ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LÊ THÙY TRINH NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MỘT KỸ THUẬT PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ THÍCH HỢP TRÊN MÁY AA800 PERKIN ELMER TẠI VIỆN VSYT-CC TP.HCM ĐỂ XÁC ĐNNH TỔNG SELEN TRONG THNT VÀ TỎI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2010 MỤC LỤC Trang phụ bìa. Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 2 1.1. TỔNG QUAN VỀ SELEN 2 1.1.1. Nguyên tố selen trong bảng tuần hoàn 2 1.1.2. Một số hợp chất của selen trong tự nhiên 2 1.1.3. Một số ứng dụng của selen 2 1.1.4. Tác động của selen đến sức khỏe con người 3 1.1.5. Các qui định về nhu cầu Se hàng ngày. 5 1.1.6. Một số thực phm giàu selen 5 1.2. SƠ LƯỢC VỀ THIẾT BN GHI ĐO PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ 5 1.2.1. Nguồn bức xạ kích thích phổ hấp thu 6 1.2.2. Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích 6 1.2.3. Bộ đơn sắc và bộ ghi đo tín hiệu 6 1.3. GIỚI THIỆU MÁY AA800 – PERKIN ELMER 7 1.3.1. Kỹ thuật lò graphite (GF-AAS) 8 1.3.2. Kỹ thuật Hydride (HG-AAS) 8 1.3.3. Kỹ thuật Hydride – Graphite (HG-GF-AAS) 8 1.4. MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC XÁC ĐNNH SELEN TRONG THỰC PHẨM 9 CHƯƠNG 2 - THỰC NGHIỆM 10 2.1. HÓA CHẤT – THIẾT BN - DỤNG CỤ 10 2.1.1. Hóa chất 10 2.1.2. Chun bị hóa chất 10 2.1.3. Thiết bị 11 2.1.4. Dụng cụ 12 2.2. LẤY MẪU ĐỂ NGHIÊN CỨU. 12 2.3. NHỮNG TIÊU CHÍ ĐỂ LỰA CHỌN KỸ THUẬT PHÂN TÍCH. 13 2.4. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NỒNG ĐỘ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY (C SCheck ) CỦA TỪNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH 13 2.4.1 Đặt vấn đề: 13 2.4.2 Tiến hành thực nghiệm 14 2.4.3 Kết luận 21 2.5. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ GIỚI HẠN PHÁT HIỆN VÀ KHOẢNG BẤT ỔN CỦA KỸ THUẬT GF-AAS VÀ HG-AAS DỰA VÀO ĐỒ THN CHUẨN 22 2.5.1. Đối với kỹ thuật GF-AAS 22 2.5.2. Đối với kỹ thuật HG-AAS 22 2.5.3. Nhận xét: 23 2.6. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KỸ THUẬT GF-AAS VÀ HG-AAS THEO CÁC TIÊU CHÍ THỰC TIỄN 23 2.7. NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH XÁC ĐNNH TỔNG SELEN TRONG THNT VÀ TỎI 24 2.7.1. Lấy mẫu và Xử lý mẫu trước khi khử. 24 2.7.2. Tiến hành tiền khử Se(VI) thành Se(IV) bằng HCl(1:1) 27 2.7.3. Giai đoạn đo đạc kết quả 28 2.8. HIỆU SUẤT THU HỒI CỦA QUI TRÌNH PHÂN TÍCH 29 2.9. QUI TRÌNH CHI TIẾT ĐỂ XÁC ĐNNH TỔNG HÀM LƯỢNG SELEN TRONG THNT VÀ TỎI 31 CHƯƠNG 3 – BÀN LUẬN 33 3.1 VỀ TÌNH HÌNH THỰC TẾ MÁY AA800 PERKIN ELMER TRONG VIỆC LỰA CHỌN KỸ THUẬT 33 3.2 LỰA CHỌN CÁC TIÊU CHÍ ĐỂ ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH CÁC KỸ THUẬT PHÂN TÍCH BẰNG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ. 33 3.3 VỀ KẾT QUẢ ĐƯỜNG NỀN CAO GẤP BỘI KHI DÙNG TUÝP GRAPHITE CÓ END-CAP ĐỂ ĐO Se BẰNG KỸ THUẬT HG-GF-AAS 33 3.4 VỀ ĐỘ NHẠY CỦA KỸ THUẬT GF-AAS VÀ HG-AAS. 34 3.5 VỀ QUY TRÌNH PHÂN TÍCH KỸ THUẬT GF-AAS VÀ HG-AAS. 34 CHƯƠNG 4 – KẾT LUẬN 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 PHỤ LỤC 39 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt 1. Viện VSYT-CC TP.HCM: Viện Vệ sinh Y tế Công cộng thành phố Hồ Chí Minh. 2. GF-AAS (Graphite – atom absorb system): Kĩ thuật nguyên tử hóa tại túyp graphite. 3. HG-AAS (Hydride Generation – atom absorb system): Kĩ thuật tạo hơi hydride và nguyên tử hóa bằng tại cuvet thạch anh. 4. HG-GF-AAS (Hydride generation – graphite-atom absorb system): kỉ thuật nguyên tử hóa hợp chất có khả năng tạo hydride tại túyp Graphite. 5. THGA: Transversely Heated Graphite Atomizer-lò graphite gia nhiệt theo chiều ngang 6. DRI: Dietary Reference Intakes- Mức thu nhận tiêu chuNn. 7. DPI: Dietary permit Intakes- Mức thu nhận cho phép. 8. EDL: electroless discharge lamps – đèn phóng điện khuyết cực. 9. FIAS: flow injection analysis system – hệ thống tiêm dòng chảy. 10. C Char : Characteristic Concentration nồng độ đặc trưng. 11. C Scheck : Sensitivity Check Concentration – nồng độ kiểm tra độ nhạy 12. LOD: limit of detection – giới hạn phát hiện. 13. U X-tâm : khỏang bất ổn mở rộng tại tâm đường chuNn. 14. G, g: lượng cân (gam) 15. NaBH 4 : Sodium borohydride 16. Ar: Argon 17. Se C : nồng độ trung bình của Se. 18. TB: trung bình 19. C: nồng độ 20. A: độ hấp thu. Danh mục bảng Bảng 1.1 Qui định nhu cầu Se hàng ngày theo tuổi và giới tính…………………….5 Bảng 2.1:Bảng danh sách mẫu nghiên cứu………………………………… 12 Bảng 2.2: So sánh nồng độ kiểm tra độ nhạy các kỹ thuật phổ nguyên tử…… 13 Bảng 2.3: Điều kiện tiến hành GF-AAS……………………………………… …14 Bảng 2.4: Đồ thị chuNn xác định Se theo kỹ thuật GF-AAS………………….… 14 Bảng 2.5: Điều kiện tiến hành của kỹ thuật HG-AAS……………………….…….15 Bảng 2.6: Đồ thị chuNn xác định Se theo kỹ thuật HG-AAS………………………15 Bảng 2.7: So sánh nồng độ kiểm tra độ nhạy của 2 kỹ thuật phổ nguyên tử………16 Bảng 2.8: Các điều kiện của kỹ thuật HG-GF-AAS……………………………….17 Bảng 2.9: Bảng so sánh tín hiệu lý thuyết và thực tế khi đo chuNn Se……….……20 Bảng 2.10: Đồ thị chuNn xác định Se theo kỹ thuật GF-AAS………………… 22 Bảng 2.11: Đồ thị chuNn xác định Se theo kỹ thuật HG-AAS……………… ……22 Bảng 2.12: Bảng so sánh các tiêu chí thực tiễn của kỹ thuật GF-AAS và HG- AAS……………………………………………………………………………… 23 Bảng 2.13: Bảng khảo sát thể tích HCl(1:1) cần dùng để khử selen……… 27 Bảng 2.14: Bảng kết quả đo mẫu tỏi và thịt………………………………… … 29 Bảng 2.15: Kết quả hiệu suất thu hồi khi thê.m chuNn 4ppb vào mẫu…………… 30 Bảng 2.16: Kết quả hiệu suất thu hồi khi thêm chuNn 1ppb vào mẫu………… 30 Danh mục hình vẽ và đồ thị Hình 1.1: Thực phNm giàu Se………………………………… ………………… 5 Hình1.2: Các bộ phận trong AAS…………………………….…………………… 5 Hình 1.3: Dạng ngoài của máy AA800 hãng Perkin Elmer…… ………………….7 Hình 2.1: Kỹ thuật HG-GF-AAS, mẫu không Se, có “end-cap”, chất mang là HCl 10%, chất khử là NaBH 4 0.2% 18 Hình 2.2: Kỹ thuật HG-GF-AAS, mẫu có Se (C=1ppb), có “end-cap”, chất mang là HCl 10%, chất khử là NaBH 4 0.2% 19 Hình 2.3: Kỹ thuật HG-GF-AAS, mẫu có As (C=8ppb), có “end-cap”, chất mang là HCl 10%, chất khử là NaBH 4 0.2% 19 Hình 2.4: Kỹ thuật HG-GF-AAS, mẫu không Se, không “end-cap”, chất mang là HCl 10%, chất khử là NaBH 4 0.2% … ………20 Hình 2.5: Kỹ thuật HG-GF-AAS, mẫu Se(C=4ppb), không “end-cap”, chất mang là HCl 10%, chất khử là NaBH 4 0.2% 21 Hình 2.6: Kỹ thuật HG-GF-AAS, mẫu có Se(C=10ppb), không “end-cap”, chất mang là HCl 10%, chất khử là NaBH 4 0.2…………………………………………21 Hình 2.7: Khi cho acid vào mẫu 25 Hình 2.8: Sau khi ngâm mẫu trong acid sau 1 ngày 25 Hình 2.9: Khi bắt đầu đun mẫu 26 Hình 2.10: Khi mẫu gần xử lý xong 26 Hình 2.11: Khi mẫu xử lý xong 27 Hình 2.12: ChuNn Se 10ppb (kỹ thuật HG-AAS) 28 Hình 2.13: Bếp Memmert gia nhiệt thực hiện tiền khử 28 1 MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, selen (Se) được thừa nhận là một trong những nguyên tố vi lượng thiết yếu cho cơ thể con người. Nguyên tố này được đưa vào cơ thể bởi một số thực phNm giàu selen như: thịt , cá, ngũ cốc, tỏi … Thiếu hụt selen có thể dẫn tới một số bệnh hiểm nghèo, ví dụ bệnh Keshan (thoái hóa cơ tim), có nguy cơ gây tử vong. Tuy nhiên, sự dư thừa selen lại gây ngộ độc. Ví dụ gây rối loạn đường tiêu hóa, rụng tóc, bong tróc móng tay chân, mệt mỏi, tổn thương thần kinh. Trường hợp nghiêm trọng có thể gây ra bệnh xơ gan, phù phổi và tử vong. Vì thế cần phải giám sát chặt chẽ hàm lượng selen trong các loại thực phNm thông dụng để phòng tránh thiếu hụt và dư thừa selen trong cơ thể. Hiện nay, hàm lượng selen trong thực phNm thường được xác định bằng phương pháp phổ hấp thu nguyên tử. Đáng chú ý trên thiết bị AA800-Perkin Elmer- Mỹ có thể sử dụng bốn kỹ thuật của phương pháp AAS. Cụ thể là: • Kỹ thuật ngọn lửa (F-AAS). • Kỹ thuật lò Graphite (GF-AAS). • Kỹ thuật Hydride – Graphite (HG-GF-AAS). • Kỹ thuật Hydride - Bộ gia nhiệt bằng điện cho cuvet thạch anh (HG-AAS). Như vậy, mỗi khi sử dụng thiết bị đa năng AA800-Perkin Elmer này ta luôn đối diện với vấn đề lựa chọn kỹ thuật thích hợp. Luận văn này là một nghiên cứu thử nghiệm đầu tiên về sự lựa chọn đó trên đối tượng xác định tổng hàm lượng selen trong thịt và tỏi. TÊN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN Nghiên cứu lựa chọn một kỹ thuật phổ hấp thu nguyên tử thích hợp trên máy AA800 Perkin Elmer tại Viện VSYT-CC Tp.HCM để xác định tổng selen trong thịt và tỏi . 2 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ SELEN 1.1.1. Nguyên tố selen trong bảng tuần hoàn • Ký hiệu hóa học Se. • Selen có số nguyên tử 34. • Selen là một phi kim, về mặt hóa học rất giống với lưu huỳnh và telur [4,12,22] . • Ở trạng thái hơi nguyên tử, nguyên tố Se có cấu hình cơ bản là (Ar) 3d 10 4s 2 4p 4 , ứng với mức triplet 3 P 2,1,0 . Cấu hình kích thích kế cận là (Ar) 3d 10 4s 2 4p 3 5s, ứng với mức triplet chập vào nhau 3 S 1 . Theo qui tắc lọc lựa, các chuyển dời được phép tạo ra các vạch hấp xạ sau : 3 P 0 → 3 S 1 ứng với vạch 206.279 nm 3 P 1 → 3 S 1 ứng với vạch 203.985 nm 3 P 2 → 3 S 1 ứng với vạch 196.026 nm • Trong thực nghiệm, thường chọn vạch 196.026 nm để đo Se. 1.1.2. Một số hợp chất của selen trong tự nhiên • Selen có vai trò sinh học và được tìm thấy trong hợp chất hữu cơ như dimethyl selenur, selenomethionin, selenocystein, methylselenocystein [16,23] . Trong các hợp chất này, selen đóng vai trò tương tự như lưu huỳnh. • Selen có mặt tự nhiên trong một số dạng hợp chất vô cơ, bao gồm selenur Se(-II), selenit Se(IV) và selenat Se(VI). Trong đất, selen thường xuất hiện trong các dạng hòa tan như selenat (tương tự như sulfat) và bị thNm thấu rất dễ dàng vào hệ thống sông, hồ. 1.1.3. Một số ứng dụng của selen • Chế tạo vật liệu [23]  Selen được dùng để tạo ra màu đỏ cho vật liệu men thủy tinh và men gốm. 3  Selen được sử dụng cùng bismuth để hàn đồng thau, thay thế cho chì - độc hại hơn. Nó cũng dùng để cải thiện sức kháng mài mòn của cao su lưu hóa. • Công nghiệp điện tử và nhiếp ảnh [23]  Selen được dùng trong kỹ thuật photocopy, chế tạo đầu dò quang điện và pin mặt trời. Nó đã từng được sử dụng rộng rãi trong các bộ nắn dòng.  Selen được dùng trong kỹ thuật nhiếp ảnh như là chất tạo sắc thái bởi nhiều nhà sản xuất giấy ảnh như Kodak và Fotospeed. • Y học và dinh dưỡng [23]  Chất selen disulfur, SeS 2 , được sử dụng như là hoạt chất trong một vài loại dầu gội đầu chống gàu (do tác dụng diệt trừ nấm da đầu Malassezia). Thành phần này cũng được dùng trong mỹ phNm để điều trị nấm da Tinea.  Trong cơ thể người, selen tham gia vào một số quá trình tổng hợp vitamin và các chất bổ sung dinh dưỡng khác, với liều từ 50 tới 200 microgam/ngày cho người lớn. Một vài loại cỏ làm thức ăn cho gia súc cũng được tăng cường selen. 1.1.4. Tác động của selen đến sức khỏe con người • Thiếu hụt selen [23]  Thiếu hụt selen có thể làm tổn thương chức năng ruột ở những người phải trải qua chế độ dinh dưỡng ngoài ruột tổng thể hoặc những người sử dụng thực phNm gieo trồng trên các vùng đất nghèo selen. Tại Hoa Kỳ, DPI (Dietary permit Intakes- Mức thu nhận cho phép) cho người lớn là 55 µg/ngày. Tại Vương quốc Anh nó là 75 µg/ngày cho đàn ông và 60 µg/ngày cho đàn bà.  Thiếu hụt selen có thể dẫn tới bệnh Keshan (thoái hóa cơ tim) là bệnh có nguy cơ cao gây tử vong. Thiếu hụt selen cũng góp phần (cùng thiếu hụt iốt) vào bệnh Kashin-Beck (thoái hóa mô chất sụn). Các bệnh này chủ yếu phổ biến ở một số vùng tại Trung Quốc nơi mà đất thiếu hụt selen nghiêm trọng. [...]... 1.2.2 Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích Hệ thống này tạo ra nhiệt độ thích hợp và ổn định để nguyên tử hóa nguyên tố thành trạng thái hơi rời rạc Có hai loại kỹ thu t nguyên tử hóa mẫu là kỹ thu t nguyên tử hóa bằng ngọn lửa đèn khí Flame-AAS và kỹ thu t nguyên tử hóa không ngọn lửa • Kỹ thu t nguyên tử hóa ngọn lửa là quá trình nguyên tử hóa nhờ nguồn nhiệt của ngọn lửa đèn khí mà phổ biến nhất... mềm và máy vi tính Ngoài ra, còn trang bị hệ thống FIAS 100 sử dụng kỹ thu t tiêm dòng chảy liên tục vào bộ gia nhiệt bằng điện cho cuvet thạch anh Vậy, các kỹ thu t của hệ AA800 gồm 4 kỹ thu t như sau: Kỹ thu t ngọn lửa (F-AAS) Kỹ thu t lò graphite (GF-AAS) Kỹ thu t Hydride – Graphite (HG-GF-AAS) Kỹ thu t Hydride-Bộ gia nhiệt bằng điện cuvet thạch anh (HG-AAS) Trong 4 kỹ thu t nêu trên, thì kỹ thu t. .. Coopmart, Q9, Tp .HCM 3 Tỏi- Lý Sơn Siêu thị Coopmart, Q1, Tp .HCM 4 Tỏi – Trung Quốc Chợ Phước Long A, Q9, Tp .HCM 5 Tỏi – Trung Quốc Chợ Rạch Ông, Q8, Tp .HCM 6 Thịt nạc đùi Chợ Rạch Ông, Q8, Tp .HCM 7 Thịt nạc đùi Chợ Phước Long, Q9, Tp .HCM 8 Thịt- Satifood Siêu thị Coopmart, Q1, Tp .HCM 9 Thịt – Vissan Siêu thị Coopmart, Q1, Tp .HCM 13 2.3 NHỮNG TIÊU CHÍ ĐỂ LỰA CHỌN KỸ THU T PHÂN TÍCH Do máy AA800- Perkin Elmer. .. khí Kỹ thu t Flame-AAS cho phép xác định nhanh, đúng, chính xác các kim loại ở mức ppm • Kỹ thu t nguyên tử hóa không ngọn lửa[10] gồm hai loại chính là lò graphite và hydride Kỹ thu t lò graphite cho phép xác định nhanh, đúng, chính xác ở mức ppb Kỹ thu t hydride cho phép xác định một số nguyên tố có khả năng tạo khí hydride, dễ dàng nguyên tử hóa ở nhiệt độ thấp; phép xác định nhanh, đúng, chính xác. .. của 2 kỹ thu t phổ nguyên tử STT 1 2 Tên kỹ thu t GF-AAS HG-AAS CSCheck (ppb) 100 Độ hấp thu thực tế 0.180 Độ hấp thu tiêu chu n 0.20±0.04 10 0.208 0.20±0.04 Bảng 2.7 cho thấy kỹ thu t GF-AAS và HG-AAS cho giá trị độ hấp thu thực tế của nồng độ kiểm tra độ nhạy khá gần với giá trị tiêu chuNn Vậy, hai kỹ thu t này theo khuyến cáo của hãng sản xuất là đạt yêu cầu; và kỹ thu t HG-AAS nhạy hơn kỹ thu t. .. lượng nguyên tố ở mức ppm Vì thế, sẽ không xét trong luận văn này Thực tế, để xác định Se trong thực phNm có thể sử dụng một trong ba kỹ thu t còn lại Đó là GF-AAS, HG-AAS, HG-GF-AAS Có thể đưa ra các thông số sau đây để đánh giá và lựa chọn kỹ thu t thích hợp nhất: độ nhạy, độ chính xác, độ đúng 8 1.3.1 Kỹ thu t lò graphite (GF-AAS) • Lò graphite[19] có hai loại: lò graphite gia nhiệt theo chiều dọc và. .. tới bốn kỹ thu t phổ hấp thu nguyên tử khác nhau nên khi sử dụng máy này ta luôn đối diện với vấn đề dựa vào tiêu chí nào để lựa chọn kỹ thu t thích hợp nhất đối với nguyên tố cần phân tích Trong luận văn này, có thể đưa ra các tiêu chí sau đây: - Tiêu chí cơ bản: độ đúng, độ nhạy, độ chính xác - Tiêu chí thực tiễn: thời gian và giá thành phân tích; mức độ thân thiện môi trường 2.4 NGHIÊN CỨU ĐÁNH... được dẫn vào và bẫy trên lớp Ir • Các hợp chất hydride của kim loại (ở đây là H2Se) được nguyên tử hóa một lần trong thời gian rất ngắn nên sẽ thu tín hiệu cao, ít nhiễu nền, nhạy và ổn định • Nguyên tử hóa ở nhiệt độ rất cao (2000 độ C)[17] nên hoàn toàn hơn so với kỹ thu t lò graphite thông thường 1.4 MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC XÁC ĐNNH SELEN TRONG THỰC PHẨM Để xác định đúng hàm lượng Se trong. .. bước còn lại của lò: Thổi khí Ar để làm khô dòng SeH2 Nguyên tử hóa và đo Sau đó, làm sạch lò 18 Nhận xét: Kỹ thu t HG-GF-AAS là sự kết hợp những ưu điểm của kỹ thu t HG-AAS và kỹ thu t GF-AAS Nhờ sự kết hợp này, ta vừa trừ khử được nhiễu nền của mẫu phân tích lại vừa lợi dụng hiệu ứng Zeeman để thu được giá trị đúng của độ hấp thu Tuy nhiên, kỹ thu t HG-GF-AAS có một chi tiết bị hư hỏng, cụ thể là... 2.5.3 Nhận xét: Kỹ thu t GF-AAS và HG-AAS có nồng độ đặc trưng lần lượt là 100ppb và 10ppb Vì vậy cho phép dự đoán kỹ thu t GF-AAS kém nhạy hơn kỹ thu t HG-AAS Tuy nhiên, thực tế thì kỹ thu t GF-AAS và HG-AAS có LOD lần lượt là 0.24ppb và 0.39ppb Điều này không hẳn là không hợp lý vì kỹ thu t GF-AAS có bộ tiêm mẫu tự động, tự pha loãng chuNn khi được cài đặt máy; trong khi đó kỹ thu t HG-AAS thì dung