Xác định, đánh giá hàm lượng mangan và kẽm trong lá cây đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms) ở thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên

Bài viết trình bày kết quả xác định, đánh giá hàm lượng mangan và kẽm trong lá cây đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms) ở khu vực thành phố Đồng Hới tỉnh Quảng Bình bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS).

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ | HTKH 2019 XÁC ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG MANGAN VÀ KẼM TRONG LÁ CÂY ĐINH LĂNG (Polyscias fruticosa (L.) Harms) Ở THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI, TỈNH QUẢNG BÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NGUYỄN MẬU THÀNH Trường Đại học Quảng Bình Email: Thanhhk18@gmail.com Tóm tắt: Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa (F-AAS) áp dụng để xác định hàm lượng mangan kẽm đinh lăng trồng khu vực thành phố Đồng Hới tỉnh Quảng Bình Phương pháp cho độ lặp lại cao với RSD < 3,5%, độ tốt với độ thu hồi 95  106 %, giới hạn phát thấp Kết thu cho thấy hàm lượng mangan kẽm đinh lăng là: 2,379 ÷3,652 mg/kg tươi 5,503 ÷ 10,736 mg/kg tươi, hàm lượng nằm giới hạn cho phép theo quy định 46/BYT 2007 Từ khóa: Đồng Hới, đinh lăng, mangan, kẽm, phương pháp F-AAS MỞ ĐẦU Đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms) sử dụng phận khác để làm thức ăn, dược liệu phục vụ cho mục đích khác Cây đinh lăng 40 loài Bộ Y tế ban hành (04/01/2012) có tiềm khai thác phát triển thị trường Đặc biệt, đinh lăng vị thuốc nam có tính chống dị ứng, giải độc thức ăn, giảm mệt mỏi tăng cường sức dẻo dai thể Hiện nay, đinh lăng khuyến khích trồng nhiều quốc gia giới, có Việt Nam Với nhu cầu sử dụng loại thực phẩm tươi, sạch, an toàn bổ dưỡng đinh lăng người dân địa bàn thành phố Đồng Hới tỉnh Quảng Bình trồng nhiều năm trở lại Thành phố Đồng Hới trung tâm du lịch tỉnh Quảng Bình nói riêng tỉnh miền Trung nói chung Là nơi chịu nhiều hậu chiến tranh để lại, tác hại chất độc chiến tranh với tác động người sử dụng phân bón hóa học, lạm dụng thuộc bảo vệ thực vật, nên có nguy ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm trồng Ngày nay, Y học, người ta khẳng định nhiều ngun tố kim loại có vai trị quan trọng thể sống Sự thiếu hụt hay cân nhiều kim loại vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn, Se gan, tóc, máu, huyết nguyên nhân hay dấu hiệu bệnh tật Ở nồng độ định mangan (Mn) kẽm (Zn) nhìn nhận nguyên tố vi lượng thiết yếu cho người động vật [3] Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử phương pháp phân tích đại ứng dụng rộng rãi để xác định hàm lượng nguyên tố vi lượng đối tượng mẫu như: mẫu quặng, mẫu nước, thực phẩm, dược phẩm, [1] Vì vậy, báo chúng tơi trình bày kết xác định, đánh giá hàm lượng mangan kẽm đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms) khu vực thành phố Đồng Hới tỉnh Quảng Bình phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa (F-AAS) THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị hóa chất Các cốc thủy tinh chịu nhiệt, bình định mức, chai nhựa PE sạch; Các micropipette Eppendorf đầu hút; cân phân tích, bếp điện, máy xay, lị vi sóng, tủ sấy Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Zeenit 700P hãng Analytik Jena (Đức) 312 HỘI THẢO KHOA HỌC QUỐC GIA CÁC NHÀ NGHIÊN CỨU TRẺ | 11/2019 Dung dịch làm việc mangan kẽm pha chế từ dung dịch chuẩn (1000 ± ppm) hãng Merck (Đức), chuyên dùng cho phép đo AAS Các hóa chất sử dụng có độ tinh khiết PA: axit HNO3, HCl Mg(NO3)2 đặc,… hãng Merck (Đức), nước cất hai lần 2.2 Lấy mẫu, xử lý mẫu Mẫu đinh lăng lấy theo phương pháp tổ hợp, khu vực trồng vùng đất đặc trưng khác thuộc thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình vào đợt (đợt 1: 7/8/2018, đợt 2: 4/11/2018), đợt gồm mẫu, theo thứ tự là: Phường Đồng Sơn trồng đất sỏi-đồi, ký hiệu ĐLĐSĐi (vị trí 1, 2) xã Quang Phú trồng đất cát pha, ký hiệu CNĐCPi (vị trí 3, 4); đó: i =  (thứ tự đợt lấy mẫu) Mẫu đinh lăng chuyển phịng thí nghiệm sau lấy Mẫu xử lý sơ trước tiến hành phân tích: Rửa nước cất nhiều lần, để nước, cân khối tươi; sau cắt nhỏ dao inox, xay mịn, vơ hóa sau: Cân cân phân tích lượng mẫu xác từ 5,57 – 7,05 g cho vào cóc nung có nắp, thêm 10 ÷ 15 mL HNO3 đặc mL Mg(NO3)2 5%, khuấy đun nhẹ bếp điện đến than đen Chuyển vào lò nung, nung nhiệt độ 4500C vịng tiếng để qua đêm, sau thấm ướt tro nước cất lặp lại trình đến đạt tro trắng Chuyển mẫu sang cóc thủy tinh, tiếp tục thêm nước cất đun đến cạn để đuổi hết lượng axit dư Dùng mL HNO3 % để hòa tan mẫu chuyển định lượng vào bình định mức dung tích 50 mL, định mức nước cất dung dịch phân tích [6, 7] 2.3 Phương pháp phân tích Trong nghiên cứu này, áp dụng kỹ thuật phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật vô hóa ướt chấp nhận điều kiện hoạt động thiết bị công bố [1], nêu Bảng Bảng Điều kiện đo F-AAS xác định mangan kẽm đinh lăng Thông số λ (nm) Khe đo (mm) Mn 279,5 0,2 Zn 213,9 0,5 Chiều cao buner Cường độ đèn (mA) 4,0 Hỗn hợp khí đốt C2H2- KK C2H2- KK Kiểu đèn Catot rỗng kẽm Thời gian chờ (s) Catot rỗng mangan Thời gian đo (s) 3 Để xác định hàm lượng nguyên tố mẫu phân tích theo phép đo F-AAS thực theo phương pháp đường chuẩn Lấy thể tích xác định dung dịch mẫu sau pha loãng theo hệ số pha loãng phù hợp với mangan kẽm khảo sát sơ hàm lượng chúng đinh lăng, tiến hành đo độ hấp thụ quang dung dịch KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xây dựng đường chuẩn, khảo sát giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng Để khảo sát khoảng tuyến tính, chúng tơi tiến hành xác định độ hấp thụ dung dịch chuẩn chứa đồng thời kim loại Mn Zn lập đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ nồng độ dãy chuẩn Kết trình bày Bảng 313 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ | HTKH 2019 Bảng Kết xác định độ hấp thụ mangan kẽm Nồng độ (ppm) Độ hấp thụ (A) 0,05 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 Mn 0,0092 0,0178 0,0321 0,0664 0,1068 0,1301 0,1651 Zn 0,0161 0,0317 0,0570 0,1168 0,1701 0,2149 0,2617 Từ kết Bảng áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu để xác định quan hệ tuyến tính độ hấp thụ với nồng độ kim loại thu đường hồi quy tuyến tính mangan kẽm thể Hình 0.30 Equation y = a + b*x Weight No Weighting 5.94763E-5 Residual Sum of Squares §é hÊp thơ (A) 0.25 Pearson's r 0.99863 Adj R-Square 0.99671 0.99877 0.99705 Value 0.20 Mn Zn 1.3289E-4 Standard Error B Intercept 0.00113 0.00217 B Slope 0.16493 0.00387 C Intercept 0.00685 0.00325 C Slope 0.26043 0.00578 0.15 0.10 0.05 yMn  (0,001  0,002)  (0,165  0,004)C yZn  (0,007  0,003)  (0,260  0,006)C 0.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 Nång ®é (ppm) Hình Đường chuẩn xác định mangan kẽm Đối với mangan phương trình có dạng: yMn = (0,001 ± 0,002) + (0,165 ± 0,004)C, với kẽm phương trình có dạng: yZn = (0,006 ± 0,003) + (0,260 ± 0,007)C, C nồng độ (ppm) Nồng độ mangan kẽm có tương quan tuyến tính tốt khoảng nồng độ 0,005 ÷ 1,0 ppm, với R ≥ 0,9986 Để xác định giới hạn phát (LOD) độ nhạy phương pháp, áp dụng quy tắc “3” [2] Theo quy tắc này, giới hạn phát tính sau: y = yb + 3 hay y = yb + 3Sb Trong đó, y giới hạn phát tín hiệu ứng với giới hạn phát Biết tín hiệu y tính giới hạn phát từ phương trình đường chuẩn y = a + bC C = (y – a)/b) Trong đó, yb nồng độ tín hiệu mẫu trắng; b (hoặc Sb) độ lệch chuẩn nồng độ tín hiệu mẫu trắng Có thể xác định yb Sb sau: tiến hành thí nghiệm để thiết lập phương trình đường chuẩn y = a + bC Từ xác định yb Sb cách chấp nhận yb giá trị y C = y = a Sb = Sy theo công thức sau [2]: n Sb  Sy  y i 1 i  Yi  n2 Ở đây, yi giá trị thực nghiệm y Yi giá trị tính từ phương trình đường chuẩn y Từ phương trình đường chuẩn, biến đổi ta tính LOD theo công thức sau: LOD = 3Sy/b 314 HỘI THẢO KHOA HỌC QUỐC GIA CÁC NHÀ NGHIÊN CỨU TRẺ | 11/2019 Trong đó, b độ dốc đường chuẩn hồi quy tuyến tính b độ nhạy phương pháp: b = A / C Để xác định giới hạn định lượng (LOQ) phép đo, sử dụng công thức sau: LOQ = 10Sy/b  3,3 LOD Kết tính tốn LOD LOQ phương pháp trình bày Bảng Bảng Các giá trị a, b, Sy/x, LOD, LOQ tính từ phương trình đường chuẩn y = a + bC Các giá trị LOD LOQ a b Sy/x R Kim loại (ppm) (ppm) Mn 0,001 ± 0,002 0,165 ± 0,004 0,9986 0,003 0,063 0,210 Zn 0,006 ± 0,003 0,260 ± 0,007 0,9987 0,005 0,059 0,197 Từ Bảng ta thấy, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng phép đo F-AAS phép xác định mangan kẽm xác định LOD xác định mangan 0,063 ppm kẽm 0,059 ppm; LOQ xác định mangan kẽm 0,210 ppm 0,197 ppm 3.2 Đánh giá độ lặp lại độ phép đo Độ lặp lại xác định qua độ lệch chuẩn (S) hay độ lệch chuẩn tương đối (RSD) [2] Tiến hành phân tích mẫu đinh lăng, thêm chuẩn mangan kẽm vào mẫu Kết cho thấy, phương pháp F-AAS phân tích mẫu đinh lăng đạt độ lặp lại tương đối tốt RSD < 2,8% mangan RSD < 3,5% kẽm Như phương pháp F-AAS đạt độ lặp lại cao phân tích kim loại mangan kẽm đinh lăng Độ phương pháp phân tích mangan kẽm xác định thông qua độ C  C1  100 Trong đó, C0 nồng độ chất thu hồi (Recovery) theo công thức [2]: Re v(%)  Co phân tích thêm vào mẫu thật; C1 nồng độ chất phân tích mẫu thật; C2 nồng độ chất phân tích mẫu thật thêm chuẩn Kết phương pháp xác định đồng thời hàm lượng mangan kẽm có độ thu hồi tốt (từ 95 ÷ 106 %) Vậy, phương pháp FAAS ứng dụng phân tích mangan kẽm mẫu đinh lăng nghiên cứu 3.3 Xác định hàm lượng mangan kẽm đinh lăng Từ kết nghiên cứu phân tích trên, chúng tơi áp dụng theo cơng thức [4]: (a  b)d f  50 để tính biểu thị kết mangan kẽm mẫu thực Trong C m đó: a nồng độ dung dịch phân tích; b nồng độ trung bình dung dịch mẫu trắng; df hệ số pha lỗng; m khối lượng mẫu phân tích Kết xác định hàm lượng mangan kẽm mẫu đinh lăng thu qua đợt lấy mẫu khu vực gồm xã Quang Phú phường Đồng Sơn thuộc thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình biểu diễn Hình Từ kết Hình cho thấy hàm lượng mangan kẽm đinh lăng dao động: 2,379 ÷ 3,625 mg/kg tươi Mn; 5,503 ÷ 10,736 mg/kg tươi Zn nằm phạm vi tiêu chuẩn cho phép an toàn thực phẩm Bộ Y tế - 46/BYT 2007 [5] Mặt khác, hàm lượng mangan đinh lăng trồng đất sỏi đồi (vị trí 1, 2) thấp khơng đáng kể so với trồng đất cát pha (vị trí 3, 4) Tuy nhiên, hàm lượng kẽm đinh lăng trồng đất sỏi đồi lại cao so với trồng đất cát pha Kết sở khoa học cho nghiên cứu Bên cạnh đó, thấy đinh lăng có khả bổ sung nguyên tố vi lượng mangan kẽm 315 TRƯỜNG I HC S PHM, I HC HU 3.5 12 Đợt Đợt Zn Mn Hàm l-ợng Zn (mg/kg) Hàm l-ỵng Mn (mg/kg) 4.0 | HTKH 2019 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Đợt Đợt 10 0.0 VÞ trÝ lÊy mÉu VÞ trÝ lÊy mÉu Hình Kết xác định hàm lượng mangan kẽm đinh lăng Đồng Hới 3.4 Đánh giá hàm lượng mangan kẽm đinh lăng 3.4.1 Đánh giá hàm lượng Mn Zn đinh lăng thời điểm khảo sát Để đánh giá hàm lượng trung bình mangan kẽm theo vị trí với thời gian lấy mẫu chúng tơi áp dụng phương pháp thống kê vào xử lý số liệu Từ kết thu được, dùng Data Analysis Microsoft Excel 2010, áp dụng phương pháp Anova chiều đánh giá khác hàm lượng kim loại hai đợt lấy mẫu, thu kết Bảng Bảng Các giá trị thống kê so sánh F tính F bảng Kim loại Mn Zn Nguồn phương sai Giữa vị trí Sai số thí nghiệm Phương sai tổng Giữa vị trí Sai số thí nghiệm Phương sai tổng Tổng bình phương Bậc tự Phương sai 1,416 0,022 1,438 33,060 0,128 33,188 7 Ftính P Fbảng ( Fcrit ) 0,472 0,006 84,522 0,0004 6,591 11,020 0,302 344,408 0,0003 6,591 Từ Bảng ta thấy, P < 0,05 Ftính > Fbảng có sai khác Hay nói cách khác hàm lượng mangan kẽm mẫu đinh lăng hai đợt lấy mẫu khác mặt thống kê 3.4.2 Đánh giá hàm lượng Mn Zn đinh lăng so với tiêu chuẩn quốc gia Kết so sánh hàm lượng mangan kẽm đinh lăng với quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học hóa học thực phẩm, cụ thể: Theo Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT trưởng Bộ Y tế [5] thể Bảng Qua Bảng cho thấy, giá trị ttính lớn tlý thuyết (p = 0,95; f = 7) Điều cho thấy hàm lượng mangan kẽm trung bình đinh lăng thành phố Đồng Hới có khác đáng kể mặt thống kê với mức ý nghĩa p < 0,05 Cụ thể, hàm lượng cho mangan kẽm đinh lăng nằm phạm vi cho phép tiêu chuẩn Việt Nam 316 HỘI THẢO KHOA HỌC QUỐC GIA CÁC NHÀ NGHIÊN CỨU TRẺ | 11/2019 Bảng Kết so sánh hàm lượng Mn Zn đinh lăng với tiêu chuẩn Việt Nam Kim loại Mn Zn Vị trí lấy mẫu Hàm lượng TB (mg/kg) Số 46/2007 /QĐ-BYT (mg/kg) [5] Phương sai (S2) Độ lệch chuẩn (S) ttính Đồng Hới 3,173 - 0,206 0,454 19,788 2,365 7,853 ≤ 100 4,520 2,126 122,610 2,365 tlý thuyết (p=0,95; f=7) KẾT LUẬN Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa phương pháp thích hợp để xác định hàm lượng mangan kẽm mẫu đinh lăng Kết cho thấy, phép xác định có giá trị giới hạn phát thấp, độ độ lặp lại tốt Kết phân tích mẫu đinh lăng trồng khu vực thành phố Đồng Hới tỉnh Quảng Bình cho thấy hàm lượng mangan kẽm nằm khoảng: 2,379 ÷ 3,625 mg/kg tươi 5,503 ÷ 10,736 mg/kg tươi, nằm giới hạn cho phép tiêu chuẩn an toàn thực phẩm Với hàm lượng loại thực phẩm tốt có khả cung cấp vi lượng mangan kẽm Đã tiến hành đánh giá biến động hàm lượng mangan, kẽm theo thời gian vị trí lấy mẫu, so sánh hàm lượng mangan kẽm đinh lăng trồng hai loại đất khác Kết cho thấy hàm lượng mangan kẽm hai đợt lấy mẫu có khác mặt thống kê TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Luận (2006) Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội [2] Miller J C., Miller J N (2010) Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry, Ed 6th, Pearson Education Limited, England [3] Phan Thị Kim, Lê Đức Hinh, Bùi Minh Đức (1999) Dinh dưỡng liên quan đến bệnh lý thần kinh NXB Y học, Hà Nội [4] Nguyễn Mậu Thành, Nguyễn Đình Luyện (2017) Phân tích, đánh giá hàm lượng số kim loại thịt cá lóc (Channa maculata) ni khu vực xã Ngư Thủy Bắc, huyện Lệ Thủy, tỉnh Quảng Bình Tạp chí Hóa học, số 3e12 55, tr 85-89 [5] Bộ Y Tế (2007) Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học hóa học thực phẩm Ban hành kèm theo Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT Bộ trưởng Bộ Y tế ngày 19/12/2007 [6] AOAC International (2012) AOAC Guidelines for Single Laboratory Validation of Chemical Methods for Dietary Supplements and Botanicals [7] AOAC International (1995) Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists, 16th ed., (Arlington, Virginia) [8] L.J Fuglie, Combating Malnutrition with Moringa, in J Lowell, L.J Fuglie (2006) The Miracle Tree: The multiple attributes of Moringa (Wageningen, the Netherlands: CTA publication, 2006) pp.117-136 [9] Prasad AS (2012) Discovery of human zinc defi-ciency: 50 years later J Trace Elem Med Biol, Vol (26) 2012, pp.66-69 [10] Kawakubo A, Matsunaga T, Ishizaki H, Ya-mada S, Hayashi Y (2011) Zinc as an essential trace element in the acceleration of matrix vesi-cles-mediated mineral deposition Microsc Res Tech, Vol (74) 2011, pp.1161-1165 [1] 317 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ | HTKH 2019 Title: DETERMINATION AND EVALUATION THE MANGANESE AND ZINC CONTENT IN LEAVES OF (polyscias fruticosa (L) Harms) TREE AT DONG HOI CITY QUANG BINH PROVINCE BY ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETY Abstract: The flame atomic absorption spectrometry (F-AAS) has been applied to determine the manganese and zinc content in leaves of polyscias fruticosa L tree at Dong Hoi city Quang Binh province This method has high repeatability with RSD < 3.5 %, good trueness with the recovery from 95 % to 106 %, low limit of detection This results show that the manganese and zinc content in leaves of fruticosa L respectively was (2.379 ÷ 3.652 mg/kg fresh and 5.503 ÷ 10.736 mg/kg fresh), the level of contamination is within the allowed limits according to the regulation No 46/ 2007/QĐBYT Keywords: Dong Hoi city, leaves of polyscias fruticosa L, manganese, zinc, F-AAS method 318 ... Kết xác định hàm lượng mangan kẽm đinh lăng Đồng Hới 3.4 Đánh giá hàm lượng mangan kẽm đinh lăng 3.4.1 Đánh giá hàm lượng Mn Zn đinh lăng thời điểm khảo sát Để đánh giá hàm lượng trung bình mangan. .. f=7) KẾT LUẬN Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa phương pháp thích hợp để xác định hàm lượng mangan kẽm mẫu đinh lăng Kết cho thấy, phép xác định có giá trị giới hạn phát thấp, độ độ lặp... cách khác hàm lượng mangan kẽm mẫu đinh lăng hai đợt lấy mẫu khác mặt thống kê 3.4.2 Đánh giá hàm lượng Mn Zn đinh lăng so với tiêu chuẩn quốc gia Kết so sánh hàm lượng mangan kẽm đinh lăng với