Xác định hàm lượng các nguyên tố fe, cu, zn, mn và pb trong một số nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi

Nhiệm vụ của đồ án

Trong đồ án này, tôi xác định các nhiệm vụ sau:

- Thu mẫu nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi tại công tythức ăn chăn nuôi gia súc Thiên Lộc

- Xử lý mẫu bằng phương pháp vô cơ hóa hô - ướt kết hợp

- Nghiên cứu tổng quan về thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi

- Nghiên cứu phương pháp AAS

- Phân tích thành phần một số nguyên tố vi lƣợng, kim loại nặng trong nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi bằng phương pháp F-AAS

- Xử lý kết quả và đƣa ra một số đề xuất kiến nghị

Tôi hi vọng rằng nội dung đồ án sẽ góp phần bổ sung và làm đa dạng thêm kết quả nghiên cứu thức ăn chăn nuôi

Giới thiệu về ngành chế biến thức ăn chăn nuôi và nguyên liệu đƣợc dùng chế biến thức ăn chăn nuôi [15]

Ngành chế biến thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam đã có sự phát triển mạnh mẽ từ đầu thập kỷ 90, đặc biệt từ năm 1994, nhờ vào chính sách đổi mới và khuyến khích đầu tư Sự phát triển này đã dẫn đến sự hình thành và phát triển nhanh chóng của khoa học chế biến thức ăn chăn nuôi, cùng với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ Mục tiêu chính của ngành là sản xuất các sản phẩm thức ăn có chất lượng và đầy đủ dinh dưỡng, đáp ứng nhu cầu của vật nuôi mà thức ăn thông thường không thể cung cấp Đồng thời, mỗi loại vật nuôi trong từng giai đoạn phát triển sinh lý đều có nhu cầu dinh dưỡng khác nhau, do đó ngành chế biến thức ăn chăn nuôi cần tạo ra nhiều sản phẩm phù hợp với từng loại gia súc và từng giai đoạn phát triển của chúng.

Trong thập kỷ qua, sản lượng thức ăn chăn nuôi công nghiệp đã tăng trưởng mạnh mẽ, từ 65.000 tấn năm 1992 lên 2.700.000 tấn năm 2000 và đạt 3.400.000 tấn vào năm 2004, với mức tăng trưởng bình quân 33,9% mỗi năm Tỷ lệ thức ăn chăn nuôi công nghiệp so với tổng nhu cầu thức ăn tinh cho vật nuôi cũng gia tăng đáng kể, từ 1,2% năm 1992 lên 13% năm 1995 và vượt mốc 30% vào năm 2003.

Nhu cầu về thức ăn công nghiệp cho gia súc, gia cầm đang tăng trưởng trung bình 10-15% mỗi năm, với mức tiêu thụ đạt khoảng 8 triệu tấn vào năm 2003 Tuy nhiên, sản lượng thức ăn hiện tại chỉ đạt 3 triệu tấn mỗi năm, chỉ đáp ứng khoảng 32-35% nhu cầu, dẫn đến việc ngành này phải nhập khẩu với giá trị lớn Do đó, tiềm năng phát triển của ngành thức ăn công nghiệp là rất lớn, đặc biệt trong lĩnh vực chế biến thức ăn gia súc.

Nguyễn Thị Vinh đã phát triển mạnh mẽ ngành sản xuất thức ăn gia súc và gia cầm cả về số lượng lẫn chất lượng Nguyên liệu chiếm tới 80% giá thành thức ăn, đóng vai trò then chốt trong việc tạo ra chất lượng sản phẩm cuối cùng, cung cấp dinh dưỡng thiết yếu cho vật nuôi Việc chế biến thức ăn gia súc có thể tận dụng phụ phẩm từ các ngành chế biến thực phẩm như thủy sản, sản xuất dầu ăn và xay xát, góp phần giảm giá thành và tăng lợi nhuận Sử dụng nguyên liệu từ nông nghiệp như lúa, ngô, khoai, sắn không chỉ tạo công ăn việc làm mà còn thúc đẩy phát triển kinh tế đất nước, khẳng định vị trí của ngành trồng trọt trong nền kinh tế Việt Nam.

Nguồn thức ăn chăn nuôi và nguyên liệu sản xuất hiện tại chưa đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ, dẫn đến việc ngành chăn nuôi phải nhập khẩu một lượng lớn nguyên liệu Hiện nay, các nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi đang phải nhập khẩu khoảng 30% nguyên liệu đầu vào cho sản xuất Do đó, cần có những phương hướng và chính sách phù hợp nhằm phát triển ngành chăn nuôi, đảm bảo cung cấp đủ nguyên liệu cho sản xuất thức ăn chăn nuôi, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước.

Vai trò của các chất khoáng trong thức ăn chăn nuôi

Khoáng chất đóng vai trò quan trọng trong đời sống vật nuôi, đặc biệt trong chăn nuôi tập trung với thức ăn công nghiệp Chúng trở thành yếu tố then chốt trong chiến lược phát triển ngành chăn nuôi hàng hóa chất lượng cao Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà sản xuất thức ăn chăn nuôi đều nhận thức được tầm quan trọng của khoáng chất và kỹ thuật bổ sung chúng đúng cách Việc sử dụng khoáng chất theo tỷ lệ hợp lý bên cạnh các thành phần dinh dưỡng khác là điều cần thiết để nâng cao hiệu quả chăn nuôi.

SVTH: Nguyễn Thị Vinh thích hợp cũng là một trong những bí quyết công nghệ, quyết định đến chất lƣợng, sức mạnh cạnh tranh của sản phẩm [13]

Chất hoáng đƣợc chia làm 2 loại:

Vai trò của chất khoáng:

-Tham gia vào các thành phần dịch thể của: máu, huyết tương

-Ổn định áp suất thẩm thấu của tế bào và máu

-Cấu tạo: xương, lông, da

Canxi và photpho là hai nguyên tố quan trọng hàng đầu trong dinh dưỡng vật nuôi, thường có trong đá vôi và bột xương nhưng ít có trong thực phẩm thực vật Chúng đóng vai trò thiết yếu trong cấu trúc xương và nhiều chức năng sinh lý khác, với canxi tham gia vào quá trình đông máu và co cơ, còn photpho có liên quan đến trao đổi năng lượng Để sản xuất thức ăn với lượng canxi và photpho phù hợp, cần xem xét ba yếu tố quan trọng.

- Việc cung cấp đủ các khoáng chất ở dạng tiêu hoá đƣợc trong khẩu phần

- Phải có một tỷ lệ thích hợp Ca và P tiêu hoá trong khẩu phần Trong khẩu phần tỷ lệ tối ƣu Ca/P = 1,1/1 đến 1,25/1

- Đặc biệt phải chú ý đến một lƣợng Vitamin D phù hợp, nó rất cần thiết cho việc đồng hoá Ca và P trong cơ thể

Natri (Na) và Clo (Cl)

Natri và Clo là hai nguyên tố chính có trong muối ăn, đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định độ toan kiềm của máu và duy trì áp suất thẩm thấu trong máu cũng như mô bào Chúng tham gia vào hệ đệm của máu, giúp ổn định nhịp tim và hô hấp Đặc biệt, Acid Clohydric (HCl) trong dạ dày hỗ trợ quá trình tiêu hóa protein từ thức ăn.

Sắt là một khoáng chất quan trọng có nhiều trong thực phẩm thực vật, đóng vai trò thiết yếu trong việc cấu tạo hemoglobin trong hồng cầu, myoglobin trong cơ bắp, và các protein như transferin trong huyết thanh, uteroferrin trong nhau thai, cũng như lactoferrin trong sữa Ngoài ra, sắt còn tham gia vào các xytochrom và góp phần hình thành cơ, da và lông.

Kẽm là một thành phần thiết yếu của nhiều enzyme chứa kim loại trong cơ thể động vật, bao gồm synthetase và transferase DNA và RNA, cùng với các enzyme tiêu hóa Chất này liên kết với hormone insulin, đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của protein, carbohydrate và lipid Ngoài ra, kẽm còn hỗ trợ phát triển xương, duy trì sức sinh sản, ngăn ngừa sừng hoá, viêm loét da và rụng lông ở vật nuôi.

Mangan là một thành phần quan trọng của nhiều enzyme, tham gia vào quá trình trao đổi chất của tinh bột, chất béo và protein, đồng thời cần thiết cho việc tổng hợp chondroitin sulfate, một yếu tố cấu thành của mucopolysaccharide trong xương Đồng (Cu) cũng có vai trò quan trọng trong việc tổng hợp hemoglobin trong hồng cầu, kích hoạt các enzyme oxy hóa cho quá trình trao đổi chất, duy trì sắc tố da, lông, thớ thịt và hỗ trợ hô hấp mô bào, góp phần vào sự phát triển của vật nuôi.

1.3 Nh ng tác h i của sự thiếu chất khoáng trong chăn nuôi công nghiệp

Trong chăn nuôi quảng canh, con giống thường có năng suất thấp và được nuôi thả, do đó ít xảy ra tình trạng rối loạn thiếu hoặc thừa chất dinh dưỡng Ngược lại, trong chăn nuôi thâm canh công nghiệp, việc sử dụng con giống năng suất cao và nuôi nhốt trong chuồng với thức ăn công nghiệp chế biến sẵn dễ dẫn đến thiếu thừa chất dinh dưỡng, gây rối loạn trao đổi chất và ảnh hưởng tiêu cực đến kết quả chăn nuôi.

Khi vật nuôi thiếu hụt chất khoáng so với nhu cầu, sức khỏe của chúng sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng, dẫn đến giảm năng suất và chất lượng Tùy thuộc vào loại chất khoáng thiếu hụt, vật nuôi sẽ có những biểu hiện khác nhau.

- Thiếu hụt hoặc mất cân đối Ca, P ảnh hưởng xấu đến sựphát triển bộ xương

- Thiếu Mn (mangan) ảnh hưởng xấu đến sự phát triển khớp xương, súc vật yếu chân, đi lại hó hăn

Thiếu kẽm (Zn) ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của lớp tế bào niêm mạc da, dẫn đến tình trạng sừng hóa da (parakeratosis), làm giảm hoạt lực của tinh trùng và giảm sức đề kháng với bệnh tật.

Thiếu selen (Se) có tác động tiêu cực đến sự phát triển của cơ bắp, dẫn đến tình trạng nội tạng tiết dịch và hoại tử thoái hóa cơ, được biết đến với tên gọi bệnh trắng cơ.

Thiếu hụt sắt (Fe), đồng (Cu) và cobalt (Co) có tác động tiêu cực đến quá trình tạo máu và tổng hợp hemoglobin, dẫn đến tình trạng thiếu máu ở vật nuôi Điều này cũng gây ra sự thiếu hụt myoglobin, khiến cho thịt nạc trở nên nhạt màu, thiếu sắc tố đỏ và có chất lượng kém.

Thiếu iodine (iod) gây ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của tuyến giáp và quá trình tổng hợp hormone thyroxin Nếu tình trạng thiếu iod kéo dài, vật nuôi sẽ gặp phải tình trạng sinh trưởng chậm, lông bị rụng, bướu cổ, sức đề kháng bệnh giảm, cũng như năng suất sinh trưởng, đẻ trứng và tiết sữa đều suy giảm.

1.4 Tác h i của các kim lo i nặng trong thức ăn chăn nuôi

Trong quá trình chế biến thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu và kỹ thuật sản xuất có thể dẫn đến việc nhiễm các kim loại nặng như Pb, Cd, và Se Sự hấp thụ những kim loại này qua sản phẩm từ gia súc và gia cầm gây ra những tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe con người.

1.4.1 Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc của Cd Đất, cát, đá, than đá các loại phân phosphate đều có cadimium Cadimium đƣợc trích lấy từ các ĩ nghệ khai thác các mỏ đồng, chì và kẽm Nhờ tính chất ít bị rỉ sét nên đƣợc sử dụng trong việc sản xuất pin, acquy, mạ kền, hợp kim alliage,que đũa hàn và trong ĩ nghệ sản xuất chất nhựa polyvinyl clorua, trong đó chất cadimium đƣợc sử dụng nhƣ chất làm ổn định Bởi vì lý do này, đồ chơi trẻ em và các lon đồ hộp làm bằng chất dẻo PVC có chứa cadimium

Cadimium cũng được dùng trong những loại nước men, sơn đặc biệt trong ĩ nghệ làm đồ sứ, chén đĩa Bên cạnh những tác dụng trên, cadimi là một

Cadimi là một nguyên tố độc hại, thường xuất hiện trong các khoáng vật chứa kẽm và xâm nhập vào môi trường qua các nguồn tự nhiên như bụi núi lửa, bụi đại dương và các hoạt động công nghiệp như luyện kim và lọc dầu Con người chủ yếu tiếp xúc với cadimi qua thực phẩm trồng trên đất giàu cadimi hoặc nước tưới chứa cadimi, cũng như qua hít thở bụi cadimi Cadimi có thể thấm vào máu qua phổi, phần lớn được giữ lại ở thận và đào thải ra ngoài, nhưng khoảng 1% được tích lũy trong thận dưới dạng metallotionein Sự tích lũy cadimi trong cơ thể theo thời gian có thể dẫn đến những rối loạn nghiêm trọng như rối loạn tiêu hóa, bệnh thận, thiếu máu, tăng huyết áp, tổn thương tủy sống và ung thư.

1.4.2 Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Pb

Tác hại của các kim loại nặng trong thức ăn chăn nuôi

- Thiếu hụt hoặc mất cân đối Ca, P ảnh hưởng xấu đến sựphát triển bộ xương

- Thiếu Mn (mangan) ảnh hưởng xấu đến sự phát triển khớp xương, súc vật yếu chân, đi lại hó hăn

Thiếu kẽm (Zn) có tác động tiêu cực đến sự phát triển của lớp tế bào niêm mạc da, dẫn đến tình trạng sừng hóa da (parakeratosis), làm giảm hoạt lực của tinh trùng và giảm sức đề kháng đối với bệnh tật.

Thiếu selenium (Se) có tác động tiêu cực đến sự phát triển cơ bắp, dẫn đến hiện tượng nội tạng tiết dịch và hoại tử thoái hóa cơ, được biết đến với tên gọi bệnh trắng cơ.

Thiếu hụt sắt (Fe), đồng (Cu) và cobalt (Co) gây ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình tạo máu và tổng hợp hemoglobin, dẫn đến tình trạng thiếu máu ở vật nuôi Hệ quả là myoglobin giảm, khiến thịt nạc mất sắc tố đỏ, trở nên bạc màu và chất lượng kém.

Thiếu iod (I) có tác động tiêu cực đến sự phát triển của tuyến giáp và quá trình tổng hợp hormone thyroxin Nếu tình trạng thiếu iod kéo dài, động vật sẽ gặp phải các vấn đề như sinh trưởng chậm, rụng lông, bướu cổ, giảm sức đề kháng bệnh tật, cũng như giảm năng suất trong việc sinh trưởng, đẻ trứng và tiết sữa.

1.4 Tác h i của các kim lo i nặng trong thức ăn chăn nuôi

Trong quá trình chế biến thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu và kỹ thuật sản xuất có thể dẫn đến ô nhiễm kim loại nặng như Pb, Cd, Se Khi con người tiêu thụ sản phẩm từ gia súc và gia cầm, những kim loại này có thể gây hại nghiêm trọng đến sức khỏe.

1.4.1 Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc của Cd Đất, cát, đá, than đá các loại phân phosphate đều có cadimium Cadimium đƣợc trích lấy từ các ĩ nghệ khai thác các mỏ đồng, chì và kẽm Nhờ tính chất ít bị rỉ sét nên đƣợc sử dụng trong việc sản xuất pin, acquy, mạ kền, hợp kim alliage,que đũa hàn và trong ĩ nghệ sản xuất chất nhựa polyvinyl clorua, trong đó chất cadimium đƣợc sử dụng nhƣ chất làm ổn định Bởi vì lý do này, đồ chơi trẻ em và các lon đồ hộp làm bằng chất dẻo PVC có chứa cadimium

Cadimium cũng được dùng trong những loại nước men, sơn đặc biệt trong ĩ nghệ làm đồ sứ, chén đĩa Bên cạnh những tác dụng trên, cadimi là một

Cadimi là một nguyên tố độc hại thường có mặt trong khoáng vật chứa kẽm và xâm nhập vào môi trường qua nguồn tự nhiên như bụi núi lửa và bụi đại dương, cũng như từ hoạt động công nghiệp Con người chủ yếu tiếp xúc với cadimi qua thực phẩm từ đất giàu cadimi hoặc nước tưới có chứa kim loại này Hít phải bụi cadimi có thể gây tổn hại cho phổi, dẫn đến việc cadimi thẩm thấu vào máu và phân phối khắp cơ thể Một phần lớn cadimi được giữ lại ở thận và được đào thải, nhưng khoảng 1% sẽ liên kết với protein metallotionein và tích lũy theo thời gian Khi lượng cadimi tích trữ lớn, nó có thể thay thế kẽm trong các enzym quan trọng, gây ra các vấn đề sức khỏe như rối loạn tiêu hóa, bệnh thận, thiếu máu, tăng huyết áp, tổn thương tủy sống và nguy cơ ung thư.

1.4.2 Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Pb

Chì và các hợp chất của nó có nhiều ứng dụng quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, bao gồm việc sản xuất pin và ắc quy cho xe Ngoài ra, chì còn được sử dụng làm chất nhuộm trắng trong sơn và là thành phần màu trong tráng men Trong ngành công nghiệp hóa chất, chì được sử dụng trong dây cáp điện, đầu đạn và các ống dẫn Một lượng lớn chì cũng được dùng để chế tạo các hợp kim quan trọng như thiếc hàn, hợp kim chữ in và hợp kim ổ trục Đặc biệt, chì được sử dụng làm tấm ngăn chống phóng xạ hạt nhân nhờ khả năng hấp thụ tốt tia phóng xạ và tia X Tuy nhiên, với sự phát triển của ngành công nghiệp khai thác và chế biến, mức độ ô nhiễm chì ngày càng gia tăng.

Chì xâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua đường tiêu hóa từ rau quả, thực phẩm và nguồn nước bị nhiễm, cũng như qua đường hô hấp Đây là một chất không cần thiết trong khẩu phần ăn Trung bình, lượng chì mà thức ăn và thức uống cung cấp cho cơ thể hàng ngày dao động từ 0,0033 đến 0,05 mg/kg.

Nguyễn Thị Vinh cho biết rằng ngưỡng chì tối đa có thể chấp nhận hàng ngày là 0,005mg/kg thể trọng Ngộ độc cấp tính do chì hiếm gặp, nhưng ngộ độc mãn tính lại xảy ra do tiêu thụ thực phẩm chứa chì liên tục, với lượng hấp thu hàng ngày từ 1mg trở lên Sau vài năm, những triệu chứng đặc trưng có thể xuất hiện như hơi thở hôi, lợi sưng kèm viền đen, da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau xương, bại liệt chi trên, mạch yếu, nước tiểu ít và có chứa porphyrin, cũng như nguy cơ sảy thai cao ở phụ nữ.

Chì gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng cho cơ thể con người, đặc biệt khi xâm nhập vào hệ thống, nó có thể làm suy yếu các chức năng sống thiết yếu Sự hiện diện của chì trong cơ thể có thể dẫn đến nhiều biến chứng nghiêm trọng, từ triệu chứng nôn mửa đến rối loạn thần kinh, thậm chí là tử vong.

Đối tƣợng nghiên cứu

Nghiên cứu hàm lượng các nguyên tố kim loại như Fe, Cu, Zn, Mn và Pb trong nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi được thực hiện bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) Các mẫu nghiên cứu bao gồm bột thịt, premix và hạt đậu tương của công ty thức ăn chăn nuôi gia súc Thiên Lộc.

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [5]

2.2.1 Nguyên tắc của phương pháp

Để thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố, cần chiếu chùm tia bức xạ đơn sắc qua đám hơi nguyên tử tự do của nguyên tố đó trong môi trường hấp thụ Môi trường hấp thụ chính là đám hơi nguyên tử tự do của mẫu phân tích, dựa trên sự hấp thụ năng lượng từ bức xạ đơn sắc của nguyên tử tự do.

Bước đầu tiên trong quá trình phân tích mẫu là chọn các điều kiện và thiết bị phù hợp để chuyển đổi mẫu từ trạng thái ban đầu sang trạng thái hơi của các nguyên tử tự do, bao gồm quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu.

Bước 2: Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử tự do vừa tạo ra Các nguyên tử trong đám hơi sẽ hấp thụ các tia bức xạ nhất định, từ đó tạo ra phổ hấp thụ đặc trưng của chúng.

Bước 3: Sử dụng hệ thống máy quang phổ, toàn bộ chùm sáng phân ly được thu thập và một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích được chọn để đo cường độ hấp thụ Cường độ này chính là tín hiệu hấp thụ Trong một giới hạn nồng độ nhất định, giá trị của nồng độ C phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của nguyên tố trong mẫu phân tích theo phương trình.

A : cường độ phổ vạch hấp thụ k : hằng số thực nghiệm

C :nồng độ của nguyên tố cần xác định b : hằng số bản chất (b > 0)

Hằng số thực nghiệm k trong hệ thống máy AAS phụ thuộc vào các điều kiện hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu cụ thể cho từng phép đo Hằng số này không bị ảnh hưởng bởi từng vạch phổ của nguyên tố, với giá trị b bằng 1 khi nồng độ C nhỏ Tuy nhiên, khi nồng độ C tăng, hằng số b sẽ giảm dần so với giá trị 1.

Mối liên hệ giữa A và C là tuyến tính trong khoảng nồng độ nhỏ nhất định, và trong phép đo AAS, phương trình cơ sở để định lượng một nguyên tố chính là phương trình này.

2.2.2 Trang bị cho phép đo

Dựa vào nguyên tắc của phép đo ta có thể mô tả hệ thống trang bị của thiết bị đo phổ AAS gồm:

Phần 1: nguồn phát tia bức xạ cộng hưởng của nguyên tố cần phân tích Đó có thể là đèn catot rỗng (Hollow Cathode Lamp-HCL), hay đèn phóng điện hông điện cực (Electrondeless Dischager Lamp-EDL), hoặc nguồn bức xạ liên tục đã đƣợc biến điệu

Phần 2: hệ thống nguyên tử hóa mẫu, hệ thống này đƣợc chế tạo theo 2 loại ĩ thuật nguyên tử hóa mẫu

• Kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu theo ngọn lửa đèn hí ( F-AAS)

• Kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa (GF-AAS)

Phần 3: bộ đơn sắc (hệ quang học) có nhiệm vụ thu, phân ly, chọn lọc tia sáng( vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điển để hấp thụ và đo tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ

Phần 4: bộ khuếch đại và chỉ thị tín hiệu AAS Phần chỉ thị tín hiệu có thể là:

• Điển kế chỉ thị tín hiệu AAS

• Bộ tự ghi để ghi các pic hấp thụ

• Bộ chỉ thị hiện số

• Máy tính và màn hình để hiện thị dữ liệu và phần mềm xử lý số liệu và điều khiển hệ thống toàn bộ máy đo

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng phép đo AAS

2.2.3.1 Các yếu tố về phổ

Yếu tố này có thể xuất hiện rõ ràng trong một số trường hợp, nhưng lại không rõ ràng trong nhiều trường hợp khác, tùy thuộc vào vạch phổ được chọn để đo Sự hấp thụ nền phụ thuộc nhiều vào thành phần nền của mẫu phân tích, đặc biệt là matrix của mẫu, tức là nguyên tố cơ sở của mẫu Để loại trừ phổ nền, hiện nay người ta thường lắp thêm hệ thống bổ chính nền vào máy quang phổ hấp thụ nguyên tử.

* Sự chen lấn của vạch phổ

Khi các nguyên tố thứ ba có nồng độ lớn trong mẫu phân tích, chúng thường là nguyên tố cơ sở và có thể tạo ra các vạch phổ không nhạy Tuy nhiên, do nồng độ cao, các vạch này vẫn xuất hiện rõ ràng và có thể chen lấn vào các vạch phân tích, gây khó khăn và thiếu chính xác trong việc đo cường độ Điều này đặc biệt đúng với các thiết bị có độ phân giải thấp Do đó, để đảm bảo độ chính xác trong phân tích, cần nghiên cứu và lựa chọn các vạch phân tích phù hợp nhằm loại trừ sự chen lấn từ các vạch phổ của nguyên tố khác.

* Sự hấp thụ của các hạt rắn

Trong môi trường hấp thụ, đặc biệt là trong ngọn lửa đèn hí, thường xuất hiện các hạt rắn nhỏ li ti của vật chất mẫu chưa bị hóa hơi.

SVTH: Nguyễn Thị Vinh tử hóa, hay các hạt muội cacbon từ nhiên liệu chưa được đốt cháy hoàn toàn, thường xuất hiện ở lớp vỏ của ngọn lửa Những hạt này có khả năng hấp thụ hoặc chắn đường đi của chùm sáng từ đèn HCL chiếu vào môi trường hấp thụ Yếu tố này được gọi là sự hấp thụ giả, dẫn đến những sai số trong kết quả đo cường độ vạch phổ thực.

Khi lựa chọn chiều cao phù hợp cho đèn nguyên tử hóa mẫu, yếu tố này trở nên rất quan trọng Để đạt được hiệu quả tối ưu, hỗn hợp khí cháy cần được đốt cháy tốt, và thành phần của hỗn hợp này thường phải có sự lựa chọn hợp lý, thường là với lượng axetylen dư thừa.

2.2.3.2 Các yếu tố vật lý ảnh hưởng đến phép đo AAS

Để loại trừ ảnh hưởng của độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu, có thể áp dụng các biện pháp như đo và xác định theo phương pháp chuẩn, pha loãng mẫu bằng dung môi phù hợp, thêm vào mẫu chuẩn một chất đệm có nồng độ đủ lớn, và sử dụng bơm để đẩy mẫu với tốc độ xác định mong muốn.

Hiệu ứng lưu lại xảy ra khi nguyên tử hoá mẫu để đo cường độ vạch phổ, dẫn đến việc một lượng nhỏ nguyên tố phân tích không bị nguyên tử hoá và tích tụ trên bề mặt cuvet Khi nguyên tố này được nguyên tử hoá lại, số nguyên tử tự do của nó tăng đột ngột, không tương ứng với nồng độ trong mẫu, gây sai lệch kết quả phân tích Để khắc phục tình trạng này, cần làm sạch cuvet sau mỗi lần nguyên tử hoá mẫu nhằm loại bỏ các chất còn lại.

Phương pháp xử lý mẫu phân tích [9]

Để xác định hàm lượng kim loại trong mẫu, cần tiến hành xử lý mẫu để chuyển các nguyên tố cần xác định từ trạng thái ban đầu sang dạng vô cơ trong dung dịch Công đoạn này rất quan trọng, vì nếu thực hiện không tốt có thể dẫn đến sai lệch trong kết quả phân tích do nhiễm bẩn hoặc mất chất phân tích Hiện nay, có nhiều kỹ thuật xử lý mẫu, bao gồm phương pháp vô cơ hóa ướt bằng axit đặc, vô cơ hóa khô, hoặc kết hợp cả hai phương pháp.

2.3.1 Phương pháp vô cơ hóa ướt

Phương pháp này sử dụng các axít oxi hóa mạnh như HNO3 và HClO4 để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ, chuyển các kim loại từ dạng hữu cơ sang dạng ion trong dung dịch muối vô cơ Quá trình phân hủy có thể thực hiện trong hệ thống đóng kín với áp suất cao hoặc trong hệ mở ở áp suất thường Lượng axít sử dụng thường gấp 10-15 lần so với lượng mẫu, tùy thuộc vào loại mẫu và cấu trúc vật lý, hóa học của nó Thời gian phân hủy trong các hệ mở như bình kendan, ống nghiệm hay cốc thường kéo dài từ vài giờ đến hàng chục giờ.

SVTH: Nguyễn Thị Vinh mô tả mẫu và bản chất của các chất Trong lò vi sóng hệ kín, quá trình này có thể kéo dài vài chục phút Sau khi phân hủy, cần loại bỏ axit dư theo định mức và tiến hành đo phổ Phương pháp này có cả ưu và nhược điểm riêng.

+ Không bị mất các chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng

Trong các hệ hở, thời gian phân hủy mẫu kéo dài và tiêu tốn nhiều axit tinh khiết, dễ dẫn đến nhiễm bẩn từ môi trường hoặc axit sử dụng Việc loại bỏ axit dư thừa cũng gặp khó khăn, làm tăng nguy cơ nhiễm bụi bẩn vào mẫu.

2.3.2 Phương pháp xử lý khô

Nguyên tắc của phương pháp phân tích mẫu hữu cơ là xay nghiền mẫu thành bột hoặc thể huyền phù, sau đó sử dụng nhiệt để tro hóa mẫu, đốt cháy chất hữu cơ và chuyển đổi chúng thành dạng oxit hoặc muối Nhiệt độ tro hóa thường được chọn trong khoảng 400-550 độ C, tùy thuộc vào loại mẫu và chất cần phân tích Phương pháp này có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được cân nhắc khi áp dụng.

+ Tro hóa triệt để mẫu, hết các chất hữu cơ

+ Đơn giản, dễ thực hiện, quá trình xử lý hông lâu như phương pháp ƣớt

+ Không tốn nhiều axit tinh khiết cao và hông có axit dƣ

+ Hạn chế đƣợc sự nhiễm bẩn do ít dùng hóa chất

+ Mẫu dung dịch thu đƣợc sẽ sạch và trong

+ Hay bị mất một số nguyên tử nhƣ Cd, Pb, Zn…nếu không dùng chất bảo vệ

2.3.3 Phương pháp vô cơ hóa khô ướt kết hợp

Nguyên tắc của kỹ thuật này là phân hủy mẫu trong chén hoặc cốc nung Đầu tiên, tiến hành xử lý ướt sơ bộ bằng axit và chất phụ gia để phá vỡ cấu trúc ban đầu của hợp chất mẫu, giúp giữ lại một số nguyên tố có thể bay hơi Sau đó, mẫu được nung ở nhiệt độ thích hợp, điều này ảnh hưởng đến lượng axit sử dụng trong quá trình xử lý.

Nguyễn Thị Vinh cho biết rằng phương pháp SVTH chỉ cần 1/4 đến 1/3 lượng chất so với xử lý ướt, giúp quá trình nung diễn ra nhanh chóng và triệt để hơn, đồng thời giảm thiểu sự mất mát kim loại trong quá trình nung Nhờ đó, phương pháp này tận dụng được ưu điểm của cả hai kỹ thuật xử lý ướt và khô, mang lại dung dịch thu được trong và sạch hơn so với tro hóa ướt Tuy nhiên, cần cân nhắc về ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của từng phương pháp.

Các ƣu điểm của kỷ thuật này là tận dụng đƣợc các ƣu điểm của kỷ thuật xử lý ƣớt và cả xử lý khô, cụ thể là:

- Hạn chế sự mất mát của một số chất phân tích

- sự tro hóa là triệt để, sau khi hòa tan tro sẽ có dung dịch mẫu trong

- Không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao

- Thời gian xử lý nhanh hơn tro hóa ƣớt, không phải đuổi axit dƣ lâu, nên hạn chế sự nhiễm bẩn do môi trường

- Phù hợp cho nhiều loại mẫu hác nhau để xác định kim loại

- Không cần trang bị phức tạp nhƣ hệ lò vi sóng đắt tiền

Từ những ưu điểm trên chúng tôi đã lựa chọn phương pháp vô cơ hóa hô ƣớt kết hợp để xử lý các mẫu cần phân tích

Thực nghiệm

3.1.1 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất a Thiết bị

- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

- Lò nung, tủ sấy, bếp điện, cân phân tích b Dụng cụ

- Cốc thủy tinh, cối chày, phiễu lọc c Hóa chất

- Axit HCl 38% , axit HNO3, Mg(NO3)2

- Dung dịch chuẩn gốc Fe 2+ 1000ppm , Cu 2+ 1000ppm, Mn 2+ 1000ppm,

- Dung dịch Mg(NO3)2 10% = cân 10 gam Mg(NO3)2 + 90ml nước cất 2 lần

- Dung dịch axit HNO 3 10% = 10,4ml dung dịch axit HNO 3 68,1% + 85,65ml nước cất 2 lần

- Dung dịch axit HCl 1/1 = 50ml dung dịch axit HCl 38% +50ml nước cất 2 lần

- Dung dịch axit HCl 2% = 5,3ml dung dịch axit HCl 38% + 113,53ml nước cấc 2 lần

Pha các dung dịch chuẩn:

* Dung dịch chuẩn Fe 2+ : 10ppm ; 20ppm; 30ppm; 40ppm

- Hút 1,0 ml loại 1000ppm vào bình định mức 100ml rồi thêm HCl 2% cho đến vạch thì thu đƣợc dung dịch sắt 10ppm

* Dung dịch chuẩn Cu 2+ : 1ppm, 5ppm , 10ppm; 15ppm

- Hút 5,0 ml loại 1000ppm cho vào bình định mức 100ml thêm HCl 2% cho đến vạch thì thu đƣợc đồng loại 50ppm

- Hút 0,5ml loại 50ppm cho vào bình định mức 25ml thêm HCl 2% cho đến vạch thì thu đƣợc đồng loại 1ppm

- Hút 5ml loại 50ppm cho vào bình định mức 25ml thêm HCl 2% cho đến vạch thì thu đƣợc đồng loại 10ppm

* Dung dịch chuẩn Mn 2+ : 1ppm, 5ppm , 10ppm; 15ppm

- Hút 5ml loại 50ppm cho vào bình định mức 25ml thêm HCl 2% cho đến vạch thì thu đƣợc đồng loại 10ppm

* Dung dịch chuẩn Zn 2+ : 1ppm ; 4ppm ; 6ppm; 10ppm

* Dung dịch chuẩn Pb 2+ : 0,1ppm ; 0,4ppm ; 0,6ppm; 1,0ppm

- Hút 0,5ml loại 50ppm cho vào bình định mức 25ml thêm HCl 2% cho đến vạch thì thu đƣợc đồng loại 0,1ppm

- Hút 2,0 ml loại 50ppm cho vào bình định mức 25ml thêm HCl 2% cho đến vạch thì thu đƣợc đồng loại 0,4ppm

- Hút 3,0ml loại 50ppm cho vào bình định mức 25ml thêm HCl 2% cho đến vạch thì thu đƣợc đồng loại 0,6ppm

- Hút 5,0 ml loại 50ppm cho vào bình định mức 25ml thêm HCl 2% cho đến vạch thì thu đƣợc đồng loại 1,0ppm

Tất cả các mẫu nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi sau khi thu thập sẽ được trộn đều và nghiền nhỏ Sau đó, khối lượng mẫu sẽ được cân bằng cân phân tích để đảm bảo độ chính xác trong quá trình nghiên cứu.

Xử lý vô cơ hóa bằng phương pháp hô- ướt kết hợp theo sơ đồ:

+ 5mlaxit HNO 3 10% + 5ml dd Mg(NO 3 ) 2 10% + 0,5ml axit HClO4

Nung ở 400 – 450 trong 3 giờ, sau đó ở 500 – 550 trong 1-2

+ 0,5ml axit HNO3 65% Định mức bằng HCl 2% thành 25ml

Cân mỗi mẫu 5 gam và cho vào từng chén sứ, đánh số thứ tự cho các mẫu Sau đó, thêm hỗn hợp gồm 5ml HNO3 10%, 5ml Mg(NO3)2 10% và 0,5ml HClO4 đặc Đun mẫu từ từ trên bếp điện ở nhiệt độ thấp cho đến khi mẫu tạo thành than đen và không còn hơi axit thoát ra ngoài, sau đó dừng lại Trong quá trình đun, cần tránh để hỗn hợp bị bắn ra ngoài.

Dung dịch phân tích Đo bằng AAS

Sau đó đem mẫu nung ở nhiệt độ 400 - 450 C trong 3 giờ rồi tăng lên 500 – 550 trong 1-2 giờ đến khi thành tro trắng thì dừng lại

Nếu sau khi nung, tro chưa đạt màu trắng hoàn toàn, hãy thêm khoảng 2ml HNO3 (đặc) và đun trên bếp điện cho đến khi tro trở nên trắng hoàn toàn và khô.

Sau đó, thêm 13ml axit HCl 1/1 và 0,5ml axit HNO3 65% vào hỗn hợp, khuấy đều cho đến khi hòa tan Tiếp theo, đun trên bếp điện cho đến khi không còn hơi axit thoát ra và tạo thành muối ẩm.

Hòa tan mẫu bằng dung dịch HCl 2%, nếu còn cặn đen, tiến hành lọc qua giấy lọc vào bình định mức 25ml Sau đó, định mức đến vạch bằng dung dịch HCl 2% và đem đi phân tích bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).

Các thông số của phép đo AAS xác định các nguyên tố Fe, Cu, Mn, Zn, Pb và Cd trong mẫu nghiên cứu

Cu, Mn, Zn, Pb và Cd trong mẫu nghiên cứu

Để xác định một nguyên tố, chúng ta cần nghiên cứu các điều kiện đo lường Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu và khảo sát các điều kiện ghi đo định lượng cho các nguyên tố như Zn, Fe và Mn.

Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS – 7000 (Shimadzu, Nhật Bản) sử dụng đèn cathode rỗng cho các nguyên tố Pb, Mn, Cu, Zn, Fe làm nguồn phát xạ, kết hợp với đèn deuterium để hiệu chỉnh đường nền Thiết bị được kết nối với bộ hóa hơi nguyên tử ngọn lửa, và kết quả phân tích được trình bày trong bảng 1.

Bảng 3.1 Điều kiện đo mẫu trên máy phổ hấp thụ nguyên tửAAS

Thông số kĩ thuật Fe Cu Zn Mn Pb

Bước sóng(nm) 248.2 324.8 213.9 279.5 283.3 Độ rộng he(nm) 0.2 0.7 0.7 0.2 0.7

Kết quả và thảo luận

Dựa vào giá trị độ hấp thụ Abs và đường chuẩn đã xây dựng, chúng tôi xác định hàm lượng các nguyên tố vi lượng và kim loại nặng trong các dung dịch mẫu đã qua xử lý Hàm lượng chất phân tích được tính toán theo công thức đã thiết lập.

X: Hàm lƣợng kim loại trong mẫu (mg/kg)

Cx: Nồng độ chất phân tích trong dung dịch mẫu (mg/l)

V: Thể tích mẫu (25 ml) m: Lƣợng mẫu phân tích để xử lý và định mức thành thể tích (5 g)

Kết quả định lƣợng hàm lƣợng các nguyên tố Fe, Cu, Zn, Mn và Pb trong mẫu nghiên cứu sau hi tính toán đƣợc trình bày ở các bảng sau :

3.3.1.kết quả xác định hàm lượng Fe trong mẫu nghiên cứu

Kết quả xây dựng đường chuẩn và xác định hàm lượng Fe được trình bày ở bảng 3.2 và 3.3

Bảng 3.2 Kết quả xây dựng đường chuẩn của nguyên tố Fe trong mẫu nghiên cứu

Abs Phương trình đường chuẩn

SVTH: Nguyễn Thị Vinh Đồ thị 3.1.Phương trình đường chuẩn nguyên tố Fe Bảng 3.3 Hàm lg Fe trong mẫu phân tích

TT Mã số mẫu Tên mẫu Abs C x (mg/l) X Fe (mg/kg)

Bảng kết quả cho thấy tất cả các mẫu nghiên cứu đều chứa nguyên tố Fe, với mẫu premix có hàm lượng cao nhất đạt 47.443 mg/kg.

3.3.2 Kết quả xác định hàm lượng Cu trong mẫu nghiên cứu

Kết quả xây dựng đường chuẩn và xác định hàm lượng Cu được trình bày ở bảng 3.4 và 3.5

Bảng 3.4 Kết quả xây dựng đường chuẩn của nguyên tố Cu trong mẫu nghiên cứu

SVTH: Nguyễn Thị Vinh Đồ thị 3.2 Phương trình đường chuẩn nguyên tố Cu Bảng 3.5 Hàm lg Cu trong mẫu phân tích

TT Mã số mẫu Tên mẫu Abs C x (mg/l) X Cu (mg/kg)

Các mẫu nghiên cứu đều cho thấy sự hiện diện của nguyên tố Cu, với mẫu hô đậu tương có hàm lượng cao nhất đạt 7.121 mg/kg.

3.3.3 Kết quả xác định hàm lượng Zn trong mẫu nghiên cứu

Kết quả xây dựng đường chuẩn và xác định hàm lượng Zn được trình bày ở bảng 3.6 và 3.7

Bảng 3.6 Kết quả xây dựng đường chuẩn của nguyên tố Zn trong mẫu nghiên cứu

4 10 2.1682 Đồ thị 3.3 Phương trình đường chuẩn nguyên tố Zn

Bảng 3.7.Hàm lg Zn trong mẫu phân tích

TT Mã số mẫu Tên mẫu Abs C x (mg/l) X Zn (mg/kg)

Các mẫu nghiên cứu đều chứa nguyên tố Zn, với mẫu hô đậu tương có hàm lượng cao nhất đạt 18.272 mg/kg.

3.3.4 Kết quả xác định hàm lượng Mn trong mẫu nghiên cứu

Kết quả xây dựng đường chuẩn và xác định hàm lượng Mn được trình bày ở bảng 3.8 và 3.9

Bảng 3.8 Kết quả xây dựng đường chuẩn của nguyên tố Mn trong mẫu nghiên cứu

4 15 3,3185 Đồ thị 3.4 Phương trình đường chuẩn nguyên tố Mn

Bảng 3.9 Hàm lg Mn và mẫu phân tích

TT Mã số mẫu Tên mẫu Abs C x (mg/l) X Mn (mg/kg)

Theo bảng kết quả, tất cả các mẫu nghiên cứu đều chứa nguyên tố Mn, với hàm lượng cao nhất được ghi nhận trong hạt đậu tương, đạt 16.7655 mg/kg.

3.3.5 Kết quả xác định hàm lượng Pb trong mẫu nghiên cứu

Kết quả xây dựng đường chuẩn và xác định hàm lượng Mn được trình bày ở bảng 3.10 và 3.11

Bảng 3.10 Kết quả xây dựng đường chuẩn của nguyên tố Pb trong mẫu nghiên cứu

4 1 0.0799 Đồ thị 3.5 Phương trình đường chuẩn nguyên tố Pb

Bảng 3.11 Hàm lg Pb và mẫu phân tích

TT Mã số mẫu Tên mẫu Abs C x (mg/l) X Pb (mg/kg)

Nhận xét: Từ bảng kết quả trên ta thấy các mẫu nghiên cứu đều chứa nguyên tố Pb Trong đó mẫu bột thịt có hàm lƣợng lớn nhất

Bảng 3.12 trình bày quy định của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn về hàm lượng tối đa các khoáng vi lượng trong thức ăn hoàn chỉnh cho heo, bò và gia cầm, được tính bằng mg/kg.

Hàm lƣợng tối đa Gia cầm

Dựa trên kết quả đo được, các mẫu nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi đều chứa hàm lượng các hoáng vi lượng, nhưng thấp hơn nhiều so với quy định Trong số đó, nguyên liệu hạt đậu tương có hàm lượng Cu là 7,121 mg/g, Mn là 16,7655 mg/g và Zn là 18,272 mg/kg, cao nhất so với hai mẫu còn lại Mẫu premix có hàm lượng Fe cao nhất.

Trong ba mẫu nguyên liệu, hàm lượng sắt (Fe) đạt cao nhất với 47,443 mg/g, trong khi đó hàm lượng đồng (Cu) lại thấp nhất Mẫu bột thịt cho thấy có hàm lượng các khoáng chất thấp nhất.

Bảng 3.13 Hàm lượng tối đa cho phép một số nguyên tố kim loại nặng trong thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho gia súc và gia cầm.[12]

STT Kim lo i nặng Hàm lƣợng tối đa cho phép (mg/kg)

Kết quả đo lường cho thấy các mẫu nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi đều chứa kim loại nặng Pb, nhưng hàm lượng này vẫn nằm trong giới hạn cho phép Cụ thể, nguyên liệu primix có hàm lượng Pb thấp nhất, chỉ đạt 0,1755 mg/kg.

Định dạng
Số trang	41
Dung lượng	737,77 KB