CHƯƠNG III xử lý mẫu TRONG PHÂN TÍCH THỰC PHẨM

CHƯƠNG III: XỬ LÝ MẪU TRONG PHÂN
TÍCH THỰC PHẨM
Nội dung:
+ Xử lý mẫu là gì? Tại sao phải xử lý mẫu
+ Các phương pháp xử lý mẫu





Kỹ thuật vô cơ hoá khô (xử lý khô),
Kỹ thuật vô cơ hoá ướt (xử lý ướt).
Kỹ thuật vô cơ hoá khô- ướt kết hợp,
Các kỹ thuật chiết (lỏng-lỏng,lỏng-rắn,
rắn-lỏng),


XỬ LÝ MẪU LÀ GÌ
- Xử lý mẫu là quá trình hoà tan và phân huỷ,
chuyển chất cần xác định về trạng thái phù hợp
với quá trình phân tích.
- Xử lý mẫu đồng thời xãy ra hai quá trình: Phân
hủy cấu trúc của mẫu và chuyển chất cần xác định
về trạng thái phù hợp với quá trình phân tích.


TẠI SAO PHẢI XỬ LÝ MẪU
- Để đưa các chất cần xác định về một trạng thái
thích hợp cho phép đo, theo phương pháp phân
tích đã chọn.
- Để chất phân tích có thể tồn tại trong trạng thái

bền vững và phù hợp với kỹ thuật đo
- Đưa cấu tử phân tích từ nhiều trạng thái khác
nhau trong mẫu về một trạng thái đồng nhất


TẠI SAO PHẢI XỬ LÝ MẪU
Các yếu tố ảnh hưởng đến xử lý mẫu:
 Đối tượng mẫu, matrix của mẫu.
 Bản chất, tính chất của các chất cần phân tích.
 Trạng thái tồn tại, cấu trúc vật lý hoá học của các chất
trong mẫu.
 Phương pháp phân tích được lựa chọn để xác định
chúng.
+ Hàm lượng của chất cần xác định ở mức nào trong
mẫu


CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU
 Kỹ thuật vô cơ hoá ướt (xử lý ướt).
 Kỹ thuật vô cơ hoá khô (xử lý khô),
 Kỹ thuật vô cơ hoá khô- ướt kết hợp,
 Các kỹ thuật chiết (lỏng-lỏng, lỏng-rắn, rắn-lỏng)
 Các kỹ thuật sắc ký, v.v.


KỸ THUẬT VÔ CƠ HÓA ƯỚT

Kỹ thuật vô cơ hóa ướt:
- Bằng axit mạnh đặc nóng
- Bằng kiềm nóng chảy

KỸ THUẬT VÔ CƠ HÓA BẰNG AXIT ĐẶC
NÓNG
+ Dựa vào tính axit và tính oxy hóa của các axit để

thực hiện quá trình phá mẫu như : HCl. HNO3, H2SO4,
HClO4 v.v…
+ Tùy vào bản chất của các axit cũng như thành phần
hổn hợp axit mà tạo ra những nhiệt độ khác nhau.


KỸ THUẬT VÔ CƠ HÓA BẰNG AXIT ĐẶC
NÓNG
Với axit đơn
Axit

HCl

Nồng độ (%)
36
T(sôi) oC
110
Với hỗn hợp axit

HNO3 H2SO4 H3PO4
65
121

Loại hỗn hợp của

(HCl/HNO3)
(HNO3+ H2SO4)
(HNO3+ H2SO4 )
(HNO3+ H2SO4 + HClO4 )
(HF+ H2SO4 )

98
280
Thành phần
(V/V)
3/1
4/1
3/2
4/2/2
2/1

78
213

HClO
4

72
203

HF
40
120

Nhiệt độ sôi oC

116-118
130-135
150-155
137-140
130-150


KỸ THUẬT VÔ CƠ HÓA BẰNG AXIT ĐẶC
NÓNG
Ưu và nhược điểm:
+ Không bị mất các chất phân tích
+ Nhưng thời gian phân huỷ mẫu rất dài, có thể rút ngắn
bằng kỹ thuật vi sóng
+ Tốn nhiều axit.
+ Dể nhiễm bẩn do môi trường hở ( có thể dùng hệ kín)
Ứng dụng:
Ứng dụng chủ yếu của kỹ thuật xử lý ướt này là để xử lý
mẫu xác định cấu tử chịu nhiệt trong mẫu như mẫu: mẫu
hữu cơ, mẫu vô cơ, mẫu môi trường, mẫu đất, mẫu nước,
mẫu bụi không khí, mẫu kim loại, hợp kim, rau quả và
thực phẩm, v.v.


XỬ LÝ BẰNG KIỀM NÓNG
Nguyên tắc chung:
•Dùng các dung dịch (NaOH, KOH ), hay hỗn hợp
(NaOH +NaHCO3), hay (KOH + Na2O2), nồng độ
khoảng (10 -20%), để phân huỷ mẫu phân tích về
dạng hydroxyl hay muối kiềm dể tan
•Lượng dung dịch phân huỷ: cần lượng lớn từ 8-15

lần lượng mẫu.
•Thời gian phân huỷ: từ 4 - 10 giờ trong hệ hở. Còn
trong hệ lò vi sóng kín chỉ cần thời gian 1-2 giờ.


XỬ LÝ BẰNG KIỀM NÓNG
CÁC ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG

• Ưu điểm: áp dụng tốt cho các nguyên tố có hợp chất
dễ bay hơi và các nguyên tố và các matrix của mẫu dễ
tan trong kiềm.
• Nhược điểm lớn là tốn nhiều kiềm từ 10 – 15 lần
lượng mẫu.
• Dùng cho một số chất như các chất: Cl-, Br-, NO3-,
SO42-, PO43-.. và một số mẫu thực phẩm không xử lý
được bằng axit.


KỸ THUẬT VÔ CƠ HÓA KHÔ
Nguyên tắc:
Kỹ thuật xử lý khô là kỹ thuật nung mẫu trong lò nung ở
một nhiệt độ thích hợp. Mẫu sau khi nung được hoà tan
bằng dung dịch axit phù hợp, chuyển về dạng dung dịch,
sau đó xác định theo phương pháp đã chọn


KỸ THUẬT VÔ CƠ HÓA KHÔ
Các yếu tố ảnh hưởng đế quá trình nung
• Nhiệt độ nung
• Thời gian nung

• Chất phụ gia: Bảo vệ các chất phân tích không bị mất và
làm cho quá trình phân hủy mẫu nhanh hơn



KỸ THUẬT VÔ CƠ HÓA KHÔ
Các ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng

• Thao tác và cách làm đơn giản,
• Không phải dùng nhiều axit đặc tinh khiết cao
đắt tiền. Xử lý được triệt để, nhất là các mẫu nền
hữu cơ.
• Nhưng có nhược điểm là có thể mất một số chất
dễ bay hơi, ví dụ như Cd, Pb, Zn, Sn, Sb, v.v. nếu
không có chất phụ gia và chất bảo vệ.


KỸ THUẬT VÔ CƠ HOÁ KHÔ-ƯỚT KẾT HỢP
• Nguyên tắc:
+ Xử lý sơ bộ bằng phương pháp ướt
+ Thực hiện quá trình nung mẫu
+ Hòa tan mẫu bằng dung môi thích hợp
• Ưu điểm
+ Tận dụng được ưu điểm của cả hai phương pháp
+ Rút ngắn thời gian
+ Giảm chi phí, chỉ bằng 1/5 phương pháp ướt
Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô – ướt kết hợp đã phát huy
được ưu điểm và khắc phục được nhược điểm của
phương pháp vô cơ hóa mẫu khô và vô cơ hóa mẫu ướt.

Xử lý mẫu rau quả để xác định Na, K, Ca, Cd, Co,
Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn
•Lấy 5.000 g mẫu đã nghiền mịn vào chén nung,
thêm 5 mL HNO3 45% và 5 mL Mg(NO3)2 5%, trộn
đều, rồi sấy, hay đun nhẹ trên bếp điện cho mẫu sôi,
cô cạn đến khô thành than đen.
•Sau đó đem nung lúc đầu ở 400-450 oC trong 3 giờ,
rồi nâng lên 550oC, đến hết than đen.
•Hoà tan tro thu được trong 20 mL dung dịch HCl
1/1 và có thêm 1 mL HNO3 65%, đun nóng cho tan,
làm bay hơi hết axit dư đến còn muối ẩm, định mức
bằng dung dịch HCl 2% thành 25 mL.


Xử lý mẫu sữa để xác định Na, K, Ca, Mg, Cd, Co,
Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn
•Lấy 5.000 g mẫu vào chén nung, thêm 5 mL HNO3
45%, 2 mL H2SO4 98% và 5 mL Mg(NO3)2 5% ( hay
KNO3), đun sôi .
•Nung ở 400-450oC trong 3 giờ, tiếp đó ở 550oC cho
mẫu tro hoá đến khi thấy bả không còn đen.
•Hoà tan tro thu được trong 18 mL HCl 1/1 và có
thêm 1.0 mL HNO3 65%, đun nóng cho mẫu tan hoàn
toàn, đuổi hết axit dư đến còn muối ẩm, và định mức
thành 25 mL bằng axit HCl 2%. Đây là dung dịch mẫu
để xác định các kim loại bằng các phương pháp UVVIS, hay AAS, hay ICP-OES, hoặc ICP-MS.


CHIẾT (TRÍCH LY)

+ Chiết là một quá trình tách một chất ra khỏi mẫu ban đầu,
bằng một pha lỏng thích hợp hay một pha rắn thích hợp.
+ Phân loại: Dựa trên trạng thái của mẫu thường là dạng
lỏng và rắn
Với mẫu dạng lỏng:
Chiết lỏng - lỏng ( liquid- liquid extraction)
Chiết lỏng- rắn ( liquid- solid extraction)
Với mẫu dạng rắn:
Chiết rắn – lỏng (solid- liquid extraction SLE)


CHIẾT (TRÍCH LY)
• Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết:
+ Bản chất của chất cần trích ly
+ Nền của chất cần trích ly tồn tại
+ Bản chất của dung môi
+ Nhiệt độ của quá trình chiết
+ Thời gian chiết
+ Số lần chiết chiết
+ Kỹ thuật chiết


CHIẾT LỎNG – LỎNG
(Mẫu trích ly dạng lỏng)
Hai chất lỏng không hòa tan vào nhau
•Khi hai chất lỏng không hòa tan vào nhau thì lực liên kết
của các phân tử cùng loại lớn hơn rất nhiều lực liên kết
các phân tử khác loại.
•Hổn hợp tạo thành hai chất lỏng không hòa tan vào
nhau có những tính chất chung như:

PA = P 0 A ; PB = P 0 B ; Ts hh < Ts A , Ts hh < Ts B ⇒ P = PB + PA = P 0 A + P 0 B


CHIẾT LỎNG – LỎNG
(Mẫu trích ly dạng lỏng)
Định luật phân bố Nest: Tỷ lệ nồng độ của một chất phân
bố vào hai chất lỏng không hòa tan vào nhau tại một
nhiệt độ xác định là một đại lượng không đổi, không phụ
thuộc vào lượng cấu tử nào
C1
K=
C2
+ C1, C2 là nồng độ chất tan ở hai pha dung môi 1 và 2
+ K là hằng số tại một nhiệt độ ,áp suất và ứng với một hệ
dung môi xác định
+ K càng lớn thì hiệu quả tách càng cao


CHIẾT LỎNG – LỎNG
Vấn đề: Có một chất tan G trong dm A tạo thành hổn
hợp. Ta dùng một dm B để chiết. Lấy một lượng dm B
cho vào hổn hợp, sau đó lắc, G sẽ phân bố sang dung môi
B và ta tách được G ra khỏi A (dm A và dm B không hòa
tan vào nhau).
Giả sử ban đầu:
+ Có m mol chất G, thể tích dm A là VA(ml) , dm B
dùng VB(ml) để chiết.
+ Sau lần chiết thứ nhất trong dm A còn lại q1phần % số
mol G

CHIẾT LỎNG – LỎNG
Theo định luật phân bố :

Với:

K=

CB
>1
CA

(1 − q1 )
Vb
Va
q1.m
(1 − q1 )m
CA =
; CB =
⇒K=
⇒ q1 = 1(
)
q1
Va
Vb
Va + K .Vb
Va

Chiết lần 2: thực hiện như lần 1 với Vml dm B, giả sử
trong dm A còn lại là q2 phần % chất G

 Va



q2 = q1
 Va + K .Vb 

Chiết lần n:

Hay

 Va


qn = 
 Va + K .Vb 

n

 Va


q2 = 
 Va + K .Vb 

2


CHIẾT LỎNG – LỎNG
• Vậy lượng chất tan G chiết qua dung môi B sau n lần

chiết:
n
  V


a
 
1 − qn = 1 − 
  Va + K .Vb  