Phân tích hàm lượng bo trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp pha loãng đồng vị khối phổ plasma cao tần cảm ứng

Tuy nhiên, với khả năng liên kết với các gốc hydroxyl, protein, gluxit trong một số loại thực phẩm mà người sản xuất đã cho thêm các hợp chất của B như Borac, axít Boric vào một số loại

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN THỊ LIÊN

PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG BO TRONG MẪU THỰC PHẨM

BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHA LOÃNG ĐỒNG VỊ -

KHỐI PHỔ PLASMA CAO TẦN CẢM ỨNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2018

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN THỊ LIÊN

PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG BO TRONG MẪU THỰC PHẨM

BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHA LOÃNG ĐỒNG VỊ -

KHỐI PHỔ PLASMA CAO TẦN CẢM ỨNG

Chuyên ngành : Hóa phân tích

Mã số : 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

PGS.TS.TẠ THỊ THẢO PGS.TS.NGUYỄN THỊ KIM DUNG

Hà Nội – 2018

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn đến:

PGS TS Nguyễn Thị Kim Dung đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi cũng như luôn động viên tinh thần để em hoàn thành luận văn này

Đề tài cấp Bộ mã số ĐTCB.16/16/VCNXH (2016-2017) do Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam quản lý đã hỗ trợ kinh phí giúp em triển khai các nội dung nghiên cứu

Các cô chú, anh chị và các bạn đồng nghiệp trong Trung tâm phân tích, Viện Công nghệ xạ hiếm đã tạo điều kiện giúp đỡ, động viên trong suốt quá trình làm luận văn

Các thầy cô giáo giảng dạy tại khoa Hóa Học đặc biệt là các thầy cô Bộ môn Hóa phân tích trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội

đã truyền đạt cho em những kiến thức quý giá và bổ ích

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và các bạn học viên cao học khóa 26 chuyên ngành Hóa Phân tích đã luôn động viên, giúp đỡ và chia sẻ khó khăn cùng em

Do kiến thức của bản thân còn hạn chế, nên luận văn này còn nhiều sai sót

Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô để luận văn được hoàn thiện hơn

Học viên Nguyễn Thị Liên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan chung về thực phẩm 3

1.1.1 Định nghĩa chung về thực phẩm 3

1.1.2 Phân loại thực phẩm 3

1.1.3 Sự tích lũy B trong thực phẩm 3

1.2 Tổng quan về nguyên tố B 6

1.2.1 Trạng thái tồn tại 6

1.2.2 Tính chất lý-hóa học 7

1.2.3 Vai trò của B với cơ thể người 9

1.2.4 Độc tính và cơ chế gây độc 11

1.3 Các phương pháp phân tích xác định B 14

1.3.1 Các phương pháp phân tích quang học 14

1.3.2 Phương pháp phân tích điện hóa 17

1.3.3 Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng (ICP-MS) 18

1.3.4 Kỹ thuật pha loãng đồng vị 22

1.4 Các phương pháp xử lý mẫu thực phẩm để xác định B 27

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 29

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 29

2.2 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 29

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 29

2.2.2 Nội dung nghiên cứu 29

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu 30

2.3 Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm 30

2.3.1 Hóa chất 30

2.3.2 Dụng cụ 31

2.3.3 Thiết bị 31

2.4 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu, xử lý mẫu 32

2.4.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu 32

2.4.2 Phương pháp xử lý mẫu 33

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Lựa chọn các điều kiện phân tích B trên thiết bị ICP-MS 34

3.1.1 Chọn đồng vị phân tích 34

3.1.2 Chuẩn hóa số khối - (Tuning) 34

3.1.3 Các thông số vận hành thiết bị ICP-MS khi phân tích B 34

3.1.4 Tóm tắt các thông số vận hành thiết bị ICP-MS 39

3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép phân tích B bằng ICP-MS 39

3.2.1 Ảnh hưởng sự trùng lấn phổ của 12C+ lên tín hiệu 11B 39

3.2.2 Ảnh hưởng bởi hiệu ứng nhớ và thời gian rửa hệ thống 41

3.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình định lượng B bằng phương pháp pha loãng đồng vị (ID) 42

3.3.1 Thiết lập phương trình tính toán hàm lượng B bằng phương pháp ID 42 3.3.2 Ảnh hưởng của nền mẫu đến tỷ lệ đồng vị 10B/11B 43

3.3.3 Khảo sát lượng đồng vị 10B thêm vào mẫu 48

3.4 Đánh giá phương pháp 50

3.4.1 Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 50

3.4.2 Đánh giá hiệu suất thu hồi và độ lặp lại của phương pháp 51

3.4.3 Độ không đảm bảo đo 54

3.5 Quy trình phân tích mẫu thực tế 55

3.6 Kết quả phân tích mẫu thực tế 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC i

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Hàm lượng B trong một số loại thực phẩm 4

Bảng 1.2 Thành phần đồng vị tự nhiên của B 6

Bảng 1.3 Áp suất hơi của B phụ thuộc nhiệt độ 7

Bảng 1.4 Hàm lượng B bổ sung theo lứa tuổi 11

Bảng 2.1 Thành phần đồng vị trong dung dịch chuẩn 10B, 11B 31

Bảng 3.1 Khoảng giá trị khảo sát các thông số thiết bị ICP-MSt 35

Bảng 3.2 Các thông số cố định cho thiết bị ICP-MS 35

Bảng 3.3 Tín hiệu 10B,11B khi thay đổi công suất cao tần 36

Bảng 3.4 Thông số vận hành thiết bị ICP-MS 39

Bảng 3.5 Thành phần đồng vị 10B, 11B trong mẫu khảo sát 44

Bảng 3.6 Tỷ lệ MR10/11 trên nền mẫu trắng 44

Bảng 3.7 Tỷ lệ MR10/11 trong nền mẫu giò lụa 46

Bảng 3.8 Tỷ lệ MR10/11 trên nền mẫu bún 47

Bảng 3.9 Kết quả phân tích một số mẫu thực tế trên ICP-MS 48

Bảng 3.10 Kết quả khảo sát lượng đồng vị thêm trên nền mẫu chuẩn 49

Bảng 3.11 Giá trị LOD, LOQ của thiết bị 50

Bảng 3.12 Giá trị LOD, LOQ của phương pháp 51

Bảng 3.13 Độ thu hồi trên nền dung dịch chuẩn 52

Bảng 3.14 Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi trên nền mẫu thử 53

Bảng 3.15 Kết quả đánh giá độ lặp lại của phương pháp 53

Bảng 3.16 Kết quả phân tích hàm lượng B trong mẫu giò lụa, chả lụa 56

Bảng 3.17 Kết quả phân tích hàm lượng B trong mẫu bún, phở 57

Bảng 3.18 Tín hiệu 10B và 11B khi thay đổi nồng độ mannitol vi

Bảng 3.19 Kết quả phân tích bán định lượng một số mẫu giò và bún vi

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Đồ thị phân bố dạng tồn tại của B 7

Hình 1.2 Phản ứng tổng quát giữa B với hợp chất chứa nhóm hydroxyl 8

Hình 1.3 Phản ứng của B với D-mannitol trong dung dịch 9

Hình 2.1 Nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP-MS 32

Hình 3.1 Tín hiệu 10B, 11B phụ thuộc vào công suất cao tần 37

Hình 3.2 Độ sâu mẫu trên thiết bị ICP-MS 38

Hình 3.3 Sự thay đổi tín hiệu 10B và 11B theo nồng độ mannitol (0-0,25%) 40

Hình 3.4 So sánh tín hiệu nền khi thay đổi dung dịch rửa theo thời gian 41

Hình 3.5 Mối tương quan giữa MR10/11 và MIR10/11 trên nền mẫu trắng 45

Hinh 3.6 Mối tương quan giữa MR10/11 và MIR10/11 trên nền mẫu giò 46

Hình 3.7 Mối tương quan giữa MR10/11 và MIR10/11 trên nền mẫu bún 47

Hình 3.8 Sơ đồ quy trình phân tích B trong mẫu thực phẩm 55

Hình 3.9 Hàm lượng B trung bình trong các loại thực phẩm 58

BẢNG KÝ HIỆU CHỮ CÁI VIẾT TẮT

AES Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (Atomic Emission

Spectrometry) BBN, BHN Mẫu bún thu thập tại Bắc Ninh, Hà Nội

CBN, CHN Mẫu chả thu thập tại Bắc Ninh, Hà Nội

FAO Tổ chứ c nông lương thế giới (Food and Agriculture Organization) GHN, GBN Mẫu giò thu thập tại Bắc Ninh, Hà Nội

ICP-AES Phương pháp quang phổ phát xạ plasma cao tần cảm ứng

(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry)

ICP-MS Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng

(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)

ID-ICP-MS Phương pháp pha loãng đồng vị - khối phổ plasma cao tần cảm ứng

(Isotope Dilution-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)

LD Liều gây chết trung bình (medium letalisdosis-lethal dose)

LOD Giới hạn phát hiện (Limit of Detection)

LOQ Giới hạn định lượng (Limit of Quantitation)

MIR Tỷ lệ đồng vị theo thành phần khối lượng (Mass isotope ratio)

MR Tỷ lệ đồng vị dựa trên số đếm (Measure isotope ratio based on

counting) PBN, PHN Mầu phở thu thập tại Bắc Ninh, Hà Nội

RSD Độ lặp lại tương đối (Relative Standard Deviation)

UV-Vis Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử tử ngoại - khả kiến

(Ultraviolet Visible Spectrometry) WHO Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization)

MỞ ĐẦU

Thực phẩm là nguồn cung cấp dinh dưỡng chủ yếu cho con người qua con đường ăn uống Kinh tế ngày càng phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng tăng đặc biệt là nhu cầu về thực phẩm sạch, an toàn và đảm bảo sức khỏe trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được xã hội và người dân hết sức quan tâm Tuy nhiên, ở nước ta hiện nay quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa, hiện đại hóa nhanh chóng đã tạo ra sức ép lớn tới môi trường sống của người dân Nhu cầu về lương thực thực phẩm ngày càng tăng dẫn đến nhiều nhà sản xuất muốn tăng lợi nhuận đã

sử dụng các loại hóa chất, chế phẩm, phụ gia vào thực phẩm từ khâu sản xuất, chế biến, bảo quản làm cho thành phần dinh dưỡng trong thực phẩm và lượng hấp thụ vào cơ thể thay đổi dẫn đến những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người

Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO), Bo (Bor-B) được xếp vào các nguyên tố

vi khoáng thiết yếu với con người khi được hấp thụ một lượng phù hợp từ thực phẩm qua quá trình ăn uống Tuy nhiên, với khả năng liên kết với các gốc hydroxyl, protein, gluxit trong một số loại thực phẩm mà người sản xuất đã cho thêm các hợp chất của B như Borac, axít Boric vào một số loại thực phẩm thông qua quá trình chế biến với tác dụng kéo dài thời gian bảo quản, làm cho thực phẩm có vị ngon và dai hơn Khi hàm lượng thêm vào vượt quá liều hấp thụ của con người theo khuyến cáo,

B sẽ có những tác động tiêu cực đến sức khỏe [58] Chính vì vậy, từ năm 1953, ở Châu Âu đã nghiêm cấm các hành vi sử dụng các hợp chất của B làm phụ gia thực phẩm Tại Việt Nam, ngày 30/09/2001 Bộ Y tế đã ban hành quyết định 3742/QĐ-BYT về việc cấm sử dụng và tuyệt đối không được sử dụng Borac trong thực phẩm với bất cứ hàm lượng nào và cách thức nào [2]

Vì vậy việc điều tra, đánh giá chất lượng nguồn thực phẩm hiện nay có hay không chứa Borac, ở mức nồng độ nào, có ảnh hưởng đến sức khỏe hay không là rất quan trọng Tại Việt Nam, các phép thử nhanh (dùng test kit) để phát hiện thực phẩm có chứa Borac chỉ dừng lại việc xác định định tính và bán định lượng khi

nồng độ Borac đủ lớn Đối với những thực phẩm chứa lượng Borac thấp hầu như không xác định chính xác được

Vấn đề đặt ra là xây dựng một phương pháp mới có thể phát hiện và định lượng B trong thực phẩm đã được phát triển Khối phổ plasma cao tần cảm ứng (ICP-MS) là kỹ thuật phân tích đang được áp dụng để xác định B với nhiều tính năng ưu việt như độ nhạy cao, giới hạn phát hiện thấp, có thể kiểm soát đồng thời các đồng vị của B và dễ dàng kết hợp với kỹ thuật khác như pha loãng đồng vị để xác định chính xác hàm lượng B mà không cần sử dụng đến đường chuẩn và giảm thiểu được một số ảnh hưởng trong quá trình phân tích

Với những yêu cầu cấp thiết từ thực tế về việc định lượng Bor trong thực

phẩm, chúng tôi xây dựng đề tài mang tên: “Phân tích hàm lượng Bo trong mẫu

thực phẩm bằng phương pháp pha loãng đồng vị - khối phổ plasma cao tần cảm ứng” nhằm đóng góp một phương pháp mới trong việc phát hiện và định lượng

lượng vết B trong thực phẩm, góp phần kiểm soát vấn đề an toàn thực phẩm trong giai đoạn hiện nay, với các nội dung nghiên cứu cụ thể sau:

1 Xây dựng phương pháp pha loãng đồng vị - khối phổ plasma cao tần cảm ứng xác định hàm lượng B trong thực phẩm

2 Áp dụng phương pháp, phân tích một số mẫu thực tế

 Theo cách bảo quản: thực phẩm tươi, đông lạnh, đóng hộp…

 Theo cách chế biến: thực phẩm chưa qua chế biến, thực phẩm đã qua chế biến

 Theo mức độ quan trọng: thực phẩm chính (tinh bột), thực phẩm phụ (trái cây, bánh kẹo, nước, ngọt…)

1.1.3 Sự tích lũy B trong thực phẩm

Sự tích lũy B trong thực phẩm có thể đánh giá trên hai đối tượng thực phẩm Thứ nhất là sự tích lũy B trong các loại thực phẩm chưa qua chế biến, hay các thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên Axít Boric là hợp chất tự nhiên của B được tìm thấy trong các loại rau quả và nước uống Thông thường, thực phẩm có nguồn gốc thực vật được cho là nguồn giàu B Hàm lượng B trong một số loại thực phẩm của một

số nước đã được công bố bao gồm thực phẩm từ Mỹ, Phần Lan, Úc, Hàn Quốc, Singapore, Vương quốc Anh, Pháp và Thổ Nhĩ Kỳ [38] Nồng độ B trong nước đóng chai của một số nước dao động từ 0 ppm (Áo) đến 4,3 ppm (Mỹ) Đối với thực vật trên cạn hàm lượng B từ 2,3 đến 94,7 mg/kg mẫu khô, đối với động vật không xương sống và cá biển từ 0,5 đến 4 mg/kg mẫu khô Hàm lượng B tích lũy tự

nhiên trong thịt, cá, sữa không cao [47] Sau đây là một số kết quả xác định B trong một số loại thực phẩm được công bố tại Úc, Phần Lan, Mỹ và Đức [38]

Bảng 1.1 Hàm lượng B trong một số loại thực phẩm

Qua đó, có thể thấy được thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên là nguồn bổ sung

B cần thiết cho con người

Thứ hai, là sự tích lũy B trong các loại thực phẩm đã qua chế biến Nguyên nhân là các hợp chất của B từ lâu đã được coi là chất bảo quản thực phẩm và được thêm vào thông qua quá trình chế biến Borac và axít Boric là hai hợp chất quan trọng của B và là phụ gia thực phẩm tại một số quốc gia với mã số E285 Từ những năm 1870 việc thêm Borac vào thực phẩm đã được chú ý đến là một trong những cách tốt nhất để bảo quản một số loại thực phẩm như tôm cá, thịt, kem, bơ và bơ thực vật Nó được sử dụng tương tự như muối ăn và nó có trong món trứng muối của Pháp và Iran Trong khoảng thời gian này, B bao gồm cả axít Boric và Borac được xem là những hợp chất có ích Từ năm 1920 đến 1953 các nước công nghiệp cho sử dụng Borac và axít Boric làm chất bảo quản trong thực phẩm như sữa, thịt…

với nồng độ 0,2-0,5% Một số nước ở châu Á như Malaysia, Trung Quốc cũng đã

sử dụng axít Boric và Borac với mục đích tương tự Ngày 15 tháng 06 năm 2007, Hiệp hội người tiêu dùng Penang – Malaysia (CAP) đã công bố kết quả nồng độ axít Boric trong mẫu bánh bao trong khoảng từ 0,4 ppm đến 479,6 ppm [55]

Tại Việt Nam, cho đến những năm 1990 việc thêm Borac với vai trò bảo quản thực phẩm khá phổ biến Khi cho Borac vào các loại thực phẩm tinh bột như bún, miến, bánh đa, bánh tráng, phở,… Borac sẽ làm tinh bột có độ đặc cao, tăng tính dai, giòn của các loại sản phẩm Ngoài ra trong thực phẩm có nhiều protein như thịt, cá…lượng nước tồn tại khá lớn (65-80%) ở dạng tự do hay liên kết, khi thêm Borac thì sự liên kết này càng bền chặt, cấu trúc protein càng vững chắc làm tăng độ dai độ giòn, độ đàn hồi và có thể giữ nước ở mức tối đa làm cho sản phẩm tươi ngon và lâu bị ôi thiu [5]

Theo khảo sát của Viện vệ sinh y tế công cộng thực hiện trong ba năm (2003-2005) tại thành phố Hồ Chí Minh trên một số thực phẩm chế biến sẵn từ thịt,

cá như chả lụa, giò lụa, bò viên, cá viên chiên, mì sợi tươi, bánh su sê, bánh da lợn

ở các chợ, quầy bán lẻ, bán rong cho thấy có 135 trong tổng số 200 mẫu kiểm tra có

sử dụng Borac, chiếm tỷ lệ 67,5% Trong đó các mẫu chả lụa và mì sợi tươi có tỷ lệ

sử dụng Borac cao nhất, 100% mẫu giò chả kiểm tra năm 2004 và 100% mẫu mì sợi tươi kiểm tra năm 2005 có chứa Borac Theo thống kê cũng cho thấy mức độ thêm Borac vào thực phẩm ngày càng cao, năm 2003-2004 lượng Borac cho vào thực phẩm là 1000 – 3000 mg/kg, đến năm 2005 là 3000 mg/kg [3]

Tác giả Đỗ Thị Hòa và cộng sự [4] đã tiến hành khảo sát thực trạng sử dụng

Borac trong thực phẩm trên địa bàn quận Hai Bà Trưng và quận Đống Đa năm 2004-2005 Kết quả cho thấy, đối với nhóm thực phẩm là thịt đã chế biến thì 39,6% mẫu phát hiện có Borac tại các chợ của quận Đống Đa Tỷ lệ mẫu có Borac cao nhất

là giò lụa (46,6%), tiếp theo là chả quế (44%), chả nạc (mộc) thấp nhất (27,8%) Tỷ

lệ mẫu phát hiện có Borac tại các chợ của quận Hai Bà Trưng là 21,4%, trong đó tỷ

lệ cao cũng là giò lụa và chả quế (25%), sau đó đến giò bò và chả mỡ (21,4%) Đối với nhóm thực phẩm chế biến từ gạo, có từ 10-20% số mẫu có Borac Năm 2008,

theo khảo sát của Viện vệ sinh an toàn thực phẩm do Sở y tế Hà Nội chủ trì thì có đến 2/3 cửa hàng bày bán các sản phẩm được chế biến từ thịt có chứa Borac

Tại Bắc Ninh, theo điều tra năm 2003 của tác giả Nguyễn Khắc Từ và cộng

sự [8] thì trên 80% các đối tượng thực phẩm nghiên cứu có sử dụng Borac để bảo quản

Như vậy có thể thấy rằng việc cho thêm Borac vào quá trình chế biến là nguồn gây tích lũy B trong thực phẩm cao nhất có thể gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người

1.2.1 Trạng thái tồn tại

Bor khá hiếm trong vũ trụ và hệ mặt trời do sự tạo thành vết trong vụ nổ BigBang và trong khí quyển các ngôi sao Trong môi trường oxi cao của Trái đất, B thường được tìm thấy ở dạng bị oxi hóa hoàn toàn thành Borat Nồng độ trung bình của B trong lớp vỏ trái đất khoảng 17 ppm Trong đất đá với hàm lượng khoảng từ

10 – 300 mg B/kg, trong nước khoáng <0,01 mg/l đến 1,5 mg/l, nước biến từ 0,5 mg/l đến 9,6 mg/l Bor tích tụ trong thực vật thủy sinh và trên cạn nhưng không tích

kỳ bán rã của nó là 3,26500x10−22 s Sự phân đoạn đồng vị của bo được kiểm soát bởi các phản ứng trao đổi giữa axit B(OH)3 và anion Borat B(OH)-4 Khi nồng độ B,

nhiệt độ, pH và cơ chế phản ứng phù hợp có thể xảy ra sự phân đoạn của các đồng

vị B, thể hiện qua phương trình cân bằng:

11B(OH)3 + 10B(OH)4- = 10B(OH)3 + 11B(OH)4- (1.1) Trong dung dịch cũng tồn tại một trạng thái cân bằng phụ thuộc vào pH của dung dịch giữa B(OH)3 và B(OH)-4 theo phản ứng:

B(OH)3 + H2O = B(OH)4- + H+ (1.2) Hình 1.1 chỉ ra rằng, ở giá trị

pH cao (pH>11) và giá trị pH thấp

(pH<7) B tồn tại ở hai dạng chủ

yếu B(OH)4- và B(OH)3 Quá trình

phân đoạn này chỉ xảy ra khi dung

dịch có pH= 7-11 Như vậy trong

là thiếu hụt điện tử, có quỹ đạo p trống, trạng thái oxi hóa 3, 2, 1, -1, -5

Áp suất hơi của B phụ thuộc nhiệt độ được trình bày trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Áp suất hơi của B phụ thuộc nhiệt độ

Tính chất của B phụ thuộc nhiều vào mức độ tinh khiết và dạng tinh thể Trong điều kiện thường B rất trơ về mặt hóa học [6]

Người ta đã tìm ra được rất nhiều các hợp chất của B, trong đó axit Boric và Borac được xem là hai hợp chất chính có nhiều ứng dụng nhất của B [6]

Axit Boric (H3BO3) Borac (Na2B4O7.10H2O)

Trạng thái cân bằng giữa axit Boric và anion Borat phụ thuộc vào pH môi trường quy định tính chất hóa học đặc trưng của B trong dung dịch

Trong môi trường axit, ion B3+ có khả năng phản ứng với một số thuốc thử hữu cơ hình thành những muối nội phức khó tan hoặc tan có màu đặc trưng Với Alizarin S (C14H7O7SNa) tạo phức có màu tím, với curcumin (C21H20O6) tạo phức

có màu đỏ…Đây là trong những tính chất quan trọng được áp dụng để định lượng B trong thực phẩm bằng các phương pháp quang học

Ngoài ra, B còn có thể kết hợp với các hợp chất hữu cơ có chứa các nhóm hydroxyl (-OH) khi tồn tại dưới dạng axit Boric Chính vì vậy, mà khi đi vào cơ thể

B có khả năng tương tác với các hợp chất sinh học quan trọng như các chất dinh dưỡng, enzym làm thay đổi quá trình trao đổi chất khoáng và năng lượng ở người

và động vật [28] Dưới đây là một ví dụ về tương tác của B với D-mannitol một hợp chất hữu cơ chứa 6 nhóm (-OH)

Hình 1.2 Phản ứng tổng quát giữa B với hợp chất chứa nhóm hydroxyl

Hình 1.3 Phản ứng của B với D-mannitol trong dung dịch

1.2.3 Vai trò của B với cơ thể người

Bor được hấp thụ gần như hoàn toàn qua đường tiêu hóa và hệ thống hô hấp,

và tích tụ chủ yếu trong các mô cơ thể dưới dạng axit B(OH)3 và một lượng nhỏ anion B(OH)-4 [28] Lượng B hấp thụ vào cơ thể sẽ phụ thuộc vào loại thực phẩm tiêu thụ Theo thống kê của tổ chức Y tế thế giới WHO [58], con người hấp thụ B từ không khí là 0,44g/ngày, 0,2-0,6 mg/ngày qua nước uống, 1,2mg/ngày thông qua thức ăn Tuổi tác và quá trình trao đổi chất trong cơ thể con người cũng ảnh hưởng đến lượng B hấp thụ Đối với trẻ sơ sinh từ 0 – 6 tháng tuổi trung bình hấp thụ 0,75

±0,14 mg B/ngày, nam giới từ 51-70 tuổi hấp thụ 1,34±0,02 mg/ngày, và 1,39± 0,16 mg/ngày đối với phụ nữ đang nuôi con nhỏ [11] Ở những lượng hấp thụ phù hợp, B

là nguyên tố vi lượng đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa hóc môn, khoáng chất, chức năng của não và các phản ứng enzym trong cơ thể Ngoài ra, B còn có vai trò tích cực đến chứng loãng xương, bệnh tim, chứng tê liệt, bệnh tiểu đường và quá trình lão hóa [39]

Là một nhân tố quan trọng liên quan đến sự trao đổi chất giữa canxi và xương Chính vì vậy mà B được bổ sung trong quá trình điều trị viêm khớp, chống loãng xương B giúp cho quá trình chuyển hóa các khoáng chất như canxi, magie,

đồng xảy ra nhanh hơn Đã có hơn 95% trường hợp mắc viêm khớp được cải thiện bằng cách đưa canxi có hiệu quả vào xương sụn khi đồng thời bổ sung một lượng B phù hợp Dựa trên kết quả một nghiên cứu trên 20 bệnh nhân bị viêm xương khớp, trong đó 50% bệnh nhân được bổ sung 6 mg B hàng ngày cho thấy không còn cảm giác đau khi vận động Một cơ chế khác được tìm thấy là B có khả năng ức chế prostaglandin và leukotrienes là các chất trung gian hóa học gây viêm và cảm nhận đau trong điều trị viêm khớp Trong trường hợp thiếu B, mật độ xương bị giảm, số lượng bạch cầu tăng lên dẫn đến làm suy giảm hệ thống miễn dịch và khả năng nhận thức của con người [39] Một nghiên cứu năm 1994 [11] cho thấy những người bổ sung 3,25 mg B vào chế độ ăn uống hàng ngày sẽ giúp cải thiện trí nhớ và những công việc đòi hỏi sự phối hợp tay-mắt sẽ cho hiệu quả cao hơn so với những người ít bổ sung B qua khẩu phần ăn

Không chỉ vậy, qua các nghiên cứu thực nghiệm, axit Boric có thể chống lại

sự phát triển của tế bào ung thư tuyến tiền liệt [12-14, 21] Một lượng nhỏ axit Boric có thể ức chế một phần các kháng nguyên đặc hiệu tuyến tiền liệt (PSAs)-một hoạt tính proteolytic Do đó, với nồng độ trong khoảng 60 – 100 µM axit Boric có thể được sử dụng để điều chỉnh hoạt tính của PSAs giúp ngăn ngừa sự gia tăng và phát triển của các tế bào ung thư [12] Trong thể ung thư tuyến tiền liệt DU-145, việc bổ sung nồng độ axit Boric từ 0-1000µM cũng cho thấy tốc độ gia tăng các tế bào ung thư giảm [14] Một công trình nghiên cứu ở Texas, Mỹ cũng cho thấy mối tương quan nghịch giữa nồng độ B trong nước ngầm và số lượng người mắc bệnh

và tử vong do ung thư tuyến tiền liệt [13]

Korkmaz và cộng sự [31] đã tiến hành soi dịch cổ tử cung được lấy từ những phụ nữ sống ở những khu vực khác nhau Trong đó có 587 người sống ở khu vực B nghèo, và 472 phụ nữ sống ở khu vực B giàu Kết quả cho thấy không có trường hợp nào mắc ung thư cổ tử cung tại khu vực B giàu, 15 phụ nữ mắc ung thư cổ tử cung tại khu vực B nghèo

Điều này có thể được giải thích là do B có khả năng cải thiện quá trình sản sinh estrogen ở phụ nữ đặc biệt là ở phụ nữ mãn kinh Nó sẽ làm tăng nồng độ hóc

môn giới tính tự nhiên trong cơ thể dẫn đến giảm sự mất cân bằng nội tiết, giảm thiểu ung thư phụ khoa và vitamin D ở phụ nữ mãn kinh

Dù có những vai trò tích cực với cơ thể sống nhưng việc bổ sung B quá nhiều có thể dẫn đến những tác động tiêu cực Vì vậy, theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) [58] hàm lượng B khuyến cáo theo lứa tuổi nên dùng mỗi ngày như sau:

Bảng 1.4 Hàm lượng B bổ sung theo lứa tuổi

1.2.4 Độc tính và cơ chế gây độc

Đối với động vật

Nghiên cứu thử nghiệm độc tính ngắn ngày của Borac trên chuột cống trắng, mèo, cho thấy các biểu hiện chậm lớn, giảm trọng lượng cơ thể, ức chế tổng hợp DNA, tổn thương gan; liều chết 50 (Lethal Dose - LD 50) của Borac qua đường miệng trên chuột là 5,66 g/kg; LD 50 của axit Boric đường uống trên chuột 2,66g/kg [38] W.W Ku và cộng sự [55] đã tiến hành các thử nghiệm trên chuột khi cho chúng uống những liều axit Boric với nồng độ khác nhau (0- 68mgB/ngày) trong 9 tuần để đánh giá mối tương quan giữa sự phát triển của các tổn thương trong

trùng bị ức chế và teo tinh hoàn ở nồng độ B lớn hơn 3000 mg/kg, trùng khớp với các kết quả nghiên cứu trước đó

Đối với con người

Khi vào cơ thể, Borac hay axit Boric sẽ được đào thải qua nước tiểu 81%, qua mồ hôi 3%, qua chất thải 1%, còn 15% được tích lũy trong cơ thể Khi được hấp thu vào cơ thể, các dạng hợp chất của B như Borac sẽ chuyền thành mono axit Boric tập trung chủ yếu ở não, gan, tiếp đến là tim, phổi, dạ dày, thận, ruột Do vậy,

B có thể gây ngộ độc cấp tính và ngộ độc mãn tính [5]

+ Ngộ độc cấp tính: Các nghiên cứu độc học đã chỉ ra rằng Borac có khả năng tích tụ trong các mô mỡ, thần kinh gây tác hại trên nguyên sinh chất và sự đồng hóa các chất albuminoit Mặt khác, khi tồn tại dưới dạng axit Boric hay anion Borat, B kết hợp với mạch peptit của protein, cũng như liên kết cấu trúc mạng của gluxit, hình thành các dẫn chất mà các men tiêu hóa protein và gluxit khó phân hủy được, làm cản trở quá trình hấp thụ các protein, gluxit gây hiện tượng khó tiêu, chán ăn, mệt mỏi cho người sử dụng Như vậy nếu hấp thụ một lượng lớn Borac có thể gây ra các triệu chứng tổn thương da, rối loạn tiêu hóa, nôn mửa, tiêu chảy cấp tính, vật vã, động kinh, suy thận, triệu chứng thần kinh dẫn đến hôn mê và tử vong [38] Những triệu chứng này xảy ra trung bình từ 6 đến 8 giờ sau khi ăn Việc điều trị chỉ là xử lý triệu chứng và tăng cường đào thải chất độc ra khỏi cơ thể bằng đường truyền tĩnh mạch dung dịch Ringer (một loại dung dịch truyền tĩnh mạch để

bù nước và điện giải)

Các triệu chứng lâm sàng khi ngộ độc Borac hay axit Boric cũng khác nhau tùy thuộc vào tuổi và trọng lượng cơ thể [58] Với người trưởng thành liều lượng từ

4 - 5g axit Boric/ngày thấy kém ăn và khó chịu toàn thân; liều lượng 3g/ngày, cũng thấy các hiện tượng trên nhưng chậm hơn; liều lượng 0,5g/ngày trong 50 ngày cũng

có những triệu chứng tương tự Tuy nhiên, với liều lớn hơn 5g axit Boric hoặc 15 -

30 g Borac nạn nhân có thể chết sau 36 giờ Restuccio và cộng sự [43] đã báo cáo

về trường hợp một người đàn ông 45 tuổi đã uống hai chén tinh thể axit Boric hòa

tan trong nước với mục đích tự tử, người đàn ông này đã tử vong sau 3 ngày với các triệu chứng tiêu chảy, nôn mửa và mất nước Với trẻ em, 5 - 10g axit Boric qua đường ăn uống sẽ gây ngộ độc cấp, và có thể tử vong Năm 1988, tại một lễ hội của người Hoa tại Malaysisa, 13 trẻ em đã tử vong do ngộ độc thực phẩm và nguyên nhân là do cơ sở cung cấp bánh gạo đã sử dụng aflatoxin và axit Boric làm chất bảo quản bánh [18]

+ Ngộ độc mãn tính:

Khoảng 15% lượng Borac hay axit Boric hấp thụ sẽ tích lũy trong cơ thể và sau một thời gian có thể gây nhiễm độc mãn tính ảnh hưởng tới tiêu hóa, cản trở quá trình hấp thu, chuyển hoá, và chức năng của các cơ quan Qua một số nghiên cứu lâm sàng, Borac có thể gây tổn thương đến gan và thoái hóa cơ quan sinh dục như teo tinh hoàn, gây rối loạn chuyển hóa hóc môn steroid, tăng nồng độ estradiol trong huyết tương sau khi bổ sung B ở nam giới [38] Tính độc mãn tính của Borac là nguyên nhân gây ra căn bệnh viêm da mãn tính đối với các công nhân trong các nhà máy xí nghiệp sử dụng axit Boric hay Borac trong sản xuất Các triệu chứng mãn tính khác như gây kích thích thần kinh dẫn đến bệnh trầm cảm, hoặc kích thích màng não gây thay đổi nhiệt độ cơ thể Đồng thời, còn gây rối loạn bài tiết, rụng tóc và rối loạn kinh nguyệt [46]

Với những nguy cơ cho sức khỏe con người khi hấp thụ lượng B quá lớn như phân tích ở trên Tổ chức Y tế thế giới (WHO) và Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) đã lên án gay gắt hành vi dùng axit Boric và Borac trong chế biến thực phẩm [58] Năm 1925, axit Boric bị cấm hoàn toàn tại Vương Quốc Anh Năm 1974, Thái Lan chính thức cấm sử dụng Borac như một phụ gia thực phẩm Tại Việt Nam, ngày 30/09/2001 Bộ Y tế đã ban hành quyết định 3742/QĐ-BYT về việc cấm sử dụng và tuyệt đối không được sử dụng Borac trong thực phẩm với bất cứ hàm lượng và cách thức nào [2]

1.3 Các phương pháp phân tích xác định B

Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều các phương pháp được nghiên cứu và áp dụng để định lượng B như các phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis), quang phổ phát xạ cao tần cảm ứng (ICP-AES/OES), khối phổ plasma cao tần cảm ứng (ICP-MS), Các phương pháp này được sử dụng tùy thuộc vào từng đối tượng mẫu phân tích, mức hàm lượng B có trong mẫu, điều kiện phòng thí nghiệm và yêu cầu mức độ tin cậy của kết quả phân tích

1.3.1 Các phương pháp phân tích quang học

1.3.1.1 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis)

Cơ sở của phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử là sự tương tác hấp thụ ánh sáng của chất phân tích hay hợp chất của nó với một chùm sáng thích hợp trong vùng phổ UV-Vis [50] Trên thế giới phương pháp này được ứng dụng khá sớm để xác định B trong các đối tượng mẫu khác nhau Thông thường để xác định B bằng phương pháp này người ta phải cho B tạo phức với một loại thuốc thử tạo màu nào

đó có phổ UV-Vis như axít carmin, curcumin, quinalizarine, azomethine-H Ở điều kiện thích hợp, B có trong mẫu sẽ tồn tại dưới dạng axít Boric hay anion Borat Các dạng này của B sẽ phản ứng với thuốc thử trong môi trường axít để tạo thành phức vòng càng có màu đặc trưng

Năm 1958, C.S Spicer và cộng sự [52] đã xác định B ở mức hàm lượng

microgam thông qua sự tạo phức của axít Boric với thuốc thử curcumin, phức tạo thành có màu đỏ đặc trưng được đo ở bước sóng 555nm Hiệu suất thu hồi đạt 88% đến 100,7% Wimmer và cộng sự [60] cũng đã sử dụng cucurmin làm tác nhân tạo phức với B để xác định B trong mẫu sinh học với hiệu suất thu hồi đạt 98% đến 99%

Việc sử dụng curcumin để xác định sự có mặt của Borac trong một số thực phẩm chế biến sẵn cũng được áp dụng tại Việt Nam Viện Công nghệ hóa học Thành phố Hồ Chí Minh và Kit thử BK04 do Bộ Công an đã chế tạo kit thử kiểm tra nhanh hàm lượng Borac và axit Boric dựa trên nguyên tắc này

Năm 2012, Bộ khoa học và Công nghệ đã ban hành TCVN 8895:2012 [7], phương pháp định tính và bán định lượng xác định axit Boric và natri Borat trong thực phẩm dựa trên phản ứng tạo phức với cucurmin với các hợp chất trên trong môi trường axit Với ưu điểm cho phép xác định nhanh, có thể kiểm tra ngoài thị trường nên phương pháp này được sử dụng khá rộng rãi Tuy nhiên với những mẫu hàm lượng nhỏ hơn 100 mg/kg Borac thì khó phát hiện được

Azomethine-H và một số dẫn xuất của nó là thuốc thử được sử dụng rộng rãi nhất để xác định B [26, 49, 62, 63] Quá trình tạo phức của B với thuốc thử này không chỉ nhanh, đơn giản và cho độ nhạy ổn định mà không yêu cầu môi trường phức tạp Dung dịch sau khi tạo phức có màu vàng và được đo ở bước sóng 412 nm Hàm lượng B trong một số loại cây, quả ở Thổ Nhĩ Kỳ [49] đã được xác định theo phương pháp này với hàm lượng B trong quả đào 67,0 mg/kg, nho 20,70 mg/kg, sơ-

ri 57,03 mg/kg, quả mộc qua 38,78 mg/kg, đỗ xanh 19,49 mg/kg…

Tuy nhiên có thể thấy rằng phương pháp này chỉ cho độ chính xác cao khi nồng độ B trong mẫu tích lũy tương đối lớn Việc xác định lượng vết B trong các đối tượng sinh học khác sử dụng kỹ thuật này chưa có kết quả công bố

1.3.1.2 Phương pháp huỳnh quang

Một chất khi hấp thụ một năng lượng ở giới hạn nào đó sẽ làm kích thích hệ electron của phân tử Khi ở trạng thái kích thích, phân tử chỉ tồn tại ≤10-8s, nó lập tức trở về trạng thái cơ bản ban đầu và giải phóng năng lượng đã hấp thụ Khi năng lượng được giải tỏa phát ra dưới dạng ánh sáng thì gọi là hiện tượng phát quang Hóa học phân tích sử dụng hiện tượng này để định tính và định lượng các chất gọi

là phương pháp phân tích huỳnh quang [50]

Phương pháp huỳnh quang cũng là một trong những phương pháp được sử dụng từ rất sớm để phân tích B [19, 36, 43] Phức chất của B được tạo thành với thuốc thử và có khả năng phát huỳnh quang được đo ở một bước sóng đặc trưng Resacetophenon là một trong những loại thuốc thử được sử dụng để tạo phức huỳnh

quang với B trong môi trường axít sulfuric hay axít photphoric, phức tạo thành có màu xanh huỳnh quang đặc trưng [43]

Mir và cộng sự [36] sử dụng axít 2-(2-hydroxybenzylidenimine) arsonic (HBBA) là tác nhân tạo hợp chất huỳnh quang với B Trong môi trường axít sulfuric 85%, hợp chất huỳnh quang được tạo thành khi thuốc thử phản ứng với B ở

benzene-90oC trong 45 phút Giới hạn phát hiện của phương pháp đạt 0,01 µg/mL, khoảng tuyến tính từ 0,1-8 µg/mL

Kỹ thuật phân tích dòng chảy kết hợp với khả năng tạo phức huỳnh quang của ion Borat với Alizarin S trong dung dịch được áp dụng để phân tích B trong nước [19] Dòng nước mang là nước khử ion, dòng thuốc thử bao gồm 1% (w/v) EDTA, đệm photphat pH =7,5, và dung dịch Alizarin S 2.10-13M Phức của B – Alizarin S

bị kích thích và phát xạ ở bước sóng 465nm và 575nm Giới hạn phát hiện của phương pháp đạt 0,34 µg/mL, khoảng tuyến tính lên đến 40 µg/mL

1.3.1.3 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)

Trong điều kiện bình thường, nguyên tử không thu cũng không phát ra năng lượng, nhưng nếu cung cấp năng lượng cho nguyên tử thì các nguyên tử sẽ chuyển lên trạng thái kích thích Trạng thái này không bền, nguyên tử chỉ tồn tại trong một thời gian cực ngắn, chúng có xu hướng trở về trạng thái ban đầu bền vững và giải phóng ra năng lượng mà nó hấp thu dưới dạng bức xạ quang học Bức xạ này chỉnh

là phổ phát xạ nguyên tử Nguồn kích thích phổ phát xạ nguyên tử là ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện dòng xoay chiều và một chiều, tia lửa điện, nguồn plasma cao tần cảm ứng (ICP) [50]

Khi xác định B bằng phương pháp này, nhìn chung cho độ nhạy thấp và gặp phải một số ảnh hưởng Vì vậy yêu cầu cần phải tách và làm giàu B ra khỏi nền mẫu Tác giả D.Y Sarica và cộng sự [48] tiến hành xác định B dựa trên sự hình thành và bay hơi của metyl Borat Metyl Borat hình thành qua phản ứng giữa axít Boric và metanol trong môi trường axít sulfuric Kỹ thuật phân tích dòng chảy sử dụng AES như một detector để định lượng B đã góp phần làm giảm thiểu các yếu tố

ảnh hưởng đến độ nhạy của phương pháp Giới hạn phát hiện thu được là 0,74 µg B, đường tuyến tính được xây dựng trong khoảng từ 10 đến 2000 µg/mL

Sử dụng nguồn plasma cao tần cảm ứng là nguồn kích thích phổ phát xạ nguyên tử đã được phát triển trong những năm gần đây để xác định B trong thực phẩm Hu Xiao-ling và cộng sự [27] đã công bố giới hạn phát hiện của phương pháp

là 55,02 mg/kg Borac Hiệu suất thu hồi từ 100,2 % đến 106,0% ở ba mức nồng độ khác nhau Kết quả của nghiên cứu đã được so sánh với phương pháp tiêu chuẩn Ở

những nghiên cứu sau đó, Liang shao-cheng và cộng sự [33] tiếp tục phát triển

phương pháp xác định B trong thực phẩm sử dụng kỹ thuật chiết siêu âm để xử lý mẫu và phương pháp ICP-OES để định lượng B Kết quả cho thấy giới hạn phát hiện của phương pháp đã được cải thiện đạt 0,95 mg/kg B

Cũng với kỹ thuật này, tác giả Anna Krejcova và Tomas Cernohorsky [32]

đã xác định B trong một số loại chè và cà phê Hàm lượng B trong các mẫu chè đen trong khoảng 3,21±0,17 mg/kg đến 9,25±0,421 mg/kg, trong chè xanh là từ 3,54±0,12 mg/kg đến 5,52±0,15 mg/kg, trong cà phê đạt từ 13,3±0,4 mg/kg đến 21,3±0,7 mg/kg

1.3.2 Phương pháp phân tích điện hóa

Áp dụng phương pháp phân tích điện hóa để phân tích định lượng B trong một số đối tượng mẫu đã được nghiên cứu trong những năm gần đây Trên thực tế việc sử dụng phương pháp điện hóa như von-ampe hòa tan để xác định trực tiếp B

là không thể vì B là nguyên tố không có tính chất điện hoạt Do vậy, để tiến hành định lượng B bằng kỹ thuật này cần thực hiện quá trình tạo phức giữa B với một phối tử điện hóa nào đó

Các tác giả İbrahim Şahin1 và Nuri Nakiboğlu [46] đã xác định gián tiếp B

ở nồng độ mg/l bằng kỹ thuật von-ampe hòa tan catot Nguyên tắc của phương pháp dựa trên quá trình kiểm soát sự giảm cường độ dòng pic của As(V) khi dung dịch chứa mannitol, selen trong môi trường axít sulfuric Cường độ dòng As(V) phụ

mannitol Thông qua phép đo cường độ dòng pic As(V) khi không thêm và thêm B

có thể xác định gián tiếp nồng độ B trong dung dịch Giới hạn phát hiện B tính theo đường chuẩn là 2,7 mg/l Phương pháp được áp dụng để định lượng B trong các mẫu nước mặt với hiệu suất thu hồi đạt 97-105%

Phương pháp von-ampe hòa tan hấp thụ catot dựa trên sự tạo phức của B với beryllon (III) đã được sử dụng để định lượng B trong thực vật, đất, thực phẩm

và huyết thanh [54] Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi quá trình ủ nhiệt khoảng 1 ngày để quá trình tạo phức xảy ra hoàn toàn

Phương pháp von-ampe hòa tan catot sóng vuông sử dụng azomethine H tạo phức với B trong 80 phút cho giới hạn phát hiện khoảng 45 µg/L [29] Có thể thấy rằng nhược điểm của kỹ thuật này là đều yêu cầu một khoảng thời gian dài cho quá trình tạo phức giữa B và thuốc thử

Kỹ thuật vôn-ampe hòa tan anot sử dụng điện cực than chì đã được nghiên cứu để xác định B trong mẫu nước và mẫu thép [34] Hàm lượng B được xác định dựa trên quá trình oxi hóa của Tiron dưới dạng phức B-Tiron trong môi trường đệm photphat pH=7,5 Giới hạn phát hiện là 84µg/L Hiệu suất thu hồi đạt 90-103% với mẫu nước, và 94-108% với mẫu thép

1.3.3 Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng (ICP-MS)

ICP-MS là một phương pháp phân tích các chất vô cơ dựa trên sự ghi đo phổ theo tỷ số m/Z của ion nguyên tử các nguyên tố cần phân tích Ngọn lửa plasma tạo thành bằng dòng điện có tần số cao (cỡ MHz) được cung cấp bằng một máy phát cao tần (RF) Ngọn lửa plasma có nhiệt độ cao có tác dụng chuyển các nguyên tố có trong mẫu cần phân tích ra dạng ion MS (Mass Spectrometry) là phép ghi phổ theo

tỷ số m/Z [50]

Nguyên tắc của ICP-MS là tạo ra ion điện tích dương 1 sử dụng nguồn plasma nhiệt độ cao Mẫu lỏng được bơm vào trong hệ thống phân tích, gồm hệ thống tạo

sol khí (nebulizer) và buồng phun (spray chamber) Mẫu chuyển sang thể sương (aerosol) và đưa đến plasma nhờ khí mang trơ Mẫu được làm khô, bay hơi, nguyên

tử hóa và ion hóa trong plasma Ở vùng 6000-7000 K trong plasma nguyên tử bị kích thích, tồn tại dạng ion +1 và các thành phần cơ bản khác của mẫu Các ion dương được tạo thành sau đó được vận chuyển vào bộ phân giải phổ và phát hiện Mặc dù các ion âm cũng được tạo thành trong plasma cùng với các ion dương nhưng các ion âm được lọc bằng hệ thấu kính điện tử và hút ra ngoài Khi nguyên tố nhiều đồng vị, ion dương của từng đồng vị được tạo ra trong plasma, điều đó tạo ra pic phổ khối của chúng (mỗi đồng vị) Do đó có thể phân tích thành phần đồng vị của các nguyên tố bằng ICP-MS

- Hóa hơi chất mẫu, nguyên tử hóa các phân tử, ion hóa các nguyên tử, sự phân giải của các ion theo số khối sẽ sinh ra phổ ICP-MS:

Hóa hơi: MnXm(r)  Mnxm(k)

Phân li: MnXm(k)  nM(k) + mX(k)

Ion hóa: M(k)0 + Enhiệt  M(k)+

- 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

- Đánh giá định tính, định lượng phổ thu được

 Ưu điểm của phương pháp phân tích bằng ICP-MS

Kỹ thuật phân tích ICP-MS được ứng dụng rộng rãi để phân tích nhiều đối tượng khác nhau đặc biệt trong các lĩnh vực phân tích vết và siêu vết phục vụ nghiên cứu sản xuất vật liệu bán dẫn, vật liệu hạt nhân, nghiên cứu địa chất và môi trường, phân tích thực phẩm…

- Cho phép phân tích hơn 70 nguyên tố từ Li – U và có thể xác định đồng thời chúng với độ nhạy và độ chọn lọc rất cao

- Khả năng phân tích bán định lượng rất tốt do không cần phải dùng mẫu

chuẩn mà vẫn đạt độ chính xác cao; có thể phân tích các đồng vị và tỷ lệ của chúng

- Khoảng tuyến tính trong phép đo ICP - MS rộng hơn hẳn các kỹ thuật phân

tích khác từ ppb đến ppm

- Có thể ghép nối với các hệ sắc ký lỏng, sắc ký khí trong phân tích dạng các

nguyên tố trong nhiều đối tượng mẫu khác nhau

Trong phân tích xác định B, ICP-MS cũng đã được nghiên cứu và sử dụng để định lượng với những thuận lợi như độ nhạy cao hơn, giới hạn phát hiện thấp hơn

và có thể kiểm soát đồng thời cả hai đồng vị 10B, 11B và xác định hàm lượng B tổng

số trong mẫu Chính vì vậy trong luận văn này, chúng tôi lựa chọn ICP-MS để phân tích B trong mẫu thực phẩm Tuy nhiên, khi xác đinh B bằng ICP-MS sẽ gặp phải một số các yếu tố ảnh hưởng cần chú ý sau:

- Hiệu ứng nhớ

Khi sử dụng hệ thiết bị ICP-MS tứ cực, hiệu ứng nhớ sẽ gây khó khăn trong quá trình phân tích B Nguyên nhân bắt nguồn từ buồng phun, cone và hệ bơm mẫu Sun và cộng sự [53] đã chỉ ra rằng hiệu ứng này bắt nguồn từ phản ứng của B với

hệ thống bơm mẫu, buồng phun, những bộ phận của thiết bị được làm từ Borosilicat hay thạch anh Al-ammar và cộng sự [10] thì cho rằng do B có khả năng dễ bay hơi khi ở dạng axít Boric nên khi vào trong môi trường nhiệt độ cao nó sẽ bao phủ bên trong bề mặt buồng phun Hiệu ứng này sẽ làm tăng tín hiệu của B sau mỗi lần đo mẫu và sẽ làm cho việc xác định tỷ lệ đồng vị trong mẫu gặp sai số dù phân tích các mẫu có cùng nồng độ Bằng cách tăng thời gian rửa hệ thống, đo các mẫu có nồng

độ nhỏ hơn 0,2 mg/L sẽ giảm thiểu được hiệu ứng này Một số dung dịch rửa có thể được sử dụng như mannitol, HNO3, nước siêu sạch, amoniac và Triton X-100 Sự kết hợp giữa amoniac, EDTA, Triton-X100 và nước (dung dịch rửa Agilent) đã cho những hiệu quả tích cực để giảm thiểu hiệu ứng nhớ B trong thời gian nhỏ hơn 3 phút [10]

- Ảnh hưởng của ma trận nền mẫu

Khi sử dụng kỹ thuật ICP-MS, sự trùng lấn phổ của nguyên tố khác trong nền mẫu lên tín hiệu chất phân tích là nguyên nhân dẫn đến kết quả phân tích không chính xác Nguyên nhân là do nguyên tử hay phân tử ion có cùng số khối với chất phân tích Trong phép đo B bằng ICP-MS thì 12C+ chính là tác nhân gây ảnh hưởng này 12C+ có thể là tạp chất trong khí plasma, hay một lượng lớn C hữu cơ còn lại sau khi phân hủy mẫu do quá trình vô cơ hóa không triệt để Tín hiệu của 12C+ sẽ đóng góp lên tín hiệu 11B+[25] Có thể loại trừ ảnh hưởng này bằng việc sử dụng buồng va chạm động học Đặc biệt khi xác định B trong các đối tượng mẫu thực phẩm, thành phần chủ yếu là các hợp chất cao phân tử vì vậy mẫu cần được vô cơ hóa để giảm thiểu lượng cacbon có trong dung dịch khi đưa vào plasma Ngoài ra,

có thể sử dụng 9Be làm chất nội chuẩn để giảm thiểu ảnh hưởng của ma trận nền mẫu khi phân tích B bằng ICP-MS dựa trên tỷ số tín hiệu 10B/9Be [9, 56]

Trên thế giới, sử dụng ICP-MS để xác định B trong các đối tượng mẫu khác nhau đã được phát triển với những kết quả đã được công bố về giới hạn phát hiện ở mức hàm lượng µg/L Giới hạn phát hiện B từ 1 đến 3 µg/L trong các vật liệu sinh học, 0,15µg/L trong mẫu nước biển, 0,5 µg/L trong mẫu huyết thanh [45]

Vanhoe và cộng sự [56] đã tiến hành xác định B trong các mẫu huyết tương của người bằng cách pha loãng mẫu từ 5-10 lần trong nền HNO3 0,14M Sau đó thêm 9Be như là một chất nội chuẩn để hiệu chỉnh ảnh hưởng của nền mẫu trước khi đưa mẫu vào hệ ICP-MS Để giảm thiểu sai số đến kết quả phân tích do ảnh hưởng

sự trùng lấn phổ 12C+ lên tín hiệu 11B, nhóm nghiên cứu đã sử dụng tỷ lệ tín hiệu

10B/9Be Giới hạn phát hiện đạt được 0,5 µg/L trong nền mẫu huyết tương Nồng độ

B trong các mẫu phân tích trong khoảng từ 4,1 đến 25,8 µg/L

Nồng độ B trong các mẫu huyết thanh, huyết tương và nước tiểu cũng đã được Sun và cộng sự [53] xác định bằng ICP-MS thông qua việc sử dụng Be làm

đo B đã được nghiên cứu dựa trên việc sử dụng các dung dịch như nước, axít nitric, Triton X-100, amoniac và mannitol trong nước và trong axít nitric Sự kết hợp amoniac 0,1M và mannitol 0,25% cùng với hệ số pha loãng mẫu từ 20-100 lần đã cho kết quả có độ đúng tốt và giảm thiểu tối đa hiệu ứng nhớ của thiết bị Giới hạn phát hiện đạt 0,15 µg/L với hiệu suất thu hồi được xác định thông qua việc thêm nồng độ B chuẩn ở hai mức nồng độ trong các nền mẫu khác nhau đạt từ 98% đến 104% Nồng độ B trong nước tiểu xấp xỉ 1 mg/L, trong khi đó trong huyết thanh và huyết tương từ 32,8 đến 61,1 µg/L

Xác định nồng độ B tổng và 10B trong các mẫu sinh học bằng ICP-MS và tỷ

lệ đồng vị 10B/11B đã được công bố năm 1999 [37] Các tác giả đã xác định giới hạn phát hiện của thiết bị bằng 3σ (σ-độ lệch chuẩn) của mẫu trắng đối với B tổng là nhỏ hơn 1 µg/L, đối với 10B nhỏ hơn 0,1 µg/L Quy trình này được ứng dụng trong nghiên cứu khả năng bắt nơtron của 10B trong quá trình điều trị u não và sự hấp thu

10B trong tế bào ung thư Giới hạn phát hiện B trong nền mẫu thực tế môi trường trung tính <0,001µmol/mL với B tổng, và 0,0001µmol/mL với 10B, trong nền mẫu máu là 0,002µmol/g B tổng, và 0,0002µmol/g 10B Độ đúng của phép phân tích được xác định bằng các lần làm lặp lại cho RSD~7% với hàm lượng 10B và RSD

<10% với hàm lượng B tổng

Đối với một số mẫu thực phẩm như cám gạo, sữa bột, gan bò, cật bò, Susan Evans và cộng sự [23] đã xác định hàm lượng B trong các mẫu trên sau khi mẫu được phân hủy trong lò vi sóng Kết quả phân tích được so sánh với các phương pháp khác và phân tích mẫu chuẩn được chứng nhận cho thấy phương pháp ICP-MS cho kết quả phân tích có độ chụm tốt nhất

1.3.4 Kỹ thuật pha loãng đồng vị

Kỹ thuật pha loãng đồng vị (ID) [17] là một kỹ thuật dựa vào các tỉ số của

các đồng vị để xác định hàm lượng một nguyên tố có trong mẫu bằng cách thêm một hàm lượng đồng vị đã biết trước nồng độ vào mẫu cần phân tích Tỷ lệ đồng vị sau khi thêm đồng vị giàu sẽ thay đổi và được xác định bằng khối phổ

Giả sử một nguyên tố X có hai đồng vị A và B Tỷ lệ đồng vị Rm được tính theo công thức:

Trong đó: Ax, Bx lần lượt là thành phần đồng vị tự nhiên của hai đồng vị A, B của nguyên tố X;

As, Bs lần lượt là thành phần đồng vị của hai đồng vị A, B của nguyên tố

X trong mẫu chuẩn đồng vị;

Wx, Ws lần lượt là khối lượng nguyên tử của nguyên tố X trong tự nhiên

và trong mẫu chuẩn đồng vị;

Cx, Cs lần lượt là nồng độ nguyên tố X trong mẫu và trong mẫu chuẩn đồng vị

Nồng độ nguyên tố X trong mẫu xác định theo kỹ thuật này được tính dựa trên công thức sau:

Kỹ thuật pha loãng đồng vị được ứng dụng chủ yếu trong hóa phóng xạ Ứng dụng kinh điển của kỹ thuật này là đo thể tích máu trong động vật sống Bằng cách đưa một lượng nhỏ đồng vị phóng xạ hoạt độ thấp đã biết trước vào cơ thể động vật, sau đó nó được trộn lẫn trong vòng tuần hoàn, sau vài phút lấy một lượng nhỏ máu

ra và đo hoạt độ phóng xạ

Với ưu điểm không cần tách định lượng các nguyên tố và hợp chất cần xác định mà kỹ thuật này đã được ứng dụng để phân tích các đồng vị bền Tuy nhiên, việc ứng dụng kỹ thuật này còn chưa phổ biến, và số công trình công bố còn hạn chế, đặc biệt đối với những nền mẫu phức tạp như thực phẩm Việc mất nguyên tố sau khi thêm đồng vi ̣ là không ảnh hưởng tới đô ̣ chính xác phép xác định Tỷ lê ̣ của

<0,25% Tuy nhiên để xác định chính xác nồng độ trong mẫu bằng kỹ thuật này cần phải hiệu chỉnh tỷ lệ đồng vị và nồng độ đồng vị giàu trong mẫu “spiked”

Phương pháp ID-ICP-MS yêu cầu sự đồng nhất giữa đồng vi ̣ thêm vào và đồng vi ̣ tự nhiên Đồng vi ̣ thêm và mẫu có thể ở da ̣ng khác nhau và chỉ có dạng tổng

số được xác đi ̣nh Vì vâ ̣y, ID-ICP-MS yêu cầu mẫu phải được phân hủy về da ̣ng đồng nhất, tất cả các đồng vi ̣ đều ở cùng tra ̣ng thái oxi hóa Các mẫu lỏng như nước

sạch có thể thêm đồng vi ̣ trực tiếp và phân tích Các mẫu nước thải, mẫu rắn, mẫu thực phẩm cần phân hủy về tra ̣ng thái đồng nhất trước khi phân tích Như đã đề cập

ở trên, B có hai đồng vị bền là 10B (~20,1%),11B (~80,9%), tỷ lệ 10B/11B được sử dụng để nghiên cứu và đồng vị 10B được sử dụng để thêm vào mẫu phân tích

Như vậy, phương pháp pha loãng đồng vị có ưu điểm là không phải xây dựng đường chuẩn (khoảng 5 đến 7 điểm chuẩn) mà thêm vào mẫu cần phân tích một hàm lượng chất đồng vị của nguyên tố đó đã được biết trước, sau đó xác định hai mẫu không cho thêm và cho thêm chất đồng vị Kết quả sẽ được tính toán theo công thức toán học Nhược điểm của phương pháp này là chỉ những nguyên tố nào có từ

2 đồng vị trở lên mới có thể áp dụng được

 Một số công trình nghiên cứu xác định hàm lượng B bằng phương pháp pha

loãng đồng vị -khối phổ plasma cao tần cảm ứng (ID-ICPMS)

Vào năm 1990, D.Conrad Gregoire [25] đã xác định B trong mẫu nước khoáng

và nước biển bằng phương pháp ICP-MS, trong đó tác giả đã so sánh kết quả phân tích trên hai đối tượng mẫu từ ba phương pháp là đường chuẩn, thêm chuẩn và pha loãng đồng vị Kết quả cho thấy độ thu hồi khi sử dụng ID-ICPMS đối với mẫu nước khoáng đạt 100,1%, mẫu nước biển đạt 99,6% So sánh với hai phương pháp còn lại thì pha loãng đồng vị cho kết quả chính xác hơn

Tiếp tục phát triển phương pháp này, năm 1991, Smith và cộng sự [51] đã xác định B và tỷ lệ đồng vị 10B/11B trong mẫu máu với giới hạn phát hiện xấp xỉ 1 ng/g,

tỷ lệ đồng vị đã được xác đinh với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) từ 0,4% đến 1,5% Nồng độ B trong mẫu máu thu được là 24 ± 4 µg/L Điều này có thể thấy

được đối với những mẫu có nồng độ B ở mức hàm lượng µg/L thì kỹ thuật pha loãng đồng vị là một lựa chọn tối ưu

Trong các đối tượng sinh học khác, một số công trình cũng đã được công bố Năm 2003, Bellato và cộng sự [16] đã xác định B trong lá cà phê thông qua đó đánh giá quá trình phân đoạn của các tế bào Bằng việc sử dụng kỹ thuật bơm trực tiếp dung dịch mẫu vào bộ phận phun sương (nebulization) ở áp suất cao, dạng sol khí được đưa thẳng vào plasma đã loại trừ được ảnh hưởng của hiệu ứng nhớ khi phân tích B Giới hạn phát hiện (3σ) thu được đạt 0,5 µg/L Đến năm 2004 [15], tác giả

đã cùng cộng sự phát triển kỹ thuật này để xác định B trong nền mẫu huyết thanh, huyết tương và nước tiểu của người Ảnh hưởng của 12C lên tín hiệu 11B đã được loại bỏ bằng cách kết tủa protein trong nền HNO3 với hiệu suất đạt khoảng 94% Với giới hạn phát hiện được xác định trên nền huyết thanh đạt 0,6 µg/L, nồng độ B tổng được ghi nhận trong huyết thanh đạt từ 100 µg/L đến 135 µg/L, 0,499 mg/L đến 3,021 mg/L trong nước tiểu

Đối với những vật liệu vô cơ, B được thêm vào với vai trò để tăng độ cứng của thép Với hàm lượng B tối ưu trong thép khoảng 30µg/g B sẽ giúp cho vật liệu có tính chất ổn định nhất Vì vậy để đánh giá chất lượng thép, hàm lượng B trở thành một trong những chỉ tiêu được lựa chọn Năm 1996, tác giả Ceodo và cộng sự [20]

đã xác định B trong mẫu thép và sắt sau khi mẫu được phân hủy trong lò vi sóng bằng hỗn hợp axít HCl, HNO3, H2SO4 và qua cột trao đổi cation Giới hạn phát hiện của phương pháp đạt 0,02 µg/g Độ đúng của phương pháp được đánh gia thông qua

8 mẫu chuẩn tham khảo với giá trị được chấp nhận Cùng đối tượng này, tác giả Chang J.Park [42] đã loại trừ ảnh hưởng của nền mẫu bằng việc xử lý mẫu bằng kỹ thuật ly tâm trong môi trường cường thủy, sau đó nền mẫu được điều chỉnh về môi trường pH=10 để kết tủa các kim loại như Fe, Cr, Ni, dịch lọc được đưa qua cột trao đổi cation để loại bỏ toàn bộ các kim loại còn lại trong nền mẫu Hiệu suất thu hồi đạt 99,9% Thông qua quy trình xử lý mẫu thép và mẫu sắt tinh khiết cao bằng axít photphoric, tác giả Fujimoto và cộng sự [24] đã dùng cột trao đổi anion được nhồi

nhựa IRA 743 trong môi trường pH=8 để tách B Quy trình này cho giới hạn phát hiện B đạt 16ng/g trong mẫu thép

Trong 21 mẫu đá silicat, tác giả Massimo [22] đã xác định thành công hàm lượng B trong mẫu sau khi xử lý bằng axít HF, lượng B bay hơi được dẫn vào tạo phức với dung dịch mannitol trong nền axít HCl So sánh kết quả thu được với kết quả tham khảo cho thấy, quy trình đặt ra cho phép xác định B nhanh chóng và chính xác trong nền mẫu phức tạp mà không yêu cầu kết hợp với bất kỳ kỹ thuật tách B nào nữa, thỏa mãn phân tích những mẫu có hàm lượng B thấp khoảng 0,5 µg/g Phương pháp này cũng được nhóm tác giả Ấn Độ [30] áp dụng năm 2000, để xác định B trong mẫu thạch anh có độ tinh khiết cao, cho hiệu suất thu hồi đạt >95% Năm 2013, nhóm tác giả Pháp [35] đã tiến hành đánh giá độ đúng và độ chính xác của phép đo pha loãng đồng vị trong việc xác đinh B trong mẫu đá silicat mà không cần quá trình bay hơi mẫu tạo phức với mannitol, thông qua hàm lượng B xác định được tại các vị trí lấy mẫu khác nhau, nhóm tác giả đánh giá đặc tính của B trong các lớp phủ liên quan đến quá trình tan chảy của nhan thạch, làm giàu siêu nhiên và tạo ra mac-ma trong vỏ trái đất

Có thể thấy rằng, kỹ thuật pha loãng đồng vị - khối phổ plasma cao tần cảm ứng đã được áp dụng trên thế giới để xác định B trong nhiều đối tượng mẫu khác nhau với độ nhạy, độ chính xác cao Việc ứng dụng kỹ thuật này để phân tích B trong mẫu thực phẩm còn hạn chế, hầu như chưa có công trình nào được công bố trong những năm gần đây Tại Việt Nam, cũng chưa có công trình nào xác định B trong thực phẩm ứng dụng kỹ thuật này

Phân tích B trong thực phẩm bằng ICP-MS sẽ gặp nhiều khó khăn do nền mẫu phức tạp, việc xây dựng đường chuẩn B thông thường để định lượng có độ ổn định thấp dẫn đến kết quả không chính xác Vì vậy trong luận văn này chúng tôi ứng dụng kỹ thuật pha loãng đồng vị để xác định B bằng ICP-MS trong một số mẫu thực phẩm đã qua chế biến

1.4 Các phương pháp xử lý mẫu thực phẩm để xác định B

Xử lý mẫu là quá trình hoà tan và phân huỷ, phá huỷ cấu trúc mẫu ban đầu lấy

từ đối tượng cần phân tích, để giải phóng và chuyển các chất cần xác định về một dạng đồng thể phù hợp cho một phép đo đã chọn qua đó xác định hàm lượng của chất mà chúng ta mong muốn

Đối với các mẫu sinh học như thực phẩm thường được phân hủy bằng các kỹ thuật như xử lý khô, xử lý ướt và xử lý trong lò vi sóng Tùy thuộc vào phương pháp định lượng và hàm lượng B có trong mẫu mà lựa chọn kỹ thuật xử lý mẫu phù hợp

 Kỹ thuật xử lý khô: Thông thường đối với kỹ thuật xử lý này được thực hiện

với lượng mẫu khoảng > 5g, sau đó được tro hóa ở trong lò nung khoảng 300oC trong 1h, và ở 500oC trong 12h Mẫu sau khi được tro hóa được làm lạnh về nhiệt

độ phòng và phân hủy bằng axít trong khoảng thời gian xác định [23] Kỹ thuật này thường được sử dụng để định lượng B trong thực phẩm bằng phổ hấp thụ phân tử Yiu P H và cộng sự [59] đã xác định B trong mì tươi và chả cá bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-Vis sau khi 5 g mẫu được sấy khô và tro hóa trong lò nung

ở 550oC trong 16h, mẫu sau khi tro hóa được hòa tan bằng axít HCl 6M Sau đó dùng 4mL hỗn hợp 2-etyl-3-hexanediol và cloroform (1:4) để tách B, B được chuyển vào pha hữu cơ và được tạo phức với cucurmin trong môi trường axít sulfuric Hàm lượng B trong mẫu mì vàng ghi nhận cao nhất với hàm lượng trung bình là 2,034 mg/kg Nhược điểm của kỹ thuật xử lý mẫu này là thời gian xử lý mẫu dài có thể kéo dài đến 3 ngày, việc nung mẫu ở nhiệt độ cao trong nhiều giờ có thể làm mất chất phân tích

 Kỹ thuật xử lý ướt: Mẫu được phân hủy trong môi trường axít mạnh như

HNO3, H2SO4, HClO4 hoặc trong hỗn hợp các axít ở nhiệt độ cao Tuy nhiên việc

sử dụng các dụng cụ thí nghiệm có thành phần Borosilicat có thể gây nhiễm bẩn mẫu Trong quá trình hòa tan có thể thêm H2O2 để oxi hóa hợp chất hữu cơ Phương

án xử lý mẫu sinh học bằng dung dịch HNO 1M nóng đã được đề xuất [41] và sau

đó so sánh kết quả với giá trị tham khảo cho thấy kết quả hoàn toàn phù hợp ở mức hàm lượng nghiên cứu

 Phân hủy trong lò vi sóng: Đây là kỹ thuật được sử dụng phổ biến hiện nay

khi phân tích thực phẩm với nhiều ưu điểm như thời gian xử lý mẫu ngắn, lượng axít sử dụng ít hơn, tối thiểu hóa quá trình bay hơi, không làm mất chất phân tích và nhiễm chéo chất phân tích từ bên ngoài Hỗn hợp HNO3 và H2O2 thường được dùng

để xử lý mẫu bằng kỹ thuật này Susan Evans và cộng sự [23] đã lấy 0,2 g mẫu sữa

và 0,5 g mẫu cây ngâm trong 2mL HNO3 65% trong 10-15 phút, sau đó thêm 1mL

H2O2 30% và chạy chương trình nhiệt độ với tổng thời gian khoảng 30 phút Khi định lượng B bằng ICP-MS thì chất nội chuẩn hay đồng vị giàu được đưa vào ngay khi bắt đầu xử lý mẫu Đối với mẫu thịt thì quá trình phân hủy mẫu theo chương trình nhiệt độ được lặp lại hai lần, sau mỗi lần hệ sẽ được làm lạnh trong bể đá 30 phút và bổ sung thêm H2O2

Nyomora và cộng sự [41] đã so sánh hiệu suất các kỹ thuật xử lý mẫu trên khi xác định B trong các mẫu chuẩn tham khảo như ngũ cốc, bột gạo , táo…bằng ICP-

MS thì kết quả thu được sau khi xử lý mẫu bằng kỹ thuật tro hóa và lò vi sóng cho kết quả phù hợp hơn so với các kỹ thuật còn lại mặc dù ảnh hưởng của cacbon lên giá trị tỷ lệ đồng vị B vẫn được ghi nhận

Trong luận văn này, với đối tượng là mẫu thực phẩm với hàm lượng lipit và tinh bột cao nên để đảm bảo quá trình xử lý mẫu được triệt để chúng tôi sử dụng kỹ thuật phân hủy trong lò vi sóng cho các nghiên cứu sau này

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Ứng dụng phương pháp pha loãng đồng vị nhằm nâng cao độ chính xác, ổn định trong phân tích B trong một số thực phẩm bằng ICP-MS

Thu thập các thông tin về mức độ tích lũy B trong thực phẩm cũng như các phương pháp phân tích, đánh giá hàm lượng B trong các đối tượng mẫu khác nhau

Xây dựng và hoàn thiện phương pháp pha loãng đồng vị trong phân tích B trong đối tượng mẫu thực phẩm

Áp dụng phương pháp đã hoàn thiện vào phân tích các mẫu thực tế, đánh giá hàm lượng B trong thực phẩm ở một số cửa hàng bán lẻ tại Bắc Ninh và Hà Nội

2.2 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu trong luận văn gồm bốn loại thực phẩm chế biến sẵn

từ thịt lợn và gạo là giò lụa, chả lụa, bún, phở được thu thập tại một số chợ tại Bắc Ninh và Hà Nội với mục đích xác định hàm lượng B trong những loại thực phẩm

đó Đây đều là những món ăn truyền thống của người Việt Nam

 Giò lụa, chả lụa: Hai loại thực phẩm này được chế biến từ thịt nạc lợn, là món ăn truyền thống rất được yêu thích ở nước ta, được chế biến công phu, sử dụng thường xuyên trong đời sống hàng ngày Tuy nhiên để kéo dài thời gian bảo quản, người sản xuất đã bổ sung một số phụ gia vào quá trình sản xuất trong đó có Borac

 Bún, phở là thực phẩm dạng sợi tròn, trắng mềm, được làm từ tinh bột gạo tẻ, tạo sợi qua khuôn và được luộc chín trong nước sôi Là một nguyên liệu, thành phần chủ yếu để chế biến nhiều món ăn mà tên món ăn thường có chữ “bún”, “phở” ở đầu Cũng như các loại thực phẩm khác cần phải kéo dài thời gian bảo quản mà người sản xuất cũng thêm những chất phụ gia như tinopal, Borac…

2.2.2 Nội dung nghiên cứu

 Thiết lập các thông số tối ưu vận hành hệ thiết bị ICP-MS khi phân tích B

 Lựa chọn dung môi rửa hệ thống và dung môi thêm vào nền mẫu đo

 Nghiên cứu ảnh hưởng sự trùng khối của các thành phần chính trong nền mẫu

lên tín hiệu đo

 Khảo sát lượng đồng vị 10B thêm vào mẫu

 Xây dựng phương trình hiệu chỉnh tỷ lệ đồng vị 10B/11B trên nền mẫu chuẩn,

mẫu giò (chả) lụa, mẫu bún (mì, phở)

 Thẩm định phương pháp (xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng, độ

thu hồi và độ lặp lại)

 Xây dựng quy trình phân tích xác định B trong các đối tượng mẫu nghiên cứu

bằng phương pháp ID-ICP-MS

 Áp dụng điều kiện tối ưu phân tích mẫu thực tế

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp pha loãng đồng vị kết hợp với khối phổ plasma cao tần cảm ứng để phân tích hàm lượng B trong các mẫu thực phẩm đã qua

chế biến như giò lụa, chả lụa, bún, phở

2.3.1 Hóa chất

 Dung dịch chuẩn gốc B 1000±2mg/L, Viện nghiên cứu công nghệ và chất chuẩn – NIST (Mỹ);

 Dung dịch chuẩn đồng vị 10B 10mg/L, Inorganic Venture, Mỹ;

 Dung dịch chuẩn đồng vị 11B 10mg/L, Inorganic Venture, Mỹ;

Thành phần đồng vị trong các dung dịch chuẩn đồng vị theo công bố của nhà sản xuất thể hiện bảng 2.1

Bảng 2.1 Thành phần đồng vị trong dung dịch chuẩn 10 B, 11 B

- Máy xay thịt dung tích 250ml;

- Lò vi sóng O.I analytical Model 7295 (Năng lượng tối đa 900W);

- Bể rung siêu âm;

- Hệ thống khối phổ plasma cao tần cảm ứng ICP-MS (Model

7500a-Agilent), tại Trung tâm Phân tích, Viện Công nghệ xạ hiếm;