ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

HOÀNG THỊ THÁI THANH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ĐẠM TỔNG VÀ MELAMINE TRONG SỮA
BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỰC PHỔ Chuyên ngành: HOÁ PHÂN TÍCH LUẬN VĂN THẠC SĨ: HOÁ PHÂN TÍCH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Mục lục i
Danh mục các bảng vi
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ix
MỞ ĐẦU xiii
Chương 1: TỔNG QUAN 1
1.1. Giới thiệu chung về phương pháp cực phổ 1
1.1.1. Sơ đồ nguyên l ý 1
1.1.2. Nội dung phương pháp 2
1.1.3. Các tín hiệu kích thích dùng trong cực phổ 3
1.1.4. Dung dịch nền 4
1.1.5. Điện cực giọt thuỷ ngân 5
1.1.6. Dòng khuếch tán (phương trình Ilkovic) 7
1.1.7. Phương trình sóng catod 8
1.1.8. Phương trình sóng oxi hoá 8
1.1.9. Kỹ thuật cực phổ sóng vuông 8
1.1.10. Phương pháp tích góp hoà tan 11
1.2. Giới thiệu chung về máy ANALYZER SQF-505 13
1.2.1. Nguyên lý hoạt động của máy 13
1.2.1.1. Sóng vuông quét nhanh trên cực giọt chậm 13
ii

1.2.1.2. Tích góp hoà tan (Stripping) – sóng vuông quét nhanh trên cực
giọt chậm 16
1.2.1.3. Tích góp hoà tan (Stripping) – sóng vuông quét nhanh trên cực
giọt tĩnh hay cực rắn 17
1.2.2. Giới thiệu phần cứng của máy 18
1.2.2.1. Hệ thống điện cực 18
1.2.2.2. Máy chủ 18

2.3.5. Kết luận 44
2.4. Xây dựng đường chuẩn 45
2.5. Khảo sát giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) theo
phương pháp hồi qui tuyến tính 49
2.6. Qui trình phân tích đạm tổng trong mẫu sữa 50
2.6.1. Qui trình xử lý mẫu và công thức tính hàm lượng đạm :50
2.6.2. Đo dung dịch mẫu với máy ANALYSER SQF-505 52
2.6.3. So sánh kết quả thu được với kết quả của TRUNG TÂM 3 52
2.6.4. Tính độ lệch chuẩn tương đối RSD (relative standard deviation) theo công
thức 53

Chương 3: XÁC ĐỊNH MELAMINE BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỰC PHỔ TÍCH
GÓP HOÀ TAN – SÓNG VUÔNG QUÉT NHANH TRÊN CỰC GIỌT CHẬM
54
3.1. Hoá chất và thiết bị 54
3.1.1. Hoá chất 54
3.1.2. Thiết bị 54
3.2. Tối ưu hoá điều kiện phân tích 55
3.2.1. Khảo sát pH dung dịch 55
iv

3.2.2. Khảo sát nồng độ dung dịch nền Natri acetat 57
3.2.3. Kết luận 59
3.3. Khảo sát thông số máy điện hoá ANALYZER SQF-505 59
3.3.1. Thế bắt đầu và thế kết thúc quá trình quét 59
3.3.2. Bước thế 63
3.3.3. Biên độ xung 64
3.3.4. Thời gian giọt thuỷ ngân rơi T drop 66
3.3.5. Thế tích góp V electrolyze 67
3.3.6. Thời gian tích góp T electrolyze 69

Bảng 1.1: Điều kiện phân tích một số cation 19
Bảng 1.2: Những nhóm chức có thể cho tín hiệu khử trực tiếp trên máy ANALYZER
SQF-505 20
Bảng 1.3: Hệ số Jones để chuyển đổi hàm lượng nitơ thành hàm lượng protein trong
một số mẫu đặc trưng 23
Bảng 2.1: Bảng kết quả khảo sát nồng độ dung dịch nền Natri axetat 31
Bảng 2.2: Bảng kết quả khảo sát pH dung dịch nền Natri axetat 33
Bảng 2.3: Bảng kết quả khảo sát tỉ lệ Natri axetat : HCHO trong dung dịch nền 35
Bảng 2.4: Bảng kết quả khảo sát chiều quét thế ion ammonia 38
Bảng 2.5: Bảng kết quả khảo sát bước thế để xác định ion ammonia 40
Bảng 2.6: Bảng kết quả khảo sát biên độ xung để xác định ion ammonia 41
Bảng 2.7: Bảng kết quả khảo sát thời gian giọt thuỷ ngân rơi để xác định ion ammonia
43
Bảng 2.8: Bảng kết quả đo ion ammonia tại các nồng độ khác nhau bằng máy
ANALYZER SQF-505 45
Bảng 2.9: Bảng kết quả giá trị phân tích hồi qui khi xây dựng đường chuẩn ion
ammonia bằng máy cực phổ ANALYZER SQF 505 48
Bảng 2.10: Bảng kết quả phân tích đạm tổng các mẫu sữa bột dinh dưỡng VINAMILK
52
Bảng 3.1: Cường độ dòng (nA) của peak Melamine 0.5 ppm được đo tại các pH khác
nhau của dung dịch Natri acetate 0.5 M 55
Bảng 3.2: Cường độ dòng (nA) của peak Melamine 1.0 ppm được đo tại pH 11.5 trong
dung dịch nền Natri axetat có nồng độ khác nhau 58
vii

Bảng 3.3: Bảng kết quả của quá trình quét thế dung dịch MELAMINE (Nồng độ
Melamine là 0.5 ppm) với Vstart khác nhau và Vstop = -1000 mV 60
Bảng 3.4: Bảng kết quả của quá trình quét thế dung dịch MELAMINE với chiều quét
thế khác nhau 61
Bảng 3.5: Bảng kết quả của quá trình quét thế dung dịch MELAMINE với Vstep khác

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý đo cực phổ 1
Hình 1.2: Sóng cực phổ của dung dịch nền và chất oxi hoá 2
Hình 1.3: Các tín hiệu kích thích dùng trong phương pháp cực phổ 4
Hình 1.4: Mô tả sự hình thành và thời gian sống của một giọt thuỷ ngân rơi tự do 6
Hình 1.5: Sự hình thành tín hiệu kích thích trong kỹ thuật cực phổ sóng vuông 10
Hình 1.6: Sự hình thành tín hiệu dòng của phản ứng thuận nghịch 11
Hình 1.7: Tín hiệu kích thích cho quá trình xác định ion kim loại bằng phương pháp
cực phổ tích góp hoà tan 12
Hình 1.8: Máy điện hoá ANALYZER SQF-505 13
Hình 1.9: Nguyên lý hoạt động của phương thức đo sóng vuông quét nhanh trên cực
giọt chậm “SQW-F” 15
Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý đo của kỹ thuật stripping - sóng vuông quét nhanh trên
cực giọt chậm 16
Hình 1.11: Sơ đồ nguyên lý đo của kỹ thuật stripping trên cực tĩnh 17
Hình 1.12: Công thức cấu tạo MELAMINE 26
Hình 1.13: Melamine (màu xanh) dễ dàng kết hợp với axít cyanuric (màu đỏ) qua liên
kết hydro tạo kiểu liên kết phân tử hình mái ngói, lắng đọng và gây sỏi thận 27
Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn cường độ peak theo nồng độ nền Natri acetat 32
Hình 2.2: Sóng ion ammonia
][

4
NH
= 2 ppm với những nồng độ dung dịch Natri
axetat khác nhau 32
Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn cường độ peak theo pH dung dịch Natri acetat 34
Hình 2.4: Sóng ion ammonia
][

4

Hình 2.13: Các thông số chạy máy ANALYZER SQF-505 để xác định ion ammonia
45
Hình 2.14: Sóng cực phổ của ion ammonia tại các nồng độ khác nhau (sóng từ thấp
đến cao ứng với nồng độ từ thấp đến cao trong bảng 2.8) 46
Hình 2.15: Đường chuẩn ion ammonia 49
Hình 2.16: Mẫu sữa bột và các mẫu được thêm chuẩn 53
Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi cường độ peak Melamine theo giá trị pH dung
dịch (Nồng độ Melamine là 0.5 ppm) 56
Hình 3.2: Các sóng cực phổ Melamine (Nồng độ Melamine là 0.5 ppm) tại các giá trị
pH dung dịch nền khác nhau 57
Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ dung dịch nền và cường độ dòng
của sóng cực phổ melamine 58
Hình 3.4: Các sóng cực phổ Melamine (Nồng độ Melamine là 1 ppm) trong dung dịch
nền NaAc có nồng độ khác nhau 59
Hình 3.5: Các sóng cực phổ Melamine (Nồng độ Melamine là 0.5 ppm) với Vstart
khác nhau và Vstop = -1000 mV 60
xi

Hình 3.6: Các sóng cực phổ Melamine ở hai mức nồng độ khác nhau với chiều quét
thế khác nhau 62
Hình 3.7: Các sóng cực phổ Melamine với Vstep khác nhau 64
Hình 3.8: Các sóng cực phổ Melamine với Vpulse khác nhau 65
Hình 3.9: Các sóng cực phổ Melamine với T drop khác nhau 67
Hình 3.10: Các sóng cực phổ Melamine với Velectrolize khác nhau 69
Hình 3.11: Các sóng cực phổ Melamine với Telectrolize khác nhau 70
Hình 3.12: Các thông số tối ưu để đo dung dịch Melamine bằng máy ANALYZER
SQF-505 71
Hình 3.13: Các sóng cực phổ Melamine với nồng độ khác nhau 72
Hình 3.14: Đường chuẩn Melamine ở mức nồng độ ppb, đo bằng máy ANALYZER
SQF-505 74

thể tìm ra được lượng đạm thực sự cũng như có thể loại trừ được các sản phẩm nhiễm
melamine gây hại cho sức khoẻ con người.
Có rất nhiều phương pháp phân tích đạm tổng và melamine khác nhau như đã nêu
trong phần giới thiệu chung ở trên. Nhưng chủ yếu các phòng kiểm nghiệm dùng
phương pháp Kjendahl để xác định đạm tổng và kỹ thuật LC-MS/MS để xác định hàm
lượng melamine.
Máy sắc ký khối phổ thì rất đắt, giá thành phân tích cao, thời gian chuẩn bị mẫu
khá lâu, cán bộ vận hành máy phải có trình độ. Do đó, chúng ta nên thử nghiệm với
một kỹ thuật phân tích melamine khác nhằm giảm giá thành và thời gian phân tích để
phục vụ cho công tác kiểm nghiệm nhanh melamine nhưng vẫn đảm bảo được độ đúng
và độ chính xác.
Hơn nữa, ta có thể phân tích cả hai chỉ tiêu đạm tổng và melamine trong sữa bột
chỉ trên một máy ANALYZER 505, cùng hoá chất không đắt tiền, quá trình phân tích
tương đối nhanh, chúng ta có thể đánh giá được chất lượng thật sự của sản phẩm với
chi phí thấp.

1

Chương 1:
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về phương pháp cực phổ [3], [7]:
1.1.1. Sơ đồ nguyên l ý:
 Nguồn điện một chiều (Voltage supply)
 Biến trở nhằm thay đổi thế áp vào hai điện cực (Variable Resistor)
 Volt kế chỉ giá trị thế áp vào hai điện cực.
 Ampe kế chỉ cường độ dòng trong mạch.
 Tế bào điện phân gồm:
 Điện cực làm việc (working electrode): là nơi phản ứng oxi hoá khử xảy ra
trên bề mặt điện cực vài mm
2
3

khi mà toàn bộ số phân tử tham gia phản ứng điện cực tại bề mặt điện cực bằng không
(có bao nhiêu chạy đến bề mặt điện cực đều phản ứng hết) lúc đó chúng ta có dòng giới
hạn (limiting current).
 Nếu trong dung dịch chứa một số phân tử tham gia phản ứng điện hoá ở những
vùng khác nhau về thế, trên đường dòng thế sẽ thu được nhiều cường độ giới hạn.
 Hai giá trị đặc trưng của phương pháp cực phổ là:
 Thế bán sóng E
1/2
là giá trị của E khi
2
gh
i
i  , thế bán sóng là một đại lượng
đặc trưng cho một chất điện hoạt trong môi trường (pH, ligand) nhất định. Giá
trị E
1/2
cho biết bản chất của chất điện hoạt, và gần bằng E
o
.
 Dòng giới hạn i
gh
tỉ lệ với nồng độ của chất điện hoạt trong dung dịch
kCi
gh
 .
1.1.3. Các tín hiệu kích thích dùng trong cực phổ:

những chất cũng tham gia phản ứng điện cực gần giá trị với thế chất xác định, nếu
phức tạo nên có hằng số không bền nhỏ sẽ dịch chuyển thế phản ứng điện cực của chất
xác định ra xa các chất ảnh hưởng.
1.1.5. Điện cực giọt thuỷ ngân:
 Điện cực giọt thuỷ ngân (dropping mercury electrode (DME)) được sử dụng là
điện cực làm việc trong phương pháp cực phổ.
 Mô tả cấu tạo: Một mao quản nhỏ được nối với bình chứa thuỷ ngân. Hệ thống
được thiết kế sao cho giọt thuỷ ngân chảy từ bình chứa thuỷ ngân qua mao quản và rơi
tự do xuống trong dung dịch diện ly với một tốc độ kiểm soát được. Xem hình 1.4.
 Đặc trưng cho mỗi giọt thuỷ ngân là: diện tích bề mặt giọt thuỷ ngân (mm
2
), và
thời gian sống của giọt thuỷ ngân (t - giây). Đối với một mao quản nhất định, thời gian
sống của giọt thuỷ ngân rơi tự do là một hằng số.
 Giá trị dòng thay đổi khi giọt thuỷ ngân lớn dần và rơi xuống. Xem hình 1.4.

6
Hình 1.4: Mô tả sự hình thành và thời gian sống của một giọt thuỷ ngân rơi tự do
 Ưu điểm của điện cực giọt Hg:
 Bề mặt điện cực luôn luôn sạch.
 Đạt được giá trị dòng là hằng số nhanh.
 Rất nhiều quá trình điện hoá xảy ra cho sản phẩm tan trong thuỷ ngân tạo
nên hỗn hống nên bề mặt điện cực vẫn mạnh.
 Quá thế của Hg cao, đối với kim loại có E
o
âm rất nhiều cũng có thể đo
được mà không hình thành H

-1
)
m: tốc độ dòng của mao quản thuỷ ngân (mg/s)
t: thời gian giọt thuỷ ngân (s)
C: nồng độ chất phân tích (mM)
 Dựa vào phương trình (1.1) người ta tiến hành định lượng bằng phương pháp
cực phổ. Đồ thị chuẩn đi qua gốc toạ độ.
 Ảnh hưởng của độ cao cột Hg đến giá trị i
d
: khi thay đổi chiều cao cột Hg thì tốc
độ chảy Hg (m) và chu kỳ tạo giọt (t) sẽ thay đổi theo, m tỉ lệ thuận và t tỉ lệ nghịch với
chiều cao cột Hg (h).
 Ảnh hưởng nhiệt độ: khi nhiệt độ của môi trường thay đổi làm thay đổi các
thông số vật lý của ion trong dung dịch. Khi nhiệt độ tăng lên, độ linh động của ion
cũng tăng. Khi nhiệt độ thay đổi, độ nhớt của dung dịch điện ly cũng thay đổi theo.
Ngoài ra, tốc độ chảy Hg (m) và chu kỳ tạo giọt (t) cũng sẽ thay đổi theo. Vì vậy, nhiệt
độ thay đổi làm thay đổi giá trị i
d
. Theo thí nghiệm thực tế và tính toán, người ta nhận
thấy cứ tăng lên 1
o
C thì giá trị cường độ dòng tăng 1.7%. Để đảm bảo sai số không quá
1%, thực nghiệm chỉ cho phép chênh lệch nhiệt độ giữa hai lần thí nghiệm không quá
0.5
o
C.

8

ox
red
O
K
K
n
EE lg
.
/
0590
21
 (1.3)
1.1.8. Phương trình sóng oxi hoá:

red
ox
O
K
K
n
EE lg
.
/
0590
21
 (1.4)
1.1.9. Kỹ thuật cực phổ sóng vuông:
 Ưu điểm: độ nhạy cao, tốc độ cao (sóng cực phổ được thu trong vòng ít hơn 10
ms).

phân tích do tín hiệu được quét nhiều lần và lấy trị trung bình. Giới hạn phát hiện đối
với kỹ thuật cực phổ sóng vuông là 10
-7
đến 10
-8
M.
 Ứng dụng: dùng định lượng nhiều hợp chất, đơn chất hữu cơ và vô cơ, bao gồm
cả lĩnh vực hoá sinh và sinh học.

10

Hình 1.5: Sự hình thành tín hiệu kích thích trong kỹ thuật cực phổ sóng vuông.



s
E
sws
EE 
sw
E
21
iii 
1
2
Potential
Potential
Potential
Time
Time