CHƯƠNG 3: CÁC KỸ THUẬT CHUẨN BỊ MẪU TRONG PHÂN TÍCH THỰC PHẨM
3.2 KỸ THUẬT VÔ CƠ HÓA ƯỚT (XỬ LÝ ƯỚT)
3.2.2 Kỹ thuật vô cơ hóa ướt bằng dung dịch kiềm mạnh đặc nóng . 35
Trong kỹ thuật này này, người ta thường dùng các dung dịch kiềm mạnh, đặc nóng (như NaOH, KOH 15 - 20%), hay hỗn hợp của kiềm mạnh và muối kim loại kiềm (như NaOH + NaHCO3), hay một kiềm mạnh và peroxit (như KOH + Na O ), nồng độ lớn (10 - 20%), để phân huỷ mẫu phân tích trong
BM Quản lý Chất lượng Thực phẩm Trang 36 điều kiện đun nóng trong bình Kendan hay trong hộp kín, hoặc trong lò vi sóng.
Những thông số của quá trình:
▪ Lượng dung dịch: 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.
▪ Nhiệt độ phân huỷ: nhiệt độ sôi của dung dịch kiềm. Nó thường trong vùng 150 – 2000C.
❖ Các quá trình xảy ra khi phân huỷ mẫu
Dưới tác dụng của kiềm và nhiệt độ, cả năng lượng vi sóng, có thể xảy ra các quá trình sau:
▪ Phá vỡ cấu trúc của chất mẫu, chuyển các chất của mẫu vào dung dịch
▪ Các chất của mẫu tương tác với kiềm tạo ra các sản phẩm tan được
▪ Có thể sinh ra các khí bay ra, giúp sự tan của mẫu tốt hơn
▪ Có thể tạo ra các hợp chất bền ít phân li và tan trong dung dịch
▪ Tạo ra các sản phẩm kết tủa muối khác của chất phân tích để tách nó ra khỏi mẫu ban đầu.
❖ Các cách hoà tan và dung dịch hoà tan
Chất phân huỷ: Theo kỹ thuật xử lý ướt này chúng ta có thể dùng các dung dịch của các chất sau đây để xử lý mẫu:
▪ Dung dịch kiềm đặc (20 - 25 % NaOH, hay KOH),
▪ Dung dịch kiềm đặc nóng có chất oxy hoá mạnh (NaOH + Na
2O2),
▪ Hỗn hợp kiềm đặc nóng có chất khử (KOH + NaHSO3),
▪ Hỗn hợp kiềm mạnh và muối (NaOH + NaHCO3), (KOH + Na2CO
3),
▪ Hỗn hợp kiềm, muối và peroxit (KOH + NaHCO
3+ H2O2),
▪ Hỗn hợp kiềm, muối và peroxit kiềm (KOH + NaHCO
3+ Na2O2)…
BM Quản lý Chất lượng Thực phẩm Trang 38 Quá trình phân huỷ
▪ Quá trình phân huỷ được thực hiện khi đun sôi dung dịch mẫu, trong một thời gian nhất định trong bình Kendan hay trong ống nghiệm, thường là từ 6 -10 giờ trong bình kenđan hở, trong lò vi sóng hệ kín (có áp suất cao) thì chỉ mất khoảng 40 - 70 phút, tuỳ loại mẫu.
▪ Cơ chế phá vỡ (phân huỷ) mẫu theo cách này cũng tương tự như trong trường hợp dùng các axit ở trên, trong hệ hở hay hệ kín, nhưng ở đây tác nhân phân huỷ là dung dịch kiềm mạnh nóng.
Nhiệt độ phân huỷ
Nhiệt độ sôi của các dung dịch kiềm là tuỳ thuộc vào thành phần và nồng độ của dung dịch kiềm ta sử dụng để xử lý mẫu. Nói chung trong vùng từ 115 – 230 oC, tuỳ thuộc nồng độ của kiềm và muối có trong dung dịch phân huỷ mẫu và đây là một yếu tố thúc đẩy sự phân huỷ xảy ra nhanh hơn. Nghĩa là tác nhân phân huỷ mẫu ở đây là kiềm và nhiệt độ (năng lượng nhiệt) và năng lượng vi sóng, nếu dùng lò vi sóng.
Ví dụ ứng dụng kỹ thuật vô cơ hóa ướt bằng kiềm đặc nóng: Hoà tan oxit nhôm bằng dung dịch NaOH 10% nóng: Lấy 0,5g mẫu dạng bột vào bình Kendan, tẩm ướt bằng vài giọt nước cất, thêm 10 mL NaOH 10%, đun sôi để hoà tan mẫu.
Cơ chế ở đây là chuyển trạng thái tinh thể rắn oxit sang ion tan trong dung dịch là muối NaAlO
2 và khí hydro theo phản ứng:
Al2O
3 + NaOH → H
2 + NaAlO
2 + H
2O 3.2.2.2 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng
Ưu nhược điểm
Kỹ thuật xử lý ướt bằng dung dịch kiềm đặc nóng cũng có ưu điểm là hầu như không làm mất các chất phân tích, nhất là các nguyên tố có hợp chất dễ bay hơi và các nguyên tố và các matrix của mẫu dễ tan trong kiềm.
Nhưng kỹ thuật này có một nhược điểm lớn là tốn rất nhiều kiềm tinh khiết cao, thường phải dùng gấp từ 10 – 15 lượng mẫu, khả năng gây nhiễm bẩn dễ xảy ra. Lượng kiềm dư nhiều, sau khi xử lý xong thường phải loại hết, nhưng rất khó, chỉ bằng cách trung hoà bằng axit, song lại làm loãng mẫu và dễ dàng nhiễm bẩn, mất thời gian cô đặc mẫu. Đây là một công việc rất khó khăn và mất nhiều thì giờ và cũng hay làm nhiễm bẩn mẫu. Vì thế kỹ thuật này chỉ được dùng cho một số trường hợp, mà cách xử lý bằng axit không đem lại hiệu quả.
Ví dụ phân huỷ mẫu xác định một số anion vô cơ, phi kim hay á kim, như các chất: Cl1-, Br1-, NO
3 1-, SO
4 2-, PO
4
3-… trong các đối tượng mẫu sinh học và một số mẫu thực phẩm không xử lý được bằng phương pháp axit.
Phạm vi áp dụng: Kỹ thuậtnày thích hợp cho:
▪ Các hợp chất hay các mẫu tan tốt trong kiềm.
▪ Phân huỷ các chất hữu cơ để lấy các phi kim.