(phương pháp 2)
3.5.2.1 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất
Hệ thống máy ICP – OES
Cân phân tích
Bếp điện
Pipet
Bình định mức
Dung dịch chuẩn Pb, Cd 1.000 ppm (Merck)
Dung dịch HCl, HNO3 (Merck)
Nước cất 2 lần khử ion
3.5.2.2 Chuẩn bị các dung dịch chuẩn
Chuẩn bị các dung dịch chuẩn Pb, Cd trung gian: từ dung dịch chuẩn Pb và Cd 1.000 ppm pha các dung dịch trung gian có nồng độ 50 ppm, 5 ppm.
Xây dựng các dung dịch chuẩn làm việc: các dung dịch chuẩn làm việc có nồng độ 0; 0,1; 0,3; 0,5; 1 ppm từ dung dịch chuẩn 5 ppm.
3.5.2.3 Chuẩn bị mẫu
Cân khoảng 2 g mẫu cho vào cốc thủy tinh, thêm 20 mL hỗn hợp acid mạnh HCl : HNO3 (3:1) ngâm trong qua đêm.
Đun hỗn hợp trên bếp điện khoảng 30 phút để đuổi hết acid.
Dịch chiết được chuyển bình định mức 100 mL và lọc sạch và phân tích bằng hệ thống ICP-OES.
Thực hiện quá trình trên đối với mẫu có thêm chuẩn 0,1 ppm để xác định hiệu suất thu hồi của phương pháp.
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
33
3.5.2.4 Điều kiện phân tích
Tốc độ bơm: 45 rpm (round per minute-vòng trên phút)
Công suất nguồn RF (nguồn phát bức xạ radio): 1100 W
Đường kính ống: 2 mm
Định hướng Torch: Axial
Tốc độ hơi plasma: 12 L/phút
Tốc độ dòng hơi Argon: 0,6 L/phút hoặc 0,22 MPa
Tốc độ hơi phụ trợ: 0,5 L/phút
Thời gian thổi mẫu: 45 giây
Chế độ buồng phun hơi (spray): xoáy
Thời gian chạy giữa các mẫu: 10 giây
3.5.2.5 Tiến hành thí nghiệm
Tiêm lần lượt các dung dịch chuẩn làm việc, các dung dịch mẫu đã chuẩn bị vào hệ thống ICP-OES để định lượng và tính toán hiệu suất thu hồi của phương pháp.
3.5.2.6 Tính toán kết quả
Công thức tính toán
Hiệu suất thu hồi của phương pháp được tính theo công thức:
100 C C 100 C C C % H đo ) đo ( c đo c m
Hàm lượng Pb và Cd trong mẫu được tính theo công thức:
a m V C ' C đm Trong đó:
H%: hiệu suất thu hồi của phương pháp (%)
Cm+c: hàm lượng Pb (hoặc Cd) trong mẫu được thêm chuẩn (ppm) C: giá trị hàm lượng Pb (hoặc Cd) tính từ đường chuẩn (ppm)
Cc(đo): hàm lượng trung bình của chuẩn Pb ( hoặc Cd) được thu hồi (ppm) Cđo: là hàm lượng Pb (hoặc Cd) trong chuẩn 0,1 ppm đo được (ppm) C’: hàm lượng Pb (hoặc Cd) trong mẫu cà phê (ppm)
Vđm: thể tích định mức (mL), Vđm = 100 mL m: khối lượng mẫu cà phê (g)
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
34 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ 4.1 Thẩm định phương pháp HPLC và xác định hàm lượng caffeine 4.1.1 Thẩm định phương pháp 4.1.1.1 Độ lặp lại
Kết quả khảo sát độ lặp của phương pháp được trình bày ở bảng sau Bảng 4.1 Kết quả khảo sát độ lặp lại
Số lần đo Thời gian lưu (phút) Diện tích đỉnh (đvdt)
1 5,588 69,547 2 5,542 68,723 3 5,541 69,011 4 5,550 68,556 5 5,513 69,253 Trung bình 5,547 69,014 SD 0,027 0,396 RSD (%) 0,487 0,574 Nhận xét:
Phương pháp có độ lệch chuẩn tương đối RSD = 0,574% (< 2%), như vậy độ lặp lại của phương pháp ổn định.
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
35
4.1.1.2 Hiệu suất thu hồi
Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi được trình dưới đây.
Điểm chuẩn 0,5 ppm:
Bảng 4.2 Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi tại điểm chuẩn 0,5 ppm Sm+c (ppm) Sm (ppm) Sc(đo) (ppm) Sđo (ppm) H% (%) RSD (%) 83,003 69,547 13,763 14,754 93,283 1,671 82,342 68,723 83,012 69,011 82,554 68,556 82,977 69,253 Nhận xét:
Hiệu suất thu hồi ở điểm nồng độ 0,5 ppm là 93,283% đã đạt yêu cầu.
Điểm chuẩn 4 ppm
Bảng 4.3 Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi tại điểm chuẩn 4 ppm Sm+c (ppm) Sm (ppm) Sc(đo) ppm) Sđo (ppm) H% (%) RSD (%) 180,456 69,547 111,666 118,102 94,550 0,630 181,057 68,723 180,328 69,011 181,005 68,556 180,555 69,253 Nhận xét:
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
36
Điểm chuẩn 10 ppm
Bảng 4.4 Kết quả sát hiệu suất thu hồi tại điểm chuẩn 10 ppm Sm+c (ppm) Sm (ppm) Sc(đo) ppm) Sđo (ppm) H% (%) RSD (%) 351,231 69,547 282,825 300,411 94,149 0,250 351,987 68,723 352,510 69,011 351,875 68,556 351,596 69,253 Nhận xét:
Hiệu suất thu hồi ở điểm nồng độ 10 ppm là 94,146% đã đạt yêu cầu.
Kết luận:
Hiệu suất thu hồi được khảo sát ở 3 điểm nồng độ 0,5; 4; 10 ppm đều đạt hiệu suất cao trên 90% so với yêu cầu. Vậy phương pháp khảo sát có hiệu suất thu hồi cao.
4.1.1.3 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng
Kết quả khảo sát LOD và LOQ được trình bày dới đây Bảng 4.5 Kết quả khảo sát LOD và LOQ STT C (ppm) S/N LOD LODtb LOQ 1 0,5 65,411 0,092 0,093 0,279 2 0,5 63,959 0,094 3 0,5 64,025 0,090 4 0,5 63,761 0,094 5 0,5 63,815 0,094 Nhận xét:
Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp thấp: LOD = 0,093 ppm (< 0,1 ppm) và LOQ = 0,279 ppm.
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
37
4.1.1.4 Khoảng tuyến tính
Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính được được trình bày dưới đây. Bảng 4.6 Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính
Nồng độ C (ppm) Thời gian lưu Diện tích đỉnh (đvdt)
0,5 5,693 14,754 2 5,612 58,231 4 5,723 118,102 6 5,623 176,003 8 5,604 235,780 10 5,568 300,411
Đồ thị minh họa minh họa tính tuyến tính của phương pháp
Hình 4.1Đồ thị minh họa tính tuyến tính của phương pháp
Nhận xét:
Hệ số tương quan R2 = 0,9997 nên quy trình định lượng caffeine đảm bảo tính tuyến tính trong khoảng nồng độ khảo sát.
Kết luận chung:
Kết quả khảo sát độ lặp lại, hiệu suất thu hồi, giới phát hiện, giới hạn định lượng và khoảng tuyến tính như sau:
Độ lặp lại RSD = 0,578% (< 2%)
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
38
Giới hạn phát hiện thấp nhỏ hơn 0,1 ppm: LOD = 0,093 ppm
Giới hạn định lượng thấp: LOQ = 0,279 ppm
Tính tuyến tính cao với R2 = 0,9997 (0,99 ≤ R2 ≤ 1)
Quy trình định lượng caffeine trong cà phê bằng HPLC đạt yêu cầu về độ lặp lại, hiệu suất thu hồi, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và khoảng tuyến tính.
4.1.2 Xác định hàm lượng caffeine
Kết quả xác định hàm lượng caffeine được trình bày dưới đây. Bảng 4.7 Kết quả khảo sát hàm lượng caffeine
Mẫu Khối lượng m(g) Diện tích đỉnh (đvdt) Hàm lượng Caffeine trong cà phê C’ (ppm) Mẫu 1 0,2583 162,906 21.277,58 Mẫu 2 0,2581 155,788 20.371,95 Mẫu 3 0,2561 140,234 18.504,49 Mẫu 4 0,2531 160,123 21.347,29 Mẫu 5 0,2598 134,400 17.490,38 Mẫu 6 0,2510 160,357 21.557,77 Mẫu 7 0,2538 150,795 20.063,04 Mẫu 8 0,2505 180,52 24.291,42 Mẫu 9 0,2511 153,367 20.621,27 Mẫu 10 0,2594 185,600 24.113,34 Mẫu 11 0,2544 188,383 24.952,83 Mẫu 12 0,2557 145,086 19.166,99 Mẫu 13 0,2513 200,477 26.868,28 Mẫu 14 0,2527 200,111 26.671,94 Mẫu 15 0,2554 140,878 18.637,43 Nhận xét:
Hàm lượng caffeine trong 15 mẫu cà phê được khảo sát đều khá cao (lớn hơn 10.000 ppm), trong đó mẫu 13 có hàm lượng caffeine cao nhất là 26.868,28 ppm và mẫu 5 có hàm lượng caffeine thấp nhất là 17.490,38 ppm.
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
39
4.2 Xác định hàm lượng Pb, Cd bằng phương pháp ICP-OES (phương pháp 2) (phương pháp 2)
4.2.1 Xác định hàm lượng Pb
Kết quả khảo sát hàm lượng Pb được trình bày dưới đây Bảng 4.8 Kết quả xây dựng đường chuẩn Pb Nồng độ C (ppm) Cường độ tín hiệu I (đvcđ) 0 10,5 0,1 381,9 0,3 1098,6 0,5 1869,8 1,0 3726,9
Đồ thị minh họa kết quả xây dựng đường chuẩn Pb
y = 3720.1x + 3.8892 R2 = 0.9999 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 nồng độ C (ppm) cư ờ n g đ ộ tín h iệ u I (đ vcđ)
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
40
Bảng 4.9 Kết quả xác định hàm lượng Pb trong cà phê Mẫu m (g) Cm+c (ppm) Cm (ppm) C’ (ppm) Cc(đo) (ppm) C(đo) (ppm) H% (%) RSD (%) 1 2,0003 0,0954 0,0006 0,03 0,0927 0,1016 91,24 3,128 2 2,0012 0,0956 0,0005 0,025 3 2,0016 0,0894 0,0002 0,01 4 2,0064 0,0965 0,0004 0,0199 5 2,0063 0,0957 0,0009 0,0449 6 2,0038 0,0928 0,0009 0,0449 7 2,0013 0,0942 0,0002 0,01 8 2,0049 0,0960 0,0007 0,0349 9 2,0032 0,0896 0,0008 0,0399 10 2,0066 0,0927 0,0005 0,0249 11 2,0037 0,0960 0,0005 0,025 12 2,0070 ,0927 0,0007 0,0349 13 2,0006 0,0875 0,0002 0,01 14 2,0041 0,0954 0,0003 0,015 15 2,0058 0,0892 0,0002 0,01 Trong đó:
m: khối lượng cà phê (g)
H%: hiệu suất thu hồi của phương pháp (%)
Cm+c: là hàm lượng Pb trong mẫu được thêm chuẩn (ppm) C: là giá trị hàm lượng Pb tính từ đường chuẩn (ppm)
Cc(đo): là hàm lượng trung bình của chuẩn Pb được thu hồi (ppm) Cđo: là hàm lượng Pb trong chuẩn 0,1 ppm đo được (ppm)
C’: hàm lượng Pb trong mẫu cà phê (ppm) Nhận xét:
Hàm lượng Pb trong các mẫu cà phê đã khảo sát đều thấp hơn giới hạn cho phép,giới hạn cho phép của QCVN 8-2:2011/BYT là 2 ppm. Hiệu suất thu hồi của phương pháp cao 91,24 % với RSD = 3,128 %.
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
41
4.2.2 Xác định hàm lượng Cd
Kết quả khảo sát hàm lượng Cd được trình bày dưới đây: Bảng 4.10 Kết quả xây dựng đường chuẩn Cd
Nồng độ C (ppm) Cường độ tín hiệu I (đvcđ) 0 102,7 0,1 811,8 0,3 2120,9 0,5 3501,5 1,0 6949,7
Đồ thị minh họa kết quả xây dựng đường chuẩn Cd
y = 6836x + 99.65 R2 = 0.9999 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 nồng độ C (ppm) cư ờn g đ ộ tín h iệu I (đ v cđ )
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
42 Bảng 4.11 Kết quả xác định hàm lượng Cd Mẫu m (g) Cm+c (ppm) Cm (ppm) C’ (ppm) Cc(đo) (ppm) C(đo) (ppm) H% (%) RSD (%) 1 2,0003 0,0922 0,0004 0,02 0,0889 0,1042 85,32 3,262 2 2,0012 0,0882 0,0003 0,015 3 2,0016 0,0858 0,0002 0,01 4 2,0064 0,0958 0,0003 0,015 5 2,0063 0,0901 0,0008 0,0399 6 2,0038 0,0909 0,0002 0,01 7 2,0013 0,0861 0,0003 0,015 8 2,0049 0,0885 0,0006 0,0299 9 2,0032 0,0870 0,0002 0,01 10 2,0066 0,0876 0,0003 0,015 11 2,0037 0,0872 0,0005 0,025 12 2,0070 0,0915 0,0006 0,0299 13 2,0006 0,0908 0,0007 0,035 14 2,0041 0,0855 0,0005 0,0249 15 2,0058 0,0924 0,0004 0,0199 Trong đó:
m: khối lượng cà phê (g)
H%: hiệu suất thu hồi của phương pháp (%)
Cm+c: là hàm lượng Cd trong mẫu được thêm chuẩn (ppm) C: là giá trị hàm lượng Cd tính từ đường chuẩn (ppm)
Cc(đo): là hàm lượng trung bình của chuẩn Cd được thu hồi (ppm) Cđo: là hàm lượng Cd trong chuẩn 0,1 ppm đo được (ppm)
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
43 Nhận xét:
Nhìn chung, hàm lượng Cd trong các mẫu cà phê đã khảo sát đều thấp hơn giới hạn cho phép,giới hạn cho phép của QCVN 8-2:2011/BYT là 1 ppm. Hiệu suất thu hồi của phương pháp cao H% = 85,32 % với RSD = 3,262 %.
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
44
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1 Kết luận
Sau thời gian 3 tháng thực hiện đề tài “Khảo sát một số độc tố trong cà
phê trên địa bàn quận Ninh Kiều Thành phố Cần Thơ”, đề tài đã tiến hành
khảo sát các chỉ tiêu như hàm lượng caffeine, hàm lượng Pb và hàm lượng Cd trên 15 mẫu cà phê được lấy từ 3 điểm chợ thuộc quận Ninh Kiều Thành phố Cần Thơ. Đồng thời đề tài tiến hành đánh giá phương pháp xác định hàm lượng caffeine bằng phương pháp HPLC và tính toán hiệu suất thu hồi của phương pháp xác định hàm lượng Pb và Cd bằng hệ thống ICP-OES. Qua kết quả phân tích, nhận thấy rằng:
Quy trình định lượng caffeine trong cà phê bằng HPLC đạt yêu cầu về độ lặp lại, hiệu suất thu hồi, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và khoảng tuyến tính. Cụ thể là:
Độ lặp lại RSD = 0,578% (< 2%)
Hiệu suất thu hồi lớn hơn 80% theo quyết định 2002/657/EC
Giới hạn phát hiện thấp nhỏ hơn 0,1 ppm: LOD = 0,093 ppm
Giới hạn định lượng thấp: LOQ = 0,279 ppm
Tính tuyến tính cao với R2 = 0,9997 (0,99 ≤ R2 ≤ 1)
Phương pháp có thể áp dụng rộng rãi để xác định hàm lượng caffeine trong các phòng thí nghiệm.
Hàm lượng caffeine trong 15 mẫu đều cao (lớn hơn 10.000 ppm), trong đó cao nhất là mẫu cà phê ở điểm chợ Trần Việt Châu (26.868,28 ppm) và thấp nhất là mẫu cà phê ở điểm chợ Xuân Khánh (17.490,38 ppm).
Nhìn chung các mẫu cà phê đều bị ô nhiễm kim loại Pb và Cd, tuy nhiên hàm lượng ô nhiễm thấp dưới mức cho phép của QCVN 8-2:2011/BYT (giới hạn cho phép cà phê ô nhiễm Pb là 2 ppm và Cd là 1 ppm).
5.2 Kiến nghị
Vấn đề kiểm tra vệ sinh an toàn thực phẩm để đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng ngày càng quan trọng và cấp bách. Đặc biệt là đối với các sản phẩm được sử dụng phổ biến và ưa chuộng như cà phê. Do đó việc kiểm tra các độc tố trong cà phê là quan trọng, nó góp phần đánh giá chất lượng cà phê.
Do hạn chế về thời gian và điều kiện phòng thí nghiệm nên đề tài chỉ tiến hành nghiên cứu trên một số chỉ tiêu. Ngoài ra, các chỉ tiêu nấm mốc như ochratoxin (A, B, C), aflatoxin B1,…cần được mở rộng nghiên cứu.
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
45
Bên cạnh đó, việc sử dụng các thiết bị phân tích hiện đại hơn như HPLC-MS được xem xét để kết quả phân tích chính xác hơn.
Mở rộng đối tượng nghiên cứu trên các loại cà phê hoà tan hay nước giải khát để cung cấp nhiều thông tin cho người tiêu dùng.
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
46
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu Tiếng Việt
(1) Phạm Luận(1999). Giáo trình những vấn đề cơ sở của các kỹ thuật xử lý mẫu phân tích. Đại học Quốc gia tổng hợp Hà Nội. Trang 22-77.
(2) Phạm Văn Sổ và Bùi Thị Nhu Thuận (1991). Kiểm nghiệm lương thực, thực phẩm. Trường đại học bách khoa Hà Nội. Trang 590-591.
(3) Nguyễn Thị Diệp Chi (2008). Giáo trình kiểm nghiệm thực phẩm và dược phẩm. Bộ môn hoá Đại học Cần Thơ. Trang 1-27.
(4) Nguyễn Thị Diệp Chi (2008). Giáo trình các phương pháp phân tích hiện đại. Bộ môn hoá Đại học Cần Thơ. Trang 1-114.
(5) Phạm Xuân Đà, Lê Thị Hồng Hảo, Trần Cao Sơn và Nguyễn Thành Trung (2010). Thẩm định phương pháp trong phân tích hoá học và vi sinh vật. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật,Hà Nội. Trang 10-59.
(6) Nguyễn Kim Phi Phụng (2007). Các phương pháp cô lập hợp chất hữu cơ. Nhà xuất bả khoa học kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh. Trang 335-451.
(7) Nguyễn Trần Phú (2011). Xác định hàm lượng caffeine trong một số sản phẩm cà phê. Đại học Cần Thơ.
Tài liệu nước ngoài
(8) Reddy, K. J., Kumar, J. R., Ramachandraiah, C., Thriveni, T., and Reddy, A. V. (2007). Spectrophotometric determination of zinc in foods using N-ethyl-3-carbazolecarboxaldehyde-3-thiosemicarbazone: Evaluation of a new analytical reagent. Food Chemistry, 101, 585–591. (9) Janardhan Reddy Koduru & Kap Duk Lee (2013). Evaluation of
thiosemicarbazone derivative as chelating agent for the simultaneous removal and trace determination of Cd(II) and Pb(II) in food and water samples. Food Chemistry 150 (2014) , 1–8.
(10) Abebe Belay, Kassahun Ture, Mesfin Redi and Araya Asfaw (2007). Measurement of caffeine in coffee beans with UV/vis spectrometer. Food Chemistry 108 (2008) 310–315.
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
47 Các trang web (11) http://cfpub.epa.gov/ncea/cfm/recordisplay.cfm?deid=158823#Down load (12) http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Ngo-doc-cadmium-mat-khoang-chat-trong- xuong/20064674/188/ (13) http://www.fao.org/fileadmin/templates/agns/pdf/jecfa/2002-09- 10_Explanatory_note_Heavy_Metals.pdf (14) www.elsevier.com/locate/foodchem
Luận văn tốt nghiệp đại học Huỳnh Thị Cẩm Giang – MSSV: 2111913 Ngành: Hóa phân tích – Khóa: 37
48
PHỤ LỤC
(1) Một số sắc ký đồ thu được qua quá trình xác định hàm lượng caffeine bằng hệ thống HPLC (được đính kèm)
- Sắc ký đồ mô tả hàm lượng caffeine trong các dung dịch chuẩn có nồng độ lần lượt là 0,5; 2; 4; 6; 8; 10 ppm.