Các Phương Pháp Tách Chiết Và Bảo Quản Mẫu Trong Phân Tích Các Dạng Asen.

Phycotoxins sinh sản trong các rặng san hô ven bờ, là nơi sinh sống của các loài thân mềm như nghêu, sò, cua, tôm...Các độc tố tảo này không gây nguy hại đến các loài sinh vật biển nhưng chúng sẽ gây ngộ độc cho người nếu ăn phải. Độc tố tảo Phycotoxins không bị phân hủy khi đun nấu, có thể gây tiêu chảy, đau bụng, đau đầu, gây liệt cơ, mất trí nhớ...

Hải sản cũng có thể nhiễm kim loại nặng như Asen, Thủy ngân do môi trường ô nhiễm. Chất độc hại thường lắng đọng ở lớp bùn nên các loài sống ở tầng đáy như ngao, sò, ốc, hến...rất dễ bị nhiễm độc. Các loài cá to cũng thường bị nhiễm độc nặng hơn do quá trình tích lũy thức ăn.

Từ những lí do trên, các nhà khoa học khuyến cáo rằng: Hải sản mua phải tươi sống, tránh mua hải sản trong vùng đang bị ô nhiễm nặng. Tuyệt đối không ăn hải sản đã chết vì chúng có thể tiết ra chất độc. Đối với cá phải làm ngay khi cá còn tươi và bỏ toàn bộ lòng ruột. Không nên mua các hải sản có màu sắc khác thường, vì những loài sống trong vùng ô nhiễm thường có màu sắc khác với các hải sản bình thường.

1.4. Các phương pháp tách chiết và bảo quản mẫu trong phân tích các dạng Asen.

Một trong những vấn đề chìa khóa của phân tích dạng là bảo quản toàn vẹn mẫu và các dạng quan tâm trong suốt quá trình lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu.

Do tính chất hóa lý đặc biệt luôn thay đổi hóa trị đặc biệt giữa III và V mà Asen tồn tại trong tự nhiên dưới nhiều dạng khác nhau [32]. Vì vậy xử lý mẫu để giữ nguyên dạng ban đầu của Asen là nhiệm vụ quan trọng đối với các nhà phân tích.

Asen có nhiều dạng tồn tại. Tùy thuộc vào dạng Asen tồn tại trong các đối tượng mẫu khác nhau mà cần có các phương pháp xử lý mẫu khác nhau.

Trong phần này chúng tôi trình bày một số phương pháp xử lý mẫu trong phân tích định dạng Asen với đối tượng là các mẫu hải sản.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 92 trang tài liệu này.

1.4.1. Một số phương pháp xử lý mẫu trước khi phân tích [13,14].

Nguyên tắc chung khi phân tích các mẫu hải sản bao gồm hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: Xử lý mẫu để đưa nguyên tố cần xác định về dạng dung dịch theo một kỹ thuật phù hợp để có thể phân tích định dạng theo một phép đo đã chọn.

Giai đoạn 2: Phân tích các nguyên tố dựa trên nguyên tắc của phép đo, trong những điều kiện thích hợp đã được nghiên cứu lựa chọn.

Trong đó giai đoạn 1 là rất quan trọng đối với hầu hết các phương pháp khi phân tích kim loại. Nếu xử lý mẫu không tốt có thể dẫn đến mất nguyên tố cần phân tích( gây sai số âm) hoặc làm nhiễm bẩn mẫu (gây sai số dương), làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích, đặc biệt khi phân tích vi lượng.

Tùy thuộc vào bản chất của phép phân tích, đối tượng mẫu, điều kiện trang bị kỹ thuật... mà có các phương pháp sau để xử lý mẫu.

Xử lý mẫu vô cơ

Phân tích dạng trao đổi (còn gọi là dạng dễ tiêu): Kim lọai ở thể này có thể tan được trong nước, như dung dịch muối hoặc axit loãng.

Phân tích tổng số: Để phân tích tổng số người ta phá hủy cấu trúc của mẫu để chuyển kim loại về dạng muối tan. Có thể phá hủy mẫu bằng các loại axit có tính oxihóa mạnh như axit nitric, axit sunfuaric, axit pecloric.... hoặc hỗn hợp các axit.

Xử lý mẫu hữu cơ:

Các chất hữu cơ rất phong phú và đa dạng. Trong các mẫu này kim loại ít khi ở dạng dễ tiêu, do đó, để phân tích các kim loại trong mẫu hữu cơ,

thường phải tiến hành phân tích tổng số. Trước khi phân tích, mẫu thường được xử lý bằng một trong các phương pháp sau:

-Vô cơ hóa khô.

-Vô cơ hóa ướt.

- Xử lý ướt bằng lò vi sóng.

- Xử lý mẫu bằng kỹ thuật lên men.

a. Phương pháp vô cơ hóa khô.

Nguyên tắc:Đốt cháy các mẫu hữu cơ có trong mẫu phân tích để giải phóng kim loại ra dưới dạng oxit hoặc muối, sau đó, tro mẫu này được hòa tan bằng axit thích hợp.

Phương pháp vô cơ hóa khô đơn giản, triệt để, yêu cầu tối thiểu sự chú ý của người phân tích, nhưng có nhược điểm làm mất các nguyên tố đễ bay hơi như: Hg, As, Pb... khi ở nhiệt độ cao.

Để khắc phục nhược điểm này, người ta thường cho thêm các chất bảo vệ như MgO, Mg(NO3)2 hay KNO3 và chọn nhiệt độ thích hợp.

b. Phương pháp vô cơ hóa ướt

Nguyên tắc:Oxi hóa chất hữu cơ bằng một axit hoặc hỗn hợp axit có tính oxi hóa mạnh thích hợp.

Phương pháp vô cơ hóa ướt rút ngắn được thời gian so với phương pháp vô cơ hóa khô, bảo toàn được chất phân tích, nhưng phải dùng lượng axit khá nhiều, vì vậy các axit phải đạt yêu cầu có độ tinh khiết cao.

c. Phương pháp lò vi sóng

Nguyên tắc:Dùng năng lượng của lò vi sóng để đun nống dung môi và mẫu được đụng trong bình kín. Dưới nhiệt độ và áp suất cao có thể dễ dàng hòa tan được mẫu.

Đây là phương pháp xử lý mẫu hiện đại, làm giảm đáng kể thời gian xử lý mẫu, không mất mẫu phân tích và vô cơ hóa mẫu được triệt để, có thể vô cơ hóa cùng lúc nhiều mẫu. Tuy nhiên, phương pháp này đồi hỏi nhiều thiết bị đắt tiền nên nhiều cơ sở phân tích không đủ điều kiện để trang bị.

d. Phương pháp lên men

Nguyên tắc:Hòa tan mẫu thành dung dịch hay huyền phù. Thêm men xúc tác và lên men ở nhiệt độ 370C - 400C trong thời gian từ 7 - 10 ngày. Trong quá trình lên men, các chất hữu cơ bị phân hủy thành CO2, axit, nước và giải phóngkim loại trong hợp chất hữu cơ dưới dạng cation trong dung dịch.

e. Tác nhân vô cơ hóa

Khi xử lý mẫu bằng phương pháp vô cơ hóa ướt và lò vi sóng, việc lựa chọn tác nhân oxi hóaphải căn cứ vào khả năng, đặc tính oxi hóa của thuốc thử và đối tượng mẫu.

Dưới đây là một số tác nhân vô cơ hóa thương sử dụng khi vô cơ hóa mẫu:

Axit nitric (HNO3) [14]

Axit nitric (HNO3) là chất được sử dụng rộng rãi nhất để vô cơ hóa mẫu. Đây là tác nhân vô cơ hóa dùng để giải phóng nhanh vết nguyên tố từ các cốt sinh học và thực vật dưới dạng các muối nitrit dễ tan. Điểm sôi của axit nitric ở áp suất khí quyển là 1200C, lúc đó chúng sẽ ion hóa toàn bộ các chất hữu cơ có trong mẫu phân tích và giải phóng kim loại dưới dạng ion.

Loại mẫu được áp dụng: Chủ yếu là các mẫu hữu cơ như nước giải khát, protein, chất béo, nguyên liệu thực vật, nước thải, một số sắc tố polỉme và các mẫu trầm tích.

Axit sunfuaric (H2SO4) [14]

Axit sunfuaric (H2SO4) là chất có tính oxi hóa mạnh, có nhiệt độ sôi là 3390C. Khi kết hợp với Axit nitric (HNO3) sẽ có khả năng phá hủy hoàn toàn hầu hết các hợp chất hữu cơ. Nếu sử dụng lò vi sóng thì phải vô cơ hóa trước

trong cốc thủy tinh hay thạch anh và giám sát quá trình tăng nhiệt độ của lò.

Loại mẫu được áp dụng: mẫu hữu cơ, oxit vô cơ, hiđroxit, hợp kim, kim loại, quặng....

Axit pecloric (HClO4) [14]

Axit pecloric (HClO4) có tính oxi hóa mạnh, có thể ăn mòn kim loại, không phản ứng với các axit khác, phá hủy hợp chất hữu cơ. Do axit Pecloric (HClO4) có thể gây nổ mạnh khi tiếp xúc với các nguyên liệu hữu cơ và các chất vô cơ dễ bị oxi hóa nên thường phải oxi hóa mẫu trước bằng axit Nitric (HNO3) sau đó mới sử dụng axit Pecloric (HClO4).

Trong trường hợp phá mẫu bằng lò vi sóng phải rất thận trọng vì trong

bình kín, ở nhiệt độ và áp suất cao Axit pecloric (HClO4) dễ gây nổ.

Loại mẫu được áp dụng:

Các mẫu hữu cơ và vô cơ. Trong nhiều trường hợp ta phải sử dụng hỗn hợp các axit mới có thể vô cơ hóa được hoàn toàn mẫu.

Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi sử dụng hỗn hợp các axit trên theo một tỉ lệ nhất định để vô cơ hóa các mẫu hải sản, phân hủy hoàn toàn các nền mẫu hữu cơ và đưa về dạng dung dịch trước khi tiến hành phân tích, xác định hàm lượng Asen trong các mẫu hải sản đó.

1.4.2. Phương pháp chiết và bảo quản các dạng Asen trong các mẫu hải sản [13].

Một yêu cầu thiết yếu để thu được kết quả phân tích dạng đáng tin cậy là việc bảo quản hàm lượng những dạng hóa học ban đầu trong mẫu trước khi phân tích. Vấn đề cần xem xét đầu tiên chính là thu thập mẫu, bảo quản và cất giữ mẫu trong điều kiện tốt nhất để ngăn ngừa sự nhiễm bẩn và mất mát nhỏ nhất ở mức độ vết của phép phân tích, sao cho khi phân tích dạng, nồng độ của những dạng riêng lẻ của hỗn hợp không bị thay đổi bởi việc giữ mẫu và xử lý mẫu. Chính vì vậy, cần có sự nghiên cứu, phát triển những phương pháp làm ổn định các dạng Asen trong những mẫu phân tích trong quá trình thu mẫu và cất giữ mẫu.

Bên cạnh đó, việc khảo sát các điều kiện tối ưu để giữ nguyên các dạng Asen trong các mẫu phân tích dưới những điều kiện khác nhau là cần thiết vì một số dạng của Asen có thể chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác hoặc mất đi trong quá trình chuẩn bị mẫu [40], ví dụ như: Những điều kiện cất giữ tối ưu, thời gian cất giữ... để sao cho có thể hạn chế đến mức thấp nhất các rủi ro có thể dẫn đến sự biến đổi những dạng cần xác định.

Đối với phương pháp chiết, cần phải xem xét xem liệu phương pháp chiết đó có thể sản sinh ra bất kỳ sự biến đổi nào của những dạng hiện có trong dung dịch mà cần phải được xác định hay không.

Nhìn chung, nếu lấy mẫu ở cùng một địa điểm thì quá trình chiết Asen từ những mẫu rắn là hầu như không khác nhau khi mẫu được bảo quản tốt.

Chuẩn bị mẫu cho những mẫu rắn nói chung có thể bao gồm những quá trình như: xắt nhỏ, đông khô, nghiền, trộn đều và rây để dùng cho quá trình chiết.

Một phép chiết đạt yêu cầu cần phải chiết hoàn toàn tất cả các dạng Asen mà không làm thay đổi dạng ban đầu của nó. Đồng thời, dung môi để chiết các mẫu không được gây trở ngại cho sự phân tích dạng.

Dưới đây là một số phương pháp chiết đã được áp dụng trong phân tích dạng Asen:

Phương pháp hòa tan (solubilization) với HCl và làm bay hơi bằng lò vi sóng:

Cơ sở của phương pháp hòa tan với HCl và làm bay hơi bằng lò vi sóng được trình bày thành phương pháp chiết Asen vô cơ từ những sản phẩm hải sản [13]. Tuy nhiên, phương pháp này không thích hợp để xác định những dạng AsIII và AsV vì AsV được chuyển đổi sang AsIII trong suốt quá trình thủy phân và chiết. Sự chuyển đổi giữa AsIII và AsV cũng được thấy khi sử dụng axit tricloroacetic để thủy phân những mẫu gạo [30].

Mới đây, phương pháp có khả năng chiết nhanh (ASE) được áp dụng để chiết những dạng Asen trong mẫu rắn [30]. Phương pháp bán tự động này sử dụng áp suất và nhiệt độ trong suốt thời gian chiết, cho thấy nó nhanh hơn và ít mất công sức hơn so với phương pháp chiết truyền thống. Tuy nhiên, so sánh với phương pháp chiết rung siêu âmvới hỗn hợp methanol- nước (1:1) thì khả năng thu hồi Asen trong mẫu thấp hơn 10-20 % [12].

Qui trình phá mẫu enzim kết hợp với phương pháp chiết đã được nghiên cứu để tăng hiệu suất chiết đối với một số mẫu sinh học, Những qúa trình chiết khác như chiết Soxhlet [13] và chiết pha rắn cũng được áp dụng.

Methanol là dung môi thường được sử dụng nhất để chiết những dạng Asen từ những mô sinh vật biển. Sự bay hơi của methanol và phân chia phần còn lại giữa điethyl ether/nuớc có thể cung cấp thông tin về những số lượng tương đối của Asen hòa tan-lipid và hòa tan-nước. Ngoài ra người ta có thể

dùng hỗn hợp methanol/choloform/nước để chiết mô sinh vật nguyên bản. Cả hai quy trình thu hồi phần lớn Asen trong giai đoạn chiết.[13]

Hiện nay phương pháp chiết methanol: nước và kết hợp rung siêu âm nhiều lần đuợc sử dụng rộng rãi nhất vì đây là một phương pháp chiết rất tốt thể hiện qua hiệu suất thu hồi các dạng Asen hòa tan trong mẫu rắn lên tới 95%.[13]

Như vậy đối với một số mẫu sinh vật biển hàm lượng Asen xác định phụ thuộc vào phương pháp chiết. Asen còn lại sau khi chiết methnol có thể còn trong bã, hoặc phản ánh sự chiết không hoàn toàn vài dạng Asen phân cực hơn. Ví dụ, khi phân tích HPLC/ICP-MS dịch chiết methanol mẫu đông khô gan rùa cho thấy Asenate là vết, nhưng chiết bằng nước liên tục của cùng chất đó thì hàm lượng Asenate chiếm 35% toàn bộ Asen có thể chiết ra [27]. Một vài Asen hữu cơ (ví dụ Asenosugar) rất phân cực, nếu chiết bằng methanol thì chỉ tìm thấy hàm lượng thấp trong mẫu sinh vật biển.

Như vậy, đối với một số mẫu sinh vật biển, việc xác định Asen phụ thuộc vào phương pháp chiết . So với các đối tượng khác, số liệu về phân tích dạng Asen trong sinh vật biển có chiều hướng tăng. Do đó, việc đánh giá và so sánh các dữ liệu này khá đơn giản. Bên cạnh đó vì quy trình chiết đã được chuẩn hóa nên các dạng Asen được chiết ra giống nhau trước khi đem đi phân tích.

Tóm lại, quá trình chiết cần đạt hiệu suất cao và giảm thiểu nhỏ nhất sự phá hủy dạng Asen hiện có trong mẫu rắn, một trong những yêu cầu tiên quyết để từ đó mới có được thông tin chính xác về các dạng Asen trong các mẫu hải sản và qua đó đánh giá được tính độc của các mẫu hải sản đã được phân tích.