Tóm tắt luận án Tiến sỹ

Tóm tắt luận án Tiến sỹ - một số dạng selen trong hải sản bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan

I GIỚI THIỆU LUẬN ÁN

1 Mở đầu

Vai trò quan trọng của vết các nguyên tố trong khoa học, công nghệ và đời sống đã được biết đến từ lâu Chính vì vậy, nhiều phương pháp phân tích hàm lượng vết các nguyên tố trong các đối tượng khác nhau đã được nghiên cứu, trong đó nhiều phương pháp tiêu chuẩn hóa đã được xây dựng

Nhưng để nghiên cứu giải thích một cách khoa học và chính xác độ độc độc tính; quá trình sinh hóa, sinh địa hóa; quá trình chuyển hóa và tích lũy sinh học

… vết các nguyên tố, việc xác định hàm lượng tổng vết các nguyên tố là chưa

đủ, mà còn phải dạng tồn tại của chúng trong các đối tượng nghiên cứu

Với độ nhạy, độ chính xác và tính chọn lọc cao và nhất là có thể phân tích trực tiếp được dạng tồn tại vết các nguyên tố, phương pháp Von-Ampe hòa tan

đã trở thành phương pháp phân tích hiện đại được lựa chọn để nghiên cứu phân tích trực tiếp dạng các nguyên tố trong các mẫu sinh-y-dược học, lương thực thực phẩm, môi trường

Mặt khác, selen (Se) là nguyên tố hai mặt trong đời sống, vừa có thể đóng vai trò là nguyên tố vi lượng vừa có thể là độc tố môi trường có độ độc cao Khoảng nồng độ Se được phép có mặt trong cơ thể người mà không gây độc hại

là rất hẹp và tùy thuộc vào dạng tồn tại của Se

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài luận án “Nghiên cứu xác định một số dạng selen trong hải sản bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan”

2 Mục tiêu của luận án

Nghiên cứu một cách hệ thống, xác lập các điều kiện từ lấy, bảo quản, xử lý, chiết tách, làm giàu đến ghi đo xác định chính xác và tin cậy một số dạng selen trong mẫu hải sản

3 Nhiệm vụ của luận án

1 Nghiên cứu tính chất điện hóa, xác lập các điều kiện và thông số máy tối

ưu xác định các dạng selenit (Se(IV)), selencystin (Se-Cyst), dimetyl diselenua (DMDSe) bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan trên điện cực giọt treo thủy ngân (HMDE)

2 Nghiên cứu điều kiện và quy trình lấy, bảo quản và xử lý mẫu đảm bảo nguyên trạng và toàn vẹn dạng selen trong mẫu hải sản

3 Nghiên cứu các điều kiện tối ưu, chiết tách làm giàu, ghi đo xây dựng quy trình xác định chính xác và tin cậy Se tổng, dạng Se vô cơ và Se hữu cơ trong mẫu hải sản bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan sử dụng điện cực HMDE làm điện cực làm việc

4 Đánh giá phương pháp, quy trình và áp dụng phân tích Se tổng và dạng Se trong mẫu thật

4 Điểm mới của luận án

1 Đã nghiên cứu thiết lập các điều kiện tối ưu, lần đầu tiên ở Việt Nam, xây dựng thành công phương pháp xác định riêng rẽ các dạng Se(IV), Se-Cyst,

DMDSe cũng như đồng thời chính xác và tin cậy hai dạng Se(IV) và Se-Cyst bằng cùng một phép ghi đo DPCSV

2 Đã nghiên cứu thành công kỹ thuật chiết tách tối ưu, toàn vẹn và định lượng các dạng selen từ mẫu hải sản

3 Đã nghiên cứu thiết lập được quy trình hoàn chỉnh từ lấy, bảo quản, xử lý mẫu, chiết tách và xác định ba dạng selen (Se(IV), Se-Cyst, DMDSe) trong mẫu

cá Khoai, tôm Sú và Mực bằng phương pháp DPCSV

5 Cấu trúc của luận án

Luận án gồm 132 trang: Mở đầu (2 trang), nội dung chính 116 trang, được phân bố thành 3 chương: Chương I - Tổng quan (22 trang), chương II - Thực nghiệm (7 trang), chương III - Kết quả và thảo luận (87 trang), kết luận (2 trang), 106 tài liệu tham khảo (12 trang); danh mục các công trình liên quan đến luận án (1 trang)

II NỘI DUNG LUẬN ÁN

MỞ ĐẦU

Phần mở đầu đề cập đến ý nghĩa khoa học, tính thực tiễn, mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu của luận án, những đóng góp mới của luận án và phương pháp nghiên cứu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Phần tổng quan bao gồm các vấn đề:

1.1 Dạng selen trong tự nhiên và tác động của chúng đối với sức khỏe con người

1.1.1 Dạng selen trong tự nhiên

1.1.2 Tác động của selen đối với sức khỏe con người

1.2 Tính chất điện hóa của selen

1.3 Các phương pháp phân tích selen

1.3.1 Các phương pháp phân tích tổng selen

1.3.2 Các phương pháp phân tích dạng selen

1.4 Phương pháp Von-Ampe hòa tan trong phân tích dạng selen

1.4.1 Giới thiệu chung về phương pháp Von-Ampe hòa tan

1.4.2 Ứng dụng phương pháp Von-Ampe hòa tan trong phân tích dạng selen

1.5 Tình hình nghiên cứu về dạng selen trong thủy, hải sản trên thế giới 1.6 Những nghiên cứu về dạng vết các nguyên tố ở Việt Nam

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất

2.1.1 Thiết bị, dụng cụ

2.1.2 Hóa chất

2.2 Nội dung thực nghiệm

2.2.1 Pha các dung dịch chuẩn

2.2.2 Chuẩn bị mẫu phân tích

2.2.3 Các bước nghiên cứu để xây dựng quy trình phân tích bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan

2.2.4 Xử lý số liệu thực nghiệm

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Trong chương này chúng tôi trình bày 6 nội dung chính:

3.1 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA SELEN TRÊN HMDE

Trong phần này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đặc tính Von-Ampe vòng

của các dạng selen: Se(IV), Se-Cyst và DMDSe

Khoảng thế quét (+0,1 ÷ -0,8)V, tốc độ quét 50mV/s.

Hình 3.3 Đường CV của 50ppb DMDSe trên nền HCl 0,06M + LiClO 4 0,2M + CH 2 Cl 2 /C 2 H 5 OH (1/1)

Khoảng thế quét (+0,1 ÷ –1,0)V, tốc độ quét 50mV/s

Từ những kết quả nghiên cứu thu được cho thấy, các dạng Se(IV), Se-Cyst, DMDSe đều có hoạt tính điện hóa Trong chiều quét thứ nhất, trên đường CV của

hóa nào, chứng tỏ tất cả các quá trình đều là quá trình ôxy hóa khử bất thuận nghịch

3.2 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC ĐIỀU KIỆN GHI ĐO TỐI ƯU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ DẠNG SELEN

Trong phần này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các điều kiện ghi đo tối ưu như: nền điện li, nồng độ nền điện li, các thông số máy (thế điện phân làm giàu, thời gian điện phân làm giàu, tốc độ quét thế, biên độ xung, thời gian đặt xung,

thời gian cân bằng)

3.2.1 Se(IV) và Se-Cyst trong pha nước

* Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện ghi đo tối ưu xác định riêng hai dạng Se(IV) và Se-Cyst

Các kết quả nghiên cứu thu được được trình bày trong bảng 3.1

Bảng 3.1: Điều kiện tối ưu phân tích Se(IV) và Se-Cyst

* Nghiên cứu khả năng xác định đồng thời Se(IV) và Se-Cyst trong mẫu

a Điều kiện tối ưu để xác định đồng thời hai dạng Se(IV) và Se-Cyst

từ đó cho thấy: có thể xác định đồng thời cả hai dạng Se(IV) và Se-Cyst trong

cùng một phép ghi đo ở điều kiện đưa ra trong bảng 3.2

Bảng 3.2: Các điều kiện tối ưu xác định đồng thời hai dạng Se(IV) và Se-Cyst

Điện cực làm việc HMDE Thời gian điện phân làm giàu 90s÷150s

Kích thước giọt thủy ngân 6 Biên độ xung 0,05V

Tốc độ khuấy (vòng/phút) 2000 Thời gian đặt xung 0,02s

Thời gian sục khí N 2 300s Tốc độ quét thế 0,02V/s

Thế điện phân làm giàu -0,2V

b Ghi đo đồng thời hai dạng Se(IV) và Se-Cyst

* Chuẩn bị 10ml mẫu tự tạo gồm: Se(IV) 2ppb, Se-Cyst 10ppb, HCl 0,1M

* Ghi đo mẫu: Tiến hành ghi đo mẫu với các điều kiện đưa ra trong bảng 3.2,

sử dụng phương pháp thêm chuẩn để xác định hàm lượng các dạng (thêm 2 lần,

mỗi lần thêm 2ppb Se(IV) và 10ppb Se-Cyst) Kết quả được thể hiện trên hình

3.4 và bảng 3.3

Hình 3.4: Đường DPCSV và đồ thị thêm chuẩn của mẫu tự tạo

Bảng 3.3: Kết quả xác định hàm lượng hai dạng Se(IV) và Se-Cyst trong

mẫu tự tạo

Hàm lượng trung bình xác định được (ppb)

Từ kết quả nghiên cứu cho thấy: các đường thêm chuẩn của Se(IV) và Se-Cyst

pic tách xa nhau Do đó, có thể xác định đồng thời hai dạng Se(IV) và Se-Cyst

trong cùng một phép ghi đo

3.2.2 DMDSe trong pha hữu cơ

DMDSe là chất dễ bay hơi, nên trước khi ghi đo, các dung dịch nghiên cứu

Sau quá trình nghiên cứu, chúng tôi rút ra điều kiện tối ưu cho phép phân

tích DMDSe được trình bày trong bảng 3.4

Bảng 3.4: Điều kiện tối ưu phân tích DMDSe

Nền

CH 2 Cl 2 +C 2 H 5 OH 1/1 (v/v)

3.3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT CẢN TRỞ ĐẾN

PHÉP GHI ĐO CÁC DẠNG SELEN

3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất cản trở đến phép ghi đo Se(IV)

3.3.1.1 Ảnh hưởng của một số ion đến phép ghi đo Se(IV)

Tiến hành ghi đo các đường DPCSV của Se(IV) 2ppb khi không thêm và khi

thêm các ion Cu(II), Pb(II), Zn(II), Cd(II), As(V) và Fe(III) với các nồng độ

khác nhau theo các điều kiện tối ưu đưa ra trong bảng 3.2, thời gian điện phân

90s Kết quả nghiên cứu được trình bày trong các hình 3.5, 3.6

đáng kể

Tóm lại: Các ion ảnh hưởng nhiều đến cường độ dòng pic hòa tan của

Se(IV) như: Pb(II), Cd(II) và Fe(III), những ion này có thể loại bỏ bằng cách dùng nhựa chelex 100 dạng amoni

3.3.1.2 Ảnh hưởng của chất béo tới phép ghi đo Se(IV)

Chất béo là một họ chất gồm rất nhiều chất, ở đây chúng tôi chỉ sử dụng một

Tiến hành ghi đo các đường DPCSV của Se(IV) 2ppb khi không thêm và khi thêm dung dịch axít stearic/etanol với các nồng độ khác nhau theo các điều kiện tối ưu đưa ra trong bảng 3.2, thời gian điện phân 90s Kết quả nghiên cứu được trình bày trong hình 3.7

Ah của axít stearic đến Ip của Se(IV)

0 5 10 15 20 25 30

ax béo

pic xuống 10,55% Khi nồng độ axít stearic gấp 250 lần thì cường độ dòng pic giảm 18,36% và khi gấp 500 lần thì giảm đi 32,42% Như vậy, sự có mặt của chất béo trong hải sản sẽ ảnh hưởng đến phép ghi đo xác định dạng Se(IV), cần phải loại bỏ Để loại chất béo ra khỏi dịch chiết trước khi ghi đo DPCSV, có thể

dùng dung môi n-hexan

3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất cản trở đến phép ghi đo Se-Cyst

3.3.2.1 Ảnh hưởng của một số ion tới phép ghi đo Se-Cyst

Tiến hành ghi đo các đường DPCSV của Se-Cyst 25ppb khi không thêm và khi thêm các ion Cu(II), Pb(II), Zn(II), Cd(II), As(V) và Fe(III) với các nồng độ khác nhau theo các điều kiện tối ưu đưa ra trong bảng 3.2, thời gian điện phân 90s Kết quả nghiên cứu được trình bày trong các hình 3.8, 3.9

Hình 3.8: Sự phụ thuộc của I p vào nồng

độ các ion Cd(II), Fe(III), Zn(II), As(V)

0 10 30 50 70 90 100

Tóm lại: Qua kết quả nghiên cứu cho thấy, nhìn chung các ion không ảnh

hưởng hoặc ảnh hưởng ít đến phép ghi đo Se-Cyst

3.3.2.2 Ảnh hưởng của chất béo tới phép ghi đo Se-Cyst

Tiến hành ghi đo các đường DPCSV của Se-Cyst 25ppb khi không thêm và khi thêm dung dịch axít stearic/etanol với các nồng độ khác nhau theo các điều kiện tối ưu đưa ra trong bảng 3.2, thời gian điện phân 90s Kết quả nghiên cứu được trình bày trong hình 3.10

Ah của axít stearic đến Ip của Se-Cyst

0 10 20 40 60 80

Hình 3.10: Sự phụ thuộc của I p vào nồng độ axít stearic

Se-Cyst giảm dần nhưng không đáng kể Khi nồng độ axít stearic gấp 400 lần nồng

độ Se-Cyst thì chiều cao pic cũng chỉ giảm đi 8,52% Tuy nhiên, axít stearic làm biến dạng pic hòa tan của Se-Cyst (pic không cân đối) khi ở nồng độ cao 2000ppb (gấp 80 lần nồng độ Se-Cyst) và làm giảm độ lặp lại giữa các phép ghi

đo Như vậy, sự có mặt của chất béo trong hải sản ảnh hưởng đến phép ghi đo

xác định dạng Se-Cyst, cần phải loại bỏ

3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất cản trở tới phép ghi đo DMDSe

Tiến hành ghi đo các đường DPCSV của DMDSe 5ppb khi không thêm và khi thêm những lượng axít stearic/etanol khác nhau theo những điều kiện tối ưu đưa ra trong bảng 3.4 với thời gian điện phân 60s Kết quả được thể hiện trong hình 3.11

-200m -250m -300m -350m

U (V)

0 -25.0n

Từ kết quả thu được cho thấy, khi tăng nồng độ của axít stearic thì cường độ

axít stearic cũng không làm biến dạng pic của DMDSe ngay cả khi ở nồng độ lớn

Có thể nói, chất béo ảnh hưởng không đáng kể đến phép ghi đo DMDSe

3.4 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN

3.4.1 Xây dựng đường chuẩn của Se(IV)

Tiến hành xây dựng đường chuẩn của Se(IV) tại hai vùng nồng độ (0,08 ÷ 1) ppb và (0,8 ÷ 10) ppb ở các điều kiện tối ưu đưa ra trong bảng 3.2 với thời gian điện phân cho hai vùng lần lượt là 150s và 90s Kết quả ghi đo được trình bày

Bảng 3.6: Kết quả ghi đo xây dựng đường chuẩn của Se(IV)

Nhận xét: ở vùng nồng độ thấp của Se(IV) cho pic cân đối và đẹp hơn,

nhưng chân pic dốc hơn so với vùng nồng độ cao Kết quả cũng cho thấy, ở vùng nồng độ cao pic nhọn hơn và thế đỉnh pic của Se(IV) có sự dịch chuyển một ít về phía âm hơn

3.4.2 Xây dựng đường chuẩn của Se-Cyst

Tiến hành xây dựng đường chuẩn của Se-Cyst tại hai vùng nồng độ (0,5 ÷ 8)

điện phân cho hai vùng lần lượt là 150s và 90s Kết quả được trình bày ở các

y = 3.2338x - 1.8626

0 20 40 60 80 100 120 140

3.4.3 Xây dựng đường chuẩn của DMDSe

Tiến hành xây dựng đường chuẩn của DMDSe ở vùng nồng độ (2 ÷ 22) ppb

trong điều kiện tối ưu đưa ra ở bảng 3.4, thời gian điện phân là 60s Kết quả được trình bày ở bảng 3.9 và hình 3.16

Bảng 3.9: Kết quả ghi đo xây dựng đường chuẩn của DMDSe

Từ những kết quả thu được cho thấy, ở hai vùng nồng độ (0,08 ÷ 1) ppb và (0,8

÷ 10) ppb của Se(IV); (0,5 ÷ 8) ppb và (5 ÷ 45) ppb của Se-Cyst cũng như vùng

3.5 ĐÁNH GIÁ ĐỘ LẶP LẠI, GIỚI HẠN PHÁT HIỆN VÀ GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG CỦA PHƯƠNG PHÁP

3.5.1 Độ lặp lại

Để đánh giá độ lặp lại của phép ghi đo, chúng tôi tiến hành ghi đo lặp lại 10 đường Von - Ampe hòa tan của Se(IV) 2ppb, Se-Cyst 25ppb và DMDSe 5ppb trong khoảng thời gian ngắn Điều kiện ghi đo được tiến hành như điều kiện tối

ưu đưa ra trong bảng 3.2 (đối với Se(IV), Se-Cyst) và bảng 3.4 (đối với DMDSe), thời gian điện phân cho cả ba dạng selen là 90s Kết quả nghiên cứu được trình bày trong các hình 3.17, 3.18 và bảng 3.9

Hình 3.17: Đường DPCSVcủa Se(IV), Se-Cyst nghiên cứu độ lặp lại

của phép ghi đo

Hình 3.18: Đường DPCSV của DMDSe nghiên cứu độ lặp lại của phép ghi đo

Bảng 3.9: Kết quả nghiên cứu đánh giá độ lặp lại của phép ghi đo

Từ kết quả nghiên cứu thu được cho thấy: cả ba phép ghi đo Se(IV), Se-Cyst

động (V) nhỏ Hai phép ghi đo Se(IV), Se-Cyst có hệ số biến động V nhỏ hơn 1%, còn với DMDSe lớn nhất cũng chỉ ở mức 1,298%, chứng tỏ các phép ghi

đo có độ lặp lại tốt

3.5.2 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ)

Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) được tính theo quy tắc 3σ Chúng tôi sử dụng luôn kết quả thí nghiệm nghiên cứu độ lặp lại ở mục 3.5.1 để tính toán LOD và LOQ cho các dạng selen

LOQ Se(IV) = 0,097 (ppb) LOQ Se-Cyst = 0,803 (ppb) LOQ DMDSe = 0,649 (ppb) Kết luận: Phương pháp Von-Ampe hòa tan catôt xung vi phân với điện cực

giọt treo thủy ngân làm điện cực làm việc mặc dù có độ nhạy không cao bằng phương pháp HPLC-ICP-MS nhưng cũng tương đương so với các phương pháp như HPLC-ICP-AES, HPLC-HG-AAS …, có độ lặp lại tốt, có thể áp dụng tốt cho phân tích định lượng các dạng selen có hoạt tính điện hóa

3.6 ĐỊNH LƯỢNG SELEN TỔNG VÀ MỘT SỐ DẠNG SELEN TRONG HẢI SẢN

3.6.1 Định lượng selen tổng trong mẫu hải sản

3.6.1.1 Xây dựng quy trình phân tích mẫu

Để xây dựng quy trình phân tích mẫu, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các điều kiện phân tích mẫu tối ưu

Nghiên cứu điều kiện vô cơ hóa mẫu

Qua tham khảo tài liệu đồng thời dựa trên nghiên cứu thực nghiệm, chúng tôi tiến hành vô cơ hóa mẫu theo quy trình sau:

Cân chính xác khoảng 0,01g mẫu hải sản khô đông (đã được xử lý theo mục

tới khi mẫu trong và không màu (khoảng 3÷4h), sau đó đổ hỗn hợp ra cốc thủy tinh chịu nhiệt và cô cạn hết axít dư đến khi thu được muối trắng ẩm Sản phẩm

thu được tiếp tục xử lý để khử Se(VI) về Se(IV)

Nghiên cứu điều kiện khử Se(VI) về Se(IV)

Chúng tôi chọn phương pháp khử Se(VI) về Se(IV) bằng cách đun cách thủy trong axít HCl Để tìm được điều kiện tối ưu cho quá trình khử, chúng tôi tiến hành nghiên cứu chọn nồng độ HCl và thời gian khử tối ưu Kết quả thu được

chỉ ra trong bảng 3.10 và bảng 3.11

Bảng 3.10 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ HCl

đến hiệu suất khử Se(VI) về Se(IV)

Hiệu suất khử (%) 46,2 55,1 67,5 77,0 89,5 96,0 92,0 90,5

Từ kết quả nghiên cứu cho thấy, nồng độ HCl tốt nhất cho quá trình khử là 6M