Mục đích của đề tài nhằm
- Phân tích hàm lƣợng nitrat trong một số loại rau xanh đƣợc sử dụng phổ biến trên thị trường chợ Bến Thủy – Thành phố Vinh
- Khảo sát hàm lƣợng nitrat trong một số mẫu rau sạch đƣợc lấy ở huyện Tương Dương
Bài viết này so sánh kết quả kiểm tra chất lượng rau xanh với các tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm quốc tế, nhằm đánh giá bước đầu về chất lượng rau đang tiêu thụ tại thị trường Bến Thủy – Thành phố Vinh và huyện Tương Dương Kết quả này sẽ cung cấp những thông tin quan trọng về mức độ an toàn và chất lượng thực phẩm cho người tiêu dùng.
TỔNG QUAN
Vai trò sinh lý của nitrat (NO 3 - )
Nitrat là dạng muối nitơ vô cơ mà cây trồng chủ yếu hấp thụ trong điều kiện hiếu khí, và hàm lượng của nó liên quan chặt chẽ đến liều lượng phân đạm sử dụng Sau khi hấp thụ, NO3- có thể chuyển hóa thành anion NH4+ và nitrit NO2- Hàm lượng NO3- trong cây phụ thuộc vào đặc tính sinh học của cây, khí hậu và lượng NO3- có trong đất.
Nitrat trong thực phẩm và nước uống đã được ghi nhận từ hàng trăm năm trước, với nồng độ cao xuất hiện trong các giếng nước ở Anh Gần đây, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng NO3- có liên quan đến sức khỏe cộng đồng, đặc biệt là với hai loại bệnh.
- Methaemoglobinaemia: hội chứng trẻ xanh ở trẻ sơ sinh
- Ung thư dạ dày ở người lớn
Thực ra NO3 - không độc, nhƣng khi nó bị khử thành nitrit NO 2 - trong cơ thể trở nên rất độc hại
1.1.1 Nitrat, nitrit và hội chứng trẻ xanh:
Hội chứng trẻ xanh thường xảy ra ở trẻ dưới một tuổi, khi vi khuẩn trong dạ dày chuyển đổi NO3- thành NO2- Khi NO2- xâm nhập vào máu, nó phản ứng với hemoglobin chứa Fe2+, biến đổi thành methaemoglobinaemia chứa Fe3+, làm giảm khả năng vận chuyển oxy của máu và gây ra tắc nghẽn hóa học Trẻ sơ sinh rất nhạy cảm với tình trạng này do hemoglobin của chúng có ái lực mạnh hơn với NO2- so với hemoglobin thông thường Ngoài ra, dạ dày của trẻ không đủ axit để ngăn chặn vi khuẩn chuyển đổi NO3- thành NO2-, làm trầm trọng thêm tình trạng viêm dạ dày và đường ruột Từ năm 1976 đến 1982, tại Hungary, đã có hơn 1300 trường hợp tử vong liên quan đến thực phẩm chứa NO3-.
Bệnh "Methaemoglobinaemia" đã xuất hiện tại Mỹ do 98% giếng nước do tư nhân đầu tư khai thác gần các nguồn ô nhiễm từ phân động vật và phân người Tình trạng này không chỉ làm tăng nồng độ NO3 - mà còn dẫn đến sự hiện diện của E.coli và các vi khuẩn khác gây bệnh viêm dạ dày.
1.1.2 Nitrat, nitrit và bệnh ung thƣ dạ dày:
Ung thư dạ dày có thể dẫn đến suy nhược cơ thể, đau đớn và tử vong nếu không được điều trị kịp thời Bệnh này có mối liên quan đến hàm lượng nitrat (NO3-) trong thực phẩm và đồ uống Nitrit (NO2-) được hình thành từ nitrat khi phản ứng với amin thứ sinh trong quá trình phân hủy mỡ hoặc protein trong dạ dày, tạo ra hợp chất N-Nitroso, một nhóm chất gây ung thư.
1.1.3 Nitrat trong nước và một số nông sản:
Trước những lo ngại về sức khỏe con người và môi trường, Liên minh châu Âu (EU) đã quy định nồng độ nitrat tối đa cho phép trong nước là 50mg/lít, tương đương với 11,3mg N-NO3-/lít, trong khi ở Mỹ con số này là 44mg/lít Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hội chứng trẻ xanh chỉ xảy ra khi nồng độ NO3- trong nước đạt từ 283mg/lít trở lên.
1200g/m 3 , còn ở nước Anh thì nồng độ NO 3 - > 100g/ m 3
Rau xanh là một trong những nguồn thực phẩm cung cấp NO3 nhanh chóng cho cơ thể con người Hàm lượng NO3 trong rau có thể ảnh hưởng đến sức khỏe, vì vậy việc lựa chọn và tiêu thụ rau một cách hợp lý là rất quan trọng.
NO 3 - trong rau chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: loại rau, điều kiện canh tác như phân bón, thuốc trừ cỏ, tập quán chăm sóc… trong đó phân bón có ý nghĩa rất lớn
Do đó, trồng rau không chỉ chú trọng đến năng suất mà cần quan tâm đến hàm lƣợng NO 3 - trong rau thực phẩm.
Tình hình nghiên cứu nitrat trên thế giới và ở Việt Nam
Trước tác động của nitrat đến sức khỏe con người, Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Thế giới (FAO) cùng Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và nhiều quốc gia như Liên bang Nga, Anh, Mỹ đã tiến hành nghiên cứu và thiết lập ngưỡng an toàn cho hàm lượng NO3- trong rau.
Bảng 1.1: Ngƣỡng hàm lƣợng NO 3 - cho phép trong một số loại rau quả theo tiêu chuẩn của FAO/WHO và Liên bang Nga
STT Loại rau Liên bang Nga FAO/WHO
(-) Số liệu chƣa đầy đủ (Đơn vị: mg/kg rau tươi)
Trần Công Tấu (1997), khi nghiên cứu chất lượng nguồn nước ngầm ở cách đồng lúa hai vụ của xã Minh Khai, quận Thanh Xuân – Hà Nội, cho biết, hàm lƣợng
NO 3 - trong nước ngầm có xu hướng tăng từ mùa mưa sang mùa khô và dao động từ
Hàm lượng NO3- trong nước ngầm ở khu vực nghiên cứu dao động từ 112,2 đến 116,9 mg/lít, với giá trị trung bình từ 41,7 đến 116,9 mg/lít So với tiêu chuẩn của Bộ Y tế, hàm lượng này đã vượt quá giới hạn cho phép từ 8 đến 11 lần, trong khi mức tiêu chuẩn cho phép chỉ là 10 mg/lít.
Theo Lê Văn Tiếm (1997), đạm trong nước ngầm ở Thanh Trì ngoại thành
Hà Nội có nồng độ NH4+ cao, đạt khoảng 1-2 mg/lít, khiến nước cất từ khu vực này không thể phân tích đạm nếu không qua xử lý cột lọc cationit Nghiên cứu của Đỗ Trọng Sự trong giai đoạn 1991-1993 cho thấy sự biến đổi hóa học của nước ngầm theo mùa, với hàm lượng hợp chất chứa nitơ tăng theo thời gian, đặc biệt là trong mùa khô so với mùa mưa Cụ thể, hàm lượng NH4+ trong mùa mưa năm 1991 là 2,9 mg/lít, tăng lên 4,9 mg/lít vào mùa mưa năm 1992, và đạt 6,07 mg/lít trong mùa khô năm 1992.
1993 Hiện tượng này gặp tương tự ở các chỉ tiêu NO2 -
Trong các vành đai rau của các thành phố lớn, người sản xuất thường bón phân đạm muộn để tăng cường sức hấp dẫn của rau đối với người tiêu dùng Tuy nhiên, việc này dẫn đến sự gia tăng đáng kể hàm lượng Hg và các thành phần hóa học khác trong nước Điều này chưa thể coi là một quy luật diễn biến lâu dài của thành phần hóa học của nước, vì thời gian theo dõi vẫn còn quá ngắn.
NO 3 - trong rau, quả Bùi Quang Xuân, Bùi Đình Dinh (1997), khi nghiên cứu về ảnh hưởng của phân bón đến năng suất và hàm lượng NO3 - trong rau, quả đã kết luận:
Việc bón tăng liều lượng đạm không chỉ nâng cao năng suất cây trồng mà còn làm gia tăng hàm lượng NO3- trong rau Hàm lượng NO3- trong rau có thể đạt mức ô nhiễm khi bón phân đạm vượt quá ngưỡng thích hợp (200kg N/ha) và thực hiện không đúng cách.
Rau ăn lá thường chứa hàm lượng NO3- cao nhất trong các loại rau Đối với cà chua, mặc dù là rau ăn quả, nhưng khi thu hoạch ở giai đoạn quả già và chín, hàm lượng NO3- cũng đáng chú ý.
NO 3 - rất thấp Rau ăn quả nhƣ súp lơ, ăn củ nhƣ hành tây, củ đƣợc thu hoạch khi lá già, héo, hàm lượng NO 3 - trong rau thương phẩm thấp hơn rau ăn lá
Năm 1996, Chi cục Bảo vệ thực vật Hà Nội đã tiến hành đánh giá hàm lượng NO3 - trong một số loại rau trên thị trường và phát hiện nhiều loại rau có hàm lượng NO3 - vượt quá ngưỡng cho phép, cụ thể bắp cải lên tới 1450 – 1680 mg/kg và hành tây đạt 2000 mg/kg.
Năm 1997, Chi cục Bảo vệ thực vật Nghệ An đã tiến hành đánh giá và phân tích 06 mẫu từ ruộng của nông dân cũng như trong chương trình rau an toàn, kết quả cho thấy có sự phát hiện đáng chú ý.
NO 3 - trong rau cải trồng trên ruộng của người dân đã vượt quá ngưỡng cho phép Ở Nghệ An, Lê Văn Chiến (2002, 2004) và các cộng sự đã nghiên cứu về hàm lượng các hợp chất vô cơ trong rau và đất ở một số địa phương trồng rau ở nghệ An Kết quả cho thấy, có sự liên quan về biến thiên giữa dạng NO3 -
, NO 2 - và NH 4 + trong rau và đất trồng theo thời gian
Hàm lượng NO3- và NO2- là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng rau và thực phẩm Tại Việt Nam, quy định về hàm lượng nitrat trong rau quả được thiết lập nhằm đảm bảo an toàn thực phẩm.
Bảng 1.2: Ngƣỡng hàm lƣợng NO 3 - cho phép trong một số loại rau quả theo tiêu chuẩn Việt Nam
STT Hàm lƣợng nitrat NO 3
Mức giới hạn tối đa cho phép (mg/kg) Phương pháp thử
Suplơ, Củ cải, tỏi 500 TCVN 5247:1990
4 Hành lá, Bầu bí, Ớt cây, Cà tím 400 TCVN 5247:1990
6 Khoai tây, Cà rốt 250 TCVN 5247:1990
7 Đậu ăn quả, Măng tây, Ớt ngọt 200 TCVN 5247:1990
8 Cà chua, Dƣa chuột 150 TCVN 5247:1990
Vấn đề rau sạch, rau an toàn
Rau quả là thực phẩm thiết yếu trong bữa ăn hàng ngày, đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng Mặc dù lượng protein và lipid trong rau quả không thể so sánh với thực phẩm nguồn gốc động vật, nhưng chúng cung cấp nhiều chất có hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe Chất xơ trong rau quả cũng góp phần quan trọng trong chế độ ăn uống.
Rau quả chứa nhiều chất sinh học quan trọng như caroten và polyphenol, bao gồm các bionavanoit, đang được nghiên cứu vì vai trò chống oxy hóa Những hợp chất này có tác dụng giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch và phòng ngừa ung thư.
Vitamin C phong phú có trong rau xanh và trái cây họ cam quýt, cùng với các loại quả màu vàng như bí đỏ và gấc Ngoài ra, rau lá xanh đậm như rau ngót và rau khoai lang cũng chứa nhiều beta-caroten Nhóm vitamin B có mặt với lượng lớn, giúp kích thích chức năng tiết dịch, tăng cường nhu động ruột và hỗ trợ bài xuất cholesterol ra khỏi cơ thể.
Hình 1.1: hình ảnh về rau
Các loại vitamin và khoáng chất trong rau quả rất quan trọng cho sự phát triển của trẻ em, giúp phòng ngừa bệnh nhiễm trùng, bệnh tim mạch và ngăn chặn sự phát triển của khối u ác tính Nhiều loại rau quả chứa các hợp chất kháng đột biến và chống ôxy hóa, hỗ trợ trong việc tiêu diệt tế bào ung thư và kích thích sản xuất kháng thể Mặc dù rau quả là nguồn dinh dưỡng thiết yếu cho sức khỏe, nhưng cũng cần lưu ý đến nguy cơ ô nhiễm hóa học.
Xà lách là loại rau cải giàu dinh dưỡng, cung cấp 2,2 gam carbohydrate, 1,2 gam chất xơ, 90 gam nước, 166 microgram vitamin A và 73 microgram folate (vitamin B9) trong mỗi 100 gam Loại rau này còn chứa nhiều muối khoáng và các nguyên tố kiềm, giúp "dọn dẹp" máu, cải thiện tinh thần và phòng ngừa bệnh tật Nước ép xà lách có tác dụng giải nhiệt và với hàm lượng magnesium cao, nó hỗ trợ hồi phục mô cơ và tăng cường chức năng não.
Y học dân gian phương Tây cho rằng dịch ép xà lách kết hợp với tinh dầu hoa hồng có thể giúp giảm cơn đau đầu khi thoa lên trán và thái dương Xà lách, giàu beta-carotene, được xem là một ứng cử viên tiềm năng trong việc ngăn ngừa ung thư và mang lại nhiều lợi ích khác như giảm stress, chống lở loét và hỗ trợ điều trị các bệnh nhiễm trùng đường tiểu.
Nghiên cứu tại Đại học Y khoa Utah cho thấy xà lách có khả năng giảm nguy cơ ung thư ruột kết nhờ chứa lutein, một chất kháng ung thư Phụ nữ mang thai và cho con bú ăn xà lách sẽ có lợi cho thai nhi và trẻ sơ sinh nhờ hàm lượng axit folic cao Đối với nam giới, xà lách giúp giảm xuất tinh sớm và hỗn hợp nước ép xà lách với rau dền Ý có thể cải thiện tình trạng rụng tóc Ngoài ra, việc ăn xà lách còn mang lại nhiều lợi ích khác như giảm stress, chống lở loét và các bệnh nhiễm trùng đường tiểu.
Khoai lang là cây lương thực quan trọng, được sử dụng để chế biến nhiều món ăn như bánh, cháo, chè và mứt Lá khoai lang không chỉ ngon mà còn bổ dưỡng, thường được dùng để nấu canh hoặc luộc, giúp nhuận tràng hiệu quả Ăn rau lang xào tỏi có lợi cho tiêu hóa, trong khi củ và rau khoai lang còn có tác dụng trị táo bón Phụ nữ sau sinh có thể ăn lá hoặc ngọn khoai lang để tăng cường sữa Rau lang còn được phơi khô để làm thuốc nhuận tràng an toàn, không độc hại Đặc biệt, khoai lang chứa dưỡng chất tốt cho người mắc bệnh tiểu đường và có khả năng chữa một số bệnh như táo bón, thận hư, đau lưng, say tàu xe, ngộ độc sắn và băng huyết ở phụ nữ.
Rau cải ở Việt Nam rất đa dạng với nhiều loại như cải ngọt, cải đắng, cải dưa, cải thảo, bắp cải, cải sen và cải làn Nghiên cứu cho thấy, những người tiêu thụ nhiều rau cải có hoạt động thể chất tốt hơn, đồng thời tốt cho sức khỏe tim mạch và não bộ Rau cải chứa nhiều vitamin E hơn cả trái cây, và khi kết hợp với các chất béo lành mạnh như dầu salad, cơ thể sẽ dễ dàng hấp thụ vitamin E cùng các chất chống oxy hóa khác Cải ngọt, một loại rau thuộc họ cải, không chỉ dễ ăn mà còn giàu dinh dưỡng, với 100 g chứa 1,1 g protein, 0,2 g lipid, 2,1 g carbohydrate, 61 mg canxi, 37 mg photpho, 0,5 mg sắt, 0,01 mg caroten, 0,02 mg thiamin (B1), 0,04 mg riboflavin (B2), 0,3 mg niacin (B3) và 20 mg axit ascorbic (C).
Theo Đông y, cải ngọt có tính ôn và nhiều công dụng như thông lợi trường vị, giảm tức ngực, và tiêu thực hạ khí Việc sử dụng cải trắng không chỉ giúp chữa trị các triệu chứng ho và táo bón mà còn góp phần phòng ngừa bệnh trĩ và ung thư ruột kết.
1.3.1 Khái niệm về rau sạch / rau an toàn:
Rau sạch là loại rau không chứa chất độc hại như thuốc trừ sâu, nitrat, nitrit, kim loại nặng và vi sinh vật gây bệnh, hoặc nếu có, thì hàm lượng của chúng phải nằm trong giới hạn cho phép.
Hàm lượng nitrat cho phép trong rau bắp cải theo FAO/WHO là 500 mg/kg, trong khi ngưỡng dư lượng thuốc bảo vệ thực vật như Fenvalerate là 2 mg/kg, Methyparathion là 0,2 mg/kg, và Padan cũng là 0,2 mg/kg.
Cypermethrin có nồng độ 0,5 mg/kg Nếu hàm lượng NO3- và các hóa chất bảo vệ thực vật trong rau quả không vượt quá ngưỡng cho phép, thì rau quả được xem là sạch và an toàn với các hợp chất hóa học này.
Mỗi quốc gia thiết lập tiêu chuẩn an toàn thực phẩm riêng dựa trên đặc điểm thể trọng, sinh lý và sức khỏe của người dân.
Liên bang Nga đã thiết lập các tiêu chuẩn cho phép về hàm lượng NO3- trong rau quả, cụ thể như sau: đậu ăn quả 150 mg/kg, bắp cải 500 mg/kg, cà chua 150 mg/kg, dưa chuột 150 mg/kg, hành lá 100 mg/kg Những tiêu chuẩn này có thể tương đồng hoặc khác biệt so với tiêu chuẩn của FAO/WHO.
Các phương pháp xác định nitrat
Người ta có thể xác định nitrat theo phương pháp này dựa trên phản ứng khử
NO 3 - về các trạng thái oxi hoá thấp hơn bằng các chất khử thích hợp Sau đó tiến hành phép chuẩn độ ( có thể sử dụng chuẩn độ trực tiếp hay chuẩn độ ngƣợc) Với phép chuẩn độ ngƣợc thì một lƣợng chính xác dung dịch chuẩn Fe 2+ đƣợc cho dƣ so với lƣợng cần thiết vào dung dịch mẫu Sau đó lƣợng dƣ Fe 2+ đƣợc chuẩn độ bằng dung dịch Cr 2 O 7 2+ với chất chỉ thị là ferroin Các phản ứng xảy ra nhƣ sau:
Phản ứng giữa Fe 2+ và NO 3 - diễn ra nhanh hơn khi dung dịch được đun nóng và có mặt axit H2SO4 65% Sự hình thành NO sẽ phản ứng với oxy trong không khí, tạo ra các chất có khả năng bị khử hoặc oxi hóa bởi Fe 2+ Do đó, quá trình phản ứng và chuẩn độ cần được thực hiện trong môi trường khí CO 2 Để đạt được điều này, cần thêm một lượng nhỏ NaHCO3 trước khi đun nóng và tiến hành chuẩn độ.
Các phương pháp so màu cũng được dùng để xác định NO 3 - dựa trên ba loại phản ứng sau:
+ Nitrat hoá các hợp chất phenolic
+ Oxi hoá các hợp chất hữu cơ có nhóm mang màu đặc trƣng
Khử NO3 - thành NO2 - hoặc NH3 và xác định chúng bằng phương pháp phù hợp Phương pháp nitrat hoá là cách chủ yếu để xác định NO3 -, với thuốc thử thường dùng là axit phenol đisunfonic.
Khi sử dụng thuốc thử axit phenol 2,4 đisunfonic, ion NO3- phản ứng tạo thành axit nitro phenol đisunfonic Trong môi trường kiềm, axit này chuyển hóa thành muối màu vàng, có độ hấp thụ quang cực đại tại bước sóng 410nm.
Phương pháp phân tích này có độ nhạy cao (0,05ppm), nhưng bị ảnh hưởng bởi các chất hữu cơ, clorua và ion màu Để đảm bảo kết quả chính xác, cần loại bỏ những chất này trước khi phân tích Có thể sử dụng axit sunfamic, urê hoặc thiurê để tách NO2- Cl- được loại bỏ thông qua phản ứng kết tủa với Ag2SO4 Để loại trừ ảnh hưởng của các hợp chất hữu cơ, có thể oxi hóa bằng H2O2 hoặc sử dụng than hoạt tính.
Hiện nay, thuốc thử natri salixylat đang được chú ý nhiều ở châu Âu nhờ khả năng tạo ra hợp chất p-nitrosalixylat màu vàng với độ hấp thụ quang cực đại ở bước sóng 410nm Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản và nhạy cao Tuy nhiên, sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ trong mẫu có thể làm thay đổi màu sắc của sản phẩm, do đó cần loại bỏ chúng trước khi phân tích Bên cạnh đó, Clorua cũng có thể tạo ra nitrosylclorua, ảnh hưởng đến kết quả phân tích, vì vậy cần phải loại trừ tác động của Clorua trước khi tiến hành phân tích.
1.4.3 Phương pháp dòng chảy (FIA)
FIA (Flow Injection Analysis) là một phương pháp phân tích động, cho phép bơm mẫu lỏng trực tiếp vào dòng chất mang liên tục Mẫu sẽ đi qua vòng phản ứng, nơi chất phân tích tương tác với thuốc thử trong chất mang, tạo ra sản phẩm có thể phát hiện được nhờ vào các tính chất hóa lý của nó thông qua một Detector phù hợp Các tính chất hóa lý có thể được phát hiện bao gồm nhiều yếu tố quan trọng trong quá trình phân tích.
+ Sự hấp thụ quang phân tử UV-VIS
+ Sự hấp thụ quang nguyên tử
+ Sự thay đổi chiết suất trong pha động
+ Sự thay đổi điện thế Để xác định nitrat bằng phương pháp FIA người ta tiến hành hai thí nghiệm sau:
Thí nghiệm 1: Xác định hàm lƣợng NO 2 -
Trong môi trường axit yếu, ion NO2- phản ứng với thuốc thử sunfanyl amin và N-etylen điamin, tạo thành hỗn hợp điazo hấp thụ mạnh ở bước sóng 540 nm Khi bơm mẫu phân tích vào hệ thống FIA với dòng chất mang chứa thuốc thử, nồng độ NO2- trong mẫu có thể được xác định nhờ Detector hấp thụ quang UV-VIS ở bước sóng 540 nm.
Thí nghiệm 2: xác định tổng NO 3 - và NO 2 -
Bằng cách lắp vào thêm vào hệ FIA một cột khử để khử ion NO 2 - về NO3 - sau đó
Hiệu số kết quả của cả hai lần đo chính là hàm lƣợng nitrat
Trong môi trường điện li với nồng độ cao như La 3+ và Ba 2+, ion NO3- tạo ra sóng cực phổ trong khoảng thế từ -1,1 đến -1,4V Để xác định nitrat, người ta thường sử dụng sóng xúc tác của uranin UO2 2+ Trong môi trường phức tạp như Na2CO3 0,1M, UO2 2+ chỉ tạo ra một sóng định lượng với E(1/2) từ 0,9 đến 1,1V, phụ thuộc vào nồng độ NO3-.
Kolthoff và các cộng sự đã tiên phong trong việc nghiên cứu xác định NO3- bằng dòng cực phổ xúc tác Họ cho rằng quá trình khử U(VI) trong môi trường HCl (0,1M) có chứa một lượng nhỏ urani axetat diễn ra qua hai bước.
Tạo nên hai sóng cực phổ:
- Sóng thứ nhất ứng với sự khử U(VI) xuống U(V) có thế bán sóng E(1/2)=- 0,18V
- Sóng thứ hai ứng với sự khử U(V) xuống U(III) có thế bán sóng E(1/2)=- 0,94V
Khi có mặt của ion NO3 - thì chiều cao của sóng thứ hai tăng lên tỉ lệ tuyến tính với nồng độ NO 3 - trong khoảng 5.10e-5- 4.10e-4 M
Hassan là người đưa ra một phương pháp đo khí đơn giản thích hợp cho việc xác định đồng thời nitrat và nitrit trong cùng một mẫu
Theo ông, nitrit được phân huỷ bằng urê hoặc axit sunfamit để tạo ra khí nitơ trong môi trường axit yếu, trong khi nitrat không tham gia phản ứng Khí nitơ được tạo ra có thể được đo bằng một trắc đạm rất nhỏ.
Các phản ứng xảy ra:
2KNO 2 + CO(NH 2 ) + 2HCl -> 2N 2 + CO 2 + 3H 2 O + 2KCl
Sau đó, đun nóng dung dịch và tạo môi trường axit mạnh thì nitrat sẽ phản ứng tạo thành khí N 2 O:
2KNO 3 + CO(NH 2 ) 2 + 2HCl -> 2N 2 O + CO 2 + 3H 2 O + 2KCl
2KNO 3 + HSO 3 NH 2 + HCl -> N 2 O + H 2 SO 4 + H 2 O + KCl
Khí N 2 và N 2 O đƣợc giữ lại trong trắc đạm kế bằng dung dịch KOH trên 50%
1.4.6 Phương pháp xác định tổng NO 3 - và NO 2 -
Người ta có thể xác định tổng NO 3 - và NO 2 - trong cùng một mẫu bằng phương pháp khá đơn giản là sử dụng hỗn hợp Cd - Cu
Nguyên tắc của phương pháp như sau:
Ion NO3- được khử thành ion NO2- khi có mặt của Cd, với các hạt Cd được xử lý bằng dung dịch CuSO4 và nạp vào cột thủy tinh Phản ứng khử diễn ra hiệu quả nhất trong khoảng pH từ 6 đến 8, đạt hiệu suất khử từ 88% đến 90%.
Ion NO2 được xác định thông qua phản ứng tạo màu azo hóa với axit sunfanilic và α-naphtylamin, tạo ra phức có cường độ màu lớn, với cực đại hấp thụ ở bước sóng 520nm.
Phương pháp này được dùng để phân tích NO 3 - với nồng độ nhỏ hơn 1ppm mà các phương pháp khác không đủ nhạy để phát hiện
Sắc ký là một tập hợp các kỹ thuật hóa học phân tích nhằm tách biệt các chất trong hỗn hợp Kỹ thuật này lần đầu tiên được phát triển bởi nhà thực vật học người Nga Mikhail Tsvet vào năm 1903 trong quá trình nghiên cứu chlorophyll.
- Sắc ký trao đổi ion là một phương pháp sắc ký lỏng rắn mà pha tĩnh là hợp chất có khả năng trao đổi ion ( gọi là các ionit )
Sắc ký trao đổi ion được phân loại theo cơ chế tách dựa trên ái lực khác nhau của các ion trong dung dịch (pha động) và các trung tâm trao đổi ion (nhóm chứa ion) trên chất rắn (pha tĩnh).
- Đây là phương pháp được sử dụng nhiều trong các phòng thí nghiệm Hóa sinh
Phương pháp được sử dụng nhiều nhất là phương pháp rửa giải :
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tƣợng, địa điểm và thời gian nghiên cứu
2.1.1 Đối tượng và địa điểm: Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là: Một số loại rau đƣợc bán ở chợ Bến Thủy – thành phố Vinh bao gồm: Rau cải ngọt, cải dƣa, rau khoai lang, rau xà lách; và một số loại rau được lấy ở huyện Tương Dương như: Cà xanh, cà tím, cải canh, cải ngọt, đậu cuve
Mẫu các loại rau đƣợc thu ở chợ Bến Thủy – thành phố Vinh và huyện Tương Dương – Nghệ An
Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm chuẩn bị mẫu của Trung tâm kiểm định chất lượng thực phẩm, trường Đại học Vinh, từ tháng 7 đến tháng 12 năm 2012.
Nội dung nghiên cứu
Đề tài đƣợc tiến hành với nội dung nhƣ sau:
- Tìm hiểu về nitrat và rau xanh
- Chiết Nitrat và tiến hành phân tích xác đinh hàm lƣợng Nitrat có trong các loại rau mà em đem phân tích
Dựa trên kết quả phân tích, chúng tôi tiến hành tính toán hàm lượng Nitrat có trong rau và so sánh với tiêu chuẩn quy định Qua đó, đánh giá chất lượng rau trên thị trường chợ Bến Thủy và rau ở huyện Tương Dương.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài này cung cấp những giá trị khoa học và thực tiễn quan trọng cho các nghiên cứu sâu hơn về nitrat trong rau Kết quả đạt được sẽ không chỉ bổ sung cho các nghiên cứu trước đây mà còn tạo nền tảng vững chắc cho các nghiên cứu tiếp theo liên quan đến nitrat trong rau.
Kết quả nghiên cứu còn là nguồn tham khảo tốt cho người dân đặc biệt là người tiêu dùng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng rau.
Phương pháp nghiên cứu
2.4.1 Phương pháp thu mẫu và xử lý mẫu: a) Thu mẫu:
Tại chợ, rau được mua ngẫu nhiên từ 5 hàng khác nhau, mỗi hàng khoảng 0,5 kg Sau đó, các mẫu rau cùng loại sẽ được trộn đều và tiến hành phân tích.
Để thu thập mẫu rau, tiến hành hái ngẫu nhiên từ 5 ruộng khác nhau, trong đó mỗi ruộng sẽ được hái ở 4 góc và vị trí chính giữa Sau khi thu thập, các mẫu rau sẽ được trộn đều và tiến hành phân tích.
Mỗi loại được phân tích tươi ngay sau khi thu mua
2.4.2 Lựa chọn phương pháp phân tích:
Dựa trên việc xem xét các phương pháp xác định hàm lượng nitrat toàn cầu và điều kiện phòng thí nghiệm, tôi đã chọn phân tích nitrat bằng hệ thống máy sắc ký ion do tính chính xác và hiệu quả của nó.
2.4.2.1 Phương pháp sắc ký ion: a) Giới thiệu chung:
Sắc ký là một nhóm các kỹ thuật hóa học phân tích, được sử dụng để tách các chất trong hỗn hợp Phương pháp này lần đầu tiên được phát triển bởi nhà thực vật học người Nga Mikhail Tsvet vào năm 1903.
Sắc ký trao đổi ion là một phương pháp sắc ký lỏng rắn, trong đó pha tĩnh là hợp chất có khả năng trao đổi ion, được gọi là các ionit Phương pháp này được phân loại dựa trên cơ chế tách, dựa vào ái lực khác nhau của các ion trong dung dịch (pha động) với các trung tâm trao đổi ion (nhóm chứa ion) trên chất rắn (pha tĩnh).
Cơ chế của IEC dựa vào sự cạnh tranh giữa các nhóm tích điện trái dấu trên chất trao đổi ion Khi nồng độ ion cạnh tranh thấp, các ion mục tiêu sẽ gắn kết với chất trao đổi, trong khi khi nồng độ ion cạnh tranh cao, các ion mục tiêu sẽ bị giải phóng.
Phương pháp phân tích công cụ đơn giản này được sử dụng phổ biến để xác định liên tiếp nhiều anion phổ biến trong môi trường, bao gồm các anion như NO3-.
NO 2 - , PO 4 3- , SO 4 2- , F , Cl - , Br, halogenoxi, nhiều ion của axit hữu cơ… đƣợc xác định nhanh chóng qua một bước phân tích đơn giản, liên tiếp Nồng độ của chất phân tích sẽ hiện trực tiếp trên máy thông qua các chế độ đo phù hợp nhƣ: Pha động, tốc độ dòng, nhiệt độ khi bơm mẫu, áp suất, thể tích bơm mẫu… theo độ dẫn điện và thời gian lưu
Phương pháp này sử dụng sắc ký để tách các chất phân tích tan trong nước và phát hiện các ion đã được tách bằng cách đo độ dẫn điện Quá trình chiết tách các ion của chất cần phân tích diễn ra sau khi chúng đã được tách ra khỏi cột sắc ký.
Phương pháp được sử dụng nhiều nhất là phương pháp rửa giải :
Cho V(ml) dung dịch chứa hỗn hợp các cấu tử A và B chạy qua cột, trong đó A có ái lực với cột nhỏ hơn B Các cấu tử A và B trong Vml sẽ bị giữ lại ở phần trên của cột trước khi tiếp tục quá trình tách.
Sau khi cho dung dịch rửa, thường là dung môi hòa tan các cấu tử, chảy qua cột, các cấu tử bị giữ ở phần trên của cột sẽ được dung môi “rửa” và di chuyển xuống phía dưới Cấu tử A, với ái lực nhỏ hơn cấu tử B đối với cột, sẽ chuyển động nhanh hơn B Nếu cột đủ dài và chế độ chảy của dung dịch rửa thích hợp, các cấu tử sẽ tách ra thành từng vùng riêng biệt Các vùng này sẽ lần lượt thoát ra khỏi cột, mỗi vùng cách nhau bằng một phần dung môi Trong phương pháp rửa giải, thường sử dụng dung dịch chứa một cấu tử có ái lực với cột, nhưng ái lực này phải nhỏ hơn ái lực của các cấu tử cần tách.
Mẫu dung dịch được bơm vào dòng dung môi rửa giải cacbonat/bicacbonat và đi qua cột trao đổi ion, nơi các ion trong mẫu có ái lực khác nhau với hạt nhựa, dẫn đến việc tách biệt chúng Để phân tích anion, một bazơ mạnh được sử dụng để trao đổi anion yếu Dung môi rửa giải và các anion tách ra sau đó được đưa qua cột ức chế, giúp giảm độ dẫn điện của dung môi và tăng khả năng phát hiện ion Các ion chuyển sang dạng axit có tính dẫn điện cao hơn, như NO3- thành HNO3, và được xác định bằng detector đo độ dẫn điện Phân tích này dựa vào thời gian lưu và định lượng thông qua chiều cao hoặc diện tích pic so với chất chuẩn, mang lại độ nhạy cao cho phép xác định cả ion hữu cơ và vô cơ.
- Có độ phân giải cao
- Đa dạng (các loại nhựa trao đổi khác nhau, nhiều cách kết hợp giữa đệm và pH)
- Nguyên tắc tách trực tiếp
2.4.2.2 Tìm hiểu về hệ thống máy sắc ký ion:
Hình 2.1: Hệ thống máy sắc ký ion
Cấu tạo hệ thống máy sắc ký ion hãng Metrohm:
Cấu tao: hệ thống máy sắc ký ion bao gồm máy sắc ký ion kết nối với máy tính, và có nhiều bộ phận:
Bao gồm: - Bình chứa dung môi pha động
- 833 bộ xử lý chất lỏng
- 837 bộ chứa dung môi khử khí
- 818 bơm: có 2 bơm là bơm anion và bơm cation (bộ phận tiêm mẫu bằng tay)
- 819 đầu dò gồm đầu dò anion và đầu dò cation
- Hệ thống máy tính gắn phần mềm, tín hiệu và xử lý số liệu
Hình 2.2: Các bộ phận của máy IC
2.4.2.3 Các hóa chất dùng cho máy IC: a) Pha động: pha động dùng để tách, phân loại các chất bám ở trên cột, chất nào khả năng bám kém thì ra trước và ngược lại chất nào khả năng bám bền hơn thì ra sau
- Pha động bao gồm: NaHCO 3 1mmol và Na 2 CO 3 3,2 mmol
Để pha dung dịch, cần cân 168mg NaHCO3 và 678mg Na2CO3 vào 2 lít nước siêu sạch, sau đó sử dụng máy đánh siêu âm Lưu ý rằng dung dịch này chỉ nên sử dụng trong vòng một tuần Ngoài ra, dung dịch H2SO4 50µmol và nước H2O được sử dụng để triệt nhiễu các tạp chất, giúp giảm đường nền hiệu quả.
- Dung dịch H 2 SO 4 : Hút 5ml axit H 2 SO 4 đặc trong 1 lit nước siêu sạch, lắc đều
- H 2 O: Lấy nước siêu sạch siêu âm rồi đem dùng
2.4.2.4 Sơ đồ hoạt động của máy IC:
Pha động đi vào bộ phận đuổi khí và qua bơm (818), tiếp theo là cột lọc và giao diện trước khi đến cột (qua tiền cột trước) Trong quá trình này, NaHCO3 và Na2CO3 tách chất, đồng thời giải phóng Na+ và H+ Qua bộ phận triệt nhiễu, Na+ và H+ sẽ được giữ lại Để rửa giải Na+, sử dụng H2SO4, còn H+ sẽ được rửa giải bằng H2O Cuối cùng, mẫu sẽ đi vào detector và được thải ra ngoài.
- Ở bộ phận triệt nhiễu có 6 đường dây gồm:
1 dây đưa mẫu từ cột vào
1 dây đưa mẫu từ cột ra
Hình 2.3: dây đưa thải ra ngoài
Phần 1: đo tín hiệu hóa học
Phần 2: xử lý, khuyếch đại tín hiệu
- Phạm vi đo của cột Anion và cột Cation:
Cột Cation: kim loại kiềm ( Na, Li, K), kiềm thổ(Ca, Mg), anion NH 4 , anion hữu cơ…
Cột Anion: Halogen, sO 4 2- , PO 4 3- , NO 2 - , NO 3 - , BrO 3 - , ClO 2 - , Oxalat…
Thiết bị
- Hệ thống máy sắc ký ion
dụng cụ
- ống nghiệm có nắp chịu nhiệt
Hóa chất
- chuẩn gốc 1000ppm của hổn hợp dung dịch anion
Tiến hành đo mẫu trên máy IC
2.8.1 Lựa chọn chế độ đo:
Trước khi tiến hành thực hiện các phép đo trên máy sắc ký ion chúng ta phải lựa chọn chế độ đo:
- Pha động (dung môi): 3,2mM Na2CO 3 / 1,0mM NaHCO 3
- Tốc độ dòng: 0,70mL/phút
2.8.2 Xử lý kết quả sau khi đo máy:
Hàm lƣợng Nitrat có trong 1Kg rau sau khi chiết đƣợc tính nhƣ sau:
C: là nồng đọ chất phân tích có trong mẫu, tính theo (mg/kg)
C o : là nồng độ chất phân tích có trong dịch chiết thông qua đường chuẩn (mg/L)
M: là khối lƣợng cân mẫu (g)
V: là thể tích dung dịch chiết mẫu (ml)
f: là hệ số pha loãng (hệ số pha loãng ở đây là 1)
2.8.3 Xây dựng sắc đồ đường chuẩn:
Mục đích: Tìm thời gian lưu của Nitrat và một số ion có thể ảnh hưởng trong phép đo
Tiến hành: Chuẩn bị mẫu hổn hợp dung dịch anion chuẩn có nông độ
0,1ppm; 0.5ppm; 1ppm; 5ppm từ chuẩn gốc 1000ppm
Hình 2.6: Pha nồng độ dãy chuẩn
Cách pha chuẩn anion nhƣ sau:
- Pha hổn hợp chuẩn 10ppm từ chuẩn gốc 1000ppm: Hút 50l dung dịch gốc
1000ppm vào bình định mức 50ml, định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần ta đƣợc chuẩn 10ppm
- Pha hỗn hợp chuẩn 5ppm từ chuẩn 10ppm: hút 12,5 ml chuẩn 10ppm cho vào bình định mức 25ml, định mức tới vạch ta đƣợc chuẩn 5ppm
- Pha hỗn hợp chuẩn 1ppm từ chuẩn gốc 10ppm: hút 2,5 ml chuẩn 10ppm cho vào bình định mức 25ml, định mức tới vạch ta đƣợc chuẩn 1ppm
- Pha hỗn hợp chuẩn 0,5ppm từ chuẩn gốc 10ppm: hút 1,25 ml chuẩn 10ppm cho vào bình định mức 25ml, định mức tới vạch ta đƣợc chuẩn 0,5ppm
- Pha hỗn hợp chuẩn 0,1ppm từ chuẩn gốc 10ppm: hút 0,25 ml chuẩn 10ppm cho vào bình định mức 25ml, định mức tới vạch ta đƣợc chuẩn 0,1ppm
Sau khi pha xong dãy chuẩn ta tiến hành chạy mẫu ở chế độ nhƣ đã chọn, trên máy sẽ xuất hiện phổ nhƣ sau:
Chuẩn bị mẫu rau
- Rau được rửa sạch ( rửa lại bằng nước cất 2 lần),
Hình 2.7: Mẫu được rửa sạch
- Sau đó dùng dao thái nhỏ và giả nát bằng cối sứ :
Hình 2.8: Mẫu được thái nhỏ và giả nát
- Cân chính xác 4,4g mẫu bằng cân phân tích,
- Sau đó cho vào bình tam giác, cho 50ml nước nguội vào (nước siêu sạch) để chiết, lắc đều trong 15 phút (hoặc lắc bằng máy lắc votex trong 15 phút),
- sau đó lọc qua giấy lọc vài lần rồi cuối cùng lọc qua đầu lọc 0,45m
Mẫu 2: làm tương tự mẫu 1 nhưng chiết bằng nước nóng 100 0 C
Mẫu 3: làm tương tự mẫu 1 và mẫu 2 nhưng chiết bằng K2SO 4 0,05%.
