tổng hợp vật liệu graphene poly vinylimidazole in dấu phân tử nhận biết chloramphenicol

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNGHÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌCCÔNG NGHIỆPĐộclập -Tụ do-Hạnh phúcTHÀNH PHỐ HÔ CHÍMINHNHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC sĩHọ tên học viên: PHẠM HỮU TÚC MSHV:I.TÊN ĐÈTÀ

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HÒ CHÍ MINH

PHẠM HỮU TÚC

Công trình được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Hóa học Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh và phòng thí nghiệm Trung tâm kiểm nghiệm Thuốc, Mỹ phẩm, Thực phẩm TP Hồ Chí Minh

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Cao Xuân Thắng

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 14 tháng Oi năm 2024

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS.TS Nguyễn Văn Cường - Chủ tịch Hội đồng

2 PGS.TS Nguyễn Hải Phong - Phản biện 1

3 PGS.TS Trần Quang Hiếu - Phản biện 2

4 TS Nguyễn Văn Trọng - ủy viên

5 PGS TS Nguyễn Quốc Thắng - Thư ký

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị cùa Hội đồng châm háo vệ luận văn thạc sĩ)

CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PGS.TS Nguyễn Văn Cường PGS.TS Nguyễn Văn Cường

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tụ do - Hạnh phúc

THÀNH PHỐ HÔ CHÍ MINH

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC sĩ

Họ tên học viên: PHẠM HỮU TÚC MSHV:

I TÊN ĐÈ TÀI:

Tổng hợp vật liệu graphene/poly(vinylimidazole) in dấu phân tử nhận biết chloramphenicol

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tiến hành tổng họp vật liệu in dấu phân từ graphene/poly(vinylimidazole)

- Đánh giá tính chất vật liệu thông qua các phương pháp phân tích HPLC, FTIR, Raman, XRD, TGA, SEM

- ứng dụng xử lý mẫu phân tích chloramphenicol (CAP) trong thực phẩm bằng phương pháp LC-MS/MS

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo QĐ số 1354 /QĐ-ĐHCN ngày 25/10/2021

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/06/2023

IV NGƯỜI HƯỚNG DẲN KHOA HỌC:PGS.TS Cao Xuân Thắng

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20

NGƯỜI HƯỚNG DÃN CHỦ NHIỆM Bộ MÔN ĐÀO TẠO

PGS.TS Cao Xuân Thắng PGS.TS Nguyễn Quốc Thắng

TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PGS.TS Nguyễn Văn Cường

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ với đê tài “Tông hợp vật liệu graphene/poly(vinylimidazole) in dâu phân tử nhận biết chloramphenicol” là kết quả quá trịnh học tập cố gắng không ngừng của bán thân Đe có được kết quả này tôi đã được sự giúp đờ, động viên khích lệ của thầy, cô, đồng nghiệp và người thân trong suốt thời gian học tập nghiên cứu vừa qua

Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết on sâu sắc đối với PGS.TS Cao Xuân Thắng đã trục tiếp tận tình hướng dần tôi thực hiện đề tài này

Xin chân thành câm ơn Lãnh đạo Khoa Công nghê Hóa học Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, Lãnh đạo Trung tâm kiếm nghiệm Thuốc, Mỹ phẩm, Thực phẩm TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt luận văn này

Học viên

Phạm Hữu Túc

TÓM TẤT LUẬN VĂN THẠC sĩ

Trong nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện một phương pháp mới để tổng hợp vật liệu in dấu phân từ (M1P) trên bề mặt graphene oxide (rGO) thông qua liên kết cộng hóa trị Đầu tiên bề mặt của rGO được biến tính bằng maleic anhydride (MA) thông qua phản ứng Diels - Alder sử dụng dung môi có điếm eutectic sâu (DES) Tiếp theo, 3-propyl-l-vinylimidazolium được liên két và polyme hóa với sự có mặt của ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) sử dụng phân tử mẫu chloramphenicol (CAP), về cơ bản chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ mol của tìmg yếu tố đến khả năng hấp phụ của vật liệu tống hợp

Sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại đổ đánh giá tính chất vật liệu như HPLC, Raman, FTIR, XRD, TGA, SEM Từ kết quả thu được cho thấy chúng tôi đã tống hợp thành công vật liệu in dấu phân tử cho chloramphenicol trên nền graphene oxide (rGO)

Từ vật liệu tổng hợp được chúng tôi ứng dụng xử lý mẫu cho một số nền mẫu thực phẩm như cá, mật ong, phân tích CAP bằng LC-MS/MS cho kết quả tốt về độ lặp lại và tái lặp trung gian của phương pháp trên hai nen mầu ở bốn mức nồng độ đều

cá là 0,039 ppb, nên mâu mật ong là 0,043 ppb Độ thu hôi cùa phương pháp đỗi với nen cá là 49,1 % - 104,2 % và nen mật ong là 47,9 % - 98,1 % đáp ứng yêu cầu theo AOAC Kết qua đánh giá vật liệu bằng XRD sau 5 lần tái sử dụng vật liệu để xử lý mẫu cho thấy không có thay đổi nào đáng kế đối với cấu trúc ban đầu

Từ khóa: CAP, MIP, LC-MS/MS

In this report, we have presented a novel route to attach molecularly imprinted polymers (MIPs) on the surface of reduced graphene oxide (rGO) through covalent bonding First, the surface of rGO was modified with maleic anhydride (MA) via Diels-Alder reaction using a deep eutectic solvent (DES) Next, 3-propyl-i- vinylimidazolium molecular units were anchored and polymerized in the presence

of ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) using chloramphenicol (CAP) as the template We basically studied the influence of the molar ratio of each component

on the adsorption capacity of the composites

The materials were characterized by using the modern analytical methods such as HPLC, Raman, FTIR, XRD, TGA, SEM The results demonstrated that, we have successfully synthesized a molecular imprinting material for chloramphenicol on graphene oxide (rGO) base

The MIP materials were to fish and honey as food matrices CAP concentration was analyzed by LC-MS/MS method giving good results in terms of repeatability and intermediate reproducibility of the method The method on two matrices at four concentration levels all gave RSD values (%) < 30% The detection limit of the method for fish sample matrix is 0,039 ppb, honey sample matrix is 0,043 ppb The recovery efficiency of the method for fish base is 49,1 % - 104,2 % and honey base

is 47,9 % - 98,1 %, meeting the requirements according to AOAC The results of material evaluation by XRD after 5 times of reusing the material for sample processing showed no significant changes to the original structure

Keywords: CAP, MIP, LC-MS/MS

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Phạm Hữu Túc học viên cao học ngành Hóa phân tích, lớp CHHOPT8B,

Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

Tôi cam đoan những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là công trình của riêng tôi và giảng viên hướng dần của PGS.TS Cao Xuân Thắng, Khoa Công nghệ Hóa học, Tnrờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Những kết quà nghiên cứu cùa các tác giả khác được sử dụng trong luận văn đều có trích dần đầy đủ

Học viên

Phạm Hữu Túc

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẦT LUẬN VĂN THẠC sĩ ii

ABSTRACT iii

MỤC LỤC V DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

DANH MỤC BẢNG BIẾU X DANH MỤC TỪ VIÉT TẤT xi

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cúu 5

4.1 Cách tiếp cận 5

4.2 Phương pháp nghiên cúu 5

5 Ỷ nghĩa thực tiễn của đề tài 6

CHƯƠNG 1 TỒNG QUAN VỀ LÌNH vực NGHIÊN cứu 7

1.1 Polymer in dấu phân tử (MIP) 7

1.1.1 Lịch sử phát triển 7

1.1.2 SơlượcvềMIPs 7

ỉ 2 Giới thiệu chung về chloramphenicol (CAP) 9

1.2.1 Cấu trúc, tính chất 9

ỉ 2.2 Sản xuất CAP 13

1.3 Vật liệu dựa ưên nền carbon 13

ỉ 3.1 Graphene 13

.2 Graphene oxide (GO) 14

1.4 Cơ sờ lý thuyết về phương pháp sắc ký lóng 15

1.4.1 Lịch sử phát triển của phương pháp sắc ký lỏng 15

ỉ 4.2 Phân loại sắc ký và ứng dụng 15

1.4.3 ^guyên tắc của quá trình sắc ký trong cột 16

ỉ 4.4 Cơ sở lý thuyết phương pháp khối phổ 16

1.4.6

1.4.7

1.5

1.5.1

1.5.2

1.5.3

1.6

1.6.1

1.6.2

2.1

2.1.1

2.1.2

2.2

2.2.1

2.2.2

2.2.3

2.2.4

2.2.5

2.2.6

2.2.7

3.1

3.1.1

3.1.2

3.1.3

3.1.4

3.1.5

3.1.6

3.1.7

3.1.8

3.2

3.2.1

3.2.2

Cấu tạo và nguyên lý vận hành của một HPLC ghép nối khối phô

Một sô thông sổ đặc trung của phô khôi lượng và ý nghĩa

Một sổ kỹ thuật ghi phổ

Các phương pháp định lượng CAP

Phân tích bằng phương pháp quang

giân tích bằng sắc ký khí

Phân tích băng sắc ký lòng

Tinh hình nghiên cứu trong nước và quốc tế

Tình hình nghiên cứu trong nước

inh hình nghiên cứu ngoài nước

Hóa chất, dụng cụ, thiết bị

Hóa chất

Thiết bị và dụng cụ

Nội dung nghiên cứu

Tổng hợp graphene oxide (GO) từ graphite

Chức hóa GO với maleic anhydride trongdeep eutectic solvent (DES) 37

Găn 3-Propyl-l-vinylimidazolium lên MA - rGO

^lản ứng trùng hợp 3-Propyl-l-vinylimidazolium

Đánh giá tính chất vật liệu bằng các phương pháp phân tích

Thẩm định phương pháp phân tích CAP trong mẫu thực phẩm

Phương jịiáp chuấn bị mẫu

Kết quả tông hợp và tính chất vật liệu

«t quà tổng hợp vật liệu

t quả khảo sát tỷ lệ mol của các thành phần ảnh hưởng khà năng hấp phụ của vật liệu M1P - rGO Kết qua đánh giá tính chất vật liệu bằng phổ XRD

Kết qua đánh giá tính chất vật liệu bằng phổ Raman

Kết qua đánh giá tính chất vật liệu bằng phổ FTIR

Kết qua đánh giá tính chất vật liệu bằng phổ TGA

Kết quả^nhgiá tính chất vật liệu bằng SEM

^ết quả đánli giá tính chất vật liệu bằng BET

Ket quả thấm định phương pháp

Khoảng tuyến tính và đường chuẩn

Kết quà tính đặc hiệu của phương pháp

17 21 26 28 28 28 28 29

29

30 32 32 34 36 36

.37 38 39 41 44 46 46 47 48 49 50 51 52 53 54 54 60

3.2.3 Kết quà giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng 61

3.2.4 Kết quả độ lặp lại, độ lặp lại trung gian 72

3.2.5 Kết quà độ không đảm bảo đo của phương pháp 80

3.2.6 Kết quả phân tích mẫu thực 81

3 3 Đánh giá khà năng tái sử dụng của vật liệu 84

KÉT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

PHỤ LỤC 94

Phụ lục 1: sắc ký đồ đirờng chuấn 95

Phụ lục 2: sắc kỷ đồ mẫu cá thêm chuẩn 101

Phụ lục 3: ^c ký đồ mẫu mật ong thêm chuấn 109

Ẹhụ lục 4: Độ kliông đàm bảo đo của phương pháp 117

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỬA HỌC VIÊN 119

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình tổng hợp MIP 8

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của CAP 10

Hình 1.3 Cấu trúc 3D của CAP 10

Hình 1.4 Sơ đồ phân loại sắc ký theo độ phân cực của 2 pha 15

Hình 1.5 Sơđồ khối cấu tạo thict bị LC/MS-MS (nguồn ion hoákiểu ESI - kết nối phun sương) 18

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên tắc phân tích khối của phổ kế tứ cực 20

Hình 1.7 Phổ khối của chloramphenicol (MW = 323.129) 21

Hình 1.8 Cơ chế ghi phổ full scan MS/MS củaphố ké tửcực chập ba 27

Hình 2.1 Tổng hợp GO từ graphite bằng phương pháp Hummers cài tiến 36

Hình 2.2 Tổng hợp GO-COOK trong DES dưới sự hồ trợ của sóng siêu âm 37

Hình 2.3 Tổng hợp GO@ Vinyl bằng trao đổi ion 38

Hình 2.4 Tổng hợp vật liệu GO@MIP 38

Hình 3.1 Các bước tổng hợp M1P- rGO 46

Hình 3.2 Khả năng hấp phụ cùa vật liệu MIP-rGO được tổng hợp bằng các tỷ lệ mol khác nhau cùa (a) VimBr: CAP: EGDMA và (b) EGDMA: CAP: VlmBr 47

Hình 3.3 Cấu hình hấp phụ của MIP-rGO đối với CAP trong nước Điều kiện: pH 7 0, 298 K, 50 mg L 1 của^AP, 5 mg MIP-rGO 48

Hình 3.4 Giàn đồ nhiễu xạ tia X của GO, rGO, MA-rGO, Vlm-rGO và MIP-rGO.49 Hình 3.5 Giản đồ Phổ Raman của rGO và MA - 1GO 50

Hình 3.6 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) 51

Hình 3.7 Đường cong phân tích nhiệt trọng lượng TGA của (a) GO, (b) rGO, (c) MA-iGO, (d) Vlm-rGO và (e) MlP-rGO 52

Hình 3.8 Ảnh SEM của a) GO, b) rGO, c) MA-rGO và d) MIP-rGO 53

Hình 3.9 Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp N2 và b) phân bố kích thước lỗ rỗng cho MIPrGO 54

Hình 3.10 Đồ thị quan hệ giữa tỷ lệ diện tích của ion 152/ion 157 theo nồng độ CAP

trong dung dịch chuẩn 55

Hình 3.11 Sắc ký đồ của mẫu trắng thêm nội chuẩn 56

Hình 3.12 Sắc ký đồ mầu chuẩn đường chuẩn 0,05 ppb 57

Hình 3.13 Sắc ký đồ mẫu cá thêm chuẩn 0,15 ppb có nội chuẩn 58

Hình 3.14 Sắc ký đồ mầu mật ong thêm chuẩn 0,15 ppb có nội chuẩn 59

Hình 3.15 Sắc ký đồ mẫu thử cá 82

Hình 3.16 Sắc ký đồ mẫu thử mật ong 83

Hình 3.17 Giản đồ XRD của MlP-rGO trước a) và sau b) năm lần lặp lại xử lý mầu 84

DANH MỤC BẢNG BIẾU

Bàng 1.1 Tính chất của CAP 11

Bàng 1.2 ^ính tan của CAP 12

Bâng 1.3 Quan hệ giữa các kỹ thuật khổi phổ và số điểm 1P đạt được 22

Bâng 1.4 Ví dụ về sổ điểm 1P đạt được đối với các kỹ thuật khối phổ khác nhau 23

Bàng 1.5 Độ lặp lại tối đa chấp nhận tại các nồng độ khác nhau theo AOAC 25

Bàng 1.6 Độ thu hồi chấp nhận ở các nồng độ khác nhau (theo AOAC) 26

Bàng 1.7 Độ thu hồi theo quy định 2002/657/EC của Châu Âu 26

Bàng 2.1 Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 32

Bàng 2.2 Nồng độ dung dịch chuẩn làm việc 34

36 Bảng 2.4 Khảo sát các tỷ lệ mol khác nhau của (a) VimBr: CAP: EGDMA và (b) EGDMA: CAP: VlmBr 39

Bảng 2.5 Chương trình giadient pha động 41

Bảng 2.6 lon sơ cấp và ion con 42

Bảng 3.1 Đường chuẩn và khoảng dao động tỷ lệ ion của CAP 55

Bảng 3.2 Số điểm xác nhận của Chloramphenicol 60

Bảng 3.3 Mầu cá trắng và mẫu cá trắng thêm chuẩn 60

Bảng 3.4 Mầu mật ong trắng và mẫu mật ong trắng thêm chuẩn 61

Bàng 3.5 LOD của CAP trên nền cá 70

Bàng 3.6 LOD của CAP trên nền mật ong 71

Bảng 3.7 LOD, LOQ, độ thu hồi và RSD % cùa CAP trong các nền mầu 72

Bâng 3.8 Độ thu hồi, độ lặp lại của CAP trên mầu cá lần 1 73

Bâng 3.9 Độ thu hồi, độ lặp lại của CAP trên mầu mật ong lần 1 75

Bàng 3.10 Độ thu hồi, độ lặp lại trung gian của CAP trên mẫu cá lần 2 77

Bàng 3.11 Độ thu hồi, độ lặp lại trung gian của CAP trên mẫu mật ong lần 2 79

Bâng 3.12 Độ thu hồi, độ lặp lại tương đối của CAP trên các nền mầu 80

DANH MỤC TỪ VIẾT TẢT

CAP Chloramphenicol

DES Deep eutectic solvent

EGDMA Ethyleneglycol dimethyl acrylate

LC-MS/MS Sắc ký lỏng ghép khối phổ

LOD Giới hạn phát hiện

LOQ Giới hạn định lượng

MIP Vật liệu in dấu phân từ

MRL Giới hạn mức dư lượng tối đa

SEM Kính hiến vi điện tử quét

TMS-CAP Trimetylsilyl-chloramphenicol

TGA Phân tích nhiệt trọng lượng

XRD Quang phổ nhiễu xạ tia X

MÔ ĐẢU

1 Đặt vấn đề

Chloramphenicol (CAP) là loại kháng sinh có thế gây ung thư trên người thuộc nhóm 2A theo phân loại của nhiều tổ chức quốc tế nên không được phép hiện diện trong thực phẩm Mặc dù vậy, hiện nay kháng sinh này vẫn được sử dụng trong chăn nuôi đe điều trị và phòng ngừa các bệnh nhiễm trùng do vi khuân ở vật nuôi, dẫn đen nguy cơ về tồn dư CAP trong thực phẩm và là vấn đề đáng quan ngại đổi với sức khỏe người tiêu dùng [IJ

Độc tính đối với con người là làm giảm khả năng sản xuất hồng cầu trong tủy dẫn đến thiếu máu Bên cạnh các độc tính chính của nó, đôi khi CAP đựợc sử dụng để điều trị các bệnh nhiễm trùng nặng ở người; tuy nhiên, không the xác định mức độ phơi nhiễm an toàn của con người với CAP Do tác dụng không lường trước được liều đối với các đối tượng bệnh nhân khác nhau, các quy định cấm sử dụng nó trong sản xuất thức ăn cho động vật và các sàn phẩm thức ăn chăn nuôi

Mặc dù việc sử dụng CAP trong chăn nuôi và nuôi trông thủy sản bị câm ớ Liên minh châu Âu (EU), Canada và Hoa Kỳ việc sử dụng ưái phép CAP đế xử lý các sản phẩm thủy sản vẫn có thể xảy ra do hoạt động phổ rộng, luôn sẵn có và chi phí thấp

Cả EU và Canada gần đây đã phát hiện mức hàm lượng CAP thấp trong tôm nhập khẩu từ Trung Quốc, Thái Lan và Việt Nam Phương pháp hiện tại của Canada và EU cho phép phát hiện CAP ở mức 2,5 và 0,3 ppb Phương pháp được sử dụng bởi Hoa

Kỳ phát hiện CAP trong tôm ở mức 5 ppb Tuy nhiên, các phương pháp mới và được sửa đổi có giới hạn phát hiện ở mức 1 ppb hoặc thấp hon [2]

Sự phức tạp của nen mầu thực phẩm và có mặt của các ảnh hường, đòi hỏi phương pháp phân tích phải đặc hiệu và chọn lọc D^đó, việc phát hiện CAP dư lượng trong ngành công nghiệp thực phâm [3] đã được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp quang điện hóa, Raman tăng cường bề mặt [4-6], cảm biến sinh học

đo cường độ dòng điện [7], cảm biến huỳnh quang cảm biến, sắc ký khí khối phổ

(GC-MS) [8 - 10], và sắc ký lỏng-khối phổ song song (LC-MS/MS) [11] , Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp này có bân chất đắt tiền và đòi hỏi phân tích chuyên sâu Do đó, ý tường phát triển phương pháp phát hiện đơn giản và có chi phí tương đối thấp luôn được quan tâm MIP là một nhóm polyme xuất sắc có khả năng hấp phụ tăng cường cũng như tính cl^ phát hiện cho một chất tan cụ thế Trên thực tố, vật liệu in dấu phân tử (M1P) đã được sứ dụng để chọn lọc xác định CAP [12 - 14], Hơn nữa, vật liệu in dấu phân tử (MIP) dùng để xử lý mầu phân tích bằng các phương phương pháp phân tích l^nđại đang được nghiên cứu và lựa chọn do khả năng xử lý mẫu tương đương với các phương pháp xử lý mẫu khác.

Quá trình tổng hợp MIP thường bao gồm hai bước: (1) liên kết chéo sự trùng hợp của monome chức năng trong sự hiện diện của các phân tử mẫu mong muốn; và (2) loại bỏ mầu từ nen polyme liên két chéo Trong quá trình này, polyme thu được bao gồm một khối ba chiều bổ sung (3D) in dấu của mẫu đà sử dụng Điều này làm rõ tính chất đặc trung của M1P tương ứng cho tính chọn lọc cao về sự hấp phụ và độ nhạy đối với phân từ mẫu tương úng [15], Các tính chất của nanocompozit cũng phụ thuộc vào quá trình tổng hợp cùa chúng Vì vậy, nhiều phương pháp đã được đề xuất để phát triển các vật liệu M1P dựa trên graphene như kỹ thuật graphene cảm ứng bằng laser [16], công nghệ graphene được vạch dấu bằng laser (LSG) [17], và nguyên lý truyền năng lượng cộng hường phát quang (CRET) [18], Hơn nữa, hoạt động còn phụ thuộc vào loại tương tác (vật lý hoặc hóa học) giữa đồng vật liệu của nanocompozit Nó đã được báo cáo rằng các vị trí hoạt động liên kết cộng hóa trị (loại kim loại hoặc phi kim loại) trên bồ mặt của các dẫn xuất graphene thể hiện độ nhạy và tính ổn định cao và tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyến điện tử phản ứng [19, 20], Tuy nhiên, chức năng hóa cộng hóa trị của graphene các dẫn xuất thường liên quan đến việc l^cn đổi bề mặt của chúng thông qua các quá trình hóa học Phản ứng Diels-Alder là một trong nhũng phirơng pháp phàn ứng tiên tiến đe biến đổi bề mặt graphit bằng cách tận dụng sự hiện diện của liên kết c = c Nói chung, quá trình này đòi hỏi sử dụng dung môi độc hại và điều kiện phàn úng nghiêm ngặt, do đó việc ứng dụng sẽ bị hạn chế [21,22] Nhờ sâu dung môi eutectic

(DES), chúng đã được khám phá dùng dung môi xanh này làm môi trường để thực hiện phản ứng Dicls-Aldcr ở điều kiện thường [23, 24J.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chuẩn bị chức hóa liên kct cộng hóa trị vật liệu

in dấu phân tử lên bề mặt của vật liệu khử oxide graphene (rGO) DES cho phép như là một dung môi để dễ dàng biến đổi bề mặt rGO trong điều kiện thân thiện với môi trường không liên quan đến bất kỳ dung môi và thuốc thử có hại nào Vật liệu tống hợp được, chúng tôi đã sử dụng các pl^rng pháp phân tích hiện đại để đánh giá tính chất vật liệu, ứng dụng vật liệu vào xử lý mẫu thực phâm đế^hân tích hàm lượng CAP bằng LC-MS/MS Tuy I^ên, theo chúng tôi được biết, quá trình tổng hợp vật liệu MIP trên nền graphene liên quan đen DES và ứng dụng nó vào xử lý mẫu thực phẩm chưa được báo cáo cho đến nay

Vì thế, đồ tài luận văn “Tổng hợp vật liệu graphene/poly(vinylimidazole) in dấu

phân tử nhận biết chloramphenicol'’nhằm tạo ra vật liệu ứng dụng trong tương lai đáp úng yêu cầu “xanh hóa” và xử lý mầu trong thực phẩm, phân tích bằng LC- MS/MS đáp úng các yêu cầu về phân tích dư lượng của AOAC

0

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu cùa luận văn tập trung vào việc tôi ưu hóa quá trình tông hợp vật liệu

Đẻ đánh giá việc tối ưu hóa chúng lôi dùng các phương pháp phân tích hiện đại để đánh giá vật liệu Sử dụng vật liệu đe xử lý mẫu phân tích CAP trong mẫu cá, mật ong bằng LC-MS/MS Đe tài đặt ra Wcmục tiêu như sau:

Mục tiêu tong quát:

- Tổng hợp vật liệu in dấu phân tử (M1P) cho cloramphenicol

- Đánh giá hiệu quả vật liệu tổng hợp

- Thẩm định phương pháp phân tích CAP trong thực phẩm bằng LC-MS/MS

- Thực nghiệm phân tích mẫu thực được chọn

Mục tiêu cụ thể:

Khảo sát các yêu tố ảnh hưởng đên quá trình tông hợp vật liệu: Tỷ lộ mol các chất tham gia phản ứng: CAP, VlmBr và EGDMA, nhiệt độ, thời gian phản ứng.Đánh giá tính chất các dạng vật liệu thông qua các phương pháp HPLC, XRD, Raman, RTIR TGA, SEM BET.

- Thẩm định phương pháp phân tích CAP trong mẫu thực phẩm (Cá, mật ong) ứngdụng vật liệu II xử lý mẫu và phân tích CAP bằng LC-MS/MS ^ýng qua các thông số tính đặc hiệu, độ lặp lại, độ tái lặp, độ thu hồi, LOD, LOQ, khoảngtuyến tính, đường chuẩn

- ứng dụng phân tích mẫu thực

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

- Vật liệu in dấu phân tử graphene/poly(vinylimidazole)

- CAP và các đồng phân hoặc dần xuất của CAP

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

Từ những thông tin về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, chúng tôi nhận thấy rằng vật liệu in dấu phân tử dựa trên GO đế nhận bict chloramphenicol chưa được tống hợp và nghiên cứu Trong đề tài này, vậy liệu in dấu phân tử dựa trên

GO được tống họp bằng một con đường hoàn toàn mới Đầu tiên, GO được chức hóa bề mặt để tạo ra các nhóm carboxyl bằng maleic anhydride Sau đó bề mặt GO tiép tục được chức hóa thành GO@Vinyl mang nhóm vinyl thông qua trao đôi ion giữa nhóm -COOK và vinylimidazolium bromide Tiếp theo, một lớp polymer sẽ được hình thành trên bề mặt GO thông qua phàn ứng trùng họp của những nhóm vinyl và ethylene glycol dimethylacrylate (EGDMA) trong sự hiện diện của chloramphenicol Cuối cùng, vật liệu GO@MIP sẽ được tạo ra sau khi tiến hành rửa giải chloramphenicol

Đánh giá tính chất vật liệu bằng các phương pl^ phân tích hiện đại HPLC, Raman, FOR, XRD, TGA, SEM Sau đó chúng tôi ứng dụng vật liệu để xử lý mẫu đôi với các nền mẫu thực phẩm đã được chọn, thấm định phương pháp phân tích CAP trong mầu thực phẩm bằng phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC- MS/MS)

42 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tồng hợp tài liệu, phân tích tài liệu

- Phương pháp so sánh với các nghiên cứu đã được công bố

- Phương pháp thực nghiệm và các phương pháp phân tích hiện đại để đánh giá tính chất của vật liệu như FT1R, XRD, Raman, TGA, SEM

- Phương pháp thực nghiệm và các phương pháp phân tích hiện đại ứng dụng xừ

lý mẫu đề xác định hàm lượng CAP trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS/MS)

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đề tài này thực hiện việc tồng hợp vật liệu in dấu phân tử dựa trên GO sử dụng dung môi hóa chất, phương pháp thân thiện với môi trường

Vật liệu sau khi tổng hợp được ứng dụng cho xử lý mẫu thực phẩm dùng để phân tích, phát hiện CAP ứng dụng trong phân tích mầu thực với tính đặc hiệu, giới hạn phát ^n’ giới hạn định lượng và độ thu hồi tốt Mờ ra hướng mới trong việc phát triển phát triền phương pháp phân tích, ứng dụng vật liệu in dấu phân tử xừ lý mẫu phân tích dư lượng các hoạt chất khác trong các nền mầu khác nhau theo hướng

“xanh hóa” CAP và các chất khác được định lượng bằng sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS/MS)

CHƯƠNG 1 TÔNG QUAN VỀ LĨNH vực NGHIÊN cứu

1.1 Polymer in dấu phân tử (MIP)

1.1.1 Lịch sử phát triển

Polymer in dâu phân tử (molecularly imprinted polymers-MIPs) là loại vật liệu polymer tổng hợp có khả năng nhận biết đặc biệt về hình dạng, kích thước và các nhóm chức đối với một loại phân tử, liên quan đến một cơ chế tương tác dựa trên nhận dạng phân từ [25, 26], Bởi vì các vị trí nhận biết được thiết kế riêng cho mục tiêu phân tích, chi phí thấp và tuổi thọ cao, MIPS [27-31] đã được xác định là sự thay the hiệu quả cho các thụ the tự nhiên (ví dụ như kháng thể) trong xét nghiệm hóa học hoặc câm biến

Vật liệu MIPS có thể hiểu giống như chất hấp phụ trong kỹ thuật chiết pha rắn (solid phase extraction-SPE) Tuy vậy, MIPs có thề nhận biết thông qua liên kết đặc trung với phân tử cần xác định trong hồn họp nhiều chất khác nhau Trước đây SPE là chất hấp phụ dùng để làm sạch, thì MIPs chọn lọc hơn cho phép rửa giải chất cần phân tích mà không rửa giải các chất đồng rửa giải khác Kỹ thuật in dấu phân tử được nồ lực thực hiện đầu tiên vào năm 1949 bằng cách in dấu thuốc nhuộm lên siligel [32], Tuy nhiên, kỹ thuật này vẫn chưa thành công cho đến nửa đầu những năm 70, việc in dấu thành công lên các polymer tống hợp đã làm cho MIPS trở nên phố biến không ngừng trong những năm trở lại đây Hiện nay, MIPS đang được tập trung nghiên cứu nhiều và có tương lai rất hứa hẹn

1.1.2 Sơ lưọ c về MIPS

Quá trình tống hợp MIPS thông thường bao gồm phân tử mầu (template), monomer, chất nối mạch (crosslinkers), chất khơi mào cho quá trinh polymer hóa (initiator) và dung môi Phương pháp in dấu phân tử bao gồm quá trình polymer hóa monomer, tạo các liên kết nối chéo xung quanh phân tử temple Cuối cùng là quá trình rửa giải template đề lại cái vị trí trống trên nền polymer với hình dạng và kích thước của phân tử template (Hình 1.1)

Thông thường, MIPs nhận dạng phân từ khuôn mầu qua các liên kết như liên kết hydro, lường cực - lường cực, tương tác ion giữa phân từ mầu và các nhóm chức năng hiện diện trong MIPS Do đó, MlPs nhận diện và liên kết các phân từ mẫu một cách chọn lọc Hình dạng và các đặc tính hóa học của các MIPS tạo ra có thề được kiểm tra bằng các kỹ thuật như phổ cộng hương từ hạt nhân (NMR), quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-1R), kính hiến vi điện từ quét (SEM), kỹ thuật Brunauer, Emmett và Teller (BET).

Self-assembly Imprinted material

Thời gian tổng hợp lâu

Phải khảo sát điêu kiện tôi ưu cho từng loại MIP

❖ ú’ng dụng của MIP:

Xử lý mẫu: chiết pha rắn

Trong cảm biến sinh học và hóa học.

Lĩnh vực: thực phẩm, môi trường, sinh học

Đặc biệt trong lĩnh vực y học, điều chế thuốc

Các lĩnh vực phân tích khác

Có hai loại tương tác giữa phân tử mâu và các monomer: tương tác cộng hóa trị và tương tác không cộng hóa trị Loại liên kết cộng hóa trị được báo cáo bởi Wulff và cộng sự, tạo ra các liên kết như ester, và rất ổn định [33], Loại thứ hai lần đầu tiên được báo cáo bởi Haupt bằng tương tác tĩnh điện và liên kết hydro, tương tác này yếu

và một lượng lớn monomer chức năng được ghép ngầu nhiên trong nen polymer tạo thành [34],

Kỹ thuật tương tác không cộng hóa trị được ưu tiên sử dụng vì lý do được thực hiện

dễ dàng, sau đó loại bỏ mầu được thực hiện đơn giãn bằng cách chiết xuất liên tục [35],

Các tương tác không cộng hóa trị cũng có thể được nghiên cứu bằng các tính toán

cơ học lượng tử, ví dụ như trong killing lý thuyết chức năng mật độ (DFT), nghiên cứu năng lượng liên két giữa phân tử mầu và polymer/copolyme, bởi vì nhiều nghiên cứu đã chì ra rằng liên kết hydro và tương tác tĩnh điện anh hường đến các hiệu ứng

OH OH

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học cùa CAP

Hình 1.3 Cấu trúc 3D của CAP

CAP là một hợp chât clo hữu cơ diol, C-nitro và carboxamide mà trong đó acetamide thay thế dichloro có chứa vòng nitrobenzene, một liên kết amide và hai chức năng rượu Nó có khả năng của một chất chất chống vi trùng, thuốc kháng khuẩn, chất ức chế tổng hợp protein, chất chuyến hóa Escherichia Coli

CAP có danh pháp quốc tế là 2,2-dichloro-N- [1,3-dihydroxy-l-(4- nitrophenyl) propan-2-yl] acetamide, có công thúc phân từ là Cl 1H12CI2N2O5 (Hình 1.2) cấu trúc phân tử CAP được mô tả trong (hình 1.3) CAP có các mã ATC là J01B A01; D06AX02; D10AF03; G01AA05; S01AA01; S02AA01, SO3AAO8

Bảng 1.1 Tính chất của CAP

0 ,

Khối lượng phân tử 323.1322 g/mol

Budavari et al 1996,Chemfinder 2000

Nhiệt độ nóng chảy 150.5°C- 151.5°c

Budavari et al 1996, HSDB 1995pH

Trung tỉnh đối với giấy

Áp suất bay hơi 1.73 10'12 mmHg HSDB 1995

Thời gian bán hủy trong

Bảng 1.2 Tính tan của CAP0

Nước 25°c Tan ít, 2.5 mg/Ml Chemfinder 2000, HSDB 1995

Tính ôn định: sau khi pha với nước vô trùng đê tiêm, thuôc tiêm natri succatine chloramphenicol chứa 100 mg CAP mồi ml có độ pH 6.4 - 7.0 và ồn định trong 30 ngày ờ nhiệt độ phòng Không nên sử dụng các dung dịch đục của CAP succinate [39], Dung dịch trung tính và axit ổn định khi đun nóng [40],

CAP ổn định trong vài năm ở nhiệt độ phòng CAP đặc biệt ổn định ở pH khá cao, mặc dù nó bị phá hủy ở độ pH vượt quá 10 Hòa tan trong nước cất, nó có thể chịu được sôi trong 5 giờ [41],

CAP thế hiện tính ổn định cao khi ờ trạng thái rắn dưới dạng thuốc hoặc ớ dạng bào ÍÍĨ.T* ™^z^7^^^^ í

áp dụng các biện pháp báo quàn hợp lý bơi ngăn chặn việc tiêp xúc quá nhiêu với ánh sáng hoặc độ ấm [42],

Tính phân hủy: Khi đun nóng đế phân hủy, nó thải ra khói nitơ oxit và clorua rất độc hại [43],

, E

Tác dụng dược lý: CAP là kháng sinh, ban đâu được phân lập từ Streptomyces venezuelae, ngày nay được sán xuất bằng phương pháp tổng hợp CAP thường có tác dụng kìm khuấn, nhung có thể diệt khuẩn ớ nồng độ cao hoặc đối với những vi khuẩn nhạy cảm cao [44],

1.2.2 Sán xuất CAP

CAP được sàn xuât một cách tự nhiên từ Streptomyces venezuelae Hiện nay nó được sản xuất theo phương thức tổng hợp hóa học năm 1948, CAP được sản xuất một cách thương mại hóa lần đầu tiên tại Hoa Kỳ

Được biết hiện nay đế sản xuất CAP người ta dùng phương pháp tổng hợp Streptomyces venezuelae phát triển nhanh chóng với glucose là nguồn carbon và năng lượng nhung không phát triển khi glucose được thay the bằng methyl a-glucoside Thí nghiệm trong đó hỗn hợp glucose và methyl a-glucoside đã được sử dụng làm nguồn carbon trong nuôi cấy s venezuelae chì ra rằng đường methyl hóa gây cản trở việc sử dụng glucose, tạo ra các điều kiện tăng trưởng hạn chế carbon Điều đó gây

ra sự giảm bài tiết các chất chuyển hóa có tính axit và tăng tỷ lệ cụ thể của tổng hợp CAP Nhìn chung, kết quả của các nghiên cứu chúng tỏ rằng CAP sản xuất có tương quan nghịch với tốc độ tăng trưởng [45],

13 Vật liệu dựa trên nền carbon

1.3.1 Graphene

Graphene đại diện cho một lớp vật liệu carbon dựa trên một lớp đơn các nguyên tử carbon được sắp xếp ^ingmột mạng lưới tổ ong Dựagên các nguyên tử carbon lai hóa sp2, graphene đã thu hút được rất nhiêu sự chú ý trong nhũng năm gân đây vì các đặc tính độc đáo và đáng chú ý của nó, như khả năng dẫn điện rất tổt, diện tích

bề mặt cực lớn và độ bền cơ học cao Ngoài ra tính chất điện tử, quang học, nhiệt và điện hóa đã làm cho nó trờ thành một vật liệu phù hợp cho cảm biến điện hóa, vì graphene có độ nhiễu điện tử rất thấp Graphene được sản xuất bằng một sổ phương

pháp như phân cắt vi cơ của than chì, lắng đọng hơi hóa học cùa hydrocarbon trên bề mặt kim loại chuyến tiếp.

Graphene đã thu hút sự chú ý bới vì cấu trúc hai chiều và tính chất đặc biệt của nó Cấu trúc nano độc đáo của graphene hứa hẹn rất nhiều cho các ứng dụng tiềm năng trong vật liệu nano và công nghệ nano Do các iẵ hạn của các phương pháp vật lý hiện có, các dạng graphene biến đổi hóa học có thể làm thay đổi tính chất của graphene Cho đến nay, biến tính hóa học và chức hóa graphene đã tập trung vào cải thiện khả năng hòa tan trong cả nước và dung môi hữu cơ bang cách kết hợp graphene trong một vật liệu composite [46]

1.3.2 Graphene oxide (GO)

GO bao gồm một đơn lớp cùa graphene và thường được sản xuất bằng cách xử lý hóa học graphene thông qua quá trinh oxy hóa, sau đó phân tán và tách lớp trong nước hoặc dung môi hữu cơ thích hợp GO cũng có thể ^rợc sản xuất theo phương pháp Hummers [47,48], Sau khi được xử lý hóa học, GO có sự hiện diện của các loại nhóm chức chứa oxy khác nhau Các nhóm chức chứa oxy đã được xác định là chủ yếu ở dạng nhóm hydroxyl và epoxy trên mặt phẳng cơ bản, với lượng nhỏ hơn các nhóm carboxyl, carbonyl, phenol, lactone và quinone ở các cạnh của tấm Một loạt các nhóm chức chứa oxy trên cả mặt phăng và các cạnh của GO làm cho nó dễ dàng được tách lớp và chức hóa để mang lại các khả năng phân tán tốt thành tìmg tấm graphene oxide trong cả dung môi nước và hữu cơ, ímg dụng trong tổng hợp các nanocomposites của nó [49-52], và trong pin [53], quang xúc tác [54], cảm biến [55] và tụ điện [56],

Các nhóm oxy được tạo ra trên bề mặt GO có thể ảnh hường mạnh đến tính chất điện, cơ, và điện hóa của nó GO đơn lớp có thề được kết tụ trong mật độ có thể kiểm soát trên một lượng lớn của chất nền, do đó cho phép tổng hợp ra các màng dần mỏng ưên chất nen rắn và linh hoạt giúp tăng cường sử dụng làm vật liệu nano Nhiều nhà nghiên cứu đã sử dụng GO để khảo sát vật liệu graphene nanocomposite

trong khi một số khác đã nghiên cứu về GO với nanocomposite để tăng cường tinh chất cơ học, điện và nhiệt của chúng.

1.4 Cơ sở lý thuyết về phương pháp sắc ký lỏng

7.4.1 Lịch sử phát triển của phương pháp sắc ký lỏng.

Phương pháp này ra đời từ năm 1967 - 1968 trên cơ sở phát triỗn và cải tiến từ phương pháp sắc ký cột cổ đicn Hiện nay phương pháp HPLC ngày càng phát triến

và hiện đại hóa cao nhờ sự phát triền nhanh của ngành chế tạo máy phân tích, vì vậy phương pháp đã và đang được úng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực phân tích khác nhau (hóa học, dược phẩm, thực phẩm )

7.4.2 Phân loại sắc ký và úng dụng

Căn cứ vào cấu tạo của pha tĩnh và thành phần của pha động người ta đưa ra một số cách phân loại sắc ký khác nhau

> Phân loại theo độ phân cực

Trước đây trên cơ sở độ phân cực của pha^nh và pha động sắc ký lỏng hiệu năng cao được phân thành 4 loại theo sơ đô sau (Hình 1.4)

Hình 1.4 Sơ đồ phân loại sắc ký theo độ phân cực của 2 pha

> Phân loại theo cơ ché phân tách

Hiện nay, theo sự phát triến ngày càng cao ^ì khả năng ứng dụng ngày càng phổ biến của một sô loại pha tĩnh mà người ta có sự thay đôi cách phân loại so với trước đây

Sau đây là cách phân loại mới dựa vào cơ chế phân tách của sắc ký

Sắc ký hấp phụ

Sắc ký phân bố lỏng lỏng

Sắc ký pha liên kết

- Sắc ký rây phân tử (sắc ký gel)

1.4.3 Nguyên tắc của (ịuá trình sắc ký trong cột

Pha tĩnh là một yếu tố quan trong quyết định bản chất của quá trình sắc ký và loại sắc ký Nếu pha tình là chất hấp phụ thì ta có sắc ký hấp phụ Pha tĩnh là các chất đã được liên kết với một nhóm chức khác ta có sắc ký pha liên kết (pha thuận, pha đảo, trao đối ion) Pha tĩnh là chất trao đổi ion thì ta có sắc ký trao đổi ion Neu pha tĩnh

là gel thì ta có sắc ký gel hay sắc ký rây phân tử Cùng với pha tĩnh, để rửa giải các chất phân tích ra khỏi cột, chúng ta cần có một pha động

Như vậy nếu ta nạp mẫu phân tích gồm hồn hợp chất phân tích A, B, c vào cột phân tích, kết quả là các chất A, B c sẽ được tách ra khỏi nhau sau khi đi qua cột Quyết định hiệu quả của sự tách sắc ký ở đây là tổng của các tương tác [57],

Ị 4.4 Cơ sở lý thuyêt phương pháp khôi phô

1.4.4.1 Sự ra đời cùa phương pháp phô khôi ìượng

Phương pháp phô khôi lượng (Mass Spectrometry - MS) là một phương^láp phântích dụng cụ quan trọngtrong phân tíchthànhphần và cấu trúc các chất Ngày nay, phương pháp phân tích phổkhối lượng cóứng dụng rộng rãitrong nhiều ngành vớicác ứng dụng chínhnhư: Xác định khối lượng, cấu trúc phân tử; Nhận dạng, định danh và cấu trúc chuỗi peptip, protein; Nghiêncứu đồng vị; Định tính, định lượng

các chất nồng độ vết và vilượng trong các mầusinh học thựcphẩm, nông thuỷ sản môi trường.

1 4.4.2 Cơ sở ỉý thuyết của phương pháp khối phổ

Phương pháp phổ khối lượng là một kỹ thuật đo trựctiếp tỷ số khối lượng và điệntích của ion(m/z) được tạo thành trong pha khítừphântử hoặc nguyêntử củamầu

Tỷ sốnày được biểu thị bằng đơn vịkhối lượng nguyên tử(Atomicmass unit) hoặcbằng Dalton 1 amu = 1 Da và bằng khối lượng của nguyên tử hydro

Các ion được tạo thành trong buồng ion hóa được giatốc vàtách riêng nhờ bộ phậnphân tích khối trước khi đếnbộ phận phát hiện (detector) Quá trình phân tích khối

và pháthiện đượcthực hiện trong môi trường chân không (áp suất khoảng 10-5 đến10-8Torr)

Sự phân mãnh phân tửtiling hoà thành các mãnh ion các gôc mang điện tích tuântheo định luật báo toàn khối lượng Năng lượng bắn phá (năng lượng ion hoá) làmột yếu tố quyết định sự phân mãnh các hợp chất Khi năng lượng bắn phá mẫu (khoảng lOeV) bằng với năng lượng ion hóa phân tử sẽ gâynên sự ion hóaphân tử.Nếu nănglượng ion hóa tăng lên(30- 50eV) sẽ bègẫy một số liên kết trongphân tử, tạo ra nhiều mãnh Đó là các ion hoặcphân tử trung hòa có khối lượng bé hơn Quátrình phân manh đặc trưng cho cấu trúccủaphân tử và chira sự có mặt củanhững nhóm chức đặc thù, cung cấp cho người phân tíchnhững thông tin hữu ích vềcấu tạo hoặc nhận dạng của chất phân tích Quá trình phân mảnh là cơ sở giúp ta biệngiải phổ, nhận dạng hoặckhẳng định cấu trúc của chấtphân tích

1.4.5 Cẩu tạo và nguyên lý vận hành của một HPLC ghép noi khói phô

Mộtkhối phổkế bao gồm các phộ phậnchính: Bộ nạp mẫu - đưa mẫu vào (inlet),

Bộ nguồn ion hoá (ionsource), bộ phân tích khối (mass analyzer), bộ phát hiện ion (detector) và ghi/ xửlý số liệu (data system)

> Bộ phận nạp mâu

Với LC/MS, đầu racủaLC là dòng dung môipha động nếuđưa trực tiếp và toàn bộdòngdung môi vào khối phổ kế sẽ làm giám chân không ánh hường đến độ nhạy và vận hànhcủa thiết bị Mặt khác, khiđó các ion có trongthành phần dòng dung môi

dề dàng va chạm với các phân tử, nguyên tử trunghòa làm lệch hướng di chuyền,

và bị bơm chânkhông của khối phổ kế hút thãi ra ngoài Dovậy quátrình nạpmẫu

> Nguồn ion hóa

Có nhiêu loại nguôn ionhoásử dụng các kỹ thuật ionhoá khác nhauđượcdùng;

Kĩ thuật ion hóa va chạm điện từ (Electron Impact ionization)

Kĩ thuật ion hóa hóa học (Chemical ionization)

Kĩ thuật ion hóa điện trường (Field ionization)

Kĩ thuật bắn phá nhanh nguyên tử (Fast Atom Bombardment)

0 ;

Kĩ thuật phàn hâpthụ và ion hoábăng tia laser

Kĩ thuật ion hóa phun sương điện (Electron Spray Ionization):

Kĩ thuật ion hóa hóa học ở áp suất khí quyến (APCI - Atmospheric pressure chemical ionization)

Kĩ thuật ion hóa ánh sáng ờ áp suất khí quyên (APP1 - Atmospheric PressurePhotoionization)

Kĩthuật ion hóa phun sương điện (Electron Spray Ionization): ESI là một kỹ thuậtion hóa được img dụng cho nhùng hợp chất không bền nhiệt, phân cực có khốilượng phân tử lớn ESI có khả năngtạo thành những ion đađiện tích (dương hoặc

âm tùythuộc vào áp cực điện the), được xem là kỹ thuật ion hóa êmdịuhơn APC1,thích họp cho phân tích các hợp chất sinh học như protein, peptide, nucleotide hoặc các polyme công nghiệp nhưpolythylen glycol Trong ESI, tại đầu ống dần mao quàn, dưới ảnh hưởngcủa điện thế caovà sự hồ trợ của khí mang,mẫu được phun thành nhũnghạt sươngnho mang tích điện tại bề mặt Khí ở xung quanh các giọt này tạo nhiệt năng làm bay hơi dung môi ra khói giọt sương, khi đó, mật độ điện tích tại be mặt hạt sương gia tăng Mật độ điện tíchnàytăng đến một điếm giớihạn(giới hạn ổn định Rayleigh) đốtừ đó hạt sươngphânchia thành nil ừng hạt nhỏhơn vì lực đẩy lúc này lớnhơn sức căng bồ mặt Quá trinh này được lặp lại nhiềulần đế hình thành nhữnghạt rất nhò.Từ những hạtrấtnhỏ mang điện tích caonày các ion phân tích được chuyển thành thể khíbời lực đẩy tĩnh điện sau rồisau đó đivào bộ phân tích khối

> Bộ phận phân tích khôi (mass analyzer)

Các ion hình thành ơ nguồn ion hoá cókhối lượng m vàđiện tích z (tỷ số m/z được gọi là số khối) sẽđivào bộ phậnphântíchkhối.Bộ phậnphân tích khối đượccoilàquả tim củamáy khối phổ, cónhiệm vụtách các ion cósố khốim/z khác nhau thànhtừng phần riêngbiệt nhờ tác dụngcủa từ trường, điện trườngtrước khi đen đến bộ phận phát hiện vàxừlý số liệu Có thể phânbộphântích khối thành 4 loại: Bộ phân

tích từ; bộ phân tích tứ cực; bộ phân tích thờigian bay; bộphân tíchcộng hưởng ion cyclotron.

Bộ tứ cực (quadrupole): Gồm có 4 cực băng kim loạiđặt song song và sát nhau Có một khoảng không giữa 4 cực để các ion bay qua Dòng điện một chiều (DC) và điện thếxoay chiều cao tần đượcđặtvào từng cặp đối diện của tứcực (Hình 1.7)

IONS ARE

FORMED IN

API SOURCE

QO LENS TRANSPORTS IONS TO Q1 PARENT MASS ANALYZER

Q1 MASS ANALYZER

IS SET TO PASS ONLY PARENT IONS OFASINGLEM/Z

TO 02 COLLISION CELL

PARENT IONS ENTER 02 COLLISION CELL

& COLLIDE WITH ARGON GAS

Q3 PRODUCT MASS ANALYZER

IS SET TO PASS ONLY PRODUCT IONS OF A SINGLE

M / z TO THE DETECTOR

DETECTOR ION

7.4.6 Một sổ thông số đặc trung của phô khói lượng và ý nghĩa,

ỉ.4.6 ì Phố đồ

Cách biểu diễn phố khối lượng thông thường nhất làdùng các vạch thẳng đứng có

độ cao tì lệ với cường độvà có vị trí trên trục nằm ngang (trục hoành) tương ứngvới ti số m/z củamỗi ion Cường độ chi ra trên trục thẳng đứng(trục tung) là cường

Hình 1.7 Phố khối của chloramphenicol (MW = 323.129)

7.4.6.2 Độ phân giai cũa phô khôi

Độ phân giải là khả năngtách 2 số khối liền nhau M và M + AM Độ phân giải R cùa MS đượctính theo công thức: R =

Neu R càng lớn thì Mvà M +AM cànggần nhau, nghĩa là nếu máy có R càng lớnthì cóthểphân biệt các hạt có khối lượng càng gần nhau

Độ chính xác phốkhối là đại lượng đo mức độ chênh lệch giữa số khốithựcnghiệm củaphântử và khối lượng thực:

Ám = nheal — ntmeasured

Độchính xác của phổ khối thườngđược biểu thị bằnggiátrị ppm:

ppm = 1 o6 X Am hnmeasured

Giá trị độchính xác phô khối có mối quan hệ với giá trị độphân giải Một thiêtbị

có độ phân giải thấp thì không thế có độ chính xácphố khối cao được

1.4.6.4 Tính chọn lọc

Đối với sắc ký khối phô Sử dụng các phương pháp xác nhận (confirmation method)

là một cách rất tốt đế đảm bảo tính đặc hiệu của phương pháp Hội đồng châu Âu quy định cách tính điểm IP (điếm nhận dạng - identification point) đối với các phương pháp khác nhau để khẳng định chắc chắn sự có mặt của một chất Cách tính điểm IP đối với các kỹ thuật khối phổ khác nhau được quy định như sau:

Bàng 1.3 Quan hệ giữa các kỹ thuật khối phổ và số điểm IP đạt được

Kỹ thuật khối phổ Số điểm IP đạt được vói 1 ion

Bảng 1.4 Ví dụ về sổ điếm 1P đạt được đổi với các kỹ thuật khối p lố khác nhau

GCMS (EI hoặc Cl) hai dẫn 2 (dc A) + 2 (dc B) 4xuất

GC-MS-MS 2 ion mẹ, mồi ion mẹ có 1 ion con 5

LC-MS-MS 2 ion mẹ, mỗi ion mẹ có 1 ion con 5LC-MS-MS-MS 1 ion mẹ, 1 ion con và 2 ion cháu 5.5

1.4.6.5 Khoang tuyến tính và đường chuân

Đôi với hâu hêt các phương pháp định lượng, cân phải thực hiện việc xác định khoảng tuyến tính Việc xác định khoáng tuyến tính thường được khảo sát bắt đầu

từ giới hạn định lượng (điểm thấp nhất) và kết thúc là giới hạn tuyến tính (điểm cao nhất) Nói chung, để xác^định khoảng tuyến tính cần khoáng 10 (tối thiểu là 6) nồng

độ khác nhau Xác định các giá trị đo được y theo nông độ X (lặp lại 2 lân lây giá trị trung bình) Neu sự phụ thuộc tuyến tính, ta có khoảng khảo sát đường biếu diễn là một phương trình:

y = ax + bTrong đó: a: giá trị độ dốc slope

b: giá trị hệ số chặn intercept

0 , Ẵ

Một phương pháp rât hữu ích trong phân tích, đặc biệt trong phân tích hiện đại là sử dụng nội chuẩn Nội chuẩn được thêm vào dung dịch chuẩn đe đo máy, với nồng độ

phù hợp và giống nhau (Cis) Vẽ đường cong phụ thuộc giữa tỷ lệ tín hiệu chất ngoại chuẩn chia cho nội chuẩn (trực tung y) phụ thuộc vào nồng độ ngoại chuẩn (trục hoành x) Tính các hệ số hồi quy (a, b trong phương trình hồi quy y = ax + b)

hệ sổ tương quan (R) tương tự như trên

Hệ sổ hồi quy tuyến tính (R): Chi tiêu đầu tiên của một đường chuẩn đạt yêu cầu là

hệ sổ tương quan hồi quy (Coefficient of coiTelation) R phải đạt theo yêu cầu sau:

đế xác định LOQ, phụ thuộc vào tùng phương pháp cụ thể mà lựa chọn cho phù hợp Việc xác định LOQ cần tính đến các yếu tố ảnh hương trong mầu phân tích, do đó

cần thực hiện trên nền mầu thật LOQ trong nhiẹu trường hợp có thể là điếm thấp nhất cùa khoảng tuyến tính.

XTrong đó:

SD: Độ lệch chuẩnn: Sổ lần thí nghiệmXịt Giá trị tính được cua lần thứ nghiệm thứ “i”

X: Giá trị trung bình cua các lần thư nghiệmBâng 1.5 Độ lặp lại tối đa chấp nhận tại các nồng độ khác nhau theo AO AC

độ là mức thấp, trung bình và cao trong khoảng nồng độ làm việc Theo quy định của hội đồng châu Âu đối với các chì tiêu an toàn (các chỉ tiêu thuộc nhóm độc, có quy định giới hạn cho phép.) thêm chuẩn vào mẫu trắng ở ba mức nồng độ tại 0,5 lần, 1 lần và 2 lần giới hạn cho phép (MRL) [60],

Công thức tính

HW) = m-spike v Ifi xioo

spike

cm: hàm lượng chất có sẵn trong mẫu (trung bình của 3 mẫu thực hiện lặp lại)

Bảng 1.6 Độ thu hồi chấp nhận ở các nồng độ khác nhau (theo AOAC)

Bàng 1.7 Độ thu hồi theo quy định 2002/657/EC của Châu Âu

Khi thao tác với chế độ scan,MS sẽ nhận đượctất cã các mãnh ion đế cho phổ đồ toàn ion đối với tất cảcác chất trongsuốt quá trinh phân tích Thườngdùngđể nhận danh hayphân tíchkhi chất phân tích có nồngđộ đủ lớn Đối vớiMS tứ cực chập

ba, chế độ Full scan MS thường được lựa chọnđể khao sátion mẹ, che độFull scan

MS/MS quét tất cảcác ion con tạo thành thường được sử dụng để xác định ion conchotínhiệu ổn địnhvàbồn nhất