Phân tích hàm lượng kim loại nặng trong thực phẩm và tác hại của chúng với sức khỏe

quản thực phẩm, quá trình chuyên chở thực phẩm, các kim loại nặng thường tồn tại và luân chuyển trong tự nhiên thường có nguồn gốc từ chất thải công nghiệp trực tiếp hoặc gián tiếp sử dụng các kim loại nặng ấy trong quá trình công nghệ hoặc từ chất thải sinh hoạt, sau đó chúng bám vào các bề mặt tích luỹ trong đất và gây ô nhiễm các nguồn nước sinh hoạt. Trong thời đại ngày nay việc sử dụng hoá chất đưa vào sản xuất khá phổ biến nên nguy cơ nhiễm các kim loại nặng vào thực phẩm ngày càng tăng do đó tình trạng ngộ độc do các kim loại nặng đang gia tăng. Vì vậy việc xác định hàm lượng kim loại nặng có trong thực phẩm là vấn đề cần quan tâm hàng đầu để bảo vệ sức khoẻ và môi trường. Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 2.1. Phương pháp ditizon. 2.1.1. Bản chất của phương pháp ditizon. Ditizon ( Diphenyl thiocacbazon) có công thức: NH – NH – C6H5 S = C N = N – C6H5 Tan trong cacbon tetra clorua và clorform tạo thành dung dịch có màu xanh lá cây. Ở dạng phân tử tức là trong môi trường acid hoặc trung tính. Ditizon rất khó tan trong nước. Dung dịch càng có phản ứng kiềm thì độ tan của ditizon càng tăng do tạo thành ion Dz -. HDz Dz- + H+ Ditizon tạo với ion nhiều kim loại những ditizon có màu, ít tan trong nước nhưng tan trong cacbon tetra clorua hay cloroform. Các ditizon có thể tồn tại dưới hai dạng, tuỳ thuộc vào độ acid của môi trường. Trong môi trường acid hay trung tính thì chúng tồn tại dưới dạng xeton. Trong môi trường kiềm chúng tồn tại dưới dạng enol. NH – N – C6H5 N – N - C6H S = C MI MI – S – C MI N = N - C6H5 N = N - C6H5 Dạng enol thường ít tan trong cacbon tetra clorua và cloroform. Cân bằng chính xảy ra khi chiết là Mn+ + nHDz MDz + nH+ Ngoài ra còn phai kể tới cân bằng: H+ + Dz- = HDz pKA = 8,7 2.1.2. Ứng dụng. Hiện nay phương pháp ditizon được dùng rộng rãi để xác định các độc tố kim loại trong lương thực thực phẩm. Phương pháp này xác định được lượng nhỏ kim loại từ 0,1 tới 200 microgam (). Bảng sau đây ghi các giá trị pH chiết được hoàn toàn các ditizon của một vài kim loại thường có thể lẫn trong lương thực thực phẩm. Nguyên tốĐiều kiện chiết, màu của ditizonatPH chiết hoàn toànDung môi chiếtĐồng Cu2+ Sắt Fe2+ Chì Pb2+ Thiếc Sn2+ Kẽm Zn2+Môi trường acid, đỏ tím Môi trường kiềm, đỏ tím Đỏ Đỏ Đỏ2 – 5 7 – 9 7 – 10 5 – 9 6 – 9CCl4 CCl4 CCl4 CCl4 CCl4 Các giá trị pH chiết hoàn toàn các ditizonat nói trên chỉ là gần đúng vì các pH này phụ thuộc vào điều kiện chiết như tỷ số thể tích hai dung môi chiết, lượng dư thuốc thử, các anion có lẫn trong dung dịch và lực ion của dung dịch. Ba kim loại đồng, chì, kẽm được xác định thuận lợi bằng phương pháp ditizon. 2.1.3. Chuẩn bị dung dịch để xác định thiếc, kẽm, đồng, chì. Thiếc, kẽm, đồng, chì có trong lương thực phẩm với lượng nhỏ nên muốn xác định chúng cần phải vô cơ hoá lương thực thực phẩm. Có hai phương pháp vô cơ hoá: Phương pháp khô. - Dụng cụ, hoá chất Capxun dung tích 250 ml Bếp cách cát Pipet 100 ml Giấy lọc Bình định mức dung tích 250 ml Magie dioxyt (MgO2) Cân kỹ thuật Canxi acetat Ca(CH3COO)2 Phễu Acid nitric đặc (d=1.4) Bếp điện, lò nung điều chỉnh được nhiệt độ ( 600- 7000 C) - Tiến hành Dùng pipet lấy chính xác 100 ml thực phẩm ( nếu là sản phẩm lỏng) hoặc lấy cân 100 g thực phẩm ( nếu là sản phẩm khô) cho vào capxun. Thêm vào capxun 0,5g MgO2 và 0,5g Ca(CH3COO)2 để tăng tốc độ vô cơ hoá và chống việc tạo thành các hợp chất bay hơi chủa kim loại nặng khi đốt ( vô cơ hoá). Các chất này nhất thiết không được chứa thiếc, đồng và chì. Đặt capxun trên bếp cách cát, đốt cho thực phẩm cháy hoàn toàn thành than. Đặt capxun vào lò nung, nung ở nhiệt độ 600- 7000C, đến khi sản phẩm biến hoàn toàn thành tro xám, khoảng 3 giờ. Lấy capxun ra khỏi lò nung, để nguội, cho vào capxun 20 ml acid nitric đặc ( tuyệt đối không chứa đồng và chì) và 50 ml nước cất hai lần, nước tráng cũng chuyển vào bình định mức. Thêm nước cất đến vạch mức, lắc kỹ. Phương pháp ướt Dụng cụ, hoá chất Capxun dung tích 250 ml Bếp cách cát Pipet 100 ml Giấy lọc Bình định mức dung tích 250 ml Phễu Cân kỹ thuật Bếp điện, lò nung điều chỉnh được nhiệt độ ( 600- 7000 C) - Hoá chất: Acid nitric đặc ( d = 1,4) Acid sunfuric đặc (d = 1,84) Amon axetat NH4(CH3COO)2 - Tiến hành Lấy lượng mẫu như trên cho vào capxun. Thêm vào capxun 3 ml acid nitric đặc và 50 ml acid sunfuric đặc. Đặt capxun lên bếp điện, đun sôi dung dịch trong capxun. Tiếp tục đun và cứ mỗi phút lại nhỏ thêm 5- 20 giọt acid nitric đặc. Khí NO2 màu nâu sẽ thoát ra (làm trong tủ hút hơi). Nếu thấy dung dịch trong capxun thẫm màu lại thì tăng tốc nhỏ acid nitric đặc. Khi dung dịch trở nên nhạt màu thì giảm tốc độ nhỏ acid nitric đặc, đến khi dung dịch không màu thì thôi. Tiếp tục đun cho khói trắng bốc đi hết, rồi lại tiếp tục đun sôi 10 phút nữa. Nếu sau đó dung dịch vẫn không màu thì việc vô cơ hoá đã hoàn toàn xong. Nếu dung dịch đen trở lại thì nhỏ acid nitric. Lấy capxun ra khỏi bếp điện. Cho vào capxun 0,20g amonaxetat, khuấy cho tan hết. Chuyển toàn bộ dung dịch từ capxun vào bình định mức dung tích 250 ml. Thêm nước cất hai lần đến vạch mức, lắc kỹ. Nếu dung dịch capxun bị đục thì phải lọc trước khi chuyển vào bình định mức. Ghi chú: Phương pháp đốt khô nói trên để xác định đồng và chì cũng được thừa nhận để xác định thiếc. MgO2 để tách ra oxy hoạt động giúp oxy hoá nhanh các chất hữu cơ. Ca(CH3COO)2 đóng vai trò phá vỡ MgO2 làm tăng oxy hoạt động phóng vào chất hữu cơ, do đó làm tăng tốc độ đốt. Cũng có thể dùng Mg(CH3COO)2 và NaCl: Mg(CH3COO)2 và Ca(CH3COO)2; NH4Cl và NaCl, (NH4)2CO3… Song hỗn hợp MgO2 và Ca(CH3COO)2 tỷ lệ 1/1 làm cho tốc độ đốt chất hữu cơ nhanh nhất. Nếu đốt khô không dùng hỗn hợp MgO2 và canxi axetat, thì các muối thiếc dễ bay hơi và một phần Sn nằm dưới dạng không tan là acid - metastanic. Sự mất thiếc trong đốt khô như vậy có thể từ 2,7 đến 77%. 2.2. Phương pháp định lượng bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử. 2.2.1. Nguyên tắc chung: Các mẫu thực phẩm sau khi được vô cơ hoá hoàn toàn, được phun vào hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử, rồi người ta đo độ hấp thụ bức xạ từ nguồn phát bởi hơi nguyên tử trong mẫu (được chuyển thành hơi nguyên tử tự do). Nguyên lý của phương pháp này như sau: Nguồn sáng đơn sắc được phát từ đèn Cathod rỗng ( HCl) hoặc đèn phóng điện phi cực (EDL) hay đèn phổ liên tục có biến điện qua vùng nguyên tử hoá đến bộ cảm biến ( detector) để đo cường độ bức xạ hay hấp thụ. Mỗi kim loại có bước sóng hấp thụ đặc trưng riêng. Đèn cathod rỗng (HCL) hay đèn phi cực (EDL) được cấu tạo do chính nguyên tố đó được làm nguồn phát bức xạ đặc trưng. Điều này làm cho phương pháp ổn định và ít bị nhiễu. Cường độ bức xạ bị hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ nguyên tố có trong mẫu ( trong một giới hạn nồng độ). Đây chính là cơ sỏ để phân tích định lượng. 2.2.2. Ứng dụng. Phương pháp này được dùng để xác định hàm lượng kim loại có trong mẫu thuỷ sản, mẫu nước và nước thải. 2.3 .Phương pháp cực phổ. 2.3.1. Khái niệm về phương pháp cực phổ. Phương pháp cực phổ có thể định tính và định lượng nhiều chất bằng cách điện phân dung dịch phân tích trên điện cực giọt thuỷ ngân, rồi sau đó vẽ đường biểu diễn Dòng-Thế ghi sự biến đổi cường độ dòng theo sự biến đổi cường độ thế điện cực của sự thuỷ phân. Về nguyên tắc phương pháp cực phổ bao gồm các giai đoạn: Đặt các thế khác nhau vào điện cực để khử các ion khác nhau vì mỗi ion có một thế khử tương ứng xác định, do đó qua thế khử của ion có thể định tính được ion đó. Nếu tăng dần thế của điện cực nhúng vào dung dịch chất cần xác định thì cường độ dòng sẽ tăng lên đồng thời cho tới khi đạt được thế khử của ion trong dung dịch. Trong điều kiện nhất định, cường độ dòng tăng tỷ lệ thuận với nồng độ ion khử. Do sự phụ thuộc giữa cường độ dòng và nồng độ mà định lượng được ion đó. Tiến hành phân tích: Dung dịch phân tích được nạp vào bình định phân có điện cực thuỷ ngân. Anot là lớp thuỷ ngân ở đáy bình. Catôt là giọt thuỷ ngân rơi liên tục từ giọt mô quản. Đặt vào điện cực thế tăng dần sẽ tạo được dòng có điện cực tăng dần, cường độ này được điều chỉnh bằng một điện kế. Sau đó sẽ thu được một đường phụ thuộc Dòng - Thế (đường cong vôn – ampe) Dòng khuyếch tán là dòng được tạo do sự khử ion trên điện cực giọt thuỷ ngân. Dòng khuyếch tán được tính theo công thức Incovit: id = 605.Z.D1/2 .m2/3 . t1/6 Trong đó : id : cường độ dòng khuyếch tán Z : hoá trị ion bị khử D : hệ số khuyếch tán hoặc số phân tử gam ion khử khuyếch tán qua bề mặt 1 cm2 trong 1 đơn vị thời gian để cho gadian nồng độ bằng đơn vị. C : nồng độ ion khử miliion g/ lit. M : khối lượng thuỷ phân rời khỏi mao quản trong đơn vị thời gian, tính ra mg/giây. T : thời gian giọt thuỷ phân rơi khỏi mao quản, s. Trong thực tế khó xác định được hệ số khuyếch tán D, nên người ta đo song song dung dịch chất tiêu chuẩn và chất phân tích, rồi thiết lập đường cong vôn – ampe của cả hai dung dịch và tính nồng độ (X) chất cần phân tích theo công thức: x = Trong đó : a : khối lượng chất trong dung dịc tiêu chuẩn. hx và htc : chiều cao sóng của dung dịc phân tích và dung dịch tiêu chuẩn. Phương pháp cực phổ không chỉ xác định các cation, nó còn có thể xác định được các anion và phân tử có khả năng khử trên điện cực giọt thuỷ ngân. Ưu điểm của phương pháp: Độ nhạy cao có thể xác định các chất có nồng độ 10-5 - 10-6 gam/lit. Có thể đồng thời xác định nhiều chất không cần tách biệt chúng. Nhanh: chỉ tốn vài phút để xác định nồng độ chất trong dung dịch. Chuẩn bị dung dịch xác định: Cân 10 – 50 g sản phẩm vào bát sứ rồi đem sấy khô hoặc cô trên nồi cách thuỷ đến cạn khô. Sau đó thêm vào bát 10 – 12 giọt acid sunfuric đặc (d = 1,84) rồi đưa vào lò nung đốt ở 5000C đến thành tro. Lấy bát ra để nguội thêm vào 2 – 3ml acid clohydric đặc (d = 1,19) và cô đến khô trên nồi cách thuỷ. Cặn trong bát được hoà tan bằng acid hydric loãng (1/1) đun nhẹ trên nồi cách thuỷ. Chuyển tất cả vào bình định mức dung tích 50 ml (dung dịch chỉ chiếm nữa thể tích của bình). Trung hoà acid bằng amoniac. Thêm nước cất đến vạch mức lắc kỹ rồi lọc. Giữ lấy kết tủa hydroxyt chì và thiếc trên giấy lọc. Nước lọc I dùng để xác định đồng. Kết tủa trên giấy lọc được hoà tan bằng acid HCl (1/1) nóng, thêm vào 2 – 3 g acid tactric, 1 lượng natri sunfit và đun trên nồi cách thuỷ cho bốc hết SO2 đi. Sau khi làm lạnh dung dịch được chuyển vào bình định mức dung tích 50 ml, trung hoà acid dư bằng amoniac đặc đến dư, thêm nước cất đến vạch mức lắc kỹ rồi lọc. Nước lọc II dùng để xác định chì. Kết tủa hydroxyt thiếc được hoà tan trong HCl(1/1) trong bình định mức 50 ml, thêm 0,1g canxi hypophotphit CaH2PO2 và thêm acid Clohydric (1/1) đến vạch. Lọc dung dịch này, nước lọc III dùng để xác định thiếc. 2.3.2.Ứng dụng. Trong phân tích thực phẩm phương pháp cực phổ dùng để xác định các ion kim loại nặng, muối ăn, đường fructoza, saccaroza, các vitamin C, B1, xác định đặc tính nấm men và vài độc tố chất hữu cơ. 2.4. Phương pháp Iod. 2.4.1. Cơ sở của phương pháp. Phương pháp này dựa vào tính oxy hoá khử của iod trong dung dịch: I2 + 2e = 2I – Với điện thế tiêu chuẩn E0I2PI - = 0,54(V) không lớn cũng không bé. Từ đó ta thấy: I2 là chất oxy hoá đối với một số chất khử có E0 0,54 (V) Do đó có thể dùng I2 để xác định một số chất khử có E0 0,54 (V). Chỉ thị của phương pháp này là hồ tinh bột ( chỉ thị đặc biệt) : I2 hấp thụ hồ tinh bột tạo thành hợp chất màu xanh. 2.4.2 Ứng dụng. Xác định nồng độ chất khử như : Thio sunfat natri, SO32 - , Sn2+, H2S, AsO33 - , Cu+… Xác định các chất oxy hoá : MnO4 - ,Cr2O7 - ,Cl2, Br2, Fe3+… Ngoài ra còn dùng để xác định nồng độ của các acid. CHƯƠNG III: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng nghiên cứu. - Các thiết bị phân tích - Mẫu lương thực - thực phẩm 3.2.Phương pháp nghiên cứu. Tham khảo tài liệu CHƯƠNG IV: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4.1. Xác định chì. 4.1.1. Phương pháp chiết chuẩn độ. Trong môi trường trung tính hoặc kiềm, ion chì (Pb2+) tạo với ditizon thành chì ditizonat màu đổ tím tan trong dung môi hữu cơ: Pb2+ + 2HDz = Pb(HDz)2 + 2H+ Vì Pb(HDz)2 tan rất ít trong dung môi hữu cơ, do đó khi dùng môi trường trung tính thì tốt nhất nên dùng nông độ của ditizon trong cacbon tetra clorua là 50 m (mà phân tử gam: 12,81 mg/lit). Trong cloroform, Pb(HDz)2 tan gấp 17 lần trong cacbon tetra clorua. Do đó để xác định chì người ta hay dùng cloroform để trung hoà ditizon. Ion chì cũng tác dụng với ditizon trong môi trường acid yếu, ở pH > 7 thì thu Pb2+ vào dạng Pb(HDz)2 hoàn toàn. Dung dịch Pb(HDz)2 trong cloroform bị thuỷ phân ở pH > 9,5. Trong dung dịch sau khi vô cơ hoá thực phẩm có thể cũng có mặt các ion sau : Sn2+, Cu2+, Zn2+, Fe2+… Các ion này có thể bị liên kết(bị che dấu) bằng kali xyannua (KCN) nhưng Sn2+ không bị che dấu bởi KCN nên phải tách Sn2+ ra khỏi dung dịch trước khi xác định chì, cách tách như sau. Lấy 25 ml dung dịch từ bình định mức cho vào cốc dung tich 250 ml, cho vào cốc 10 ml Brôm (Br2) và đun trên bếp điện để đuỗi hết hơi SnBr4. Tiếp tục đun, thêm nước cất vào, rồi lại tiếp tục đun cho tới khi dung dịch không còn màu đỏ của Brôm. Lúc đó, dung dịch chỉ còn chứa ion Pb2+, Cu2+, Zn2+, Fe2+… Dụng cụ hoá chất: Cân phân tích Cốc dung tích 250 ml Bình định mức 1000 ml Phễu chiết dung tích 100 ml Buret 10 ml. Giấy thử pH Dung dịch chì tiêu chuẩn 25m: hoà tan 8.28mg Pb(NO3)2 tinh khiết loại I trong nước cất hai lần đến thành 1000ml (trong bình định mức 1000ml) 1ml dung dịch này chứa 5,175g chì. Dung dịch ditizon tiêu chuẩn: Ditizon trong cloroform dung dịch 50m: can chính xác ( trên cân phân tích) 12,81 mg ditizon tinh khiết loại I cho vào một cốc. cho 200ml cloroform (CHCl3) vào cốc, khuấy nhẹ cho tan hết ditizon. Chuyển dung dịch vào bình định mức 1000ml. Thêm cloroform đến vạch mức lắc kỹ. Dung dịch Amoniac 2N: Lấy 150ml amoniac dung dịch 25% cho vào bình định mức dung tích 1000ml, lấy thêm nước cất đến vạch mức, lắc kỹ. Thêm Kalicianua tinh thể. Hidroxilamin hidroclorua (NH2OH.HCl) tinh thể. Acid Nitric dung dịch 2N: hoà tan 128ml HNO3 đặc (d =1,4) với nước cất thành 1000ml. Tiến hành: 1. Dung dịch đã loại Sn2+ ở trên được chuyển vào phễu chiết. Cho vào phễu và tinh thể NH2OH.HCl, lắc cho tan hết. Cho vào phễu một lượng (bằng hạt ngô) tinh thể KCNi lắc cho tan hết. Điều chỉnh PH dung dịch đến PH 7.5 (theo giấy đo pH) bằng NH4OH 2M hoặc HNO3 2M. 2. Nạp ditizon dung dịch 500um vào buret 10ml. Nhỏ 1ml dung dịch ditizon vào phễu chiết chứa dung dịch mẫu trên, lắc 30 giây. Nếu Pb2+ thì trong phần dung môi Cloroform xuất hiện màu đỏ tím của chì ditrat. Chiết bỏ phần màu đỏ tím đó đi (phải chiết bỏ thật cẩn thận để phần dung dịch mẫu không chảy ra). Lại cho thêm 1ml dung dịch ditizon vào phễu chiết lắc 30 giây và lại tách bỏ phần màu đỏ tím. Cức tiếp tục như trên cho đến khi nào màu cuả phần dung môi trong phễu chiết kém đỏ,tức là lượng Pb2+ trong dung dịch đã giảm đi nhiều thì giảm lượng dung dịch ditizon nhỏ vào phiểu chiết khấu xuống đến 0,2ml, lắc lắc và tách như trên đến khi nhỏ ditizon vào phễu chiết alitizon vẫn giữ màu xanh sau khi lắc 30s thì thôi. Ghi tổng số mol dung dịch ditizon để dùng để chiết chuẩn đ ion chì. Cần phải xác định độ chuẩn chính thức của dung dịch ditizon trong cloroform 50µm như sau: Lấy chính xác 10ml dung dịch chì tiêu chuẩn vào phễu chiết sạch. Nạp dung dịch ditizon 50m vào buret. Tiến hành chuẩn độ như trên, chẳng hạn hết 15ml dung dịch ditizon. Căn cứ vào độ chuẩn của dung dịch ditizon này, tính kết quả xác định chì. Tính kết quả: Trước hết tính 1ml dung dịch ditizon với bao nhiêu g chì. Ta biết 1ml dung dịch Pb(NO3)2 25m chứa 5,175 chì. Vậy 1ml du di ứng với số  chì: = 33,45  chì Hàm lượng chì, tính bằng  có trong 1lít (hoặc 1kg) thực phẩm là: x = (/l) Trong đó: 3,45 số  chì ứng với 1ml dung dịch ditizon a : thể tích dung dịch ditizon đã dùng để chuẩn độ (ml) v : dung dịch tích bình định mức ml v: thể tích dung dịch hút ở bình định mức để phân tích ml v: thể tích thực phẩm lỏng để vô cơ hoá ml ( nếu cân thực phẩm vô cơ thì : v là số  luợng cân thực phẩm để lấy vô cơ hoá) kết quả đựơc tính ra /l. nếu hàm lượng chì lên hơn 1000/l thì kết quả được tính ra 1 = 10-3 mg. Ví dụ tính toán: Ví dụ lấy 100ml thực phẩm đem vô cơ hoá, sau đó đem định mức trong bình dung tích 250ml. chiết hết 25ml để loại Sn2+ rồi dung dịch (sau khi loại Sn2+ ) được cho vào phễu chiết và chuẩn độ chì, hết 100ml ditizon: Hàm lượng chì tính ra mg/l là : x = = 3,45mg/l Chú ý : 1. Nếu trong dung dịch (sau khi đã vô cơ hoá thực phẩm) để xác định chì có chứa các cation và anion sau đây thì ảnh hưởng của chúng đến việc xác định chì nhu sau: Ag+, Hg2+, Cd2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+ không cản trở đến việc xác định chì vì chúng đều bị che dấu bởi KCN. PO43- nồng độ cao có thể thu Pb2+ ở dạng Pb3(PO3)2 SiO42- có thể tạo Pb2+ với thành PbSiO4, nhưng PbSiO4 có thể hoà tan vào dung dịch bằng NH4CH3COO. SiO2. n H2O ở dạng keo gây khó khăn cho việc chuẩn độ Pb2+bằng ditizon. cần lắc mạnh phiểu chiết khi chuẩn độ. Tốt hơn là nên đuổi SiO2 đi bằng cách cho HF vào để SiO2 bốc hơi dưới dạng acid flosilisic …. Tuy nhiên, trong đa số thực phẩm, lượng các ion nói trên thường rất nhỏ. 2. Phương pháp xác định kim loại nặng bằng ditizon là phương pháp lượng nhỏ, nên các hoá chất dùng phải là các hoá chất tinh khiết loại I, các dụng cụ dùng phải được rữa sạch kỹ, dùng nước cất hai lân tráng thật nhiều lần và trong quá trình tiến hành phải luôn luôn dùng nước cất 2 lần. 3. Dung dịch ditizon tiểu chuẩn phải pha trong Cloroform là loại dung môi dễ bay hơi, nên nếu không có điều kiện bảo quản lạnh, dung dịch ditizon tiêu chuẩn rất dễ tăng nồng độ. Vì vậy tốt nhất mỗi lần sử dụng cần xác định lại độ chuẩn của nó bằng dung dịch chì tiêu chuẩn. 4. Phương pháp chuẩn độ chì (và kim loại nặng khác) bằng ditizon, nếu không được tiến hành cẩn thận dễ mắc sai số do việc nhỏ ditizon dễ bị dư ở những giọt cuối cùng. Tốt hơn nên dùng phương pháp đo màu sau đây; 4.1.2. Phương pháp đo màu. Dụng cụ, hoá chất: giống như xác định chì bằng phương pháp chiết chuẩn độ và thêm máy đo màu K - M, bình định mức cung cấp 25 ml. Tiến hành. Giống như cách tiến hành xác định chì bằng phương pháp chiết chuẩn độ và thêm: khi nhỏ dung dịch ditizon vào phễu chiết lắc 30 giây được chì ditizon màu đỏ tím. Chiết phần màu đỏ tím vào bình định mức dung tích 25 ml (phương pháp chuẩn độ: chiết bỏ phần màu đỏ tím này) tiếp tục chuẩn độ và thu toàn bộ phần màu đỏ tím vào bình định mức thêm Cloroform đến vạch mức lắc kỹ. Đem đo dung dịch màu trên máy đo màu (còn thiếu) kính lọc màu xanh là cuvet 1cm với mẫu trắng (dung dịch so sánh) là cloroform.Ghi giá trị mật độ quang D. Đồng thời, cũng lấy 10ml dung dịch chì tiêu chuẩn vào phễu chiết sạch, tiến hành như trong phương pháp chuẩn độ và cung thu phần đỏ tím vào bình mức 25ml thêm cloroform đến vạch lắc kỹ. Đem đo màu dung dịch trên máy K-M như trên ghi giá trị mật độ quang. Tính kết quả. Ví dụ: Trị số mật độ quang đọc được đối với dung dịch chì tiêu chuẩn là: trung bình 0,731 Trị số mật độ quang đọc được đối với dung dịch mẫu cần xác định là: trung bình 0,481 Ta biết trong 10 ml dung dịch chì tiêu chuẩn có chứa 5,175.10 = 51,75  chì. Vậy lượng chì có trong thể tích V1 mẫu đem phân tích là: = 34,05 Chú ý: Trước khi tiến hành đo màu, nếu thấy dung dịch chì ditizon màu đỏ tím có lẫn lớp màu vàng tức là có một lượng ditizon dư, thì phải loại bằng cách rửa như sau: cho dung dịch màu đỏ vào phễu chiết sạch, lắc rửa 2 lần với amoniac dung dịch 0.5 % mỗi lần 20 ml, tách bỏ phần amoniac có màu vàng. 4.1.3. Phương pháp cực phổ. - Dụng cụ, hoá chất: máy cực phổ LP: 55-A, dung dịch Gelatin 1 %, dung dịch chì tiêu chuẩn: hoà tan 0.3996 g chì nitrat trong nước cất và 1 ml acid nitric đặc trong bình định mức 250 ml. Khi dung dịch pha loãng 10 lần để 1 ml chứa 1mg chì. - Tiến hành Dùng Pipet hút 20 ml nước lọc II, thêm 30 ml nước cất cho vào một cốc, thêm 8-10 giọt gelatin dung dịch 1% khuấy kỹ. Chuyển toàn bộ vào bình điện phân của máy cực phổ. Làm cực phổ ở thế 2V và đặt độ nhạy điện kế 1/10 -1/25. Sau đó hút 20ml nước lọc II, thêm vào 1ml dung dịch chì tiêu chuẩn (0,1mg chì trong 1ml) 4ml nước cất, 8 – 10 giọt gelatin dung dịch 1%, khuấy kỷ cho vào bình điện phân. Làm cực phổ như trên: - Tính kết quả : Hàm lượng chì tính thành mg trong kg sản phẩm đã hợp theo công thức: x. = Trong đó: Cc: Nồng độ dung dịch tiêu chuẩn (0,1 mg/ml) Vc: Thể tích dung dịch tiêu chuẩn thêm vào ml H1: Chiều cao sóng cực phổ dung dịch mẫu thử mm V1: Thể tích dung dịch thử lấy mẩu làm cực phổ ml V0: Thể tích toàn bộ nước lọc II, ml H2: Chiều cao sóng cực phổ dung dịch mẫu và chỉ tiêu chuẩn mm V2: Thể tích dung dịch mẫu và tiêu chuẩn ml G: Lượng cân mẫu, g Ghi chú: Phương pháp thêm dung dịch chuẩn vào dung dịch mẩu thử để làm cực phổ ở đây gọi là “phương pháp thêm”. Phương pháp này có ưu điểm là khắc phục được những khác nhau về lượng của các chất lạ có rong dung dịch mẩu thử và dung dịch chuẩn độ nên độ chính xác cao hơn. 4.1.4. Phương pháp định lượng bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử. * Thiết bị, dụng cụ: - Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử có trang bị đèn catốt chì rỗng bước sóng cài đặt là 283,3 nm, sử dụng ngọn lửa axetilen không khí với chiều rộng của đầu đốt là 4 inch. - Chén sứ dung tích 50ml, độ sâu 5cm hoặc cốc thuỷ tinh có mỏ bằng thạch anh dung tích 100ml. - Tủ sấy ở nhiệt độ 1500C - Lò nung kiểm soát được nhiệt đọ từ 2500C – 6000C với sai lệch không quá 100C. - Dụng cụ thuỷ tinh đã được rữa sạch bằng acid nitric nồng độ 8N và tráng lại bằng nước cất trước khi sử dụng. -Cân phân tích có độ chính xác loại đến 0,01g và loại đến 0,001g. * Hoá chất và chất chuẩn: -Dung dịch acid clohidric (HCl) nồng độ 1N : pha loãng 82ml dung dịch acid clohidric đậm đặc bằng nước cất 1000ml. - Dung dịch acid nitric 1N - Acid Percloric HClO4 đậm đặc 70,5% - Oxyt Lantan La2O3 - Etylen dinitritetraaxetac EDTA - Dung dịch đệm + Cho 163g EDTA vào trong bình định mức 2000ml, sau đó thêm 200ml nước cất và một lượng vừa đủ NH4OH để hoà tan hết EDTA. Thêm 8 giọt chỉ thị methyl da cam vào dung dịch EDTA. + Cho 500ml nước cất vào một cốc thuỷ tinh rồi từ từ cho thêm 60ml dung dịch acid percloric đậm đặc, khuấy đều rồi để nguội. Sau đó, cho 50g acid lantan vào cốc rồi khuấy đều để hoà tan hết lượng acid lantan này. + Rót từ từ dung dịch oxyt lantan vào dung dịch EDTA pha ở trên, vừa rót vừa khuấy mạnh. Nếu cần thiết, thêm NH4OH vào dung dịch trên để giữ cho dung dịch có tính kiềm với methyl da cam (dung dịch có màu vàng). - Dung dịch chì chuẩn: + Dung dịch chuẩn gốc 1mg /l: hoà tan 1,5985g nitrat chì chuẩn trong khoảng 500ml dung dịch acid nitric 1N. Sau đó định mức thành 1000ml bằng dung dịch HNO3 1N trong bình định mức. + Dung dịch chuẩn trung gian 10mg/ml: lấy chính xác 10ml dung dịch chuẩn gốc cho vào bình định mức 1000ml, thêm 82ml dung dịch HCl 1N vào bình. Sau đó định mức lên bằng nước cất. + Dung dịch chuẩn làm việc Pha loãng dung dịch chuẩn trung gian thành các dung dịch chuẩn làm việc có hàm lượng chì lần lượt là 0,1; 0,2; 0,6; 1; 3; 5 và 10mg Pb/ml bằng dung dịch HCl 1N trong các bình định mức dung tích 50ml. Phương pháp tiến hành - Chuẩn bị mẩu trắng Làm bay hơi 4ml dung dịch HNO3 đậm đặc trong chén sứ đên khô trên bếp cách thuỷ. Hoà tan cặn bằng 20ml dung dịch HCl 1N và chuyển dung dịch vào bình định mức 25ml. để nguội bình và định mức tới vạch bằng HCl 1N. Yêu cầu hàm lượng chì trong mẫu trắng không được lớn hơn 10mg. - chuẩn bị mẫu thử + Cân khoảng 25g mẫu cho vào chén sứ rồi sấy khô trong tủ sấy trong thời gian 2h ở nhiệt độ từ 1350C – 1500C. chuyển chén sứ vào lò nung và tăng dần nhiệt độ đến 5000C. giữ nhiệt độ lò ở 5000C trong 16h để tro hoá mẫu. + Lấy chén sứ ra để nguội đến nhiệt độ trong phòng. Cho 2ml HNO3 đậm đặc vào chén rồi bay hơi dung dịch trong chén cho đến khô trên bếp cách thuỷ. đặt ché sứ trở lại vào lò nung ở nhiệt độ thường, sau đó tăng dần nhiệt độ đến 5000C và giữ nhiệt độ này trong vòng 1giờ. + Lấy chén ra để nguội và lặp lại thao tác như trên cho đến khi tro có màu trắng hoàn toàn. + Cho 10ml dung dịch acid clohydric nồng độ 1N vào chén có tro rồi hoà tan tro bằng cách nung nóng. chuyển gọn dung dịch vào bình định mức 25ml. + Đun nóng phần tro còn lại trong chén 2 lần, mỗi lần với 5ml dung dịch clohydric nồng độ 1Mrồi rót dung dịch vào bình định mức 25ml nói trên. để nguội và định mức tới vạch bằng acid clohydric nồng độ 1N rồi lắc đều. Tiến hành phân tích: + Tối ưu hoá các điều kiện làm việc của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử tại bước sóng cộng hưởng 283,3nm và đạt tốc độ dòng của hổn hợp acetylen không khí theo hướng dẫn của nhà sản xuất và điều kiện làm việc chuẩn với chì. + Xây dựng đường chuẩn với các hàm lượng của chì lần lượt là 0,0; 0,2; 0,4; 1,0; 3,0; 5,0; và 10,0mg/ml dựa trên độ hấp thụ của chúng. Trong trường hợp tín hiệu nhận được yếu, phải điều chỉnh độ khuyếch đại để được độ hấp thụ A của dung dịch chuẩn (0,2mg/ml) không nhỏ hơn 1%. + Khi đường chuẩn có độ tuyến tính tốt, tiến hành đo độ hấp thụ của dung dịch mẫu thử và mẫu trắng đã được chuẩn bị như sau: Đối với dung dịch mẫu thử trong, không có cặn lắng: Tiến hành xác định độ hấp thụ 3 lần theo các bước sau: bơm lần lượt dung dịch chuẩn sau đó là dung dịch mẫu thử. nếu số lượng dung dịch nhiều thì thì bơm lần lượt một dung dịch chuẩn và 3 dung dịch mẫu thử cho đến khi bơm hết lượng dung dịch chuẩn và mẫu thử, mẫu trắng. Đối với dung dịch mẫu thử đục: thêm 1ml dung dịch đệm vào các dung dịch mẫu thử, mẫu trắng đã chuẩn bị ở trên và các dung dịch chuẩn. Sau đó tiến hành xác định độ hấp thụ của các dung dịch như đối với dung dịch mẫu thử trong. + Tính hàm lượng chì trong mẫu thông qua đường chuẩn sau khi đã trừ đi mẫu trắng. Yêu cầu độ tin cậy của phép phân tích. + Độ hấp thụ lại của bơm 2 lần. Độ lệch chuẩn (CVs) tính theo độ hấp thụ của hai lần bơm liên tiếp của cùng một dung dịch chuẩn phải nhỏ hơn 0,5%. Độ thu hồi được xác đình bằng cách sử dụng 5 mẫu đã cho vào một lượng dung dịch chì chuẩn biết chính xác nồng độ. Độ thu hồi tính được phải nằm trong khoảng từ 85% - 115%, độ thu hồi trung bình lớn hơn 90%. Tính kết quả: Hàm lượng chì trong mẫu thuỷ sản được tính theo công thức sau: + Đối với dung dịch mẫu thử trong, không có cặn lắng. CPb = . 25 + Đối với mẫu thử đục phải bổ xung thêm dung dịch đệm. CPb = mPb . . Trong đó: CPb: hàm lượng chì có trong mẫu thử (mg/g) mPb: hàm lượng chì có trong dung dịch mẫu tính được theo đường chuẩn mg/mol. 25: thể tích dung dịch acid clohydric nồng độ 1M dùng để hoà tan mẫu (ml) Vd: thể tích dung dịch mẫu thử đã bổ sung 1ml dung dịch đệm để phân tích (ml) M: khối lượng mẫu thử (g) 4.2. Xác định đồng. 4.2.1. Phương pháp chiết chuẩn độ. Khi phản ứng với ditizon, ion đồng sẽ thay thế một H+ của ditizon, tạo thành phức chất màu đỏ tím (phương trình I): và thay thế hai H+ của ditizon, tạo thành phức chất màu vàng nâu (phương trình IIa và IIb). Cu2+ + 2H2Dz = Cu(HDz)2 + 2H+ (I) Cu2+ + Cu(HDz)2 = 2CuDz + 2H+ (IIa) Cu2+ + H2Dz = CuDz + 2H+ (IIb) cả hai hợp chất Cu(HDz)2 và CuDz đều tan được trong dung môi hữu cơ nhưng không tan trong nước. việc tạo thành Cu(HDz)2 xãy ra thuận lợi trong môi trường acid yếu và có dư ditizon. Trong môi trường trung tính thấy xuất hiện đồng thời các phản ứng (I, IIa, IIb) Ở nồng cao và pH = 2 việc tạo thành CuDz xãy ra thuận lợi. Trong dung môi hữu cơ, Cu(HDz)2 dễ phân ly tạo thành CuDz Cu(HDz)2 = CuDz + H2Dz . Do đó, để xác định đồng bằng phương pháp ditizon người ta tiến hành phản ứng ở pH = 3– 4. Dụng cụ, hoá chất: Dụng cụ: giống như dụng cụ xác định chì bằng phương pháp chíêt chuẩn độ. Hoá chất: Amoniac dung dịch 2N. Acid sunfuric dung dịch 2 N: hoà 55ml dung dịch H2SO4 (d = 1,84) vào nước cất đến thành 1000ml Dung dịch ditizon trong cloroform 50m. Dung dịch đồng tiêu chuẩn: hoà tan 19,46mg CuSO4.5H2O tinh khiết loại I trong nứơc cất hai lần, đến thành 1000ml (trong bình định mức dung tích 1000ml), 1ml dung dịch này chứa 5g đồng. Tiến hành: Dung dịch đã loại Sn2+ (như khi xác định chì) cho vào phễu chiết. Điều chỉnh phương trình của dung dịch đến có pH = 3 – 4 bằng amoniac dung dịch 2M hoặc acid sunfunric dung dịch 2M với giấy thử pH. Chuẩn độ lượng đồng bằng dung dịch ditizon trong cloroform giống như cách chuẩn độ chì bằng phương pháp này. Ghi số ml dung dịch ditizon đã dùng. Tính kết quả Tương tự như tính kết quả khi xác định chì bằng phương pháp chiết chuẩn độ. Chú ý: Ag+ tác dụng với ditizon tạo thành AgHDz, do đó cản trở việc xác định đồng. có thể che dấu Ag+ bằng KBr. Zn2+ cản trở việc xác định đồng bằng ditizon, nhưng nếu giảm pH xuống còn pH = 1 thì Zn2+ không còn cản trở. Fe2+ cản trở việc xác định đồng. Dùng amoniac tạo kết tủa Fe(OH)3, loạc bỏ kết tủa này, nước lọc cho vào phiểu xác định đồng. Co2+ và Ni2+ nồng độ cao có thể phản ứng với ditizon đồng thời với đồng, nhưng nếu giảm phương trình xuống < 2 thì không còn cản trở. Các ion S2-, S2O32-, [Fe(CN)6]4- cản trở việc xác định Cu2+ với bất kỳ lượng nào. CNS- vừa phản ứng vớim Cu2+, vừa phản ứng với ditizon nên cản trở việc xác định Cu2+… . Phương pháp đo màu. Thu toàn bộ phần dung môi màu đỏ tím khi xác định đồng bằng phương pháp chuẩn độ vào bình định mức dung tích 25ml, thêm cloroform đến vạch mức, lắc kỷ. đo màu dung dịch trên máy K-M (tương tự như xác định chì bằng phương pháp đo màu). . Phương pháp cực phổ. Dụng cụ, hoá chất: máy cực phổ LP.55.A, dung dịch nền (hoà tan amon clorua vào 10ml dung dịch amoniac đặc), Gelatin dung dịch 1%, dung dịch đồng tiêu chuẩn (hoà tan 3,9283g đồng sunfit tinh thể (CuSO4.5H2O) trong 1lít nước cất, 1ml dung dịch này chứa 1mg đồng, khi dùng pha loãng 10 lần để có 0,1mg đồng trong 1ml. Tiến hành : Dùng pipet hút 20ml nước lọc loại I, thêm 5ml dung dịch nền vào một cốc, thêm một lượng natri sunfit (Na2SO3)và 10 giọt gelatin dung dịch 1% khuấy kỷ. chuyển toàn bộ vào bình điện phân, làm cực phổ với thế 200n và đặt độ nhạy điện thế 1/100 – 1/400 Sau đó, lấy 20ml nước lọc loại I, thêm 10ml dung dịch đồng tiêu chuẩn, 4ml dung dịch nền, một lượng natri sunfit và 10 giọt gelatin, làm cực phổ như trên. Tính kết quả: hàm lượng đồng tính thành mg trên 1kg sản phẩm, tính theo công thức sau: x = Trong đó: Cc: Nồng độ dung dịch tiêu chuẩn (0,1 mg/ml) Vc: Thể tích dung dịch tiêu chuẩn thêm vào, ml H1: Chiều cao sóng cực phổ dung dịch mẫu thử, mm V1: Thể tích dung dịch lấy mẫu làm cực phổ, ml V0: Thể tích toàn bộ nước lọc I, ml H2: Chiều cao sóng cực phổ dung dịch mẫu và đồng tiêu chuẩn, mm V2: Thể tích dung dịch mẫu và tiêu chuẩn. G : Lượng mẫu cần 4.3. Xác định thiếc. 4.3.1. Phương pháp iod. Đây là phương pháp đã được nhiều nước trên thế giới dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định hàm lượng thiếc trong lương thực thực phẩm. Bản chất của phương pháp này là : Sau khi vô cơ hoá lương thực- thực phẩm ta được dung dịch chứa thiếc ở cả hai dạng Sn2+ và Sn4+. Dùng hydro khử toàn bộ lượng Sn4+ sang dạng Sn2+ rồi cho iod tác dụng với Sn2+. Từ lượng iod đã dùng, suy ra tính được lượng thiếc có trong mẫu thử. Dụng cụ hoá chất Pipet 50 ml vào 25 ml Bình đốt Kien – đan dung tích 500 ml Bình nón dung tích 500 ml Bình Kíp Nút cao su Ống thuỷ tinh Buret Cân kỹ thuật Acid sunfuric đặc ( d = 1,84) Acid nitric đặc (d = 1,4) Amon Oxalat (NH4C2O4) tinh thể Acid clohydric đặc (d = 1,19) Nhôm kim loại (hạt hay bột) Canxi cacbonat CaCO3 Iod dung dịch 0,01 N Natri thio sunfat (Na2SO3) dung dịch 0,01 N Tinh bột hoà tan (amidon soluble) dung dịch 1%. Hoà tan 1g tinh bột trong 100 ml nươc cất đun nhẹ cho tan hết. Tiến hành: Dùng pipet hút 50 ml lương thực thực phẩm (Nếu sản phẩm lỏng) hoặc 100g (nếu sản phẩm khô) cho vào bình đốt Kien-đan. Thêm vào 50 ml acid sunfuric đặc và 10 ml acid nitric đặc lắc đều. Dùng bếp điện đun cho dung dịch trong bình đốt sôi mạnh để hơi nước và khói trắng bốc lên (thực hiện trong tủ hút hơi). Sau đó cho acid nitric vào thêm từng giọt một đến hết 3- 4 ml và tiếp tục đun cho đến khi dung dịch trong bình có màu vàng nhạt, lúc để nguội không màu mới thôi. Cho vào bình 5g amon oxalat tinh thể để khử hết các hợp chất chứa nitơ. Đun tiếp trên bếp điện đến khi khói trắng bốc lên. Sau khi để nguội chuyển toàn bộ dung dịch từ bình đốt sang bình nón dung tích 500 ml. Dùng nước cất tráng bình đốt nhiều lần. Nước tráng cũng cho vào bình nón. Thêm vào bình nón 50 ml acid clohydric đặc. Đậy bình nón bằng nút cao su có hai lỗ. Một lỗ cắm ống thuỷ tinh để dẫn khí CO2 vào. Ống này cắm sát xuống đáy bình nón. Lỗ kia cắm một ống thuỷ tinh khac dài 10 cm và sâu xuống quá nút 3 cm. Cho nhanh 0,5g nhôm (không chứa thiếc) vào bình nón và bắt đầu dẫn khí CO2 từ bình kíp vào. CO2 đuổi Oxy của không khí ra khỏi bình nón, chống sự oxy hoá Sn2+. Đun sôi dung dịch trong bình nón, nếu thấy có kết tủa Sn thì đun kỹ cho tan hết. Để nguội bình xuống tới nhiệt độ 15 – 200C (dùng nước đá), trong lúc này vẫn tiếp tục dẫn khí CO2 vào bình nón. Nhanh chóng tháo bình nón ra khỏi bình kíp, mở nút và cho nhanh 25 ml dung dịch iod 0,01 N (chứa trong Buret) lắc mạnh và đều. Dùng nước cất tráng tất cả chất lỏng dính ở nút, ống thuỷ tinh và thành trong bình vào bình nón…Cho vào bình nón 1 ml tinh bột hoà tan dung dịch 1%. Chuẩn độ iod dư bằng natri thio sunfat dung dịch 0,01 N đến khi dung dịch mất màu xanh. Phải chuẩn thật nhanh tránh oxy không khí vào nhiều ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Phải làm một mẫu trắng : lấy 25 ml Iod dung dịch 0,01 N vào bình nón mới, thêm 100 ml nước cất và 1 ml tinh bột hoà tan dung dịch 1%. Chuẩn độ Iod bằng tri thio sunfat dung dịch 0,01 N đến khi dung dịch mất màu xanh. Tính kết quả: hàm lượng thiếc (theo mg / ml) tính bằng công thức: x = Trong đó: 0,5935 - lượng Sn tính bằng ml ứng với 1 ml Iod dung dịch 0,01N a : Thể tích Na2S2O3 0,01N dùng chuẩn mẫu trắng, ml b : Thể tích Na2S2O3 0,01N dùng chuẩn mẫu thử, ml V : Thể tích mẫu lấy để phân tích, ml Ghi chú: Khi đốt mẫu, HNO3 và H2SO4 tác dụng với nhau tạo acid nitrozyn sunfuric, chất này có tác dụng oxy hoá mạnh các chất hữu cơ và cả Sn2+. Chất này trong dung dịch nước dễ phân giải HO SO2 + HOH = 2H2SO4 + NO + NO2. ONO NO và NO2 bốc đi khi đun mạnh. Khi đun nóng và có mặt chất hữu cơ, HNO3 phân giải theo phương trình: 2HNO3 = H2O + 2 NO + 3O Ôxy hoạt động này sẽ oxy hoá các chất hữu cơ thành nước và CO2, CO2 sẽ bốc đi khi đốt. H2SO4 hút nước và phá huỷ các liên kết phức tạp của protit, glucid và lipid. Ngoài ra nó cũng bị khử một phần thành SO2 H2SO4 = H2O + SO2 + O Oxy này giúp việc oxy hoá các chất hữu cơ, còn SO2 bốc đi khi đun Khi nhôm gặp acid clohydric sẽ có phản ứng: Al + 3HCl = AlCl3 + 3H Hydro này sẽ chuyển Sn4+ sang Sn2+ SnCl4 + 2H = SnCl2 + 2HCl Hoặc Sn2+ thành Sn kim loại SnCl2 + 2H = Sn + 2HCl Sn kim loại này tan được trong HCl Sn + 2HCl = SnCl2 + H2 3. Khi CaCO3 gặp HCl sẽ tạo ra CO2 CaCO3 +2HCl = CaCl2 + CO2 phản ứng này được thực hiện trong bình Kip 4. Sn2+ Oxy hoá bởi I2 trong môi trướng acid clohydric SnCl2 + I2 + 2HCl = SnCl4 + 2HI 5. Phản ứng chuẩn độ I2 bằng Na2S2O3 I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6 4.3.2. Phương pháp cực phổ. Dụng cụ, hoá chất: Máy cực phổ LP 50 A Dung dịch nền : HCl (1/1) Gelatin dung dịch 1% Dung dịch tiêu chuẩn : Hoà tan 25 mg thiếc kim loại tinh khiết trong 25 ml acid clohydric đặc, đun nóng cho tan hết. Cho dung dịch vào bình định mức dung tích 25 ml, thêm nước cất đến vạch mức, lắc kỹ. Khi dùng pha loãng 10 lần : 0,1 mg/ml. Tiến hành: Hút 20 ml dung dịch lọc III cho vào một cốc, thêm 5 ml HCl (1/1), 10 giọt gelatin dung dịch 1%, khuấy kỹ, cho toàn bộ vào bình định phân và làm cực phổ. đặt độ nhạy điện kế 1/100. Sóng khử của thiếc nằm trong khoảng - 0,2 - 0,6 vôn. Làm cực phổ dung dịch thiếc tiêu chuẩn : lấy 20 ml dung dịch tiêu chuẩn (2mg/5ml HCl ( 1/1)), 10 giọt gelatin và làm cực phổ trong điều kiện giống như trên. Tinh kết quả Theo chiều cao sóng vẽ trên giấy kẻ ô vuông, cạnh 1mm, thể tích dung dịch và nồng độ dung dịch chuẩn. Tính toán hàm lượng thiếc (X) thành mg trong 1kg sản phẩm.Theo công thức: x = Trong đó, H2 : Chiều cao sóng cực phổ dung dịch mẫu tiêu chuẩn thiếc, mm V0: thể tích toàn bộ nước lọc III, ml Cc: nồng độ dung dịch tiêu chuẩn mg/ml H1: chiều cao sáng cực phổ mẫu thử, mm V1: thể tích dung dịch thử lấy làm cực phổ, ml G: lượng cân mẫu thử(g) Ví dụ tính toán: Trong các tiến hành trên, ta cân 50g mẫu thử (G), thu được 50 ml nước lọc (V0). Lấy 20ml làm cực phổ (V1) được sóng cao 9mm Lấy 20 ml dung dịch chuẩn Vc có nồng độ 0,1 mg/ml(Cc) làm cực phổ được sóng cao 20 mm (H2) Vậy: x = = 45 mg/kg 4.4. Xác định kẽm bằng phương pháp đo màu. Trong lương thực thực phẩm lượng kẽm thường rất nhỏ nên có thể xác định được bằng ditizon. Trong dung dịch trung hòa hoặc kiềm yếu (thích hợp nhất là pH= 8,3) và trong dung dịch chứa đệm xitrat Zn2+ tác dụng với ditizon tạo phức chất màu đỏ: Zn2++ 2H2O= Zn(HDz)2+ 2H+ Chú ý :là phải lọai bỏ các Ion đồng, chì có trong dung dịch trước khi xác định kẽm. Dụng cụ, hóa chất: Dụng cụ: - Cân phân tích - Cốc dung tích 250ml - Bình đựng mức dung tích 1000ml - Phễu chiết dung tích 100ml - Giấy thử PH - Buret 100ml Hóa chất: Amoniac dung dịch 2N Kali natri lactrat(KNaC4H4O6.4H2O) dung dịch 20% Hòa tan 20g KNaC4H4O6.4H2O trong nước cất đến thành 100ml Dung dịch ditizon trong Cloroform 50 Natrisunfua (Na2S)trong dung dịch bão hòa. Dung dịch kẽm tiêu chuẩn: cân lấy 43,97mg kẽm sunfua (ZnSO4.7H2O) tinh khiết loại I Cho vào bình định mức dung tích 100ml, thêm vào 10ml acid sunfuric dung dịch 2N rồi thêm nước cất đến vạch mức, lấy kỹ 1ml dung dịch này chứa 10 kẽm. Tiến hành: Lấy 25ml dung dịch đã vô cơ hóa( bằng phương pháp khô hoặc ướt). Cho vào phễu chiết . Trung hòa bằng amoniac dung dịch 2N đến PH= 7 với giấy trung hòa ử PH. Cho vào phễu chiết 5ml dung dịch ditizon, lắc mạnh phễu 1-2 phút để yên cho phân lớp. Tách bỏ lớp dưới có phức đồng –ditizonat màu đỏ tím. Lại thêm ditizon, lắc mạnh cho tới khi không còn màu đỏ tím ở phần ditizon Trút phần ditizon vào một cốc, cho 3ml kali- dung dịch 20% để chống kết tủa hydro kim loại. Trung hòa bằng amoniac dung dịch 2N. Chuyển toàn bộ dung dịch từ cốc vào phễu chiết, lắc kỹ dung dịch sẽ có lớp màu đỏ của kẽm- ditizonat. Cho vào phễu 10ml natrisunfua dung dịch bão hòa (để loại bỏ chì và ditizon dư), lắc kỹ , để yên cho tách lớp. Tách bỏ lớp dưới. Tiếp tục rửa với Na2S cho đến khi lưới duới không còn màu thì thôi. Chuyển dung dịch kẽm-ditizonat màu đỏ vào bình định mức dung tích 25ml, thêm clorofom lòi vạch mức, lắc kỹ. Đem dung dịch dịch màu đỏ này , đo màu trên máy K-M Tính kết quả: Ví dụ: trị số mật độ quang đọc được đối với 10ml dung dịch kẽm tiêu chuần là: trung bình 0,752 Trị số mật độ quang đọc được đối với 25ml dung dịch mẫu là: trung bình 0,504 Ta biết trong 10ml dung dịch kẽm tiêu chuẩn chứa 10.10 = 100(). vậy lượng kẽm có trong 25ml là: = 66,94 Rồi đây tính lượng kẽm trong một lít, lương thực, thực phẩm. . Xác định Asen: phương pháp đo màu với giấy tẩm thủy ngân Zn(II)clorua. Các hợp chất chứa Asen bị khử bởi H2 tạo thành Asen Hiclorua. Chất này phản ứng với thủy ngân clorua (HgCl2) tẩm trên giấy lọc tạo thành hợp chất màu nâu. So sánh độ đậm của giấy này với dãy giấy tẩm HgCl2 tiêu chuẩn, sẽ tính được lượng Asen có trong mẫu thử. dụng cụ hóa chất:  Ống đong 25ml Dipet 100ml, 25ml, 5ml Bình định mức dung tích 1000ml. Capxun dung tích 250ml. Cân kỷ thuật. Cân phân tích Bếp điện Bếp cách cát Lò nung điều chỉnh được nhiệt độ từ 4000 C - 5000C. Giấy lọc, cất thành giải chử nhật (0,5x15cm) Bình nón dung tích 100ml Ống thủy tinh: dài 30cm; đường kính 0,7cm, có một lỗ đường kính 0,3cm cách đầu ống 22cm; ống được cắm qua lỗ của nút cao su 3cm. Giấy lọc tẩm HgCl2 được đặt vào trong ống ở khoảng cách giữa nút và lỗ. Giấy lọc tẩm Pb(CH3COO)2 được cuộn tròn lại và đặt phía trên lỗ. Acid nitric đặc (d=1,4). Acid clohydric đặt (d=1,19). Magie oxit (MgO) bột. Kẽm hạt (không chứa asen). Asen bị oxit, tinh khiết loại I. Thủy Ngân (II)clorua, tinh khiết loại I, dung tích 5%. Chì acetat (Pb(CH3COO)2) dung dịch 3%. Giấy tẩm thuỷ ngân (II) clorua: nhúng ngập tấm giấy lọc (0,5x15cm) vào ding dịch HgCl2 5% vớt ra, ép vào giữ hai tấm giấy lọc cho khô và phẳng. Giấy tẩm chì axetat: nhưng ngập tấm giấy lọc (1x8cm) vào Pb(CH3COO)2 dung dịch 3%, vớt ra để khô cuộn tròn giấy thành ống hình trụ, cho vào đầu trên ống thuỷ tinh. + Chuẩn bị dung dịch thử. Dùng pipet hút lấy 10ml sản phẩm lỏng (hoặc cân 100g sản phẩm khô) cho vào capxun 250ml. thêm vào capxun 1g magie oxyt (MgO) và 10ml acid nitric đặc (d = 1,4), khuấy đều. đặt capxun lên bếp cách cát, đun dung dịch trong capxun cho đến khô. Đưa capxun vào lò nung, nung đến 400 – 5000C cho tới khi các chất trong capxun hoá tro. để nguội rồi cho vào capxun 10ml dung dịch acid clohidric đặc (d = 1,19) và 200ml nước cất. đặt capxun lên bếp điện nung cho tới sôi dung dịch đến khi lớp tro tan hết. Để nguội, lọc dung dịch từ capxun vào bình định mức dung tích 50ml, thêm nước cất đến vạch mức, lắc kỷ. + Xác định: Dùng pipet hút lấy 25ml dung dịch trong bình định mức, cho bình nón dung tích 100ml, thêm vào 5ml nước cất. cho vào bình nón 10ml HCl đặc, và 3g kẽm nhanh chóng đậy nút lại. nút cao su có gắn ống thuỷ tinh có chứa tấm giấy tẩm HgCl2 dung dịch 5% đã sấy khô và giấy tẩm chì axetat Pb(CH3COO)2 dung dịch 3%. để cho asen phản ứng với H2 mới sinh trong vòng 30 phút (kể từ khi đậy nút). Trong trường hợp này giấy có tẩm HgCl2 sẽ có màu nâu nếu mẫu có chứa asen. Sau đó mở nút ra khỏi bình nón, lấy giấy màu ra đem so với giấy tẩm HgCl2 tiêu chuẩn, nếu màu của giấy thử và giấy tiêu chuẩn trùng nhau. + Chuẩn bị giấy tẩm HgCl2 tiêu chuẩn: Cân chính xác 1,32g asen trioxyt (AS2O3) tinh khiết loại I, cho vào bình định mức dung tích 1000ml. Thêm vào bình định mức 10ml acid sunfuric đặc (d = 1,84), thêm nước cất đến vạch mức, lắc kỷ. Dùng pipet huta lấy 10ml dung dịch đã pha trên, cho vào bình định mức dung tích 1000ml khác, thêm nước cất đến vạch mức lắc kỷ (1ml dung dịch này chứa 10g As). lần lượt cho vào 10 bình nón dung tích 100ml: Bình thứ nhất 4ml dung dịch trên ứng với 40g As. Bình thứ hai, 6ml ứng với 60g As. Sau đó thêm nước cất vào mỗi bình cho đủ 30mlvà cho vào mỗi bình 10ml dung dịch acid clohydric đặc (d = 1,19) 3g kẽm. Đậy nút bình nút có gắn ống thuỷ tinh chứa tấm giấy có tẩm HgCl2 và tẩm giấy tẩm Pb(CH3COO)2 rồi làm như cách làm ở mẫu thử. Sau đó khoảng 30 phút các tấm giấy tẩm HgCl2 hiện màu đầy đủ. Tháo nút lấy các tấm giấy ra ghi lượng As ứng với mỗi tấm giấy lên từng giấy, được dãy màu tiêu chuẩn. Tuỳ lượng As tăng dần mà lúc đó tấm giấy khi đó có cường độ màu tăng dần (từ vàng đến nâu và nâu đậm) và chiều dài đoạn màu tăng dần từ 0,5cm – 5cm. Tính kết quả: Giả sử tấm giấy màu thu được khi thí nghiệm với mẫu thử có màu (và chiều dài đoạn màu) trùng với tấm giấy ghi lượng 60g As của dãy giấy tiêu chuẩn thì lượng As có trong mẫu là 60g. Nếu tấm giấy màu thu được khi thí nghiệm với mẫu thử có màu (và chiều dài đoạn màu) của hai tấm giấy ghi lượng 50g va 60g của dãy giấy tiêu chuẩn thì lượng As trong mẫu thử là 55g. Rồi từ đó tính ra lượng As trong 1lít hoặc 1kg sản phẩm lương thực thực phẩm. Ghi chú: Khi đốt mẫu thử lương thực - thực phẩm, asen ở dạng kim loại hay oxyt đêu được chuyển sang dạng ion As+: 6As + 10HNO3 = 3As2O5 + 10NO + 5H2O As2O5 + 3H2O = 2H3AsO4. 2H3AsO4 + 2MgO = 2MgHAsO4 + 2H2O. Khi kẽm gặp HCl sẽ phản ứng: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 Hydro này tác dụng với các muối asen tạo thành Asen hydrua: H3AsO4 + 8H = AsH3 + 4H2O Và AsH3 phản ứng với HgCl2. AsH3 + HgCl2 = H3As.3HgCl2 (màu nâu) 3. Đây là phương pháp xác định lượng nhỏ asen vì AsH3 là chất dễ bay hơi, nên dụng cụ dùng để xác định Asen phải kín, nếu không sẽ giảm kết quả phân tích. Nút cao su không đậy kín bình nón thì tráng một lớp Parafin. CHƯƠNG V: KẾT LUẬN Hiện nay vẫn chưa có đủ tài liệu về độc chất học để quy định tiêu chuẩn các kim loại nặng có trong thực phẩm. Vì vậy cần phải chú ý đến mức độ độc hại của từng chất, phản ứng sinh lý của các chất này đối với cơ thể con người. Đồng là một thành phần cần thiết của khẩu phần ăn với liều lượng hằng ngày 0,033 mg đến 0,05 mg/kg thể trọng. Với liều lượng này không thấy tích luỹ đồng trong cơ thể. Với liều lượng lớn hơn có thể gây triệu chứng ngộ độc cấp tính nhưng không có dấu hiệu gì chứng tỏ đồng có thể gây ung thư cho người đó ở nồng độ nào đó, đồng có thể làm ảnh hưởng đến vị và giá trị dinh dưỡng của thức ăn. Hàm lượng đồng tối đa trong thực phẩm quy định tạm thời là 0,05 mg/kg thể trọng trong một ngày. Chì là một thành phần không cần thiết của khẩu phần ăn. Trung bình hằng ngày trong khẩu phần ăn có lẩn từ 0,003mg đến 0,005 mg/kg. Ngoài ra, có thể có thêm 0,0013 mg/kg từ không khí nhiễm bẩn. Theo nhiều tác giả lượng chì gây độc tích luỹ là từ 1 – 2 mg. Với liều lượng cao hơn chì gây ngộ độc cấp tính. Với liều lượng thấp hơn, nhưng ăn rải rác nhiều ngày thì dễ bị ngộ độc hơn. Với liều lượng tối đa cơ thể chấp nhận hằng ngày do thực phẩm cung cấp, quy định tạm thời là 0,005mg/kg thể trọng Thiếc là thành phần bình thường của khẩu phần ăn, không vó chức năng sinh lý, tính độc hại thấp. Ở Châu Âu và Bắc Mỹ người ta tính ra rằng, một người, một ngày có thể ăn từ 2 – 4 mg thiếc. Với liều lượng này, hầu như không tích luỹ thiếc trong cơ thể và không có dấu hiệu gì chứng tỏ về lâu dài thiếc gây độc cho cơ thể. Kẽm là thành phần tự nhiên của thức ăn và cần thiết cho đời sống con người, một khẩu phần ăn cung cấp hằng ngày từ 0,17 – 0,25 mg/kg thể trọng. Nói chung người ta chưa có số lượng về liều lượng kẽm gây độc cho cơ thể. Nhưng một số nước quy định liều lượng kẽm tối đa trong thực phẩm (xem bảng). Asen còn gọi là thạch tín, có tự nhiên trong thực phẩm. Nhưng các hợp chất vô cơ của Asen, với liều lượng cao, rất độc. Người ta phải ăn loại thực phẩm nhiễm Asen hoặc do tiếp xúc với Asen thì có thể ngộ độc mãn tính. Do đó nhiều nước đã quy định giới hạn tối đa cho phép Asen có trong thực phẩm. Người ta đã xác định rằng nếu hằng ngày hấp thụ vào cơ thể từ 0,007 – 0,06 mg/kg thể trọng thì không bị nhiễm độc. Nếu nhiễm Asen qua máu thì độc hơn nhiễm qua đường tiêu hoá. Liều lượng gây chết người sau 24 giờ là 2mg/kg thể trọng. Việc kiểm tra chính xác hàm lượng kim loại nặng có trong lương thực- thực phẩm giúp cán bộ làm công tác thu mua có cơ sở để loại bỏ những nguyên liệu không đạt yêu cầu, cán bộ Y Tế có thể xác định một số nguyên nhân gây ngộ độc thực phẩm đối với con người , các cán bộ kỹ thuật có thể kiểm tra chất lượng thực phẩm của mình trước khi đưa ra trị trường . Bảng sau đây ghi tiêu chuẩn hàm lượng kim loại năng cho phép trong thực phẩm của một số nư Hàm lượng tối đa, mg/kg hoặc lítAsPbCuZnSnHung gari Sản phẩm lỏng(nước quả, nước giải khát không cồn ) Sản phẩm rau và quả Sản phẩm cô đặc Sản phẩm rau quả khô Sản phẩm thịt và cá Cộng Hoà Dân Chủ Đức Rượu vang Pháp Rượu vang Anh Rượu vang Chè Hoa Kỳ Táo, lê Thực phẩm khác  0.5 1 1 1 1 2 1 3 1 0.5 2 3 2 2 0.6 0.2 2 6 3 10 10 50 20 50  10 20 20 20 40  50 200 250 100 150 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Văn Đạt -Ngô Văn Tám (1975) Phân tích lương thực -thực phẩm, Hà Nội 2. Dương Thanh Liêm –Dương Thị Lê Hà(2003) Dinh dưỡng và sức khoẻ vệ sinh an toàn thực phẩm. Trường đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh 3. Trần Thị Thanh Mẫn(2004), Giáo trình hoá học thực phẩm của trường cao đẳng Lương thực thực phẩm 4. Lâm Minh Triết (2000),Phương pháp phân tích kim loại nặng trong nước và nước thải - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. 5. Trang web: http:// www.fisternet-gov.vn MỤC LỤC CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................... 1 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH...... 3 2.1.Phương pháp Ditizon.............................................................................................. 3 2.2. Phương pháp định lượng bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử ............................. 6 2.3. Phương pháp cực phổ .......................................................................................... 7 2.4.Phương pháp Iod................................................................................................... 9 CHƯƠNG III: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................ 11 CHƯƠNG IV: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU................................................................. 11 4.1.Xác định Chì ........................................................................................................ 11 4.1.1.phương pháp chiết chuẩn độ........................................................................... 11 4.1.2.Phương pháp đo màu...................................................................................... 15 4.1.3.Phương pháp cực phổ...................................................................................... 16 4.1.4.Phương pháp định lượng bằng quang phhỏ hấp thụ nguyên tử....................... 17 4.2. Xác định đồng...................................................................................................... 21 4.2.1.Phương pháp chiết chuẩn độ .......................................................................... 21 4.2.2. Phương pháp đo màu..................................................................................... 23 4.2.3.Phương pháp cực phổ...................................................................................... 23 4.3.Xác định thiếc ...................................................................................................... 24 4.3.1.Phương pháp Iod............................................................................................ 24 4.3.2.Phương pháp cực phổ..................................................................................... 27 4.4.Xác diịnh kẻm bằng phương pháp đo màu............................................................ 29 4.5.Xác định Asen........................................................................................................ 30 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN............................................................................................. 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 38