ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Xuyên NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ HÀM LƯỢNG DIOXIN/FURAN TRONG MẪU SỮA BẰNG THIẾT BỊ SẮC KÍ KHÍ GHÉP NỐI KHỐI PHỔ PHÂN GIẢI CAO (HRGC-HRMS) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Xuyên NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ HÀM LƯỢNG DIOXIN/FURAN TRONG MẪU SỮA BẰNG THIẾT BỊ SẮC KÍ KHÍ GHÉP NỐI KHỐI PHỔ PHÂN GIẢI CAO (HRGC-HRMS) Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440112.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Vũ Đức Nam PGS.TS Phạm Thị Ngọc Mai Hà Nội – 2019 Lời cảm ơn Luận văn hoàn thành với hỗ trợ phần từ đề tài 104.04-2017.12 Quĩ phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Vũ Đức Nam PGS.TS Phạm Thị Ngọc Mai giao đề tài, truyền thụ cho em nhiều kiến thức tận tình hướng dẫn em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Em xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam anh chị bạn Phịng thí nghiệm trọng điểm nghiên cứu Dioxin giúp đỡ tận tình tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy khoa Hóa Học đặc biệt thầy mơn Hố phân tích lịng tri ân sâu sắc Hà Nội, tháng năm 2019 Học viên cao học Nguyễn Thị Xuyên MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC BẢNG ii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu dioxin/furan 1.1.1 Cấu trúc, phân loại, tên gọi 1.1.2 Tính chất vật lý, hóa học .6 1.1.3 Độc tính dioxin chế gây độc 1.1.4 Sự hình thành dioxin, furan 10 1.1.5 Các quy định dioxin, furan .13 1.2 Tổng quan phương pháp phân tích dioxin/furan 16 1.2.1 Các phương pháp xử lý mẫu sữa 16 1.2.2 Phương pháp phân tích dioxin, furan thiết bị 19 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Mục tiêu phương pháp nghiên cứu 24 2.1.1 Mục tiêu đối tượng nghiên cứu 24 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 24 2.1.3 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu kết lấy mẫu 25 2.2 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 26 2.2.1 Thiết bị 26 2.2.2 Dụng cụ 27 2.2.3 Hóa chất 28 2.1.4 Các dung dịch chuẩn 28 2.3 Phân tích dioxin, furan thiết bị HRGC/HRMS 30 2.4 Phương pháp xử lý mẫu sữa 33 2.4.1 Chiết mẫu 33 2.4.2 Làm dịch chiết mẫu 33 2.4.3 Làm giàu mẫu 34 2.5 Tối ưu hóa phương pháp làm xác nhận giá trị sử dụng phương pháp 34 2.5.1 Thí nghiệm với mẫu trắng 34 2.5.2 Tối ưu hóa phương pháp làm 35 2.5.3 Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp phân tích .36 2.5.4 Tính tốn kết 37 2.6 Quy trình phân tích mẫu 39 2.7 Ước tính liều lượng hấp thụ ngày 40 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Nghiên cứu tối ưu hóa q trình làm 41 3.1.1 Thí nghiệm với mẫu trắng 41 3.1.2 Làm cột silica gel 42 3.1.3 Làm cột than hoạt tính 43 3.1.4 Đánh giá quy trình làm 44 3.2.5 Quy trình phân tích mẫu thực 45 3.2 Đánh giá điều kiện phân tích thiết bị 46 3.2.1 Sắc đồ tổng ion thời gian lưu tiêu PCDD/F .46 3.2.2 Phương trình đường chuẩn, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng thiết bị 48 3.3 Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp 50 3.3.1 Hiệu suất thu hồi 50 3.3.2 Độ lặp lại độ tái lặp phương pháp .51 3.3.3 Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng phương pháp 53 3.4 Ứng dụng quy trình phân tích mẫu thực tế 54 3.4.1 Hàm ẩm hàm lượng chất béo có mẫu sữa 54 3.4.2 Hàm lượng PCDD/F mẫu thực .55 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 64 PHỤ LỤC 1: Nồng độ PCDD/F dung dịch đường chuẩn gốc dung chuẩn thêm vào mẫu 64 PHỤ LỤC 2: Đường chuẩn số chất phân tích 67 PHỤ LỤC 3: Một số sắc đồ phân tích PCDD/F 68 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt GC/MS Gas chromatography/mass spectrometry Sắc kí ghép nối khối phổ HRGC High Resolution Gas Chromatography Sắc kí khí phân giải cao HRMS High Resolution Mass Spectrometry Khối phổ phân giải cao PCBs Polychlorinated biphenyls Polyclo biphenyl PCDDs Polychlorinated dibenzo-pdioxins Dioxin PCDFs Polychlorinated dibenzofurans Furan TEF Toxic equivalent factor Hệ số độc tương đương TEQ Toxic equivalent quantity Độ độc tương đương TDI Tolerable daily intake Ngưỡng tiêu thụ ngày SIM Selected ion monitơring Chế độ quan sát chọn lọc ion WHO World Health Organization Tổ chức y tế giới i DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Số chất dioxin, furan phân loại theo số nguyên tử clo Bảng 1.2 Cơng thức, tên gọi, kí hiệu số PCDD/F Bảng 1.3 Tính chất vật lý dioxin furan Bảng 1.4 LD50 2,3,7,8-TCDD số loài động vật Bảng 1.5 Hệ số độc tương đương 17 đồng phân dioxin, furan Bảng 1.6 Hàm lượng PCDD/F tối đa cho phép thực phẩm [35] 15 Bảng 1.7 Một số phương pháp xử lý mẫu sữa 17 Bảng 1.8 Điều kiện tách dioxin, furan sắc kí 19 Bảng 2.1 Danh sách mẫu sữa thu thập 25 Bảng 2.2 Thiết bị sử dụng luận văn 27 Bảng 2.3 Dụng cụ sử dụng luận văn 28 Bảng 2.4 Hóa chất sử dụng 28 Bảng 2.5 Các dung dịch dựng đường chuẩn chuẩn làm việc 29 Bảng 2.6 Điều kiện tách phân tích dioxin, furan HRGC/HRMS 30 Bảng 3.1 Hiệu suất thu hồi chất chuẩn đồng vị trình làm 44 Bảng 3.2 Hiệu suất thu hồi chất chuẩn PCDD/F trình làm 45 Bảng 3.3 Thời gian lưu sắc kí tiêu PCDD/F chất nội chuẩn 47 Bảng 3.4 Phương trình đường chuẩn, giới hạn phát (IDL) giới hạn định lượng (IQL) thiết bị 49 Bảng 3.5 Độ lặp lại phương pháp phân tích 51 Bảng 3.6 Độ tái lặp phương pháp 52 Bảng 3.7 Giới hạn phát (MDL) giới hạn định lượng (MQL) phương pháp dioxin, furan cho chất béo sữa 53 Bảng 3.8 Hàm ẩm hàm lượng chất béo mẫu sữa 54 Bảng 3.9 Hàm lượng PCDD/F mẫu sữa (pg/g chất béo) 55 Bảng 3.10 Hàm lượng TEQ pg/g chất béo số nghiên cứu 56 ii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo tống qt PCDD PCDF .3 Hình 1.2 Phản ứng tạo thành dioxin furan 12 Hình 3.1 Sắc đồ phân tích mẫu trắng dung môi nonan 41 Hình 3.2 Hiệu suất thu hồi chất chuẩn PCDD/F sau làm cột silica gel 42 Hình 3.3 Hiệu suất thu hồi chất chuẩn PCDD/F sau làm cột than hoạt tính 43 Hình 3.4 Quy trình phân tích mẫu sữa .46 Hình 3.5 Sắc đồ tổng ion dung dịch chuẩn MCS3 47 Hình 3.6 Hiệu suất thu hồi độ lệch chuẩn tương đối chất chuẩn đánh dấu đồng vị chuẩn làm quy trình xử lý mẫu sữa 50 iii MỞ ĐẦU Dioxin/Furan nhóm chất độc 21 nhóm chất nhiễm hữu khó phân hủy bị cấm hạn chế sử dụng theo Công ước Stockholm tác động nguy hại chúng đến môi trường thực phẩm Khi vào thể người, chất ảnh hưởng lớn tới hệ miễn dịch, gây bệnh ung thư nhiều bệnh nguy hiểm khác Dioxin/Furans hình thành cách khơng chủ định q trình đốt cháy q trình sản xuất cơng nghiệp, hợp chất 2,3,7,8Tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2378-TCDD) 2,3,7,8-tetrachlorodibenzofunran (2378-TCDF) hợp chất có hệ số độ độc tương đương (Toxic Equyvalent FactorTEF) lớn Các nghiên cứu người tiếp xúc với dioxin/furans chủ yếu qua đường ăn uống (90%) thông qua thịt, cá sản phẩm khác sữa Giống hợp chất hữu chứa clo khác, dioxin/furans thường tích lũy mô mỡ động vật nên thường gặp sản phẩm thịt, cá sữa Sự ô nhiễm dioxin môi trường chủ yếu khí thải từ nhiều nguồn khác (đốt chất thải q trình nhiệt cơng nghiệp khác, sản xuất hóa chất, giao thơng) phát tán khơng khí lắng đọng Do tính chất vật lý, phần lớn dioxin, furan hấp phụ bụi hạt bồ hóng, hạt lắng đọng đất thảm thực vật Cỏ tươi, cỏ khô ủ chua nguồn thức ăn động vật chăn thả bị, dê, cừu… Đây coi nguồn gây nhiễm dioxin mô mỡ động vật chất béo sữa loài động vật Sữa sản phẩm từ sữa thực phẩm đóng vai trị quan trọng sống hàng ngày người Vì vậy, việc xác định hợp chất độc hại sữa đặc biệt nhóm chất nguy hiểm dioxin/furan cần thiết Hàm lượng dioxin/furan sữa sản phẩm từ sữa nhỏ độc tính chúng lại cao, địi hỏi phương pháp phân tích có độ nhạy, độ chọn lọc đảm bảo tính xác cao Để đáp ứng yêu cầu phương pháp phân tích sử dụng phổ biến phương pháp sắc kí khí ghép nối khối phổ phân giải cao thành phẩm nói chung, nhiên coi sở để tiến hành thí nghiệm phân tích sâu đối tượng mẫu sữa khác số lượng mẫu lớn So sánh với nghiên cứu khác: Hàm lượng PCDD/F mẫu sữa thu luận văn so sánh với nghiên cứu tương tự thực nhiều quốc gia Giá trị hàm lượng khoảng hàm lượng PCDD/F đưa Bảng 3.10 Bảng 3.10 Hàm lượng TEQ pg/g chất béo số nghiên cứu Địa điểm Loại mẫu Khoảng TEQ (pg/g chất béo) Trung bình TEQ (pg/g chất béo) TLTK Nghiên cứu nước Luận văn Sữa tươi (n=8) KPH Gần sân bay Sữa mẹ (n=28) Đà Nẵng 4,3-51 17,8 [14] Nghiên cứu nước ngồi Brazil Sữa bị (n=34) 0,36-3,49 1,36 [31] Chile Sữa bò (n=33, năm 2013) 0,02-0,38 0,21 [28] 5,42 [19] Các nước châu Sữa bò (n=26) Âu Ý Sữa cừu (n=80) 0,18-1,79 0,92 [32] Thổ Nhĩ Kỳ Sữa bò (n=7)