phân tích đồng thời các dạng dimethyldiselenite, selenomethioline, selenit and selenat trong mẫu thủy hải sản

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Hoàng Thị Dung PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI CÁC DẠNG DIMETHYLDISELENITE, SELENOMETHIOLINE, SELENIT AND SELENAT TRONG MẪU THỦY- HẢI SẢN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Hoàng Thị Dung PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI CÁC DẠNG DIMETHYLDISELENITE, SELENOMETHIOLINE, SELENIT AND SELENAT TRONG MẪU THỦY- HẢI SẢN Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Tạ Thị Thảo Hà Nội - 2013 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Tạ Thị Thảo đã tận tình hƣớng dẫn, động viên và tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn NCS. Phạm Hồng Chuyên đã tận tình giúp đỡ, động viên, chỉ bảo, truyền đạt lại nhiều kinh nghiệm quý báu cho tôi trong thời gian tôi thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Phân tích- ĐHKHTN ĐHQG Hà Nội đã dạy dỗ, trang bị kiến thức, trong quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cám ơn gia đình và các bạn học viên, sinh viên bộ môn Hóa Phân tích đã giúp tôi trong thời gian làm luận văn. Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2013 Học viên Hoàng Thị Dung MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1.1. Trạng thái tự nhiên và tính chất phân tích của selen 2 1.1.1. Các dạng tồn tại của selen và sự chuyển hóa của Selen trong môi trƣờng và thực phẩm 2 1.1.2. Tác động của selen đối với sức khỏe con ngƣời 5 1.2. Xác định tổng hàm lƣợng selen bằng phƣơng pháp phổ nguyên tử 6 1.3. Các phƣơng pháp phân tích dạng 11 1.3.1. Phƣơng pháp phân tích trắc quang 11 1.3.2. Nhóm phƣơng pháp phân tích điện hóa. 12 1.3.3. Các phƣơng pháp ghép nối 13 1.3.4. Phƣơng pháp phân tích kết hợp với sử dụng chemometric 15 1.4. Phƣơng pháp xử lý mẫu phân tích có chứa selen 23 1.4.1. Xử lý mẫu phân tích dạng 23 1.4.2. Bảo quản mẫu để phân tích dạng selen 26 CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM 27 2.1. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu 27 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu 27 2.1.2. Nguyên tắc phƣơng pháp xác định dạng Selen bằng HVG-AAS 27 2.1.3. Nội dung nghiên cứu 28 2.2. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 28 2.2.1. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 28 2.2.2. Hoá chất 29 2.2.3. Các phần mềm tính toán và xử lí số liệu phân tích 30 2.3. Tiến hành thí nghiệm 30 2.3.1. Quy trình phân tích 30 2.3.2. Thuật toán và câu lệnh tính toán phƣơng trình hồi quy đa biến 32 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1. Chuẩn hóa lại các điều kiện xác định tổng hàm lƣợng selen bằng phƣơng pháp HVG-AAS 36 3.1.1. Điều kiện đo phổ AAS xác định Se(IV) 36 3.1.2. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các chất khử đối với quá trình khử các dạng selen thành selennua 37 3.1.3. Hiệu suất khử các dạng selen phụ thuộc vào môi trƣờng 38 3.2. Chuẩn hóa lại mô hình hồi quy đa biến 38 3.2.1. Xây dựng đƣờng chuẩn đa biến 38 3.2.2. Đánh giá tính phù hợp của phƣơng trình hồi qui thông qua mẫu tự tạo 40 3.2.3. Xác định nồng độ các dạng selen trong mẫu tự tạo theo mô hình PCR. 40 3.3. Nghiên cứu sự chuyển dạng và mất chất phân tích khi bảo quản mẫu 41 3.3.1. Ảnh hƣởng của pH và vật liệu bình chứa 41 3.3.2. Ảnh hƣởng của oxi 44 3.3.3. Ảnh hƣởng của ion Fe 3+ và cách loại trừ 47 3.4. Nghiên cứu ảnh hƣởng các yếu tố đi kèm trong nền mẫu thực phẩm 50 3.4.1. Ảnh hƣởng của chất béo stearin và cách loại trừ. 50 3.4.2. Ảnh hƣởng của protein abumin đến tín hiệu đo 52 3.4.3. Loại trừ ảnh hƣởng chất béo bằng cột SPE 54 3.5. Phân tích mẫu thực tế 59 3.5.1. Khảo sát tỉ lệ dung môi chiết 59 3.5.2. Khảo sát ảnh hƣởng thời gian rung siêu âm 60 3.5.3. Ảnh hƣởng của số lần chiết lặp 61 3.5.4. Hiệu suất thu hồi 61 3.5.5. Lấy mẫu thủy-hải sản và xử lí sơ bộ mẫu 62 3.5.6. Phân tích mẫu thực 63 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Một số dạng tồn tại của selen đã đƣợc tìm thấy 2 Bảng 3.1: Tóm tắt các điều kiện tối ƣu xác định Se(IV) bằng phƣơng pháp HVG- AAS 36 Bảng 3.2: Hiệu suất khử các dạng Se bằng NaBH 4 trong môi trƣờng HCl 6M 37 Bảng 3.3: Hiệu suất khử(%) các dạng Se bằng NaBH 4 trong các môi trƣờng phản ứng 38 Bảng 3.4: Ma trận nồng độ 40 dung dịch chuẩn 39 Bảng 3.5: Hệ số của các PC tính theo hàm SVD 39 Bảng 3.6: Ma trận nồng độ các mẫu kiểm chứng phƣơng pháp 40 Bảng 3.7: Kết quả tính nồng độ các chất trong mẫu tƣ tạo theo phƣơng pháp PCR 41 Bảng 3.8: Sự ảnh hƣởng của pH đến sự chuyển dạng của Selen 42 Bảng 3.9: Sự hấp thụ các dạng Se của vật liệu teflon 44 Bảng 3.10: Ảnh hƣởng của oxi có trong dung dịch đến sự chuyển dạng Se 45 Bảng 3.11: Sự chuyển dạng Se khi không có oxi 46 Bảng 3.12: Ảnh hƣởng của ion Fe 3+ đến quá trình chuyển dạng Se 48 Bảng 3.13: Khả năng loại trừ ảnh hƣởng của Fe 3+ bằng EDTA 49 Bảng 3.15: Kết quả xác định hàm lƣợng và hiệu suất thu hồi các dạng Se khi có mặt protein 52 Bảng 3.16: Nồng độ các dạng Selen khi đi qua cột chiết pha rắn C 18 54 Bảng 3.17: Ảnh hƣởng của tốc độ nạp mẫu tới quá trình phân tích dạng Selen 55 Bảng 3.18: Ảnh hƣởng của tốc độ dung môi rửa giải đến quá trình phân tích dạng Selen 56 Bảng 3.19: Ảnh hƣởng tỷ lệ dung môi rửa giải trong quá trình phân tích dạng Selen 58 Bảng 3.20: Hiệu suất thu hồi của dung môi chiết (methanol:H 2 O 9:1) 62 Bảng 3.21: Kết quả phân tích mẫu thực 64 Bảng 3.22: Hàm lƣợng tổng 4 dạng Se và Selen tổng ở khu vực Pháp Vân- Thanh Trì- Hà Nội 64 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các dạng tồn tại của selen trong môi trƣờng nƣớc theo pH 4 Hình 1.2: Sơ đồ các bƣớc tiến hành của phƣơng pháp hồi qui cấu tử chính (PCR) . 17 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hƣởng của pH tới quá trình chuyển dạng của Selen 43 Hình 3.2: Sự chuyển dạng Se khi có mặt của oxi 45 Hình 3.3: Sự chuyển dạng Se khi không có oxi 46 Hình 3.4: Sự chuyển hóa các dạng Se khi có mặt ion Fe 3+ 48 Hình 3.5: Đánh giá khả năng loại trừ ảnh hƣởng của Fe 3+ bởi EDTA 50 Hình 3.6: Hiệu suất thu hồi các dạng Se và tổng dạng Se khi có mặt Stearin 52 Hình 3.7: Hiệu suất thu hồi các dạng Se trong dung dịch có chứa protein 53 Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ nạp mẫu tới quá trình phân tích dạng Selen 55 Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ dung môi rửa giải đến quá trình phân tích dạng selen 57 Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tỷ lệ dung môi rửa giải đến quá trình phân tích dạng selen 58 Hình 3.11: Ảnh hƣởng tỉ lệ Methanol/H 2 O đến khả năng chiết các dạng Se 59 Hình 3.12: Ảnh hƣởng của thời gian rung siêu âm đến khả năng chiết dạng selen 60 Hình 3.13: Ảnh hƣởng của số lần chiết lặp đến khả năng chiết dạng Selen 61 Hình 3.14: Khu vực Pháp Vân – Thanh Trì – Hà Nội (Nguồn Googlemap). 62 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ILS : Bình phƣơng tối thiểu nghịch đảo (inverse least squares) PCR : Hồi qui cấu tử chính (Principal component regression) PC : Cấu tử chính (Principal component) HVG - AAS : Phƣơng pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá AES : Phƣơng pháp phổ phát xạ HTNT : Hấp thụ nguyên tử GF-AAS : Phƣơng pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa HPLC : Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao MS : Phƣơng pháp phổ khối lƣợng CCS : Các cộng sự 1 MỞ ĐẦU Selen là một nguyên tố vi dƣỡng rất thiết yếu đối với sức khỏe con ngƣời, chúng thƣờng có trong các thực phẩm nhƣ ngũ cốc, tỏi, tôm, cá… selen bổ sung dinh dƣỡng cho con ngƣời và có vai trò quan trọng trong quá trình sinh sản, tham gia quá trình trao đổi chất trong nội tiết tố, tổng hợp DNA. Ngoài ra, selen thể là độc tố môi trƣờng, khoảng nồng độ Se đƣợc phép có mặt trong cơ thể ngƣời mà không gây độc hại là rất hẹp và tùy thuộc vào dạng tồn tại của Se. Lƣợng Se nên đƣa vào cơ thể ngƣời hàng ngày khoảng 50-200µg/ngày [65].Trong cơ thể ngƣời, Se có thể tham gia vào các quá trình sinh hóa, cần thiết cho chức năng tế bào, tạo thành trung tâm hoạt hóa một số enzym [68]. Nếu sử dụng quá liều lƣợng giới hạn, Se có thể gây độc cho ngƣời… Selen tồn tại ở nhiều dạng hợp chất khác nhau nhƣng chủ yếu là hai dạng chính selen vô cơ (selenat, selenite…) và selen hữu cơ (selenocysteine, selenomethionine…) [71], mỗi dạng hợp chất có vai trò riêng, thƣờng thì selen ở dạng hữu cơ có ích hơn ở dạng vô cơ. Chính vì vậy, xác định hàm lƣợng các dạng selen hữu cơ, vô cơ sẽ góp phần vào đánh giá chất lƣợng thực phẩm tốt hơn. Hiện nay, số lƣợng công trình nghiên cứu xác định các dạng selen còn hạn chế và chủ yếu tập trung ở các nghiên cứu trên hệ kết hợp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) kết nối với bộ phận phát hiện nhƣ AAS, AES, AFS, MS, Các hệ đo này cho phép tách và định lƣợng đồng thời các dạng selen một cách hiệu quả trên nhiều đối tƣợng, đặc biệt là đối tƣợng sinh học. Nhƣng chi phí cho quá trình phân tích khá lớn do đòi hỏi trang thiết bị đắt tiền nên không phải phòng thí nghiệm nào cũng có thể trang bị đƣợc. Vấn đề đặt ra trong thực tế thí nghiệm Việt Nam hiện nay là cần nghiên cứu một phƣơng pháp có thể sử dụng các thiết bị phổ biến hơn, giá thành hợp lý mà vẫn đảm bảo độ chọn lọc, độ chính xác và tin cậy cao để định dạng selen. Xuất phát từ những lý do đó, chúng tôi đã chọn đề tài luận văn “Phân tích đồng thời các dạng Dimethyldiselenite, Selenomethioline, Selenit and Selenat trong mẫu thủy- hải sản”. [...]... Phƣơng pháp xử lý mẫu phân tích có chứa selen 1.4.1 Xử lý mẫu phân tích dạng Các nguyên tắc xử lý mẫu trong phân tích dạng - Mẫu phân tích dạng phải đảm bảo tồn tại đầy đủ những dạng của nguyên tố cần xác định và hàm lƣợng các dạng - Không đƣợc làm chuyển dạng, mất dạng nguyên tố trong mẫu phân tích, nhiễm bẩn thêm chất khác vào mẫu - Mẫu phân tích phải đáp ứng đúng yêu cầu phân tích, phải có nguồn gốc,... Với ứng dụng thực tế phân tích hàm lƣợng các dạng Selen có trong mẫu hải sản chúng tôi đã sử dụng phƣơng pháp chiết pha rắn pha đảo để loại bỏ các ảnh hƣởng của chất béo, protein… 1.4.2 Bảo quản mẫu để phân tích dạng selen Bảo quản mẫu là một khâu quan trọng của công việc lấy mẫu phân tích Trong quá trình phân tích dạng, mẫu thực phẩm sau khi xử lý nếu bảo quản không tốt sẽ xảy ra các quá trình sau:... loại đƣợc ảnh hƣởng của nền mẫu nên không thể dùng phƣơng pháp này phân tích hàm lƣợng selen 11 trong các mẫu hải sản đƣợc vì trong mẫu hải sản hàm lƣợng nền mẫu ảnh hƣởng là rất lớn, do đó phải xử lý tách bỏ ảnh hƣởng của nền mẫu 1.3.2 Nhóm phương pháp phân tích điện hóa Phƣơng pháp cực phổ nói chung cho độ nhạy chỉ đạt cỡ 10 -4-10-5M Cƣờng độ dòng phụ thuộc thế điện phân trong dung dịch và thế điện... khả năng phân tích đƣợc gần 60 nguyên tố hoá học, ngoài các nguyên tố kim loại còn có thể phân tích đƣợc một số á kim (lƣu huỳnh, clo…) và một số chất hữu cơ; lƣợng mẫu tiêu tốn ít; thời gian tiến hành phân tích nhanh, đơn giản… Ngày nay trong phân tích hiện đại, phƣơng pháp HTNT đƣợc sử dụng rất có hiệu quả đối với nhiều lĩnh vực nhƣ y học, dƣợc học, sinh học, phân tích môi trƣờng, phân tích địa chất,... của các chất phân tích trong mẫu với môi trƣờng, với không khí - Xảy ra sự hấp thụ vật liệu bình chứa của các dạng Selen - Xuất hiện quá trình cộng kết (kết tủa, tạo phức…) của các dạng selen trong mẫu thực phẩm Do đó, cần tìm hiểu các điều kiện bảo quản trong môi trƣờng pH tốt nhất, nhiệt độ ổn định nhất, hàm lƣợng chất oxi hóa (oxi, Fe, Cu,… các kim loại khác), vật liệu bình chứa… để khi phân tích. .. là NaBH 4 trong môi trƣờng NaOH Trong luận văn này, chúng tôi sẽ sử dụng phƣơng pháp HVG-AAS có thể xác định đƣợc các dạng selen trong các mẫu thực phẩm khác nhau 1.3 Các phƣơng pháp phân tích dạng 1.3.1 Phương pháp phân tích trắc quang Phƣơng pháp trắc quang để xác định Se(IV) dựa trên phản ứng tạo màu của Se(IV) với các o-diamin thơm Thuốc thử hay đƣợc sử dụng nhất là 3,3’diaminobenzidin Trong môi... sinh phổ khối của các dạng Selen , từ đó dựa vào tín hiệu đo phổ để xác định hàm lƣợng của từng dạng selen Trên thế giới, phƣơng pháp HPLC-ICP-MS đƣợc sử dụng rộng rãi ở các phòng thí nghiệm hiện đại Tác giả [74] đã tìm thấy các dạng As(III), As(V), MMA, DMA, AsB trong cả hai mẫu cá, đồng thời tìm thấy hai dạng Se(IV), Se(VI) trong mẫu cá kiếm (swordfish) Các tác giả đã xác định các dạng selen: TMSe, SeMt,... các tác giả đã phân lập các dạng Se trong nƣớc tiểu (TMSe, Se(IV), Se(VI), SeMet, SeEt), SeEt) [25], trong tỏi [52] và hành xanh [67] Laura Hinojosa Reyes và CCS đã sử dụng phƣơng pháp IC-ICP-MS đểxác định đồng thời 5 dạng As (As(III), As(V), MMA, DMA, AsB) và ba dạng Se (SeMet, Se(IV), Se(VI)) trong mô cá, đạt đƣợc giới hạn phát hiện khoảng 0,1µg/l (đối với các dạng asen) và 0,7µg/l (đối với các dạng. .. HVG-AAS kết hợp thuật toán hồi quy đa biến, sau đó phân tích hàm lƣợng 4 dạng Selen trong mẫu thủy- hải sản thực tế 2.1.2 Nguyên tắc phương pháp xác định dạng Selen bằng HVG-AAS Nguyên tắc phƣơng pháp là dựa trên sự chênh lệch hiệu suất phản ứng khử các dạng Se thành selenua bằng NaBH4 trong các môi trƣờng có nồng độ H+ khác nhau Các phản ứng xảy ra khi khử 4 dạng Se khảo sát (Se(IV) vô cơ, Se(VI) vô cơ Dimethyl... nhân phenyl Các hạt này có độ xốp lớn, diện tích bề mặt xốp thƣờng từ 50-200 m2/gam Khi xử lý mẫu, dung dịch chất mẫu đƣợc dội lên pha rắn trong cột sắc ký Lúc này pha tĩnh sẽ tƣơng tác với các mẫu chất và giữ một nhóm chất phân tích lại trên cột (trên pha tĩnh), còn các nhóm chất khác sẽ đi ra khỏi cột cùng dung môi hòa tan mẫu Sau đó dùng một dung môi thích hợp hòa tan tốt các chất phân tích để rửa . Hoàng Thị Dung PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI CÁC DẠNG DIMETHYLDISELENITE, SELENOMETHIOLINE, SELENIT AND SELENAT TRONG MẪU THỦY- HẢI SẢN Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 . định dạng selen. Xuất phát từ những lý do đó, chúng tôi đã chọn đề tài luận văn Phân tích đồng thời các dạng Dimethyldiselenite, Selenomethioline, Selenit and Selenat trong mẫu thủy- hải sản KHOA HỌC TỰ NHIÊN Hoàng Thị Dung PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI CÁC DẠNG DIMETHYLDISELENITE, SELENOMETHIOLINE, SELENIT AND SELENAT TRONG MẪU THỦY- HẢI SẢN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC