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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI  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 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: 44 01 18 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hà Nội - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án “Phân tích Auramin O, Sundan I, Sudan II thực phẩm phương pháp RP-HPLC sử dụng vật liệu nanosilica để xử lý mẫu” cơng trình nghiên cứu độc lập riêng tơi, hướng dẫn khoa học PGS TS Các số liệu kết trình bày luận án trung thực chưa người khác công bố cơng trình khác Tác giả luận án LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành Bộ mơn 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 giao đề tài tận tình hướng dẫn khoa học cho em suốt trình nghiên cứu hoàn thành Luận án Em xin chân thành cảm ơn thầy, Ban Giám hiệu, Phịng Sau đại học, Bộ mơn Hóa phân tích, Bộ mơn Hóa lí, Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Ban Giám hiệu, phịng Hành – Tổng hợp trường Đại học Tây Bắc, thầy cô, đồng nghiệp Bộ mơn Hóa học; Khoa Khoa học Tự nhiên – Cơng nghệ, trường Đại học Tây Bắc tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian bố trí, phân cơng, xếp cơng việc q trình thực luận án Em xin trân trọng cảm ơn thầy, Bộ mơn Hóa phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt thầy PGS TS Phạm Tiến Đức tạo điều kiện giúp đỡ em q trình thực luận án Tơi xin biết ơn tình cảm quý giá người thân, bạn bè đồng nghiệp động viên, chia sẻ, ủng hộ để tơi hồn thành luận án MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết lí đề tài Mục đích nội dung luận án .2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu phương pháp nghiên cứu .3 Ý nghĩa khoa học, thực tiễn đóng góp luận án Bố cục luận án CHƯƠNG -TỔNG QUAN 1 Chất màu tổng hợp Cơ chế liên kết chất màu với vật liệu Auramine O 11 Cấu tạo, tính chất 11 Đặc tính sinh học độc tính 13 3 Tình hình nghiên cứu Auramine O thực phẩm 15 Các hợp chất Sudan 18 Cấu tạo, tính chất 18 Đặc tính sinh học, độc tính Sudan 20 Tình hình nghiên cứu hợp chất Sudan 21 Một số vấn đề định lượng chất màu phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao 26 Hệ số đối xứng peak sắc ký 26 Các vấn đề peak sắc ký .27 Khoảng tuyến tính, đường chuẩn đánh giá đường chuẩn .29 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lượng (LOQ) 33 5 Độ thu hồi mẫu 34 Xử lý mẫu thực phẩm .34 Khái quát, phân loại 34 Kỹ thuật chiết lỏng – lỏng ứng dụng xử lý mẫu 36 Xu hướng áp dụng kỹ thuật chuẩn bị mẫu xanh phân tích 37 Vật liệu nanosilica ứng dụng hấp phụ chất màu 40 Các đặc trưng vật lý, hóa học vật liệu hấp phụ .40 Tính tốn thống kê xử lý mẫu phân tích 41 Ứng dụng vật liệu nanosilica chế tạo từ vỏ trấu hấp phụ làm giàu mẫu phân tích 43 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 46 Vật liệu, hóa chất, dụng cụ thiết bị 46 1 Vật liệu, hóa chất 46 2 Dụng cụ, thiết bị 48 2 Nội dung nghiên cứu 49 2 Chuẩn bị mẫu giả 49 2 Nghiên cứu điều kiện tối ưu phân tích chất màu HPLC 52 2 Nghiên cứu điều kiện chiết 55 2 Nghiên cứu đặc tính nanosilica từ vỏ trấu điều kiện hấp phụ tối ưu 59 2 Xác định độ không đảm bảo đo phương pháp 65 2 Lấy mẫu thực tế xử lý mẫu .66 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 73 3-A – ĐỐI VỚI AURAMINE O 73 Điều kiện tối ưu phân tích Auramine O HPLC .73 1 Bước sóng 73 Thành phần pha động 73 3 pH dung dịch đệm photphat pha động 75 Tỉ lệ thành phần pha động 76 Tốc độ pha động 77 Khoảng phụ thuộc tuyến tính xây dựng đường chuẩn 78 Khảo sát độ lặp lại .82 Điều kiện chiết Auramine O tối ưu từ mẫu thực phẩm 83 Hỗ trợ trình chiết 83 2 Dung môi chiết 83 3 Tỉ lệ mẫu dung môi 86 4 Nhiệt độ chiết, thời gian chiết số lần chiết .87 Độ thu hồi trình chiết 89 Ảnh hưởng mẫu 90 3 Các điều kiện tối ưu hấp phụ AO nanosilica chế tạo từ vỏ trấu 92 3 Cường độ ion dung dịch hấp phụ 92 3 pH dung dịch hấp phụ 92 3 Thời gian cân hấp phụ 93 3 Đường hấp phụ đẳng nhiệt 94 3 Điều kiện rửa giải AO tối ưu……………………………………… …95 Độ không đảm bảo đo phương pháp phân tích AO 96 Kết phân tích AO mẫu thực 97 Các mẫu măng, miến, dưa chua 97 Các mẫu phấn hoa, cá khơ, mì tôm 102 3-B – ĐỐI VỚI HỖN HỢP SUDAN I VÀ SUDAN II .107 Điều kiện tối ưu phân tích hỗn hợp Sudan HPLC .107 Bước sóng 107 Thành phần pha động 107 Tỉ lệ thành phần pha động 109 Tốc độ pha động 109 Khoảng tuyến tính, đường chuẩn, LOD LOQ 110 Điều kiện chiết hỗn hợp Sudan I Sudan II tối ưu từ mẫu thực phẩm 113 Dung môi chiết 113 Nhiệt độ chiết, thời gian chiết số lần chiết 114 Tỉ lệ mẫu dung môi .115 Các điều kiện tối ưu hấp phụ hỗn hợp Sudan nanosilica 116 Ảnh hưởng lực ion dung dịch hấp phụ 116 Ảnh hưởng pH 117 Thời gian cân hấp phụ ảnh hưởng nồng độ đầu 119 Đường hấp phụ đẳng nhiệt 119 Điều kiện rửa giải hỗn hợp Sudan tối ưu…………………………… 120 Độ không đảm bảo đo phương pháp phân tích hỗn hợp Sudan .121 10 Kết phân tích hỗn hợp Sudan I Sudan II mẫu thực phẩm123 KẾT LUẬN 129 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO 132 PHỤ LỤC 142 Phụ lục 1: Phổ FT-IR vật liệu RHNS 142 Phụ lục 2: Phổ EDX 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 số mẫu phân tích 147 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Một số chất màu phụ gia thực phẩm phép sử dụng Việt Nam ……………………………………………………………………………… Bảng 2: Phân loại chất màu tổng hợp theo nhóm mang màu……………… Bảng 3: Tóm tắt số cơng trình nghiên cứu định lượng Auramine O Bảng 4: Công thức, tên gọi danh pháp loại Sudan 18 Bảng 5: Tóm tắt kết số cơng trình nghiên cứu định lượng Sudan thực phẩm 24 Bảng 6: Các giá trị RL 42 Bảng 1: Thành phần mẫu chuẩn bị cho phương pháp phân tích AO 50 Bảng 2: Thành phần mẫu chuẩn bị cho phương pháp phân tích Sudan 51 Bảng Các loại dung mơi lựa chọn cho q trình chiết AO .56 Bảng 4: Ký hiệu mẫu thông tin lấy mẫu 67 Bảng 1: Sắc ký đồ AO thay đổi thành phần pha động 74 Bảng 2: Thông số peak AO ứng với tỉ lệ thành phần pha động khác 76 Bảng 3: Thông số peak AO ứng với tốc độ pha động khác 77 Bảng 4: Các điều kiện tối ưu phân tích AO HPLC .78 Bảng 5: Số liệu đường chuẩn AO 79 Bảng 6: Các thông số đường chuẩn dạng Y=a X+b 79 Bảng 7: Diện tích peak AO phụ thuộc hàm lượng 81 Bảng 8: Phương trình đường chuẩn giá trị MDL, MQL AO 81 Bảng 9: Số liệu khảo sát độ lặp lại phép đo AO HPLC… …………82 Bảng 10: Độ thu hồi mẫu trung bình ( R %) khảo sát phương pháp chiết 83 Bảng 11: Hiệu suất chiết AO sử dụng dung môi chiết khác 84 Bảng 12: Hiệu suất chiết AO theo tỉ lệ mẫu dung môi 86 Bảng 13: Hiệu suất chiết AO mẫu MMT phụ thuộc nhiệt độ thời gian 87 Bảng 14: Độ thu hồi AO mẫu MAG MIG .89 Bảng 15: Số liệu khảo sát ảnh hưởng mẫu phân tích AO 90 Bảng 16: Dữ kiện tính tốn độ không đảm bảo đo…………………… …96 Bảng 17: Kết phân tích mẫu MI1 theo phương pháp đường chuẩn 98 Bảng 18: Hàm lượng AO mẫu măng, miến, dưa chua 101 Bảng 19: Kết phân tích mẫu PH3 theo phương pháp đường thêm chuẩn .105 Bảng 20: Kết phân tích hàm lượng AO mẫu mì tơm, phấn hoa, cá khô 105 Bảng 21: Sắc ký đồ hỗn hợp Sudan với thành phần pha động khác 108 Bảng 22: Các tham số peak Sudan I Sudan II PĐ5-S 109 Bảng 23: Các điều kiện tối ưu phân tích hỗn hợp Sudan I Sudan II phương pháp HPLC 110 Bảng 24: Số liệu đường chuẩn LOD, LOQ hỗn hơp Sudan chuẩn .111 Bảng 25: Số liệu đường chuẩn MDL, MQL mẫu trắng 112 Bảng 26: Hiệu suất chiết hỗn hợp Sudan phụ thuộc dung môi 113 Bảng 27: Hiệu suất chiết Sudan phụ thuộc nhiệt độ thời gian chiết .114 Bảng 28: Hiệu suất chiết Sudan theo tỉ lệ mẫu dung môi 115 Bảng 29: Dữ kiện tính tốn độ khơng đảm bảo đo 122 Bảng 30: Kết định lượng Sudan I Sudan II mẫu thực phẩm 125 Bảng 31: Độ thu hồi Sudan mẫu thực………………………125 Bảng 32: Hàm lượng Sudan I Sudan II mẫu thực phẩm khô ban đầu .126 137 45 Lin Huogang, Li Gang, Wu Kangbing (2008), "Electrochemical determination of Sudan I using montmorillonite calcium modified carbon paste electrode", Food Chemistry 107(1), pp 531-536 46 Ma X, Chen M and Chao M (2013), "Voltammetric Determination of Sudan II in Food Samples at Graphene Modified Glassy Carbon Electrode Based on the Enhancement Effect of Sodium Dodecyl Sulfate", J Chem Soc Pak , 35(1), pp 30-36 47 Mcnair H and Polite L N (2007), "17 Troubleshooting in high performance liquid chromatography", Sep Sci Technol 8, pp 459-477 48 Mazzetti M, Fascioli R, Mazzoncini I, Spinelli G, Morelli I, Bertoli A (2004), "Determination of 1-phenylazo-2-naphthol (Sudan I) in chilli powder and in chilli-containing food products by GPC clean-up and HPLC with LC/MS confirmation", Food Addit Contam 21(10), pp 935-41 49 Monographs IARC (2021), IARC monographs on the identification of carcinogenic hazards to humans, WHO, pp 39 50 Olsson Maria (2006), "Wheat straw and peat for fuel pellets—organic compounds from combustion", Biomass and Bioenergy 30(6), pp 555-564 51 Pahlavan Ali et al (2015), "Voltammetric Nanostructure Based Sensor for Determination of Sudan I in Food Samples", Int J Electrochem Sci 10, pp 3644 - 3656 52 Pankti P D, Kunti, Raskapur D (2012), "A Guide to Problem-Solving in High Performance Liquid Chromatography", Journal of Pharmacy Research 5(8), pp 4411-4420 53 Parodi S Santi L, Russo P, Albini A, Vecchio D, Pala M, Ottaggio L, Carbone A (1982), "DNA damage induced by auramine O in liver, kidney, and bone marrow of rats and mice, and in a human cell line (alkaline elution assay and SCE induction)", J Toxicol Environ Health 9(5-6), pp 941-52 54 Ping Qi, Tao Zeng, Zejun Wen, Xiaoyan Liang , Xuewu Zhang (2011), "Interference-free simultaneous determination of Sudan dyes in chili 138 foods using solid phase extraction coupled with HPLC–DAD", Food Chemistry 125(4), pp 1462-1467 55 Poots V J P, McKay G, and Healy J J (1976), "The removal of acid dye from effluent using natural adsorbents-I peat", Water Res 10(12), pp 1061–1066 56 Sabir A M, Moloy M, Bhasin P S (2016), "Hplc Method Development and Validation: A Review", International Research Journal of Pharmacy 4(4), pp 39-46 57 Shin Younsook, Yoo Dong Il and Kim Kangwha (2012), "Process Balance of Natural Indigo Production based on Traditional Niram Method", Textile Coloration and Finishing 24(4), pp 253-259 58 S M Ghufran Saeed, S Umer abdUllah, S asad Sayeed1 and Rashida ali (2010), “Food Protein: Food Colour Interactions and its Application in Rapid Protein Assay”, Czech J Food Sci Vol 28, No 6, pp 506–513 59 Sricharoen P et al (2017), "New approach applying a pet fish air pump in liquid-phase microextraction for the determination of Sudan dyes in food samples by HPLC", J Sep Sci 40(19), pp 3848-3856 60 Tatebe C, Zhong X, Ohtsuki T, Kubota H, Sato K, Akiyama H (2014), "A simple and rapid chromatographic method to determine unauthorized basic colorants (rhodamine B, auramine O, and pararosaniline) in processed foods", Food Sci Nupp 2(5), pp 547-56 61 Thanh Thien Tran Lam, Mo Bui Thi Hong, Giang Truong Le and Phuong Duc Luu (2020), "Auramine O in foods and spices determined by an UPLC-MS/MS method", Food Addit Contam Part B Surveill 13(3), pp 171-176 62 Thu Hoang Thi, Dat Le Tien, Tuan Vu Anh (2019), "Synthesis of mesoporous SiO2 from rice husk for removal of organic dyes in aqueous solution", Vietnam Journal of Chemistry 57(2), pp 175-181 63 Tien Duc Pham, Thi Ngan Vu, Hai Long Nguyen , Pham Hai Phong Le and Thi Sim Hoang (2020), "Adsorptive removal of antibiotic 139 ciprofloxacin from aqueous solution using protein-modified nanosilica", Polymers (Basel) 12(1) 64 Thuong Nguyen Thi Kim, Thi Thu Bui, Anh Tuan Pham, Van Thang Duong, and Thi Huong Giang Le (2019), "Fast Determination of Auramine O in Food by Adsorptive Stripping Voltammetry", J Anal Methods Chem 2019, pp 1-6 65 Trinh Phan Thi Ngoc et al (2019), "Development and Validation of Hplc-Pda Method for the Simultaneous Determination of Auramine O and Rhodamine B in Foodstuffs", J Sci -NATURAL Sci Technol 16(6), pp 16-28 66 Tsamo C, Kidwang G D, Dahaina D C (2020), "Removal of Rhodamine B from aqueous solution using silica extracted from rice husk", SN Applied Sciences 2(2) 67 Wang M, Jianwei F, Zhang Y, Chen Z, Wang M, Cui W, Zhang J, Xu Q (2015), "Removal of Rhodamine B, a Cationic Dye From Aqueous Solution Using Poly(cyclotriphosphazene-co-4,4′- sulfonyldiphenol) Nanotubes", Journal of Macromolecular Science, Part A 52(2), pp 105-113 68 Williams M H C and Bonser G (1962), "Induction of hepatomas in rats and mice following the administration of auramine", Br J Cancer 16(1), pp 87-91 69 Yang Ki Ryeol, Hong Ji Yeon, Yoon Soo Hwan, Hong Jongki (2014), "Impurity Profiling and Quantification of Sudan III Dyes by HPLCselective UV Detection", Bulletin of the Korean Chemical Society 35(3), pp 765-769 70 Yong Lin Qin ， Zheng Xiao-yan ， He Shu-kun ， Dai Ming ， Xie (2009), "Simultaneous High Performance Liquid Chromatographic Determination of Chrysoidine, Auramine O and Safranine T in Food", Food Sci China 30(14), pp 2008-2010 140 71 Yu L, Mao Y, Gao Y, Qu L (2013), "Sensitive and Simple Voltammetric Detection of Sudan I by Using Platinum Nanoparticle-Modified Glassy Carbon Electrode in Food Samples", Food Analytical Methods 7(6), pp 1179-1185 72 Zhang H Li Z, Chen T, Qin B (2017), "Quantitative determination of Auramine O by terahertz spectroscopy with 2DCOS-PLSR model", Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc 184, pp 335-341 73 Zhang W Qin H, Liu Z, Du H, Li H, Fang L, Chen Z (2019), "Quantitative Determination of Auramine O in Bean Curd Sheets by Dispersive Solid Phase Extraction with Dynamic Surfaced-Enhanced Raman Spectroscopy", Analytical Letters 53(8), pp 1282-1293 74 ZHAO Chun-yu M L RAO Wei-weng (2007), "Hplc determination of auramine o added in pollen typhae", Chinese J Pharm Anal 27(12), pp 1956-1958 75 Zhirong Mo Yafen Zhang, Faqiong Zhao, Fei Xiao, Gaiping Guo, Baizhao Zeng (2010), "Sensitive voltammetric determination of Sudan I in food samples by using gemini surfactant–ionic liquid–multiwalled carbon nanotube composite film modified glassy carbon electrodes", Food Chemistry 121(1), pp 233-237 76 Zhou Q Wu Y, Yuan Y, Zhou X, Wang H, Tong Y, Zhan Y, Sun Y, Sheng X (2019), "Determination of Sudan red contaminants at trace level from water samples by magnetic solid-phase extraction using Fe@NiAllayered double hydroxide coupled with HPLC", Environmental Sciences Europe 31(1), pp 1-10 141 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ FT-IR vật liệu RHNS Object 78 Hình 1: Phổ FT-IR vật liệu RHNS Phụ lục 2: Phổ EDX vật liệu RHNS Spectrum processing : Peak possibly omitted : 600 keV Processing option : All elements analyzed (Normalised) Number of iterations = Standard : O SiO2 1-Aug-2020 12:00 AM Si SiO2 1-Aug-2020 12:00 AM Element OK Si K Totals Weight% 67 18 32 82 100 00 Atomic% 78 23 21 77 142 Hình 2: Phổ EDX vật liệu RHNS Phụ lục 3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2 HANOI NATIONAL UNIVERSITY OF EDUCATION TriStar 3000 V6 07 A #: 2125 Unit Port Serial Page Sample: Nano SiO2 Operator: LvK Submitter: Chuyen-NCS PT File: C:\WIN3000\DATA\2020\002-671 SMP Started: 8/19/2020 5:00:51PM Analysis Adsorptive: N2 Completed: 8/20/2020 9:25:05AM Analysis Bath Temp : 77 350 K Report Time: 8/20/2020 5:19:07PM Sample Mass: 2537 g Warm Free Space: 7078 cm³ Measured Cold Free Space: 21 2924 cm³ Measured Equilibration Interval: 10 s Sample Density: 000 g/cm³ Low Pressure Dose: None Automatic Degas: No 143 Comments: Mau: Nano SiO2 Degas o 250 C voi N2 4h Mau cua Chuyen-NCS Bo mon Hoa Phan Tich Ngay 18-8-2020 144 Hình 3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2 vật liệu RHNS Phụ lục 4: Đường phân bố kích thước mao quản Hình 4: Đường phân bố kích thước mao quản vật liệu RHNS 145 Phụ lục 5: Biểu đồ diện tích bề mặt BET Hình 5: Biểu đồ diện tích bề mặt vật liệu RHNS 146 Phụ lục 6: Hình ảnh số mẫu phân tích Mẫu MAK1 - Khơng chứa AO Mẫu MA2- Chứa AO Mẫu MI3 - Không chứa AO Mẫu MI2 - Chứa AO Mẫu MBB4 - Không chứa Sudan Mẫu thịt khô BK3 - Không chứa Sudan Mẫu MBB3 - Chứa Sudan Mẫu thịt khô MTB chứa Sudan ... ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 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: 44 01 18... tài ? ?Phân tích Auramin O, Sundan I, Sudan II thực phẩm phương pháp RP- HPLC sử dụng vật liệu nanosilica để xử lý mẫu? ?? Mục đích nội dung luận án Mục đích luận án:  Xây dựng quy trình phân tích Auramine... án ? ?Phân tích Auramin O, Sundan I, Sudan II thực phẩm phương pháp RP- HPLC sử dụng vật liệu nanosilica để xử lý mẫu? ?? cơng trình nghiên cứu độc lập riêng t? ?i, hướng dẫn khoa học PGS TS Các số liệu