dẫn đến các bệnh khác nhau, chẳng hạn như suy thận cấp Các hợp chất của Ge thể hiện một số hoạt tính sinh học và được xem như là chất chống oxi hoá và thuốc kích thích miễn dịch được sử dụng để ngăn chặn sự tiến triển của bệnh ung thư và tiêu diệt tế bào ung thư Các hợp chất hữu cơ của Ge được xem như là chất tăng cường sức khoẻ và chống bệnh tật [40] Tritecpenoit, đặc biệt

là acid ganoderic có tác dụng chống dị ứng, ức chế sự giải phóng histamin, tăng cường sử dụng oxy và cải thiện chức năng gan Hiện nay, đã tìm thấy trên 80 dẫn xuất từ acid ganoderic Trong đó ganodosteron được xem là chất kích thích hoạt động của gan và bảo vệ gan

Đặc biệt, gecmani có liên quan chặt chẽ với hiệu quả lưu thông khí huyết, tăng cường chuyển vận oxy vào mô, làm giảm bớt đau đớn cho người bệnh bị ung thư ở giai đoạn cuối

Tetraetylgecman (Ge(C2H5)4) là hợp chất gecmani hữu cơ đầu tiên được tổng hợp bởi Winkler năm 1887 bằng phản ứng của gecmani tetraclorua với kẽm đietyl Các hợp chất gecmani hữu cơ dạng R4Ge (trong đó R là một ankyl) như tetrametylgecman (Ge(CH3)4) và tetraetylgecman được tạo ra thông qua gecmani tiền thân có sẵn với giá rẻ nhất như gecmani tetraclorua và các ankyl nucleophin Gecmani hiđrua hữu cơ như isobutylgecman ((CH3)2CHCH2GeH3) đã được tìm thấy là ít nguy hiểm và có thể được sử dụng như là một sự thay thế cho chất lỏng độc hại (khí gecman) trong ứng dụng bán dẫn Nhiều chất chứa gecmani là sản phẩm trung gian phản ứng được biết như: các gốc tự do germyl, germylenes (tương tự như carbenes ), và germynes (tương tự như carbynes ) Hợp chất hữu cơ 2-

cacboxyetylgecmasesquioxan lần đầu tiên được báo cáo vào những năm 70 của thế kỷ 20, và trong một thời gian sử dụng như là một chất bổ sung trong chế độ ăn uống và có khả năng chữa trị các khối u

Một vài hợp chất của gecmani có độc tính thấp đối với động vật có vú, nhưng lại có độc tính cao đối với một vài loại vi khuẩn nào đó Tính chất này làm cho chúng trở thành có ích như là các tác nhân chữa trị bằng hóa chất

1.3 Các phương pháp phân tích crom và gecmani [5][16],[17],[26]

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định hàm lượng crom và gecmani trong các loại mẫu khác nhau như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, trắc quang, điện hoá, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ plasma (ICP)

1.3.1 Các phương pháp phân tích hóa học

Nhóm các phương pháp này dùng để xác định hàm lượng lớn (thông thường lớn hơn 0,05%) Các trang thiết bị và dụng cụ cho phương pháp này

đơn giản và không đắt tiền

1.3.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng

 Nguyên tắc: Dựa trên phản ứng tạo kết tủa chất cần phân tích với thuốc thử phù hợp, lọc, rửa, sấy hoặc nung kết tủa rồi cân và từ đó xác định được hàm lượng chất cần phân tích

Theo phương pháp này, crom được oxi hóa lên dạng Cr(VI) và xác định dưới dạng kết tủa chì cromat, thủy ngân cromat hoặc bari cromat nhưng trong thực tế người ta thường dùng bari cromat (BaCrO4) Kết tủa này được tạo thành bằng cách thêm Ba(CH3COOH)2 hay BaCl2 vào dung dịch cromat trong môi trường kiềm yếu

Ba2+ + CrO42- BaCrO4Hàm lượng gecmani có liên quan với natri cacbonat và lưu huỳnh Gecmani tồn tại ở dạng kết tủa như GeS2 từ dung dịch HCl đặc Phương pháp

này được gọi là phương pháp sunfua, xác định lượng nhỏ cỡ 0,005 mg Ge trong 1 mg mẫu Ngoài ra, để xác định hàm lượng gecmani, người ta có thể thêm kali ferroxyanua vào dung dịch, dạng kết tủa trắng dự kiến có công thức (GeO)2Fe(CN)6.2H2O

Phương pháp phân tích khối lượng là một trong những phương pháp xác định có độ chính xác rất cao, nên thường được sử dụng là phương pháp trọng tài Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là có nhiều thao tác lâu và phức tạp, nhiều giai đoạn tách và ít được sử dụng trong phân tích môi trường [31]

1.3.1.2 Các phương pháp thể tích

 Nguyên tắc: Dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch của chất định phân, tác dụng vừa đủ toàn bộ lượng chất định phân đó Thời điểm đã thêm lượng thuốc thử tác dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương đương Để nhận biết điểm tương đương, người ta dùng những chất gây ra những hiện tượng có thể quan sát được bằng mắt gọi là chất chỉ thị

Xác định crom dựa trên phản ứng chuẩn độ oxi hóa - khử Cr2O72- với:

- Dung dịch Na2S2O3 (dùng chỉ thị hồ tinh bột):

Cr2O72- + 6I- + 14H+ 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O

I2 + 2S2O32- 2I- + S4O6

2 Dung dịch Fe(II) (dùng chỉ thị điphenylamin E0 = +0.76V):

Cr2O7+ 6Fe2+ +14H+  2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Gecmani được định lượng dưới dạng kết tủa muối oxine của axit molybdogecmanic Kết tủa này được hoà tan trong hỗn hợp của axit clohidric và etanol, xử lý với một lượng dư dung dịch bromide - bromate, tiếp theo là kali iodide và giải phóng ra iot, cho phép chuẩn độ với thiosufat chuẩn Gecmani

đioxit trong dung dịch nước được chuyển đổi thành thiodigecmanat bởi hidrosunfua hoặc kali sunfua trong dung dịch đệm axetat [31]:

2Ge(OH)4 + 5H2S + 2CH3COOK K2Ge2S5 + 2CH3COOH + 8H2OPhương pháp chuẩn độ đảm bảo độ chính xác cao và xác định nhanh Tuy nhiên phương pháp này có độ nhạy thấp, sai số lớn do dụng cụ đo, thể tích dung dịch chuẩn, chỉ thị đổi màu và chỉ dùng xác định nguyên tố khi có hàm lượng lớn,

không phù hợp với phân tích lượng vết

 Nguyên tắc: Phương pháp phổ phát xạ dựa vào việc đo bước sóng, cường độ và các đặc trưng khác của bức xạ điện từ do các nguyên tử hay ion ở trạng thái hơi phát ra Việc phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng quang học của các nguyên tử là do sự thay đổi trạng thái năng lượng của nguyên tử

Theo Wu Y, Hu B, Peng T, Jiang Z thì phương pháp bay hơi nhiệt – phát xạ nguyên tử cảm ứng cao tần plasma (ETA – ICP – AES) xác định Cr(III) và Cr(VI) dựa vào sự khác nhau giữa hai phản ứng tạo phức vòng càng của Cr(III) và Cr(VI) với axetylaxeton Cr(III) tạo phức vòng càng với axetylaxeton được tách ra và sau đó xác định bằng phương pháp bay hơi nhiệt

- phát xạ nguyên tử cảm ứng cao tần plasma (ETV – ICP – AES) Cr(VI) phản ứng tạo phức vòng càng với polytetraflo etylen (PTFE), sau đó xác định bằng phương pháp trên

Lần đầu tiên tại Việt Nam, các tác giả Vũ Hoàng Minh, Nguyễn Tiến Lượng, Phạm Luận và Trần Tứ Hiếu đã áp dụng thành công phương pháp phổ ICP - AES để xác định chính xác các nguyên tố đất hiếm trong mẫu địa chất Việt Nam

Nadkarri và Botto sử dụng phương pháp ICP - AES để xác định gecmani trong than tro và tro bay ICP - AES cũng được sử dụng để xác định gecmani

trong một số mẫu cây trồng, động vật, thức ăn và tóc con người Giới hạn phát hiện là 0,2 ng/ml [31]

Phương pháp này có độ nhạy cao và giới hạn phát hiện thấp Tuy nhiên ảnh hưởng của Be, Mo và Ni do sự chèn lấn vạch phổ là rất lớn Do vậy phương pháp này ít được sử dụng hơn so với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử [19]

1.3.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)[11],[13],[20]

 Nguyên tắc:

Dựa vào khả năng hấp thụ chọn lọc các bức xạ cộng hưởng của nguyên tử ở trạng thái tự do Đối với mỗi nguyên tố vạch cộng hưởng thường là vạch quang phổ mạnh nhất của phổ phát xạ nguyên tử của chính nguyên tử đó [19] Ở nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển, phương pháp AAS đã trở thành phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều kim loại

Beirrohor và các cộng sự đã sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (F-AAS) để xác định crom sau khi đã làm giàu crom(VI) trên nhôm oxit hoạt hoá tại pH = 7

Uede JoiChi Satol và các cộng tác đã nghiên cứu sử dụng phương pháp cộng kết với hafnium để phân tích crom(VI) và crom(III) trong nước bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit AAS (GF-AAS)

Cũng để xác định crom(III) và crom(VI) Giese lại áp dụng phương pháp GF-AAS sau khi đã tách chúng bằng phương pháp chiết lỏng – lỏng

Một nhóm nghiên cứu đã tiến hành làm giàu và xác định đồng thời Cr(III) với ChromazurolS trong môi trường axit yếu và khả năng hấp thu của sản phẩm phản ứng giữa Cr(VI) với natri đietylthiocacbamat trong dung dịch axit mạnh Pha đảo C18 được ứng dụng để hấp thu hai sản phẩm này Cả hai sản phẩm này được rửa giải trực tiếp vào cuvet của máy quang phổ hấp thụ

nguyên tử bằng etanol Phương pháp cho phép xác định nồng độ Cr(III) và Cr(VI) dưới 1 ppm

Các tác giả như Berta Rolla Nunes, Cristina Gonalves Maglhães và José Bento Borba da Silva, đã tiến hành xác định nhanh lượng crom trong huyết thanh người bằng cách sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không ngọn lửa Với việc xử lý mẫu bằng axit HNO3 0,1% và một lượng cetytrymethylamoni clorua 0,02% các tác giả đã xác định nhanh được lượng crom trong huyết thanh với giới hạn phát hiện đạt 0,04 µg/l [32],[38]

ETA - AAS là phương pháp phổ biến nhất để xác định hàm lượng gecmani Johnson, West và Wagnall đã sử dụng hồ chứa sợi cacbon và ống than chì để xác định gecmani Tuy nhiên, kỹ thuật sử dụng sợi cacbon không được ứng dụng rộng rãi vì sự phát tán nguyên tử không hiệu quả Giới hạn phát hiện thu được bằng sử dụng ống graphit là 15 ng/ml Burn và Dadgar sử dụng than phun để xác định các hợp chất gecmani hữu cơ Zhangli, Zhe-Ming và Xiao-Quan sử dụng ống graphit với thế hệ hidrua để làm giàu và xác định gecmani trong nước tự nhiên [31]

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử có ưu điểm là độ nhạy và độ chọn lọc cao, quy trình vận hành đơn giản nên đây là phương pháp phổ biến nhất được áp dụng để phân tích crom, gecmani trong nhiều đối tượng phân tích khác nhau, số lượng bài báo công bố về phân tích crom trên các tạp chí quốc tế sử dụng phương pháp này chiếm tới 68% (1922) Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp F - AAS làm phương pháp so sánh khi xác định hàm lượng Cr trong các mẫu nấm lớn

1.3.4 Phương pháp UV - VIS [4]

 Nguyên tắc: Phân tích trắc quang là phương pháp phân tích quang học dựa trên việc đo độ hấp thụ năng lượng ánh sáng của 1 chất màu xác định ở 1 vùng phổ xác định

Phương pháp đo quang là phương pháp phổ biến nhất để xác định crom vào những năm 1960, bằng cách sử dụng chất tạo phức là điphenylcacbazit trong môi trường axit Phương pháp này dựa trên phép đo quang của phức màu được tạo thành từ ion crom (III) với thuốc thử [15] Còn đối với gecmani, người ta sử dụng chất tạo phức là phenylfluoron, rồi dựa trên phép đo quang của phức màu được tạo thành từ ion Ge(IV) với thuốc thử Kết quả đo quang được thể hiện ở bảng 1.1

Bảng 1.1: Phổ hấp thụ của phức chất giữa crom và gecmani với thuốc thử

Ion Hợp chất phức  max (nm) max

Cr(III) Cr-điphenylcacbazit 540 34.000 Ge(IV) Ge-phenylfluoron 510 81.000

Tuy nhiên phương pháp này vẫn tồn tại một số nhược điểm là độ chọn lọc thấp do ảnh hưởng của các nguyên tố đi kèm Trong các đối tượng mẫu phức tạp, các tác giả thường sử dụng cuferron để tạo phức với các nguyên tố đi kèm ảnh hưởng đến phép phân tích như V, Hg… và chiết bằng clorofom [26]

1.3.5 Phương pháp cực phổ và Von - Ampe [8],[23]

* Nguyên tắc: Phương pháp Von - Ampe: Nhóm phương pháp phân tích

điện hóa: nghiên cứu đường cong P/c: E - I (đường Von-Ampe) sử dụng hệ điện cực gồm 1 điện cực dễ bị phân cực (điện cực chỉ thị - vi điện cực) và 1 điện cực so sánh (có bề mặt S lớn so với điện cực kia trong bình điện phân) Phương pháp cực phổ: Là phương pháp Von-Ampe, sử dụng điện cực chỉ thị là điện cực giọt Hg (do nhà Bác học Heyropxki phát minh năm 1920) Phương pháp Von - Ampe là nhóm các phương pháp phân tích dựa vào việc nghiên cứu đường cong Von - Ampe hay còn gọi là đường cong phân cực, là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào điện thế khi tiến hành điện phân dung dịch phân tích [4]

Để xác định hàm lượng crom, người ta điện phân làm giàu Cr(III) hyđroxyt kết tủa trên điện cực graphit, sau đó hoà tan anot Việc xác định

crom dựa vào phản ứng:

CrO42- + 4H2O + 3e → Cr(OH)3 + 5OH

-Trong phương pháp Von – Ampe ứng dụng để xác định crom người ta hay sử dụng hai hệ điện cực là điện cực màng thuỷ ngân và điện cực giọt thuỷ ngân treo Nhưng do thuỷ ngân độc hại nên người ta thường hạn chế sử dụng thuỷ ngân Vì vậy, người ta đã sử dụng điện cực màng bismut trong nền đệm axetat 0,1 M + KNO3 0,25 M (pH = 6,0) với sự có mặt của đimetylglyoxim (DMG) và kỹ thuật Von – Ampe hoà tan quét sóng vuông để xác định Cr(VI) Phương pháp điện hóa đã được nhiều tác giả sử dụng để phân tích Cr(III) cũng như Cr(VI) trong các mẫu môi trường Tác giả Marc Boussemart (1992) đã sử dụng phương pháp Von-Ampe hòa tan hấp phụ xúc tác để phân tích các dạng crom trong nước biển với tác nhân tạo phức là axit đietylenetriamin pentaaxetic (DTPA) trong nền natri nitrat Phương pháp này có độ nhạy cao, tuy nhiên các chất hoạt động bề mặt, cũng như các tác nhân tạo phức hữu cơ khác có trong nước tự nhiên sẽ ảnh hưởng đến phép xác định crom [22]

Để xác định hàm lượng gecmani, xuất phát từ gecmani (IV)clorua, muối này bị khử ở điện cực giọt thuỷ ngân, trước quá trình khử thành kim loại trong sự hiện diện của axit hidrofloric và axit oxalic, quá trình khử Ge(IV) không được quan sát thấy, trong khi Ge(II) bị khử thành kim loại

Thế bán sóng từ 0,45 - 0,5 V trong 6 N axit HCl và 10-4 M Ge(II), nhưng phụ thuộc vào cả nồng độ gecmani và ion H+ Quá trình khử Ge(IV) thành Ge(II) có thế anot là -0,13V Clorua cản trở quá trình, có thể tạo phức dạng CdCl42- và các kim loại có mặt cùng gecmani không cản trở việc xác định Ge(IV) có nồng độ dưới 10-4M nếu các điều kiện điều chỉnh cẩn thận

Vết gecmani có thể được làm giàu trước khi điện phân dung dịch với catot thuỷ ngân, với loại bỏ thuỷ ngân bằng cách chưng cất trong nitơ [31]

Phương pháp này có thể xác định được gần 30 kim loại trong khoảng nồng độ 10-6 - 10-9M với độ chính xác khá cao có thể định lượng đồng thời 3 -

4 ion kim loại cùng có trong cùng dung dịch

1.3.6 Phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng (ICP- MS)[28],[37],[39]

Hiện nay phương pháp ICP-MS là phương pháp được sử dụng nhiều để phân tích gecmani, crom cũng như các dạng của crom trong các loại mẫu khác nhau [34] Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp này để xác định hàm lượng gecmani và crom trong các mẫu nấm lớn

1.3.6.1 Nguyên tắc chung của phương pháp[14]

Mẫu phân hủy tới dạng đồng nhất bằng các phương pháp phân hủy mẫu thích hợp, sau đó được đưa vào phân tích trên thiết bị ICP-MS Mẫu ở dạng đồng nhất được sol hóa thành sol khí và đưa tới tâm ngọn lửa ICP, ở đây xảy

ra quá trình nguyên tử hóa và ion hóa Các ion kim loại được thu nhận qua hệ thống phân giải phổ theo số khối (tỉ số khối lượng/điện tích ion m/z) và được thu nhận các tín hiệu qua bộ nhân quang điện Pic phổ hoặc số hạt thu nhận được lưu giữ trong máy tính

Nguyên tắc và sự xuất hiện phổ khối ICP-MS

Khi dẫn mẫu phân tích vào vùng nhiệt độ cao của ngọn lửa plasma (ICP), vật chất có trong mẫu khi đó bị chuyển hoàn toàn thành trạng thái hơi Các phân tử chất khí được tạo ra lại bị phân ly thành các nguyên tử tự do ở trạng thái khí; trong điều kiện nhiệt độ cao của plasma (8000oC) phần lớn các nguyên tử trong mẫu phân tích bị ion hoá tạo thành ion dương có điện tích +1 và các electron tự do Thu và dẫn dòng ion đó vào thiết bị phân giải để phân chia chúng theo số khối (m/z), nhờ hệ thống phân giải theo số khối

và detector thích hợp ta thu được phổ khối của các đồng vị của các

nguyên tố cần phân tích có trong mẫu Quá trình xảy ra trong ngọn lửa plasma có thể được tóm tắt theo 4 mức như sau:

Dung môi bay hơi → Hóa hơi mẫu → Nguyên tử hóa mẫu→ Ion hóa mẫu

Như vậy, phổ ICP-MS của nguyên tử chỉ xuất hiện khi nó ở trạng thái hơi và khi nguyên tử bị ion hoá trong nguồn năng lượng ICP thành các ion điện tích +1 Muốn thực hiện phép đo phổ ICP-MS phải tiến hành các bước sau đây:

1 Chuyển mẫu phân tích về dạng dung dịch đồng nhất

2 Dẫn dung dịch vào hệ thống tạo sol khí để tạo sol khí

3 Dẫn thể sol khí của mẫu vào ngọn lửa ICP, Plasma Torch

4 Trong Plasma Torch sẽ có sự hoá hơi, nguyên tử hoá và ion hoá nhờ nguồn năng lượng của ICP

5 Thu toàn bộ đám hơi ion của mẫu, lọc và phân ly chúng thành phổ nhờ hệ thống phân giải khối theo số khối của ion, phát hiện chúng bằng Detector, ghi lại phổ

6 Đánh giá định tính, định lượng phổ thu được

Sau đây là hệ trang bị của phép đo ICP-MS:

3 5 4

1 2 7 6

Hình 1.1: Các bộ phận chính của máy ICP - MS

1 Bộ tạo sol khí

2 Plasma

3 Hệ thấu kính

4 Detector

5 Thấu kính ion

6 Bộ phân giải khối

7 Van ngăn cách giữa vùng chân không cao của phổ kế và vùng ion ICP-MS là một kỹ thuật hiện đại để phân tích vết kim loại do nó có độ nhạy rất cao Với sự chuẩn bị mẫu thích hợp và kỹ thuật thực hiện chính xác, ICP-MS có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố và các đồng vị từ cấp độ phần tỷ (ppb) đến phần nghìn tỷ (ppt) trong một loạt các nền bao gồm cả nước

biển, địa chất, luyện kim, và mẫu sinh học [41]

Phương pháp này cho khoảng tuyến tính xác định những kim loại trong dãy 1,0 - 1000,0 ppb Phương pháp này cũng chính xác với độ thu hồi % của kim loại nằm trong khoảng 97,5 - 110% LOD, LOQ của kim loại cần phân tích trong các nghiên cứu cho phép phát hiện và định lượng chúng ở nồng độ thấp Ngoài ra kỹ thuật này còn có thể phân tích xác định các đồng vị của một nguyên tố trong cùng một đối tượng mẫu Vì vậy nó được sử dụng mạnh mẽ trong phân tích, đánh giá mức độ phơi nhiễm độc tố kim loại trong nhiều đối tượng sinh học và môi trường

So với các phương pháp thông thường khác, phương pháp này sử dụng nguồn plasma có thể tạo ra nhiệt độ từ 5000 - 10000K Với nhiệt độ này có thể nguyên tử hóa hoàn toàn các nguyên tố cần phân tích Kỹ thuật ICP-MS

có khả năng phân tích tốt bởi vì nó có thể phân tích chính xác các ion khác nhau, xác định các đồng vị trong mẫu dựa trên giá trị tỷ lệ m/z và được tính toán theo các đường chuẩn độc lập Hiệu quả phân tích của ICP-MS so với các kỹ thuật phân tích khác như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), ICP-

AES, … đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu Bảng sau cho thấy khả năng phát hiện của ICP-MS hơn so với các kỹ thuật khác:

Bảng 1.2: So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích

tố

ICP-MS (ppb)

ICP-AES (ppb)

F-AAS (ppb)

GFA-AAS (ppb)

Chú thích: KPH : không phát hiện được

1.3.6.2 Phân tích định lượng bằng phổ ICP-MS[2],[19]:

Có 4 phương pháp chính:

1 Phương pháp đồ thị chuẩn (đường chuẩn)

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào phương trình cơ bản của phép đo Ims = K.C

Trong đó: Ims: Cường độ (số đếm, CPS) của vạch phổ;

K: hằng số thực nghiệm;

C: nồng độ của nguyên tố trong dung dịch mẫu đo phổ và một dãy mẫu đầu (ít nhất là ba mẫu đầu) để dựng một đường chuẩn và sau đó nhờ đường chuẩn này và giá trị Ims để xác định nồng độ Cx của nguyên tố cần phân tích trong mẫu đo phổ, rồi từ đó tính được nồng độ của nó trong mẫu phân tích

Cách tiến hành: Chuẩn bị một dãy mẫu đầu (thông thường là 5 mẫu) có nồng độ của nguyên tố X cần xác định là C1, C2, C3, C4, C5 và các mẫu phân tích có nồng độ là Cx1, Cx2,…Sau đó chọn các điều kiện phù hợp và đo cường độ của một vạch phổ khối của nguyên tố phân tích ta thu được giá trị cường độ hấp thụ tương ứng là I1, I2, I3, I4, I5, Ix1, Ix2…và lập đồ thị chuẩn I=f(C) Đồ thị chuẩn có dạng:

C1 C2 C3 C4 C5 C6 C(ppb)

Hình 1.2: Đồ thị chuẩn của phương pháp đường chuẩn

Ưu điểm của phương pháp này đơn giản dễ thực hiện và rất thích hợp với việc phân tích hàng loạt mẫu của cùng một nguyên tố Song trong nhiều trường hợp chúng ta không thể chuẩn bị được một dãy mẫu đầu thỏa mãn các điều kiện đã quy định cho phương pháp này nên không xác định được chính

xác vị trí của đường chuẩn Đó chính là nhược điểm của phương pháp này

I (CPS)

Ix

B

2 Phương pháp thêm tiêu chuẩn

Nguyên tắc: dùng ngay mẫu phân tích làm nền để chuẩn bị một dãy mẫu đầu, bằng cách lấy một lượng mẫu phân tích nhất định và gia thêm vào đó những lượng nhất định của nguyên tố cần phân tích theo từng bậc nồng độ (theo cấp số cộng) như bảng sau:

Bảng 1.3: Dãy chuẩn của phương pháp thêm chuẩn

Co C1 C2 C3 C4 C5

Lượng mẫu phân tích Cx Cx Cx Cx Cx Cx

Lượng thêm vào 0 ∆C1 ∆C2 ∆C3 ∆C4 ∆C5

Chất khác Các chất khác là như nhau

Sau đó chọn các điều kiện thí nghiệm phù hợp và một vạch phổ đặc trưng của nguyên tố phân tích, tiến hành ghi đo cường độ hấp thụ của vạch phổ đó theo tất cả dãy mẫu đầu Dựng một đường chuẩn theo hệ tọa độ I - ∆C.

Đó chính là đường chuẩn của phương pháp thêm tiêu chuẩn và xác định Cx

bằng cách ngoại suy từ đồ thị

Hình 1.3: Đồ thị chuẩn của phương pháp thêm tiêu chuẩn

A

0

M

Phương pháp này được sử dụng rất nhiều trong phân tích lượng vết các nguyên tố kim loại trong các mẫu khác nhau, đặc biệt là các loại mẫu có thành phần vật lý, hóa học phức tạp, các mẫu quặng, đa kim

3 Phương pháp đồ thị không đổi

Nguyên tắc của phương pháp này là muốn xác định một nguyên tố nào

đó, trước hết phải xây dựng một đường chuẩn như trong phương pháp đường chuẩn Đường chuẩn này được gọi là đường chuẩn cố định và được dùng lâu dài Như vậy muốn xác định nồng độ Cx chưa biết ta phải chuyển các giá trị

Ix1 tương ứng đó về giá trị Ixo của đường chuẩn cố định để xác định Cx

Phương pháp đồ thị không đổi rất phù hợp với phép phân tích hàng loạt mẫu từ ngày này qua ngày khác Vì trong mỗi ngày phân tích chúng ta không phải ghi phổ lại của toàn bộ dãy mẫu đầu nên tiết kiệm được thời gian, mẫu chuẩn Nhưng nó cũng có hạn chế như phương pháp đường chuẩn

4 Phương pháp dùng một mẫu chuẩn

Khi có mẫu chuẩn: ta chỉ cần đo I1 mẫu chuẩn của mẫu phân tích đã biết có nồng độ C1 và Ix của chất phân tích Sau đó tính Cx của chất phân tích

Nghĩa là chúng ta có: Với mẫu phân tích: Ix = a.Cx

Với mẫu đầu: I1 = a.C1, suy ra Cx = Ix.C1/ I1

Khi không có mẫu chuẩn: Ta tiến hành tương tự như phương pháp thêm, chỉ khác không cần pha một dãy chuẩn Nhưng có một điều cần chú

ý là ∆C1 thêm vào và các giá trị Cx phải nằm trong vùng tuyến tính của phương pháp

1.4 Các phương pháp xử lý mẫu xác định kim loại [5]

Xử lí mẫu là quá trình hoà tan và phân huỷ, phá huỷ cấu trúc của chất mẫu ban đầu được lấy từ đối tượng, để giải phóng và chuyển các chất cần xác

định về một dạng đồng thể phù hợp (ví dụ dạng dung dịch) cho một phép đo đã chọn để xác định hàm lượng của chất mà chúng ta mong muốn

Việc xử lý mẫu phân tích được thực hiện theo rất nhiều kỹ thuật có nguyên lý, cơ chế vật lý và hóa học có khi rất khác nhau, tùy theo mỗi loại mẫu và yêu cầu của phương pháp phân tích

Các phương pháp xử lý mẫu đã và đang được sử dụng bao gồm:

1.4.1 Phương pháp vô cơ hóa ướt

Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ hở, bình Kendan, ống nghiệm, cốc,… thường từ vài giờ đến hàng chục giờ tùy loại mẫu và bản chất của các

chất, còn nếu trong lò vi sóng thì chỉ cần 30-50 phút

Ưu - nhược điểm

Hầu như không bị mất các chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng Nhưng thời gian phân hủy mẫu rất dài, trong điều kiện thường, tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, nhất là trong các hệ hở Dễ bị nhiễm bẩn khi xử lý trong hệ hở, do môi trường hay axit dùng và phải đuổi axit dư lâu, nên dễ bị nhiễm bẩn, bụi vào mẫu

1.4.1.2 Xử lý bằng dung dịch kiềm mạnh đặc nóng

Dùng các dung dịch kiềm mạnh đặc nóng (NaOH, KOH 15-20%), hay hỗn hợp của kiềm mạnh và muối kim loại kiềm (NaOH + NaHCO3), hay một

kiềm mạnh và peroxit (KOH + Na2O2) nồng độ lớn (10-20%), để phân hủy mẫu phân tích trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan hay trong hộp kín, hoặc trong lò vi sóng

Lượng dung dịch phân hủy: cần lượng lớn từ 8 - 15 lần lượng mẫu

Thời gian phân hủy mẫu: từ 4 - 10 giờ trong hệ hở Còn trong trong hệ lò

vi sóng kín chỉ cần thời gian 1 - 2 giờ

Nhiệt độ phân hủy là nhiệt độ sôi của dung dịch kiềm Nó thường nằm trong khoảng 150-200oC

* Ưu - nhược điểm

Kỹ thuật này cũng có ưu điểm là hầu như không làm mất chất phân tích, nhất là các nguyên tố có hợp chất dễ bay hơi và các nền của mẫu dễ tan trong kiềm

Nhược điểm là tốn rất nhiều kiềm tinh khiết cao, khả năng gây nhiễm bẩn dễ xảy ra, lượng kiềm dư nhiều, sau xử lí xong phải loại hết nhưng rất khó khăn và và dễ dàng nhiễm bẩn, mất thời gian cô đặc mẫu Nên cách này chỉ được dùng cho một số trường hợp, mà cách xử lí axit cho kết quả

không tốt

1.4.2 Phương pháp vô cơ hóa khô

Kỹ thuật xử lý khô (tro hóa khô) là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong lò nung ở một nhiệt độ thích hợp (450-750oC), song thực chất đây chỉ là bước đầu tiên của quá trình xử lý mẫu Vì sau khi nung, mẫu bã còn lại phải được hòa tan (xử lý tiếp) bằng dung dịch muối hay dung dịch axit phù hợp, thì mới chuyển các chất cần phân tích trong tro mẫu vào dạng dung dịch, để sau đó xác định nó theo một phương pháp đã chọn Khi nung, các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy thành CO2 và nước

Thời gian nung có thể từ 5-12 giờ tùy thuộc vào mỗi loại chất mẫu, chất phân tích, cấu trúc, dạng liên kết, loại hợp chất của các chất trong mẫu