Xác định kẽm, cađimi trong tỏi và thuốc chế biến từ tỏi bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

ông cuộc công nghiệp hoá ở nước ta đ• tiến hành được hơn10 năm và đ• đạt được những thành tựu lớn, bộ mặt cả đất nước đang thay đổi từng ngày, mỗi ngày một hiện đại hơn, một rực rỡ hơn. Tuy nhiên, điều tất yếu gắn liền với quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước là sự ô nhiễm môi trường từ các nguồn nước, khí thải của các nhà máy, xí nghiệp, mà một trong những loại ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng là sự ô nhiễm các kim loại nặng. Phần lớn chúng là những nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của động vật và con người, tuy nhiên với nồng độ lớn như hiện nay một số nguyên tố sẽ xâm nhập vào cơ thể với một lượng quá lớn, vượt giới hạn cho phép và có thể gây ra sự nhiễm độc nguy hiểm. Chính vì vậy, việc phân tích, xác định nồng độ, hàm lượng của các nguyên tố này trong môi trường, mà đặc biệt là trong các mẫu thực phẩm, rau quả - một nguồn gây nhiễm độc chính cho con người - là một việc làm vô cùng cần thiết để bảo đảm sức khoẻ của con người. Vì mục tiêu này, GS -TS Phạm Luận đ• giao đề tài và hướng dẫn em hoàn thành bản khoá luận: ”Xác định kẽm, cađimi trong tỏi và thuốc chế biến từ tỏi bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử”.

mở đầu

Công cuộc công nghiệp hoá ở nớc ta đã tiến hành đợc hơn10 năm và đã

đạt đợc những thành tựu lớn, bộ mặt cả đất nớc đang thay đổi từng ngày, mỗingày một hiện đại hơn, một rực rỡ hơn Tuy nhiên, điều tất yếu gắn liền vớiquá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc là sự ô nhiễm môi trờng từcác nguồn nớc, khí thải của các nhà máy, xí nghiệp, mà một trong những loại

ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng là sự ô nhiễm các kim loại nặng Phần lớnchúng là những nguyên tố vi lợng rất cần thiết cho sự sinh trởng và phát triểncủa động vật và con ngời, tuy nhiên với nồng độ lớn nh hiện nay một sốnguyên tố sẽ xâm nhập vào cơ thể với một lợng quá lớn, vợt giới hạn chophép và có thể gây ra sự nhiễm độc nguy hiểm

Chính vì vậy, việc phân tích, xác định nồng độ, hàm lợng của cácnguyên tố này trong môi trờng, mà đặc biệt là trong các mẫu thực phẩm, rauquả - một nguồn gây nhiễm độc chính cho con ngời - là một việc làm vôcùng cần thiết để bảo đảm sức khoẻ của con ngời Vì mục tiêu này, GS -TSPhạm Luận đã giao đề tài và hớng dẫn em hoàn thành bản khoá luận: ”Xác

định kẽm, cađimi trong tỏi và thuốc chế biến từ tỏi bằng phơng pháp phổ hấpthụ nguyên tử”

chơng 1

tổng quan 1.1 Giới thiệu về tỏi và thuốc chế biến từ tỏi

Tỏi (tên khoa học là allium sativum) là loài thực vật thân thảo, họ báchhợp, là một loại gia vị đợc a thích và không thể thiếu trong một số món ăncủa dân tộc Việt Nam cũng nh của rất nhiều các dân tộc khác trên thế giới.Không chỉ có vậy, ăn tỏi còn có tác dụng phòng và chữa một số loại bệnhnhất định theo kinh nghiệm của y học dân gian Gần đây, nhờ những côngtrình nghiên cứu của các nhà khoa học mà chúng ta hiểu sâu sắc hơn vềnguyên nhân cũng nh cơ chế chữa bệnh của củ tỏi Mặc dù vậy, những côngdụng này của tỏi đã đợc biết đến từ hơn 3000 năm trớc

- Khoáng vi lợng: I, Se, Ge, Zn

Ngoài ra, tỏi còn chứa các enzim nh aliinaza, peroxidaza, nyroxidaza và một

số hoạt chất khác nh scordinin, S allylcystein, S allylmecaptocystein,  Glutamin

-1.1.2 Tính chất sinh học và công dụng [1],[2],[3],[4],[24]

Ngoài công dụng là một gia vị đợc a thích thì tỏi còn có nhiều tácdụng dợc lý khác mà tiêu biểu là:

- Tác dụng kháng khuẩn: Tỏi là một chất kháng sinh đa năng với phổkháng khuẩn rất rộng, có khả năng ức chế tới hơn 70 loại vi khuẩn Ngời ta

đã xác minh rằng diallyldisulfide, diallyltrisulfide, ajoene và một số hoạtchất chứa lu huỳnh khác là các hoạt chất chủ yếu có tính kháng khuẩn trongtỏi Ngoài ra tỏi còn tính kháng nấm, kháng siêu vi, kháng kí sinh trùng vàcòn có thể ngăn ngừa đợc cảm cúm, một số bệnh đờng ruột, đờng hô hấp

- Tỏi còn có thể tăng cờng hệ miễn dịch, phòng chống nhiễm trùng, bảo

vệ màng tế bào, chống các tổn thơng của nhiễm sắc thể

- Một tác dụng đáng lu ý nữa của tỏi là khả năng điều hoà huyết áp và

điều hoà cholesterol huyết, tryglycerid huyết của tỏi Chính vì vậy, tỏi đóngvai trò quan trọng trong các chức năng bảo vệ tim mạch, giúp phòng chốngcác chứng xơ vữa động mạch

- Ngoài những tác dụng trên, tỏi còn có khả năng điều hoà huyết vàchống sinh huyết khối, giúp phòng chống các bệnh về tim mạch, nhất là độtquỵ, nhồi máu cơ tim Tác dụng này tơng tự nh aspirin nhng lại không gâyphản ứng phụ

Ngời ta cũng đã xác minh đợc các hoạt chất chủ yếu có trong tỏi nh S allylcystein(SAC), S - allylmecaptocystein ( SAMC), diallyldisulfide(DAB) giúp làm chậm các quá trình lão hoá cũng nh phòng chống các hộichứng ung th, nhất là ung th tiền liệt tuyến Hoạt chất ajoene còn có tác dụng

-ức chế một số tác nhân gây đột biến gen, giúp ngăn chặn tiến trình gây khối

u và ung th

Có thể nói, tỏi là một dợc liệu thiên nhiên quí giá, những công dụngcủa nó đối với cuộc sống là khó kể hết Chính vì vậy mà việc trồng và sửdụng tỏi ngày càng đợc mở rộng ra trên phạm vi toàn thế giới Các đề tàinghiên cứu về tỏi nhằm tìm ra những khả năng chữa bệnh khác cũng đang đ-

ợc các nhà khoa học hết sức quan tâm Các công trình gần đây nhất đã công

bố những tác dụng dợc lí của tỏi là do diallydisulfide, vinyldithiin, ajoene ,

đây là những chất đợc tạo thành do sự chuyển hoá của alicin (C6H10OS2) khitiếp xúc với không khí Mặc dù có những tác dụng lớn nh vậy nhng chínhnhững hợp chất này lại tạo nên một mùi rất khó chịu khi ăn tỏi Vì vậy cácnhà khoa học đã nghiên cứu để tạo ra một số loại thuốc chế biến từ tỏi màvẫn đảm bảo đợc những đặc tính u việt của nó nh: Viên bao Dogarlic, viênnén Dogarlic, Garlic - T Tỏi đợc dùng làm thuốc dới dạng tinh dầu (garlicoil) chứa hai hoạt chất chính là allicin có mùi đặc trng của tỏi tơi và aliinkhông mùi Bằng công nghệ tiên tiến , ngời ta đã khử mùi của allicin màkhông làm mất tính trị liệu của nó Nh vậy là, những ngời sợ mùi tỏi vẫn cóthể nhận đợc những đặc tính quý giá của tỏi - một vị thuốc kì diệu

1.2 Giới thiệu về các nguyên tố kẽm, cađimi

1.2.1 Trạng thái thiên nhiên và phơng pháp điều chế [6], [7], [8], [25]

Trong tự nhiên Zn là nguyên tố tơng đối phổ biến (nó chiếm khoảng0,008% khối lợng vỏ quả đất) còn cađimi kém phổ biến hơn nhiều Khoángvật phổ biến nhất của kẽm là sphalerit (ZnS), calamin (ZnCO3), ngoài ra nócòn thờng gặp cùng với khoáng galenit (PbS) Đối với cađimi, trong tựnhiên, ngời ta thờng gặp nó lẫn trong các quặng của kẽm và trong đó, hàmlợng của cađimi thay đổi rất nhiều.Thông thờng trong các quặng sphalerit

và calamin, cađimi chiếm từ 0,1 tới 0,5% Quặng chính của cađimi làgreenockite (CdS), nằm lẫn trong sphalerit, ngoài ra nó có thể đợc tìm thấytrong nớc của một số mỏ than

Một trong những nguyên liệu chính để luyện kẽm là quặng sphalerit.Ngời ta nung tinh quặng và thu đợc ôxít kẽm ZnO Sau đó khử bằng thancốc sẽ thu đợc kẽm kim loại Để tinh chế, ngời ta hoà tan sản phẩm thu đợcvào H2SO4 rồi điện phân dung dịch ZnSO4

Cađimi thờng đợc đợc điều chế từ bã thải của công nghiệp sản xuấtkẽm bằng cách chế hoá chúng với H2SO4, sau đó dùng kẽm đẩy cađimi kimloại ra Để thu đợc cađimi tinh khiết, ngời ta cũng hoà tan sản phẩm thu đợctrong H2SO4 và điện phân

1.2.2 Tính chất lý học [6],[7]

Kẽm, cađimi là những kim loại màu trắng bạc nhng trong không khí

ẩm, chúng dần dần bị bao phủ bởi màng ôxít nên mất ánh kim ở nhiệt độ

cũng mềm, dễ rèn, dễ kéo sợi Chúng đều là những kim loại dễ nóng chảy và

dễ bay hơi (bảng 1a, 1b)

Là những nguyên tố đứng cuối cùng trong dãy nguyên tố d, nhóm IIBcủa bảng hệ thống tuần hoàn, kẽm, cađimi đều là những nguyên tố tơng đốihoạt động hoá học và có trạng thái ô xi hoá cao nhất là +2

Bảng 1a: Một số đặc điểm của kẽm và cađimi

Bảng 1b: Các hằng số vật lí quan trọng của kẽm và cađimi.

Kim loại Nhiệt độ nóngchảy(oC) Nhiệt độ sôi (0C) Tỷ khối Độ dẫn điện

4Zn + 10 HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

- Riêng kẽm có thể tan dễ dàng trong dung dịch kiềm giải phóng H2 thểhiện tính lỡng tính

Zn + 2H2O + OH- = [ Zn(OH)4]2- + H2

1.2.3.2 Hợp chất của Zn(II) và Cd(II)

* Oxít MO: Cả ZnO và CdO đều là những chất khó nóng chảy, hơi rất độc,

ở nhiệt độ thờng ZnO màu trắng còn CdO có các màu từ vàng đến nâu Cảhai ôxit không tan trong nớc mà tan trong dung dịch axit ZnO còn tan trongdung dịch kiềm và CdO chỉ tan trong dung dịch kiềm nóng chảy

CdO + 2KOH (nóng chảy) = K2CdO2 + H2O

ZnO +2 KOH = K2ZnO2 + H2O

ZnO đợc dùng để chế tạo bột màu trắng cho sơn, hay dùng để làm chất

độn cao su

* Hidroxít: Hidroxit các nguyên tố Zn, Cd đều có dạng kết tủa trắng nhầykhông tan trong nớc, dễ tan trong axit Riêng Zn(OH)2 tan trong kiềm mạnhtạo phức hidroxozincat

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]

Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính chất lỡng tính nh Zn(OH)2: nó không tantrong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy

Cả hai hidroxit đều tan trong dung dịch NH3 tạo phức amoniacat

M(OH)2 + 4NH3 + 2H20 = [M(NH3)4](OH)2

* Muối: Đa số các muối của Cd(II ), và Zn (II) đều không có màu Cácmuối sunfat, nitrat của các nguyên tố này đều tan tốt trong nớc Chỉ có muốisunfua, cacbonat của chúng là ít tan trong nớc

Các muối Zn(II), Cd(II) clorua bị hidrat hoá tạo nên những axit tơng đốimạnh

ZnCl2 + 2H2O = H2[Zn(OH)2Cl2]

Do vậy dung dịch ZnCl2 đặc thờng đợc dùng để đánh sạch sắt, thép trớc khihàn

FeO + H2[Zn(OH)2Cl2] = Fe[Zn(OH)2Cl2] + H2O

Ion Zn2+ và Cd2+ tạo nên nhiều phức chất Những ion phức thờng gặp là[ZnX4]2-, [CdX4]2- (trong đó X = Cl-, Br-, I-, CN-), [Zn(NH3)4]2-, [Cd(NH3)4]2-,[Zn(NH3)6]2+, [Cd(NH3)6]2+

1.2.4 Tính chất sinh học [5], [21], [23]

Kẽm chỉ đứng sau sắt trong số những nguyên tố lợng vết thiết yếu nhấtcủa cơ thể con ngời với tổng lợng lên tới 2-3 g trong cơ thể và nhu cầu kẽmhàng ngày của một ngời trung bình khoảng 20 - 45 mg Phân bố của kẽmkhông đồng đều, nhiều ở tinh hoàn, sau đó là tóc, xơng, gan, thận, da và não.

Đặc điểm của kẽm là: không có dự trữ trong cơ thể, có nửa đời sống sinh họcngắn (12,5 ngày) trong các cơ quan nội tạng nên dễ bị thiếu nếu khẩu phần

ăn không đợc cung cấp đầy đủ Các vai trò chính của kẽm:

- Tham gia vào cấu tạo các enzim trong đó có trên 200 enzim lệ thuộckẽm là những enzim chủ yếu nh men oxi hoá khử, men vận chuyển, menthuỷ phân, men cacboxypeptitdaz hay men dehidrogenaz

- Kẽm có vai trò điều hoà chuyển hoá lipit và ngăn ngừa mỡ hoá gan

- Kẽm tham gia vào chức phận tạo máu, vai trò này của kẽm quan trọngkhông kém vai trò của sắt Qua hàm lợng kẽm, ngời ta còn có thể đánh giá sựsuy dinh dỡng ở tuổi đang phát triển

- Ngoài ra kẽm còn rất cần thiết cho sự biệt hoá tế bào và sự ổn địnhmàng.Thiếu kẽm, quá trình tổng hợp AND và quá trình sao chép trong tế bào

bị suy yếu Thiếu kẽm trong quá trình mang thai gây hiện tợng đứt đoạn quátrình nhân đôi ở các tế bào phôi ở động vật bị thiếu kẽm, xảy ra các dị tật ởnão, mặt, hệ thần kinh, tim, lách, xơng và hệ sinh dục, tiết niệu

chung, kẽm đóng vai trò rất quan trọng Và cũng chính vì không có dự trữ màcơ thể đòi hỏi chúng ta phải cung cấp kẽm hàng ngày qua các thực phẩm nhngũ cốc, đậu đỗ hay gan, lòng đỏ trứng gà

và thực vật (khoảng 1 ppm) và vai trò sinh học của nó vẫn còn là vấn đề đang

đợc tranh cãi Tuy nhiên các nghiên cứu gần đây thờng tập trung vào xác

định độc tính của cađimi đối với cơ thể ở mọi dạng tồn tại, cađimi đều rấtnguy hiểm, chỉ cần một lợng 30 - 40 mg cũng đủ để gây chết ngời Do mỗilần lợng cađimi thải ra khỏi cơ thể con ngời rất chậm (0,1% 1 ngày đêm) nên

dễ diễn ra quá trình ngộ độc mạn tính Những triệu chứng sớm nhất của nó lànhững tổn thất ở thận và hệ thần kinh, rối loạn chức năng các cơ quan sinh

dục và rối loạn các chức năng phổi Đặc biệt, cađimi còn phá huỷ tuỷ xơngdẫn đến ung th.

tóc trong đó, lợng cađimi trong tóc đợc sử dụng nh một chỉ tiêu đánh giánhiễm độc cađimi

Lợng cađimi xâm nhập vào cơ thể con ngời chủ yếu qua đờng ăn uốngnhững thực phẩm có chứa cađimi Tuy nhiên, lợng cađimi mà chúng ta nhận

đợc nhiều nhất là từ thực phẩm có nguồn gốc thực vật Vấn đề là ở chỗcađimi rất dễ dàng chuyển từ đất lên cây cối, thực vật hấp thụ tới 70% cađimi

từ đất, còn 30% trong không khí Do cađimi ngày càng đợc sử dụng nhiềutrong công nghiệp nên sự ô nhiễm cađimi hiện nay đã bằng đúng với giới hạncho phép (theo đánh giá của tổ chức y tế thế giới WHO)

Nh vậy nhờ khả năng thâm nhập vào thực vật qua đất và rễ mà cađimi

dễ dàng lọt vào chuỗi thực phẩm gây nhiễm độc, nguy hại nghiêm trọng đếnsúc khoẻ con ngời Chính vì vậy, chúng ta nhận thấy vấn đề cấp bách hiệnnay là phân tích, xác định hàm lợng cađimi trong những sản phẩm nôngnghiệp, qua đó góp phần kiểm tra đảm bảo chất lợng thực phẩm, tránh sựnhiễm độc cađimi

1.3 Các phơng pháp xác định Kẽm và Cađimi

Các phơng pháp và kĩ thuật phân tích ngày càng đợc phát triển và hoànthiện, để phục vụ cho phân tích định tính (phát hiện), phân tích định l-ợng Căn cứ theo mức độ và khả năng ứng dụng ngời ta chia thành hai nhóm:

tr-ớc hết cần cân chính xác một lợng mẫu đem hoà tan thành dung dịch sau đó

kết tủa chất cần phân tích Tiến hành lọc, rửa, sấy và nung kết tủa ở nhiệt độthích hợp ta đợc chất cần phân tích ở dạng hợp chất bền có thành phần xác

định Căn cứ vào khối lợng kết tủa và thành phần hoá học của nó ta sẽ xác

định đợc hàm lợng chất cần phân tích trong mẫu

Với kẽm, ngời ta cho kết tủa ZnS ở pH 2-3 Giống nh vậy, CdS kết tủamàu vàng trong môi trờng axit cũng thờng đợc sử dụng để định lợng cađimitheo phơng pháp này

Phơng pháp phân tích khối lợng cho độ chính xác cao, tuy nhiên đòi hỏithời gian và một số thao tác phức tạp Hơn nữa, đây là phơng pháp phân tích nhằm xác định lợng lớn nên không đợc sử dụng trong xác định lợng vết

1.3.1.2 Phơng pháp phân tích thể tích[10], [11]

Đây là phơng pháp xác định hàm lợng chất dựa trên sự đo thể tích dungdịch thuốc thử đã biết nồng độ chính xác khi cho tác dụng vừa đủ với một l -ợng chất định phân Thời điểm thuốc thử tác dụng vừa đủ với lợng chất địnhphân - ta đợc điểm tơng đơng - đợc xác định bởi những chất chỉ thị phù hợp Trong phơng pháp này, kẽm và cađimi thờng đợc xác định bằng sự tạophức complexonat với EDTA, chỉ thị ETOO ở pH = 10

Phơng pháp phân tích thể tích có u điểm là nhanh chóng và dễ thực hiệntuy nhiên cũng giống nh phơng pháp phân tích khối lợng, phơng pháp nàycũng không đợc sử dụng trong phân tích lợng vết, vì phải thực hiện quá trìnhlàm giàu phức tạp

điện cực đó

Ngày nay các phơng pháp cực phổ hiện đại nh cực phổ sóng vuông,cực phổ xung đã đạt tới độ nhạy 10-7M

Cực phổ là phơng pháp rất phù hợp khi xác định lợng vết cađimi dùtrong nền axit, kiềm hay trung tính

Sử dụng nền NH3 + NH4Cl (0,8 M), ghi thế trong khoảng từ -1V đến-1.25V với tốc độ quét thế 5mV/s (theo chiều âm), trong khoá luận tốtnghiệp: ” Xác định hàm lợng kẽm trong hợp kim đồng bằng phơng pháp cựcphổ xung vi phân”, Trần Ngọc Phú đã thu đợc kết quả : Trong 1g hợp kim

đồng (chìa khoá Việt Tiệp) hàm lợng Zn là 0,1365g, chiếm 13,65%[17]

1.3.2.1.2 Phơng pháp Von-Ampe hoà tan [9], [14], [15]

-9 M), độ chính xác 5%, đợc thực hiện qua 2 giai đoạn:

dạng kim loại hoặc hợp chất khó tan Nguyên tố cần xác định đợc tập trunglên cực nhờ điện phân ở thế một chiều không đổi trong một thời gian xác

định từ dung dịch mẫu đợc khuấy liên tục Thời gian điện phân phụ thuộc vàonồng độ chất phân tích và kích thớc cực làm việc Sau đó dừng khoảng 15-60giây Ngừng khuấy dung dịch nhng thế điện phân vẫn giữ nguyên Đây làgiai đoạn để kết tủa phân bố đều trên điện cực

- Giai đoạn hoà tan: kết tủa trên điện cực đợc hoà tan bằng cách phâncực catôt hoặc anốt Tuỳ thuộc giai đoạn này mà ta có phơng pháp Von-Ampe hoà tan catốt hay Von-Ampe hoà tan anôt

Sử dụng phơng pháp này để xác định kim loại nặng trong lơng thực,thực phẩm, điện phân làm giàu ở thế Eđp = -1,2 V vs SCE trong 4-6 phút đểxác định cađimi, ở thế -1,4 V vs SCE trong 4-5 phút để xác định kẽm, các tácgiả Lê Lan Anh, Lê Trờng Giang, Đỗ Việt Anh và Vũ Đức Lợi đã thu đợc kếtquả: Trong mẫu thức ăn của gà (Gà - HMG), hàm lợng cađimi ở dới giới hạnxác định của phơng pháp còn của kẽm là 44,5 ppm Trong mẫu ngô, hàm l-ợng cađimi là 0,196 ppm, Zn là 25,1 ppm [29]

Cũng với phơng pháp này, phân tích trực tiếp các kim loại nặng trong nớcbiển Thái Bình Dơng, tác giả Lê Lan Anh cùng cộng sự đã thu đợc kết quả là

0,24, 0,18 g Cd/ l và 11,21, 7,89 g Zn/l đối với các mẫu Tm 1-2, Tm 3-11[30].

1.3.2.2 Các phơng pháp phân tích quang học

1.3.2.2,1 Phơng pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) [13]

Phổ phát xạ nguyên tử là sản phẩm sinh ra do sự tơng tác của các nguyên

tử tự do ở trạng thái khí với một nguồn năng lợng nhiệt, điện phù hợp Đây là phơng pháp có độ nhạy cao, từ n.10-3% đến n.10-4% Đặc biệt, vớinguồn kích thích phổ plasma cao tần cảm ứng (ICP) có thể đạt tới độ nhạy

trong các đối tợng mẫu khác nhau với sai số dơí 10%

Các tác giả Nguyễn Văn Định, Dơng ái Phơng, Nguyễn Văn Đến đãphân tích các kim loại tạp chất trong mẫu kẽm tinh luyện với hàm lợng thiếc(Sn) là lớn nhất, tới 0,007%, sai số tuyệt đối mắc phải là 0,003%, hàm lợngniken (Ni) là nhỏ nhất với 0,0005% và sai số là 0,0002%, hàm lợng cađimi là0,003% (sai số 0,002% ) [19]

1.3.2.2.2 Phơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)[13]

Đây là một phơng pháp đợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khácnhau, để phân tích các kim loại có phổ hấp thụ nguyên tử và cả những hợpchất hữu cơ hay các anion không có phổ hấp thụ nguyên tử

Khi kích thích một đám hơi nguyên tử tự do bằng một chùm sáng cónhững buớc sóng xác định, có độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặctrng của các nguyên tố đó thì những nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các tia sóngnày và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó Đo cờng độ vạch phổ, chúng ta

sẽ xác định đợc nồng độ nguyên tố có trong mẫu

Để so sánh hai phơng pháp phân tích: Von-Ampe hoà tan và hấp thụnguyên tử, các tác giả Lê Lan Anh, Lê Trờng Giang, Đỗ Việt Anh và Vũ ĐứcLợi đã tiến hành xác định hàm lợng kim loại nặng trong lơng thực, thựcphẩm Đối với mẫu thức ăn của gà (Gà - HMG), trong Von-Ampe hoà tan,hàm lợng cađimi nằm dới giới hạn xác định của phơng pháp Trong khi đó,phép đo AAS cho kết quả là 0,250 ppm, hàm lợng kẽm cũng trong mẫu này

là 44,50 ppm so với 47,62 ppm của Von-Ampe hoà tan [29]

Sử dụng phơng pháp này để phân tích hàm lợng kẽm trong huyếtthanh, các tác giả Phạm Luận, Đặng Quang Ngọc, Lơng Thuý Quỳnh đãphân tích hàng nghìn mẫu và đa ra kết quả: lợng Zn trung bình trong huyếtthanh ngời bình thờng, ngời ung th và ngời mắc bệnh nhồi máu cơ tim là1,333 g/ml, 0,760 g/ml và 0,920 g/ml Nh vậy là hàm lợng kẽm tronghuyết thanh giảm đáng kể khi mắc hai bệnh này Sai số mắc phải <12% [31].

xác định kẽm bằng AAS, các nhà khoa học Pháp đã đa ra một kết quả tơng tựvới hàm lợng kẽm trong huyết thanh của các bệnh nhân nh trên là 0,83 +0,21 (SD)(g/ml) [26]

Cũng bằng phơng pháp này khi nghiên cứu xác định hàm lợng kim loạitrong máu và tóc công nhân khu gang thép Thái Nguyên, Phạm Luận cùngcác cộng sự đã thu đợc kết quả nh trong bảng 2:

Bảng 2: Hàm lợng kim loại trong máu và tóc công nhân khu

gang thép Thái Nguyên

(50 ngời) Nhóm đối chứng(115 ngời)Trong máu, huyết

1.3.2.2.3 Phơng pháp phổ hấp thụ phân tử UV - VIS [16], [25]

Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS là phổ do sự tơng tác của các điện tử hoátrị ở trong phân tử hay nhóm phân tử với chùm tia sáng kích thích (chùm tiasáng trong vùng UV-VIS ) tạo ra Nó là phổ của tổ hợp sự chuyển mức củacác điện tử liên kết, sự quay và sự dao động của phân tử

Cơ sở của phép đo định lợng UV-VIS là phơng trình :

A = k Cb

Trong đó A: Độ hấp thụ quang của phân tử chất

k: Hằng số thực nghiệm (bằng const trong cùng một điều kiện đo)b: Hằng số bản chất, (0<b1)

C: Nồng độ chất phân tích trong mẫu đo phổ

Phơng trình này đợc dựa trên định luật Lambe- Beer

Dithizone (diphenyldithiocacbazon) là thuốc thử tốt cho cả kẽm vàcađimi khi xác định bằng phơng pháp này với hệ số hấp thụ max rất cao(85.10-3)

trong CCl4 giới hạn pH thấp hơn và phức kẽm dithizonat có max= 535 nm.Cũng với dung dịch dithizon trong cloroform hoặc tetraclorua cacbon cađimi

đợc chiết từ pH = 6 -7 và phức cađimi dithzonat có max= 520 nm

Tác giả Dơng Quang Phùng và các cộng sự - khoa Hoá ĐHSPHN đãnghiên cứu các điều kiện tối u khi tạo phức giữa Zn(II), Cd(II) với PAR(4-(2-pyridylazo)- rezocxin) Kết quả cho thấy: pH tối u khi tạo phức của Zn(II) là11,3, Cd(II) là 10,5 PAR-Cd(II) có max= 493 nm, PAR-Zn(II) = 495 nm[19]

chơng II

Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu

2.1 Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu

Nh ta đã biết, từ xa xa tỏi đã đợc sử dụng nh một loại rau gia vị có khảnăng phòng và chữa nhiều loại bệnh Tuy nhiên, ngày nay khi những tácdụng dợc lí quý giá của tỏi đợc khoa học nghiên cứu và chứng minh mộtcách chắc chắn thì nhu cầu sử dụng tỏi và các thuốc chế biến từ tỏi của nhândân đã tăng rất cao Nghiên cứu, xác định hàm lợng kim loại nặng Zn, Cdtrong tỏi và các thuốc chế biến từ tỏi nhằm góp phần bảo vệ sức khoẻ cộng

đồng cũng nh bảo đảm chất lợng thực phẩm một vấn đề cần thiết hiện nay

-là nội dung và đối tợng của bản khoá luận này

2.2 Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu

Để thực hiện đề tài nêu trên bằng phơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử,dới sự hớng dẫn của GS- TS Phạm Luận, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứumột cách có hệ thống các vấn đề sau:

- Khảo sát các thông số máy của hệ thống F- AAS xác định Zn, Cd,

- Nghiên cứu chọn nền và môi truờng cho dung dịch đo phổ Zn, Cd,

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng lên phép đo phổ của Zn và Cd,

- Khảo sát vùng tuyến tính của phép đo,

- Đánh giá sai số và độ lặp lại của phơng pháp,

- Nghiên cứu điều kiện xử lí mẫu, và phân tích một số mẫu

- Từ việc nghiên cứu các vấn đề trên, chúng tôi sẽ lựa chọn các điều kiện

đo phù hợp và xây dựng một phơng pháp xác định lợng vết kẽm, cađimitrong tỏi và các thuốc chế biến từ tỏi bằng kĩ thuật AAS

2.3 Giới thiệu phơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử

những buớc sóng xác định, có độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặctrng của các nguyên tố phân tích thì những nguyên tử tự do đó sẽ hấp thụ cáctia sóng này và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó

Phơng trình cơ sở của phép đo định lợng các nguyên tố theo AAS:

A = aCb

Trong đó:

a: Hằng số thực nghiệm,

A: Cờng độ của vạch phổ hấp thụ,

C: Nồng độ nguyên tố trong mẫu đo phổ,

b: Hằng số bản chất, 0<b 1

Đối với mỗi vạch phổ  nhất định, trong những điều kiện đã đợc chọn thì a

= const Khi đó đo cờng độ vạch phổ ta sẽ xác định đợc nồng độ nguyên tốtrong mẫu

2.3.1 Nguyên tắc phép đo

Để thực hiện đợc phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố,cần phải thực hiện các quá trình sau:

- đa mẫu phân tích về trạng thái dung dịch phù hợp

- Quá trình hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu: là quá trình chuyển mẫu phântích từ trạng thái ban đầu (dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử

tự do Đám hơi nguyên tử tự do này chính là môi trờng hấp thụ bức xạ vàsinh ra phổ hấp thụ nguyên tử

- Chiếu chùm tia bức xạ đơn sắc đặc trng của nguyên tố cần phân tíchqua đám hơi nguyên tử tự do Khi đó các nguyên tử của nguyên tố cần xác

định sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó

- Thu toàn bộ chùm sáng, phân li và chọn một vạch phổ hấp thụ củanguyên tố cần nghiên cứu để đo cờng độ hấp thụ của nó Cờng độ đó chính làtín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử Trong một giới hạn nhất

định của nồng độ C, giá trị này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C củanguyên tố trong mẫu, A= aC

2.3.2 Trang bị của phép đo [13 ]

Để thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, hệ thống máy đo phảigồm các phần cơ bản sau:

- Nguồn phát tia bức xạ cộng hởng để chiếu vào môi trờng hấp thụ chứacác nguyên tử tự do của các nguyên tố phân tích Đó có thể là đèn catôt rỗng(HCL), đèn phóng điện không điện cực (EDL), hay nguồn phát bức xạ liêntục đã đợc biến điệu.

- Hệ thống nguyên tử hoá mẫu phân tích có hai kĩ thuật nguyên tử hoámẫu, đó là:

 Kĩ thuật nguyên tử hoá mẫu trong ngọn lửa đèn khí (F-AAS) Trong

kĩ thuật này ngời ta dùng năng lợng nhiệt của ngọn lửa đèn khí dể hoá hơi vànguyên tử hoá mẫu phân tích Vì vậy, mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên

tử hoá mẫu phụ thuộc vào đặc trng và tính chất của ngọn lửa đèn khí Nhiệt

độ ngọn lửa là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu phân tích

 Kĩ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa (ETA-AAS): là quátrình nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lợng nhiệt củadòng điện công suất lớn và trong môi trờng khí trơ Ưu điểm của kĩ thuật này

là độ nhạy rất cao (ppb) và tốn ít mẫu

- Máy quang phổ: là bộ đơn sắc có nhiệm vụ thu, phân li và chọn vạchphổ cần đo, hớng vào nhân quang điện để phất hiện tín hiệu hấp thụ AAS củavạch phổ

một điện kế, máy tự ghi píc của vạch phổ hay bộ hiện số digital, hệ thốngmáy tính

l-ợng vết là do những u điểm nổi bật của nó, đó là:

- Một u điểm lớn nữa của phép đo là tốn ít mẫu, ít thời gian cũng nh hoáchất tinh khiết để làm giàu mẫu tránh đợc sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lí quanhững giai đoạn phức tạp Đặc biệt, phơng pháp này cho phép phân tích hàngloạt mẫu với thời gian ngắn

- Tuy nhiªn bªn c¹nh nh÷ng u ®iÓm, phÐp ®o AAS còng cã mét nhîc

®iÓm lµ chØ cho biÕt thµnh phÇn nguyªn tè cña chÊt trong mÉu mµ kh«ng chØ

ra tr¹ng th¸i liªn kÕt cña nguyªn tè ë trong mÉu

2.4 Ho¸ chÊt vµ thiÕt bÞ nghiªn cøu

- Níc cÊt hai lÇn b»ng m¸y cÊt níc GFL- 2102 cña §øc

chơng III

kết quả nghiên cứu và bàn luận

3.1 Khảo sát các điều kiện đo phổ của kẽm và cađimi

Thực chất của việc khảo sát các điều kiện đo phổ của Zn và Cd là tiến hànhnhững nghiên cứu , thí nghiệm để tối u hoá các điều kiện phân tích và xây dựngmột quy trình phân tích cụ thể theo kĩ thuật F - AAS Công việc này bao gồm:

3.1.1 Khảo sát các thông số của máy đo phổ

3.1.1.1 Chọn vạch đo phổ

Vạch đo phổ với độ dài sóng i là yếu tố đặc trng cho mỗi nguyên tố, nó thểhiện khả năng hấp thụ những bức xạ có bớc sóng nhất định của nguyên tử Tuynhiên, mỗi nguyên tố thờng có một vài vạch phổ với những độ nhạy khác nhau.Theo W J Price, Zn và Cd có các vạch phổ nh trong bảng 3

Với đối tợng nghiên cứu là tỏi và các thuốc chế biến từ tỏi, hàm lợng Zn và

Cd chỉ tồn tại ở mức vi lợng, chính vì vậy chúng tôi chọn những vạch phổ có độnhạy cao, đó là 228,8 nm cho Cd và 213,9 nm cho Zn

3.1.1.2 Khảo sát ảnh hởng của một số nguyên tố có trong mẫu có vạch đo gần với vạch đo của nguyên tố phân tích

Với mỗi vạch phổ đặc trng của một nguyên tố phân tích, có thể có rất nhiều

các nguyên tố khác trong mẫu có những vạch phổ gần các vạch phổnày và nó có thể chen lấn hay gây nhiễu tới vạch phổ của nguyên tốphân tích làm cho việc đo cờng độ vạch phổ phân tích rất khó khăn vàthiếu chính xác Chính vì vậy, chúng tôi khảo sát mức độ ảnh hởng củamột số nguyên tố có trong mẫu có vạch đo gần với vạch đo đã chọncủa Zn và Cd

Đối với Zn (213.9 nm), các nguyên tố đó là Cu (213,85 nm),

Ni (213,86 nm), Fe (213,86 nm) và với Cd (228,8 nm) có các nguyên tố

Co (228,78 nm), Ni (228,71 nm) [32] Tuy đây là những vạch phổ kém nhạy

nhng để khẳng định xem chúng có ảnh hởng hay không, chúng tôi đã tiếnhành khảo sát và kết quả đợc chỉ ra trong các bảng 4a, 4b.

Bảng 4a Khảo sát ảnh hởng của các nguyên tố có vạch phổ gần

với vạch đo của Zn (213,90 nm).

Đèn catot rỗng (HCL) là nguồn phát tia bức xạ cộng hởng, nó chỉ phát

ra những tia phát xạ nhạy của nguyên tố kim loại đợc dùng làm catot rỗng.Mỗi đèn HCL đều có dòng điện giới hạn cực đại mà đèn có thể chịu đựng đ-

ợc, tuy nhiên giá trị thích hợp nhất khi sử dụng đèn là trong vùng từ 50

- 90 % giá trị cực đại Chúng tôi đã khảo sát cờng độ dòng đèn HCL của Zn

và Cd để xem xét mối quan hệ giữa cờng độ vạch phổ với cờng độ dòng đèn,

đồng thời chọn ra cờng độ dòng đèn thích hợp nhất cho hai nguyên tố Zn và

Cd Mẫu sử dụng là dung dịch Zn, Cd 1 ppm trong HCl 1% Kết quả đợc chỉ

ra ở bảng 5a, 5b