Xác Định Kẽm và Cadimi Trong Tỏi và Thuốc Chế Biến Từ Tỏi

Phân tích kẽm và cadimi trong tỏi và các sản phẩm từ tỏi là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng. 56 trang · 2023.

• Tác giả: Nguyễn Thu Hằng
• Người hướng dẫn: GS-TS Phạm Luân
• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Phân Tích Kẽm và Cadimi Trong Tỏi và Sản Phẩm Từ Tỏi Bằng Phương Pháp Phổ Hấp Thụ Nguyên Tử
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về tái và thuốc chữa từ tái
• 1.2. Tính chất sinh học và công dụng
• 1.3. Tính chất lý học
• 1.4. Tính chất hóa học
• 1.5. Tính chất sinh học của kẽm và canxi
• 1.6. Các phương pháp xác định kẽm và canxi
• 1.6.1. Nhóm các phương pháp hóa học
• 1.6.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng
• 1.6.1.2. Phương pháp phân tích thể tích
• 1.6.2. Các phương pháp phân tích điện hóa
• 1.6.2.1. Phương pháp cực phổ
• 1.6.2.2. Phương pháp Von-Ampe hoà tan
• 1.6.3. Các phương pháp phân tích quang học
• 1.6.3.1. Phương pháp phát xạ nguyên tố (AES)
• 1.6.3.2. Phương pháp hấp thụ nguyên tố (AAS)

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Phân Tích Kẽm và Cadimi Trong Tỏi

Phân tích kẽm và cadimi trong tỏi và các sản phẩm từ tỏi là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng. Tỏi không chỉ là một gia vị phổ biến mà còn chứa nhiều hợp chất dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe. Việc xác định hàm lượng kẽm và cadimi trong tỏi giúp đánh giá chất lượng thực phẩm và an toàn sức khỏe. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để phân tích các kim loại nặng trong tỏi.

1.1. Tỏi và Lợi Ích Sức Khỏe

Tỏi (Allium sativum) được biết đến với nhiều lợi ích sức khỏe. Nó chứa các hợp chất như allicin, có tác dụng kháng khuẩn và chống oxy hóa. Nghiên cứu cho thấy tỏi có thể giúp giảm huyết áp và cholesterol, đồng thời hỗ trợ hệ miễn dịch.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Kẽm và Cadimi

Kẽm là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể, tham gia vào nhiều quá trình sinh học. Ngược lại, cadimi là một kim loại nặng độc hại, có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe. Việc phân tích hàm lượng của chúng trong thực phẩm là rất cần thiết.

II. Vấn Đề Nhiễm Độc Cadimi Trong Thực Phẩm

Nhiễm độc cadimi trong thực phẩm, đặc biệt là trong tỏi, đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Cadimi có thể xâm nhập vào thực phẩm thông qua đất, nước và không khí. Việc tiêu thụ thực phẩm chứa cadimi có thể dẫn đến các bệnh lý nghiêm trọng như bệnh thận và ung thư. Do đó, việc kiểm soát hàm lượng cadimi trong thực phẩm là rất quan trọng.

2.1. Nguyên Nhân Gây Nhiễm Độc Cadimi

Cadimi thường xuất hiện trong đất và nước do hoạt động công nghiệp và nông nghiệp. Sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu có chứa cadimi cũng là một nguyên nhân chính. Việc này dẫn đến sự tích tụ cadimi trong cây trồng, bao gồm cả tỏi.

2.2. Tác Động Của Cadimi Đến Sức Khỏe

Cadimi có thể gây ra nhiều tác động xấu đến sức khỏe con người. Nó ảnh hưởng đến chức năng thận, hệ miễn dịch và có thể gây ung thư. Việc phát hiện sớm và kiểm soát hàm lượng cadimi trong thực phẩm là rất cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

III. Phương Pháp Phổ Hấp Thụ Nguyên Tử Trong Phân Tích

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là một kỹ thuật phân tích chính xác để xác định hàm lượng kẽm và cadimi trong tỏi. Phương pháp này cho phép phát hiện nồng độ kim loại ở mức rất thấp, giúp đảm bảo độ chính xác trong kết quả phân tích. AAS được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu thực phẩm và môi trường.

3.1. Nguyên Tắc Hoạt Động Của AAS

AAS hoạt động dựa trên nguyên tắc hấp thụ ánh sáng của các nguyên tử kim loại trong mẫu. Khi mẫu được đốt nóng, các nguyên tử kim loại sẽ phát ra ánh sáng ở các bước sóng đặc trưng, cho phép xác định nồng độ của chúng trong mẫu.

3.2. Quy Trình Phân Tích AAS

Quy trình phân tích AAS bao gồm các bước chuẩn bị mẫu, đốt nóng mẫu, và đo lường độ hấp thụ ánh sáng. Kết quả thu được sẽ được so sánh với các tiêu chuẩn để xác định hàm lượng kẽm và cadimi trong tỏi.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hàm Lượng Kẽm và Cadimi Trong Tỏi

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng kẽm trong tỏi thường đạt mức an toàn, trong khi hàm lượng cadimi có thể vượt quá giới hạn cho phép. Việc phân tích cho thấy sự khác biệt về hàm lượng giữa các mẫu tỏi khác nhau, phụ thuộc vào nguồn gốc và điều kiện trồng trọt. Kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát chất lượng thực phẩm.

4.1. Kết Quả Phân Tích Kẽm

Hàm lượng kẽm trong các mẫu tỏi được phân tích cho thấy mức độ an toàn, với nồng độ trung bình khoảng 20-30 mg/kg. Kẽm là một yếu tố dinh dưỡng quan trọng, hỗ trợ nhiều chức năng sinh lý trong cơ thể.

4.2. Kết Quả Phân Tích Cadimi

Hàm lượng cadimi trong một số mẫu tỏi vượt quá giới hạn cho phép, với nồng độ lên tới 0.5 mg/kg. Điều này cho thấy sự cần thiết phải kiểm soát ô nhiễm cadimi trong thực phẩm để bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu về hàm lượng kẽm và cadimi trong tỏi có thể được áp dụng trong việc xây dựng các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm. Các nhà sản xuất và cơ quan quản lý thực phẩm có thể sử dụng thông tin này để cải thiện chất lượng sản phẩm và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Ngoài ra, nghiên cứu cũng có thể giúp nâng cao nhận thức về an toàn thực phẩm trong cộng đồng.

5.1. Xây Dựng Tiêu Chuẩn An Toàn Thực Phẩm

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm có thể được thiết lập để kiểm soát hàm lượng cadimi trong tỏi. Điều này sẽ giúp bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và đảm bảo chất lượng thực phẩm.

5.2. Nâng Cao Nhận Thức Cộng Đồng

Nghiên cứu cũng có thể được sử dụng để nâng cao nhận thức về an toàn thực phẩm trong cộng đồng. Các chiến dịch giáo dục có thể được triển khai để thông báo cho người tiêu dùng về nguy cơ từ cadimi và tầm quan trọng của việc lựa chọn thực phẩm an toàn.

VI. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về phân tích kẽm và cadimi trong tỏi là một bước quan trọng trong việc đảm bảo an toàn thực phẩm. Kết quả cho thấy cần có các biện pháp kiểm soát ô nhiễm cadimi trong thực phẩm. Tương lai của nghiên cứu này có thể mở rộng sang các loại thực phẩm khác và phát triển các phương pháp phân tích mới để nâng cao độ chính xác và hiệu quả.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu này không chỉ giúp xác định hàm lượng kẽm và cadimi trong tỏi mà còn góp phần vào việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Việc kiểm soát ô nhiễm thực phẩm là một nhiệm vụ cấp bách trong bối cảnh hiện nay.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Tương lai của nghiên cứu có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp phân tích mới và mở rộng nghiên cứu sang các loại thực phẩm khác. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng thực phẩm và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa kéo dài hơn 10 năm tại Việt Nam đã mang lại nhiều thành tựu phát triển kinh tế - xã hội, tuy nhiên cũng dẫn tới hệ lụy nghiêm trọng về mặt môi trường do các nguồn khí thải, nước thải công nghiệp. Một trong những nguy cơ ô nhiễm môi trường và an toàn thực phẩm đặc biệt nghiêm trọng được tác giả Nguyễn Thu Hương nêu ra là sự phát tán các kim loại nặng vào chuỗi thức ăn. Phần lớn các nguyên tố kim loại này ở nồng độ thích hợp là những vi lượng thiết yếu đối với sự sinh trưởng của động vật và con người, song khi hàm lượng vượt quá ngưỡng cho phép, chúng sẽ xâm nhập qua đường tiêu hóa và gây độc tính nguy hiểm. Do đó, việc xác định chính xác nồng độ vết của các kim loại nặng trong thực phẩm, rau quả là nhiệm vụ cấp bách nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Tỏi (Allium sativum, thuộc họ bách hợp) là cây thân thảo làm gia vị truyền thống và là vị thuốc dân gian được sử dụng hơn 3000 năm. Nhiều công trình nghiên cứu hiện đại đã xác nhận các hoạt tính sinh học của tỏi như tính kháng khuẩn phổ rộng, điều hòa huyết áp, hạ cholesterol máu và ức chế sự phát triển của tế bào ung thư. Nhằm khắc phục mùi nồng khó chịu của allicin khi ăn tươi mà vẫn bảo tồn đặc tính trị liệu, ngành dược đã sản xuất nhiều chế phẩm từ tỏi như viên bao Dogarlic, viên nén Dogarlic, viên nang Garlic-T. Xuất phát từ nhu cầu kiểm soát an toàn và đánh giá chất lượng nguyên liệu cũng như thành phẩm dược phẩm, tác giả đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp: "Xác định kẽm, cađimi trong tỏi và thuốc chế biến từ tỏi bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử", dưới sự hướng dẫn của GS. TS. Phạm Luận.

Khóa luận thiết lập các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được đánh số theo văn bản như sau:

1. Khảo sát các thông số máy của hệ thống phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) để xác định Zn và Cd.
2. Nghiên cứu chọn nền và môi trường cho dung dịch đo phổ của Zn và Cd.
3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng lên phép đo phổ của Zn và Cd (ảnh hưởng của các cation và anion cản trở).
4. Khảo sát vùng tuyến tính của phép đo đối với hai nguyên tố.
5. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp phân tích.
6. Nghiên cứu điều kiện xử lý mẫu và phân tích hàm lượng Zn, Cd trên mẫu thực tế.
7. Lựa chọn các điều kiện đo tối ưu nhằm xây dựng quy trình phân tích lượng vết kẽm và cađimi trong tỏi và các thuốc chế biến từ tỏi bằng kỹ thuật F-AAS.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của khóa luận được xác định cụ thể:

• Đối tượng phân tích: Hai nguyên tố kẽm (Zn) và cađimi (Cd) ở mức hàm lượng vi lượng.
• Đối tượng mẫu vật: Mẫu tỏi tươi thu thập tại huyện Gia Lương, tỉnh Hà Bắc (nay thuộc tỉnh Bắc Ninh) và mẫu thuốc tỏi thương mại dạng viên bao Dogarlic do Công ty Xuất nhập khẩu Y tế Đồng Tháp sản xuất.
• Phạm vi phương pháp: Khảo sát thực nghiệm trên hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa tại phòng thí nghiệm chuyên ngành thuộc Khoa Hóa học.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khóa luận được xây dựng dựa trên cơ sở lý thuyết về hóa học phân tích quang phổ và độc chất học kim loại:

• Lý thuyết về vai trò sinh học và độc tính: Kẽm là nguyên tố vi lượng thiết yếu thứ hai sau sắt trong cơ thể người (tổng lượng 2-3 g, nhu cầu hàng ngày 20-45 mg, tham gia vào hơn 200 enzym oxy hóa khử, vận chuyển, thủy phân). Ngược lại, cađimi là kim loại độc hại không có chức năng sinh học rõ ràng, đào thải rất chậm (0,1%/ngày đêm), tích lũy tại thận, gan, móng chân, tóc và phá hủy tủy xương; liều 30-40 mg có thể gây tử vong.
• Cơ sở lý thuyết của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS): Dựa trên định luật hấp thụ bức xạ của đám hơi nguyên tử tự do ở trạng thái hơi khi được chiếu chùm bức xạ cộng hưởng đơn sắc đặc trưng ($A_\lambda = a \cdot C^b$). Trong điều kiện đo tối ưu, hệ số $b=1$, phương trình chuyển thành quan hệ tuyến tính giữa độ hấp thụ quang và nồng độ chất phân tích ($A = a \cdot C$).
• Đánh giá tổng quan các phương pháp phân tích: Tác giả phân tích ưu - nhược điểm của các phương pháp định lượng Zn và Cd trước đó, bao gồm phương pháp khối lượng (kết tủa ZnS, CdS), phương pháp thể tích (chuẩn độ tạo phức complexon với EDTA ở pH = 10, chỉ thị ETOO), phương pháp cực phổ (nền $\text{NH}_3 + \text{NH}_4\text{Cl}$ 0,8 M), phương pháp Von-Ampe hòa tan catot/anot (làm giàu điện hóa ở thế $-1,2\text{ V}$ đối với Cd và $-1,4\text{ V}$ đối với Zn), phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES, ICP), phương pháp trắc quang hấp thụ phân tử UV-VIS (sử dụng thuốc thử Dithizone hoặc PAR) và lựa chọn F-AAS vì có độ nhạy cao, độ lặp lại tốt, tốn ít hóa chất và phù hợp cho phân tích hàng loạt mẫu thực phẩm.

Thiết bị và hóa chất thực nghiệm được sử dụng trong khóa luận:

• Thiết bị chính: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử SP-9/800 của hãng Philips Pye Unicam; máy nén không khí sạch cung cấp áp suất từ 2,5 đến 4,5 $\text{kg/cm}^2$; bom khí axetilen ($\text{C}_2\text{H}_2$) tinh khiết 99,9%; đèn catot rỗng (HCL) đơn nguyên tố kẽm và cađimi; máy cất nước hai lần GFL-2102 của Đức.
• Hóa chất sử dụng: Dung dịch chuẩn gốc $\text{Zn}^{2+}$, $\text{Cd}^{2+}$ nồng độ 1000 ppm pha trong môi trường $\text{HCl}$ 1%; các muối chuẩn gốc của các kim loại $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$, $\text{Sr}^{2+}$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Mg}^{2+}$, $\text{Ba}^{2+}$, $\text{Co}^{2+}$, $\text{Ni}^{2+}$, $\text{Fe}^{3+}$, $\text{Al}^{3+}$, $\text{Cr}^{3+}$ pha từ hóa chất tinh khiết của JMC và Merck; các muối đệm và bảo vệ nền $\text{NH}_4\text{Cl}$, $\text{CH}_3\text{COONH}_4$ ($\text{NH}_4\text{Ac}$), $\text{CH}_3\text{COONa}$ ($\text{NaAc}$), $\text{LaCl}_3$ loại tinh khiết phân tích (pA); dung môi $\text{CCl}_4$ kết hợp chất tạo phức amoni pyrolidin dithiocacbamat (APDC) dùng để chiết loại tạp vết nếu cần.
• Kỹ thuật xử lý mẫu: Mẫu tỏi tươi và viên thuốc Dogarlic được cân chính xác 2,00 g, phân hủy và vô cơ hóa bằng phương pháp tro hóa ướt với hỗn hợp axit $\text{HNO}_3$ và $\text{HCl}$, sau đó chuyển sang dạng muối clorua và định mức chính xác thành 25 mL dung dịch đo.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa toàn diện các dữ liệu khoa học về tỏi, các nguyên tố kẽm, cađimi và các kỹ thuật phân tích lượng vết:

• Dược học và thành phần hóa học của củ tỏi: Tỏi chứa nhóm hợp chất tinh dầu lưu huỳnh (allicin $\text{C}6\text{H}{10}\text{OS}_2$, diallyldisulfide, diallyltrisulfide, allylpropyldisulfide); các khoáng vi lượng ($\text{I}$, $\text{Se}$, $\text{Ge}$, $\text{Zn}$); các hệ enzym (aliinaza, peroxidaza, nyroxidaza) cùng các axit amin và dẫn xuất (scordinin, S-allylcystein, S-allylmecaptocystein, glutamin). Dược tính của tỏi bao gồm khả năng ức chế hơn 70 chủng vi khuẩn, kháng nấm, kháng virus, hạ cholesterol và triglycerid huyết tương, ức chế kết tập tiểu cầu tương tự aspirin và hoạt chất ajoene ngăn chặn đột biến gen gây ung thư.
• Đặc tính lý - hóa và sinh học của Zn và Cd: Kẽm (số thứ tự 30, cấu hình $[\text{Ar}]3d^{10}4s^2$, nhiệt độ nóng chảy 419,5°C, nhiệt độ sôi 906°C, tỷ khối 7,13); cađimi (số thứ tự 48, cấu hình $[\text{Kr}]4d^{10}5s^2$, nhiệt độ nóng chảy 321°C, nhiệt độ sôi 767°C, tỷ khối 8,63). Khóa luận đối chiếu tính lưỡng tính của $\text{Zn(OH)}_2$ so với tính bazơ trội của $\text{Cd(OH)}_2$, khả năng tạo phức clorua và amoniacat. Tác giả dẫn chứng số liệu ô nhiễm: thực vật hấp thụ tới 70% cađimi từ đất và 30% từ không khí; mức độ ô nhiễm Cd hiện nay theo đánh giá của WHO đã chạm ngưỡng giới hạn an toàn.
• So sánh các phương pháp phân tích: Tác giả khảo cứu các công trình đi trước, trích dẫn số liệu cụ thể: phương pháp cực phổ xung vi phân của Trần Ngọc Phó xác định 13,65% Zn trong chìa khóa đồng Việt Tiệp; phương pháp Von-Ampe hòa tan của Lê Lan Anh và cộng sự phân tích mẫu thức ăn gà Gà-HMG (Zn đạt 44,5 ppm; Cd dưới ngưỡng phát hiện) và mẫu ngô (Cd: 0,196 ppm; Zn: 25,1 ppm); phép đo AAS của Phạm Luận, Đặng Quang Ngọc, Lương Thúy Quỳnh trên huyết thanh người bình thường ($1,333\ \mu\text{g/mL}$ Zn), người ung thư ($0,760\ \mu\text{g/mL}$ Zn) và người nhồi máu cơ tim ($0,920\ \mu\text{g/mL}$ Zn).

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết phương pháp luận, nguyên lý thiết bị và quy trình thực nghiệm:

• Trình bày cấu tạo hệ thống F-AAS: Nguyên lý hoạt động của đèn catot rỗng (HCL), buồng nguyên tử hóa ngọn lửa đèn khí, hệ thống tán sắc tạo ánh sáng đơn sắc, detector tế bào quang điện nhân tử và bộ ghi pic.
• Đặt ra hệ thống gồm 7 nội dung và nhiệm vụ khảo sát thực nghiệm cần hoàn thành trên thiết bị SP-9/800.
• Quy định hóa chất sử dụng và quy trình làm sạch dung dịch: Kiểm tra độ sạch của toàn bộ hóa chất $\text{HCl}$, $\text{HNO}_3$, $\text{NH}_4\text{Cl}$, $\text{NH}_4\text{Ac}$, $\text{NaAc}$, $\text{LaCl}_3$ bằng phép đo F-AAS trước khi dùng; áp dụng kỹ thuật chiết tạo phức với APDC trong dung môi $\text{CCl}_4$ để loại bỏ vết Zn và Cd tồn dư trong thuốc thử nếu phát hiện có tín hiệu nền.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm tối ưu hóa điều kiện đo và thẩm định phương pháp:

• Lựa chọn vạch phổ cộng hưởng: Trong số các vạch phổ của Zn ($213,9\text{ nm}$, độ nhạy $1 \cdot 10^{-3}\text{ ppm}$) và Cd ($228,8\text{ nm}$, độ nhạy cao; $307,6\text{ nm}$, độ nhạy $70\text{ ppm}$; $326,1\text{ nm}$, độ nhạy $10\text{ ppm}$), tác giả lựa chọn vạch $213,9\text{ nm}$ cho Zn và $228,8\text{ nm}$ cho Cd để bảo đảm độ nhạy phân tích lượng vết. Các vạch phổ phát xạ lân cận gồm $\text{Cu}\ (213,85\text{ nm})$, $\text{Ni}\ (213,86\text{ nm})$, $\text{Fe}\ (213,86\text{ nm})$ không làm nhiễu vạch $213,90\text{ nm}$ của Zn; các vạch $\text{Co}\ (228,78\text{ nm})$, $\text{Ni}\ (228,71\text{ nm})$ không làm cản trở vạch $228,80\text{ nm}$ của Cd.
• Tối ưu hóa thông số máy đo phổ:
  • Cường độ dòng đèn HCL: Zn chọn $9\text{ mA}$ (tương ứng $60% I_{\max}$ của đèn $15\text{ mA}$, chiều cao pic đạt $3,98\text{ cm}$); Cd chọn $5\text{ mA}$ (tương ứng $63% I_{\max}$ của đèn $8\text{ mA}$, chiều cao pic đạt $1,98\text{ cm}$).
  • Độ rộng khe đo (slit): Cố định ở $0,5\text{ nm}$ cho cả hai nguyên tố, bảo đảm thu trọn 100% diện tích pic phổ.
  • Thông số ghi: Thế ghi tín hiệu $20\text{ mV}$, tốc độ giấy ghi $30\text{ mm/phút}$, thời gian tích phân đo pic là 5 giây.
• Tối ưu hóa điều kiện nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa:
  • Thành phần khí đốt: Cố định lưu lượng không khí nén ở mức flowmeter $35\text{ mm}$ ($4,75\text{ L/phút}$), thay đổi lưu lượng $\text{C}_2\text{H}_2$ từ 18 đến $24\text{ mm}$. Điểm tối ưu đạt được tại $22\text{ mm}$ (tương đương $1,15\text{ L/phút}$ $\text{C}_2\text{H}_2$), cho tỷ lệ không khí nén/$\text{C}2\text{H}2$ là $4,75/1,15\text{ L/phút}$ với chiều cao pic hấp thụ cao nhất và ổn định nhất ($H{\text{pic}} \text{Zn} = 4,12\text{ cm}$; $H{\text{pic}} \text{Cd} = 2,17\text{ cm}$).
  • Chiều cao đèn nguyên tử hóa (burner height): Khảo sát từ 2 đến $10\text{ mm}$; giá trị tối ưu được chọn là $8\text{ mm}$ đối với Zn và $5\text{ mm}$ đối với Cd.
  • Tốc độ dẫn mẫu: Thiết lập cố định ở mức $5\text{ mL/phút}$.
• Khảo sát ảnh hưởng của axit và chất cải biến nền: Dung dịch $\text{HCl}$ 1% được chọn làm môi trường đo vì cho chiều cao pic ổn định và đồng nhất với quá trình hòa tan mẫu. Đối với chất nền, khảo sát các muối $\text{NH}_4\text{Cl}$, $\text{NaAc}$, $\text{NH}_4\text{Ac}$ từ 0,5% đến 3%; kết quả cho thấy $\text{NH}_4\text{Ac}$ 1% làm tăng độ nhạy và ổn định tín hiệu. Khi phối hợp thêm $\text{LaCl}_3$ nhằm triệt tiêu tương tác cản trở của các ion lạ, hỗn hợp nền $\text{NH}_4\text{Ac}$ 1% + $\text{LaCl}_3$ 1% trong môi trường $\text{HCl}$ 1% đạt hiệu quả tối ưu.
• Khảo sát thành phần nền mẫu thực và ảnh hưởng cản trở:
  • Khảo sát sơ bộ mẫu tỏi Gia Lương và thuốc tỏi Dogarlic xác định hàm lượng các cation bằng phương pháp AES và F-AAS.
  • Thử nghiệm ảnh hưởng của từng nhóm ion: Kim loại kiềm ($\text{K}^+$ đến 1000 ppm, $\text{Na}^+$ đến 500 ppm, $\text{Li}^+$ đến 50 ppm); kiềm thổ ($\text{Ca}^{2+}$, $\text{Mg}^{2+}$, $\text{Ba}^{2+}$, $\text{Sr}^{2+}$ đến 80 ppm); kim loại nặng hóa trị II ($\text{Cu}^{2+}$, $\text{Pb}^{2+}$, $\text{Ni}^{2+}$, $\text{Co}^{2+}$, $\text{Mn}^{2+}$ đến 5 ppm); ion hóa trị III ($\text{Al}^{3+}$, $\text{Fe}^{3+}$ đến 50 ppm, $\text{Cr}^{3+}$ đến 10 ppm); các anion ($\text{SiO}_3^{2-}$ đến 300 ppm, $\text{SO}_4^{2-}$ đến 300 ppm, $\text{PO}_4^{3-}$ đến 500 ppm, $\text{Cl}^-$ 3%, $\text{NO}_3^-$ 3%). Tất cả các ion này trong giới hạn nồng độ khảo sát đều không làm thay đổi chiều cao pic của Zn và Cd.
• Đánh giá khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện và độ lặp lại:
  • Khoảng tuyến tính của Zn từ 0,05 đến $2,25\text{ ppm}$ ($H_{\text{pic}}$ từ 0,38 đến $8,43\text{ cm}$); của Cd từ 0,05 đến $3,00\text{ ppm}$ ($H_{\text{pic}}$ từ 0,08 đến $5,78\text{ cm}$).
  • Giới hạn phát hiện (LOD): Zn đạt $0,01\text{ ppm}$; Cd đạt $0,02\text{ ppm}$.
  • Sai số tương đối trung bình và độ biến động ($V%$): Tại nồng độ thấp ($0,1\text{ ppm}$ Zn), sai số tương đối trung bình là $5,36%$, độ lệch chuẩn $S = 0,041$, hệ số biến động $V = 7,736%$; ở nồng độ $1,0\text{ ppm}$ Zn, sai số trung bình là $0,49%$, $S = 0,025$, $V = 0,639%$; ở nồng độ $2,0\text{ ppm}$ Zn, sai số trung bình là $0,69%$. Đối với Cd, sai số tương đối tại các mức nồng độ $0,25\text{ ppm}$, $1,5\text{ ppm}$ và $2,5\text{ ppm}$ nằm trong giới hạn cho phép từ $0%$ đến $10%$.

---

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã xây dựng thành công bộ điều kiện thực nghiệm hoàn chỉnh để định lượng lượng vết kẽm và cađimi bằng kỹ thuật F-AAS trên thiết bị SP-9/800:

Thông số thực nghiệm	Kẽm (Zn)	Cađimi (Cd)
Vạch phổ hấp thụ cộng hưởng	$213,9\text{ nm}$	$228,8\text{ nm}$
Độ rộng khe đo phổ	$0,5\text{ nm}$	$0,5\text{ nm}$
Cường độ dòng đèn HCL	$9\text{ mA}$ ($60% I_{\max}$)	$5\text{ mA}$ ($63% I_{\max}$)
Thành phần khí đốt ngọn lửa	Không khí nén/$\text{C}_2\text{H}_2$: $4,75/1,15\text{ L/phút}$	Không khí nén/$\text{C}_2\text{H}_2$: $4,75/1,15\text{ L/phút}$
Chiều cao đèn nguyên tử hóa	$8\text{ mm}$	$5\text{ mm}$
Tốc độ dẫn dung dịch mẫu	$5\text{ mL/phút}$	$5\text{ mL/phút}$
Môi trường dung dịch và nền đệm	$\text{HCl}$ 1% + $\text{NH}_4\text{Ac}$ 1% + $\text{LaCl}_3$ 1%	$\text{HCl}$ 1% + $\text{NH}_4\text{Ac}$ 1% + $\text{LaCl}_3$ 1%
Khoảng nồng độ tuyến tính	$0,05 - 2,25\text{ ppm}$	$0,05 - 3,00\text{ ppm}$
Giới hạn phát hiện (LOD)	$0,01\text{ ppm}$	$0,02\text{ ppm}$

Kết quả phân tích sơ bộ thành phần các nguyên tố kim loại trong các mẫu thực tế được tác giả công bố:

Cation kim loại	Mẫu tỏi tươi Gia Lương ($\mu\text{g/g}$)	Mẫu thuốc tỏi Dogarlic ($\mu\text{g/g}$)
$\text{K}^+$	1559	3795
$\text{Na}^+$	93,75	1365
$\text{Ca}^{2+}$	115,9	77,6
$\text{Mg}^{2+}$	171,7	255,3
$\text{Cu}^{2+}$	3,81	5,10
$\text{Pb}^{2+}$	3,13	2,75
$\text{Zn}^{2+}$	18,04	9,16
$\text{Cd}^{2+}$	0,60	0,48
$\text{Mn}^{2+}$	4,84	2,11
$\text{Ni}^{2+}$	3,91	3,44
$\text{Fe}^{2+}$	39,6	30,4

Đóng góp của tác giả được thể hiện qua các điểm chính:

• Chứng minh tính khả thi của việc sử dụng hỗn hợp phụ gia nền $\text{NH}_4\text{Ac}$ 1% kết hợp $\text{LaCl}_3$ 1% trong môi trường $\text{HCl}$ 1%, giúp loại bỏ triệt để ảnh hưởng cản trở của nền mẫu thực vật phức tạp chứa hàm lượng kali và natri cao mà không cần thực hiện các bước chiết tách làm giàu phức tạp.
• Cung cấp số liệu định lượng thực nghiệm có độ tin cậy cao về hàm lượng kẽm và cađimi trong tỏi tươi trồng tại Gia Lương ($\text{Zn}: 18,04\ \mu\text{g/g}$; $\text{Cd}: 0,60\ \mu\text{g/g}$) và trong viên thuốc Dogarlic ($\text{Zn}: 9,16\ \mu\text{g/g}$; $\text{Cd}: 0,48\ \mu\text{g/g}$).
• Đưa ra khuyến nghị kiểm soát hàm lượng mẫu: Khi xử lý mẫu thực tế, nếu hàm lượng vượt quá khoảng tuyến tính ($>2,25\text{ ppm}$ với Zn và $>3,00\text{ ppm}$ với Cd), cần tiến hành pha loãng mẫu; ngược lại, nếu nồng độ thấp hơn khoảng tuyến tính, cần áp dụng các biện pháp làm giàu mẫu thích hợp để bảo đảm độ chính xác.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận tự xác định một số hạn chế gắn liền với phạm vi và điều kiện thực nghiệm:

• Nhược điểm nội tại của phương pháp: Phép đo AAS chỉ cho biết tổng nồng độ nguyên tố phân tích trong mẫu mà không xác định được trạng thái liên kết hay dạng tồn tại hóa học (speciation) của kẽm và cađimi trong tế bào thực vật cũng như trong chế phẩm thuốc.
• Giới hạn về kỹ thuật nguyên tử hóa: Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa (F-AAS) với giới hạn phát hiện ở mức phần triệu (ppm), chưa triển khai kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (ETA-AAS lò graphit) để đạt độ nhạy ở mức phần tỷ (ppb).
• Phạm vi khảo sát mẫu thực tế: Mẫu khảo nghiệm mới dừng lại ở một địa phương trồng tỏi (huyện Gia Lương, tỉnh Hà Bắc) và một chế phẩm thuốc tỏi thương phẩm (Dogarlic của Đồng Tháp), chưa mở rộng khảo sát đối chiếu với các vùng trồng tỏi chuyên canh khác hoặc các dạng thuốc chế biến từ tỏi khác trên thị trường như Garlic-T.

Hướng mở nghiên cứu được xác định từ nội dung văn bản:

• Ứng dụng quy trình F-AAS đã chuẩn hóa để khảo sát hàm lượng kim loại nặng trên diện rộng đối với các nguồn nguyên liệu tỏi ở các vùng sinh thái khác nhau.
• Kết hợp các phương pháp phân tích bổ trợ nhằm khảo sát trạng thái liên kết hữu cơ - kim loại của các hợp chất lưu huỳnh trong tỏi đối với kẽm và cađimi.

---

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận mang lại giá trị tham khảo rõ ràng cho các nhóm đối tượng nghiên cứu và đào tạo:

• Sinh viên và học viên cao học ngành Hóa học (chuyên ngành Hóa phân tích): Tài liệu cung cấp trình tự mẫu mực về các bước khảo sát thông số máy F-AAS từ bước sóng, cường độ dòng đèn, khe đo phổ, lưu lượng khí cháy đến xử lý ảnh hưởng cản trở của nền.
• Nghiên cứu viên ngành Dược học và Kiểm nghiệm thuốc: Bảng thông số thực nghiệm, quy trình tro hóa ướt mẫu dược liệu và phương pháp phối hợp chất cải biến nền ($\text{LaCl}_3 + \text{NH}_4\text{Ac}$) là tài liệu kỹ thuật có thể áp dụng trực tiếp để phân tích kim loại nặng trong các dạng thuốc đông dược hoặc viên nén, viên bao thảo mộc.
• Cán bộ phân tích an toàn thực phẩm: Cung cấp số liệu nền về hàm lượng các nguyên tố khoáng đa lượng ($\text{K}$, $\text{Na}$, $\text{Ca}$, $\text{Mg}$) và vi lượng ($\text{Cu}$, $\text{Pb}$, $\text{Zn}$, $\text{Cd}$, $\text{Mn}$, $\text{Ni}$, $\text{Fe}$) trong củ tỏi tươi và dược phẩm chế biến từ tỏi.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Vạch phổ hấp thụ cộng hưởng và cường độ dòng đèn HCL tối ưu được lựa chọn cho Zn và Cd là bao nhiêu?
Tác giả lựa chọn vạch phổ $213,9\text{ nm}$ với cường độ dòng đèn $9\text{ mA}$ (chiếm $60% I_{\max}$) cho kẽm; vạch phổ $228,8\text{ nm}$ với cường độ dòng đèn $5\text{ mA}$ (chiếm $63% I_{\max}$) cho cađimi. Các thông số này cho chiều cao pic tín hiệu cao nhất và đường nền ổn định nhất.

2. Hỗn hợp khí đốt tạo ngọn lửa và chiều cao đèn nguyên tử hóa được thiết lập ở điều kiện nào?
Hỗn hợp khí đốt tối ưu là không khí nén kết hợp axetilen ($\text{C}_2\text{H}_2$) với tỷ lệ lưu lượng tương ứng là $4,75\text{ L/phút}$ (chiều cao cột đo $35\text{ mm}$) và $1,15\text{ L/phút}$ (chiều cao cột đo $22\text{ mm}$). Chiều cao đèn nguyên tử hóa được chọn là $8\text{ mm}$ đối với Zn và $5\text{ mm}$ đối với Cd.

3. Tại sao tác giả sử dụng hệ đệm kết hợp $\text{NH}_4\text{Ac}$ 1% và $\text{LaCl}_3$ 1% làm chất nền cho dung dịch đo?
Khảo sát thực nghiệm cho thấy muối $\text{NH}_4\text{Ac}$ 1% có tác dụng làm tăng độ nhạy và tạo độ nhớt ổn định cho dung dịch hút. Việc bổ sung thêm $\text{LaCl}_3$ 1% đóng vai trò là chất giải phóng, giúp triệt tiêu hoàn toàn tương tác cản trở của các cation và anion lạ có nồng độ cao trong mẫu thực vật.

4. Hàm lượng kẽm và cađimi thực tế phân tích được trong tỏi tươi Gia Lương và thuốc Dogarlic là bao nhiêu?
Trong mẫu tỏi tươi Gia Lương, hàm lượng kẽm đạt $18,04\ \mu\text{g/g}$ và cađimi là $0,60\ \mu\text{g/g}$. Trong mẫu viên bao Dogarlic của Công ty Xuất nhập khẩu Y tế Đồng Tháp, hàm lượng kẽm đạt $9,16\ \mu\text{g/g}$ và cađimi là $0,48\ \mu\text{g/g}$.

5. Khoảng tuyến tính và giới hạn phát hiện (LOD) của phương pháp F-AAS đạt được trong khóa luận là bao nhiêu?
Khoảng nồng độ tuyến tính tuân theo định luật hấp thụ quang đối với Zn là $0,05 - 2,25\text{ ppm}$ và đối với Cd là $0,05 - 3,00\text{ ppm}$. Giới hạn phát hiện tương ứng của phương pháp là $0,01\text{ ppm}$ đối với Zn và $0,02\text{ ppm}$ đối với Cd.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thu Hương đã xây dựng thành công quy trình phân tích định lượng vi lượng kẽm và cađimi trong mẫu tỏi tươi và chế phẩm thuốc tỏi bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS). Thông qua khảo sát thực nghiệm có hệ thống trên thiết bị SP-9/800, tác giả đã tối ưu hóa toàn bộ các thông số máy, điều kiện ngọn lửa khí đốt và thiết lập hệ đệm nền $\text{HCl}$ 1% kết hợp $\text{NH}_4\text{Ac}$ 1% và $\text{LaCl}_3$ 1% giúp loại trừ triệt để ảnh hưởng của các ion cản. Phương pháp đạt độ lặp lại cao, sai số thấp với giới hạn phát hiện $0,01\text{ ppm}$ (Zn) và $0,02\text{ ppm}$ (Cd), cung cấp số liệu thực nghiệm tin cậy phục vụ công tác kiểm nghiệm chất lượng và an toàn thực phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A më ®Çu C«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸ ë níc ta ®· tiÕn hµnh ®îc h¬n10 n¨m vµ ®· ®¹t ®îc nh÷ng thµnh tùu lín, bé mÆt c¶ ®Êt níc ®ang thay ®æi tõng ngµy, mçi ngµy mét hiÖn ®¹i h¬n, mét rùc rì h¬n. Tuy nhiªn, ®iÒu tÊt yÕu g¾n liÒn víi qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt níc lµ sù « nhiÔm m«i trêng tõ c¸c nguån níc, khÝ th¶i cña c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp, mµ mét trong nh÷ng lo¹i « nhiÔm ®Æc biÖt nghiªm träng lµ sù « nhiÔm c¸c kim lo¹i nÆng. PhÇn lín chóng lµ nh÷ng nguyªn tè vi lîng rÊt cÇn thiÕt cho sù sinh tr- ëng vµ ph¸t triÓn cña ®éng vËt vµ con ngêi, tuy nhiªn víi nång ®é lín nh hiÖn nay mét sè nguyªn tè sÏ x©m nhËp vµo c¬ thÓ víi mét lîng qu¸ lín, vît giíi h¹n cho phÐp vµ cã thÓ g©y ra sù nhiÔm ®éc nguy hiÓm. ChÝnh v× vËy, viÖc ph©n tÝch, x¸c ®Þnh nång ®é, hµm lîng cña c¸c nguyªn tè nµy trong m«i trêng, mµ ®Æc biÖt lµ trong c¸c mÉu thùc phÈm, rau qu¶ - mét nguån g©y nhiÔm ®éc chÝnh cho con ngêi - lµ mét viÖc lµm v« cïng cÇn thiÕt ®Ó b¶o ®¶m søc khoÎ cña con ngêi.

V× môc tiªu nµy, GS -TS Ph¹m LuËn ®· giao ®Ò tµi vµ híng dÉn em hoµn thµnh b¶n kho¸ luËn: ”X¸c ®Þnh kÏm, ca®imi trong tái vµ thuèc chÕ biÕn tõ tái b»ng ph¬ng ph¸p phæ hÊp thô nguyªn tö”. 1 Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A ch¬ng 1 tæng quan 1.1 Giíi thiÖu vÒ tái vµ thuèc chÕ biÕn tõ tái Tái (tªn khoa häc lµ allium sativum) lµ loµi thùc vËt th©n th¶o, hä b¸ch hîp, lµ mét lo¹i gia vÞ ®îc a thÝch vµ kh«ng thÓ thiÕu trong mét sè mãn ¨n cña d©n téc ViÖt Nam còng nh cña rÊt nhiÒu c¸c d©n téc kh¸c trªn thÕ giíi. Kh«ng chØ cã vËy, ¨n tái cßn cã t¸c dông phßng vµ ch÷a mét sè lo¹i bÖnh nhÊt ®Þnh theo kinh nghiÖm cña y häc d©n gian. GÇn ®©y, nhê nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu cña c¸c nhµ khoa häc mµ chóng ta hiÓu s©u s¾c h¬n vÒ nguyªn nh©n còng nh c¬ chÕ ch÷a bÖnh cña cñ tái.

MÆc dï vËy, nh÷ng c«ng dông nµy cña tái ®· ®îc biÕt ®Õn tõ h¬n 3000 n¨m tríc.1 Thµnh phÇn [3], [4] Theo mét sè tµi liÖu tæng hîp, cñ tái hµm chøa mét sè nhãm ho¹t chÊt chÝnh: 2 Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A - Tinh dÇu: chñ yÕu bao gåm c¸c ho¹t chÊt chøa lu huúnh, tiªu biÓu nh allicin, diallyldisulfide, diallyltriusulfide, allylpropyldisulfide. - Kho¸ng vi lîng: I, Se, Ge, Zn. Ngoµi ra, tái cßn chøa c¸c enzim nh aliinaza, peroxidaza, nyroxidaza vµ mét sè ho¹t chÊt kh¸c nh scordinin, S - allylcystein, S - allylmecaptocystein,  - Glutamin 1.2 TÝnh chÊt sinh häc vµ c«ng dông [1],[2],[3],[4], [24] Ngoµi c«ng dông lµ mét gia vÞ ®îc a thÝch th× tái cßn cã nhiÒu t¸c dông dîc lý kh¸c mµ tiªu biÓu lµ: - T¸c dông kh¸ng khuÈn: Tái lµ mét chÊt kh¸ng sinh ®a n¨ng víi phæ kh¸ng khuÈn rÊt réng, cã kh¶ n¨ng øc chÕ tíi h¬n 70 lo¹i vi khuÈn. Ngêi ta ®· x¸c minh r»ng diallyldisulfide, diallyltrisulfide, ajoene vµ mét sè ho¹t chÊt chøa lu huúnh kh¸c lµ c¸c ho¹t chÊt chñ yÕu cã tÝnh kh¸ng khuÈn trong tái.

Ngoµi ra tái cßn tÝnh kh¸ng nÊm, kh¸ng siªu vi, kh¸ng kÝ sinh trïng vµ cßn cã thÓ ng¨n ngõa ®îc c¶m cóm, mét sè bÖnh ®êng ruét, ®êng h« hÊp. - Tái cßn cã thÓ t¨ng cêng hÖ miÔn dÞch, phßng chèng nhiÔm trïng, b¶o vÖ mµng tÕ bµo, chèng c¸c tæn th¬ng cña nhiÔm s¾c thÓ. 3 Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A - Mét t¸c dông ®¸ng lu ý n÷a cña tái lµ kh¶ n¨ng ®iÒu hoµ huyÕt ¸p vµ ®iÒu hoµ cholesterol huyÕt, tryglycerid huyÕt cña tái.