xử lý mẫu xác định kim loại nặng trong mẫu đồ hộp

Abstract: In this review, some methods of sample preparation to determinate six heavy
metals in canned food were presented and compared. These methods include the
researches from scientific journals, applications of manufacturers of ICP-MS system and
analytical methods of Association of Analytical Communities. The purpose of this
comparison is to find out what is the best method of practical application are explained.
MỤC LỤC
1.Giới thiệu 1
1.1. Thức ăn đóng hộp 1
1.1.1. Quy trình chế biến 1
1.1.2. Các kim loại trong vỏ đồ hộp 2
1.2. Các kim loại cần khảo sát 4
1.3. Quy ước lấy mẫu theo Codex Sampling Plans For Prepackaged Foods
(Aql 6.5) 4
1.4. Các quy trình xử lý mẫu 6
2. Các quy trình 6
2.1. Vô cơ hóa ướt 6
2.1.1. Xác định Pb,Cd,Sn 6
2.1.1.1.Nguyên lý 6
2.1.1.2. Một số quy trình 9
2.1.2Xác định Hg 11
2.1.2.1.Nguyên lý 11
2.1.2.1. Quy trình theo AOAC 977.15 Mercury in fish 14
2.1.3. Xử lý trong hệ kín bằng lò vi sóng kết hợp với hệ xử lý kín 15
2.2. Vô cơ hóa khô 16
2.3.Phương pháp chiết 18
2.3.1. Arsen vô cơ 18
2.3.2.Methyl Thủy Ngân 18
3.Kết luận 20
1. Giới thiệu
1.1.Thức ăn đóng hộp

1.1.1.
Quy trình chế biến
(1)
Có nhiều quy trình để chế biến đồ hộp, tuy nhiên hầu hết các quy trình chế biến đều cho
thêm vào thực phẩm các gia vị và chất bảo quản dẫn đến hàm lượng muối có trong nền
mẫu sau khi xử lý tăng cao hơn so với mẫu tươi chưa qua chế biến làm cho quá trình phân
tích bị ảnh hưởng mạnh bởi nền mẫu. Bên cạnh đó các gia vị và phụ gia còn chứa một số
kim loại nặng có hàm lượng cao hơn so với mẫu thực phẩm tươi, điều này cũng góp phần
làm cho hàm lượng kim loại nặng có trong mẫu đồ hộp cao hơn mẫu tươi. Hơn thế nữa,
việc thêm vào các loại rau quả như cà chua hay thơm góp phần làm giảm pH của thực
phẩm khiến cho các kim loại nặng từ vỏ hộp thôi nhiễm ra khỏi lớp tráng ngay trên bề
mặt kim loại và ngấm vào mẫu. Sơ đồ sau đây thể hiện 2 qui trình chế biến phổ biến nhất
của sản phẩm cá hộp và thịt hộp
Cá Xử lý sơ bộ Ngâm giấm Ngâm muối Hấp
Cà chua Xử lý sơ bộ Đun nóng Phối chế Cô đặc
Đóng hộp
Hình 1: Sơ đồ chế biến cá hộp và thịt hộp
Để chống lại sự ăn mòn của thực phẩm lên vật liệu tạo thành vỏ hộp, một số loại lớp
phủ gọi chung là vecni được phun hay in vào bên trong vỏ lon đồ hộp. Các loại vật
liệu đều phải thỏa mãn các tiêu chí sau để sử dụng làm lớp phủ trong vỏ đồ hộp:
Chỉ tiêu Vecni chống chua Vecni chống đạm
-Màu
-Độ trong
-Độ nhớt (BZ-4
ở 25
o
C)đo theo
nhớt kế BZ
-Độ mịn
-Thời gian sấy

-Độ dẻo
-Độ chịu dập
-Độ bền hoá học
Vàng nâu
Trong suốt
20-30s
Không tạp chất
45ph/178-180
o
C
Chịu uốn gấp trên
miếng sắt dày 1mm
Chịu được vật rơi 1kg
đặt ở độ cao 50cm có
diện tích tiếp xúc 80mm
mà không tróc
Vẫn tốt trong dung dịch
acid axetic 3% đun sôi
trong 2h
Trắng tro
Nửa trong suốt
50-70s
<25µm
30ph/160-170
o
C
Tương tự
Tương tự
Vẫn tốt trong dung
dịch Na

2
S.9H
2
O 1%
đun sôi trong 2h hay
121
o
C trong 30phút.
Bảng 1: Các yêu cầu chung của vật liệu phủ bên trong vỏ đồ hộp
Từ bảng trên cho thấy rằng các loại vật liệu được phủ lên mặt trong của đồ hộp có khả
năng chống ăn mòn và va đập cơ học rất cao cho nên khả năng thôi nhiễm của kim loại từ
vỏ kim loại ra bên ngoài là thấp. Tuy nhiên trong những trường hợp đặc biệt như mẫu đồ
hộp bị móp do va đập hay thực phẩm có môi trường pH thấp thì khả năng thôi nhiễm kim
loại mà đặc biệt là thiếc vào thực phẩm là đáng lưu ý, bên cạnh đó các vật liệu này còn có
khả năng bị nhiễm các kim loại nặng và có thể thôi nhiễm ra thực phẩm chứa bên trong.
1.1.2.
Các kim loại trong vỏ đồ hộp
(2)
Để bảo quản được lâu, thực phẩm thường được đóng gói vào những hộp kim loại làm
bằng hợp kim thiếc với thành phần phần trăm các kim loại có mặt trong hợp kim như sau
Sn 99.78 Pb 0.051 Al 0.0011
Cu 0.032 Zn 0.0008 Ni 0.001
Fe 0.014 Cd 0.0012
Theo thời gian các kim loại này sẽ thôi nhiễm một phần từ vỏ hộp ra ngoài và ngấm vào
thức ăn, hiện tượng này đã được khảo sát trong công trình của Arvanitoyannis và kết quả
thu được như sau
Hình 2: Hàm lượng thôi nhiễm của một số kim loại trong vài loại đồ hộp theo thời
gian
1
2

3
5
4
1.2.Các kim loại cần khảo sát
Theo định nghĩa thì kim loại nặng là những kim loại có tỷ trọng ≥ 5g/cm
3
tuy nhiên ngày
nay khái niệm kim loại nặng còn bao hàm cả ý nghĩa kim loại độc hại trong đó. Do đó dẫn
đến việc một số kim loại được xem là kim loại nặng do tính độc của mình chứ không phải
do tỷ trọng.
Có rất nhiều kim loại nặng có thể tồn tại trong mẫu thịt hoặc cá, tuy nhiên chỉ một số ít
kim loại trong số đó có hàm lượng cao đến mức gây độc và cần phải được kiểm tra
thường xuyên nhằm đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Bảng sau đây trình bày một số
kim loại nặng cần phải xác định trong mẫu thực phẩm theo Coddex standard 193-1995 :
Codex general standard for contaminants and toxins in food and feed và QCVN 8-
2:2011/BYT : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng
trong thực phẩm
Chỉ tiêu kim loại Cá Thịt
Pb x x
Cd x x
As x x
As vô cơ x
Hg x x
MeHg x
Sn x x
1.3. Quy ước lấy mẫu theo Codex Sampling Plans For Prepackaged Foods (Aql
6.5)
Đối với mức nghi ngờ I: những mẫu chưa có tiền sử về tranh chấp hay chất lượng không
đạt yêu cầu
Đối với mức nghi ngờ II: những mẫu không nằm trong mức I

Khối lượng 1 đơn vị
mẫu (kg)
Số lượng mẫu trong 1
lô
Số mẫu cần lấy
Mức I
Số mẫu cần lấy
Mức II
m ≤ 1
≤ 4800 6 13
4801-24000 13 21
24001-48000 21 29
48001-84000 29 38
84001-144000 38 48
144001-240000 48 60
≥240000 60 72
1 <m≤ 4.5
≤ 2400 6 13
2401-15000 13 21
15001-24000 21 29
24001-42000 29 38
42001-72000 38 48
72001-120000 48 60
≥120000 60 72
m > 4.5
≤600 6 13
601-2000 13 21
2001-7200 21 29
7201-15000 29 38
15001-24000 38 48

24001-42000 48 60
>42000 60 72
Bảng 2: Quy ước về số lượng mẫu cần lấy ứng với từng khoảng khối lượng của mỗi
đơn vị mẫu
1.4. Các quy trình xử lý mẫu
Để xác định được các kim loại có trong mẫu thì mẫu cần phải được chuyển về dạng dung
dịch đồng nhất và có ít hoặc hoàn toàn không có các thành phần hữu cơ còn sót lại, vì vậy
mà quá trình xử lý mẫu cần được quan tâm đặc biệt để có thể vô cơ hóa mẫu hoàn toàn
mà không làm mất mẫu hay nhiễm bẩn mẫu.
Có nhiều phương pháp xử lý mẫu khác nhau, tuy nhiên trong giới hạn của bài seminar này
chỉ trình bày một số phương pháp chính là
Vô cơ hóa ướt Vô cơ hóa khô Chiết
Pb x x
Cd x x
As x
As vô cơ x
Hg x
MeHg x
Sn x
2. Các quy trình
2.1.Vô cơ hóa ướt
2.1.1.
Xác định Pb,Cd,Sn
2.1.1.1.
Nguyên lý
(3)
Phân hủy hợp chất hữu cơ trong nền mẫu thịt chứa nhiều protein, chất béo, acid amin cần
phải có sự kết hợp của nhiều loại acid có tính oxi hóa mạnh trong điều kiện nhiệt độ cao
và trải qua nhiều lần xử lý lặp lại, các hỗn hợp oxi hóa thường dùng theo thứ tự tính oxi
hóa tăng dần là HNO

3
-HCl (1:3 v/v) kết hợp với H
2
O
2
30% giúp tăng cường khả năng oxi
hóa, H
2
SO
4
- HNO
3
(1:4 v/v) acid sulfuric giúp tăng nhiệt độ sôi của acid nitric nhằm tăng
khả năng oxi hóa, HNO
3
-H
2
SO
4
-HClO
4
(3:1:1 v/v/v) HClO
4
là chất oxi hóa rất mạnh sẽ
oxi hóa hoàn toàn những chất hữu cơ khó oxi hóa bằng HNO
3
. Đối với những chất béo
khó phân hủy thì phương pháp phá mẫu tốt nhất là kết hợp giữa H
2
SO

4
đóng vai trò than
hóa và H
2
O
2
30% giúp oxi hóa Carbon sinh ra do quá trình than hóa. Hiệu suất thu hồi của
quá trình xử lý mẫu bằng cách dùng các hỗn hợp oxi hóa khác nhau được so sánh trong
bảng sau
Bảng 3: So sánh hiệu suất thu hồi giữa các phương pháp xử lý khác nhau
Từ bảng trên cho thấy, một số hợp chất dễ bay hơi như As, Se và đặc biệt là Hg thì cần
phải có mặt acid H
2
SO
4
trong dung dịch phá mẫu để đảm bảo các nguyên tố này không
bay hơi trong quá trình xử lý. Trường hợp của Se khá đặc biệt do đặc tính dễ bị khử về
Se
0
và bay hơi nên trong điều kiện xử lý mẫu xác định Se thì cần dùng đến acid HClO
4
để
đảm bảo tạo ra môi trường oxi hóa thật mạnh.
Đối với quá trình xử lý mẫu thì sự nhiễm bẩn mẫu do môi trường bên trong và bên ngoài
hệ phản ứng cũng cần phải chú trọng và giảm thiểu. Sự nhiễm bẩn do bụi từ môi trường
ngoài hệ phản ứng có thể được loại trừ bằng cách đậy nắp hệ phản ứng bằng mặt kính
đồng hồ có rãnh. Đối với các yếu tố nhiễm bẩn do kim loại có sẵn trong bản thân các
dụng cụ phá mẫu bị thôi nhiễm trong quá trình đun nóng với acid và sự tích tụ kim loại
nặng có sẵn trong hóa chất xử lý mẫu khi dùng một lượng hóa chất lớn thì khó giải quyết
hơn bởi vì khi lựa chọn một vật liệu ít nhiễm tạp chất thì giá thành sẽ tăng lên đáng kể.

Bảng sau đây thể hiện thành phần các kim loại có trong hóa chất và dụng cụ xử lý mẫu
Bảng 4: Hàm lượng kim loại trong một số loại vật liệu xử lý mẫu
Bảng 5: Hàm lượng các kim loại có trong một số acid thường dùng
Như vậy có thể thấy rằng quá trình xử lý mẫu theo phương pháp vô cơ hóa ướt gặp phải
những khó khăn như thải ra môi trường một lượng lớn các hóa chất độc hại bên cạnh đó
quá trình đun nóng và sử dụng một lượng lớn các acid để phá mẫu còn làm gia tăng nguy
cơ nhiễm bẩn mẫu. Tuy nhiên do thiết bị phá mẫu khá đơn giản chỉ cần bình phá mẫu và
một nguồn nhiệt thường là hot plate cùng với ưu điểm là thời gian phá mẫu khá ngắn (8-
12 giờ) so với phương pháp vô cơ hóa khô ( 1-2 ngày) cho nên phương pháp này hoàn
toàn có thể áp dụng trong điều kiện xử lý một số lượng mẫu ít với khối lượng mỗi mẫu
nhỏ.
2.1.1.2.
Một số quy trình
AOAC 973.34 Cadimi in food (xác định bằng F-AAS) Cân 50g mẫu vào becher 1.5L,
thêm đá bọt và đậy lại. Thêm 25ml nitric, đun nhẹ, đến khi phản ứng chậm dần, thêm tiếp
25ml nitric, lặp lại đến khi dùng hết 100ml nitric, đun tiếp đến khi bay hết NO. Để loại bỏ
béo thấy được trong dung dịch nóng: làm lạnh becher trong nước đá, chuyển phần dung
dịch ra khỏi becher, thêm 100ml nước vào becher chứa béo, đun nóng rồi tiến hành tương
tự.Thêm vào dung dịch 20ml sulfuric, pha loãng đến 300ml, đun bay hơi đến khi mẫu bị
than hóa, thêm peroxid 50%1ml, đợi cho hết phản ứng mới thêm tiếp peroxid, tiếp tục đến
khi dung dịch không màu, đun tiếp để loại peroxid.
Nhận xét: Vì phương pháp xác định là F-AAS có giới hạn phát hiện trong khoảng
ppm cho nên lượng mẫu cần phải xử lý khá lớn dẫn đến một lượng lớn acid cần phải
dùng, để khắc phục nhược điểm này ta có thể áp dụng phương pháp GF-AAS để giảm
giới hạn phát hiện xuống trong khoảng ppb. Như đã trình bày ở phần 2.1.1.1, acid
H
2
SO
4
được dùng để than hóa mẫu và kết hợp với H

2
O
2
để oxi hóa dạng than sinh ra,
tuy nhiên vì lượng mẫu khá lớn nên cần phải tách béo trước khi xử lý với acid H
2
SO
4
để giúp cho quá trình vô cơ hóa mẫu diễn ra nhanh và xử lý mẫu được hoàn toàn.
AOAC 972.25 Pb in food (xác định bằng F-AAS) Khoảng 10g mẫu cho vào bình
Kjeldahl 500ml, 1 ml SrCl
2
2%, đá bọt, 15ml dung dịch 120ml sulfuric (1-5), 100ml
nitric, 40ml perchloric, ngâm trong >2h, đun nóng đến khi chỉ còn sulfuric. Để nguội bớt,
tráng bằng nước và cho vào ống ly tâm 40-50ml, loại bỏ nước, rửa lại ống ly tâm bằng
20ml nước và 1ml sulfuric 0.5M đun nóng. Chuyển toàn bộ dung dịch và kết tủa vào ống
ly tâm, ly tâm lấy kết tủa. Rửa kết tủa bằng 25ml (NH
4
)
2
CO
3
20%, để yên trong 1h, ly tâm
loại nước. Đổ kết tủa ra phễu lọc có giấy lọc, để ráo nước rồi dội 5ml HNO
3
1M để hòa
tan, đánh siêu âm để loại CO
2
.
Nhận xét: Vì sử dụng quá trình đồng kết tủa với Sr (PbSO

4
+ SrSO
4
) nên khối lượng
mẫu xử lý tương đối ít hơn so với quy trình xác định Cd phía trên tuy nhiên do khối
lượng mẫu vẫn còn khá lớn dẫn đến quá trình xử lý trải qua nhiều giai đoạn nhằm loại
bỏ các chất béo khó xử lý làm tăng nguy cơ nhiễm bẩn mẫu và mất mẫu. Để oxi hóa
hoàn toàn các dạng hữu cơ, trong quy trình này đã dùng acid HClO
4
có tính oxi hóa
mạnh, tuy nhiên đây là một loại acid có khả năng phát nổ cao khi phản ứng với nền
mẫu có nhiều chất hữu cơ, do đó mà quy trình xử lý này phải được thực hiện hết sức
cẩn thận và khó có thể áp dụng với các mẫu có hàm lượng chất béo cao vì khả năng
gây nổ rất lớn.
985.16 Tin in Canned food (xác định bằng F-AAS) Cân khoảng 20g mẫu vào erlen
250ml, đun khan ở 120
0
C, thêm 15ml nitric, ngâm 15 phút, đun nhẹ đến khi chỉ còn 3-6ml
acid, không để mẫu bị than hóa. Thêm 25ml HCl, đun nhẹ trong 15min đến khi không còn
bọt khí Clo. Tăng nhiệt đến khi còn 10-15ml, thêm 40ml nước khuấy đều rồi chuyển sang
bình mức 100ml, với sự có mặt của HCl giúp dung dịch bền vững qua đêm. hoặc lâu hơn.
Thêm 1ml KI 10mg/ml vào bình mức định mức đến vạch, nếu có béo thì không tính phần
này vào dung dịch.
Nhận xét: Do dạng Sn(II) khó bay hơi hơn dạng Sn(IV) vì vậy trong dung dịch cuối
cùng cần dùng chất khử là KI, tuy nhiên do KI phản ứng với HNO
3
nên cần phải loại
HNO
3
bằng phản ứng HNO

3
+ HCl = NOCl + Cl
2
+ H
2
O. Vì Sn có khả năng bay hơi
cao hơn Pb và Cd cho nên phải luôn duy trì một lượng acid nitric trong mẫu giúp cho
Sn tồn tại trong dung dịch chứ không phải tạo thành dạng muối dễ bay hơi trong
trường hợp bị đun đến khan.
2.1.2.
Xác định Hg
2.1.2.1.
Nguyên lý
(4)
Vì Hg có đặc tính dễ bay hơi do đó hầu hết các qui trình xử lý mẫu đều dùng phương
pháp vô cơ hóa ướt và sử dụng H
2
SO
4
kết hợp với đun trong hệ kín hoặc hệ mở có hệ
thống ống sinh hàn nhằm hạn chế sự thất thoát thủy ngân.
Một số phương pháp xử lý áp dụng trên 1g mẫu với phương pháp đo hóa hơi lạnh gồm có
HF-HNO
3
tỷ lệ 3-10 (v-v) đun đến 110
0
C trong bom PTFE (1), HNO
3
-H
2

SO
4
10-5 (v-v)
đun trong 60
0
C đến bóc khói (2). Từ dung dịch được xử lý sơ bộ theo cách (1) hoặc (2)
mẫu được oxi hóa hoàn toàn chất hữu cơ bằng những tác nhân oxi hóa mạnh theo các
phương pháp sau: thêm 2ml H
2
SO
4
1-1, 10ml KMnO
4
5%, lắc trong 16h ở 60
0
C, loại
KMnO
4
bằng 5ml NH
4
OCl (a) hay thêm 2ml H
2
SO
4
đđ, 2.5ml H
2
O
2
, đun đến bóc khói, để
nguội thêm vài giọt KMNO

4
rồi khử lại bằng một lượng vừa đủ NH
4
OCl 5% để tránh sự
khử Hg
2+
thành Hg
0
dễ bay hơi (b). Một cách nhanh hơn là thêm từ đầu 2mg V
2
O
5
, HNO
3
-
H
2
SO
4
10-5 đun trong 60
0
C đến bóc khói nâu, thêm 10ml H
2
O
2
, đun đến 80
0
C đến bóc
khói SO
3

, làm lạnh, thêm 2ml KMnO
4
khử lại bằng một lượng vừa đủ NH
4
OCl 5% để
tránh sự khử Hg
2+
thành Hg
0
dễ bay hơi. Mỗi phương pháp trên có một phạm vi ứng dụng
và hạn chế khác nhau dựa trên yêu cầu là oxi hóa hoàn toàn dạng hữu cơ ( tránh hiện
tượng tạo bọt trong khi đo theo kỹ thuật tiêm dòng chảy) và có hiệu suất thu hồi cao được
trình bày trong các bảng sau
Bảng 6: So sánh kết quả phân tích hàm lượng Thủy Ngân theo các cách xử lý khác nhau
Từ kết quả trên cho thấy việc xử lý bằng hỗn hợp HNO
3
/H
2
SO
4
không loại bỏ được
phần chất béo làm cho mẫu BCR-62 (dầu oliu) xảy ra hiện tượng sủi bọt khi đo, trong
khi đó giai đoạn vô cơ hóa trong điều kiện HF/HNO
3
dùng bom PTFE và phân hủy
mẫu bằng KMnO
4
/HNO
3
/H

2
SO
4
là tối ưu nhất, tuy nhiên do acid HF nguy hiểm khi
dùng và hệ thống phá mẫu kín dùng bom PTFE có giá thành khá cao, lượng mẫu xử lý
có khối lượng giới hạn ( thường ít hơn 1g), khó áp dụng để xử lý hàng loạt mẫu cho
nên khó áp dụng trong điều kiện thực tế. Phương pháp dùng hỗn hợp HNO
3
/H
2
SO
4
dù
có hạn chế tuy nhiên bằng cách sử dụng các điều kiện oxi hóa mạnh hơn thì phương
pháp này vẫn có thể áp dụng tốt, các thí nghiệm nhằm cải tiến phương pháp này được
trình bày trong bảng sau
Bảng 7: So sánh kết quả phân tích hàm lượng Thủy Ngân theo các
cách xử lý khác nhau
Nhận xét: Khả năng oxi hóa của H
2
O
2
kém hơn hẳn KMnO
4
nên không phá được mẫu
BCR-61, đối với BCR-62 chỉ có phương pháp photolysis sử dụng chất oxi hóa là gốc
tự do
*
OH sinh ra do phản ứng của mẫu với tia UV mới có thể phân hủy được mẫu
Do hệ thống photolysis khá phức tạp và hiệu suất phá mẫu (thời gian và lượng mẫu)

không cao nên một cách khác là dùng V
2
O
5
làm xúc tác để phân hủy nền béo, kết quả
khảo sát được trình bày trong bảng sau
Bảng 7: So sánh kết quả phân tích hàm lượng Thủy Ngân theo các cách xử lý khác nhau
kết hợp dùng xúc tác V
2
O
5
Nhận xét: Vanadium là kim loại có nhiều vân đạo hóa trị trống giúp tăng khả năng tạo
hợp chất cơ kim kém bền với các chất hữu cơ có nối đôi, nhờ đặc tính này mà các
thành phần béo bị loại bỏ hoàn toàn nên phương pháp dùng H
2
O
2
vẫn xử lý tốt các
mẫu BCR-61 và 62 tuy nhiên có thể do tính oxi hóa yếu nên không thể oxi hóa hoàn
toàn nền mẫu nên không giải phóng hết Hg kim loại làm cho kết quả phân tích thấp
hơn so với dùng KMnO
4
2.1.2.2.
Quy trình theo AOAC 977.15 Mercury in fish
5g mẫu vào bình, 10-20mg V
2
O
5
, 20ml H
2

SO
4
-HNO
3
1-1, cắm ống sinh hàn, đun từ từ
đến sôi, đảo đều bình trong quá trình phản ứng. Khi phản ứng xong, tắt nguồn nhiệt, rửa
ống sinh hàn bằng 15ml nước, thêm 2 giọt peroxide, làm lạnh bình bằng cách ngâm nước,
định mức đến 100ml.
Nhận xét: Quy trình trên thực hiện đúng theo những nghiên cứu của phần 2.1.2.1,
trong trường hợp này chất oxi hóa được dùng la H
2
O
2
thay cho KMnO
4
có thể do nền
mẫu là cá nên không cần điều kiện oxi hóa quá mạnh, bên cạnh đó H
2
O
2
còn có những
ưu điểm so với KMnO
4
như: tự phân hủy nên không cần thêm NH
4
OCl làm tăng nguy
cơ khử Hg
2+
khi chất khử dư quá nhiều, tác dụng với khí NO
2

( là sản phẩm của quá
trình oxi hóa của acid HNO
3
và có khả năng tan được trong dung dịch mẫu sau khi xử
lý, khí NO
2
tan trong dung dịch mẫu sẽ bay lên trong quá trình đo gây mất tín hiệu đo)
theo phương trình sau 2NO
2
+ H
2
O
2
 2HNO
3
2.1.3.
Xử lý trong hệ kín bằng lò vi sóng kết hợp với hệ xử lý kín
(5)
Một phương pháp vô cơ hóa ướt hiện nay đang được áp dụng đó là dùng năng lượng vi
sóng để đun nóng dung dịch xử lý thật nhanh kết hợp với xử lý trong hệ kín để tăng nhiệt
độ sôi của acid dẫn đến tăng tốc quá trình phản ứng. Khi bị đốt nóng trong vessel teflon,
acid nitric sẽ hình thành hỗn hợp hơi acid nitric, nitơ oxid và hơi nước. Nhờ tính năng dẫn
nhiệt kém mà nhiệt độ thành vessel teflon thấp hơn nhiệt độ sôi của dung dịch bên dưới
giúp loại các phân tử ra khỏi pha khí tạo thành hiện tượng hoàn lưu, do đó khả năng bay
hơi chất cần phân tích giảm đi. Hiện tượng này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vật liệu và
hình dạng vessel, sự phân bố năng lượng trong hệ thống, hóa chất sử dụng. Do phản ứng
trong hệ kín nên khi lượng khí sinh ra quá nhiều sẽ làm hỏng vessel vì vậy mà lượng mẫu
phân tích thường được tối ưu bằng cách tính lượng carbon trong mẫu, tỷ lệ giữa lượng
carbon và thể tích ống phá mẫu không quá 1.5mgC/ml để tránh hiện tượng sinh ra quá
nhiều nitơ oxid dẫn đến tăng áp suất gây hỏng hệ phá mẫu.

Phương pháp xử lý bằng vi sóng kết hợp với hệ kín có nhiều ưu điểm như thời gian hoàn
thành một mẻ xử lý nhanh (1-2 giờ), không làm mất hay nhiễm bẩn mẫu, phân hủy mẫu
hoàn toàn. Tuy nhiên một số nhược điểm của phương pháp này đó là giá thành khá cao,
mỗi nền mẫu cần có một chu trình nhiệt riêng để đảm bảo an toàn cho thiết bị, lượng mẫu
xử lý thường không quá 1 gram nên đòi hỏi đi kèm với phương pháp xử lý này là một
phương pháp xác định có độ nhạy khá cao dẫn đến tăng thêm chi phí.
2.2.Vô cơ hóa khô
Bằng cách sử dụng nhiệt độ cao (450-500
0
C) để oxi hóa nền mẫu, giúp cho việc oxi hoác
các chất hữu cơ khó oxi hóa bằng acid như chất béo, acid amin hay Arsen hữu cơ được
oxi hóa hoàn toàn. Đối với phương pháp này lượng acid sử dụng rất hạn chế, chỉ với mục
đích là hòa tan cặn sau khi xử lý nên giảm thiểu các khí độc thoát ra và sự nhiễm bẩn mẫu
bên cạnh đó có thể xử lý một khối lượng mẫu lớn và áp dụng cùng một quy trình cho một
số nền mẫu khác nhau. Tuy nhiên vẫn còn một số nhược điểm như thời gian xử lý chậm
(1-2 ngày), có thể xử lý cùng một lúc nhiều mẫu ( tùy thuộc vào kích thước lò nung )
nhưng tăng khả năng nhiễm chéo giữa các mẫu, một số nguyên tố kim loại dễ bay hơi nên
làm tăng khả năng mất mẫu, khi áp dụng cho các mẫu có nhiều chất béo hoặc đường cần
có giai đoạn tiền xử lý trước khi cho vào lò nung để giảm thiểu hiện tượng sôi trào.
986.15 As,Cd,Pb,Se,Zn in human food Cân 0.3g mẫu (tính theo lượng khô) vào vessel
thêm 5ml acid nitric, đóng chặt nắp đun ở 150
0
C, chuyển dung dịch thu được vào bình
mức 10ml. Để xác định Pb,Cd: lấy một thể tích thích hợp vào chén nung, thêm 2ml
magnesium nitrate, nung khan trên bếp sau đó tăng nhiệt tới cực đại, đem vào lò nung ở
450
0
C trong 10-20min. Hòa tan trong 1ml nitric 1-1 đun đến khô để loại carbonate, nitrit,
loại bớt acid. Hòa tan bằng 5ml nitric 0.5ml/L. As,Se: Lấy một thể tích thích hợp dung
dịch trên cho vào chén nung, thêm 1ml Mg(NO

3
)
2
75mg/ml, đun nóng đến khan nước, sau
đó tăng dần đến cực đại, chuyển vào lò nung ở 450
0
C để loại HCHC và phân hủy nitrat.
Hòa tan bằng 2ml HCl 8M
Nhận xét: Vì áp dụng kết hợp xử lý theo cả hai phương pháp vô cơ hóa khô và ướt mà
trong đó phương pháp ướt sử dụng hệ kín nên khối lượng mẫu bị giới hạn khá nhiều
trong phương pháp này. Do hàm lượng As hữu cơ chiếm lượng lớn trong thực phẩm
do đó để xác định hàm lượng As tổng cần thiết phải oxi hóa hoàn toàn nền mẫu. Đối
với phương pháp vô cơ hóa ướt, để oxi hóa hoàn toàn dạng As hữu cơ cần phải sử
dụng acid có tính oxi hóa mạnh như HClO
4
kết hợp với acid H
2
SO
4
để tăng nhiệt độ
phản ứng, trong khi đó phương pháp khô đơn giản hơn và lượng hóa chất sử dụng ít
hơn đồng thời đảm bảo oxi hóa hoàn toàn dạng As hữu cơ. Chất trợ nung thường được
thêm vào mẫu để đảm bảo các kim loại không bị bay hơi trong quá trình gia nhiệt nhờ
vào khả năng tạo ra dung dịch rắn (giúp giam các kim loại cần phân tích trong mạng
tinh thể của chất trợ nung) giữa chất trợ nung và kim loại cần khảo sát. Tuy nhiên việc
sử dụng chất trợ nung cũng gây ra một số ảnh hưởng như gây nhiễm bẩn mẫu, làm
tăng cản nhiễu của nền do tăng hàm lượng muối có trong dung dịch mẫu khá nhiều.
999.11 Pb. Cd, Cu, Zn, Fe trong thực phẩm Cân 10 -20g mẫu làm khan ở 100
0
C. Che

chén nung bằng mặt kín đồng hồ trên bếp ceramic, để không khí sạch thổi qua. Đặt đèn IR
trên nắp đậy, tăng dần nhiệt đến 300
0
C , cho vào lò ở nhiệt độ 200-250
0
C, cho vào lò nung
rồi tăng đến 450
0
C trong 8h hay qua đêm. Làm ướt tro bằng 1-3ml nước, làm khan trên
bếp, đun tiếp trong lò nung ờ 450
0
C trong 1-2h hay lâu hơn, lặp lại đến khi sản phẩm hoàn
toàn tro hóa, tro nên có màu trắng hay xám hay màu nhạt. Thêm 5ml HCl 6M, đun bay
hơi trên bếp cách thủy, hòa tan muối bằng 10-30ml HNO
3
0.1M. Khuấy đều dung dịch,
che bằng mặt kính đồng hồ để trong 1-2h.
Nhận xét: Phương pháp vô cơ hóa khô có ưu điểm là có xử lý cùng lúc nhiều chỉ tiêu
kim loại trong cùng một mẫu, oxi hóa hoàn toàn những dạng chất hữu cơ mà các acid
vô cơ khó oxi hóa được, xử lý được một lượng mẫu có khối lượng tương đối lớn.
Trong phương pháp này mẫu được xử lý hoàn toàn theo phương pháp vô cơ hóa khô
nên giai đoạn tiền xử lý trước khi cho vào lò nung là hết sức quan trọng vì ở giai đoạn
gần 100
0
C những mẫu có nhiều nước dễ bị sôi làm mất mẫu hoặc nhiễm chéo qua các
mẫu khác, ở giai đoạn 250
0
C – 300
0
C thường xảy ra hiện tượng cháy ngún (mẫu bốc

khói dữ dội và bắn than ra ngoài làm mất mẫu hoặc nhiễm chéo, hiện tượng này đặc
biệt hay xảy ra đối với các mẫu có dùng chất trợ nung có gốc NO
3
-
) do đó trong các
giai đoạn này phải gia nhiệt thật chậm, đậy nắp chén nung và đảm bảo không khí lưu
thông tốt. Thông thường thì với phương pháp này sau khi nung lần đầu ở 450
0
C đa số
các nền mẫu thực phẩm không tro hóa hoàn toàn do các phần bên trong mẫu bị che
chắn bởi lớp tro bên ngoài nên không tiếp xúc tốt với nhiệt và oxi do đó cần phải dùng
nước để thấm vào mẫu giúp loại lớp tro bao bên ngoài đồng thời làm rã các hạt than
giúp tăng diện tích tiếp xúc với không khí. Ở các lần nung sau, do nền mẫu chỉ còn
một ít than nên không cần phải gia nhiệt chậm như lần đầu tiên nữa, tuy nhiên tốc độ
gia nhiệt vẫn phải đảm bảo không quá nhanh để tránh nứt chén nung hoặc nứt lò nung.
2.3.Phương pháp chiết
2.3.1.
Arsen vô cơ
An improve HPLC-ICPMS method for determining inorganic As in food
(6)
Mẫu cá
được làm khô lạnh sau đó nghiền mịn đến cỡ nhỏ hơn 0.25 mm được trữ trong ống PP có
nắp ở 4
0
C. 250 mg mẫu trong ống thạch anh thêm vào 5ml trifluoroacetic acid 0.02M
chứa 50µL H
2
O
2
30% sau đó đánh siêu âm 15 phút, sau đó chiết mẫu trong hệ kín bằng

thiết bị phá mẫu bằng năng lượng vi sóng Ultraclave III (Milestone) ở nhiệt độ 95
0
C
trong 60 phút với tốc độ tăng nhiệt là 10 phút, 1ml mẫu rút ra và ly tâm 15 phút, sau đó
tiêm trực tiếp vào HPLC anion exchange – ICPMS
Nhận xét: Vì ion Cl
-
trong plasma tạo ra dạng ion ArCl có cùng khối lượng với As
có thể gây nhiễu trong trường hợp thời gian lưu peak của Cl
-
gần với các peak cần xác
định bên cạnh đó do TFA là acid hữu cơ nên cho khả năng tương tác với nền hữu cơ
tốt hơn do đó không dùng acid HCl trong quá trình chiết và thay thế bằng TFA, nhờ
việc oxi hóa hoàn toàn As
3+

thành As
5+
bằng H
2
O
2
giúp tăng tín hiệu của peak As
trong quá trình phân tích làm giảm sai số hơn so với viêc cộng dồn cả hai peak As
3+
và
As
5+
.
Determination of iAs in marine food by HCl distillation and HG-AAS

(7)
Chưng cất
iAs dưới dạng AsCl
3
bằng bình chưng cất 250ml có ống sinh hàn 30cm dung tích 100ml.
0.2g mẫu khan nước vào hệ chưng cất, thêm 25ml HCl 3M, 10ml KI 30% m/v, trộn đều,
đun đến khi xuất hiện hơi, đóng valve sinh hàn để thu 15ml dung dịch chưng cất, thêm
tiếp một lượng HCl, KI như trên và chưng cất thêm một lần nữa để thu thêm 15ml
Nhận xét: Phương pháp đơn giản dựa trên khả năng bay hơi của muối AsCl
3,
tuy
nhiên quá trình đun có thể làm gia tăng khả năng phân hủy một phần các dạnh Arsen
hữu cơ về vô cơ gây ra sai số dương cho phương pháp.
2.3.2.
Methyl Thủy Ngân
983.20 MeHg 2g mẫu vào ống ly tâm 50ml, thêm 25ml acetone, ly tâm bỏ lớp dung môi,
tiếp tục rửa thêm 2 lần nữa. Thêm 20ml benzen tiếp tục lắc, ly tâm loại bỏ lớp dung môi.
Thêm 10ml HCl 1-1, 20ml benzen lắc 2 phút, ly tâm lấy lớp dung môi, tiến hành chiết 3
lần. Phân tích bằng GC-ECD sử dụng cột nhồi
Nhận xét: Phương pháp này khá đơn giản dựa vào khả năng chiết MeHg (liên kết với
các nguyên tử S trong các phân tử acid amin và protein) ra khỏi nền mẫu dưới dạng
MeHgCl của acid HCl và dạng MeHgCl này dễ tan vào pha hữu cơ. Vì một lượng chất
béo có thể tan vào trong benzen nên cần phải loại bỏ một phần béo ra khỏi mẫu bằng
acetone, trong phương pháp này n-hexan không được dùng để loại béo vì có thể các
nền hữu cơ mà MeHg liên kết vào cũng sẽ tan trong dung môi này. Phương pháp sắc
ký khí dùng cột nhồi hiện nay ít được sử dụng, hơn nữa cần phải hoạt hóa cột bằng
cách cho một lượng lớn dung dịch Hg
2+
đi qua cột để lấp các tâm hoạt động có khả
năng lưu giữ Thủy Ngân trong cột làm cho phương pháp này khá phức tạp, nguy hiểm

và tín hiệu không nhạy. Có nhiều cách cải tiến cho phương pháp này, các phương
pháp cải tiến dựa trên cách tạo dẫn xuất của MeHg với một chất tạo dẫn xuất để thay
đổi tính chất hiện có của MeHg nhằm áp dụng các phương pháp đo khác nhau.
A new method for total Hg and Me-Hg
(8)
4-5g mẫu cho vào ống teflon, 750 μl HCl,
1000 μl nước, 10ml toluen. Nâng nhiệt đến 110
0
C trong 10p, giữ trong 10p, làm nguội lấy
ra 4ml toluen vào ống thủy tinh 15ml, thêm 2ml dung dịch cysteine acetate 1%, khuấy
đều trong 2p, ly tâm bỏ phần toluen ở trên, phần dung dịch nước phía dưới là dung dịch
chứa MeHg. Xác định bằng máy đo thủy ngân trực tiếp dựa trên phân hủy nhiệt và bẫy
vàng.
Nhận xét: Đây là một phương pháp được cải tiến từ phương pháp 983.20, toluen
được dùng thay cho benzen có thể vì ít độc hại hơn benzen, phương pháp này dựa trên
khả năng liên kết của MeHg với acid amin L-cysteine để chiết MeHg ra khỏi nền mẫu
nên không cần phải loại bỏ bớt các chất béo như phương pháp 983.20
Determination of MeHg in fish by GC-ICPMS Thermo
(9)
Mẫu cá được làm khô lạnh
loại nước. Loại bỏ phần không thể xay được. 250mg mẫu thêm 10ml tetra methyl
ammonium hydroxide TMAH 25%, gắn ống sinh hàn, khuấy đều sau đó chiết trong hệ vi
sóng mở (open focused microwave system, Prolabo, France) dùng 20% công suất (40W)
trong 2 phút, chuyển dung dịch sang vial, thêm đệm acetat pH 3.9, thêm 2ml isooctane,
thêm 1ml NaBPr
4
1% để propyl hóa thủy ngân như vậy sẽ phân biệt được Hg, MeHg và
EtHg. Ly tâm thu pha hữu cơ trữ trong vial tối tại -18
0
C.

Nhận xét: Nhờ tạo được dẫn xuất dễ bay hơi của MeHg với NaBPr
4
nên phương
pháp này áp dụng được cho kỹ thuật sắc ký khí dùng cột mở kết hợp với đầu dò ICP-
MS, tuy nhiên tác chất tạo dẫn xuất không được phổ biến rộng rãi trên thị trường nên
có thể dùng tác chất Grinard thay thế. Tác chất thay thế này rất dể phản ứng với H
+
tự
do có trong nước nên các điều kiện phản ứng sẽ phức tạp hơn so với NaBPr
4
vì tác
chất này cho phản ứng trong nước được.
3. Kết luận
Trong phương pháp vô cơ hóa ướt, đối với những nền mẫu khác nhau cần có những hỗn
hợp chất oxi hóa và giai đoạn xử lý khác nhau. Vì vậy trong phương pháp vô cơ hóa ướt
không thể áp dụng một quy trình xử lý chung cho việc xác định nhiều kim loại trong một
mẫu và trong một lượt xử lý duy nhất.
Trong phương pháp vô cơ hóa khô, nhờ sử dụng nhiệt độ cao để oxi hóa hoàn toàn nền
hữu cơ, do đó có thể áp dụng cùng một phương pháp xử lý cho nhiều nguyên tố trên nhiều
nền mẫu. Do đó phương pháp xử lý khô rất thích hợp trong việc áp dụng thực tế để xử lý
một số lượng mẫu nhiều có khối lượng lớn và nhiều nền mẫu khác nhau trong một lần xử
lý để xác định nhiều chỉ tiêu khác nhau. Nhược điểm của phương pháp này một số nền
mẫu không thể xử lý trong lò nung một cách trực tiếp được mà cần phải tiền xử lý bằng
các acid như nitric hay sulfuric.
Ảnh hưởng của nền muối có sẵn trong mẫu hoặc sinh ra do sử dụng chất trợ nung không
ảnh hưởng đến phương pháp CV-AAS hay HG-AAS hay ASV mà chỉ ảnh hưởng đến các
phương pháp như GF-AAS và ICP-OES, ICP-MS. Do đó khi áp dụng các phương pháp
này cần phải sử dụng các phương pháp chiết (chiết bằng dung môi hoặc chiết pha rắn) để
loại bỏ nền mẫu đồng thời làm giàu chất phân tích trong mẫu.
Các phương pháp chiết kết hợp với thiết bị sắc ký ghép nối ICP-MS giúp phát hiện

nguyên dạng các kim loại nặng đồng thời giảm đáng kể giới hạn phát hiện. Tuy nhiên các
phương pháp này còn khá mới nên cần phải thiết lập được một quy trình chung nhất và
được chấp nhận rộng rãi để áp dụng vào thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Ths Lê Mỹ Hồng. (2009). Giáo trình công nghệ chế biến đồ hộp. Rice University,
Houston, Texas.
2. Arvanitoyannis, I. (1990). The effect of storage of canned meat on concentration of
the metals Fe, Cu, Zn, Pb, Sn, Al, Cd and Ni. Nahrung 34(2): 147-151.
3. Twyman, R. M. (2005). SAMPLE DISSOLUTION FOR ELEMENTAL ANALYSIS |
Wet Digestion. Encyclopedia of Analytical Science (Second Edition). W. Editors-in-
Chief: Paul, T. Alan and P. Colin. Oxford, Elsevier: 146-153.
4. Dehairs, F.A.; Decadt, G.; Baeyens, W.F.J. (1982). Comparative study of different
wet mineralisation digestion methods for the measurement of total mercury in
biological samples. Analusis 10(8): 373-376.
5. Buldini, P. L., et al. (2002). Recent applications of sample preparation techniques
in food analysis. J Chromatogr A 975(1): 47-7.
6. Raber, G., et al. (2012). An improved HPLC–ICPMS method for determining
inorganic arsenic in food: Application to rice, wheat and tuna fish. Food Chem
134(1): 524-532.
7. Oygard, J. K., et al. (1999). Determination of inorganic arsenic in marine food
samples by hydrochloric acid distillation and flow-injection hydride-generation
atomic absorption spectrometry. J AOAC Int 82(5): 1217-1223.
8. Carbonell, G., et al. (2009). A new method for total mercury and methyl mercury
analysis in muscle of seawater fish. Bull Environ Contam Toxicol 83(2): 210-213
9.Dr Martin Nash. Determination of Methylmercury in Fish by GC Coupled with X
Series ICP-MS. Thermo Electron Corporation, Winsford, UK;Group of
Biogeochemistry, Ultra Trace and Isotopic Analysis, Laboratoire de Chimie-
Analytique Bio-inorganique et Environnement, University of Pau, France