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

-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

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

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

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.

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

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

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

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)

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

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

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

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

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.

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