Chiết nitrat trong rau quả bằng vi sóng

Trong sản xuất, do chạy theo năng suất, một bộ phận nông dân đã sử dụng quá liều lượng các loại phân bón và thuốc bảo vệ thực vật làm nhiễm độc cho các loại rau quả. Hơn nữa, nhiều loại rau quả được con người sử dụng ở dạng tươi sống vì thế các tác nhân hóa học sử dụng cho rau quả dễ bị hấp thụ và chuyển trực tiếp vào cơ thể con người. Nitrat là một ion độc có trong rau quả, hàm lượng của nó liên quan chặt chẽ đến liều lượng phân đạm sử dụng. Sự có mặt của nitrat với hàm lượng lớn gây hai tác động xấu đến sức khoẻ. Cụ thể là: sự tạo thành methemoglobinemia làm mất khả năng vận chuyển oxy của hemoglobin (trẻ em mắc chứng bệnh này thường xanh xao và dễ bị đe doạ đến cuộc sống, đặc biệt là trẻ em dưới sáu tháng tuổi); sự tạo thành các hợp chất gây ung thư (nitrosamin). Do vậy, việc phân tích xác định nhanh hàm lượng của các độc tố (trong đó có nitrat) có trong rau quả là hết sức cần thiết nhằm đánh giá chất lượng rau quả trên thị trường đồng thời có thể giúp các cơ quan chức năng trong việc kiểm tra giám sát chất lượng lương thực, thực phẩm nhằm bảo vệ sức khoẻ người tiêu dùng.

Để xác định hàm lượng nitrat trong rau quả trước hết phải chết tách nitrat ra khỏi rau và sau đó xác định nó bằng một trong các phương pháp như trắc quang, sắc ký, cực phổ, cực chọn lọc ion… Có nhiều phương pháp chiết nitrat ra khỏi rau nhưng phổ biến hiện nay vẫn là phương pháp nghiền và phương pháp ngâm chiết.Hai phương pháp này đều có những hạn chế nhất định. Phương pháp nghiền làm cho dịch nghiền có màu ảnh hưởng đến phép xác định nitrat. Phương pháp ngâm ít bị ảnh hưởng của màu nhưng thời gian ngâm chiết lâu, do đó kéo dài thời gian phân tích. Nhóm nghiên cứu ở Phân viện Hoá học công nghiệp đã đưa ra một phương pháp chiết mới đó là chiết bằng năng lượng vi sóng.

Vi sóng(microwave) là các sóng cực ngắn hay còn gọi là sóng vi ba có bước sóng từ 1mm đến 1m. Năng lượng của vi sóng là năng lượng điện từ. Tần số của vi sóng thường được sử dụng trong công nghiệp, y tế và khoa học là 915 MHz, 2450 MHz, 5800 MHz và 22125 MHz. Tần số 2450 MHz (tương đương bước sóng 12,2 cm) được sử dụng nhiều nhất trong các thiết bị dân dụng và các thiết bị chuẩn bị mẫu cho phân tích. Năng lượng vi sóng được phát ra từ một nguồn phát sóng điện từ. Bản chất của vi sóng là sóng điện từ gồm hai yếu tố: yếu tố từ trường B và yếu tổ điện trường E. Quátrình chuyển hoá năng lượng điện từ thành năng lượng nhiệt bao gồm hai cơ chế: cơ chế chuyển dẫn ion, cơ chế quay cực phân tử.

Sự đốt nóng bằng kỹ thuật vi sóng dựa trên sự hấp thụ trực tiếp năng lượng vi sóng của mẫu, do vậy các hiện tượng như dẫn nhiệt, đối lưu nhiện và bức xạ nhiệt chỉ đóng vai trò thứ yếu trong quá trình cân bằng nhiệt. Kết quả kiểm nghiệm thực tế khả năng chiết của lò vi sóng trên mẫu rau cải như sau: Mẫu rau cải được rửa sạch, sau đó được thái nhỏ và trộn đều, cân mỗi mẫu 10g cho vào các cốc định mức 250ml, thêm nước cất vào mỗi cốc đến khoảng 200ml, lò vi sóng cài ở mức năng lượng khác nhau và thời gian đun vi sóng ở các mức năng lượng đun vi sóng càng cao thì càng chiết nhanh nitrat ra khỏi mẫu. Với mức năng lượng cao thì chỉ cần 7 phút đã chiết hết nitrat ra khỏi mẫu.

So sánh với một số phương pháp chiết thông thường thì phương pháp chiết bằng năng lượng vi sóng có một số ưu điểm với thời gian chiết nhanh, dịch chiết không có màu, thuận lợi cho phép xác định nitrat, hiệu suất chiết cao hơn so với một số phương pháp chiết thông thường, thiết bị dễ sử dụng, an toàn và bảo vệ môi trường. Sau khi chiết, để xác định hàm lượng nitrat trong dịch chiết thì phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phương pháp trắc quangvì phương pháp này đơn giản và có độ nhạy khá cao đối với ion nitrat. Tuy nhiên để xác định nitrat bằng phương pháp này trước hết phải tiến hành cô cạn mẫu. Phương pháp cô cạn cách thuỷ: dùng lò vi sóng (với mức năng lượng trung bình) để cô cạn dịch chiết rau và so sánh với cô cạn cách thuỷ cho kết quả tương đương.