Xây dựng quy trình định lượng ca, mg, k, fe, cu, zn, mn trong viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất bằng phương pháp quang phổ nguyên tử

Phan Văn Hồ Nam Đặt vấn đề Thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất đang được sử dụng rộng rãi, kéo theo tình trạng hàng kém chất lượng, hàng giả rất phổ biến trên thị trường, nên việc xâ

ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH

-NGUYỄN THỊ NGỌC HÂN

XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn TRONG VIÊN THỰC PHẨM CHỨC NĂNG BỔ SUNG KHOÁNG CHẤT

BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ

Chuyên ngành: Kiểm nghiệm thuốc và Độc chất

Mã số: 60720410

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS PHAN VĂN HỒ NAM

Thành phố Hồ Chí Minh - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.

Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả

Nguyễn Thị Ngọc Hân

Luận văn Thạc sĩ Dược học – Năm học 2015 – 2017

XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu TRONG VIÊN THỰC PHẨM CHỨC NĂNG BỔ SUNG KHOÁNG CHẤT

BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ

Nguyễn Thị Ngọc Hân Giáo viên hướng dẫn: TS Phan Văn Hồ Nam Đặt vấn đề

Thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất đang được sử dụng rộng rãi, kéo theo tình trạng hàng kém chất lượng, hàng giả rất phổ biến trên thị trường, nên việc xây dựng một quy trình định lượng các nguyên tố trong thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất là cần thiết Phương pháp quang phổ nguyên tử với nhiều ưu điểm, được ứng dụng để định lượng các nguyên tố Do đó đề tài lựa chọn phương pháp quang phổ nguyên tử để xây dựng quy trình định lượng Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu trong viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất, góp phần vào công tác kiểm tra chất lượng thực phẩm chức năng hiện có trên thị trường.

Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: viên nén bao phim Hasantrum Advance.

Phương pháp nghiên cứu: chọn điều kiện đo các nguyên tố theo thông số tối ưu máy đưa ra (K đo F-AES; Ca, Mg, Fe, Zn, Mn, Cu đo F-AAS) Khảo sát nồng độ acid làm dung môi pha mẫu Khảo sát phương pháp vô cơ hóa và các yếu tố ảnh hưởng quy trình vô cơ hóa Sau đó tiến hành xây dựng, thẩm định và ứng dụng quy trình phân tích.

Kết quả và bàn luận

Quy trình xử lý mẫu: vô cơ hóa ướt với HNO3 16%, gồm hai giai đoạn: đun hỗn hợp mẫu thử - acid đến cắn ẩm và đun cắn đuổi khí NO2 Thời gian xử lý mẫu khoảng 2 giờ, tiết kiệm nhiều thời gian và lượng acid đặc, thao tác đơn giản Quy trình đã được đánh giá tính tuyến tính; có tính đặc hiệu; độ lặp lại và độ chính xác trung gian (RSD ≤ 3%); độ đúng cao (tỷ lệ phục hồi nằm trong khoảng 90 - 110%); giới hạn định lượng của Ca 0,42 ppm, Mg 0,23 ppm, K 0,34ppm, Fe 0,77ppm, Zn 0,16ppm, Mn 0,53ppm và Cu 0,99ppm Khi ứng dụng quy trình trên cho các chế phẩm thực phẩm chức năng khác, kết quả hàm lượng Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu nằm trong khoảng 90 - 125% so với hàm lượng trên nhãn.

Kết luận

Đã xây dựng được quy trình định lượng Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu trong viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất bằng phương pháp quang phổ nguyên tử tử, với một quy trình xử lý mẫu chung cho tất cả nguyên tố Quy trình xử lý mẫu thời gian ngắn, tốn ít acid đặc, đơn giản, dễ thực hiện Quy trình phân tích được đánh giá

có tính tuyến tính, tính đặc hiệu, độ lặp lại, độ chính xác trung gian và độ đúng cao, đáp ứng đầy đủ yêu cầu một quy trình định lượng trong kiểm nghiệm.

Final assay for the degree of MS Pharm – Academic year 2015 – 2017

DETERMINATION OF CALCIUM, MAGNESIUM, POTASSIUM, IRON, ZINC, MANGANESE, COPPER IN MULTIMINERAL DIETARY SUPPLEMENTS TABLETS BY ATOMIC SPECTROSCOPY

Nguyen Thi Ngoc Han Supervisor: Dr Phan Van Ho Nam Introduction

Multimineral dietary supplements are being widely used, resulting in poor quality and fake products are becoming more and more popular in the market, so the identification and quantitation of metals in multimineral dietary supplements are necessary Atomic spectroscopic method with a variety advantages is commonly

used to quantify metals Therefore, the aim of this study was to develop atomic spectroscopic method for the determination of Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn and Cu in

multimineral dietary supplements, contributing to the quality control of dietary supplements

Materials and methods

Subjects: HASANTRUM ADVANCE film-coated tablets.

Methods: F-AES of K and F-AAS of Ca, Mg, Fe, Zn, Mn, Cu Survey the acid concentration as the solute solution Investigate the digestion method and the factors that influence the process of digestion Then quantitative analysis of these minerals was applied by F-AAS/AES.

Results and discussion

Digestion process: wetting digestion with 16% HNO3, consisting of two stages: boiling the sample mixture - acid to bite moisture and boiling to release NO2 The sample degestion time is about 2 hours, enabling to save a lot of time and concentrated acid with simple operation Validation results showed that the method was suitable for the linearity; specificity; repeatability and intermediate precision (RSD ≤ 3%); accuracy (the recoveries is in the range of 90 - 110%); limit of quantitation of Mg 0.23 ppm, K 0.34 ppm, Fe 0.77 ppm, Zn 0.16 ppm, Mn 0.53 ppm and Cu 0.99 ppm All the calculations concerning the quantitative analysis showed that three batches of Hasantrum Advance and other dietary supplements contain an amount of Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn and Cu in the range of 90-125% of the labeled amounts.

Conclusion

A quantitative analysis of Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu in dietary supplements by atomic spectroscopy was successfully developed with a sample digestion procedure for all metals Wet digestion method takes less time and acid, simple with easy-to- carry sample preparation The proposed method is linearly, selective, repeatabilitive, intermediate precise and accurate, and can be applied for routine quality control of dietary supplements containing these components.

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH viii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 TỔNG QUAN THỰC PHẨM CHỨC NĂNG 4

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC KHOÁNG CHẤT Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn 5

1.2.1 Calci (Ca) 5

1.2.2 Magnesi (Mg) 6

1.2.3 Kali (K) 7

1.2.4 Sắt (Fe) 8

1.2.5 Đồng (Cu) 10

1.2.6 Kẽm (Zn) 11

1.2.7 Mangan (Mn) 12

1.3 PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn 13

1.3.1 Phương pháp phân tích khối lượng 13

1.3.2 Phương pháp phân tích thể tích 14

1.3.3 Phương pháp cực phổ 15

1.3.4 Phương pháp Volt - ampe hòa tan 15

1.3.5 Phương pháp quang phổ hấp thu phân tử UV-Vis 16

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

1.3.7 Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS) 17

1.3.8 Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng ICP-MS 18

1.4 XỬ LÝ MẪU XÁC ĐỊNH CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI 19

1.4.2 Vô cơ hóa ướt 21

1.4.3 Vô cơ hóa khô - ướt kết hợp 22

1.5 CÁC NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP AAS 22

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 25

2.2 HÓA CHẤT VÀ TRANG THIẾT BỊ 25

2.2.1 Hóa chất 25

2.2.2 Trang thiết bị 26

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.3.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng phương pháp AAS 26

2.3.2 Khảo sát phương pháp vô cơ hóa và các yếu tố ảnh hưởng quy trình vô cơ hóa 27

2.3.3 Xây dựng quy trình định lượng 30

2.3.4 Thẩm định quy trình định lượng 33

2.4 ỨNG DỤNG QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG 37

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 38

3.1 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG PHƯƠNG PHÁP AAS 38

3.1.1 Nồng độ acid làm dung môi pha mẫu 38

3.1.2 Khảo sát phương pháp vô cơ hóa và các yếu tố ảnh hưởng quy trình vô cơ hóa 39

3.1.3 Kiểm tra quy trình vô cơ hóa mẫu đã chọn 51

3.2 THẨM ĐỊNH QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG 52

3.2.1 Tính tuyến tính 52

3.2.2 Tính đặc hiệu 56

3.2.3 Độ lặp lại và độ chính xác trung gian 57

3.2.4 Độ đúng 58

3.2.5 Giới hạn định lượng (LOQ) 61

Chương 4 BÀN LUẬN 69

4.1 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÉP PHÂN TÍCH AAS 69

4.1.1 Yếu tố dung môi hòa tan mẫu 69

4.1.2 Quy trình xử lý mẫu 69

4.1.3 Điều kiện phân tích 71

4.2 THẨM ĐỊNH QUY TRÌNH PHÂN TÍCH 72

4.3 ỨNG DỤNG TRÊN CÁC CHẾ PHẨM THỰC PHẨM CHỨC NĂNG 72

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 73

5.1 KẾT LUẬN 73

5.2 ĐỀ NGHỊ 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ

Spectrophotometry

Quang phổ hấp thu nguyên tử

AES Atomic Emission Spectrophotometry Quang phổ phát xạ nguyên tử

F-AAS Flame Atomic Absorption

ICP-AES Inductively Coupled Plasma-automic

Emission Spectrocopy

Quang phổ phát xạ nguyên tử dùng plasma cảm ứng cao tần

ppm Part per million Nồng độ phần triệu

UV - Vis Ultraviolet – visible Spectrophometry Quang phổ tử ngoại khả kiến

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1: Dạng kết tủa và dạng cân trong một số trường hợp phân tích khối lượng

13

Bảng 1 2: Một số nghiên cứu kim loại bằng AAS đã thực hiện 23

Bảng 2 1: Hàm lượng Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn trong viên Hasantrum Advance 25

Bảng 2 2: Danh mục hóa chất và dung môi 25

Bảng 2 3: Điều kiện phân tích của Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn 26

Bảng 2 4: Dãy dung dịch chuẩn của Ca 34

Bảng 2 5: Dãy dung dịch chuẩn của Mg 34

Bảng 2 6: Dãy dung dịch chuẩn của K 34

Bảng 2 7: Dãy dung dịch chuẩn của Fe 344

Bảng 2 8: Dãy dung dịch chuẩn của Cu 35

Bảng 2 9: Dãy dung dịch chuẩn của Zn 35

Bảng 2 10: Dãy dung dịch chuẩn của Mn 35

Bảng 3 1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HCl trong phân tích Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu; (a) kết quả giá trị trung bình cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) kết quả RSD% của cường độ hấp thu/phát xạ đo được 38

Bảng 3 2: Kết quả khảo sát phương pháp vô cơ hóa; (a) kết quả cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) tỷ lệ % hàm lượng đo được so với hàm lượng nhãn trên 1 viên 40

Bảng 3 3: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ HNO3 ; (a) kết quả cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) tỷ lệ % hàm lượng đo được so với hàm lượng nhãn trên 1 viên 43

Bảng 3 4: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thể tích HNO3 16% ; (a) kết quả cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) tỷ lệ % hàm lượng đo được so với hàm lượng nhãn trên 1 viên 455

Bảng 3 5: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian vô cơ hóa giai đoạn 1 ; (a) kết quả cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) tỷ lệ % hàm lượng đo được so

với hàm lượng nhãn trên 1 viên 477

Bảng 3 6: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng thời gian đuổi khói NO2 ở giai đoạn 2 ; (a) kết quả cường độ hấp thu/phát xạ ; (b) tỷ lệ % hàm lượng đo được so với hàm lượng nhãn 499

Bảng 3 7: Kết quả kiểm tra quy trình vô cơ hóa 511

Bảng 3 8: Kết quả khảo sát tính tuyến tính của Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu 522

Bảng 3 9: Kết quả khảo sát tính đặc hiệu của Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn 566

Bảng 3 10: Kết quả khảo sát độ chính xác của 3 ngày 577

Bảng 3 11: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Ca 588

Bảng 3 12: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Mg 588

Bảng 3 13: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của K 599

Bảng 3 14: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Fe 599

Bảng 3 15: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Zn 60

Bảng 3 16: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Mn 60

Bảng 3 17: Tỷ lệ phục hồi trong khảo sát độ đúng của Cu 61

Bảng 3 18: Giới hạn định lượng của Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu 62

Bảng 3 19: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Ca 622

Bảng 3 20: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Mg 633

Bảng 3 21: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng K 644

Bảng 3 22: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Fe 655

Bảng 3 23: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Cu 666

Bảng 3 24: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Zn 677

Bảng 3 25: Kết quả ứng dụng quy trình định lượng Mn 688

DANH MỤC HÌNH

Hình 3 1: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của HCl 0,5 - 5% đến cường độ hấp thu

Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu 39 Hình 3 2: Kết quả khảo sát phương pháp vô cơ hóa trong phân tích Ca, Mg, K, Fe,

Zn, Mn, Cu 411 Hình 3 3: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ HNO3 trong phân tích Ca,

Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu 44 Hình 3 4: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thể tích HNO3 16% trong phân tích

Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu 466 Hình 3 5: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian vô cơ hóa giai đoạn 1 trong phân tích Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu 488 Hình 3 6: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng thời gian đuổi khói NO2 ở giai đoạn 2 trong phân tích Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu 50 Hình 3 7: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn

Ca và nồng độ 533 Hình 3 8: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn

Mg và nồng độ 533 Hình 3 9: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ phát xạ của dung dịch chuẩn

K và nồng độ 54 Hình 3 10: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn

Fe và nồng độ 544 Hình 3 11: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn

Cu và nồng độ 555 Hình 3 12: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn

Zn và nồng độ 555 Hình 3 13: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa cường độ hấp thu của dung dịch chuẩn

Mn và nồng độ 566

ĐẶT VẤN ĐỀ

Xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người càng được nâng cao và sức khỏe trở thành mối quan tâm hàng đầu Từ đó, chế độ dinh dưỡng hàng ngày – nhằm bổ sung các chất cần thiết từ thực phẩm mà cơ thể không tự tổng hợp được con người chú trọng hơn cả.

Khoáng chất – chỉ chiếm 4% trọng lượng cơ thể nhưng rất cần thiết cho sự tồn tại

và sinh trưởng bình thường của con người Thiếu hụt khoáng chất sẽ gây ra sự bất thường trong cơ thể, dẫn tới các loại bệnh tật và ảnh hưởng rất nhiều đến cuộc sống, như thiếu calci gây chuột rút, viêm khớp, sâu răng, loãng xương, sỏi thận; thiếu Sắt khiến cơ thể mệt mỏi, mất ngủ, đau đầu, chóng mặt và chậm phát triển ; thiếu magnesi dẫn đến stress, trầm cảm, các bệnh lý tim mạch; thiếu kali gây yếu cơ, tụt huyết áp, nôn mửa, tiêu chảy, rối loạn nhịp tim; thiếu kẽm hệ miễn dịch kém, dễ bị cảm cúm, vết thương lâu lành; thiếu Mangan làm sụt cân, mất ngủ, mệt mỏi; thiếu Đồng làm da tái xanh, trẻ em tiêu chảy, mất vị giác v.v… Tuy nhiên khoáng chất khi thừa lại gây ra những tác hại đáng kể cho cơ thể, như thừa calci tác động xấu đến chức năng thận; thừa sắt sẽ biến sắt thành độc tố ảnh hưởng gan, tim, tuyến nội tiết ; bổ sung quá nhiều kẽm gây rụng tóc, u nang buồng trứng, co thắt cơ; thừa đồng gây nhức đầu, mất ngủ và trầm cảm…

Để phòng tránh các tình trạng trên, hàng ngày cơ thể cần được bổ sung một chế độ dinh dưỡng với hàm lượng khoáng chất đầy đủ và hợp lý từ các loại thực phẩm (thịt, cá, trứng, sữa, rau quả…) Nhưng vì một số điều kiện chủ quan và khách quan như thói quen ăn uống, tình trạng sức khỏe (mang thai, người già yếu), chất lượng thực phẩm không đảm bảo (ô nhiễm môi trường, đất, nước…) nên tình trạng thiếu hụt khoáng chất vẫn thường xuyên xảy ra.

Thực phẩm chức năng bổ sung vitamin và khoáng chất hiện nay đang là xu hướng mới, với ưu điểm nổi trội bổ sung đầy đủ dưỡng chất cần thiết cho cơ thể một cách thuận tiện nhất với nhiều dạng bào chế và liều lượng phù hợp trên từng đối tượng (trẻ em, phụ nữ mang thai, người lớn tuổi), được quảng cáo rộng rãi và dễ dàng tìm

thận trọng trong việc sử dụng các thực phẩm chức năng này, tránh lạm dụng và đề phòng với các sản phẩm kém chất lượng, giả mạo trôi nổi trên thị trường gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe.

Nắm bắt vấn đề đó, đề tài mong muốn đề xuất một quy trình xác định hàm lượng các khoáng chất có trong thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất, nhằm đáp ứng công tác kiểm tra chất lượng sản phẩm và bảo vệ sức khỏe cho người tiêu dùng Hiện nay có nhiều phương pháp phân tích xác định hàm lượng nguyên tố kim loại Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS) là một phương pháp phân tích hiện đại với độ nhạy, độ ổn định và tính chọn lọc cao, đang được sử dụng rộng rãi

để xác định hàm lượng các nguyên tố kim loại trên nhiều đối tượng mẫu đa dạng như đất, nước, thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm

Trong dược điển USP 38 sử dụng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử để định lượng các nguyên tố kim loại trong thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất, với phương pháp xử lý mẫu là vô cơ hóa khô nung mẫu trong 6 - 12 giờ, tốn nhiều thời gian và khác biệt cho mỗi nguyên tố Trong các công trình khoa học đã công bố cũng chưa có nghiên cứu nào đưa ra được một quy trình xử lý mẫu chung để định lượng nhiều nguyên tố kim loại bằng phương pháp AAS, hay chỉ thực hiện trên mẫu thực phẩm, dược phẩm mà chưa thực hiện trong nền mẫu thực phẩm chức năng phức tạp với thành phần nhiều vitamin và khoáng chất.

Như vậy, dựa trên những ưu điểm và ứng dụng thực nghiệm của phương pháp AAS,

cùng với nhu cầu thực tế đã nêu trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: ʻʻXây

dựng quy trình định lượng Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn trong viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tửʼʼ.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

I MỤC TIÊU TỔNG QUÁT

Ứng dụng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử để xây dựng quy trình định lượng Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn trong viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất.

II MỤC TIÊU CỤ THỂ

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng và các điều kiện phân tích Ca, Mg, Fe, Cu, Zn,

Mn bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử với ngọn lửa; đối với K sử dụng phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử.

- Xây dựng một quy trình xử lý mẫu phù hợp để định lượng được tất cả các nguyên tố Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn bằng phương pháp phân tích đã chọn.

- Thẩm định quy trình phân tích.

- Ứng dụng quy trình phân tích đã xây dựng để xác định hàm lượng Ca, K, Mg,

Fe, Cu, Zn, Mn trong một số chế phẩm thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất dạng viên có mặt trên thị trường.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 TỔNG QUAN THỰC PHẨM CHỨC NĂNG [3]

Theo thông tư của BYT số 43/2014/TT-BYT, có các định nghĩa như sau:

- Thực phẩm bổ sung (Supplemented Food) là thực phẩm thông thường được bổ sung vi chất và các yếu tố có lợi cho sức khỏe như vitamin, khoáng chất, axit amin, axit béo, enzym, probiotic, prebiotic và chất có hoạt tính sinh học khác.

- Thực phẩm bảo vệ sức khỏe (Health Supplement, Food Supplement, Dietary Supplement) là sản phẩm được chế biến dưới dạng viên nang, viên hoàn, viên nén, cao, cốm, bột, lỏng và các dạng chế biến khác có chứa một hoặc hỗn hợp của các chất sau đây:

+ Vitamin, khoáng chất, axit amin, axit béo, enzym, probiotic và chất có hoạt tính sinh học khác;

+ Hoạt chất sinh học có nguồn gốc tự nhiên từ động vật, chất khoáng và nguồn gốc thực vật ở các dạng như chiết xuất, phân lập, cô đặc và chuyển hóa.

- Thực phẩm dinh dưỡng y học còn gọi là thực phẩm dinh dưỡng dùng cho mục đích y tế đặc biệt (Food for Special Medical Purposes, Medical Food) là loại thực phẩm có thể ăn bằng đường miệng hoặc bằng ống xông, được chỉ định để điều chỉnh chế độ ăn của người bệnh và chỉ được sử dụng dưới sự giám sát của nhân viên y tế.

- Thực phẩm dùng cho chế độ ăn đặc biệt (Food for Special Dietary Uses) dùng cho người ăn kiêng, người già và các đối tượng đặc biệt khác theo quy định của

Ủy ban tiêu chuẩn thực phẩm quốc tế (CODEX) là những thực phẩm được chế biến hoặc được phối trộn theo công thức đặc biệt nhằm đáp ứng các yêu cầu về chế độ ăn đặc thù theo thể trạng hoặc theo tình trạng bệnh lý và các rối loạn cụ thể của người sử dụng Thành phần của thực phẩm này phải khác biệt rõ rệt với thành phần của những thực phẩm thông thường cùng bản chất, nếu có.

Như vậy, theo TT BYT số 43/2014/TT-BYT viên thực phẩm chức năng bổ sung khoáng chất trong đề tài nghiên cứu đã chọn chính là thực phẩm bổ sung và thực phẩm bảo vệ sức khỏe.

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC KHOÁNG CHẤT Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn [7], [16], [21].

Khoáng chất là những chất vô cơ, rất cần thiết cho sự phát triển, tồn tại bình thường của cơ thể và cần phải được cung cấp đầy đủ từ thức ăn mà ta tiêu thụ mỗi ngày Căn cứ theo nhu cầu cơ thể, khoáng chất trong đề tài được chia làm 2 nhóm :

- Khoáng chất đa lượng: là những chất cơ thể cần với lượng lớn, có thể trên 250

mg mỗi ngày Bao gồm các nguyên tố: Ca, Mg, K.

- Khoáng chất vi lượng: là những chất tuy cơ thể cần lượng nhỏ nhưng rất cần thiết, chỉ cần dưới 20 mg mỗi ngày Bao gồm Fe, Cu, Zn, Mn.

1.2.1 Calci (Ca)

Ca thuộc nhóm kim loại kiềm thổ, là khoáng chất đa lượng cần thiết cho sự sống của con người Tổng lượng Ca trong cơ thể người lớn ở trạng thái bình thường khoảng 1200 mg, chiếm 2% trọng lượng cơ thể.

Ca tham gia vào việc tạo xương mà nó là hợp phần chủ yếu, chiếm 99% thành phần cấu tạo xương, răng, móng Ca cũng là yếu tố không thể thiếu của máu và dịch mô,

có trong thành phẩn của tế bào và đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển

và hoạt động của tế bào, tham gia vào quá trình đông máu.

Trong mô, huyết tương và trong các dịch sinh học khác, Ca tồn tại ở dạng ion – có tác dụng duy trì khả năng hưng phấn của thần kinh-cơ được bình thường Giảm nồng độ ion Ca2+ trong huyết thanh xuống sẽ dẫn đến phát sinh chứng co giật-rung

và co giật-cứng.

Tình trạng thiếu hụt Ca gây ra khoảng 147 loại bệnh khác nhau, một số triệu chứng chủ yếu là mất ngủ, chuột rút, đau và viêm khớp, sâu răng, huyết áp cao, loãng

xướng, sỏi thận… Tuy nhiên Ca khi thừa sẽ gây tác động xấu đến chức năng thận, làm giảm sự tổng hợp muối khoáng trong cơ thể.

Nhu cầu sử dụng: Nhu cầu Ca cho cơ thể người trưởng thành trung bình 800 - 1000 mg/ngày Đối với phụ nữ có thai, người cao tuổi là 1200 - 1500 mg/ngày Trẻ em tùy độ tuổi cần lượng Ca phù hợp, từ 0 - 1 tuổi cần 400 mg - 600 mg/ngày, 1 - 10 tuổi cần 800 mg/ngày.

Nguồn cung cấp: Ca có nhiều nhất trong sữa và sản phẩm từ sữa: sữa có 120 mg%, phô mai có 140 mg%, trong hải sản như cua có 221 mg% Ngoài ra ngũ cốc và các sản phẩm chế biến từ ngũ cốc cũng là nguồn cung cấp Ca quan trọng cho cơ thể Trong rau, quả chín chứa không nhiều Ca.

Sự hấp thu: Ca là nguyên tố khó đồng hóa bởi cơ thể, chỉ được hấp thu 20 - 30% trong đường ruột Độ đồng hóa của nó phụ thuốc vào sự tương quan với những hợp chất khác của thức ăn như chất béo, Mg, P Với vitamin D – chất điều hòa đồng hóa

Ca, có tác dụng làm tăng độ hấp thụ của Ca và huy động Ca vào máu đưa đến các tổ chức cơ thể, cung cấp lượng Ca cần thiết.

1.2.2 Magnesi (Mg)

Mg cũng thuộc nhóm kim loại kiềm thổ, là khoáng chất đa lượng với lượng khoảng

20 - 30 g ở cơ thể người lớn, trong đó tập trung ở xương 50 - 75% (Mg kết hợp với

Ca và P trong quá trình tạo xương) Khoảng 25% Mg có trong các tổ chức phần mềm, là chất cấu thành và hoạt hóa nhiều enzym đặc biệt kết hợp với sự chuyển hóa những hợp chất phosphat, tham gia vào sự phân hủy glucose, acid béo và các acid amin trong quá trình chuyển hóa năng lượng.

Mg đóng vai trò là một bộ phận của màng huyết tương, những màng nội bào và acid nucleic Ngoài ra ion Mg đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì kết cấu và chức năng bình thường của tim, cùng với Ca, K, Na, duy trì tính hưng phấn của thần kinh cơ bắp.

Do có vai trò rất quan trọng trong quá trình trao đổi chất bên trong cơ thể nên sự thiếu hụt Mg sẽ làm rối loạn một số chức năng, dễ cáu gắt, stress, nhịp tim không ổn định, bị chuột rút, mất ngủ, mệt mỏi và trầm cảm, tăng nguy cơ sỏi thận hoặc bệnh

lý mạch vành tim Tuy nhiên khi cơ thể thừa Mg, triệu chứng gặp phải thường là nôn ói, tiêu chảy, chóng mặt và yếu cơ, về lâu dài có thể gây tổn thương tim hoặc suy hô hấp.

Nhu cầu sử dụng: Lượng cũng cấp Mg của trẻ em từ 40 - 70 mg/ngày, 10 tuổi tăng lên 250 mg/ngày, người lớn là 300 - 400 mg/ngày Với phụ nữ mang thai và cho con bú là 450 mg/ngày Ngoài ra có thể tính toán lượng cung cấp Mg theo tỷ lệ 6 mg/1 kg trọng lượng cơ thể.

Nguồn cung cấp: Các loại rau xanh như rau bina cung cấp nhiều Mg vì trung tâm của chất diệp lục là Mg Các loại thóc không qua chà xát, quả hạch, hạt, một số ngũ cốc đều là nguồn thức ăn giàu Mg Ngoài ra trong các loại thịt, hải sản cũng chứa nhiều Mg.

Việc hấp thu Mg chịu ảnh hưởng của rất nhiều nhân tố, bao gồm các ảnh hưởng về tổng hàm lượng Mg trong thức ăn, thời gian dừng lại của thức ăn trong đường ruột,

tỷ lệ hấp thu thủy phân và nồng độ Mg trong đường ruột và hàm lượng Ca, P, lactoza trong thức ăn… Trong các yếu tố trên, sự hấp thu của ruột non và sự bài tiết của thận khống chế sự hấp thu của Mg Thức ăn thường ngày có đầy đủ số lượng

Mg nên thường không thiếu, tuy nhiên nếu bị đi lỏng mãn tính dài ngày, lượng Mg thải ra quá nhiều cơ thể sẽ xuất hiện các triệu chứng thiếu hụt Mg, trẻ nhỏ có thể bị

co giật.

1.2.3 Kali (K)

Kali là kim loại kiềm nhóm I, thuộc nhóm nguyên tố đa lượng và là chất điện giải chủ yếu cho cơ thể Phần lớn các quá trình sinh học của cơ thể đều chịu ảnh hưởng của nồng độ K Như K là chất kiềm tính chủ yếu tồn trữ trong các tổ chức và tế bào máu, đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng acid - base K cũng sẽ truyền xung

các quá trình chuyển hóa, tham gia hệ thống đệm điều hòa pH của tế bào, giúp điều hòa cân bằng nước và điện giải, giúp duy trì hoạt động bình thường, đặc biệt là của

hệ tim mạch, cơ bắp, tiêu hóa, tiết niệu.

Do K rất cần trong việc chuyển đường từ máu vào dự trữ ở các mô cơ và gan, nên thiếu K sẽ khiến cơ không sử dụng được glycogen dự trữ để tạo năng lượng vận động, dẫn đến mệt mỏi và yếu cơ, đây là dâu hiệu đầu tiên của thiếu K Những dấu hiệu thiếu K khác là : nôn mửa, tiêu chảy, yếu các cơ, tụt huyết áp, thường khát nước, sình bụng, giảm tập trung, dễ cáu gắt, tê chân, chuột rút, phản xạ chậm, khô

da, có mụn trứng cá, tính tình thay đổi, rối loạn nhịp tim… Khi cơ thể thừa K quá mức có thể gây hịa và tác động đến tim mạch

Nhu cầu sử dụng: Cơ thể cần tiêu thụ một lượng K khá lớn với nhu cầu hàng ngày

là 3 - 5 g/ngày ở người lớn và 0,5 - 1 g/ngày ở trẻ em Một chế độ ăn binh thường phải cung cấp mỗi ngày từ 2 - 6 g K.

Nguồn cung cấp: Hàm lượng K trong thức ăn từ thực vật tương đối nhiều, đặc biệt trong rau xanh và trái cây rất phong phú nên thường ít gây ra triệu chứng thiếu K Lượng K trong thức ăn phần lớn sau khi vào đương ruột sẽ được hấp thu nhờ tác dụng khuếch tán, một bộ phận nhỏ thì được hấp thu bằng sự tiêu hao năng lượng chủ động của gradient nồng độ nghịch qua thành mao mạch K sau khi được bài tiết hoặc lọc ở tế bào sẽ đi vào nước tiểu và thải ra, chỉ có một lượng nhỏ K là thải ra ngoài qua phân.

1.2.4 Sắt (Fe)

Fe – có hàm lượng lớn nhất trong số những nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể người (4 – 5 g) Fe là nguyên liệu tổng hợp Hemoglobin – thành phần của tế bào hồng cầu, đóng vai trò vận chuyển Oxy đến các tế bào trong cơ thể Fe còn dự trữ oxy cho cơ bắp, vô hiệu hóa một số thành phần lạ xâm nhập vào cơ thể, tham gia tổng hợp các hóc-môn tuyến tiền liệt Ba chức năng này sẽ tham gia vào kênh năng lượng của hiện tượng oxy hóa Fe cũng là thành phần cấu tạo của một số loại

protein và enzym, có vai trò trong quá trình giải phóng năng lượng khi oxy hóa các chất dinh dưỡng và ATP.

Khi Fe có thể tận dụng được ở trong thức ăn mà đưa vào cơ thể không đủ trong thời gian dài, đặc biệt ở trẻ nhỏ, phụ nữ mang thai và sản phụ rất dễ bị chứng thiếu máu

do thiếu Fe Thiếu Fe sẽ hạn chế sự luân chuyển oxy đến các tế bào gây nên mệt mỏi, giảm năng suất lao động và suy giảm miễn dịch Mặt khác, tiêu thụ quá nhiều chất Fe có thể dẫn đến ngộ độc và thậm chí gây tử vong.

Hiện nay thiếu Fe là một trong những bệnh thiếu dinh dưỡng phổ biến trên thế giới, nhất là ở các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam.

Nhu cầu sử dụng: Nhu cầu Fe của con người thay đổi theo lứa tuổi, giới tính và từng giai đoạn cuộc đời Nhu cầu Fe hàng ngày từ 3 - 6 tháng tuổi cần 6,6 mg/ngày;

6 - 12 tháng tuổi cần 8,8 mg/ngày; 1 - 10 tuổi cần 10 mg/ngày Nam từ 10 - 18 tuổi cần 12 mg/ngày, nam giới trưởng thành là 10 mg/ngày Ở nữ giới trưởng thành cần

24 mg/ngày, phụ nữ có thai là 45 mg/ngày, phụ nữ cho con bú cần 26 mg/ngày Nguồn cung cấp: Fe được cung cấp từ hai nguồn thực phẩm có nguồn gốc động vật

và thực vật:

- Fe có nguồn gốc động vật dễ hấp thu hơn từ thực vật, bao gồm các loại thịt màu

đỏ (thịt bò, cừu, heo), thịt gia cầm (gà, vịt), cá, sò, gan, thận Huyết động vật cũng là nguồn bổ sung Fe tốt nhất.

- Fe có nguồn gốc thực vật bao gồm ngũ cốc nguyên hạt, đậu, các loại rau có lá màu xanh và trứng Các loại rau có lá màu xanh như rau bina, cải xoan, bông cải, mù tạt và củ cải là những nguồn thực phẩm chứa Fe dồi dào nhất.

Thực phẩm thông thường mang lại nhiều hơn mức Fe cần thiết (từ 10 - 30 mg/ngày) nhưng chỉ một phần được hấp thu Quá trình hấp thu Fe xảy ra chủ yếu ở hỗng hồi tràng ruột non Tại đây Fe từ thức ăn được giải phóng thành dạng tự do trước khi hấp thu, phụ thuộc bởi nhiều yếu tố ức chế hoặc tăng cường có mặt trong thức ăn Các acid ascorbic, citric, lactic, malic đều làm tăng hấp thu Fe Vitamin C làm tăng

từ 3 - 7 lần lượng Fe được hấp thu Trà, cà phê lại có tác dụng ngược lại Ngoài ra nhiều Ca, P trong khẩu phần ăn có thể giảm hấp thu 50% Fe, do vậy khi uống sữa nên cách bữa ăn vài giờ.

1.2.5 Đồng (Cu)

Cu – nguyên tố vi lượng với tổng hàm lượng trong cơ thể người lớn khoảng 80 mg, phân bố trong tất cả các tổ chức cơ thể nhưng tương đối nhiều trong xương và cơ bắp Nồng độ Cu cao nhất là ở gan và não, tiếp đó là ở thận, tim và tóc.

Trong cơ thể Cu có vai trò của chất chống ôxy hóa vì nó là một thành phần trong enzym chống oxy hóa superoxide dismutase Cu cũng là một thành phần của protein, ceruloplasmin trong huyết tương, giúp kiểm soát nồng độ một số hormone trong máu và cần thiết cho sự tạo thành tế bào hồng cầu Cu cũng thúc đẩy sự hấp thu và sử dụng Fe để tạo thành hemoglobin của hồng cầu Nếu thiếu Cu trao đổi Fe cũng sẽ bị ảnh hưởng, nên sẽ bị thiếu máu và sinh trưởng chậm Ngoài ra Cu cần thiết cho chuyển hóa Fe và lipid, có tác dụng bảo trì cơ tim, cần cho hoạt động của

hệ thần kinh và hệ miễn dịch, góp phần bảo trì màng tế bào hồng cầu, góp phần tạo xương và biến năng cholesterol thành vô hại.

Do nguồn thực phẩm chứa Cu rất đa dạng nên cơ thể ít khi bị thiếu Cu Thiếu Cu gây thiếu máu, tăng cholesterol và sự phất triển bất thường ở xương, gia tăng nguy

cơ bệnh tim mạch, gây kém dung nạp glucose Thiếu Cu khi mang thai có thể khiến thai chậm phát triển hoặc phát triển bất thường Tuy nhiên, cơ thể khi thừa Cu cũng xuất hiện bệnh lý bất thường như nhức đầu, rụng tóc, mất ngủ và trầm cảm.

Nhu cầu sử dụng: Nhu cầu lượng Cu cần nạp vào cơ thể mỗi ngày là 1 - 1,5 mg/ngày.

Nguồn cung cấp: Hầu hết các thực phẩm đều có chứa Cu từ rau cải, ngũ cốc cho đến các loại thịt, cá Các nguồn thực phẩm giàu Cu nhất bao gồm : thịt bò, hải sản, tạng động vật, các loại đậu, đậu phộng…

Tùy theo lượng Cu trong thức ăn và nhiều yếu tố khác mà lượng Cu hấp thu có thể thay đổi, nhưng nhìn chung cơ thể chúng ta hấp thu trung bình khoảng 50% Cu trong thức ăn Các amino acid, đặc biệt histidin giúp tăng hấp thu Cu Mặt khác nhiều loại khoáng chất, nhất là Zn, làm giảm hấp thu Cu.

1.2.6 Kẽm (Zn)

Zn là nguyên tố vi lượng cần thiết để duy trì sự sống của con người và động vật Toàn bộ cơ thể người chứa độ 2 - 3 g Zn Zn giúp quá trình tạo máu, sinh trưởng và phát triển của cơ thể, nó cũng đẩy mạnh sự chuyển hóa các chất, sự oxy hóa khử và

sự trao đổi năng lượng trong cơ thể.

Zn cũng có vai trò quan trọng trong sự hoạt động của tuyến yên, tuyến tụy, tuyến sinh dục nam; có mặt trong dịch hoàn, buồng trứng, tinh trùng, làm tăng sự hoạt động của chúng.

Vai trò Zn trong các enzym cũng rất lớn, tham gia vào các hoạt động của trên 300 enzym trong các phản ứng sinh học quan trọng Zn có mặt trong nhiều enzym chuyển hóa, enzym hô hấp, và các enzym tiêu hóa, đặc biệt các enzym cần thiết cho

sự tổng hợp protein, acid nucleic.

Khi thiếu kẽm, sẽ có rối loạn chuyển hóa protid, làm cơ thể thải nhiều nitơ, do đó ngừng lớn và sút cân Thị giác, vị giác, khướu giác và trí nhớ có liên quan đến kẽm

và sự thiếu hụt kẽm có thể gây ra sự hoạt động không bình thường của các cơ quan này Mất đi một lượng nhỏ kẽm làm cho đàn ông sụt cân, giảm khả năng sinh dục

và có thể mắc bệnh vô sinh Phụ nữ trong thời kỳ mang thai mà thiếu kẽm sẽ làm giảm trọng lượng trẻ sơ sinh, thậm chí thai có thể chết.

Kẽm là vi chất quan trọng trong duy trì sức khỏe và dinh dưỡng của con người Bổ sung vừa đủ lượng kẽm có thể phòng chống suy nhược và tăng cường miễn dịch Tuy nhiên, quá nhiều kẽm lại phản tác dụng, gây suy giảm miễn dịch.

Nhu cầu sử dụng: Nhu cầu Zn đòi hỏi cung cấp hằng ngày khoảng 5 - 19 mg Mỗi ngày nên cung cấp cho cơ thể một lượng kẽm cần thiết: 15 mg/ngày đối với nam

giới và 12 mg/ngày đối với nữ giới Phụ nữ mang thai hoặc cho con bú cần nhiều hơn, khoảng 15 - 19 mg/ngày.

Nguồn cung cấp:

- Từ động vật: sữa bò, trứng, sò, ốc, tôm, cua, cá, thịt, con hàu, patê gan.

- Từ thực vật: gừng, đậu nành và các loại hạt như hạt hạnh nhân, hạt điều, đậu phộng

Trong chế độ ăn hàng ngày, tránh dung kết hợp Fe với thức ăn giàu Zn vì Fe cản trở

cơ thể hấp thu Zn Ngoài ra một số thay đổi về sinh lý và tình trạng bệnh lý như nhịn đói, có thai, nhiễm khuẩn cũng lam thay đổi hấp thu Zn Với trẻ em, nên cho

bú sữa mẹ vì lượng Zn trong sữa mẹ dễ hấp thu hơn nhiều so với sữa bò.

1.2.7 Mangan (Mn)

Cơ thể người trưởng thành chứa 12 - 20 mg Mn, trong đó, gan chứa nhiều nhất, sau

đó là tuyến tụy Trong máu, hàm lượng Mn là 10 µg/lít và nó tập trung chủ yếu trong hồng cầu Lượng Mn trong cơ chiếm 35% tổng lượng Mn trong cơ thể.

Mn góp phần quan trọng vào sự vững chắc của xương Phụ nữ lớn tuổi bị loãng xương có lượng Mn trong máu thấp hơn so với phụ nữ cùng tuổi không bị loãng xương Mn còn có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lượng insulin trong cơ thể, hoạt hóa một vài enzyme và có thể can thiệp vào sự ức chế trong một vài tế bào Ngoài ra, còn có vai trò trong quá trình tổng hợp urê và trung hòa các anion superoxyd của gốc tự do, trong trung tâm năng lượng của tế bào cũng như trong ty lạp thể.

Cơ thể khi thiếu hụt Mn thường có triệu chứng ù tai, sụt cân, mệt mỏi, rụng tóc, da khô và mất ngủ, lãnh cảm, tinh thần bi quan Tuy nhiên Mn khi thừa trong cơ thể có thể gây độc cho phổi, hệ thần kinh, thận và tim mạch.

Nhu cầu sử dụng: Lượng Mn cần bổ sung cho cơ thể la 2 -3 mg/ngày Tùy theo chế

độ ăn, lượng Mn hàng ngày có thể thay đổi từ 0,7 - 22 mg.

Nguồn cung cấp: Các loại thực phẩm giàu Mn bao gồm gạo xay, đậu nành, đậu phụ, tiểu mạch, vừng, rau cải xanh, lá chè xanh, trái cây, trà, gan bò, thịt, trứng, sữa…

Sự hấp thụ Mn trong cơ thể, ở tá tràng khi có thừa Ca, P, Fe ; hoặc ở dạ dày khi có mặt protein đậu nành sẽ làm giảm khả năng hấp thụ Ngược lại nếu thiếu Fe sẽ làm tăng hấp thụ Mn trong cơ thể.

1.3 PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn

Hiện nay có rất nhiều phương pháp để phân tích, xác định hàm lượng các nguyên tố kim loại như phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp phân tích thể tích; các phương pháp điện hóa: điện cực chọn lọc ion, phương pháp cực phổ, phương pháp Volt-Ampe hòa tan; các phương pháp quang phổ: phương pháp quang phổ hấp thu phân tử UV-VIS, quang phổ phát xạ nguyên tử (AES), quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS), phương pháp khối phổ plasma cao tầng cảm ứng ICP-MS… Các phương pháp được sử dụng tùy thuộc theo từng đối tượng mẫu phân tích, mức hàm lượng kim loại trong mẫu, điều kiện cụ thể của phòng thí nghiệm và yêu cầu mức

độ tin cậy của kết quả phân tích.

1.3.1 Phương pháp phân tích khối lượng [8]

Bảng 1 1: Dạng kết tủa và dạng cân trong một số trường hợp phân tích khối lượng

Phương pháp phân tích khối lượng có độ chính xác cao, đơn giản không yêu cầu

chỉ phân tích hàm lượng lớn, nên không phù hợp dùng để phân tích các nguyên tố vi lượng.

1.3.2 Phương pháp phân tích thể tích [2], [8]

Dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch chất định phân để tác dụng đủ toàn bộ lượng chất định phân đó Thời điểm thêm lượng thuốc thử tác dụng vừa đủ với chất định phân gọi là điểm tương đương Để nhận biết điểm tương đương, người ta dùng các chất gây ra hiên tượng đổi màu hay kết tủa có thể quan sát bằng mắt gọi là các chất chỉ thị.

Ví dụ:

- Định lượng Ca2+: chuẩn độ complexon bằng dung dịch chuẩn EDTA với chất chỉ thị murexit hay crom xanh đen acid Chất chỉ thị tạo với ion Ca phức chất màu đỏ, ở điểm tương đương màu đỏ chuyển sang màu đặc trưng của chất chỉ thị tự do.

- Định lượng Mg2+: chuẩn độ trực tiếp ở pH = 10, chỉ thị ericromden T, tại điểm tương đương dung dịch chuyển từ tím sang xanh lam hoàn toàn.

- Định lượng Fe3+ trong môi trường acid pH = 2  3, EDTA tác dụng với Fe3+ tạo phức vàng nhạt, dùng chỉ thị acid salicylic hay acid sulfosalicylic tạo phức màu tím đỏ Tại điểm tương đương mất màu tím đỏ, dung dịch có màu vàng nhạt.

- Định lượng Cu2+: chuẩn độ bằng dung dịch EDTA 0,01N với chỉ thị Murexid trong môi trường đệm pH = 7- 9 Tại điểm tương đương dung dịch chuyển từ vàng cam sang tím hoàn toàn.

- Định lượng Zn2+: chuẩn độ complexon trong dung dịch đệm amoni có pH = 10, chỉ thị ericromden T Tại điểm tương đương dung dịch chuyển từ tím đỏ sang lam.

Phương pháp phân tích thể tích có ưu điểm là nhanh chóng và dễ thực hiện, tuy

không được sử dụng trong phân tích các nguyên tố kim loại với hàm lượng nhỏ, vì phải thực hiện quá trình làm giàu phức tạp.

1.3.3 Phương pháp cực phổ [1], [9]

Phương pháp cực phổ dựa trên việc nghiên cứu và sử dụng các đường cong thế được ghi trong các điều kiện đặc biệt Trong đó các chất điện phân có nồng độ khá nhỏ từ 10-3 - n.10-6 M trong dung dịch chứa chất điện ly trơ có nồng độ lớn, gấp hơn 100 lần Do đó, chất điện phân chỉ vận chuyển đến điện cực bằng con đường khuếch tán.

dòng-Điện cực làm việc (còn gọi là điện cực chỉ thị) là điện cực phân cực có bề mặt rất nhỏ, khoảng một vài mm2 Trong cực phổ cổ điển người ta dùng điện cực chỉ thị là điện cực giọt thủy ngân Điện cực so sánh là điện cực không phân cực Đầu tiên người ta dùng điện cực đáy thủy ngân có diện tích bề mặt tương đối lớn, sau đó thay bằng điện cực Calomen hay điện cực Ag/AgCl Đặt vào điện cực làm việc điện thế một chiều biến thiên liên tục nhưng tương đối chậm để có thể coi là không đổi trong quá trình đo dòng I Cực phổ hiện đại bao gồm cực phổ sóng vuông, cực phổ xung

và cực phổ xung vi phân đã đạt tới độ nhạy 10-5 - 5.10-7 M.

Ưu điểm của phương pháp là trang thiết bị tương đối đơn giản, tốn ít hóa chất mà có thể phân tích nhanh với độ nhạy và độ chính xác khá cao Trong nhiều trường hợp

có thể xác định hỗn hợp các chất vô cơ và hữu cơ mà không cần tách riêng chúng

ra Do đó phương pháp này phù hợp để phân tích hàm lượng các chất trong mẫu sinh học.

Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những hạn chế như ảnh hưởng của dòng điện, dòng cực đại, của oxy hòa tan, bề mặt điện cực… Nếu dung dịch phân tích chứa các tạp chất hữu cơ sẽ gây nhiễu mà nguyên nhân là do các tạp chất tham gia phản ứng điện hóa trên các điện cực Không thích hợp khi xác định các ion có thế điện cực rất

âm như Na+,Ca2+, K+, Mg2+…

1.3.4 Phương pháp Volt - ampe hòa tan [1], [9]

Về bản chất, phương pháp Volt - ampe hòa tan cũng giống như phương pháp cực phổ là dựa trên việc đo cường độ dòng hoà tan để xác định nồng độ các chất trong dung dịch Nguyên tắc gồm hai bước:

- Bước 1: Điện phân làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực làm việc, trong khoảng thời gian xác định, tại thế điện cực xác định.

- Bước 2: Hòa tan kết tủa đã được làm giàu bằng cách phân cực ngược điện cực làm việc, đo và ghi dòng hòa tan Trên đường Volt-ampe hòa tan xuất hiện pic của nguyên tố cần phân tích Chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ.

Phương pháp Volt - ampe hòa tan có thể xác định được cả những chất không bị khử (hoặc oxy hóa) trên điện cực với độ nhạy khá cao 10-6 - 10-8 M Phương pháp này cũng có nhược điểm: độ nhạy bị hạn chế bởi dòng dư, nhiều yếu tố ảnh hưởng (điện cực chỉ thị, chất nền, tốc độ quét, thế ghi sóng cực phổ…).

1.3.5 Phương pháp quang phổ hấp thu phân tử UV-Vis [1]

Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng.

Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10-5 - 10-7 M và là một trong các phương pháp được sử dụng khá phổ biến, với độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao, được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không chọn lọc, một thuốc thử có thể tạo phức với nhiều ion kim loại, nên đòi hỏi quá trình che, tách phức tạp.

1.3.6 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) [11]

Khi ở điều kiện thường, nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng, nhưng nếu bị kích thích thì các điện tử hóa trị sẽ nhận năng lượng chuyển lên trạng thái có năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích) Trạng thái này không bền, chúng có xu hướng giải phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu bền vững dưới dạng các bức xạ.

xuất hiện phổ phát xạ của nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với nguồn năng lượng phù hợp.

Hiện nay, người ta dùng một số nguồn năng lượng để kích thích phổ AES như ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện, plasma cao tần cảm ứng (ICP)…

Nhìn chung, phương pháp AES đạt độ nhạy rất cao (thường từ n.10-3 - n.10-4 %), lại tốn ít mẫu, có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu Vì vậy, đây là phương pháp dùng để kiểm tra đánh giá hóa chất, nguyên liệu tinh khiết, phân tích lượng vết ion kim loại độc trong nước, lương thực, thực phẩm.

Tuy nhiên, phương pháp này lại chỉ cho biết thành phần nguyên tố trong mẫu mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nó trong mẫu Đối với phép đo F-AES dùng ngọn lửa tuy có độ chính xác cao, đơn giản và rẻ tiền nhưng nhiệt độ ngọn lửa thấp nên chỉ ứng dụng phân tích kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb, Cs) và một vài kim loại kiềm thổ (Ca, Mg).

1.3.7 Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS) [11]

Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, thì nguyên

tử không thu hay không phát ra năng lượng Tức là nguyên tử ở trạng thái cơ bản Song, nếu chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp, trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, chúng sẽ hấp thụ tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử Với hai kỹ thuật nguyên tử hóa, nên chúng ta cũng có hai phép đo tương ứng Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa (F-AAS có độ nhạy cỡ 0,1 ppm) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50 - 1000 lần, cỡ 0,1 - 1 ppb) Phương pháp phân tích quang phổ hấp thu nguyên tử có những ưu điểm sau:

- Độ nhạy và độ chọn lọc cao, có thể xác định được gần 60 nguyên tố hóa học với

độ nhạy từ 1.10-4 - 1.10-5 Đặc biệt nếu sử dụng kỹ thuật GF-AAS độ nhạy có thể đạt đến n.10-7.

- Không cần làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích trong nhiều trường hợp, do đó tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian và hóa chất tinh khiết

để làm giàu mẫu, mặt khác tránh được sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lý qua nhiều giai đoạn.

- Xác định liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu, với kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ (nhiều trưởng hợp sai số không quá 15% với vùng nồng độ cỡ ppm) Bên cạnh đó, phép đo quang phổ AAS cũng có một số nhược điểm nhất định:

- Phương pháp chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất cần phân tích mà trong chỉ ra được trạng thái liên kết của nguyên tố trong mẫu.

- Vì có độ nhạy cao nên sự nhiễm bẩn rất có ý nghĩa với kết quả phân tích hàm lượng vết Vì thể đòi hỏi môi trường không khí phòng thí nghiệm phải không có bụi; các dụng cụ, hóa chất phải có độ tinh khiết cao.

- Yêu cầu một hệ thống máy tương đối đắt tiền.

1.3.8 Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng ICP-MS [1], [9]

Plasma là nguồn khí ion hóa mang năng lượng cao trong đó chứa cation và electron, ngọn lửa 1000 - 6000 o K, nguồn khí chủ yếu yếu là khí Argon  Ar+ gặp cuộn cảm ứng và chịu tác động từ trường do cuộn cảm ứng gây ra, luồng Ar+ và electron chuyển động hỗn loạn và kích thích các nguyên tử khác tạo thành một hệ thống năng lượng cao có hình vành khăn.

Khi dẫn mẫu phân tích vào ngọn lửa plasma (ICP), các chất có trong mẫu khi đó sẽ

bị hoá hơi, nguyên tử hoá và ion hoá tạo thành ion dương có điện tích +1 và các electron tự do Thu và dẫn dòng ion cho vào thiết bị phân giải phổ để phân chia chúng theo số khối (m/z) sẽ tạo ra phổ khối của nguyên tố chất cần phân tích Sau

đó, đánh giá định tính và định lượng phổ thu được.

Kỹ thuật phân tích ICP-MS là một trong những kỹ thuật phân tích hiện đại, với nhiều ưu điểm: độ đúng, độ chính xác cao, đa nguyên tố; xử lý cả nền mẫu đơn giản

hiện cao hơn ICP-AES với cùng một lượng mẫu; xác định đồng thời các kim loại với độ nhạy và độ chọn lọc khá cao ; ngoài ra có thể phân tích các đồng vị dựa vào

tỷ lệ của chúng.

Tuy nhiên phương pháp này vẫn có một số nhược điểm: đòi hỏi trang bị thiết bị đắt tiền, phức tạp; rất khó để xác định các nguyên tố tạo ra ion âm như Cl-, I-, F- do các ion tạo ra bởi quá trình phóng điện ICP thường là các ion dương; khả năng phát hiện sẽ thay đổi theo mẫu nền do ảnh hưởng đến mức độ ion hóa trong plasma hoặc tạo ra các chất làm nhiễu quá trình phân tích và không thể phân tích được những mẫu có thể tích nhỏ hơn 3 ml.

Hiện nay kỹ thuật này được ứng rất rộng rãi trong phân tích rất nhiều đối tượng khác nhau đặc biệt là 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…

1.4 XỬ LÝ MẪU XÁC ĐỊNH CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI [1], [26]

Đối với các nguyên tố kim loại trong mẫu nền thực phẩm chức năng, trước hết ta phải tiến hành xử lý mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từ trạng thái ban đầu (dạng rắn) về dạng dung dịch Đây là công việc rất quan trọng vì

nó có thể dẫn đến sự sai lệch trong kết quả phân tích do sự nhiễm bẩn mẫu hay làm mất mẫu chất phân tích nếu thực hiện không tốt Hiện nay có rất nhiều kỹ thuật xử

lý mẫu phân tích, với đối tượng mẫu thực phẩm chức năng trong đề tài thì chọn kỹ thuật để xử lý mẫu là các phương pháp vô cơ hóa: vô cơ hóa khô, vô cơ hóa ướt, vô

cơ hóa khô - ướt kết hợp.

1.4.1 Vô cơ hóa khô

Nguyên tắc: Vô cơ hóa khô là kỹ thuật nung để xử lý mẫu, song thực chất chỉ là

bước đầu tiên của quá trình xử lý mẫu vì sau khi nung, mẫu bã còn lại cần phải được hòa tan (xử lý tiếp) bằng dung dịch muối hay dung dịch acid phù hợp để chuyển chất phân tích vào dung dịch cho một phương pháp phân tích đã chọn.

Phân loại:

- Vô cơ hóa khô không có chất phụ gia bảo vệ: Nung mẫu không có chất phụ gia bảo vệ là quá trình xử lý mẫ sơ bộ nhờ tác dụng của nhiệt độ thích hợp trong một thời gian nhất định để phá vỡ mạng tinh thể ban đầu của mẫu phân tích để chuyển nó sang dạng đơn giản hơn, dễ hòa tan vào dung dịch acid hay kiềm trong các giai đoạn xử lý mẫu kế tiếp.

- Vô cơ hóa có chất phụ gia bảo vệ: Nung xử lý mẫu có chất phụ gia bảo vệ cũng

là quá trình xử lý mẫu sơ bộ nhờ tác động của nhiệt độ có thêm sự hỗ trợ của chất phụ gia, thường là chất chảy, acid đặc…, trong thời gian nhất định để phá

vỡ cấu trúc tinh thể dạng ban đầu của mẫu phân tích, chuyển chúng sang dạng

dễ hòa tan hơn trong acid hay kiềm.

Ưu điểm khi có chất phụ gia là nhiệt độ nung mẫu thấp hơn, thời gian nung ngắn hơn song lại triệt để hơn, hạn chế mất chất phân tích nhất là với các mẫu nền chịu nhiệt hay mẫu hữu cơ.

Các chất phụ gia bảo vệ thường dùng là: các acid mạnh đặc (HNO3, H2SO4…); một

số muối (KNO3, Mg (NO3)2…); hỗn hợp acid - muối (Mg(NO3)2 - HNO3, HNO3 H2SO4…); hỗn hợp kiềm - muối; hỗn hợp muối - peroxid; hỗn hợp kiềm mạnh - peroxid; hỗn hợp kiềm - muối - chất oxy hóa.

-Ứng dụng: Thường dùng để xử lý mẫu hữu cơ để xác định kim loại, các mẫu quặng

vô cơ có cấu trúc bền vững rất khó tan trong ngay cả các acid hay kiềm mạnh.

Ưu điểm:

- Thao tác và cách làm đơn giản

- Không phải dùng nhiều acid đặc

- Xử lý mẫu được triệt để, nhất là mẫu có nền mẫu hữu cơ

- Thời gian xử lý mẫu ít hơn so với vô cơ hóa ướt

Nhược điểm: Có thể mất một số chất dễ bay hơi như Cd, Pb, Zn, Sb, Sn… nếu

1.4.2 Vô cơ hóa ướt

Dùng acid đặc, mạnh, có tính oxy hóa để phân hủy mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình Kjeldahl hay trong ống nghiệm.

Lượng acid thường gấp 15 - 20 lần lượng mẫu, tùy loại mẫu Thời gian xử lý mẫu trong các hệ hở, bình Kjeldahl thường từ vài giờ tới vài chục giờ tùy loại mẫu, bản chất các chất Còn xử lý mẫu trong lò vi sóng hệ kín (có áp suất) thi chỉ cần 50 - 60 phút.

Các dung dịch acid dùng để hòa tan và xử lý mẫu: trong vô cơ hóa ướt, tùy thuộc bản chất nền mẫu và chất phân tích tồn tại trong mẫu đó mà chọn loại acid thích hợp Các loại acid thường dùng là:

- Dùng 1 acid đặc: HCl, H2SO4, HNO3, HClO4.

- Hỗn hợp 2 acid: nước cường thủy, HNO3 - H2SO4, HF - H2SO4…

- Hỗn hợp 3 acid: HCl - HNO3 - H2SO4, HNO3 - H2SO4 - HClO4.

- Hỗn hợp 1 acid và 1 chất oxy hóa: H2SO4 - KMnO4, HNO3 - H2O2,…

- Hỗn hợp 2 acid và 1 chất oxy hóa: HNO3 - H2SO4 - KMnO4,…

Nhiệt độ khi xử lý mẫu phụ thuộc nhiệt độ sôi của acid dùng để phân hủy mẫu Khi dùng hỗn hợp acid thì nhiệt độ xử lý mẫu còn tùy thuộc thêm vào thành phần hỗn hợp acid và thông thường nhiệt độ này nằm trong giới hạn giữa nhiệt độ sôi của acid dễ sôi nhất và acid khó sôi nhất Đối với những mẫu khó phân hủy, ta phải dùng các acid hoặc hỗn hợp các acid có nhiệt độ sôi cao và có tính oxy hóa mạnh.

Ứng dụng: Để xử lý mẫu phân tích và một số anion vô cơ như arsenat, sulfat,

phosphat… trong các loại mẫu sinh hoạt, mẫu hữu cơ, vô cơ, mẫu môi trường, mẫu đất nước, mẫu kim loại… Kỹ thuật này không dùng được cho việc xử lý tách xác chất hữu cơ để phân tích vì trong các điều kiện này, các chất hữu cơ bị phá hủy hết.

Ưu điểm: Không bị mất các chất phân tích

Nhược điểm:

- Thời gian phân hủy mẫu dài, nếu không dùng lò vi sóng.

- Tốn nhiều acid đặc nhất là khi sử dụng hệ hở.

- Dễ bị nhiễm bẩn khi xử lý bằng hệ hở do môi trường hay acid dùng nhiều.

- Phải đuổi acid dư nên dễ nhiễm bẩn do bụi hay mất mẫu.

1.4.3 Vô cơ hóa khô - ướt kết hợp

Nguyên tắc: Mẫu được phân hủy trong chén hay cốc nung mẫu Trước tiên người ta

thực hiện sử lý ướt sơ bộ trong cốc hay chén nung bằng một lượng acid nhỏ và chất phụ gia để phá vỡ sơ bộ cấu trúc ban đầu của mẫu nền và tạo điều kiện lưu giữ những chất dễ bay hơi khi nung Sau đó đem nung ở nhiệt độ thích hợp Vì thế lượng acid dùng để xử lý mẫu thường chỉ bằng 1/4 hay 1/3 lượng cần dùng cho vô

cơ hóa ướt Quá trình nung sau đó sẽ nhanh và triệt để hơn, hạn chế bớt sự mất mát chất phân tích so với vô cơ hóa ướt hay khô.

Ứng dụng: Xử lý mẫu cho phân tích nguyên tố kim loại và một số anion vô cơ như

Cl-, Br-, sulfat,… trong các loại mẫu sinh học, môi trường, mẫu hữu cơ, vô cơ.

Ưu điểm:

- Tận dụng và kết hợp các ưu điểm của phương pháp vô cơ hóa ướt và khô.

- Hạn chế sự mất mát một số chất phân tích.

- Không phải dùng nhiều acid tinh khiết.

- Thời gian xử lý mẫu nhanh hơn.

- Không cần trang thiết bị phức tạp, hiện đại, đắt tiền.

1.5 CÁC NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP AAS

Một số nghiên cứu kim loại bằng AAS được trình bày trong

Bảng 1 2.

Bảng 1 2: Một số nghiên cứu phân tích kim loại bằng AAS đã thực hiện

Mẫu nền Kim loại Phương pháp xử lý mẫu PP phân tích,

thiết bị hỗ trợ Dược liệu [4] Cr Vô cơ hóa ướt với HNO3 đặc và

HClO4 đặc

GF-AAS Cốc teflon

Dược phẩm [5] Cr Hòa tan mẫu với HNO3 10% và tween

80

F-AAS Bếp cách thủy

Dược phẩm [6] Se Vô cơ hóa ướt với HNO3 đặc và

HClO4 đặc

F-AAS

Dược phẩm [12] Fe, Cu,

Zn

Vô cơ hóa khô - ướt kết hợp:

- Fe: nung 400 oC trong 4 giờ, chất bổ

thu Ca

F-AAS (Ca, Mg) F-AES (Na, K).

Dược phẩm

[19]

Zn, Mn, Cu

Vô cơ hóa khô với acid nitric ở 5000

C, chất trợ nung peroxyd Cánh khuấy từ

Nhận xét:

- Tùy vào kim loại phân tích và tùy vào bản chất nền mẫu mà quy trình xử lý mẫu được lựa chọn khác nhau Phần lớn sử dụng phương pháp vô cơ hóa ướt để xử lý mẫu, với tác nhân thường dùng là hỗn hợp HNO3 - H2O2, hay HNO3 - HClO4, tuy nhiên HClO4 dễ gây cháy nổ do tính oxy hóa mạnh nên sử dụng hạn chế hơn Có thể dùng thêm các thiết bị hỗ trợ như lò vi sóng giúp tiết kiệm lượng acid đặc rất nhiều, thời gian vô cơ hóa lại giảm đi đáng kể.

- Phương pháp vô cơ hóa khô cũng được sử dụng nhưng thời gian nung lâu và nhiệt độ nung cao Sử dụng thêm các chất trợ nung như HNO3, HCl giúp giảm bớt nhiệt độ và thời gian vô cơ hóa.

- Với các kim loại kiềm (Na, K) có thể sử dụng chế độ đo quang phổ phát xạ nguyên tử, kết hợp với đo quang phổ hấp thu nguyên tử các kim loại khác trong cùng một hệ thống máy quang phổ AAS.

- Đối với nguyên tố Ca, khi đo bằng F-AAS cần sự có mặt của ion La3+ để giảm

sự ảnh hưởng của nguyên tố P và các nguyên tố khác đến cường độ hấp thu Ca.

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Nguyên tố Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn trong chế phẩm thực phẩm chức năng Hasantrum Advance dạng viên nén bao phim của công ty TNHH liên doanh HASAN DERMAPHARM, số đăng ký 25256/2015/ATTP-XNCB.

Bảng 2 1: Hàm lượng Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn trong viên Hasantrum Advance

Bảng 2 2: Danh mục hóa chất và dung môi

STT Tên hóa chất và dung môi Nguồn gốc Hàm lượng

1 Dung dịch Ca chuẩn 1000 mg/l Merck 1002 mg/ml

2 Dung dịch Mg chuẩn 1000 mg/l Merck 1000 mg/ml

3 Dung dịch K chuẩn 1000 mg/l Merck 1000 mg/ml

4 Dung dịch Fe chuẩn 1000 mg/l Merck 1002 mg/ml

5 Dung dịch Cu chuẩn 1000 mg/l Merck 1000 mg/ml

6 Dung dịch Zn chuẩn 1000 mg/l Merck 1001 mg/ml

7 Dung dịch Mn chuẩn 1000 mg/l Merck 999 mg/ml

9 Acid nitric đậm đặc Trung Quốc

10 Acid hydrocloric đậm đặc Trung Quốc

11 Nước cất 2 lần

2.2.2 Trang thiết bị

- Máy quang phổ hấp thu nguyên tử SHIMADZU AA-7000, Nhật.

- Bếp điện gia nhiệt 1 vị trí và 2 vị trí Velp RC 220V, Ý

- Cân phân tích Sartorius, độ nhạy 0,01 mg, Đức.

- Lò nung Lenton EF 11/8B, Anh

- Các dụng cụ phòng thí nghiệm thông thường khác.

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng phương pháp AAS

2.3.1.1 Điều kiện phân tích các nguyên tố với máy đo AAS

Bảng 2 3: Điều kiện phân tích của Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn

Bước sóng (nm) 422,7 285,2 248,3 324,8 213,9 279,5 766,5 Cường độ dòng qua đèn (mA) 10 8 12 8 8 10 12

Độ rộng khe (nm) 0,7 0,7 0,2 0,7 0,7 0,2 0,2

Tốc độ khí acetylen (l/phút) 2,0 2,0 2,2 2,0 2,0 2,0 2,2 Tốc độ khí nén (l/phút) 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 Chiều cao ngọn lửa (mm) 7,0 7,0 9,0 7,0 7,0 7,0 9,0 Nguyên tố Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn: sử dụng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử với ngọn lửa, đèn cathode rỗng của mỗi nguyên tố làm nguồn phát xa ̣ Nguyên tố K, chúng tôi sử dụng phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử.

Các điều kiện thông số đo mỗi nguyên tố được quy định theo Bảng 2 3.

2.3.1.2 Nồng độ acid và loại acid làm dung môi pha mẫu [11].

Loại acid và nồng độ acid làm dung môi pha mẫu luôn luôn có ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích thông qua tốc độ dẫn mẫu, khả năng hóa hơi và nguyên tử hóa của chất mẫu.

Nói chung, các acid càng khó bay hơi và bền nhiệt, càng làm giảm cường độ vạch phổ hấp thụ của nguyên tố phân tích Các acid làm giảm cường độ vạch phổ theo thứ tự: HClO4 < HCl < HNO3 < H2SO4 < H3PO4 < HF.

Acid HClO4, HCl, HNO3 gây ảnh hưởng nhỏ nhất đến cường độ vạch phổ trong vùng nồng độ nhỏ Tuy nhiên HClO4 là chất oxy hóa mạnh, quá trình xử lý mẫu trong hệ thống khép kín phản ứng mạnh mẽ với nhiều chất hữu cơ dễ gây phản ứng tỏa nhiệt, cháy nổ Chính vì vậy trong thực tế phân tích của phép đo quang phổ hấp thu nguyên tử người ta thường dùng HCl hoặc HNO3 với nồng độ nhỏ hơn 5%.

Đề tài lựa chọn HCl làm dung môi pha mẫu trong suốt quá trình nghiên cứu Tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ HCl từ 0,5 - 5% đến cường độ phát xạ của

K và cường độ hấp thu của Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn.

2.3.1.3 Sự ảnh hưởng của các cation trong mẫu

Đối với nguyên tố Ca, khi phân tích bằng phương pháp F-AAS, sự có mặt của các ion Mg (II), Fe (III), đặc biệt là hàm lượng lớn P có trong nền mẫu ban đầu làm giảm cường độ hấp thu của Ca Vì vậy cần cho thêm ion La3+ nồng độ phù hợp vào dung dịch đo của Ca để loại trừ sự ảnh hưởng của các ion này [11], [14], [22] Trong đề tài, các dung dịch chuẩn và dung dịch thử của Ca đều có mặt ion La3+nồng độ 0,1%, pha từ LaCl3.7H2O [25].

2.3.2 Khảo sát phương pháp vô cơ hóa và các yếu tố ảnh hưởng quy trình vô

cơ hóa [1], [26]

Xử lí mẫu là giai đoạn rất quan trọng trong phân tích Nếu xử lí mẫu không tốt thì tất nhiên kết quả phân tích sẽ sai, hoặc nhỏ (làm mất), hoặc lớn (làm nhiễm bẩn

thêm) Ngoài ra cũng phải quan tâm đến các yếu tố khác như thời gian, sự an toàn, chi phí, điều kiện thiết bị…

Dược điển Mỹ USP 38 đã sử dụng phương pháp vô cơ hóa khô để xử lý mẫu là chế phẩm thực phẩm chức năng chứa cả vitamin và khoáng chất dạng viên nén để định lượng các nguyên tố Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn, Mn bằng kỹ thuật F-AAS, thời gian vô

cơ hóa kéo dài lên tới 6 - 12 giờ.

Với điều kiện thiết bị phòng thí nghiệm sẵn có, trên đối tượng nền mẫu phức tạp, bước đầu đề tài tiến hành khảo sát so sánh giữa các phương pháp vô cơ hóa để tìm

ra được một quy trình xử lý mẫu có thể định lượng được tất cả các nguyên tố với hàm lượng cao nhất, đồng thời tiết kiệm thời gian, chi phí, an toàn và dễ thực hiện.

2.3.2.1 Khảo sát phương pháp vô cơ hóa

Các phương pháp vô cơ hóa khảo sát ban đầu được tiến hành như sau:

Cân 30 viên nén đã bóc vỏ bao phim, xác định khối lượng trung bình viên rồi đem nghiền thành bột mịn.

- Phương pháp 1: Vô cơ hóa ướt với nước cường thủy (HNO3: HCl tỷ lệ 1:3)Cân một lượng chế phẩm tương ứng 1 viên vào bình nón 250 ml, thêm 20 ml dung dịch nước cường thủy (vừa mới pha), đậy bình nón bằng phễu thủy tinh nhỏ và đem đun trên bếp điện ở nhiệt độ 200 oC cho sôi nhẹ đến cắn Hòa tan nóng cắn với 5ml dung dịch HCl : H2O tỷ lệ 1:1, chuyển vào bình định mức 50

ml, dùng nước cất 2 lần tráng bình và điền đầy đến vạch Lọc bỏ 10 ml dung dịch đầu ta được dung dịch thử gốc.

- Phương pháp 2: Vô cơ hóa ướt với HNO3 65%

Cân một lượng chế phẩm tương ứng 1 viên vào bình nón 250 ml, thêm 20 ml dung dịch HNO3 65%, đậy bình nón bằng phễu thủy tinh nhỏ đuôi dài và đem đun trên bếp điện ở nhiệt độ 200 oC cho sôi nhẹ đến cắn ẩm Lấy phễu ra tăng từ

từ lên nhiệt độ 300 oC để đun đuổi hết khí NO2 Hòa tan nóng cắn với 5ml dung