Nghiên cứu xác định đồng thời các este của 2 mcpd, 3 mcpd và glycidol liên kết với các acid béo trong thực phẩm bằng kỹ thuật gc msms

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯƠNG NGỌC QUYÊN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC ESTE CỦA 2-MCPD, 3-MCPD VÀ GLYCIDOL LIÊN KẾT VỚI ACID BÉO TRONG THỰC PHẨM BẰNG KỸ THUẬT GC-MS/MS Ngành: HỐ PHÂN TÍCH Mã ngành: 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Đình Vũ Luận văn thạc sĩ bảo vệ Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 08 tháng 07 năm 2023 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Nguyễn Văn Cường - Chủ tịch Hội đồng PGS.TS Trần Quang Hiếu - Phản biện TS Nguyễn Quốc Hùng - Phản biện TS Nguyễn Văn Trọng - Ủy viên TS Đỗ Thị Long - Thư ký (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS Nguyễn Văn Cường TRƯỞNG KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC PGS.TS Nguyễn Văn Cường BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trương Ngọc Quyên MSHV: 20125561 Ngày, tháng, năm sinh: 28/08/1988 Nơi sinh: Đồng Nai Ngành: Hố phân tích Mã ngành: 8440118 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu xác định đồng thời este 2-MCPD, 3-MCPD glycidol liên kết với acid béo thực phẩm kỹ thuật GC-MS/MS NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: (1) Xây dựng thẩm định phương pháp thử với đầy đủ thông số đáp ứng theo yêu cầu TCVN ISO 17025:2017 để xác định hàm lượng este 2-MCPD, 3-MCPD, glycidol liên kết với acid béo mẫu thực phẩm kỹ thuật GCMS/MS đáp ứng quy định EU ngưỡng cho phép (2) Ứng dụng quy trình phân tích để đánh giá thực trạng hàm lượng este 2-MCPD, 3-MCPD, glycidol liên kết với acid béo mợt số sản phẩm mì gói, snack thị trường Thành phố Hồ Chí Minh II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17/10/2022 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/4/2023 IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Lê Đình Vũ Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20 … NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS Lê Đình Vũ CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS Nguyễn Quốc Thắng TRƯỞNG KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC PGS.TS Nguyễn Văn Cường LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn trình cố gắng thân với giúp đỡ, đợng viên gia đình, thầy cơ, đồng nghiệp bạn bè Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến người đồng hành suốt thời gian thực luận văn Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Lê Đình Vũ, cảm ơn Thầy dìu dắt, hướng dẫn truyền dạy kiến thức, kinh nghiệm, suy luận khoa học trình học tập suốt thời gian làm khóa luận Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Ban lãnh đạo Khoa Cơng nghệ hóa học, q Thầy Cơ bợ mơn Hóa phân tích truyền đạt kiến thức quý báu thời gian học tập trường Tiếp đến, xin cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng với đồng nghiệp, nơi làm việc làm thực nghiệm hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, người bên cạnh động viên, tiếp thêm động lực để tơi hồn thành luận văn Nợi dung trình bày luận văn khơng tránh khỏi sai sót, rất mong góp ý từ q thầy cơ, anh chị, bạn học viên Tôi xin chân thành cảm ơn! i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ 2-monochloropropane-1,3-diol ester (2-MCPDE), 3-monochloropropane-1,2-diol ester (3-MCPDE) glycidyl ester (GE) nhóm chất sinh q trình chế biến Các chất chuyển thành 2-MCPD, 3-MCPD glycidol tương ứng mợt số q trình chuyển hóa Nhóm chất Cơ quan quốc tế nghiên cứu ung thư (IARC) xếp vào nhóm chất có khả gây ung thư vô sinh Việc kiểm soát hàm lượng loại este mối tương quan với hàm lượng chất béo sản phẩm chế biến cần thiết cho an toàn thực phẩm Trong nghiên cứu này, tiến hành thẩm định phương pháp xác định hàm lượng este 3-MCPD, 2-MCPD glycidol liên kết với acid béo kỹ thuật GC-MS/MS thực phẩm, qua đó, ứng dụng đánh giá thực trạng chất sản phẩm mì gói snack Với điều kiện tối ưu thiết bị quy trình xử lý mẫu, giới hạn phát (MDL) cho hoạt chất µg/kg Hiệu suất thu hồi trung bình ba nồng đợ thấp, trung bình, cao đạt từ 83.6% đến 111% Độ lặp lại (RSDr%) đạt 2.508.16%, độ tái lặp (RSDR%) đạt 2.53-10.4% Độ không đảm bảo đo cho tất chất nồng độ ppb nhỏ 25% Phương pháp thực thử nghiệm thành thạo đạt |Zscore |< 2, cho thấy phương pháp đạt yêu cầu TCVN ISO 17025: 2017 để áp dụng phân tích mẫu thực phẩm Kết ứng dụng phương pháp phân tích 30 mẫu mì gói 18 mẫu snack phát 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE với mức hàm lượng khoảng 67.0455 µg/kg, 120-979 µg/kg, 52.0-1460 µg/kg Hàm lượng este snack cao nhiều so với mì gói, đó, sản phẩm chiên x́t mức độ cao so với sản phẩm khơng chiên Hàm lượng 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE có mối tương quan chặt chẽ với lượng chất béo thực phẩm qua chế biến với hệ số tương quan r 0.7454, 0.7666, 0.8176, giá trị P-value nhỏ < 0.05 Điều cho thấy thực phẩm qua chế biến có hàm lượng chất béo cao nguy nhiễm chất 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE cao ii ABSTRACT The 2-monochloropropane-1,3-diol esters (2-MCPDE), 3-monochloropropane1,2-diol esters (3-MCPDE) and glycidyl esters (GE) were a group of substances processed contaminants These substances might be converted to 2-MCPD, 3-MCPD and glycidol in several metabolic pathways This group of substances was classified by the International Agency for Research on Cancer (IARC) as potentially carcinogenic and sterility Therefore, controlling the content of these substances and their correlation with the fat in processed products was essential for food safety In this study, we validated the method to determine the ester content of 3-MCPD, 2MCPD and glycidol bound to fatty acids by GC-MS/MS on food platforms Then we assessed the status of these substances on instant noodles and snacks With optimal equipment and good sample preparation, each substance’s detection limit (MDL) was µg/kg The average recovery at three concentrations, low, medium and high, was from 83.6% to 111% Repeatability (RSDr%) was from 2.50-8.16% and reproducibility (RSDR%) was from 2.53-10.4% The uncertainty for all substances was less than 25% The proficiency testing earn the value of |Zscore | lower than The merits of the method met the TCVN ISO 17025: 2017 requirements, suitable for application in food analysis Analysis results on 30 samples of instant noodles and 18 samples of snacks were all detected 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE with concentrations in the range of 67.0-455 µg/kg, 120-979 µg/kg, 52.0-1460 µg/kg, respectively The content of 2-MCPDE, 3MCPDE, GE of snacks was higher than that of instant noodles, and fried products was higher than non-fried products Furthermore, the content of 2-MCPDE, 3MCPDE, GE strongly correlates with the fat content of processed foods with the correlation coefficient r 0.7454, 0.7666, 0.8176, respectively, the P-values < 0.05 This shows that processed foods with high fat content had higher risk of contamination with 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE substances iii LỜI CAM ĐOAN Tôi tên: Trương Ngọc Quyên, học viên cao học chun ngành Hóa Phân tích, lớp CHHOPT10B, Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Tơi cam đoan kết nghiên cứu trình bày luận văn cơng trình tơi với hướng dẫn giảng viên PGS.TS Lê Đình Vũ, Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Những kết nghiên cứu tác giả khác sử dụng luận văn có trích dẫn đầy đủ Học viên Trương Ngọc Quyên iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề .1 Mục tiêu nghiên cứu đề tài .3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa thực tiễn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN Tổng quan 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE 1.1.1 Cấu tạo 2-MCPE, 3-MCPDE, GE 1.1.2 Điều kiện chế hình thành 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE thực phẩm .8 1.1.3 Độc tính 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE 15 1.1.4 Quy định ngưỡng cho phép thực phẩm mức dung nạp hàng ngày 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE 17 Tổng quan phương pháp xác định 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE .19 1.2.1 Phương pháp phân tích trực tiếp 19 1.2.2 Phương pháp gián tiếp 21 Tình hình nghiên cứu 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE ngồi nước .24 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước .24 1.3.2 Tình hình ngồi nước .24 v CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 27 Thiết bị, dụng cụ 27 Chất chuẩn, hóa chất 27 2.2.1 Chất chuẩn: .27 2.2.2 Hóa chất 29 Nguyên tắc phương pháp 30 Chuẩn bị mẫu sơ bộ .30 Thông số, điều kiện thiết bị 31 2.5.1 Điều kiện thiết bị GC .31 2.5.2 Điều kiện đầu dò MS 31 Tối ưu quy trình xử lý mẫu 32 2.6.1 Tối ưu khối lượng mẫu cân thực phẩm 32 2.6.2 Khảo sát nồng độ NaBr, nồng độ H2SO4, thời gian phản ứng ảnh hưởng đến q trình bromide hóa GE 32 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng muối ăn đến phương pháp 33 2.6.4 Khảo sát nồng độ PBA đến phản ứng tạo dẫn xuất 34 Thẩm định phương pháp .35 2.7.1 Độ ổn định hệ thống sắc ký .36 2.7.2 Độ chọn lọc phương pháp 36 2.7.3 Khoảng tuyến tính, đường chuẩn .36 2.7.4 Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng phương pháp 37 2.7.5 Độ lặp lại phương pháp .38 2.7.6 Độ tái lặp trung gian phương pháp 38 2.7.7 Độ phương pháp .39 2.7.8 Độ không đảm bảo đo phương pháp 41 Ứng dụng phương pháp để xác định hàm lượng 2-MCPDE, 3-MCPDE, GE sản phẩm mì gói, snack 41 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .43 Thông số điều kiện thiết bị .43 Tối ưu quy trình xử lý mẫu 44 vi 3.2.1 Khối lượng mẫu cân mẫu thực phẩm 44 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2SO4, nồng độ NaBr, thời gian phản ứng đến q trình brom hóa GE .46 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng muối ăn đến phương pháp 49 3.2.4 Hàm lượng PBA phản ứng tạo dẫn xuất 50 3.2.5 Quy trình xử lý mẫu tối ưu .50 Các thông số thẩm định phương pháp 53 3.3.1 Độ ổn định hệ thống sắc ký .53 3.3.2 Độ chọn lọc phương pháp 53 3.3.3 Khoảng tuyến tính, đường chuẩn .55 3.3.4 Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng phương pháp 58 3.3.5 Độ lặp lại, độ tái lặp nội bộ phương pháp 60 3.3.6 Độ phương pháp .62 3.3.7 Độ không đảm bảo đo phương pháp 64 Kết phân tích mẫu thực 65 Mối tương quan hàm lượng 3-MCPDE, 2-MCPDE, GE hàm lượng béo sản phẩm dùng dầu tinh luyện chế biến .67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 Kết luận .71 Kiến nghị 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 80 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 94 vii PHỤ LỤC PHỤ LỤC Hình phổ scan dẫn xuất 2-MCPD với PBA Hình phổ scan dẫn xuất 2-MCPD-d5 với PBA Hình phổ scan dẫn xuất 3-MCPD với PBA 80 Hình phổ scan dẫn xuất 3-MCPD-d5 với PBA Hình phổ scan 3-MBPD với PBA Hình phổ scan dẫn x́t 3¬-MBPD-d5 với PBA 81 PHỤ LỤC Bảng hàm lượng MCPDE, GE theo khối lượng mẫu mì gói, sữa bợt m (g) Nền mì gói Nền sữa bột 3-MCPDE (µg/kg) 2-MCPDE (µg/kg) GE (µg/kg) 3-MCPDE (µg/kg) 2-MCPDE (µg/kg) GE (µg/kg) 0.5 174 149 172 45.2 10.3 8.00 1.0 174 141 162 45.2 18.7 10.4 2.0 151 88.7 144 36.6 15.5 9.36 PHỤ LỤC Bảng hiệu suất thu hồi chuẩn 1.0 µg/ml thêm dung dịch muối Hiệu suất thu hồi (%) % NaCl 3-MCPDE 2-MCPDE GE 0.1% 92.3 98.5 102 98.9 104 95.7 91.5 96.8 104 95.5 101 98.8 95.5 96.5 99.7 100 103 106 2.0% 5.0% 82 PHỤ LỤC Kết tiêm lặp chuẩn 3-MCPDE 100 µg/L (n=6) Số lần tiêm L1 L2 L3 L4 L5 L6 Mean SD 3-MCPD Thời gian Diện tích lưu (phút) peak 6.37 184775 6.37 194581 6.37 128385 6.37 126352 6.36 141880 6.36 135574 6.37 151925 0.07% 19.7% D5-3MCPD Thời gian Diện tích lưu (phút) peak 6.35 247723 6.35 244127 6.35 165686 6.34 164841 6.34 200311 6.35 190425 6.35 202186 0.08% 18.1% Tỷ lệ Std/IS 0.75 0.80 0.77 0.77 0.71 0.71 0.75 4.32% Kết tiêm lặp chuẩn 2-MCPDE 100 µg/ L(n=6) Số lần tiêm L1 L2 L3 L4 L5 L6 Mean SD 2-MCPD Thời gian lưu (phút) 6.60 6.60 6.60 6.60 6.59 6.59 6.60 0.08% D5-2MCPD Diện tích peak 351106 332895 277494 283293 283076 272601 300078 11.07% Thời gian lưu (phút) 6.57 6.57 6.57 6.57 6.57 6.56 6.57 0.06% Diện tích peak 98534 99791 72565 76087 81433 74123 83756 14.70% Tỷ lệ std/IS 3.56 3.34 3.82 3.72 3.48 3.68 3.58 4.94% Kết tiêm lặp chuẩn GE 100 µg/ L(n=6) Số lần tiêm L1 L2 L3 L4 L5 L6 Mean SD MBPD Thời gian Diện tích lưu (phút) peak 7.13 84624 7.13 85099 7.13 90550 7.12 91890 7.12 111071 7.12 100354 7.125 93931 0.08% 10.8% D5-3- MBPD Thời gian Diện tích lưu (phút) peak 7.09 710554 7.09 715502 7.09 739018 7.09 726072 7.09 835614 7.08 809326 7.09 756014 0.06% 7.0% 83 Tỷ lệ std/IS 0.11910 0.11894 0.12253 0.12656 0.13292 0.12400 0.12425 4.24% PHỤ LỤC Đường chuẩn 2-MCPDE, 3-MCPDE, 3MBPD Nồng độ chuẩn(µg/l) Diện tích chuẩn 2-MCPDE Diện tích IS Tỷ lệ STD/IS Diện tích chuẩn 3-MCPDE Diện tích IS Tỷ lệ STD/IS Diện tích chuẩn 3-MBPD Diện tích IS Tỷ lệ STD/IS 30 100 16649 62489 0.27 23052 146183 0.16 5603 508128 0.011 77760 66647 1.17 50452 156728 0.32 30545 813869 0.037 220427 61341 3.59 103275 140441 0.74 82539 623199 0.132 Phổ MRM đường chuẩn 3-MCPDE, 2-MCPDE, GE Blank dầu olive 84 300 1000 778447 2721136 74578 70609 10.4 38.5 349710 1180426 183919 173099 1.90 6.82 271441 890478 689224 668739 0.39 1.33 Chuẩn ppb Chuẩn 30 ppb 85 Chuẩn 300 ppb PHỤ LỤC Phổ MRM MDL, MQL dầu olive 86 Phổ MRM MDL, MQL mì gói Phổ MRM MDL, MQL nước tương 87 Phổ MRM MDL,MQL sữa bột Phổ MRM MDL,MQL thịt sấy 88 PHỤC LỤC Phổ MRM mẫu Mì A21 89 Phổ MRM mẫu Mì A31 90 Phổ MRM mẫu mì C 21 91 PHỤ LỤC Bảng excel đánh giá hệ số tương quan r hàm lượng 2-MCPDE hàm lượng chất béo Bảng đánh giá hệ số tương quan r hàm lượng 3-MCPDE hàm lượng chất béo 92 Bảng đánh giá hệ số tương quan r hàm lượng GE hàm lượng chất béo 93 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN I, LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: Trương Ngọc Quyên Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 28/08/1988 Nơi sinh: Đồng Nai Email: truongngocquyen28@gmail.com Điện thoại: 0979044587 II, QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 2006-2009: học hệ Cao Đẳng trường Đại học Công nghiệp TP HCM 2009-2011 liên thông Đại học trường Đại học Công nghiệp TP HCM 2020 đến nay: học viên cao học trường Đại học Công nghiệp TP HCM III, Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN: Thời gian 2011- Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trung tâm Tiêu chuẩn Đo lường Chất Kiểm nghiệm viên lượng Tp, HCM, ngày 30 tháng 05 Năm 2023 Người khai 94