Nghiên cứu xác định nitrit và nitrat bằng phương pháp trắc quang - động học xúc tác

Nghiên cứu xác định nitrit và nitrat bằng phương pháp trắc quang - động học xúc tác

B GIÁO DC VÀ ÀO TO I HC HU TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ TH ÁNH NGUYT NGHIÊN CU XÁC NH NITRIT VÀ NITRAT BNG PHNG PHÁP TRC QUANG - NG HC XÚC TÁC CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH MÃ S: 60.44.29 LUN VN THC S KHOA HC HÓA HC NGI HNG DN KHOA HC TS. NGUYN VN LY Hu, 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam oan ây là công trình nghiên cu ca riêng tôi. Các s liu và kt qu nghiên cu nêu trong lun vn là trung thc, ch a t!ng  "c công b trong b#t kì công trình nào khác. Tác gi Lê Th$ Ánh Nguyt Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Văn Ly, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này, đồng thời bổ sung cho tôi nhiều kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm quý báu trong nghiên cứu khoa học. Xin cảm ơn thầy Nguyễn Hải Phong, cô Võ Thò Bích Vân và quý thầy cô trong bộ môn hóa phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Huế, đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Y tế Dự Phòng Thừa Thiên Huế, chò Trần Thò Hồng, chò Nguyễn Thò Thanh Hương, cùng tất cả quý anh chò trong Khoa Xét nghiệm đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập, nghiên cứu và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Huế, tháng 11 năm 2012 Tác giả Lê Thị Ánh Nguyệt MỤC LỤC Trang ph% bìa L&i cam oan L&i cm 'n M%c l%c Danh m%c các ch( vit t)t Danh m%c các bng Danh m%c các hình MỞ ĐẦU 1 Chương 1. TỔNG QUAN 3 1.1. T*ng quan v+ nitrit và nitrat 3 1.1.1. Tính ch#t ca nitrat 3 1.1.2. Tính ch#t ca nitrit 4 1.1.3. Tác h,i ca nitrit và nitrat 5 1.1.4. Tác -ng có l"i t! nitrit và nitrat 7 1.2. Thc ph.m và ph% gia thc ph.m 8 1.2.1. Khái nim ph% gia thc ph.m 8 1.2.2. Vai trò ph% gia thc ph.m 9 1.2.3. D l "ng nitrit và nitrat trong thc ph.m 11 1.2.4. /nh h 0ng ca ph% gia thc ph.m n con ng &i 14 1.3. Các ph 'ng pháp xác $nh nitrit và nitrat 17 1.3.1. Ph 'ng pháp xác $nh nitrit 17 1.3.2. Ph 'ng pháp xác $nh nitrat 29 1.3.3. Ph 'ng pháp xác $nh 1ng th&i nitrit và nitrat 30 1.4. Các ph 'ng pháp x2 lý m3u thc ph.m 33 1.4.1. Các ph 'ng pháp x2 lý m3u 4 phân tích kim lo,i trong thc ph.m 33 1.4.2. Các ph 'ng pháp x2 lý m3u 4 phân tích anion trong thc ph.m 34 Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1. N-i dung nghiên cu 36 2.1.1. Kho sát i+u xác $nh NO 2 - 36 2.1.2. Kho sát i+u kin kh2 t! nitrat qua nitrit 36 2.1.3. S ph% thu-c n1ng - NO 2 - vào tc - phn ng (5A) và ánh giá - tin cy ca ph 'ng pháp phân tích 37 2.1.4. ng d%ng m3u thc t 37 2.2. Ph 'ng pháp nghiên cu 37 2.2.1. Ph 'ng pháp kho sát các i+u kin phn ng 37 2.2.2. X2 lý các s liu thc nghim ca ph 'ng pháp 37 2.2.3. Ph 'ng pháp $nh l "ng NO 2 - và NO 3 - trong m3u thc 38 2.2.4. ánh giá - tin cy ca ph 'ng pháp 38 2.3. Thit b$, d%ng c% và hóa ch#t 42 2.3.1. Thit b$ và d%ng c% 42 2.3.2. Hóa ch#t 42 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 3.1. Kho sát các i+u kin ca h phn ng 45 3.1.1. Kho sát ph* h#p th% - xác $nh b 6c sóng h#p th% cc ,i 45 3.1.2. Kho sát th&i gian phn ng 46 3.1.3. Kho sát nh h 0ng các lo,i axit và n1ng - axit 47 3.1.4. Kho sát nh h 0ng n1ng - KBrO 3 50 3.1.5. Kho sát nh h 0ng n1ng - TB 51 3.1.6. Kho sát nh h 0ng ca nhit - 52 3.1.7. Kho sát nh h 0ng th t thêm ch#t phn ng 53 3.2. Kho sát nh h 0ng cn tr0 ca m-t s ion 54 3.2.1. /nh h 0ng ca Cl - 54 3.2.2. /nh h 0ng ca NO 3 - 55 3.3. Kho sát i+u kin kh2 t! nitrat qua nitrit 56 3.3.1. Ch7n pH dung d$ch cho quá trình kh2 56 3.3.2. Tc - chy qua c-t kh2 56 3.4. S ph% thu-c tc - phn ng (5A) vào n1ng - NO 2 - và ánh giá - tin cy ca ph 'ng pháp 57 3.4.1. Khong tuyn tính i v6i NO 2 - 57 3.4.2. Khong tuyn tính i v6i NO 3 - 58 3.4.3. Gi6i h,n phát hin (LOD), gi6i h,n $nh l "ng (LOQ) 59 3.4.4. - l8p l,i 59 3.4.5. - úng 60 3.5. Kho sát nh h 0ng ca n+n d$ch chit (rau) và cách lo,i tr! nh h 0ng 60 3.6. Quy trình xác $nh nitrit, nitrat trong m3u thc ph.m và m3u rau qu 61 3.6.1. Quy trình xác $nh nitrit, nitrat 61 3.6.2. ánh giá - tin cy ca ph 'ng pháp 64 3.6.3. Xác $nh nitrit, nitrat trong m-t s m3u tht 64 3.6.4. Nhn xét kt qu phân tích trên các i t "ng xúc xích, l,p x 0ng, th$t ngu-i, ci xanh và rau mung 66 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiu Tên ting Anh Tên ting Vit CD Conductivity detector Detector o - d3n CE Electron capture C-ng kt in t2 CP Chlorpromazine Clorpromazin KTN i+u kin thí nghim FIA Flow injection analysis Phân tích dòng chy FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations T* chc nông nghip và l 'ng thc th gi6i HPLC High Performance Liquid Chromatography S)c ký l9ng hiu nng cao IC Ion Chromatography S)c ký ion IEC Ion - exchange Chromatography S)c ký trao *i ion LOD Limit of detection Gi6i h,n phát hin LOQ Limit of quantitation Gi6i h,n $nh l "ng MSAB Molybdoxylicic acid blue MTB Methylthymol blue Metylthylmol xanh NaNO 3 Sodium nitrate Natri nitrat NaNO 2 Sodiun nitrite Natri nitrit NO 3 - Ion nitrate Iôn nitrat NO 2 - Ion nitrite Iôn nitrit NFR Nuclear fast red Rev Recovery - thu h1i RSD Relative standard deviation - lch chu.n t 'ng i S Standard deviation - lch chu.n TB Toluidine blue Toluidin xanh TCVN Tiêu chu.n Vit Nam TQ - HXT Catalytic kinetic spectrophotometric Tr)c quang -ng h7c xúc tác UV-Vis Ultraviolet Visible spectrophotometry Quang ph* h#p th% phân t2 UV-Vis UVD Ultraviolet detector :u dò quang ph* t2 ngo,i WHO World Health Organization T* chc Y t Th gi6i DANH MỤC CÁC BẢNG Bng 1.1. Ng ;ng hàm l "ng nitrat cho phép trong m-t s rau qu 12 Bng 1.2. Ng ;ng hàm l "ng nitrit cho phép trong m-t s sn ph.m ch bin t! th$t 14 Bng 1.3. Ng ;ng hàm l "ng nitrat cho phép trong m-t s sn ph.m ch bin t! th$t 14 Bng 1.4. T*ng h"p các công trình nghiên cu xác $nh nitrit b<ng ph 'ng pháp TQ - HXT 27 Bng 1.5. T*ng h"p các công trình nghiên cu xác $nh 1ng th&i nitrit và nitrat 32 Bng 2.1. Danh m%c các hóa ch#t  "c s2 d%ng 42 Bng 3.1. Kt qu kho sát nh h 0ng ca axit trên 3 lo,i axit H 2 SO 4 , HCl và H 3 PO 4 n h phn ng TB - KBrO 3 47 Bng 3.2. Kt qu kho sát nh h 0ng n1ng - H 2 SO 4 n h phn ng TB - KBrO 3 49 Bng 3.3. /nh h 0ng ca n1ng - KBrO 3 n h phn ng TB - KBrO 3 50 Bng 3.4. /nh h 0ng n1ng - TB n h phn ng TB - KBrO 3 51 Bng 3.5. /nh h 0ng nhit - n h phn ng TB - KBrO 3 52 Bng 3.6. Kt qu kho sát nh h 0ng th t thêm ch#t phn ng n - h#p th% ca dung d$ch 53 Bng 3.7. /nh h 0ng ca Cl - n h phn ng TB - KBrO 3 - NO 2 - 54 Bng 3.8. /nh h 0ng ca NO 3 - n h phn ng TB - KBrO 3 - NO 2 - 55 Bng 3.9. S ph% thu-c - h#p th% vào tc - chy ca dung d$ch nitrat qua c-t kh2 56 Bng 3.10. - h#p th% ca h dung d$ch phn ng 0 các n1ng - NaNO 2 khác nhau 57 Bng 3.11. - h#p th% ca h dung d$ch phn ng 0 các n1ng - NaNO 3 khác nhau 58 Bng 3.12. Gi6i h,n phát hin và gi6i h,n $nh l "ng ca nitrit và nitrat 59 Bng 3.13. Kt qu ánh giá - l8p l,i ca ph 'ng pháp 59 Bng 3.14. Kt qu ánh giá - úng ca ph 'ng pháp 60 Bng 3.15. N1ng - NaNO 2 thu  "c t! m3u xúc xích bò 64 Bng 3.16. Hàm l "ng nitrit, nitrat trên các i t "ng m3u 65 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. S thay *i n1ng - sn ph.m phn ng (a) n1ng - ch#t xúc tác (b) khi c $nh th&i gian 20 Hình 1.2. S thay *i n1ng - sn ph.m phn ng (a) và n1ng - ch#t xúc tác (b) khi bin *i th&i gian 20 Hình 1.3. S thay *i n1ng - sn ph.m phn ng ca các dung d$ch có n1ng - xúc tác khác nhau 21 Hình 1.4. S ph% thu-c ca t= s 1/>t vào n1ng - xúc tác. 21 Hình 3.1. Ph* ca các dung d$ch h phn ng 46 Hình 3.2. S ph% thu-c giá tr$ - h#p th% theo th&i gian: 47 Hình 3.3. - lch giá tr$ - h#p th% các lo,i axit ca phn ng n+n và phn ng xúc tác 48 Hình 3.4. - lch giá tr$ - h#p th% theo n1ng - axit H 2 SO 4 ca phn ng n+n và phn ng xúc tác 49 Hình 3.5. - lch giá tr$ - h#p th% theo n1ng - ca BrO 3 - ca phn ng n+n và phn ng xúc tác 50 Hình 3.6. - lch giá tr$ - h#p th% theo n1ng - TB ca phn ng n+n và phn ng xúc tác 51 Hình 3.7. - lch giá tr$ - h#p th% theo nhit - ca phn ng n+n và phn ng xúc tác 52 Hình 3.8. - lch giá tr$ - h#p th% theo th t thêm ch#t phn ng ca phn ng n+n và phn ng xúc tác 53 Hình 3.9. S ph% thu-c - h#p th% vào tc - chy ca dung d$ch nitrat qua c-t kh2 56 Hình 3.10.  &ng h1i quy tuyn tính bi4u di?n s ph% thu-c ca >A vào C NaNO2 . 57 Hình 3.11.  &ng h1i quy tuyn tính bi4u di?n s ph% thu-c ca >A vào C NaNO3 . 58 Hình 3.12. Ph* h#p th% ca d$ch chit t! m3u rau mung 61 Hình 3.13. Quy trình x2 lý m3u xác $nh nitrit, nitrat trên m3u thc ph.m ch bin và rau 62 Hình 3.14. Quy trình phân tích nitrit, nitrat trong m3u thc ph.m và rau 63 1 MỞ ĐẦU Thc ph.m là ngu1n dinh d ;ng không th4 thiu i v6i s sng con ng &i. Xã h-i ngày càng phát tri4n, nhu c:u ca con ng &i ngày càng cao, s tng tr 0ng m,nh m@ ca ca n+n kinh t ã  a con ng &i t! mong mun “n no, m8c ” lên “n ngon, m8c Ap”. Vì th thc ph.m s,ch, m bo sc kh9e ã tr0 thành nhu c:u thit yu, c#p bách i v6i toàn th4 nhân lo,i. B n 6c ta, bên c,nh s bùng n* dân s, quá trình ô th$ hóa thì quá trình công nghip hóa và hin ,i hóa cCng ã nh h 0ng r#t nhi+u n &i sng và môi tr &ng sng ca chúng ta. Thay vì chúng ta bo v nó thì gi& ây chúng ta l,i vì nhu c:u và l"i ích tr 6c m)t, chúng ta ã  a vào thc ph.m m-t s ch#t (ph% gia) v6i m%c ích làm tng màu s)c, mùi v$ và tng - b+n ca sn ph.m… Mà không nghD n nh(ng tác h,i t,i chE hay tác -ng lâu dài mà nó nh h 0ng n sc kh9e con ng &i. Chính vì vy, an toàn v sinh thc ph.m ang là v#n + nóng b9ng trên toàn th gi6i nói chung và i v6i n 6c ta nói riêng [8]. M8c khác, nh chúng ta ã bit nitrit và nitrat  "c cho vào thc ph.m làm c ch ch7n l7c m-t s lo,i vi sinh vt, làm cho thc ph.m có màu s)c Ap h'n, kích thích ng &i tiêu dùng… mà không bit r<ng ây cCng là m-t trong nh(ng nguy c' gây nh h 0ng n sc kh9e con ng &i [58]. Nitrat và nitrit i vào c' th4 theo nhi+u con  &ng khác nhau, trong ó 2 con  &ng ch yu là n 6c ung và thc ph.m. Khi i vào c' th4 nitrat tham gia phn ng kh2 0 d, dày và  &ng ru-t sinh ra nitrit. Nitrit -c h,i h'n so v6i các ch#t cha nit' khác nh ammoniac, nitrat và amoni. Khi vào c' th4, nitrit kt h"p v6i Hemoglobin hình thành methemoglobin, kt qu hàm l "ng Hemoglobin gim s@ làm gim quá trình vn chuy4n oxi trong máu. Khi nitrit vào d, dày (t,i ây pH th#p) nitrit s@  "c chuy4n thành axit nitr' có kh nng phn ng  "c v6i amin ho8c amit sinh ra nitro amin ây là h"p ch#t d3n n ung th [24], [34]. Vì vy nh(ng thc ph.m và ngu1n n 6c có cha nitrat, nitrit cao c:n phi lo,i b9 và vic xác $nh hàm l "ng ca chúng có ý nghDa quan tr7ng 4 ánh giá ch#t l "ng thc ph.m. [...]... Các phương pháp xác định nitrit và nitrat 1.3.1 Phương pháp xác định nitrit 1.3.1.1 Phương pháp trắc quang [35] Cơ sở của phương pháp này là khi cho nitrit cần xác định tác dụng với hỗn hợp thuốc thử axit sunfanilic và α-naphtylamin để hình thành hợp chất diazo màu đỏ Sau đó đo độ hấp thụ quang A của dung dịch ở bước sóng λ = 540 nm, dựa vào các phương pháp định lượng (đường chuẩn, thêm chuẩn, ) để xác. .. được nhiều người quan tâm Vì thế, việc xác định hàm lượng nitrat và nitrit là cần thiết, và đây là cơ sở để đánh giá chất lượng nguồn nước và thực phẩm,… Một số phương pháp xác định nitrit và nitrat trong thực phẩm, nước đã được nghiên cứu như: phương pháp trắc quang [18], [30], phương pháp trắc quang kết hợp với phương pháp dòng chảy (UV-VIS & FIA) [31], phương pháp sắc ký ion (IC) [40], [46], sắc ký... chúng tôi Nghiên cứu xác định nitrit và nitrat bằng phương pháp Trắc quang – Động học xúc tác dựa trên khả năng xúc tác của nitrit lên hệ phản ứng Toluidin blue và kali bromat trong môi trường axit sunfuaric 3 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về nitrit và nitrat 1.1.1 Tính chất của nitrat [3], [10] 1.1.1.1 Tính chất vật lý Nitrat là muối của axit nitric Trong muối nitrat, ion NO 3- O có cấu tạo hình... của phương pháp trắc quang động học xúc tác xác định Nitrit Theo tác giả Zenovia Moldovan [52], trong môi trường axit, kali bromat sẽ oxy hóa toluidin blue thành dạng oxy hóa làm giảm màu của thuốc thử Khi có mặt nitrit như một chất xúc, sự giảm màu diễn ra nhanh hơn và tỷ lệ với hàm lượng nitrit Do đó dựa vào sự giảm độ hấp thụ quang có thể định lượng đươc nitrit theo phương pháp thời gian ấn định. .. nồng độ NO 2- trong dung dịch 1.3.1.3.4 Một số phương pháp TQ - ĐHXT xác định nitrit - Sử dụng thuốc thử Molybdoxylicic acid blue (MSAB), phương pháp này nhanh, đơn giản và có độ chọn lọc và độ nhạy cao cho việc xác định nitrit Đo quang tại bước sóng λmax = 810 nm, giới hạn phát hiện của phương pháp 0,004 µg/ml, được dùng để xác định nitrit trong các đối tượng mẫu nước tự nhiên và nước thải.[29] - Sử dụng... ăn uống [51] - Có thể xác định nitrit dựa trên tác dụng xúc tác của nitrit trong phản ứng oxy hóa Bromopyrogallol đỏ bằng bromat trong môi trường axit H2SO4 Đo biến thiên độ hấp thụ quang của dung dịch ở λ max = 467 nm và ở 300C theo phương pháp ấn định thời gian 5 phút, đối tượng áp dụng của phương pháp này là nước [16] - Có thể xác định nitrit dựa trên tác dụng xúc tác của nitrit trong phản ứng oxy... dụng của phương pháp này là nước và đất [31] 26 - Có thể xác định nitrit dựa trên tác dụng xúc tác của nitrit trong phản ứng oxy hóa Tropaeolin 00 bằng bromat trong môi trường axit H2SO4 Đo biến thiên độ hấp thụ quang của dung dịch ở λ max = 530 nm, bởi phương pháp ấn định thời gian 30 giây Giới hạn phát hiện 2 ng/ml, đối tượng áp dụng của phương pháp này là nước uống [54] - Có thể xác định nitrit dựa... Đo quang tại bước sóng λmax = 437 nm theo phương pháp cố định thời gian (t = 4 phút) ở 300C Áp dụng cho các đối tượng mẫu nước.[36] - Xác định nitrit dựa trên xúc tác của nó sử dụng hệ phản ứng Cresy brilliant xanh với kali bromat Đo quang ở λ max = 595 nm và ở nhiệt độ 300C, giới hạn phát hiện của phương pháp 0,03 ng/ml Phương pháp này áp dụng trên đối tượng nước và rau [32] - Có thể xác định nitrit. .. của phương pháp này là nước ngầm và thực phẩm [10] 25 - Có thể xác định nitrit dựa trên tác dụng xúc tác của nitrit trong phản ứng oxy hóa Toluidin xanh bằng bromat trong môi trường axit H2SO4 Tốc độ phản ứng được theo dõi màu bằng đo quang ở λ max = 631 nm và ở 250C theo phương pháp ấn định thời gian 30 giây Giới hạn phát hiện 0,006 µg/ml, đối tượng áp dụng của phương pháp này là nước ăn uống [51] -. .. vào nồng độ xúc tác có nồng độ xúc tác khác nhau Vẽ đồ thị lg([Ao] - [D]) theo t ta được đường thẳng với độ dốc tỉ lệ tuyến tính với nồng độ chất xúc tác C (Hình 1.3, 1.4) - Phương pháp cố định thời gian: Từ biểu thức (1.8), nếu ∆t không đổi thì: ln [A0 ] = ∆(ln[A]) = k ′.[C ] [A] (1.10) Từ (1.10), giữa ln[A0]/[A] và [C] có sự tỉ lệ tuyến tính 1.3.1.3.2 Độ nhạy của phương pháp trắc quang động học xúc . v+ nitrit và nitrat 3 1.1.1. Tính ch#t ca nitrat 3 1.1.2. Tính ch#t ca nitrit 4 1.1.3. Tác h,i ca nitrit và nitrat 5 1.1.4. Tác -ng có l"i t! nitrit và nitrat 7 1.2. Thc ph.m và. có m-t s tác gi ã áp d%ng ph 'ng pháp này 4 xác $nh nitrit trên i t "ng n 6c ng:m và thc ph.m. Trong ph,m vi + tài này, chúng tôi Nghiên cứu xác định nitrit và nitrat bằng. ng n+n và phn ng xúc tác 49 Hình 3.5. - lch giá tr$ - h#p th% theo n1ng - ca BrO 3 - ca phn ng n+n và phn ng xúc tác 50 Hình 3.6. - lch giá tr$ - h#p th% theo n1ng - TB ca