Phương pháp phân tích hàm lượng khoáng trong mì ăn liền

TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm Phần : PHÂN TÍCH KHOÁNG Phương pháp xác định hàm lượng Ca, Fe, Na thực phẩm (mì ăn liền) Trang TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP − Xác định hàm lượng Na, Ca, Fe có mẫu mì tôm phương pháp quang phổ hấp thu phát xạ nguyên tử − Giúp sinh viên làm quen với máy quang phổ hấp thu nguyên tử AAS, nắm phương pháp tiến hành phân tích khoáng thực tế Khái niệm: Atomic Spectroscopy phương pháp sử dụng hấp thụ hay phát xạ ánh sáng đám nguyên tử bước sóng định để phân tích định tính định lượng kim loại có mẫu Sự hấp thu: xạ truyền tới vật chất chất khí, lỏng rắn, vật chất giữ lại cách chọn lọc lượng số xạ, vật chất từ trạng thái chuyển sang trạng thái kích thích, hấp thu Sự phát xạ: vật chất hấp thu lượng, chuyển lên mức lượng cao, trạng thái kích thích, không bền, có xu hướng trở lại mức lượng thấp, bền phát xạ gọi tượng phát xạ Các hệ thống Atomic Spectroscopy: Nguyên tắc: Các nguyên tử tự tạo ta phun dung dịch phân tích chứa cấu tử khảo sát M trạng thái aerozon vào nguồn cung cấp nhiệt độ cao Khi đó, chất khảo sát M bị phân hủy, chuyển thành nguyên tử tự tồn thể khí dạng: − Phần lớn trạng thái Mo với No nguyên tử − Phần nhỏ trạng thái kích thích M* với N* nguyên tử Trang TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm − Phần trạng thái ion Mn+ a) Quang phổ hấp thu nguyên tử: Các nguyên tử trạng thái Mo có khả hấp thu lượng dạng xạ sau hấp thu nguyên tử chuyển từ trạng thái ứng với mức lượng sang mức lượng gần mức lượng (được gọi bước chuyển cộng hưởng) Điều có nghóa làsau nguyên tử hóa, đưa chùm xạ điện từ có tần số tần số cộng hưởng, nguyên tử tự hấp thu xạ cộng hưởng làm giảm cường độ chùm xạ điện từ Phần cường độ chùm xạ điện từ bị giảm bị hấp thu tỷ lệ với số nguyên tử trạng thái Mo, nghóa tỉ lệ với hàm lượng M mẫu b) Quang phổ phát xạ nguyên tử: Những nguyên tử M* trạng thái kích thích không bền có xu hướng phát lượng dạng xạ để trở trạng thái với cường độ phát xạ tỷ lệ với nồng độ nguyên tử bị kích thích M *, nghóa tỉ lệ với hàm lượng M mẫu Ưu nhược điểm: Ưu điể m Nhươ ïc điể m Quang phổ hấp thu nguyên tử - Điều kiện kích thích phổ tương đối dễ dàng - Độ chọn lọc cao số vạch cộng hưởng không lớn - Giới hạn phát nhiều nguyên tố cao (khoảng 10 -5 – 10-6%) - Không áp dụng cho nguyên tố có vạch cộng hưởng vùng tử ngoại xa C, P, halogen… - Thời gian phân tích bị kéo dài phải hòa tan mẫu trước Trang Quang phổ phát xạ nguyên tử - Phân tích tốt nguyên tố kiềm (dễ bị ion hóa) - Tiến hành đơn giản (do không cần sử dụng đèn cathode lõm) - Độ xác độ nhạy thấp so với phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm phân tích - Không thể xác định đồng thời nhiều nguyên tố Ứng dụng: 5.1 Định tính: Nếu mẫu diện cấu tử khảo sát, tượng hấp thu hay phát xạ 5.2 Định lượng: − Phương pháp ứng dụng để định lượng khoảng 70 nguyên tố kim loại không kim loại với độ nhạy cao  Phương pháp phát xạ có độ nhạy khoảng ppm  Phương pháp hấp thu có độ nhạy khoảng 0,001ppm a) Quang phổ hấp thu nguyên tử: − Thường định lượng phép lập đường chuẩn Tuy nhiên cần lưu ý đến dung dịch mẫu có diện cấu tử ảnh hưởng, tạo tượng cộng hưởng hay gây xạ ký sinh Để giảm sai số cần tạo môi trường đệm cho chuẩn − Để tăng độ nhạy máy, phép đo vi phân tích, có kỹ thuật đo  Phương pháp hấp thu nguội: dùng định lượng nguyên tố dễ thăng hoa As, Hg Không nguyên tử hóa cấu tử khảo sát lửa, mà chuyển cấu tử sang dạng dễ bay AsH 3, HgO Sau đó, kích thích nguyên tố lượng đèn cathode lõm đo độ hấp thu  Dùng lò graphít:  Mẫu dạng rắn với lượng nhỏ cho thăng hoa 27000C ống graphít sau nguyên tử hóa cấu tử khảo sát  Dùng luồng khí trơ thổi nguyên tử mẫu thể khí qua chùm xạ đèn cathode lõm Phương pháp đạt độ nhạy 10-5 ppm b) Quang phổ phát xạ nguyên tử: − Thường định lượng cách lập đường chuẩn Hiện tượng ion hóa tự hấp thu thường xảy ra, để tránh ảnh hưởng cần:  Thêm vào mẫu chuẩn lượng thừa lớn nguyên tố dễ bị ion hóa cấu tử có dung dịch mẫu  Chọn khoảng nồng độ thích hợp cho dãy chuẩn để đường chuẩn có dạng thẳng − Với phận tạo xạ đơn sắc xác kính lọc, thường có xạ cộng hưởng làm sai độ phát xạ mẫu Để giảm sai số này, lập hệ số điều chỉnh Trang TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm cách thêm chuẩn vào mẫu Cách áp dụng không tạo điều kiện giống chuẩn mẫu III HỆ THỐNG QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ AAS: Nguồn sáng: − Nguồn sáng có chức tạo ánh sáng có bước sóng thích hợp cho hấp thu ánh sáng đám nguyên tử cần phân tích − Nguồn sáng thường sử dụng đèn cathode lõm (Hollow cathode lamp) có cathode làm kim loại tinh khiết nguyên tố với cấu tử khảo sát, anode làm tungsten Trang TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm − Nguyên tắc hoạt động: áp đặt hai điện cực, ion hóa khí bên đèn Do di chuyểân ion đến điện cực tạo dòng điện điện cực Nếu áp đặt đủ lớn, cation có đủ động đẩy bật nguyên tử kim loại cathode khỏi điện cực này, tạo đám mây nguyên tử Một phần nguyên tử trạng thái kích thích phát xạ đặc trưng trở trạng thái Bộ phận nguyên tử hóa (Atomizer) − Bộ phận nguyên tử hóa có chức nguyên tử hóa mẫu cần phân tích thành đám nguyên tử − ASS đòi hỏi nguyên tử chất cần phân tích phải trạng thái khí Ion nguyên tử mẫu phải không bị solvate hóa không bị bốc nguồn nhiệt có nhiệt độ cao lửa lò graphite − Nhiên liệu:  Nhiên liệu chất oxy hóa chọn theo yêu cầu nhiệt độ chất dung dịch cần khảo sát  Để có lửa ổn định, lưu lượng áp suất nhiên liệu đưa vào đèn phải kiểm soát điều chỉnh đến trị số thích hợp  Kích thước lửa quan trọng Nhiên liệu Hydrogen Acetylene Hydrogen Acetylene Chất oxy hóa Air Air Oxygen Nitrous Oxide Nhiệt độ, K 2000-2100 2100-2400 2600-2700 2600-2800  Với phương pháp phát xạ, nên chọn hỗn hợp có nhiệt độ cao, thường dùng acetylene với không khí hay oxy Tuy nhiên, mẫu dễ bị oxy hóa (nhóm kiềm hay kiềm thổ) Trang TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm dùng hỗn hợp có nhiệt độ cháy thấp propane hay butane với không khí  Với phương pháp hấp thu, thường chọn hỗn hợp có nhiệt độ thấp Tuy nhiên, với hợp chất trơ Al 2O3 cần dùng hỗn hợp khí có nhiệt độ cao acetylene N 2O Không dùng hỗn hợp oxy acetylene gây cháy nổ − Bộ phận nguyên tử hóa có loại: a) Ngọn lửa: − Ngọn lửa dùng AAS dùng để phân tích mẫu dạng lỏng − Mẫu lỏng thường hút với dòng khí đốt vào bên buồng phối trộn phun thành giọt nhỏ trước vào lửa − Lò để tạo lửa có dạng khe làm tăng khả hấp thu xạ nguyên tử AAS dùng lửa: Trang TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm b) Lò graphite: − Lò graphite dùng để phân tích mẫu dạng lỏng, dạng huyền phù dạng rắn − Sử dụng lò graphite để nguyên tử hóa mẫu hiệu nhiều so với nguyên tử hóa lửa phân tích xác với lượng mẫu Do môi trường khử cho nguyên tố dễ bị oxy hóa nên thường dùng phân tích nguyên tố dễ bị oxy hóa Mẫu di chuyển xác đến lò graphite, lò gia nhiệt điện đến nhiệt độ nguyên tử hóa nguyên tử qua nhiều bước: làm khô mẫu, tro hóa mẫu bay nguyên tử chất cần phân tích nên độ nhạy cao hơn, đặc trưng nguyên tố cao độ ổn định AAS dùng lò graphite: Trang TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm Bộ phận đơn sắc: Phần quang học cấu tạo lăng kính cho ánh sáng có bước sóng đặc trưng xuyên qua Chức phận đơn sắc tách tia sáng đơn sắc khỏi chùm ánh sáng IV HỆ THỐNG QUANG PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ AES: Hệ thống AES tương tự AAS, khác không sử dụng đèn cathode lõm Trang TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm Hệ thống ICP – AES: (Hệ thống AES sử dụng atomizer argon plasma) V TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: Trang 10 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm Chuẩn bịù mẫu: a) Đồng mẫu: Trang 11 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm Bóp nát gói mì ăn liền, đem bỏ vào máy xay xay mì thành bột mịn Chú ý thời gian xay không lâu không dầu ăn mì thấm nhiều gây khó khăn trộn mẫu Do ta phân tích mẫu mì gói nên không trộn gói bột nêm vào b) Lấy mẫu: Bột mì sau xay xong, trộn đều, đem trải tiến hành lấy mẫu: trải bột thành hình chữ nhật, chia hình chữ nhật làm phần, lấy phần, tiếp tục chia phần lấy lại phần,… Tùy theo lượng bột trải thành hình chữ nhật to hay nhỏ mà chia lần, hai lần hay ba lần…, lấy phần lần chia cuối đem cân mẫu, thí nghiệm lượng bột nên ta chia hình chữ nhật ban đầu lần, lấy phần, trộn lên sử dụng phần để cân mẫu c) Cân mẫu: Trong mẫu mì ăn liền nguyên tố Fe nguyên tố vi lượng, nguyên tố Na, Ca nguyên tố đa lượng, cần tính toán lượng mẫu cân thích hợp để đo nguyên tố vi lượng nguyên tố đa lượng Ta cân lượng mẫu từ – g Sử dụng cân phân tích số lẻ để cân mẫu Mẫu đựng chén sứ Cân mẫu: Bảng 1: Khối lượng mẫu Mẫu B.1 B.2 B.3 B.4 Khối lượng (gam) 3,55 3,255 3,174 3,385 Xử lý mẫu: Xử lý mẫu thao tác quan trọng thiếu tiến hành phân tích định tính định lượng kim loại phương pháp AAS nói riêng kỹ thuật phân tích nói chung Việc xử lý mẫu sai, kết thu giá trị, không đáng tin cậy Mục đích việc xử lý mẫu nhằm tách tạp chất, làm giàu mẫu (nếu cần), đưa mẫu trạng thái thuận lợi cho việc phân tích Để phân tích nguyên tố kim loại có mặt mẫ AAS, trước hết kim loại phải dạng ion tan Mặt khác, kim loại tồn mẫu thực phẩm dạng phức chất hữu Do mục đích việc xử lý mẫu giải phóng kim loại khỏi phức chất đưa trạng thái ion tan dung dịch Hầu hết nguyên tố kim loại phân tích phương pháp AAS phải tồn dạng muối acid 1.1 Dụng cụ: − Cân phân tích − Chén sứ − Bếp điện (bếp cách cát) Trang 12 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm − Lò nung − Bình định mức − − − − 1.2 Hóa chất: Nước cất HNO3 1N (hay HNO3 đậm đặc) Dung dịch LaCl3 1%: 11.7g La2O3 + 50ml HCl định mức 1000ml Dung dịch CsCl 10%: 12.7g CsCl định mức 100ml 1.3 Cách tiến hành: a) Than hóa: Đặt chén sứ đựng mẫu lên bếp điện gia nhiệt từ từ để chén sứ không bị vỡ Đặt bếp điện nung cho mẫu bay hết khói không đem vào lò nung nhiễm sang mẫu khác (do lò nung nung nhiều mẫu khác nhau), khói bốc CO2 Nếu không than hóa trước tro hóa mà tro hóa từ đầu, cho vào lò nung có nhiệt độ cao, phản ứng cháy xảy mãnh liệt, CO2 thoát nhiều làm mẫu b) Tro hóa: Khi mẫu hết bốc khói chuyển mẫu vào lò nung, nung 525oC, lưu ý bật lò nung trước nửa tiếng để lò đạt nhiệt độ yêu cầu đặt chén vào nung Thời gian nung – (không giờ, lâu kim loại bị bay theo) Sau nung mẫu trắng, chuyển mẫu để nguội nhiệt độ phòng (tránh làm bay tro mẫu) Đối với mẫu tro xám đen (còn C), ta lấy thấm ướt tro 0,5 – ml HNO 3, sau đặt lên bếp điện cho khô hết khói, chuyển vào lò nung 525 oC từ – (bước nên hạn chế K dễ bị mất) c) Hòa tan mẫu: Hòa tan tro với ml HNO3 1N, đun nhẹ bếp điện – 10 phút cho phản ứng diễn nhanh để mẫu tan hoàn toàn Sử dụng HNO3 hòa tan tro để đảm bảo tro tan hoàn toàn mẫu có oxit kim loại không tan nước Sau mẫu tan hoàn toàn chuyển vào bình định mức 50 ml, dùng HNO 1N tráng chén hai lần, sau định mức lên 50 ml HNO 1N, ta có dung dịch A Khi chuyển vào bình định mức phải lọc qua giấy lọc vì: − Ống hút mẫu để phân tích quang phổ có đường kính nhỏ, cặn bẩn lại làm nghẹt lọc − Khi đo quang phổ hấp thu hay phát xạ, cặn bẩn hấp thu ánh sáng làm sai lệch kết điều kiện đo mẫu chuẩn không giống d) Pha dung dịch chuẩn: − Hóa chất:  Chuẩn mẹ 1000 ppm  Chuẩn 100 ppm Trang 13 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm Dung dịch LaCl3 1% : 11,7g La2O3 50 ml HCl định mức 1000 ml  Dung dịch CsCl 10% : 12,7g CsCl định mức 100 ml − Từ dung dịch chuẩn mẹ 1000 ppm pha từ tinh thể đem pha chuẩn 100 ppm, từ chuẩn pha tiếp chuẩn nhỏ hơn, làm để tránh hư chuẩn mẹ bị nhiễm trình pha loãng − Trong thí nghiệm ta pha dung dịch chuẩn từ dung dịch chuẩn 100 ppm − Lần lượt pha dung dịch chuẩn theo tỉ lệ bảng sau:  Bảng 2: Chuẩn Ca (pha LaCl3 0,1%) STT bình 50ml định mức Nồng độ (Cppm) 1 V(ml) Ca 100ppm V(ml) LaCl3 1% 5 5 Nước cất Định mức đến vạch Dung dịch LaCl3 mẫu 0,1% (nền mẫu đo Ca có LaCl 0,1%) Do Ca thường tồn dạng phức với P nên ta cho LaCl vào thay Ca tạo phức với P để giải phóng Ca thành dạng tự Bảng 3: Chuẩn Fe STT bình định mức 100ml Nồng độ (Cppm) V(ml) Fe 100ppm 0,5 2,5 5 Nước cất Định mức đến vạch Bảng 4: Chuẩn Na (pha CsCl 0,5%) STT bình định mức 100ml Nồng độ (Cppm) V(ml) Na 100ppm Vml CsCl 10% 5 5 Nước cất Định mức đến vạch Trang 14 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm Dung dịch CsCl mẫu 0,5% (nền mẫu đo Na có CsCl 0,5%) CsCl cho vào để tránh ion hóa Na Cs bị ion hóa trước La Cs có mặt mẫu đóng vai trò chất kích thích quang Do mẫu lúc có nhiều nguyên tố kim loại, nguyên tử hoá mẫu lửa, nhiều ion khác Ca Na bị kích thích, làm giảm độ hấp thu hay độ phát xạ Ca Na Để hạn chế ảnh hưởng nguyên tố đến độ hấp thu hay độ phát xạ Na, Ca người ta sử dụng chất kích thích quang chất có khả làm giảm độ hấp thu nguyên tố đó, làm bật Ca Na lên Các bước tiến hành: − Đổ chuẩn betcher nhỏ để sử dụng, không cho pipet vào bình đựng chuẩn để tránh hư chuẩn − Tráng pipet dung dịch chuẩn − Lấy chuẩn 100 ppm cho vào bình định mức − Cho chất hỗ trợ (CsCl hay LaCl3) − Định mức nước cất đến vạch Đối với trường hợp Fe ta pha chuẩn ppm ppm trước pha thành chuẩn 0,5 ppm 2,5 ppm Khi xây dựng đường chuẩn tốt điểm, điều kiện không cho phép nên thí nghiệm xây dựng đường chuẩn qua điểm Đối với chất có khoảng nồng độ định để đường chuẩn tuyến tính, nên ta phải chọn nồng độ chuẩn thích hợp để đường chuẩn tuyến tính kết xác Trong thí nghiệm ta có khoảng nồng độ chất sau:  Ca ≤ 10 ppm  Na ≤ ppm  Fe ≤ ppm e) Pha loãng mẫu: Cần ước tính sơ hàm lượng nguyên tố mẫu để pha loãng trước đo đường chuẩn thu giới hạn khoảng nồng độ định, nồng độ nguyên tố cấn phân tích nằm vùng giới hạn đường chuẩn, kết thu không xác Mẫu trước pha loãng phải đem lọc để tách cặn có lẫn mẫu Chú ý sau đổ mẫu phải tráng bình định mức, sau lọc phải tráng giấy lọc phễu lọc để tránh mẫu Pha loãng mẫu tương tự pha chuẩn  Đo Na: pha loãng mẫu 250 lần  Đo Ca: pha loãng mẫu 10 lần  Đo Fe: không pha loãng Làm mẫu trắng song song với lượng thuốc thử giống hệt nhưhg diện mẫu phân tích Kỹ thuật phân tích máy AAS: Trang 15 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm 1.1 Đo phổ hấp thu nguyên tử: a) Nguyên tắc: Mẫu nguyên tử hóa lửa C 2H2 – không khí nén (≈ 2300oC) C2H2 – N2O (≈ 3000oC) Ở nhiệt độ này, điện tử hóa trị số nguyên tố không bị kích thích lên mức lượng cao Vì ta cung cấp nguồn xạ bên vào, e- hấp thu lượng chuyển lên mức lượng cao Đo cường độ (của nguồn xạ bên ngoài) bước sóng cộng hưởng đặc trưng nguyên tố, ta tính hàm lượng nguyên tố có dung dịch đem phân tích b) Các bước đo phổ hấp thu (Ca, Fe) máy SpectrAA - 200: − Mở máy, để ổn định 15 – 30 phút − Lập chương trình đo:  Tên mẫu  Chọn nguyên tố cần đo  Chọn chế độ hấp thu  Chọn bước sóng (Ca λ = 422,67nm Fe λ = 248,33nm)  Đặt vị trí đèn cường độ đèn  Thời gian hút mẫu  Thời gian đo số lần đo lặp lại  Nồng độ dung dịch chuẩn  Ký hiệu dung dịch đem đo − Mở đèn cathode, tối ưu hóa vị trí đèn đầu đốt (để ổn định phút) − Mở hốt hút khí độc, mở không khí nén, mở khí C2H2 − Bật lửa để ổn định vài phút trước đo − Tiến hành đo chuẩn, mẫu trắng mẫu phân tích 1.2 Đo phổ phát xạ nguyên tử: a) Nguyên tắc: Mẫu nguyên tử hóa lửa C2H2 – không khí nén (≈ 2300oC) Nhiệt độ đủ kích thích điện tử hóa trị số nguyên tử hóa trị số nguyên tố Na, K, Li,… (nguyên tố có nhiệt độ hóa thấp) di chuyển lên mức lượng cao (trạng thái kích thích) Theo quy luật phân bố mức Trang 16 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm lượng, trạng thái kích thích không bền, e- có khuynh hướng quay trạng thái (trạng thái bền) phát xạ đặc trưng Đo cường độ xạ ta tính hàm lượng nguyên tố có dung dịch phân tích b) Các bước đo phát xạ (Na) máy SpectrAA 200: − Mở máy, để ổn định 15 – 30 phút − Lập chương trình đo:  Tên mẫu  Chọn nguyên tố cần đo  Chọn chế độ phát xạ  Chọn bước sóng (Na λ = 589,0nm)  Thời gian hút mẫu  Thời gian đo số lần đo lặp lại  Nồng độ dung dịch chuẩn  Ký hiệu dung dịch đem đo − Mở hốt hút khí độc, mở không khí nén, mở khí C2H2 − Bật lửa để ổn định vài phút trước đo − Đưa dung dịch chuẩn 5ppm vào máy để dò tìm bước sóng − Tiến hành đo chuẩn, mẫu trắng mẫu phân tích VI KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: Fe 0.5 2.5 Độ hấp thu chuẩn Độ hấp thu mẫu 0.036 0.0784 0.1917 0.362 0.0793 0.0756 0.0744 0.0814 Ca Độ hấp thu chuẩn Độ hấp thu mẫu 0.1764 0.2616 0.0362 0.0607 0.0575 0.0662 0.053 Na Độ phát xạ Độ phát xạ chuẩn mẫu 0.0293 0.0771 Trang 17 0.0744 0.0752 TN phaân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm 0.1119 0.0732 0.0735 VII XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: − Từ nồng độ chuẩn độ hấp thu chuẩn ta dựng đường chuẩn − Từ độ hấp thu mẫu, dóng lên đường chuẩn ta tìm nồng độ mẫu − Hàm lượng Fe mẫu phân tích: Sốđo máy (ppm) × Vđm × f KQ(mg/ kg) = Lượngcân (g) − Hàm lượng Ca, Na mẫu phân tích: Sốđo máy (ppm) × Vđm × f KQ(%) = × 10− Lượngcân (g) VIII KẾT QUẢ TÍNH TOÁN Trang 18 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm Trang 19 TN phân tích Khoá Mẫ ng u B.1 B.2 Fe B.3 B.4 B.1 Ca Na B.2 B.3 B.4 B.1 B.2 B.3 B.4 Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm Lượng cân 3.550 3.255 3.174 3.385 3.550 3.255 3.174 3.385 3.550 3.255 3.174 3.385 Tổng Vđm 100 100 100 100 50 Hệ số pha loãng f 1 1 10 Số đo máy, ppm (mg/l) 1.0118 0.9637 0.9481 1.0931 1.435 50 10 50 10 50 10 100 250 100 250 100 250 100 250 hàm lượng khoáng Hàm lượng khoaùng 28.5014 29.6068 (mg/kg) 29.8708 32.2925 0.0202 1.3601 1.5634 1.2548 2.8649 2.9028 2.8084 2.8225 mẫu mì ăn liền Trang 20 0.0209 0.0246 0.0185 2.0175 2.2295 2.2120 2.0846 (%) Trung bình 30.0679 0.0211 (%) 2.1359 2.1600 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm IX NHẬN XÉT: Vấn đề 1: Các yếu tố ảnh hưởng đến quang phổ hấp thu phát xạ nguyên tử lửa Đèn đốt: Ngọn lửa đốt loại đèn thích hợp, tùy tượng khảo sát Hai loại đèn thường dùng: a) Đèn đốt toàn diện: − Dung dịch mẫu đốt trực tiếp lửa − Đầu B đèn có áp suất đầu C, tạo lực hút dung dịch mẫu lên Đèn có đặc điểm: − Ngọn lửa nhỏ sáng, dễ tăng cường độ phát xạ hệ thống kính hội tụ − Lượng mẫu đưa nhiều vào lửa − Không gây nổ − Do đó, loại đèn thường dùng máy quang phổ phát xạ lửa Tuy nhiên, lượng mẫu đưa trực tiếp vào lửa, với hạt khác kích thước, đưa vào với vận tốc khác nhau, gây tính hiệu ổn định b) Đèn đốt trộn trước: − Dung dịch mẫu hút lên trộn trước với nhiên liệu chất oxy hóa buồng C Những hạt có kích thước lớn bị loại chỗ thoát A Đèn có đặc điểm: − Ngọn lửa có kích thước lớn: bề rộng 10 – 20cm, bề dày – 2mm, làm tăng khả hấp thu xạ tới nguyên tử mẫu dạng Mo lửa (tương tự với trường hợp chậu đo có bề dày b lớn) − Hạt mẫu có kích thước tạo tín hiệu ổn định − Tuy nhiên, đèn dễ gây tượng nổ cháy buồng C Đèn thường dùng máy quang phổ hấp thu lửa Nhiên liệu: − Nhiên liệu chất oxy hóa chọn theo yêu cầu nhiệt độ chất dung dịch khảo sát Tùy theo hỗn hợp dùng, có nhiệt độ khác N* − Tỉ số tăng theo nhiệt độ, đó: N  Với phương pháp phát xạ, cần tăng N * nên chọn hỗn hợp có nhiệt độ cao, thường dùng acetylen với không khí hay oxy Tuy nhiên, mẫu dễ bị ion hóa (nhóm kiềm hay kiềm thổ) dùng hỗn hợp có nhiệt độ cháy thấp propan hay butan với không khí  Với phương pháp hấp thu, thường chọn hỗn hợp có nhiệt độ thấp Tuy nhiên, với hợp chất trơ Al 2O3 cần dùng hỗn hợp khí có nhiệt độ cao acetylen N 2O Không dùng hỗn hợp O2 C2H2 gây cháy nổ Trang 21 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm − Để có lửa ổn định, lưu lượng áp suất nhiên liệu đưa vào đèn phải kiểm soát điều chỉnh đến trị số thích hợp Ngọn lửa: − Các trạng thái chuyển hóa mẫu tùy thuộc vào vùng lửa:  Vùng (1) (3) nhiệt độ  Vùng (3) gây tượng thăng hoa biến phần mẫu thành dạng nguyên tử khí  Vùng (1) dễ gây tượng oxy hóa  Vùng (2) nhiệt độ cao gọi vùng phản ứng, có tượng nguyên tử hóa mẫu − Tùy theo chất cấu tử khảo sát, độ hấp thu hay phát xạ thay đổi vùng Thông thường, độ phát xạ tăng từ vùng (3) sang vùng (2) bị giảm vùng (1) Dung dịch khảo sát: Dung dịch khảo sát gây ảnh hưởng phép đo qua yếu tố sau: a) Dung môi: − Nước: cần cung cấp lượng trình chuyển hóa nên tượng thường xảy chậm, phép đo nhạy − Hữu cơ: trình chuyển hóa có phản ứng đốt cháy chất hữu sinh nhiệt nên thường xảy nhanh Ngoài ra, cách chiết cấu tử khảo sát sang dung môi hữu với thể tích nhỏ, làm tăng nồng độ mẫu, làm tăng độ nhạy − Dung môi thường dùng phép hấp thu nguyên tử metylisobutyl ceton (MIBK) tăng tín hiệu từ đến lần so với dung môi nước b) Dạng anion liên kết: − Lực nối cation khảo sát với anion ảnh hưởng đến thăng hoa mẫu Lực bền, thăng hoa khó − Những acid dùng hòa tan mẫu tạo dạng liên kết tương ứng với cấu tử khảo sát Do đó, tùy loại acid gây ảnh hưởng đến độ hấp thu − Để giảm ảnh hưởng này, dùng hai cách sau:  Tạo phức bền với cation khảo sát, loại liên kết khác  Thêm vào mẫu nguyên tố có khả kết hợp bền với anion gây ảnh hưởng c) Sự ion hóa: Trong trình chuyển hóa mẫu, phần nhỏ nguyên tử mẫu bị ion hóa, tượng tăng cấu tử khảo sát dễ bị ion hóa hay nhiệt độ đèn đốt cao Sự ion hóa tạo xạ ký sinh, đồng thời làm giảm lượng nguyên tử hóa bị kích thích làm giảm độ phát xạ d) Sự cộng hưởng: Trang 22 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm Những nguyên tố phát xạ có λ gần Ca, Na, độ đơn sắc kính lọc nên độ phát xạ nguyên tố bị cộng hưởng độ phát xạ nguyên tố khác Loại ảnh hưởng cách thêm vào chuẩn lượng cấu tử ảnh hưởng tương tự mẫu e) Hiện tượng tự hấp thu: Bức xạ phát nguyên tử kích thích trở trạng thái bản, bị hấp thu nguyên tử chưa bị kích thích hay trở trạng thái Kết cường độ phát xạ hay hấp thu bị giảm Hiện tượng thường xảy với dung dịch có nồng độ cao Vấn đề 2: Các sai số xảy trình làm thí nghiệm − Quá trình xay nghiền mẫu chưa đồng → kết tính toán không mang đặc trưng toàn mẫu − Khi chuyển tro từ chén nung vào bình định mức bị thất thoát − Sai số trình pha dung dịch chuẩn pha loãng mẫu cân, đo chưa xác Vấn đề 3: Các phương pháp vô hóa mẫu Phương pháp khô: Phá mẫu phương pháp khô dùng nhiệt độ cao để phá mẫu Quá trình gồm giai đoạn: − Than hóa: mục đích trình than hóa làm bốc nước, chuyển chất hữu thành dạng C CO Ngoài trình than hóa không hoàn toàn còn chất hữu chưa bị phân hủy hết hay tạo hợp chất hữu có dạng: Do cho HNO3 vào hòa tan hòa tan phần khoáng Vì để tách triệt để kim loại khỏi mẫu đưa dạng ion tan phải tiến hành giai đoạn giai đoạn tro hóa − Tro hóa: mục đích trình tro hóa phân hủy toàn chất hữu có mẫu, giải phóng kim loại dạng tự hay muối kim loại Đối với chất khó cháy phải sử dụng chất trợ cháy Mg(NO3)2 Phương pháp ướt: Dùng acid để phá mẫu, đồng thời chuyển kim loại thành dạng ion tan Các loại acid sử dụng phương pháp ướt: Trang 23 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm − H2SO4: đóng vai trò phân hủy hợp chất hữu acid có khả đốt cháy chất hữu − HCl, HNO3, HClO4, H2O2: acid có vai trò xúc tiến cho phản ứng nhanh có khả cắt mạch phân tử Việc chọn phương pháp phá khô hay phá ướt phải tùy thuộc vào đặc tính vật liệu Trong ta sử dụng phương pháp khô để tro hóa mẫu Vấn đề 4: Sự nhiễu quang phổ nguyên tử Cả phương pháp AAS AES phụ thuộc vào lượng chất tồn dạng nguyên tử tự pha khí Có dạng phố biến nhiễu làm giảm nồng độ nguyên tử pha khí dạng tự là: ion hóa tạo thành phân tử Chú ý phân bố nguyên tử pha khí tính chất vật lý phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Sự phân bố tác động đến tín hiệu phân tích, nhiễu hóa học Nồng độ mẫu xác định từ đường chuẩn sau đo độ hấp thu (hay phát xạ) chất chuẩn biết trước trước nồng độ Để giảm khác chuẩn mẫu, thuốc thử cho vào để làm giảm nhiễu hóa học phải cho vào chuẩn vào mẫu Ngăn cản ion hóa: Bởi mẫu thường chất lỏng chất rắn, mẫu phải hóa nguyên tử hóa nguồn nhiệt độ cao lửa, lò graphite plasma Môi trường nhiệt độ cao làm ion hóa nguyên tử phân tích Sự ion hóa ngăn chặn việc thêm vào nguồn electron, thay đổi trạng thái cân chất phân tích từ dạng ion thành dạng nguyên tử Analyte < > Analyte+ + eCesium and potassium tác nhân chống ion hóa thường thêm vào dung dịch phân tích Những nguyên tử dễ dàng bị ion hóa tạo lượng lớn electron tự lửa hay plasma Ngăn cản tạo thành dạng bền: Một số nguyên tố tạo thành hợp chất bền không bị nguyên tử hóa lửa hay plasma Một ví dụ có mặt phosphat tác động tới kết đo calcium tạo thành dạng phosphat calcium bền: CaCl2 (aq) + PO43- (aq) > Ca3(PO4)2 (s) + Cl- (aq) Vieäc tạo thành hợp chất bền ngăn cản làm giảm cách thêm vào tác nhân giải phóng Trong phép đo calcium, thêm lanthanum vào dung dịch mẫu (và chuẩn), kết hợp với phosphate tạo thành LaPO bền Nhờ đó, hạn chế tác nhân gây nhiễu phosphat Trang 24 TN phân tích Xác định hàm lượng khoáng thực phẩm Vấn đề 5: Nguồn kích thích ICP (Inductively - Coupled Plasma) Bộ phận nguyên tử hóa việc sử dụng lửa lò graphite sử dụng ICP Một ICP nguồn kích thích có nhiệt độ cao (7000 – 8000K), có hiệu việc desolvate, hóa hơi, kích thích ion hóa nguyên tử Sự nhiễu phân tử giảm cách đáng kể cách sử dụng nguồn không bị khử hoàn toàn Nguồn ICP thường sử dụng để kích thích nguyên tử quang phổ phát xạ nguyên tử để ion hóa nguyên tử quang phổ phát xạ nguyên tử quang phổ khối Mẫu phun sương cho vào dòng khí tạo plasma, thường Ar Đèn plasma làm ống thạch anh đồng trục Ống bên chứa mẫu dạng aerosol khí Ar, ống chứa dòng khí để làm mát ống Một máy phát RF (radiofrequency) (thường 1-5 kW @ 27 MHz) tạo môt dòng dao động cuộn cảm ứng bao quanh ống Cuộn cảm ứng tạo vùng từ trường dao động Vùng từ trường thiết lập dòng dao động ion electron khí cung caáp (Ar) Trang 25 ... ánh sáng đám nguyên tử cần phân tích − Nguồn sáng thường sử dụng đèn cathode lõm (Hollow cathode lamp) có cathode làm kim loại tinh khiết nguyên tố với cấu tử khảo sát, anode làm tungsten Trang... lẻ để cân mẫu Mẫu đựng chén sứ Cân mẫu: Bảng 1: Khối lượng mẫu Mẫu B.1 B.2 B.3 B.4 Khối lượng (gam) 3,55 3,255 3,174 3,385 Xử lý mẫu: Xử lý mẫu thao tác quan trọng thiếu tiến hành phân tích định