Luận văn Ứng dụng kỹ thuật chiết điểm mù để phân tích một số dạng crom trong thực phẩm

dung môi gây độc hại với môi trường. Đặng Ngọc Định và các cộng sự đã xác định lượng vết Crom bằng cách sử dụng vỏ trấu biến tính để làm vật liệu chiết pha rắn kết hợp với phương pháp F-AAS. Giới hạn phát hiện là 24 ppb, giới hạn định lượng là 80 ppb, khoảng nồng độ tuyến tính từ 0 – 15 ppm trong môi trường axit HNO3 2 %.[32] Ali Moghimi đã sử dụng các ống nano cacbon đa thành làm vật liệu phụ để tách Cr(III) và Cr(VI), sự có mặt của diethyldithiocarbamate như một chelate của phương pháp chiết pha rắn. Giới hạn phát hiện của phương pháp lần lượt là 21 và 12 ng/L cho Cr (III) và Cr (VI). Phương pháp được áp dụng thành công để xác định dạng Crom Cr (III) và Cr (VI) trong các mẫu nước khác nhau.[33] Mustafa Tuzen và Mustafa Soylak đã sử dụng ống nano cacbon để xác định dạng Crom trong các mẫu nước tự nhiên. Quá trình tiến hành dựa trên chiết pha rắn của chelat Cr (VI)-ammonium pyrrolidinedithiocarbamate (APDC) trên các ống nano carbon đa thành (MWNTs). Sau đó oxy hóa Cr (III) thành Cr (VI) bằng hydro peroxide H2O2, phương pháp hiện tại đã được áp dụng để xác định tổng crom. Hàm lượng Cr (III) được tính bằng chênh lệch giữa tổng crôm và Cr (VI). Giới hạn phát hiện là 0,90 µg/L đối với Cr (VI). Dung lượng hấp phụ của ống nano carbon đa thành là 9,50 mg/g Cr (VI). Phương pháp được trình bày đã được áp dụng cho dạng crom trong mẫu nước tự nhiên có kết quả khả quan với thu hồi > 95 %, độ lệch chuẩn < 9 %.[34] 1.3.4. Kỹ thuật chiết điểm mù 1.3.4.1. Khái niệm Điểm mù: là nhiệt độ tới hạn mà ở đó mixen của các chất hoạt động bề mặt loại không ion bị tách nước và kết tủa. Sau khi 2 pha được hình thành thì tiến hành ly tâm để tách 2 pha ta thu được một pha giàu chất hoạt động bề mặt chứa chất cần phân tích. Kỹ thuật chiết điểm mù: là kỹ thuật dựa trên sự tách pha của chất hoạt động bề mặt không phải dạng ion. Kỹ thuật này dựa trên hiện tượng đơn giản là khi các chất hoạt động bề mặt không phải dạng ion được đun nóng tới một 20 nhiệt độ xác định (được gọi là điểm mù) chúng sẽ trở nên mờ đục. Trên nhiệt độ này sẽ xảy ra quá trình tách pha mixen và tách biệt rõ ràng thành 2 pha: một pha giàu chất hoạt động bề mặt và một pha nước. Trong quá trình tách pha, phức chất không ưa nước được hình thành sẽ được bao bọc bên trong pha giàu chất hoạt động bề mặt, do đó được tách ra. [35, 36] 1.3.4.2. Quy trình thực hiện kỹ thuật chiết điểm mù Nguyên tắc: Nguyên tắc của chiết điểm mù giống như nguyên tắc của phương pháp chiết lỏng – lỏng: hai pha lỏng (2 dung môi) không trộn lẫn vào nhau, trong đó có một trong hai dung môi có chứa chất phân tích. Chất hoạt động bề mặt có chứa một đầu không phân cực và một đầu phân cực. Đầu không phân cực là một chuỗi hydrocacbon thẳng hoặc phân nhánh với số lượng các nguyên tử cacbon khác nhau và có thể chứa vòng thơm, trong khi đó đầu phân cực là nhóm ion hoặc nhóm phân cực mạnh. Trong dung dịch, các chất hoạt động bề mặt kết tụ với nhau tạo đám gọi là mixen. Nồng độ của chất hoạt động bề mặt cần thiết cho hiện tượng này xảy ra được gọi là nồng độ mixen tới hạn (CMC). Dựa trên sự thay đổi thích hợp các điều kiện như nhiệt độ, nồng độ chất điện ly Các hạt mixen bị dehydrat và kết tụ ở một nhiệt độ được gọi là “điểm mù” (CP). Sau khi quay ly tâm, sự tách pha của các mixen đẳng hướng chia thành hai pha: pha thể tích nhỏ “pha giàu chất hoạt động bề mặt” được tách ra khỏi nước với số lượng lớn và “pha nước” trong đó tồn tại các chất hoạt động bề mặt ở nồng độ gần đến CMC. [35, 36] Giá trị điểm mù của một số chất hoạt động bề mặt như trong Bảng 1.1. Bảng 1.1. Giá trị điểm mù của một số chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt Nồng độ (%) Nhiệt độ điểm mù (oC) Poly oxyethylenenonylphenylethe (PONE-7.5) 0,12 1 Poly oxyethylenenonylphenylethe (PONE-7.5) 5 6 Poly oxyethylenenonylphenylethe (PONE-7.5) 20 25 21 Chất hoạt động bề mặt Nồng độ (%) Nhiệt độ điểm mù (oC) PONE-7.5 trong KSCN-1M 3 43 PONE-7.5 trong KSCN-1M 15 53 Triton X-100 7 65 Triton X-100 0,25 64 Triton X-100 33 76 Triton X-114 0,1 23,6 Triton X-114 10 30 Triton X-114 5 25 C6E3 ( E = oxyethylene) 3 46,9 C6E3 ( E = oxyethylene) 20 44,8 C14E7 ( E = oxyethylene) 1 57,7 C14E7 ( E = oxyethylene) 5 58,6 Phương pháp chiết điểm mù ngày càng được phát triển rộng rãi vì vậy các chất hoạt động bề mặt cũng được sử dụng ngày càng nhiều. Năm 2013, K. Pitlakowska và các cộng sự đã đưa ra tổng quan về tần suất sử dụng các phối tử hữu cơ trong chiết điểm mù của các ion kim loại. Tần suất sử dụng các chất hoạt động bề mặt được thể hiện trong Hình 1.2.[37] Hình 1.2. Tần suất sử dụng các chất hoạt động bề mặt 22 1.3.4.3. Đặc điểm của chiết điểm mù Chiết điểm mù có các đặc điểm: [35, 36] + Khả năng làm giàu chất phân tích cao, hiệu suất thu hồi cao nhờ thu chất phân tích vào lượng thể tích chất hoạt động bề mặt nhỏ (từ 0,2 – 0,4 ml). + Khả năng tách pha phụ thuộc vào bản chất chất cần phân tích ở điều kiện nghiên cứu. Yếu tố làm giàu có thể thay đổi bằng cách thay đổi lượng chất hoạt động bề mặt tức thay đổi thể tích pha làm giàu. Điều này cho phép phác họa sơ đồ phân tích với các yếu tố tách phù hợp, lượng chất phân tích cần xác định, thể tích mẫu và kỹ thuật sử dụng. + Dung môi sử dụng ít độc hại, dễ phân hủy, thân thiện với môi trường, sử dụng hệ chiết lỏng-lỏng. + Chất hoạt động bề mặt sử dụng không độc, lượng hóa chất cần sử dụng ít, giá thành rẻ. + Pha làm giàu chất hoạt động bề mặt thích hợp cho kỹ thuật phân tích dòng chảy và điện di mao quản. + Nhiệt độ điểm mù thấp của chất hoạt động bề mặt làm cho việc tách các chất phân hủy ở nhiệt độ cao (như các mẫu sinh học và môi trường) được dễ dàng. + Quá trình tách và làm giàu đơn giản, dễ thực hiện. + Hiện tượng tách pha thuận nghịch cho nên cho phép thu nhận một hay hai pha một cách nhanh chóng bằng cách thay đổi nhiệt độ. Các tác nhân sử dụng để tạo phức với kim loại Trong chiết điểm mù, sự chọn lọc của tác nhân tạo phức là bước quyết định một phần hiệu quả chiết. Nhiều loại phối tử hữu cơ thường sử dụng trong chiết điểm mù như: thuốc thử azo, dithiocarbamates (gồm có APDC, DDTC...), dithizone và dẫn xuất, 8-hydroxyquinoline và dẫn xuất (8-HQ), ammonium O, Odiethyldithiophosphate (DDTP), pyridylazo (như 5-Br-PADAP và PAN...), 1,5 diphenylcacbazit... Tần suất sử dụng các tác nhân tạo phức được thể hiện trong Hình 1.3. 23 Hình 1.3. Tần suất sử dụng các phối tử hữu cơ Các yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp chiết điểm mù Để phác họa đươc sơ đồ phân tích dạng bằng phương pháp chiết điểm mù thì việc xác định được ảnh hưởng của các yếu tố đến kỹ thuật chiết điểm mù là rất cần thiết. Các thông số này đóng vai trò quan trọng đến hiệu quả chiết. Vì vậy cần khảo sát ảnh hưởng của các thông số: + pH: Trong quá trình chiết điểm mù, pH đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành phức giữa kim loại cần phân tích với thuốc thử hữu cơ và từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất chiết của phương pháp. Mỗi kim loại và các dạng khác nhau của nó hình thành phức với các thuốc thử hữu cơ khác nhau tại một giá trị pH khác nhau. Vì vậy, ảnh hưởng của pH vào độ nhạy và hiệu suất chiết cần được kiểm tra. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến hiệu suất chiết điểm mù để từ đó xác định được pH tối ưu để quá trình hình thành phức đạt kết quả cao nhất, hiệu suất được cao nhất. + Nồng độ thuốc thử: Hiệu suất chiết phụ thuộc vào sự hình thành phức, động học của sự hình thành phức và sự chuyển hóa khối lượng giữa các pha. Nồng độ thuốc thử mà bị thiếu dẫn đến việc hình thành phức chất giữa kim loại cần phân tích với thuốc thử hữu cơ không được hoàn toàn (hàm lượng thuốc thử không đủ để tạo phức với nguyên tố cần phân tích), hàm lượng thuốc thử mà thừa thì dẫn đến lãng phí hóa chất. Vì vậy khảo sát ảnh hưởng của nồng độ 24 thuốc thử để xác định được lượng hóa chất thuốc vừa đủ để hiệu suất chiết đạt hiệu quả cao nhất đồng thời không lãng phí hóa chất. + Nồng độ chất hoạt động bề mặt: Hàm lượng của chất hoạt động bề mặt không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả chiết mà còn tăng thể tích pha giàu chất hoạt động bề mặt. Nếu hàm lượng chất hoạt động bề mặt bị thiếu thì lượng chất hoạt động bề mặt không đủ để bao bọc hoàn toàn các cấu tử phức chất đẫn đến quá trình tạo hạt mixen không đạt hiệu quả hoàn toàn. Nếu dư thừa chất hoạt động bề mặt thì có thể ảnh hưởng đến quá trình xác định về sau đồng thời gây lãng phí hóa chất. Vì vậy xác định nồng độ chất hoạt động bề mặt để quá trình tạo mixen đạt hiệu quả cao nhất. + Nhiệt độ và thời gian đun cách thủy: Nhiệt độ và thời gian đun cách thủy là hai yếu tố cần thiết để phản ứng xảy ra hoàn toàn và sự phân tách pha dễ dàng và hoàn toàn, hiệu quả làm giàu cao. Nếu nhiệt độ thấp, chưa đạt được nhiệt độ tới hạn thì không tạo được đám mây kết tủa hoặc quá trình tạo hạt kết tủa không được hoàn toàn. Nếu thời gian đun không đủ thì quá trình tạo đám mây kết tụ không được hoàn toàn. Vì vậy khảo sát yếu tố nhiệt độ và thời gian đun cách thủy để lựa chọn được thời gian đun ngắn nhất và nhiệt độ thấp nhất mà hiệu quả chiết được cao nhất. + Lực ion: Sự tăng hàm lượng chất điện ly sẽ làm tăng nhiệt độ sôi và làm giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch, các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy, sự tăng hàm lượng chất điện ly sẽ làm giảm nhiệt độ điểm mù của chất hoạt động bề mặt do các ion của NaCl đã loại nước của nhóm ethoxy trong chất hoạt động bề mặt. Sự tăng nồng độ mixen làm tăng sự hòa tan của phức chất của chất phân tích dẫn đến hiệu suất chiết được tăng lên. + Thời gian ly tâm: Thời gian ly tâm là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết điểm mù. Sự tách pha sẽ không được hoàn toàn nếu thời gian ly tâm quá ngắn. Nếu thời gian quá dài thì tốn thời gian trong khi hiệu suất tách không tăng nữa. Vì vậy xác định thời gian tối ưu để quá trình tách được triệt để và trong thời gian ngắn nhất. 25 1.3.4.4. Các nghiên cứu liên quan chiết điểm mù Hiện nay ở Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên cứu dạng Crom sử dụng phương pháp chiết điểm mù nhưng ưu điểm của phương pháp này là rất lớn so với các hướng nghiên cứu khác. Phương pháp mở ra chiều hướng phát triển rộng rãi, có thể sử dụng cho việc xác định nhiều loại kim loại khác nhau, phù hợp với điều kiện trang thiết bị trong phòng thí nghiệm hiện nay ở Việt Nam. Tuy rằng phương pháp chiết điểm mù ở Việt Nam còn chưa phát triển nhưng trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp này. Ta có thể kể đến một vài công bố như sau: Nguyễn Thị Hiên đã nghiên cứu xác định một số dạng Mn trong mẫu lá chè, nghiên cứu sử dụng phản ứng tạo phức của Mn với 8-hydroxylquinoline, phức tạo ra được bao bọc bên trong pha giàu chất hoạt động bề mặt Triton X- 100. Giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,063 mg/l, hiệu suất thu hồi xấp xỉ 93%.[38] Nguyễn Xuân Trung, Lê Thị Hạnh đã nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật chiết điểm mù (cloud point extraction) và phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) xác định lượng vết ion kim loại (Pb, Cd) trong nước, nghiên cứu đã khảo sát được các điều kiện tối ưu để xác định Pb và Cd bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), đã khảo sát được các điều kiện tách và làm giàu bằng kỹ thuật chiết điểm mù. Đã ứng dụng được phương pháp CPE - FAAS để xác định hàm lượng Pb và Cd trong mẫu nước Hồ Hoàn Kiếm và Hồ Tây. Hiệu suất thu hồi lượng thêm chuẩn tương đối cao (≈ 90%) và sai số so với phương pháp ICP-MS trong khoảng dưới 5%. [39] Lei-Lei Wang và các cộng sự đã dùng phương pháp chiết điểm mù kết hợp với sắc ký lỏng hiệu năng cao để xác định dạng Cr(III) và Cr(VI) trong mẫu trầm tích. Giới hạn phát hiện (LOD) của phương pháp này lần lượt là 7,5 μg/L đối với Cr (III) và 3,5 μg/L đối với Cr (VI). Quy trình đề xuất đã được áp dụng để xác định crom trong các mẫu trầm tích với kết quả khả quan. [40] Zhimei Sun và Pei Liang đã xác định Cr(III) và Cr(VI) trong mẫu nước bằng phương pháp chiết điểm mù kết hợp với phương pháp quang phổ hấp thụ 26 nguyên tử. Tổng crom được xác định sau khi khử Cr (VI) thành Cr (III) bằng axit ascorbic. Trong điều kiện tối ưu, giới hạn phát hiện của phương pháp này đối với Cr (III) là 0,32 ng/mL với hệ số làm giàu là 35 và độ lệch chuẩn tương đối là 3,4 % (c = 100 ng/mL, n = 7). Phương pháp này đã được áp dụng để xác định crom trong các mẫu nước tự nhiên với kết quả khả quan.[41] Xiashi Zhu và các cộng sự đã sử dụng chiết điểm mù để xác định Crom trong mẫu nước bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử nhiệt điện. Trong các điều kiện tối ưu hóa, giới hạn định lượng cho Cr (VI) thấp tới 0,01 μg/L thu được bằng cách cô đặc dung dịch mẫu 10 mL và độ lệch chuẩn tương đối (n = 6, c = 2,0 μg/L) là 2,6 %. Phương pháp được đề xuất đã được áp dụng cho các dạng của crom trong các mẫu nước khác nhau và độ thu hồi trong khoảng 98,9 - 105,3 %.[42] Swapnil Tiwari và các cộng sự đã sử dụng chiết điểm mù kết hợp với phương pháp phổ phản xạ khuếch tán – biến đổi hồng ngoại Fourier để xác định Cr(VI) trong các mẫu thực phẩm. Trong các điều kiện tối ưu hóa, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp lần lượt là 1,22 và 4,02 µg/ml; khoảng nồng độ tuyến tính là 1 – 100 µg/ml; độ lệch chuẩn (đối với 7 lần đo lặp lại, nồng độ 10 µg/ml) là 0,11 µg/ml. Phương pháp được áp dụng cho các mẫu thực phẩm đang lưu thông trên thị trường với độ thu hồi từ 81 – 112 %.[43] Mariem Nafti và các cộng sự đã tối ưu hóa chiết điểm mù để xác định Cr(VI) trong mẫu nước thải thuộc da Tunisian sử dụng hấp thụ nguyên tử nhiệt điện. Trong các điều kiện tối ưu hóa của phương pháp, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng lần lượt là 1,13 và 3,77 µg/L; khoảng tuyến tính từ 5 – 60 µg/L với hệ số hồi quy vượt quá 0,999; phương pháp này được áp dụng cho xác định dạng Crom trong mẫu nước thải thuộc da trong thực tế.[44] Chuhua Wang và các cộng sự đã sử dụng chiết điểm mù của Cr(III) với dẫn xuất của 8-Hydroxyquinoline. Nghiên cứu sử dụng 8-Hydroxyquinoline và dẫn xuất làm tác nhân tạo phức với Cr(III), phức chất này đi vào trong pha mixen ở nhiệt độ trên nhiệt độ điểm mù trong 2 giờ. Hiệu quả chiết đạt 99 %, nồng độ Cr giảm từ 55 ppm xuống dưới 1 ppm khi thừa tác nhân chelat tại pH 5,5 ở 70°C. [45] 27 1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU Quá trình xử lý mẫu phân tích dạng cần được đảm bảo theo các quy tắc sau:[46] - Mẫu phân tích dạng phải đảm bảo tồn tại đầy đủ các dạng của nguyên tố cần xác định và hàm lượng các dạng. - Không được làm chuyển dạng, mất dạng nguyên tố trong mẫu phân tích, nhiễm bẩn thêm chất khác vào mẫu. - Mẫu phân tích phải đáp ứng đúng yêu cầu phân tích, phải có nguồn gốc, điều kiện lấy mẫu rõ ràng. Khi chú thích mẫu cần đầy đủ thông tin liên quan đến mẫu phân tích như: tên mẫu, ký hiệu, thời gian lấy mẫu, điều kiện thời tiết khi lấy mẫu, người lấy mẫu - Có rất nhiều kỹ thuật để xử lý mẫu phân tích để đảm bảo tốt yêu cầu phân tích. Tùy thuộc vào nguyên tố và yêu cầu về phân tích dạng của nguyên tố cần phân tích mà sử dụng các kỹ thuật xử lý mẫu phù hợp như: kỹ thuật vô cơ hóa ướt, kỹ thuật vô cơ hóa khô, kỹ thuật vô cơ hóa khô và ướt kết hợp, kỹ thuật chiết lỏng - lỏng, chiết lỏng - rắn, chiết lỏng - khí... 1.4.1. Nguyên tắc của phương pháp xử lý mẫu Nguyên tắc của quá trình xử lý mẫu khi phân tích các loại mẫu (vô cơ hay hữu cơ) theo phương pháp AAS thường trải qua hai giai đoạn: [46] Giai đoạn 1: Sử dụng kỹ thuật xử lý mẫu phù hợp để đưa nguyên tố cần phân tích ở trong mẫu về dạng dung dịch. Giai đoạn 2: tiến hành phân tích mẫu vừa xử lý bằng phương pháp AAS. Phân tích các nguyên tố dựa trên phổ hấp thụ nguyên tử của nó, trong những điều kiện thích hợp đã được nghiên cứu và lựa chọn. Giai đoạn 1 là giai đoạn cực kỳ quan trọng không chỉ đối với phương pháp AAS mà còn đối với bất kỳ phương pháp nào khác khi phân tích kim loại. Nếu xử lý mẫu không tốt có thể dẫn đến mất nguyên tố phân tích (gây sai số âm) hoặc nhiễm bẩn mẫu (sai số dương), làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích, đặc biệt khi phân tích vi lượng. 28 Tuỳ thuộc vào bản chất của chất phân tích, đối tượng mẫu, điều kiện trang bị kỹ thuậtcó các phương pháp sau đây để xử lý mẫu. 1.4.2. Xử lý mẫu vô cơ Sử dụng các tác nhân là các axit vô cơ có tính oxi hóa mạnh để phân hủy, hòa tan mẫu để chuyển các kim loại cần phân tích về dạng muối tan. Phân tích dạng trao đổi (còn gọi là dạng dễ tiêu): kim loại ở thể này có thể tan được trong nước, dung dịch muối hoặc axit loãng. Phân tích tổng số: để phân tích tổng số người ta phá huỷ cấu trúc của mẫu để chuyển kim loại về dạng muối tan. Có thể phá huỷ mẫu bằng các loại axit có tính oxi hoá mạnh như axit nitric, sunfuric, pecloric hoặc hỗn hợp các axit. 1.4.3. Xử lý mẫu hữu cơ Các chất hữu cơ rất phong phú, đa dạng. Trong các mẫu này kim loại ít khi ở dạng dễ tiêu, do đó để phân tích kim loại trong mẫu hữu cơ, thường phải tiến hành phân tích tổng số. Trong khi phân tích, mẫu thường được xử lý bằng một trong các phương pháp sau: vô cơ hoá khô, vô cơ hoá ướt, xử lý ướt bằng lò vi sóng, xử lý mẫu bằng kỹ thuật lên men. Phương pháp vô cơ hoá khô Nguyên tắc: Mẫu cần phân tích được đem đốt cháy để chuyển kim loại về dạng oxit, muối hoặc kim loại. Sau đó hoà tan tro mẫu bằng các axit thích hợp để thu được dung dịch chứa chất cần phân tích. Ưu điểm: Phương pháp vô cơ hoá khô đơn giản, triệt để, yêu cầu thiết bị đơn giản. Nhược điểm: Dễ làm mất các nguyên tố dễ bay hơi như Hg, As, Pb ... khi nhiệt độ ở trên 500°C. Để khắc phục nhược điểm này người ta thường cho thêm các chất bảo vệ như MgO, Mg(NO3)2 hay KNO3 và chọn nhiệt độ thích hợp. Phương pháp vô cơ hoá ướt Nguyên tắc: Sử dụng một axit hoặc hỗn hợp axit có tính oxi hoá mạnh để phân hủy chất hữu cơ ở trong mẫu và chuyển mẫu về dạng dung dịch. 29 Ưu điểm: Phương pháp vô cơ hoá ướt rút ngắn thời gian so với phương pháp vô cơ hoá khô, bảo toàn được chất phân tích. Nhược điểm: phải dùng một lượng lớn axit nên yêu cầu các axit phải có độ tinh khiết rất cao. Phương pháp vô cơ hoá bằng lò vi sóng Thực chất của phương pháp này là vô cơ hoá ướt được thực hiện trong lò vi sóng. Nguyên tắc: Mẫu và dung môi được đựng trong bình kín, sau đó nhờ năng lượng của lò vi sóng để hòa tan mẫu. Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao mà có thể dễ dàng hoà tan mẫu. Ưu điểm: Đây là phương pháp xử lý mẫu hiện đại, thời gian xử lý mẫu nhanh, không bị mất mẫu và vô cơ hoá được triệt để hoàn toàn. Có thể cùng một lúc vô cơ hóa được nhiều mẫu. Nhược điểm: Phương pháp này đòi hỏi thiết bị đắt tiền, nhiều cơ sở không đủ điều kiện để trang bị hệ thống này. Phương pháp lên men Nguyên tắc: Chuyển mẫu về dạng dung dịch hay huyền phù. Thêm men xúc tác và lên men ở nhiệt độ 37 – 40°C trong 7 – 10 ngày. Trong quá trình lên men, các chất hữu cơ bị phân huỷ thành CO2, axit, nước và giải phóng các kim loại trong hợp chất hữu cơ dưới dạng cation trong dung dịch. Ưu điểm: Phương pháp lên men là phương pháp êm dịu nhất, không cần hoá chất, không làm mất các nguyên tố phân tích, rất thích hợp với việc phân tích các chất hữu cơ như: mẫu đường, sữa, nước ngọt, tinh bột. Nhược điểm: thời gian xử lý mẫu lâu và phải chọn được các loại men thích hợp. Đối với các đối tượng phức tạp, khi các nguyên tố đi kèm có nồng độ rất cao trong mẫu ảnh hưởng tới việc xác định nguyên tố cần phân tích bằng AAS thì người ta phải dùng thêm kỹ thuật chiết, kỹ thuật này không những tách được các nguyên tố đi kèm gây ảnh hưởng đến quá trình xác định nguyên tố cần phân tích mà còn làm giàu được nguyên tố cần phân tích. 30 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Để xây dựng và thẩm định phương pháp phân tích các dạng crom trong thực phẩm, chúng tôi tiến hành trên mẫu sữa bột công thức dành cho trẻ em đang được lưu thông trên thị trường Hà Nội. 2.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Khảo sát các điều kiện tối ưu của kỹ thuật chiết điểm mù (CPE) - Xây dựng đường chuẩn - Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phương pháp - Đánh giá hiệu suất thu hồi, độ lặp lại của phương pháp - Áp dụng vào phân tích mẫu sữa bột công thức dành cho trẻ em 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1. Xác định Cr bằng phương pháp F-AAS 2.3.1.1. Xác định hàm lượng Cr tổng bằng phương pháp AAS Xác định Cr bằng phương pháp F-AAS được thực hiện theo quy trình sau: + Bước 1: Vô cơ hóa mẫu để chuyển mẫu về dạng dung dịch + Bước 2: Dung dịch chứa mẫu phân tích sau khi được chiết tách, làm giàu bằng CPE được đưa vào thiết bị F-AAS qua bộ phận hút mẫu, mẫu được đưa vào thiết bị để tạo hệ sol khí. Nhờ năng lượng cao của ngọn lửa đèn khí chuyển hóa mẫu thành dạng hơi và kích thích đám hơi nguyên tử này thành dạng đám hơi nguyên tử tự do. + Bước 3: Chiếu chùm tia sáng có bước sóng λ thích hợp vào đám hơi nguyên tử tự do. Khi đó đám hơi này sẽ hấp thụ năng lượng của chùm sáng λ và sinh phổ AAS. + Bước 4: Thu phổ AAS, phân giải và chọn một bước sóng xác định để đo độ hấp thụ. Ở đây ta chọn bước sóng xác định Cr là λ= 357,89 nm. 31 2.3.1.2. Xác định dạng Cr trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp F- AAS Mẫu cần xác định Cr được vô cơ hóa mẫu hoặc chiết tách mẫu để chuyển về dạng dung dịch, chiết tách lấy Cr trong mẫu bằng cách sử dụng phương pháp chiết điểm mù (CPE). Dung dịch thu được đem xác định Cr theo phương pháp F-AAS theo nguyên tắc nêu trong mục 2.3.1.1 2.3.2. Phương pháp chiết điểm mù (CPE) Quá trình chiết điểm mù Quá trình được tiến hành theo các bước: + Bước 1: Tạo phức màu giữa Crom với thuốc thử DPC: lấy một thể tích dung dịch mẫu chứa Cr(VI), điều chỉnh pH thích hợp, Cr(VI) tạo phức với DPC có màu đỏ tím. Cho thêm chất hoạt động bề mặt Triton X-100, chất điện ly NaCl vào dung dịch chứa phức màu. Nồng độ của chất hoạt động bề mặt phải lớn hơn nồng độ mixen tới hạn để đảm bảo các hạt mixen kết tụ lại với nhau. 1,5-diphenylcarbazide (DPC) được chọn làm tác nhân tạo phức với Cr(VI) do DPC là thuốc thử tạo màu được sử dụng rộng rãi nhất để xác định Crom, cho phản ứng nhạy và có tính chọn lọc với Cr(VI) mà không phản ứng với các trạng thái oxi hóa khác của Crom. Hợp chất phức của DPC-Cr là phức bền, kỵ nước do đó có khả năng phân bố tốt trong đầu kỵ nước của chất hoạt động bề mặt loại không ion. + Bước 2: Đun nóng đến nhiệt độ và thời gian thích hợp để làm xuất hiện các hạt mixen kết tụ lại với nhau tạo thành sự phân tách của 2 pha: pha giàu chất hoạt động bề mặt (pha nhớt) và pha nước. + Bước 3: Ly tâm khoảng 15 phút để tách pha giàu chất hoạt động bề mặt (lắng xuống dưới) và pha nước (ở bên trên), ngâm trong nước đá muối khoảng 15 phút. Tách lấy phần nhớt, hòa tan pha nhớt bằng dung dịch HNO3 0,1M - methanol. Dung dịch sau khi hòa tan được đem đi xác định hàm lượng các dạng Crom bằng phương pháp F-AAS. Sơ đồ quá trình chiết điểm mù được minh họa ở Hình 2.1.[37] 32 Hình 2.1. Sơ đồ chiết điểm mù (CPE) 2.4. NGUYÊN VẬT LIỆU 2.4.1. Hóa chất Do yêu cầu của phép đo, chúng tôi sử dụng nước cất, hóa chất có độ tinh khiết cao. Các hóa chất bao gồm: - Triton X-100 (Fluka) (polyethylene glycol tert-octylphenylether) [47] Do có liên kết của hydro với các bộ phận polyethylene oxit ưa nước mà Triton X-100 khi chưa được pha loãng là chất lỏng, không màu, trong suốt, có độ nhớt cao (khoảng 270 centipoise ở 25°C và xuống đến khoảng 80 centipoise ở 50°C). Triton X-100 có thể tan trong nước và các dung môi hữu cơ phân cực và các hydrocacbon thơm như: toluen, xylen, tricloetylen, rượu etylic, rượu isopropyl. Triton X-100 không tan trong dầu hỏa, rượu mạnh và naptha. Bảng 2.1. Các thông số của Triton X-100 Thông số Giá trị Công thức phân tử C14H22O(C2H4O)n với n = 9 – 10 33 Khối lượng mol (g/mol) 647 Khối lượng riêng (g/cm3) 1,07 Điểm nóng chảy 6°C (279 K; 43 F) Điểm sôi 270°C (543 K; 518 F) Nhiệt độ điểm mù (CPT) (°C) 65 Công thức cấu tạo - 1,5-diphenylcarbazide (DPC) [48]: là chất rắn dạng bột màu trắng, tan ít trong nước nhưng dễ tan trong dung môi hữu cơ như aceton, ethanol, axit acetic. Ở một pH xác định, DPC tạo thành phức chất màu với các kim loại khác nhau. Bảng 2.2. Một số thông số của DPC Thông số Giá trị Công thức phân tử C13H14N4O Khối lượng mol (g/mol) 242,28 Tỉ trọng (g/cm3) 1,31 Nhiệt độ nóng chảy (°C) 173 – 176 Kali dicromat K2Cr2O7 [49]: chất rắn dạng tinh thể có màu vàng cam, không mùi. K2Cr2O7 không tan trong rượu và Aceton 34 Bảng 2.3. Một số thông số của K2Cr2O7 Thông số Giá trị Công thức phân tử K2Cr2O7 Khối lượng mol (g/cm3) 294,185 Khối lượng riêng (g/cm3) 2,676 Điểm nóng chảy 398°C (671 K; 748 F) Điểm sôi 500°C (773 K; 932 F) Dung dịch Cr+6 gốc: cân 141,4 mg K2Cr2O7 đã được sấy khô ở 105°C trong 2 giờ, hòa tan và định mức thành 1lit bằng nước cất ha