Luận án Tiến sĩ Hóa học: Phân tích Auramine O, Sudan I, Sudan II trong thực phẩm bằng phương pháp RP-HPLC sử dụng vật liệu nanosilica để xử lý mẫu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:167

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Hóa học "Phân tích Auramine O, Sudan I, Sudan II trong thực phẩm bằng phương pháp RP-HPLC sử dụng vật liệu nanosilica để xử lý mẫu" trình bày các nội dung chính sau: Xây dựng quy trình phân tích Auramine O trong mẫu thực phẩm: măng, miến, dưa, phấn hoa, cá khô, mì tôm; Xây dựng quy trình phân tích hỗn hợp Sudan I và Sudan II trong mẫu thực phẩm thịt khô và bim bim.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Hóa học: Phân tích Auramine O, Sudan I, Sudan II trong thực phẩm bằng phương pháp RP-HPLC sử dụng vật liệu nanosilica để xử lý mẫu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI -------- PHẠM THỊ CHUYÊN PHÂN TÍCH AURAMINE O, SUDAN I, SUDAN II TRONG THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP RP-HPLC SỬ DỤNG VẬT LIỆU NANOSILICA ĐỂ XỬ LÝ MẪU LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI PHẠM THỊ CHUYÊN PHÂN TÍCH AURAMINE O, SUDAN I, SUDAN II TRONG THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP RP-HPLC SỬ DỤNG VẬT LIỆU NANOSILICA ĐỂ XỬ LÝ MẪU Chuyên ngành: Hóa học phân tích Mã số: 9.44.01.18 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: PGS.TS. Đặng Xuân Thư 2: TS. Nguyễn Bích Ngân Hà Nội - 2022
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án “Phân tích Auramin O, Sundan I, Sudan II trong thực phẩm bằng phương pháp RP-HPLC sử dụng vật liệu nanosilica để xử lý mẫu” là công trình nghiên cứu độc lập của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Đặng Xuân Thư và TS. Nguyễn Bích Ngân. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được người khác công bố trong các công trình khác. Tác giả luận án Phạm Thị Chuyên
i LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Hóa học phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Em xin bày tỏ lòng kính trọng, biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS. Đặng Xuân Thư và cô TS. Nguyễn Bích Ngân đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn khoa học cho em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận án. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Bộ môn Hóa phân tích, Bộ môn Hóa lí, Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Ban Giám hiệu, phòng Hành chính – Tổng hợp trường Đại học Tây Bắc, các thầy cô, đồng nghiệp Bộ môn Hóa học; Khoa Khoa học Tự nhiên – Công nghệ, trường Đại học Tây Bắc đã tạo điều kiện giúp đỡ em về thời gian và bố trí, phân công, sắp xếp công việc trong quá trình thực hiện luận án. Em xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Hóa phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt thầy PGS.TS. Phạm Tiến Đức đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin biết ơn những tình cảm quý giá của người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, chia sẻ, ủng hộ để tôi hoàn thành luận án này.
ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết và lí do của đề tài ................................................................... 1 2. Mục đích và nội dung chính của luận án ....................................................... 2 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu ....................... 3 4. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án ........................... 4 5. Bố cục của luận án......................................................................................... 5 CHƯƠNG 1 -TỔNG QUAN ............................................................................. 6 1.1. Chất màu tổng hợp ..................................................................................... 6 1.2. Cơ chế liên kết của chất màu với vật liệu .................................................. 9 1.3. Auramine O .............................................................................................. 11 1.3.1. Cấu tạo, tính chất ................................................................................... 11 1.3.2. Đặc tính sinh học và độc tính ................................................................ 13 1.3.3. Tình hình nghiên cứu Auramine O trong thực phẩm ............................ 15 1.4. Các hợp chất Sudan .................................................................................. 18 1.4.1. Cấu tạo, tính chất ................................................................................... 18 1.4.2. Đặc tính sinh học, độc tính của các Sudan ............................................ 20 1.4.3. Tình hình nghiên cứu các hợp chất Sudan ............................................ 21 1.5. Một số vấn đề khi định lượng chất màu bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao ........................................................................................................... 26 1.5.1. Hệ số đối xứng của peak sắc ký ............................................................ 26 1.5.2. Các vấn đề peak sắc ký.......................................................................... 27 1.5.3. Khoảng tuyến tính, đường chuẩn và đánh giá đường chuẩn ................. 29 1.5.4. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) .................... 33 1.5.5. Độ thu hồi mẫu ...................................................................................... 34 1.6. Xử lý mẫu thực phẩm ............................................................................... 34 1.6.1. Khái quát, phân loại............................................................................... 34 1.6.2. Kỹ thuật chiết lỏng – lỏng ứng dụng xử lý mẫu.................................... 36 1.6.3. Xu hướng áp dụng kỹ thuật chuẩn bị mẫu xanh trong phân tích .......... 37 1.7. Vật liệu nanosilica và ứng dụng trong hấp phụ chất màu ........................ 40
iii 1.7.1. Các đặc trưng vật lý, hóa học của vật liệu hấp phụ .............................. 40 1.7.2. Tính toán thống kê trong xử lý mẫu và phân tích ................................. 41 1.7.3. Ứng dụng vật liệu nanosilica chế tạo từ vỏ trấu trong hấp phụ làm giàu mẫu phân tích .................................................................................................. 43 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ...................................................................... 46 2.1. Vật liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị...................................................... 46 2.1.1. Vật liệu, hóa chất................................................................................... 46 2.1.2. Dụng cụ, thiết bị .................................................................................... 48 2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 49 2.2.1. Chuẩn bị mẫu giả .................................................................................. 49 2.2.2. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu phân tích chất màu bằng HPLC ........ 52 2.2.3. Nghiên cứu các điều kiện chiết ............................................................. 55 2.2.4. Nghiên cứu các đặc tính của nanosilica từ vỏ trấu và điều kiện hấp phụ tối ưu................................................................................................................ 59 2.2.5. Xác định độ không đảm bảo đo của phương pháp ................................ 65 2.2.6. Lấy mẫu thực tế và xử lý mẫu ............................................................... 66 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 73 3-A – ĐỐI VỚI AURAMINE O ..................................................................... 73 3.1. Điều kiện tối ưu phân tích Auramine O bằng HPLC ............................... 73 3.1.1. Bước sóng.............................................................................................. 73 3.1.2. Thành phần pha động ............................................................................ 73 3.1.3. pH của dung dịch đệm photphat pha động............................................ 75 3.1.4. Tỉ lệ thành phần pha động ..................................................................... 76 3.1.5. Tốc độ pha động .................................................................................... 77 3.1.6. Khoảng phụ thuộc tuyến tính và xây dựng đường chuẩn ..................... 78 3.1.7. Khảo sát độ lặp lại ................................................................................. 82 3.2. Điều kiện chiết Auramine O tối ưu từ mẫu thực phẩm............................ 83 3.2.1. Hỗ trợ quá trình chiết ............................................................................ 83 3.2.2. Dung môi chiết ...................................................................................... 83 3.2.3. Tỉ lệ mẫu và dung môi .......................................................................... 86
iv 3.2.4. Nhiệt độ chiết, thời gian chiết và số lần chiết ....................................... 87 3.2.5. Độ thu hồi quá trình chiết ...................................................................... 89 3.2.6. Ảnh hưởng của nền mẫu........................................................................ 90 3.3. Các điều kiện tối ưu hấp phụ AO trên nanosilica chế tạo từ vỏ trấu ....... 92 3.3.1. Cường độ ion của dung dịch hấp phụ.................................................... 92 3.3.2. pH của dung dịch hấp phụ ..................................................................... 92 3.3.3. Thời gian cân bằng hấp phụ .................................................................. 93 3.3.4. Đường hấp phụ đẳng nhiệt .................................................................... 94 3.3.5. Điều kiện rửa giải AO tối ưu……………………………………….…95 3.4. Độ không đảm bảo đo của phương pháp phân tích AO ........................... 96 3.5. Kết quả phân tích AO trong mẫu thực ..................................................... 97 3.5.1. Các mẫu măng, miến, dưa chua ............................................................ 97 3.5.2. Các mẫu phấn hoa, cá khô, mì tôm ..................................................... 102 3-B – ĐỐI VỚI HỖN HỢP SUDAN I VÀ SUDAN II ................................ 107 3.6. Điều kiện tối ưu phân tích hỗn hợp Sudan bằng HPLC ......................... 107 3.6.1. Bước sóng ............................................................................................ 107 3.6.2. Thành phần pha động .......................................................................... 107 3.6.3. Tỉ lệ thành phần pha động ................................................................... 109 3.6.4. Tốc độ pha động .................................................................................. 109 3.6.5. Khoảng tuyến tính, đường chuẩn, LOD và LOQ ................................ 110 3.7. Điều kiện chiết hỗn hợp Sudan I và Sudan II tối ưu từ mẫu thực phẩm 113 3.7.1. Dung môi chiết .................................................................................... 113 3.7.2. Nhiệt độ chiết, thời gian chiết và số lần chiết ..................................... 114 3.7.3. Tỉ lệ mẫu và dung môi ......................................................................... 115 3.8. Các điều kiện tối ưu hấp phụ hỗn hợp Sudan trên nanosilica ................ 116 3.8.1. Ảnh hưởng của lực ion của dung dịch hấp phụ................................... 116 3.8.2. Ảnh hưởng của pH .............................................................................. 117 3.8.3. Thời gian cân bằng hấp phụ và ảnh hưởng của nồng độ đầu .............. 119 3.8.4. Đường hấp phụ đẳng nhiệt .................................................................. 119
v 3.8.5. Điều kiện rửa giải hỗn hợp Sudan tối ưu……………………………..120 3.9. Độ không đảm bảo đo của phương pháp phân tích hỗn hợp Sudan ...... 121 3.10. Kết quả phân tích hỗn hợp Sudan I và Sudan II trong mẫu thực phẩm123 KẾT LUẬN ................................................................................................... 129 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .................................... 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 132 PHỤ LỤC ...................................................................................................... 142 Phụ lục 1: Phổ FT-IR của vật liệu RHNS ..................................................... 142 Phụ lục 2: Phổ EDX của vật liệu RHNS ....................................................... 142 Phụ lục 3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2 ..................................... 143 Phụ lục 4: Đường phân bố kích thước mao quản.......................................... 145 Phụ lục 5: Biểu đồ diện tích bề mặt BET ...................................................... 146 Phụ lục 6: Hình ảnh một số mẫu phân tích ................................................... 147
vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số chất màu phụ gia thực phẩm được phép sử dụng ở Việt Nam ………………………………………………………………………………..6 Bảng 1.2: Phân loại chất màu tổng hợp theo nhóm mang màu……………….7 Bảng 1.3: Tóm tắt một số công trình nghiên cứu định lượng Auramine O. ... 15 Bảng 1.4: Công thức, tên gọi và danh pháp các loại Sudan. ........................... 18 Bảng 1.5: Tóm tắt kết quả một số công trình nghiên cứu định lượng Sudan trong thực phẩm. ....................................................................................................... 24 Bảng 1.6: Các giá trị RL. .................................................................................. 42 Bảng 2.1: Thành phần các mẫu chuẩn bị cho phương pháp phân tích AO. .... 50 Bảng 2.2: Thành phần các mẫu chuẩn bị cho phương pháp phân tích Sudan. 51 Bảng 2.3 Các loại dung môi lựa chọn cho quá trình chiết AO. ...................... 56 Bảng 2.4: Ký hiệu mẫu và thông tin lấy mẫu. ................................................. 67 Bảng 3.1: Sắc ký đồ AO khi thay đổi thành phần pha động. .......................... 74 Bảng 3.2: Thông số peak AO ứng với tỉ lệ thành phần pha động khác nhau. 76 Bảng 3.3: Thông số peak AO ứng với tốc độ pha động khác nhau. ............... 77 Bảng 3.4: Các điều kiện tối ưu phân tích AO bằng HPLC. ............................ 78 Bảng 3.5: Số liệu đường chuẩn AO................................................................. 79 Bảng 3.6: Các thông số đường chuẩn dạng Y=a.X+b..................................... 79 Bảng 3.7: Diện tích peak AO phụ thuộc hàm lượng. ...................................... 81 Bảng 3.8: Phương trình đường chuẩn và các giá trị MDL, MQL của AO ..... 81 Bảng 3.9: Số liệu khảo sát độ lặp lại phép đo AO bằng HPLC…...…………82 Bảng 3.10: Độ thu hồi mẫu trung bình ( R %) khi khảo sát phương pháp chiết. ......................................................................................................................... 83 Bảng 3.11: Hiệu suất chiết AO khi sử dụng các dung môi chiết khác nhau...84 Bảng 3.12: Hiệu suất chiết AO theo tỉ lệ mẫu và dung môi. .......................... 86
vii Bảng 3.13: Hiệu suất chiết AO các mẫu MMT phụ thuộc nhiệt độ và thời gian. ......................................................................................................................... 87 Bảng 3.14: Độ thu hồi AO trên mẫu MAG và MIG. ...................................... 89 Bảng 3.15: Số liệu khảo sát ảnh hưởng nền mẫu đối với phân tích AO. ........ 90 Bảng 3.16: Dữ kiện tính toán độ không đảm bảo đo……………………...…96 Bảng 3.17: Kết quả phân tích mẫu MI1 theo phương pháp đường chuẩn ...... 98 Bảng 3.18: Hàm lượng AO trong các mẫu măng, miến, dưa chua ............... 101 Bảng 3.19: Kết quả phân tích mẫu PH3 theo phương pháp đường thêm chuẩn. ....................................................................................................................... 105 Bảng 3.20: Kết quả phân tích hàm lượng AO trong các mẫu mì tôm, phấn hoa, cá khô. ........................................................................................................... 105 Bảng 3.21: Sắc ký đồ hỗn hợp Sudan với thành phần pha động khác nhau. 108 Bảng 3.22: Các tham số của các peak Sudan I và Sudan II trong PĐ5-S. .... 109 Bảng 3.23: Các điều kiện tối ưu phân tích hỗn hợp Sudan I và Sudan II bằng phương pháp HPLC....................................................................................... 110 Bảng 3.24: Số liệu đường chuẩn và LOD, LOQ của hỗn hơp 2 Sudan chuẩn. ....................................................................................................................... 111 Bảng 3.25: Số liệu đường chuẩn và MDL, MQL trên nền mẫu trắng. ......... 112 Bảng 3.26: Hiệu suất chiết hỗn hợp Sudan phụ thuộc dung môi. ................. 113 Bảng 3.27: Hiệu suất chiết các Sudan phụ thuộc nhiệt độ và thời gian chiết. ....................................................................................................................... 114 Bảng 3.28: Hiệu suất chiết các Sudan theo tỉ lệ mẫu và dung môi. .............. 115 Bảng 3.29: Dữ kiện tính toán độ không đảm bảo đo .................................... 122 Bảng 3.30: Kết quả định lượng Sudan I và Sudan II trong mẫu thực phẩm. 125 Bảng 3.31: Độ thu hồi các Sudan trên nền mẫu thực………………………125 Bảng 3.32: Hàm lượng Sudan I và Sudan II trong mẫu thực phẩm khô ban đầu. ....................................................................................................................... 126
viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Công thức cấu tạo của Auramine O. ............................................... 12 Hình 1.2: Bột Auramine O. ............................................................................. 12 Hình 1.3: Các tính hệ số đối xứng AF............................................................. 27 Hình 1.4: Hiện tượng peak chẻ........................................................................ 27 Hình 1.5: Các hiện tượng kéo đuôi peak. ........................................................ 28 Hình 1.6: Hiện tượng peak nở rộng................................................................. 29 Hình 1.7: Thiết bị chiết gồm nhiều phễu......................................................... 36 Hình 1.8: Một hệ thống chiết liên tục.............................................................. 37 Hình 1.9: Các trạng thái tồn tại của CO2 (Ben Finney và Mark Jacobs) ........ 38 P P Hình 1.10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc  f   . ........................ 43 V(Po  P)  Po  Hình 1.11: Hiển vi điện tử quét của các hạt nanosilica tại các tỉ lệ phóng đại (A) 500nm và (B) 300nm……………………………………………....……44 Hình 2.1: Một số công đoạn tạo mẫu giả phân tích AO. ................................ 50 Hình 2.2: Thế Zeta phụ thuộc pH của dung dịch hấp phụ. ............................. 60 Hình 2.3: Quy trình xử lý mẫu măng, miến, dưa muối chua, thịt khô. ........... 71 Hình 2.4: Quy trình xử lý mẫu cá khô, bim bim, phấn hoa và mì tôm. .......... 72 Hình 3.1 Phổ hấp thụ của dung dịch AO chuẩn 1000 µg/L. ........................... 73 Hình 3.2: Sắc ký đồ AO phụ thuộc pH pha động............................................ 76 Hình 3.3: Đường chuẩn AO(1). ....................................................................... 80 Hình 3.4: Sắc ký đồ AO tại các giá trị nồng độ trong đường chuẩn. ............. 80 Hình 3.5: Đường chuẩn AO(2) ........................................................................ 81 Hình 3.6: Đường chuẩn AO(3) ........................................................................ 81 Hình 3.7: Sự thay đổi hiệu suất chiết AO trung bình theo dung môi chiết. .... 84 Hình 3.8: Biểu đồ hiệu suất chiết trung bình của AO phụ thuộc số lần chiết. 88
ix Hình 3.9: Ảnh hưởng nồng độ KCl đến sự hấp phụ AO. ............................... 92 Hình 3.10: Ảnh hưởng pH đến sự hấp phụ AO. ............................................. 93 Hình 3.11: Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ theo nồng độ đầu AO. ....... 94 Hình 3.12: Mô hình Langmuir tuyến tính của sự hấp phụ AO. ...................... 94 Hình 3.13: Hiệu suất thu hồi AO phụ thuộc thời gian rửa giải……………….95 Hình 3.14: Hiệu suất thu hồi AO phụ thuộc số lần rửa giải………………….96 Hình 3.15: Sắc đồ của MI1 khi pha loãng 3 lần dịch chiết gốc. ..................... 98 Hình 3.16: Ảnh một số mẫu thực phẩm phân tích AO………………………98 Hình 3.17: Sắc ký đồ MA1 của dịch chiết gốc pha loãng 10 lần.................... 99 Hình 3.18: Sắc ký đồ MA2 của dịch chiết gốc pha loãng 2 lần.................... 100 Hình 3.19: Sắc ký đồ MA6 của dịch chiết gốc. ............................................ 100 Hình 3.20: Sắc ký đồ MA6 khi thêm chuẩn AO 90 µg/L. ............................ 100 Hình 3.21: Dung dịch phân tích mẫu phấn hoa PH1. ................................... 102 Hình 3.22: Sắc ký đồ mẫu phấn hoa PH1 khi phân tích dung dịch B. ......... 103 Hình 3.23: Sắc ký đồ phân tích PH1 gốc và PH1 khi thêm chuẩn AO 100 µg/L. ....................................................................................................................... 103 Hình 3.24: Sắc ký đồ mẫu PH3 gốc (có hấp phụ bằng RHNS). ................... 104 Hình 3.25: Sắc đồ mẫu PH3 gốc và thêm chuẩn........................................... 104 Hình 3.26: Phổ hấp thụ của dung dịch các Sudan......................................... 107 Hình 3.27: Sắc ký đồ phân tích dung dịch hỗn hợp chuẩn các Sudan. ......... 110 Hình 3.28: Sắc ký đồ hỗn hợp Sudan I và Sudan II theo nồng độ. ............... 111 Hình 3.29: Sự phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ Sudan. ....................... 111 Hình 3.30: Đường chuẩn các Sudan trên nền mẫu trắng. ............................. 112 Hình 3.31: Hiệu suất chiết các Sudan phụ thuộc số lần chiết. ...................... 115 Hình 3.32: Ảnh hưởng của lực ion đến hiệu suất hấp phụ các Sudan. ......... 116 Hình 3.33: Hiệu suất hấp phụ các Sudan khi thay đổi pH của dung dịch. ... 117 Hình 3.34: Hiệu suất hấp phụ theo nồng độ đầu các Sudan ......................... 119
x Hình 3.35: Đường đẳng nhiệt Langmuir của các Sudan. .............................. 120 Hình 3.36: Hiệu suất thu hồi các Sudan theo thời gian rửa giải. .................. 120 Hình 3.37: Hiệu suất thu hồi các Sudan theo số lần rửa giải. ....................... 121 Hình 3.38: Dịch chiết mẫu MBB1 sau xử lý. ................................................ 123 Hình 3.39: Sắc ký đồ phân tích mẫu bim bim MBB1 ................................... 126 Hình 3.40: Sắc ký đồ phân tích mẫu bim bim MBB2. .................................. 127 Hình 3.41: Sắc ký đồ phân tích mẫu bim bim MBB4. .................................. 127
xi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AAS Atomic Absorption Spectrometry Phổ hấp thụ nguyên tử ACN Acetonitril AO Auramine O Vàng ô Association of Official Hiệp hội các nhà hoá học AOAC Analytical Chemists phân tích EtOH Ethanol Cồn Cục quản lí Thực phẩm và FDA Food and Drug Administration Dược phẩm Hoa Kỳ GC Gas Chromatography Phương pháp sắc ký khí. Gas Chromatography/Mass Sắc ký khí ghép nối khối GC/MS Spectrometry phổ High-performance liquid Sắc ký lỏng cao áp/ Sắc ký HPLC chromatography lỏng hiệu năng cao International Agency for Cơ quan Nghiên cứu Ung IARC Research on Cancer thư Quốc tế ICP Inductively Coupled Plasma Plasma cao tần cảm ứng LC Liquid Chromatography Phương pháp sắc ký lỏng Liquid Chromatography/Mass Sắc ký lỏng ghép nối khối LC/MS Spectrometry phổ LOD Limit of detection Giới hạn phát hiện LOQ Limit of quantitation Giới hạn định lượng MDL Giới hạn phát hiện của Method detection limit phương pháp MeOH Methanol
xii Giới hạn định lượng của MQL Method quantification limit phương pháp PBS Phosphate buffer solution Dung dịch đệm phosphate Quality Assurance/Quality Đảm bảo chất lượng/kiểm QA/QC Control soát chất lượng QCVN National Regulation Quy chuẩn Việt Nam R% Recovery (%) Độ thu hồi (%) RHNS Nanosilica from rice husk Nanosilica từ vỏ trấu RSD Relative standard deviation Độ lệch chuẩn tương đối RT Retention Time Thời gian lưu của chất SPE Solid Phase Extraction Chiết pha rắn RP Reversed Phase Pha đảo SKPĐ Sắc ký pha đảo SKPT Sắc ký pha thường TCVN National Standard Tiêu chuẩn Việt Nam
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết và lí do của đề tài Cơ quan nghiên cứu Ung thư quốc tế IARC [49] đã xếp một số chất màu tổng hợp vào nhóm các chất có thể gây ung thư như: các chất Sudan, Auramine O, Rhodamine B, Ponceau 3R,… Những chất màu này có ưu điểm rẻ tiền, bắt màu chuẩn và lên màu nhanh, bền màu, nhưng chúng là những chất độc có khả năng gây bệnh cho người. Thực tế đã có nhiều sản phẩm thực phẩm trên thị trường bị phát hiện sử dụng phẩm màu không được phép dùng cho thực phẩm [17, 34, 57,66]. Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm - phẩm màu QCVN 4-10:2010/BYT [4] và Thông tư số 21/2019/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn về “Hướng dẫn một số điều của luật chăn nuôi về Thức ăn chăn nuôi”, có quy định rõ tại phụ lục V: Cấm sử dụng Auramine O (AO) và các dẫn xuất của Auramine O trong thức ăn chăn nuôi [3], như vậy AO là chất không được phép có mặt trong thực phẩm tại Việt Nam. Mặt khác thông tư 24/2019/TT-BYT ban hành ngày 30 tháng 8 năm 2019 quy định có 57 chất màu được phép sử dụng trong thực phẩm không bao gồm các Sudan và AO. Do đó, một phương pháp phát hiện AO và các chất Sudan ở lượng siêu vết trong thực phẩm là rất cần thiết. Trong các hợp chất Sudan, thì Sudan I và Sudan II có màu đỏ sáng đẹp mắt, được sử dụng khá phổ biến trong thực phẩm hơn Sudan III và Sudan do đó đề tài chọn hướng nghiên cứu hỗn hợp Sudan I và Sudan II trong mẫu thực phẩm. Hiện nay, Việt Nam mới chỉ có duy nhất một phương pháp được chứng nhận để xác định Auramine O trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi là Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12267:2018 về “Thực phẩm - xác định hàm lượng Auramine - phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS/MS)”[1], chưa có phương pháp được chứng nhận để xác định các Sudan trong thực phẩm. TCVN
2 12267:2018 đã áp dụng một quy trình duy nhất chiết tách AO từ các nền mẫu thực phẩm khác nhau bằng dung môi hữu cơ, điều này có thể dẫn đến hiệu suất thu hồi thấp và độ chính xác chưa cao do các mẫu thực phẩm khác nhau có nền mẫu phức tạp không giống nhau, đồng thời LC-MS/MS là hệ thống thiết bị phức tạp đắt tiền, không phổ biến trong các phòng thí nghiệm. Ưu điểm của phương pháp HPLC là có thể định lượng đồng thời các chất màu tương tự nhau, phương pháp phân tích và vận hành đơn giản, thiết bị sử dụng phổ biến, tuy nhiên khi phân tích HPLC cần phải xử lý làm sạch ảnh hưởng của nền mẫu. Việc sử dụng nanosilica từ vỏ trấu (RHNS) để hấp phụ chất màu Rhodamine B và Xanh metylen trong dung dịch nước đã được nghiên cứu trên thế giới [20,63], ưu điểm của việc sử dụng RHNS so với kỹ thuật chiết pha rắn (SPE) ở nguồn nguyên liệu nông nghiệp rẻ tiền là trấu, các bước thực nghiệm đơn giản không cần thiết bị phức tạp, sử dụng chính dung môi pha động HPLC để rửa giải chất màu cho hiệu suất hấp phụ- rửa giải cao. Tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào tiến hành hấp phụ chất màu AO và Sudan từ dịch chiết mẫu thực phẩm. Nhằm tìm kiếm giải pháp chiết, tách phù hợp với từng nền mẫu thực phẩm khác nhau, đồng thời xây dựng phương pháp định lượng chất màu nhân tạo độc hại bằng hệ thống thiết bị đơn giản, phù hợp với các điều kiện phòng thí nghiệm, chúng tôi tiến hành đề tài “Phân tích Auramin O, Sundan I, Sudan II trong thực phẩm bằng phương pháp RP-HPLC sử dụng vật liệu nanosilica để xử lý mẫu”. 2. Mục đích và nội dung chính của luận án Mục đích của luận án:  Xây dựng quy trình phân tích Auramine O trong mẫu thực phẩm: măng, miến, dưa, phấn hoa, cá khô, mì tôm.  Xây dựng quy trình phân tích hỗn hợp Sudan I và Sudan II trong mẫu thực phẩm thịt khô và bim bim.
3 Nội dung nghiên cứu chính của luận án:  Đối với Auramine O: o Khảo sát tìm điều kiện tối ưu xác định Auramine O bằng phương pháp HPLC. o Khảo sát các điều kiện tối ưu chiết Auramine O từ mẫu thực phẩm phòng thí nghiệm. o Nghiên cứu điều kiện hấp phụ của Auramine O trong dung dịch lên Nanosilica chế tạo từ vỏ trấu (kí hiệu RHNS). o Áp dụng quy trình đã nghiên cứu để xác định Auramine O trong mẫu thực tế.  Đối với hỗn hợp Sudan I và Sudan II: o Khảo sát tìm điều kiện tối ưu xác định đồng thời Sudan I và Sudan II bằng phương pháp HPLC. o Khảo sát các điều kiện tối ưu chiết Sudan I và Sudan II từ mẫu thực phẩm phòng thí nghiệm. o Nghiên cứu điều kiện hấp phụ của của hỗn hợp Sudan I và Sudan II trong dung dịch lên Nanosilica chế tạo từ vỏ trấu. o Áp dụng quy trình đã nghiên cứu để xác định Sudan I và Sudan II trong mẫu thực tế. 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu Đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Các chất màu Sudan I, Sudan II trong các mẫu thực phẩm: mẫu thịt khô, mẫu bim bim. - Chất màu Auramine O trong các mẫu: măng, miến, phấn hoa, dưa chua, cá khô, mì tôm. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp chiết lỏng – lỏng mẫu thực phẩm bằng dung môi hữu cơ.
4 - Phương pháp hấp phụ chất màu trên nanosilica. - Phương pháp phân tích HPLC định lượng chất màu, sử dụng detector mảng Diode Array (PDA). - Phương pháp phổ hấp phụ phân tử UV-Vis để xác định các bước sóng hấp phụ cực đại của các dung dịch chất màu. Luận án sử dụng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại để đánh giá xác định các đặc trưng của vật liệu hấp phụ: phổ FTIR, SEM, EDX, BET,… Sử dụng các phương pháp thống kê để xử lý kết quả, đánh giá số liệu thực nghiệm. 4. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án - Việc kiểm tra chất màu cấm sử dụng trong thực phẩm với các mẫu ngẫu nhiên tại các phòng thí nghiệm nhỏ ở Việt Nam là ít khả thi, chính vì vậy với mục tiêu nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích đơn giản RP-HPLC để đánh giá hàm lượng AO, Sudan I và Sudan II trong một số mẫu thực phẩm trên thị trường là có ý nghĩa lớn. - Luận án đã đưa ra quy trình chung để phân tích các chất màu (Auramine O và hỗn hợp Sudan I, Sudan II) trong các mẫu thực phẩm. Quy trình gồm 2 giai đoạn chính là xử lý mẫu và phân tích định lượng mẫu bằng phương pháp HPLC. Giai đoạn xử lý mẫu được thực hiện theo 2 cách với các loại mẫu khác nhau. Cách 1: Chiết bằng dung môi hữu cơ. Cách 2: Chiết bằng dung môi hữu cơ - Hấp phụ chất màu trong dịch chiết bằng Nanosilia chế tạo từ vỏ trấu - Giải hấp phụ bằng pha động trong phân tích HPLC. Đây là quy trình phân tích chất màu trong thực phẩm chưa được đề xuất trước đó trong bất kỳ công trình nghiên cứu khoa học nào. - Xử lý mẫu bằng phương pháp chiết với dung môi hữu cơ được đánh giá là phương pháp nhanh, đơn giản dễ thực hiện và chi phí thấp. Một điểm ý nghĩa của luận án là đưa ra phương pháp chiết các chất màu bằng dung môi ethanol