Xác Định Đồng Thời Amaranth Và Ponceau 4R Trong Mẫu Nước Giải Khát Bằng Phương Pháp Von-Ampe Hòa Tan Hấp Phụ.pdf

Việc xác định đồng thời ponceau 4R và amaranth trong thực phẩm là cần thiết để đảm bảo tuân thủ luật pháp và xây dựng các phương pháp phân tích có độ nhạy cao, thực tế và thuận tiện hơn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Mùa Xuân

XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI AMARANTH VÀ PONCEAU 4R TRONG MẪU NƯỚC GIẢI KHÁT BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA

TAN HẤP PHỤ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2023

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Mùa Xuân

XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI AMARANTH VÀ PONCEAU 4R TRONG MẪU NƯỚC GIẢI KHÁT BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA

TAN HẤP PHỤ

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 8440112.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS Nguyễn Thị Kim Thường

Hà Nội – Năm 2023

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của

quý thầy cô, gia đình và bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi đến PGS.TS

Nguyễn Thị Kim Thường lời cảm ơn chân thành, với tri thức và tâm huyết của mình,

cô đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu Đồng thời, cô đã luôn tận tình hỗ trợ, hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Phòng Sau đại học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Khoa Hóa nói chung và trong Bộ môn Phân tích nói riêng đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài

Cuối cùng tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình, và bạn bè gần xa đã khuyến khích, động viên, chia sẻ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng 12 năm 2023

Nguyễn Mùa Xuân

1.1.3 Graphit oxit (GrO) và graphen oxit (GO) 5

1.1.4 Graphen oxit dạng khử (rGO) 7

1.2 Tổng quan về phẩm màu thực phẩm 9

1.2.1 Khái niệm 9

1.2.2 Phân loại phẩm màu thực phẩm 9

1.2.3 Ảnh hưởng của phẩm màu tổng hợp đối với sức khỏe con người 10

1.3 Tổng quan về phẩm màu amaranth 10

1.5.2 Phương pháp quang phổ 16

1.5.3 Phương pháp điện hóa 17

Chương 2: THỰC NGHIỆM 20

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 20

2.2 Đối tượng nghiên cứu 20

2.3 Nội dung nghiên cứu 20

2.4 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất 20

2.4.1 Thiết bị 20

2.4.2 Dụng cụ 21

2.4.3 Hóa chất 21

2.5 Phương pháp nghiên cứu 22

2.5.1 Phương pháp Hummers cải tiến tổng hợp vật liệu graphen oxit 22

2.5.2 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của vật liệu 23

2.5.3 Phương pháp Von-ampe 25

2.5.4 Chuẩn bị điện cực 26

2.5.5 Quy trình xử lý mẫu thực 27

2.6 Đánh giá các thông số phân tích 27

2.6.1 Xây dựng đường chuẩn 27

2.6.2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 28

2.6.3 Độ lặp lại (độ chụm) của phương pháp 28

2.6.4 Độ thu hồi (độ đúng) của phương pháp 28

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 Nghiên cứu tổng hợp graphen oxit và graphen oxit dạng khử 30

3.1.1 Tổng hợp graphen oxit dạng khử bằng phương pháp điện hóa 30

3.2 Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện biến tính điện cực 35

3.2.1 Lựa chọn điện cực làm việc 35

3.2.2 Khảo sát số vòng biến tính điện cực 36

3.3 Nghiên cứu đặc tính điện hóa của amaranth và ponceau 4R bằng phương pháp von-ampe vòng 38

3.3.1 Đặc tính điện hóa của amaranth và ponceau 4R 38

3.3.2 Khảo sát tốc độ quét thế 40

3.4 Tối ưu các điều kiện xác định đồng thời amaranth và ponceau 4R 41

3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH 41

3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của thế hấp phụ (Ead) 43

3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ (tad) 45

3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quét (v) 46

3.4.5 Khảo sát ảnh hưởng của biên độ xung 48

3.4.6 Khảo sát ảnh hưởng của các phẩm màu khác 49

3.5 Đánh giá phương pháp 52

3.5.1 Xây dựng đường chuẩn 53

3.5.2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 56

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể graphit 3

Hình 1.2 Các dạng cấu trúc thù hình của graphen 4

Hình 1.3 Sơ đồ tổng hợp và bóc tách GrO trong dung môi nước bằng siêu âm 5

Hình 1.4 Hình ảnh minh họa mảng graphen oxit 6

Hình 1.5 Công thức cấu tạo của amaranth 11

Hình 1.6 Công thức cấu tạo của ponceau 4R 13

Hình 2.1 Thiết bị phân tích điện hóa Metrohm - Autolab 21

Hình 2.2 Quy trình tổng hợp GrO từ G theo phương pháp Hummers cải tiến 23

Hình 3.1 Hình ảnh TEM của vật liệu graphen oxit 30

Hình 3.2 Hình ảnh SEM của vật liệu graphen oxit 31

Hình 3.3 Hình ảnh SEM bề mặt điện cực ERGO/GCE 31

Hình 3.4 Hình ảnh SEM bề mặt điện cực Ag-ERGO/AuE 32

Hình 3.5 Phổ IR của graphen oxit 32

Hình 3.6 Phổ IR của bề mặt điện cực vàng biến tính graphen oxit dạng khử và Ag (Ag-ERGO/AuE) 33

Hình 3.7 Phổ XRD của graphen oxit (a) và graphen oxit dạng khử (b) 34

Hình 3.8 Phổ EDS của bề mặt điện cực vàng biến tính graphen oxit dạng khử và Ag (Ag-ERGO/AuE) 35

Hình 3.9 Các đường DP-AdASV của PNC và AM có nồng độ 10-6 M trong đệm RBS pH = 2,0 sử dụng các loại điện cực khác nhau 36

B-Hình 3.10 Các đường DP-AdASV của PNC và AM có nồng độ 10-6 M trong đệm RBS pH = 2,0 sử dụng điện cực với số vòng biến tính khác nhau 37

B-Hình 3.11 Đường von-ampe vòng biến tính điện cực bằng phương pháp khử điện hóa của GO được phân tán trong nước 37

Hình 3.12 Các đường CV của dung dịch chứa PNC và AM có nồng độ 10-6 M 38

Hình 3.13 Cơ chế oxy hóa của PNC trên bề mặt điện cực Ag-ERGO/AuE 39

Hình 3.14 Cơ chế oxy hóa của AM trên bề mặt điện cực Ag-ERGO/AuE 39

Hình 3.15 Các đường von-ampe vòng ở các tốc độ quét khác nhau 40 Hình 3.16 Đường von-ampe sự phụ thuộc của thế đỉnh píc và cường độ dòng píc vào

Hình 3.17 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH đến cường độ tín hiệu píc (a) và thế đỉnh píc (b) của dung dịch chứa PNC và AM có nồng độ 10-6 M 42 Hình 3.18 Đường von-ampe sự phụ thuộc của thế đỉnh píc và cường độ dòng píc vào thế hấp phụ 43 Hình 3.19 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thế hấp phụ đến cường độ tín hiệu píc 44 Hình 3.20 Đường von-ampe sự phụ thuộc của thế đỉnh píc và cường độ dòng píc vào thời gian hấp phụ 45 Hình 3.21 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến cường độ tín hiệu píc 46 Hình 3.22 Đường von-ampe sự phụ thuộc của thế đỉnh píc và cường độ dòng píc vào tốc độ quét 47 Hình 3.23 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tốc độ quét đến cường độ tín hiệu píc 48 Hình 3.24 Đường von-ampe sự phụ thuộc của thế đỉnh píc và cường độ dòng píc vào biên độ xung 49 Hình 3.25 Đường von-ampe ảnh hưởng của carmoisine, allura red và briliant blue đến thế đỉnh píc và cường độ dòng píc của AM và PNC 50 Hình 3.26 Các đường DP-AdASV và phương trình hồi quy tuyến tính giữa tín hiệu và nồng độ của các chất tương ứng AM (a,c) và PNC (b,d) 53 Hình 3.27 Các đường DP-AdASV của AM và PNC ở các nồng độ thêm chuẩn đồng thời khác nhau (a); Các đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan giữa IP

và nồng độ của AM và PNC (b) 56 Hình 3.28 Các đường DP-AdASV của AM và PNC trong cùng 1 ngày 58 Hình 3.29 Đường DP-AdASV thêm chuẩn AM trên nền mẫu trắng 59 Hình 3.30 Các đường hồi quy tuyến tính của đường chuẩn AM đo trong nước cất và đo trong nền mẫu trắng 59 Hình 3.31 Đường DP-AdASV thêm chuẩn PNC trên nền mẫu trắng 60 Hình 3.32 Các đường hồi quy tuyến tính của đường chuẩn PNC đo trong nước cất và đo trong nền mẫu trắng 61

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tổng hợp các công trình nghiên cứu khử GO từ 2018 đến 2022 8 Bảng 1.2 Các phương pháp điện hóa xác định PNC và/hoặc AM 18 Bảng 3.1 Giá trị Ep và Ip ở các tốc độ quét khác nhau của AM và PNC 40 Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH tới thế đỉnh píc và cường độ dòng píc 42 Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thế hấp phụ tới thế đỉnh píc và cường độ dòng píc 44 Bảng 3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ tới thế đỉnh píc và cường độ dòng píc 46 Bảng 3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng tốc độ quét tới thế đỉnh píc và cường độ dòng píc 47 Bảng 3.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng biên độ xung tới thế đỉnh píc và cường độ dòng píc 49 Bảng 3.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các phẩm màu khác tới AM và PNC 50 Bảng 3.8 Các điều kiện thích hợp để xác định AM và PNC bằng phương pháp DP-AdASV sử dụng điện cực Ag-ERGO/AuE 52 Bảng 3.9 Kết quả đo cường độ dòng píc của AM và PNC ở nồng độ thêm chuẩn riêng lẻ khác nhau theo phương pháp DP-AdASV 54 Bảng 3.10 Kết quả xử lí số liệu đường chuẩn AM và PNC bằng phần mềm Minitab 54 Bảng 3.11 Kết quả đo cường độ dòng píc của AM và PNC ở nồng độ thêm chuẩn đồng thời khác nhau theo phương pháp DP-AdASV 55 Bảng 3.12 LOD, LOQ của phương pháp DP-AdASV sử dụng điện cực Ag-ERGO/AuE 56 Bảng 3.13 Kết quả đo độ lặp lại trong 1 ngày của phương pháp DP-AdASV 57 Bảng 3.14 Kết quả đo độ tái lặp trong 3 ngày khác nhau của phương pháp DP-AdASV 58 Bảng 3.15 Kết quả đo độ thu hồi của AM 60 Bảng 3.16 Kết quả đo độ thu hồi của PNC 61 Bảng 3.17 Kết quả xác định hàm lượng AM và PNC trong các mẫu nước giải khát bằng phương pháp DP-AdASV và phương pháp HPLC 62

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AdASV Adsorptive anodic stripping

voltammertry

Von – ampe hòa tan hấp phụ

anot

B-RBS Britton - Robinson Britton - Robinson

EGPE Expanded graphite paste

electrode Điện cực dán graphit

ERGO/GCE

Electrochemical reduced graphene oxide on glassy

electrode

Điện cực vàng biến tính bằng graphen oxit dạng khử

FLD Fluorescence detector Detector huỳnh quang GCE Glassy carbon electrode Điện cực than gương

HMDE Hanging mercury drop

electrode Điện cực giọt thủy ngân treo HPLC High performance liquid

chromatography Sắc ký lỏng hiệu năng cao

JECFA The Joint FAO/WHO Expert Ủy ban Chuyên gia chung của

Additives (JECFA) phẩm

LOQ Limit of quantitation Giới hạn định lượng

SV Stripping voltammertry Von – ampe hòa tan UV – Vis Ultraviolet–visible

spectroscopy

Phương pháp quang phổ hấp

thụ phân tử

MỞ ĐẦU

Trong các phương pháp phân tích điện hóa nói chung và phương pháp ampe hòa tan (SV) nói riêng là phương pháp có nhiều ưu điểm như: độ nhạy, độ chính xác, tính chọn lọc cao với giới hạn phát hiện thấp, chi phí thiết bị và chi phí phân tích thấp Do đó, thích hợp cho việc xác định trực tiếp và đồng thời một số hợp chất hữu cơ [22], [59], [71], [84] Đặc biệt là trong các đối tượng mẫu như: mẫu nước tiểu và huyết thanh [55], trong môi trường nước [82], trong các mẫu dược phẩm [39] và thực phẩm [79], … Các điện cực làm việc (WE) thường dùng trong phương pháp SV là điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE), điện cực giọt thủy ngân tĩnh (SMDE) hoặc điện cực màng thủy ngân (MFE) Loại điện cực này cho độ lặp lại tốt, tuy nhiên do độc tính cao của thủy ngân nên nhiều nghiên cứu đang tập trung tìm kiếm và phát triển các loại điện cực khác thay thế Các WE khác nhằm thay thế điện cực thủy ngân như điện cực vàng, điện cực platin, điện cực màng bismuth, điện cực màng bạc, điện cực biến tính…

von-Điện cực biến tính dễ chế tạo, có độ nhạy và độ lặp lại cao, không độc hại với môi trường, chi phí có thể chấp nhận được, phù hợp với điều kiện các phòng thí nghiệm ở Việt Nam Điện cực biến tính với graphen oxit có những tính chất ưu việt của graphen như: trơ về mặt hóa học, độ bền cơ học lớn (gấp hàng trăm lần so với thép), độ dẫn điện và nhiệt cao, … [15, 85] Trong một vài năm gần đây, nhiều công trình đã nghiên cứu chuyển dạng graphen oxit thành graphen oxit dạng khử (Reduced Graphene Oxide - rGO), tức là loại bỏ một số nhóm chức chứa oxy trong cấu trúc của graphen oxit Quá trình chuyển dạng như vậy có thể được thực hiện bằng các phương pháp như nhiệt, hóa học,… và bằng phương pháp điện hóa (Electrochemically Reduced Graphene Oxide – ERGO) [59, 63] Phương pháp điện hóa là phương pháp được xem là “Phương pháp xanh” và có nhiều ưu điểm [69]: như tiết kiệm về mặt kinh tế và thời gian, thân thiện với môi trường, thực hiện trực tiếp trên bề mặt của

điện cực làm việc nền theo kiểu in situ

Chính từ những ưu điểm như trên, phương pháp khử bằng điện hóa đang là một hướng nghiên cứu mới mà nhiều nhà khoa học nghiên cứu Qua đó cũng cho thấy rằng khả năng áp dụng của vật liệu ERGO được khử trực tiếp trên điện cực nền bằng

phương pháp điện hóa để xác định đồng thời một số hợp chất hữu cơ là rất có tính khả thi trong điều kiện phòng thí nghiệm ở Việt Nam

Phẩm màu thực phẩm là một trong những phụ gia thực phẩm phổ biến nhất hiện nay, chúng được đưa vào thực phẩm nhằm tạo màu sắc đẹp, tăng tính hấp dẫn cho người tiêu dùng chứ hoàn toàn không có giá trị về mặt dinh dưỡng Theo nguồn gốc, phẩm màu thực phẩm được chia làm hai loại chính: tự nhiên và tổng hợp Phẩm màu tự nhiên được làm từ động vật, thực vật (củ nghệ, lá cây, côn trùng…), có độ bền kém, phải dùng với lượng lớn và giá thành khá cao Phẩm màu tổng hợp được tạo ra bằng các phản ứng hóa học, có độ bền cao, dễ sử dụng và giá thành thấp nên được các nhà chế biến thực phẩm ưa chuộng hơn Những thực phẩm có chứa phẩm màu trong danh mục cho phép của Bộ y tế và nằm trong ngưỡng cho phép không gây ảnh hưởng đến sức khỏe người dùng [2] Tuy nhiên nếu sử dụng những phẩm màu không nằm trong danh mục cho phép hoặc quá ngưỡng quy định, sử dụng hóa chất không rõ nguồn gốc, hóa chất bị cấm trong hoạt động sản xuất kinh doanh thực phẩm sẽ rất có hại cho sức khỏe, gây ngộ độc cấp tính, hậu quả lâu dài dẫn đến ung thư [10]

Trong đó phẩm màu ponceau 4R (PNC) và amaranth (AM) tạo màu đỏ dâu cho thực phẩm và nước giải khát được sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, mức độ của chúng phải được kiểm soát chặt chẽ vì chúng có thể gây dị ứng và các bệnh khác ở những người nhạy cảm [10, 61] Do cấu trúc và tính chất tương tự của chúng, việc xác định đồng thời ponceau 4R và amaranth là một thách thức Việc xác định đồng thời ponceau 4R và amaranth trong thực phẩm là cần thiết để đảm bảo tuân thủ luật pháp và xây dựng các phương pháp phân tích có độ nhạy cao, thực tế và thuận tiện hơn để xác định đồng thời, tại chỗ các phẩm màu tổng hợp trong thực phẩm là rất quan trọng để đảm bảo an toàn thực phẩm

Xuất phát từ những vấn đề trên, luận văn này tập trung vào “Xác định đồng

thời amaranth và ponceau 4R trong mẫu nước giải khát bằng phương pháp ampe hòa tan hấp phụ”

von-Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về graphit, graphen, graphit oxit, graphen oxit và graphen oxit dạng khử

1.1.1 Graphit

Graphit (G) hay than chì, được Abraham Gottlob Werner đặt tên vào năm 1789 Trong đó, mỗi nguyên tử cacbon (C) ở trạng thái lai hóa sp2 liên kết cộng hóa trị với ba nguyên tử cacbon bao quanh cùng nằm trong một lớp tạo thành vòng sáu cạnh Những vòng này liên kết với nhau thành một lớp vô tận Sau khi tạo liên kết, mỗi nguyên tử cacbon còn có một electron trên obitan nguyên tử 2p không lai hóa sẽ tạo nên liên kết π với một trong ba nguyên tử cacbon bao quanh Độ dài của liên kết C – C trong các lớp là 1,415 Å và lớn hơn so với liên kết C – C trong vòng benzen (1,390 Å) Liên kết π trong graphit không định chỗ trong toàn lớp tinh thể do đó, graphit dẫn nhiệt và dẫn điện tốt Khoảng cách giữa các lớp (d) là 3,350 Å Như vậy, các lớp trong tinh thể graphit liên kết với nhau bằng lực Van der Waals nên graphit rất mềm và sờ vào thấy trơn Chính vì vậy, các lớp trong graphit có thể trượt lên nhau và tách ra khi có lực tác dụng [21] Mô hình cấu trúc tinh thể graphit được thể hiện trong Hình 1.1

Ô mạng Mô hình liên kết một lớp Hình chiếu bên các lớp

Hình chiếu bằng các lớp Mô phỏng liên kết các ô mạng

Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể graphit

1.1.2 Graphen

Năm 2004, hai nhà vật lý người Nga Novoselov K.S và Geim A tại trường đại học Manchester (Anh quốc) đã tìm ra một phương pháp tạo ra các tấm graphen mỏng chỉ một vài lớp từ graphit Họ sử dụng một phương pháp bóc tách cơ học khá đơn giản đó là sử dụng một loại keo chuyên dụng “Scotch” để liên tục chia mỏng các lớp bột graphit và cuối cùng họ đã thu được những đơn lớp rất mỏng của graphen chỉ vài lớp Sau đó với các thí nghiệm đột phá trong nghiên cứu về graphen, Geim A và Novoselov K.S nhận giải thưởng Nobel vật lý năm 2010 [29, 38]

Graphen là mặt phẳng đơn lớp của các nguyên tử cacbon được sắp xếp chặt chẽ trong mạng tinh thể hình tổ ong hai chiều (2D), và là một khối xây dựng cơ bản cho các vật liệu graphit ở tất cả các kích thước Graphen có thể được cuộn lại sẽ tạo thành dạng thù hình fullerence (0D), hoặc được quấn lại thành dạng thù hình cacbon nanotube (1D), hoặc được xếp chồng lên nhau tạo thành dạng thù hình graphit (3D) (Hình 1.2) [29] Nét điển hình của cấu trúc là sắp xếp các nguyên tử cacbon trên đỉnh các lục giác đều, nằm cách nhau những khoảng nhất định là 1,415 Å và liên kết với nhau bởi những liên kết sp3

Hình 1.2 Các dạng cấu trúc thù hình của graphen Graphen có độ linh động điện tử rất cao vào khoảng 15.000 cm2/V.s ở nhiệt độ phòng Điện trở suất của graphen khoảng 10-6 Ω.cm, là vật chất có điện trở suất

Graphen (cấu trúc 2D)

Fulleren (cấu trúc 0D)

Nanocacbon (cấu trúc 1D)

Graphit (cấu trúc 3D)

thấp nhất ở nhiệt độ phòng [29] Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng to lớn của graphen trong sản xuất các linh kiện điện tử tốc độ cao

Tương tự như bề mặt graphit, bề mặt graphen có thể hấp phụ và giải hấp phụ các nguyên tử và phân tử và nhóm chức khác nhau (ví dụ NO2, NH3, K và OH) Các chất hấp phụ liên kết yếu thể hiện vai trò như các chất cho và nhận và làm thay đổi nồng độ các hạt tải vì thế graphen có tính dẫn điện cao Điều này có thể được khai thác cho các ứng dụng làm cảm biến hóa học [29]

1.1.3 Graphit oxit (GrO) và graphen oxit (GO)

Graphit oxit (GrO) và graphen oxit (GO), xét về cơ bản, đó là các tấm cacbon hai chiều gấp nếp có nhiều nhóm chứa oxy trên bề mặt và ở các biên xung quanh các tấm với độ dày khoảng 1 nm và kích thước hai chiều thay đổi từ vài nanomet đến vài micromet Để phân biệt GrO và GO, có thể thấy được qua Hình 1.3

Hình 1.3 Sơ đồ tổng hợp và bóc tách GrO trong dung môi nước bằng siêu âm Trong Hình 1.3, giai đoạn (1) là quá trình oxy hóa graphit thành graphit oxit (GrO) và tiếp theo là giai đoạn (2) là quá trình bóc tách graphit oxit (GrO) trong dung môi thích hợp trợ giúp bằng siêu âm [44] Khi đó sản phẩm được gọi là graphen oxit (GO) Như vậy, có thể cho rằng GrO và GO có cấu trúc là như nhau, chỉ khác nhau là GO được phân tán trong dung môi thích hợp nhờ sự trợ giúp của siêu âm

Graphit oxit (GrO) là vật liệu được tạo ra từ quá trình oxi hóa graphit, hình thành nên các nhóm chức có chứa oxy, trong đó có 4 nhóm chức chủ yếu là: Hydroxyl, epoxit đính ở trên bề mặt, và cacboxyl, cacbonyl đính ở mép của các đơn lớp (Hình 1.4), nhưng GrO vẫn giữ nguyên dạng cấu trúc lớp ban đầu của graphit

Hình 1.4 Hình ảnh minh họa mảng graphen oxit Trong quá trình tổng hợp graphit oxit (GrO) từ graphit đã hình thành các nhóm chức có chứa oxy mà một phần liên kết sp2 trong mạng tinh thể trở thành liên kết sp3, các điện tích âm của các nhóm chức này đã làm xuất hiện lực đẩy tĩnh điện làm cho graphit oxit dễ dàng phân tán vào trong các dung môi phân cực, nhất là trong dung môi nước để tạo nên các đơn lớp graphen oxit (GO) Cũng vì lý do này mà tính dẫn điện của graphit giảm dần theo quá trình oxi hóa, thậm chí graphen oxit là một chất cách điện Đặc biệt, trong các dung môi phân cực GrO đã được phân tán thành các đơn lớp GO, sau đó chúng được khử bỏ các nhóm chức có chứa oxy khả năng thu được graphen oxit dạng khử (rGO) là rất khả quan Như vậy, chế tạo màng graphen bằng phương pháp hóa học sẽ thông qua việc tổng hợp chất trung gian là graphit oxit Quá trình thực hiện được chia làm hai phần: Tổng hợp graphit oxit và chuyển hóa graphit oxit (GrO) thành graphen oxit (GO) sau đó khử hóa thành rGO

Việc oxi hóa graphit được tiến hành bằng cách sử dụng các tác chất oxi hóa mạnh và điều kiện, thời gian tiến hành phản ứng thích hợp, graphit có thể bị oxi hóa ở các mức độ khác nhau Khi graphit bị oxi hóa, các nối đôi C=C dần bị thay thế bởi các nhóm chức phân cực như: –OH, –COOH, –CHO, nhóm epoxy… Hệ liên hợp của graphit bị phá hủy nên graphit oxit có màu nhạt hơn graphit ban đầu, đồng thời tính dẫn điện, dẫn nhiệt giảm đáng kể Các chất oxy hóa thường dùng là H2SO4 đặc nóng, HNO3, KMnO4, KNO3…Có ba phương pháp chủ yếu để điều chế graphit: phương pháp Brodie [14], phương pháp Hummers [17], phương pháp Staudenmeier [56], trong đó phương pháp Hummers được dùng khá phổ biến Nhưng quá trình này có

những khuyết điểm: mất nhiều thời gian và hiệu suất oxy hóa chưa cao Để cải tiến, các nhà nghiên cứu đã có những điều chỉnh trong quá trình thực hiện, nhưng vẫn dựa trên quá trình oxy hóa cơ bản của Hummers, và các phương pháp này được gọi là Hummers cải tiến (Modified Hummers) [80]

Quá trình tổng hợp graphit oxit bằng phương pháp Modified Hummers được tiến hành từ việc làm yếu lực liên kết Van der Waals giữa các lớp graphit Việc làm yếu lực liên kết Van der Waals giữa các lớp graphit đã tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng oxy hóa dễ dàng diễn ra trên bề mặt của các lớp Tùy thuộc vào các chất oxy hóa đã sử dụng và phương pháp tiến hành mà loại nhóm chức có chứa oxy và số lượng của mỗi loại nhóm tạo thành sẽ khác nhau, do đó mà GrO không có công thức hóa học cụ thể

1.1.4 Graphen oxit dạng khử (rGO)

Do trong cấu trúc của GrO và GO có các nhóm chức chứa oxy nên độ dẫn điện của GrO và GO rất thấp, thường được mô tả như một chất cách điện Độ dẫn điện thấp là điểm hạn chế khi áp dụng trong lĩnh vực cảm biến, đặc biệt trong cảm biến điện hóa Chính vì độ dẫn điện kém dẫn tới quá trình trao đổi điện tử của các chất phân tích trên bề mặt điện cực biến tính với GrO hoặc GO bị hạn chế và do đó, cường độ dòng đo được rất nhỏ hoặc/và không xác định được Khi áp dụng trong phương pháp von-ampe hòa tan sẽ không xuất hiện đỉnh hòa tan

Để tăng tính ứng dụng của vật liệu GO trong cảm biến điện hóa cần phải loại bỏ các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt của GO Quá trình này được gọi là quá trình khử GrO hoặc/và GO Vật liệu GO bị khử 1 phần thành các tấm giống graphen và thường được xem là một loại graphen có nguồn gốc hóa học vì vậy được gọi là graphen oxit dạng khử (reduced graphene oxide - rGO) Có nhiều phương pháp để thực hiện quá trình khử như là phương pháp khử nhiệt [63], quang hóa [23], vi sóng [58], điện hóa [41, 66]

Các phương pháp khử hóa học, thủy nhiệt, vi sóng cho lượng sản phẩm tương đối lớn và độ dẫn điện cao, có thể lên đến 2,02.104 S/m [13] Mặt khác, các phương pháp này cũng có nhiều hạn chế như quy trình phức tạp, tiêu tốn năng lượng, thải nhiều

chất độc hại ảnh hưởng môi trường và không kiểm soát được sản phẩm để biến tính điện cực So với phương pháp khử bằng hóa học, phương pháp khử bằng điện hóa có thể coi là phương pháp xanh, thân thiện với môi trường và có ưu thế sử dụng hơn

Phương pháp điện hóa để khử GO thành graphen oxit dạng khử ERGO là ampe vòng (Cyclic Votammetry – CV) Các kết quả thực nghiệm cho thấy rằng đã thành công tổng hợp ERGO bằng phương pháp điện hóa [6] và sử dụng AuE biến tính với ERGO có thêm Ag xác định đồng thời ponceau 4R và amaranth bằng phương pháp von-ampe hòa tan hấp phụ

von-Bảng 1.1 Tổng hợp các công trình nghiên cứu khử GO từ 2018 đến 2022

Kiểu WE GO/Dung

(mV/s)

Chất xác định

Tài liệu tham khảo ERGO-

Ag/GCE

GO/H2O (0,5 mg/mL)

1 mL GO/ AgNO3

0,5 mM, pH 5,0

0 đến –

3, 4- Dihydrox

yphenyla lanine

[64]

ERGO/ AuE

GO/H2O (1,0 mg/mL)

PBS, pH 7,0

0 đến –

MnO2ERGO/

NRs-GCE

GO/H2O (1,0 mg/mL)

PBS, pH

TiO2/ ERGO/

GCE

GO/H2O (20,0 mg/mL)

PBS, pH

-Ponceau 4R và tartrazine

[57] AuNPs/

ERGO/ SPE

GO/H2O (10,0 mg/mL)

PBS, pH 4,0

0,1 M Na2SO4

ERGO/ AuNPs/ GCE

3 mg GO/ Naf:Et

(1:10)

PBS, pH 6,0

–0,4 đến

α-Fe2O3ERGO/ GCE

-α-Fe2O3GO (3,0 mg/mL)

-PBS, pH 7,0

0 đến

1.2 Tổng quan về phẩm màu thực phẩm

1.2.1 Khái niệm

Theo TCVN, phẩm màu thực phẩm là những chất không được coi là thực phẩm hay một phần chủ yếu của thực phẩm, không có giá trị dinh dưỡng, được chủ động cho một phần nhỏ vào thực phẩm nhằm duy trì, cải thiện màu sắc, tăng tính hấp dẫn của sản phẩm đối với người tiêu dùng [3]

1.2.2 Phân loại phẩm màu thực phẩm

Có hai cách để phân loại phẩm màu thực phẩm, hoặc theo tính chất hoặc theo nguồn gốc:

- Theo tính chất, phẩm màu được chia thành 3 loại: phẩm màu có tính kiềm, phẩm màu có tính axit, phẩm màu trung tính

- Theo nguồn gốc, phẩm màu được chia thành 2 loại chính:  Phẩm màu tự nhiên: là các chất được chiết xuất ra hoặc chế biến từ các nguyên liệu hữu cơ (thực vật, động vật) có sẵn trong tự nhiên Ví dụ Caroten tự nhiên được chiết xuất từ các loại quả có màu vàng, Curcumin được chiết xuất từ củ nghệ, màu Caramen được chế biến từ đường, màu xanh từ lá dứa, màu tím có thể dùng lá cẩm Các loại màu có nguồn gốc tự nhiên thường không gây hại mà còn cung cấp các chất dinh dưỡng tốt cho sức khỏe Tuy nhiên, nhóm phẩm màu tự nhiên có nhược điểm là độ bền kém và phải sử dụng với lượng lớn nên giá thành sản phẩm cao [34]

 Phẩm màu tổng hợp hóa học: là các chất phẩm màu được tạo ra từ các phản ứng hóa học như amaranth (đỏ), brilliant blue (xanh), sunset yellow (vàng cam)… Các phẩm màu tổng hợp thường đạt độ bền cao, màu sắc đẹp, chỉ cần một lượng màu nhỏ cũng đã đạt được màu cho sản phẩm theo yêu cầu, nhưng chúng có thể gây ngộ độc nếu dùng loại không nguyên chất, không được phép sử dụng trong thực phẩm… Các loại thực phẩm thường sử dụng phẩm màu tổng hợp là các loại mứt, kẹo dẻo, thạch rau câu, hoa quả đóng hộp, sữa chua, sữa hoa quả, kem, nước giải khát, nước tương, nước sốt, bánh cốm, bánh su sê… Nếu là sản phẩm công nghiệp được sản xuất bởi một công ty chế biến thực phẩm, theo quy định trên bao bì sẽ phải ghi rõ các phụ gia sử dụng, trong đó có các phẩm màu [20]

1.2.3 Ảnh hưởng của phẩm màu tổng hợp đối với sức khỏe con người

Ngày nay người ta đã sản xuất ra được hàng trăm loại màu tổng hợp khác nhau nên việc sử dụng các chất màu thảo mộc dần bị thay thế bởi các chất màu tổng hợp có độ bền màu và hiệu quả cao, ổn định với ánh sáng, oxy thuận lợi cho việc sử dụng với chi phí thấp Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây đã cho thấy rằng nhiều loại phẩm màu thực phẩm này có thể còn gây ra những tác hại vô cùng nghiêm trọng đến sức khỏe con người [10]

Các phẩm màu tổng hợp hóa học không có lợi về mặt dinh dưỡng và có khả năng gây ra những biến đổi bất thường ở trẻ Một số nghiên cứu cho thấy thực phẩm chứa phẩm màu tổng hợp có thể khiến trẻ thay đổi về thể chất và tinh thần, gây ra chứng hiếu động thái quá và một số phản ứng dị ứng nguy hiểm [16] Sự ảnh hưởng của phẩm màu đến sức khỏe diễn ra từ từ Vì vậy, mức độ ảnh hưởng rất khó phát hiện, về lâu dài, việc tích tụ phẩm màu trong cơ thể có thể dẫn đến ung thư [31] Việc điều trị do ngộ độc phẩm màu cũng không hề đơn giản

Ngoài ra một số phản ứng sinh ra do nhạy cảm với phẩm màu trong thực phẩm, bao gồm: các vấn đề hô hấp, bệnh hen, bệnh suyễn, viêm mũi, viêm xoang…; các vấn đề về da - chứng phát ban, nổi mụn, ngứa và sung; dị ứng và tính mẫn cảm, một số triệu chứng chung bao gồm: nhức đầu, tiêu chảy, rối loạn dạ dày [26, 33]…

Vì vậy, cũng như hầu hết các nước trên thế giới, Bộ Y tế đã ban hành thông tư số 24/2019/TT-BYT Quy định về quản lý và sử dụng phụ gia thực phẩm [2] nhằm đảm bảo an toàn đối với sức khỏe con người

1.3 Tổng quan về phẩm màu amaranth

1.3.1 Tính chất hóa học

Amaranth chủ yếu gồm trisodium 2,7-naphthalenedisulfonate và một số chất màu phụ cùng với các chất không màu khác như natri clorua hoặc natri sulfat [4]

3-hydroxy-4-(4-sulfonato-1-naphthylazo) Tên hóa học: trisodium;3-hydroxy-4-(4-sulfonatonaphthalen-1-yl) diazenyl naphthalene-2,7- disulfonate

- Các tên gọi khác: FD&C Red số 2, E123, CI Food Red 9, Acid Red 27,

1.3.3 Tính chất sinh học

Việc sử dụng thuốc nhuộm AM có thể gây viêm mũi (sổ mũi), nổi mề đay (mẩn ngứa) Amaranth ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của gan và thận, có hại đến chức năng sinh sản của con người Phẩm màu AM đã được chứng minh là có thể gây ra bệnh hen suyễn, chàm và tăng động cũng như các phản ứng dị ứng, tương tự như phát ban cây tầm ma, ở những bệnh nhân hen [48] Phẩm màu AM chống chỉ định tuyệt đối với những người

mẫn cảm với aspirin cũng như trẻ em, gây ra các hành vi hiếu động của trẻ [49, 60]

Cũng có thông tin cho rằng AM có thể gây quái thai (dị tật bẩm sinh) và dị tật tim ở thai nhi, đó là kết quả của nhiều nghiên cứu chỉ ra mối liên hệ với bệnh ung thư ở động vật thí nghiệm cũng như dị tật bẩm sinh, thai chết lưu, vô sinh và thai chết sớm [61] Trong mọi trường hợp, khuyến cáo hạn chế ăn thực phẩm có chứa chất phụ gia AM, cũng như loại trừ hoàn toàn thực phẩm có phẩm màu AM khỏi chế độ ăn của phụ nữ có thai và trẻ em

1.3.4 Ứng dụng

Amaranth có thể được sử dụng làm màu thực phẩm trong đồ uống có cồn, rượu nho đen, đồ uống có hương vị, thủy sản và sản phẩm thủy sản lên men hoặc đóng hộp, kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai đóng hộp được bảo quản hoàn toàn Mặc dù vậy, xét đến tính độc hại của AM theo quyết định 3742/2001/QĐ-BYT liều lượng hàng ngày chấp nhận được (ADI) mà không gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe là 0-0,5 mg/kg trọng lượng cơ thể mỗi ngày [1, 61] và mức sử dụng tối đa trong phụ gia thực phẩm là 50 mg/kg theo thông tư 24/2019/TT-BYT [2]

1.4 Tổng quan về phẩm màu ponceau 4R

1.4.1 Tính chất hóa học

Ponceau 4R thuộc nhóm monoazo, chủ yếu gồm trinatri sulfonato-1-naphtylazo)-6,8-naphthalendisulfonat và một số chất màu phụ cùng với các chất không màu khác như natri clorua và/hoặc natri sulfat [5]

d-2-hydroxy-1-(4 Tên hóa học: Trinatri – 2 – hydroxyl – 1 - (4 – sulfon – 1 – naphthylazo) – 6,8 – naphthalendisulfona

- Các tên gọi khác: cochineal red A, Cl food red 7, new coccine - Công thức phân tử: C20H11N2Na3O10S3

- Khối lượng phân tử: 604,5 g/mol - Công thức cấu tạo:

Hình 1.6 Công thức cấu tạo của ponceau 4R

1.4.2 Tính chất vật lý

Ponceau 4R E124 là phẩm màu thực phẩm azo tổng hợp tạo màu đỏ cho thực phẩm, thường ở dạng bột hoặc hạt màu đỏ Độ tan của PNC trong nước là 80 mg/mL, trong metyl cellosolve (monometyl ete của etylen glycol) là 80 mg/mL, trong etanol là 0,9 mg/mL Từ góc độ công nghệ thực phẩm, PNC ổn định với ánh sáng, nhiệt và axit nhưng nhạt dần khi có axit ascorbic và SO2 Chất tạo màu này được sản xuất bằng cách kết hợp axit naphthionic được diazo hóa thành axit G (axit 2-naphthol-6,8-disulfonic), sau đó là sự chuyển đổi sản phẩm nối thành muối trinatri Ponceau 4R có thể được chuyển thành dạng hồ nhôm (là chất màu giả) tương ứng trong điều kiện hòa tan chất tạo màu trong môi trường nước cùng với nhôm hydroxit ở dạng muối nhôm [5]

1.4.3 Tính chất sinh học

Ủy ban Chuyên gia chung của FAO/WHO (Food and Agriculture Organization /World Health Organization) về phụ gia thực phẩm (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives - JECFA) đã đánh giá độc tính của ponceau 4R nhiều lần, gần đây nhất là vào năm 2011 Liều lượng hàng ngày có thể chấp nhận được (ADI) là 0–4 mg/kg thể trọng/ngày được thiết lập vào năm 1983 và được xác nhận vào năm 2011 dựa trên mức độ tác dụng phụ không quan sát được là 375 mg/kg thể trọng/ngày đối với tác dụng phụ trên thận trong một nghiên cứu dài hạn trên chuột và sử dụng hệ số an toàn 100 lần [10] Trong các nghiên cứu trên động vật trong phòng thí nghiệm, ponceau 4R kém hấp thụ ở đường tiêu hóa, nơi nó bị khử kỵ khí bởi hệ vi sinh vật, với mức độ nhỏ của các chất chuyển hóa thu được được hấp thụ một cách có hệ thống Ponceau 4R không

tích tụ trong bất kỳ mô nào Ponceau 4R đã được JECFA kết luận là không gây ung thư, gây độc cho gen, gây độc cho thần kinh hoặc gây độc cho sinh sản hoặc phát triển [65]

1.4.4 Ứng dụng

Ponceau 4R được phép sử dụng trong nhiều loại thực phẩm bao gồm đồ uống có hương vị không cồn, bánh kẹo, kem và mù tạt với mức tối đa cho phép là 50 mg/ L Mức độ cao nhất được phép tạo màu cho thực phẩm đối với đồ trang trí và lớp phủ, nước sốt, sản phẩm thay thế cá hồi, trứng cá muối, thủy sản,… với lượng 500 mg/kg thực phẩm [2, 3] Dữ liệu từ ngành thực phẩm cho thấy ponceau 4R thường được sử dụng ở mức gần với mức tối đa cho phép Đối với người lớn, mức phơi nhiễm điển hình nằm trong khoảng 0,4–1,1 mg/kg bw/ngày (có nghĩa là tiếp xúc mức độ cao), trong khi trẻ em có mức phơi nhiễm cao hơn do trọng lượng cơ thể thấp hơn trong khoảng 0,3–6,7 mg/kg bw/ngày [40]

1.5 Các phương pháp xác định đồng thời amaranth và ponceau 4R

Hiện nay, các nhà khoa học đã phát triển được một số phương pháp xác định được lượng amaranth và ponceau 4R có trong một số những sản phẩm có liên quan như phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC), phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử, phương pháp cực phổ và von-ampe hòa tan… Những phương pháp này luôn có cho mình những ưu điểm và nhược điểm riêng

1.5.1 Phương pháp sắc kí

Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) là phương pháp có độ nhạy cao đã được phát triển trong việc xác định phẩm màu trong mẫu thực phẩm và mỹ phẩm Có thể phân tách xác định PNC và AM tốt, tuy nhiên quá trình xử lý mẫu khá

phức tạp, tốn nhiều dung môi nên chi phí phân tích cao và ảnh hưởng tới môi trường

Năm 2008, tác giả Narumol Vachirapatama và các cộng sự đã xác định bảy loại thuốc nhuộm tổng hợp (amaranth, ponceau 4R, sudan red 1, tartrazine, sunset yellow FCF, fast green FCF và brilliant blue FCF) bằng phương pháp HPLC sử dụng cột RP - C18, detector UV – Vis với các bước sóng lần lượt là 429, 484, 488, 509, 521, 623 và 633 nm cho tartrazine, sunset yellow FCF, sudan red 1, ponceau 4R, amaranth, fast green FCF và brilliant blue FCF Pha động sử dụng hỗn hợp metanol

– nước trong dung dịch đệm axetat, tốc độ dòng của pha động là 1 mL/phút và nhiệt độ cột được giữ ở 30°C Các giới hạn phát hiện đối với amaranth, ponceau 4R, sudan red 1, tartrazine, sunset yellow FCF, fast green FCF và brilliant blue FCF lần lượt nằm trong khoảng từ 1,92 đến 3,38 µg/L Khoảng tuyến tính từ 25 µg/L - 20 mg/L, R2 = 0,9998 Kết quả cho thấy rằng phương pháp HPLC này rất hữu ích để xác định và ngăn chặn việc trộn lẫn thuốc nhuộm tổng hợp trong các mẫu thực phẩm và nước giải khát [70]

Năm 2015, Tie-Xin Tang đã sử dụng phương pháp sắc ký lớp mỏng polyamit (TLC) kết hợp với chiết pha rắn để phân tích năm chất màu tổng hợp (ponceau 4R, amaranth, tartrazine, sunset yellow và brilliant blue) thường được sử dụng trong thực phẩm và nước giải khát Các mẫu gel và rắn được chiết xuất bằng rung siêu âm trong dung dịch nước - amoniac (25 %) (99:1) Pha động của etanol (95 %) - nước - dung dịch nước amoniac (25 %) (75:14:1) Giới hạn phát hiện đối với ponceau 4R, amaranth, tartrazine, sunset yellow và brilliant blue lần lượt là 10,1; 9,59; 4,19; 4,12 và 2,06 ng [68]

Năm 2016, F Martin và các cộng sự đã phát triển thành công một phương pháp HPLC mới để phân tích mười tám màu nhân tạo: tartrazine (E102), chrysoine (E103), quinoline yellow (E104), yellow 2G (E107), sunset yellow (E110), azorubine (E122), amaranth (E123), ponceau 4R (E124), erythrosine (E127), red 2G (E128), allura red (E129), patent blue V (E131), indigo carmine (E132), brilliant blue (E133), green S (E142), fast green (E143), brilliant black (E151) và black 7984 (E152) trong đường và kẹo dẻo Điều kiện sắc kí: pha tĩnh là cột C18, pha động được tạo thành từ dung môi A (gồm nước chứa 40 mM amoni axetat với 2,5% axetolnitril ở pH 7,8) và dung môi B (axetolnitril), sử dụng detector MS Giới hạn định lượng nằm trong khoảng 10 - 50 μg/kg đối với E129; 20 - 200 μg/kg đối với E152; 10 - 250 μg/kg đối với E103; 10 - 500 μg/kg đối với E102, E104, E107, E110, E122, E123, E124, E127, E128, E131, E133; 20 - 800 μg/kg đối với E132, 142, 151; và 10 - 1000 μg/kg đối với E143 CV cho độ lặp lại trong khoảng 4,0 % đến 51,0 %, trong khi CV cho độ tái lặp trung gian trong khoảng 5,8 % đến 41,4 % Cuối cùng, độ thu hồi trong khoảng

từ 84,3 % đến 166,0 % [46]

Năm 2019, tác giả Mohammad Faraji đã xác định đồng thời năm loại thuốc nhuộm đỏ tổng hợp được sử dụng (amaranth, ponceau 4R, allura red, azorubine và erythrosine) bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao trong 3 loại mẫu thực phẩm gồm nước giải khát có gas, thạch và socola Sử dụng pha tĩnh là cột C8 (250 mm × 4,6 mm, 5 m), pha động sử dụng gradient để phân tách các màu ở nhiệt độ phòng, ghép nối với 1 detector UV – Vis với bước sóng phát hiện cho các màu là 520 nm Trong điều kiện tối ưu, giới hạn phát hiện thu được trong khoảng 0,01–0,08 μg/L và khoảng tuyến tính từ 0,5–500 μg/L (R2 ≥ 0,99) Độ thu hồi trong khoảng từ 95 %–100 % và 90 %–97 % Độ lệch chuẩn tương đối (trong ngày và giữa các ngày ở nồng độ 10 và 100 μg/L) là < 6 % [25]

Năm 2019, Marco Iammarinoa và cộng sự đã dùng phương pháp HPLC xác định được đồng thời mười hai thuốc nhuộm trong các sản phẩm thịt (amaranth, ponceau 4R, carmine, ponceau SX, ponceau 3R, allura Red AC, carmoisine, sudan I và sudan IV ) Sử dụng hỗn hợp chiết gồm axet onitril, metanol, nước và amoniac Pha tĩnh sử dụng cột RP-C18, pha động gradient pH = 7 và axetat-axetonitril, tốc độ dòng 1,2 mL/phút, sử dụng detector UV-DAD đo ở bước sóng 520 nm Độ chính xác của phương pháp (khoảng CV%: 6,2 % –18,0 %) và độ thu hồi (khoảng: 86,4 % –105,0 %) [36]

1.5.2 Phương pháp quang phổ

Năm 1995, Tác giả JJ Berzas Nevado và các cộng sự đã nghiên cứu một phương pháp để xác định đồng thời thuốc nhuộm amaranth, ponceau 4R và carmoisine, điều này dựa trên việc sử dụng đồng thời đạo hàm bậc nhất của phổ tỷ lệ và phép đo ở bước sóng giao nhau bằng không Đạo hàm đầu tiên của phổ tỷ lệ của ponceau 4R và carmoisine sử dụng phổ amaranth 16 mg/L làm số chia, có tính đến phương pháp zerocrossing, ponceau 4R có thể được xác định bằng cách đo ở bước sóng 393 nm (không giao nhau cho carmoisine) và carmoisine có thể được xác định ở bước sóng 427 nm (không giao nhau cho ponceau 4R) Đạo hàm đầu tiên của phổ tỷ lệ của amaranth và ponceau 4R bằng cách sử dụng phổ carmoisine 16 mg/L làm

số chia Amaranth có thể được xác định bằng cách đo ở bước sóng 378 nm Đồ thị hiệu chuẩn là tuyến tính lên đến 32 mg/L của amaranth, carmoisine và ponceau 4R Độ phục hồi trung bình lần lượt là 102,1; 95,3 và 102,6% Phương pháp này đã được áp dụng cho một số sản phẩm thực phẩm [51]

Y Ni và các cộng sự đã xác định đồng thời amaranth, ponceau 4R, sunset yellow, tartrazine và brilliant blue bằng phương pháp quang phổ động học vào năm 2009 Phương pháp liên quan đến hai phản ứng: sự khử sắt (III) thành sắt (II) trong dung dịch natri axetat/axit clohydric (pH 1,71) và phản ứng tạo màu giữa các ion sắt (II) và hexacyanoferrat (III) để tạo ra đỉnh màu xanh prussian ở 760 nm Dữ liệu quang phổ được ghi lại trên dải bước sóng 500 – 1000 nm cứ sau 2 s trong 600 s Dữ liệu động học được thu thập ở bước sóng 760 nm và 600 s Hệ số tương quan R2 là 0,9999 Các phạm vi tuyến tính và giới hạn phát hiện (DL) tương ứng là như sau: amaranth (0,2–8,0 mg/L, 0,095 mg/L), ponceau 4R (0,5–6,0 mg/L, 0,17 mg/L), sunset yellow (0,5–18,0 mg/L, 0.14 mg/L), tartrazine (2.0 – 44.0 mg/L, 0,038 mg/L) [54]

1.5.3 Phương pháp điện hóa

Năm 1997, nhóm nghiên cứu của Yongnian Ni đã sử dụng phương pháp phân tích nhân tố biến đổi mục tiêu lặp (ITTFA) để xác định đồng thời hỗn hợp của bốn chất tạo màu thực phẩm (amaranth, sunset yellow, tartrazine và ponceau 4R) bằng phương pháp von-ampe hòa tan hấp phụ sử dụng điện cực giọt thủy ngân treo Các phẩm màu này thường không thể xác định riêng lẻ trong một hỗn hợp mà không có sự phân tách trước vì chúng bị khử ở các thế tương tự do có cùng nhóm azo Phương pháp ITTFA đã được áp dụng để giải quyết các hiện tượng chồng chéo thế đỉnh píc không tách được của các chất màu

Các điều kiện đo điện hóa: dung dịch đệm McIlvane (pH = 5,7; được pha từ kali photphat, axit xitric và clorua kali) thế làm giàu -0,1 V, thời gian làm giàu trong 4 phút, thời gian nghỉ 10 s, khoảng quét thế từ 0,1 V đến 1,1 V, khoảng tuyến tính 0,03 đến 0,2 µg/mL, LOD và LOQ lần lượt là 0,3 mg/L và 1,5 mg/L [53]

Năm 2014, nhóm nghiên cứu của Jing Zhang đã sử dụng phương pháp phân

tích điện hóa để xác định đồng thời amaranth và ponceau 4R bằng cách sử dụng điện

cực dán graphit (EGPE) Hệ điện cực: Điện cực làm việc EGPE (EGPE được điều chế bằng cách trộn EG với parafin rắn), điện cực so sánh là điện cực calomel bão hòa (SCE) và một dây kim loại inum làm điện cực phụ trợ

Ponceau 4R và amaranth được hấp phụ trên EGPE ở điện thế không đổi 0,4 V trong 400 s trong dung dịch đệm Britton-Robinson pH = 7, nồng độ đệm 0,05 mol/L khoảng quét thế từ 0,4 đến 0,8 V Trước hoặc sau mỗi lần đo, EGPE được hoạt hóa bằng cách ghi 10 đường von-ampe vòng (CV) từ 0,3 đến 1,0 V trong dung dịch đệm 0,05 mol/L B-RBS (pH = 6) Các khoảng nồng độ tuyến tính của ponceau 4R và amaranth là từ 6 x 10-8 đến 4 x 10-6 mol/L và 8 x10-8 đến 4 x10-6 mol/L, và hệ số tương quan R2 = 0,996 và R2 = 0,999, tương ứng Các giới hạn phát hiện đối với PNC và AM sử dụng EGPE là 2 và 36 nmol/L Phương pháp đề xuất đã được áp dụng thành công trong việc phát hiện ponceau 4R và amaranth trong các mẫu nước ép nho [83]

Năm 2015, tác giả Meiling Wang và các cộng sự đã xác định đồng thời các đồng phân của amaranth và ponceau 4R trong thực phẩm sử dụng điện cực ống nano cacbon/polypyrrole/CE Điện cực được đề xuất thể hiện độ nhạy và độ chọn lọc cao đối với quá trình oxy hóa của amaranth và ponceau 4R

Vật liệu tổng hợp CNT – ppy được điều chế bằng polymerization pyrrole với sự có mặt của ống nano cacbon (CNT) CNT – ppy được điều chế bằng việc thêm 0,25 ml H2O2 và 5 mg FeCl2 vào hỗn hợp CNT/pyrrole H2O (50 mg/0,05 mL/100mL) và kéo dài trong 12 giờ Sau đó đem đi ly tâm, rửa bằng nước và axeton nhiều lần và cuối cùng được làm khô trong chân không ở 150ºC trong 3h Khoảng tuyến tính đối với amaranth và ponceau 4R lần lượt là 5,0 x 10-9 M – 5,0 x 10-7 M và 8 x 10-9 M – 1 x 10-6 M Phương pháp đề xuất này đã được áp dụng thành công trong việc xác định PNC và AM trong các mẫu nước uống trái cây [73]

Một số công trình đã công bố xác định riêng từng chất và đồng thời cả hai chất phân tích PNC và AM được tổng hợp trong Bảng 1.2

Bảng 1.2 Các phương pháp điện hóa xác định PNC và/hoặc AM

Phẩm màu Điện cực

Khoảng tuyến tính

(mol L-1)

LOD (mol.L-1) Mẫu

Tài liệu tham khảo

Amaranth Ponceau

4R

EGPE

8×10-8 - 4×10-6

6×10-8 - 4×10-6

4R

ppy/GCE

CNT-5×10-9 - 5×10-7

8×10-9 - 1×10-6

Pd/GCE

1×10-7 - 9×10-6 7×10-9 Nước giải

Amaranth MWNT/G

CE

4×10-8 - 8×10-7 35×10-9 Nước giải

Ponceau

2×10-7 - 2×10-5 28.4×10-9 Nước ép

Ponceau 4R

TiO2/ErGO/GCE

1×10-8 - 5×10-6 4×10-9 Nước ép

Ponceau 4R

GO/MWN

IL-T/GCE

8×10-9 - 1.5×10-7 4×10-9 Đồ uống

có cồn [75]

Ngoài ra còn có rất nhiều công bố về các kĩ thuật phân tích amaranth và ponceau 4R cũng như các chất phẩm màu trong thực phẩm khác như các phương pháp quang phổ và phương pháp IP-RP-HPLC [30], điện di mao quản [62], nhưng quy trình xử lý mẫu khá phức tạp, mất nhiều thời gian, không thân thiện với môi trường và khó có thể áp dụng cho các đối tượng mẫu phức tạp Các phương pháp HPLC, mặc dù là phương pháp tiêu chuẩn, nhưng thường phải trải qua quy trình phân tích phức tạp như tách, chiết mẫu do đó chi phí khá tốn kém Chính vì vậy, việc phát triển phương pháp điện hóa có thể cung cấp một phương pháp giá thành thấp, đơn giản và nhanh xác định amaranth và ponceau 4R trong thực phẩm Trong số các phương pháp điện hóa hiện đại thì phương pháp von-ampe hòa tan (stripping vontammetry – SV) có độ chính xác, độ nhạy cao và giới hạn phát hiện thấp

Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu điều kiện biến tính điện cực vàng bằng graphen oxit dạng khử và Ag(Ag-ERGO/AuE) để xác định đồng thời hai phẩm màu amaranth và ponceau 4R

trong nước giải khát bằng phương pháp von – ampe hòa tan hấp phụ

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Xác định đồng thời amaranth và ponceau 4R trong mẫu nước giải khát bằng phương pháp von – ampe hòa tan hấp phụ

2.3 Nội dung nghiên cứu

Từ mục tiêu và đối tượng nghiên cứu nội dung cần thực hiện gồm: 1 Tổng hợp vật liệu graphen oxit từ graphit bằng phương pháp Hummers cải tiến 2 Nghiên cứu đặc tính điện hóa của amaranth và ponceau 4R trên bề mặt điện

cực biến tính 3 Tối ưu hóa các điều kiện xác định đồng thời amaranth và ponceau 4R bằng

phương pháp von-ampe hòa tan anot sử dụng điện cực Ag-ERGO/AuE - Khảo sát ảnh hưởng của pH

- Khảo sát ảnh hưởng của thế hấp phụ - Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ - Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quét - Khảo sát ảnh hưởng của các chất màu khác 4 Đánh giá phương pháp phân tích

- Khoảng tuyến tính, LOD, LOQ - Xác định độ chính xác của phương pháp: Độ lặp lại, độ thu hồi 5 Xác định đồng thời amaranth và ponceau 4R trong các mẫu nước giải khát

2.4 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất

2.4.1 Thiết bị

- Cân phân tích Scientech (Mỹ), độ chính xác 0,1 mg - Máy đo pH Hanna Hi 2223 với điện cực thủy tinh và các dung dịch đệm

pH để chuẩn điện cực trước khi đo

- Máy cất nước hai lần - Máy khuấy từ gia nhiệt - Máy ly tâm để bàn DIGISYSTEM (Đài Loan) tốc độ 6000 rpm - Máy rung siêu âm có gia nhiệt BRANSONIC 521

- Tủ sấy - Tủ lạnh Sanaky VH-2899W dùng bảo quản mẫu - Quá trình thí nghiệm và phân tích mẫu thực tế được tiến hành trên thiết bị phân tích điện hóa Metrohm 663 VA Stand – Metrohm Autolab có ghép nối với máy trính và phần mềm điều khiển

Hình 2.1 Thiết bị phân tích điện hóa Metrohm - Autolab

2.4.2 Dụng cụ

- Pipet các loại 0,2 mL; 0,5 mL; 1,0 mL; 5,0 mL; 10,0 mL và micropipet loại 20 μL, 200 µL và 1000 μL

- Bình định mức 25,0 mL; 50,0 mL; 100,0 mL - Cốc chịu nhiệt

- Axit o-photphoric (H3PO4) 85 %, d = 1,71 g/mL (Merck, Đức) - Axit axetic (CH3COOH) 99,5 %, d = 1,05 g/mL (Merck, Đức) - Axit o- boric (H3BO3) rắn (Merck, Đức)

- Natri hydroxyt (NaOH) rắn (Merck, Đức) - Kali pemanganat (KMnO4) tinh thể (Merck, Đức) - Hydro peoxit (H2O2) 30 % (Merck, Đức)

- Axit clohydric (HCl) 36,5 % (Merck, Đức) - Etanol (C2H5OH) (Merck, Đức)

- Metanol (CH3OH) (Merck, Đức) - Amaranth (Sigma-Aldrich, USA) - Ponceau 4R (Sigma-Aldrich, USA) - Nước cất hai lần

- Chuẩn bị dung dịch chuẩn gốc: Cân chính xác 46,5 mg amaranth (M = 604,5 g/mol) và 46,5 mg ponceau 4R (M = 604,5 g/mol) vào 2 bình định mức 25,0 mL thêm nước cất và lắc đều cho đến tan hết, sau đó định mức bằng nước cất hai lần đến vạch thu được 2 dung dịch chuẩn gốc có nồng độ 3,077×10-3 M Dung dịch chuẩn gốc được bảo quản trong tủ lạnh ở nhiệt độ 0-4 ºC Các dung dịch trung gian và dung dịch làm việc được pha từ dung dịch chuẩn gốc và pha hằng ngày

- Dung dịch đệm Briton – Robbinson: Cân chính xác trên cân phân tích khối lượng H3BO3 là 0,61 g cho vào bình định mức 250,0 mL Tiếp theo lấy chính xác thể tích của các dung dịch CH3COOH và H3PO4 lần lượt là 0,70 mL và 0,60 mL, cho vào bình định mức chứa H3BO3 rồi định mức 250,0 mL Để có được dung dịch đệm với các giá trị pH khác nhau sử dụng dung dịch NaOH 0,2 M điều chỉnh đến pH thích hợp

2.5 Phương pháp nghiên cứu

2.5.1 Phương pháp Hummers cải tiến tổng hợp vật liệu graphen oxit

Graphit oxit (GrO) được tổng hợp theo phương pháp Hummers cải tiến [18, 45, 72] Quy trình tổng hợp GrO bao gồm các bước được trình bày trong Hình 2.1

Sau khi thu được sản phẩm GrO, GrO sẽ được phân tán trong nước cất 2 lần bằng rung siêu âm và thu được sản phẩm GO

Quy trình tổng hợp graphen oxit sau khi cải tiến bằng cách sử dụng các tác nhân oxy hóa như H3BO3, hỗn hợp axit H2SO4 và H3PO4 là những axit không bay hơi ở nhiệt độ thấp thay vì các tác nhân NaNO3 hay HNO3 dễ bị phân hủy ở nhiệt độ thường tạo ra các khí NOx độc hại với môi trường

Hình 2.2 Quy trình tổng hợp GrO từ G theo phương pháp Hummers cải tiến

2.5.2 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của vật liệu

Rửa ly tâm 6000 vòng/phút trong 6 phút hỗn hợp rắn bằng HCl 1,0 M, 3 lần

Hỗn hợp rắn màu vàng nâu Rửa ly tâm 6000 vòng/phút trong 10 phút hỗn hợp rắn bằng nước cất 2 lần, 5 lần

Sấy hỗn hợp rắn ở 60 oC, 6 giờ Sản phẩm graphit oxit (GrO)

Hỗn hợp rắn màu vàng

Thêm từ từ 30 mL H2O Đun cách thủy trong 3 giờ, nhiệt độ 35 oC

Chuyển vào ống ly tâm, ly tâm 10000 vòng/phút trong 6 phút

Gia nhiệt lên 98 o

C trong 15 phút Thêm từ từ H2O2 30 % (~1,5 mL)

đến khi dung dịch chuyển vàng Để nguội về nhiệt độ phòng

60,0 mL hỗn hợp H2SO4 9 6 % : H3PO4 85 % (v/v, 9:1)

Khuấy trong nước đá < 10 oC

Thêm từ từ 3 g KMnO4 (r)

0,5 g graphit (G) 0,01 g H3BO3

2.5.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction, XRD)

Phương pháp nhiễu xạ tia X là một trong những phương pháp thường được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật liệu Nguyên lý của phương pháp là xác định cấu trúc tinh thể dựa vào hình ảnh khác nhau của kích thước tinh thể lên phổ nhiễu xạ Mạng tinh thể nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một trật tự nhất định Khoảng cách giữa các nút mạng vào khoảng vài Ångström (Å) xấp xỉ với bước sóng của tia X [8]

2.4.2.2 Phương pháp phổ tán xạ tia X (Phổ tán sắc năng lượng dispersive X-ray spectroscopy, EDS)

(Energy-Phổ tán xạ năng lượng tia X là một kỹ thuật phân tích dung để phân tích nguyên tố của mẫu rắn Dựa trên sự tương tác của nguồn tia X kích thích vào mẫu cần phân tích Mỗi nguyên tố hóa học có một cấu trúc nguyên tử xác định tạo ra các phổ tia X đặc trưng riêng biệt cho nguyên tố đó Cường độ của tia X phát ra từ mẫu có thể được đo bằng phổ kế tán xạ năng lượng (energy-dispersive spectrometer) Từ chỗ năng lượng tia X là đặc trưng cho hiệu số năng lượng của hai lớp vỏ điện tử và đặc trưng cho cấu tạo của nguyên tố phát xạ ra tia X đó, nên cường độ của tia X này có thể dung để đặc trưng định tính cũng như định lượng các nguyên tố có trong mẫu [8]

2.5.2.3 Phương pháp phổ hồng ngoại IR (InfraRed spectroscopy, IR)

Phổ hồng ngoại (IR) là một trong những phương pháp thường dùng để phân tích cấu trúc vật liệu Phổ IR đặc biệt hữu ích khi nhận biết các nhóm chức gắn trên bề mặt vật liệu Dựa vào tần số đặc trưng của các liên kết thu được trên phổ hồng ngoại có thể xác định được cấu trúc vật liệu Ngoài ra, phổ hồng ngoại còn được sử dụng để nghiên cứu sự thay đổi bề mặt vật liệu khi xác định được các nhóm chức đặc trưng trên bề mặt vật liệu Bằng việc đánh giá sự thay đổi các nhóm chức trước và sau khi biến tính, hấp phụ có thể dự đoán cơ chế hấp phụ [42]

2.5.2.4 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscopy, SEM)

Phương pháp SEM cho phép xác định được kích thước hạt trung bình và hình dạng trên bề mặt của các vật liệu có cấu trúc khác nhau Kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao (vài chục đến hàng trăm nghìn lần) của bề mặt mẫu

vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét trên bề mặt mẫu Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật Kính được sử dụng để khảo sát hình thái bề mặt và cấu trúc lớp mỏng dưới bề mặt hay khảo sát bề mặt điện cực hoặc bề mặt bị ăn mòn, cũng như để phân tích thành phần hoá học của bề mặt [7]

2.5.2.5 Phương pháp kính hiển vi truyền qua (Transmission electron microscopy, TEM)

Kính hiển vi điện tử truyền qua là một loại thiết bị nghiên cứu, sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu nhỏ (chiều dày mẫu khoảng 50 – 100 Aº) và sử dụng các thấu kính điện từ để tạo ảnh với độ phóng đại lớn (có thể tới hàng triệu lần), ảnh có thể tạo ra trên màn huỳnh quang, trên film quang học hoặc ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số Ảnh TEM thu được sẽ là hình ảnh mặt cắt ngang của vật thể Ảnh TEM có thể cung cấp thông tin về hình dạng, cấu trúc, kích thước của vật liệu nano [7] Tuy có độ phóng đại và độ phân giải cao hình ảnh của TEM không thể hiện được tính lập thể của vật liệu Nhiều trường hợp người ta sử dụng kết hợp phương pháp SEM và TEM để phát huy những ưu điểm của hai phương pháp này [37]

2.5.3 Phương pháp Von-ampe

2.5.3.1 Phương pháp von-ampe vòng

Phương pháp von-ampe vòng (Cyclic Voltammetry – CV) được sử dụng để tiến hành nghiên cứu đặc tính điện hóa của chất phân tích trên điện cực biến tính và khử graphen oxit thành graphen oxit dạng khử bằng phương pháp điện hóa (Electrochemically Reduced Graphene Oxide – ERGO) [11, 28, 64, 78]

Quy trình thí nghiệm của phương pháp CV được thực hiện qua nhiều bước thứ tự như sau:

- Chuẩn bị dung dịch nghiên cứu bao gồm đệm Britton-Robinson RBS) 0,1 M, pH 2,0, chất phân tích và nước cất hai lần;

(B Tiến hành quét von-ampe vòng: + Đối với quá trình khử GO thành ERGO, khoảng quét thế từ -1,5 V đến 0 V,

tốc độ quét thế là 30 mV/s, 5 vòng quét Sản phẩm thu được đem đi xác định một số tính chất hóa lý của vật liệu tổng hợp;

+ Đối với việc nghiên cứu đặc tính điện hóa của chất phân tích trên điện cực biến tính, khoảng quét thế từ 0,4 V đến 1,0 V, với một tốc độ quét thế xác định Sau

đó, tiến hành xác định tín hiệu hòa tan bao gồm: thế đỉnh hòa tan (EP – V) và cường độ dòng đỉnh hòa tan (IP – µA)

2.5.3.2 Phương pháp von-ampe hòa tan hấp phụ

Phương pháp von-ampe hòa tan hấp phụ xung vi phân (Differential Pulse Adsorptive Stripping Voltammetry – DP-AdASV) được sử dụng để tiến hành nghiên cứu định lượng chất phân tích trong dung dịch nghiên cứu và mẫu thực tế

Quy trình thí nghiệm của phương pháp được thực hiện qua các bước như sau: - Chuẩn bị dung dịch nghiên cứu chứa AM và PNC, dung dịch đệm Britton-Robinson (B-RBS) với pH xác định;

- Phương pháp DP-AdASV được tiến hành qua ba giai đoạn được mô tả như sau:

 Giai đoạn làm giàu: Áp thế hấp phụ Ead (V) và thời gian hấp phụ tad (s)  Giai đoạn cân bằng để chất phân tích ổn định trên bề mặt điện cực  Giai đoạn hòa tan: Áp thế theo chiều anot (–)⭢(+), khoảng quét thế, tốc độ quét Sử dụng kỹ thuật DP để đo tín hiệu hòa tan (Ep và Ip) Xác định và tính toán tín hiệu hòa tan Tiến hành định lượng bằng phương pháp thêm chuẩn

2.5.4 Chuẩn bị điện cực

2.5.4.1 Chuẩn bị điện cực AuE nền

Điện cực vàng AuE có dạng hình trụ dài khoảng 8 cm với kích thước bề mặt 2 mm (Metrohm) được chuẩn bị bằng cách mài cho đến khi sáng bóng trên một tấm vải nhung Sau đó tráng sạch điện cực bằng nước cất hai lần

2.5.4.2 Biến tính điện cực AuE

Quá trình biến tính điện cực vàng được thực hiện như sau: - Graphit oxit sau khi tổng hợp bằng phương pháp Hummers cải tiến được phân tán vào nước cất hai lần nhờ sự trợ giúp của siêu âm trong 1 giờ với nồng

độ vật liệu xác định là 1,0 mg/mL Sau đó, thêm 5,0 mL Ag+ (nồng độ 10-2 M) để được dung dịch Ag/graphen oxit

- Biến tính GO lên bề mặt điện cực bằng cách sử dụng phương pháp khử điện hóa, cho dung dịch Ag và GO đã phân tán trong dung môi nước vào bình điện phân, thế điện phân 0 V, thời gian điện phân 30 s, sau đó tiến hành quét CV từ 0 V đến -1,5 V, tốc độ quét 30 mV/s, quét 5 vòng Kết quả được điện cực làm việc Ag-ERGO/AuE

2.5.5 Quy trình xử lý mẫu thực

Đối với mẫu trắng có thành phần gần giống mẫu thực (nước lavie có gas) mua ở siêu thị tại Hà Nội, không chứa phẩm màu AM và PNC Hút X mL mẫu vào bình định mức 50,0 mL, thêm 10,0 mL đệm pH = 2,0 và định mức bằng nước cất 2 lần đến vạch được dung dịch B Cho dung dịch B vào bình điện hóa và tiến hành đo với các điều kiện đã được tối ưu Hàm lượng AM và PNC trong dung dịch B được xác định bằng phương pháp thêm chuẩn Cx

Đối với mẫu nước giải khát bao gồm 6 mẫu: nước ép dâu tằm, nước khoáng lựu dâu nho, nước tăng lực 1, nước tăng lực 2, nước thạch và nước dâu được mua ở các siêu thị tại Hà Nội Hút X mL mẫu vào bình định mức 50,0 mL, thêm 10,0 mL đệm pH = 2,0 và định mức bằng nước cất 2 lần đến vạch được dung dịch B Cho dung dịch B vào bình điện hóa và tiến hành đo với các điều kiện đã được tối ưu Hàm lượng AM và PNC trong dung dịch B được xác định bằng phương pháp thêm chuẩn Cx Hàm lượng AM, PNC trong mẫu nước đóng chai V (mL) được tính theo công thức sau:

𝑚(𝑚𝑔/𝐿) =𝐶𝑥 (

𝑚𝑜𝑙𝑙 ) × 50 × 604,5 (

𝑔𝑚𝑜𝑙) × 1000𝑋(𝑚𝑙)

2.6 Đánh giá các thông số phân tích

2.6.1 Xây dựng đường chuẩn

Việc xây dựng đường chuẩn của phương pháp DP-AdASV sử dụng điện cực biến tính Ag-ERGO/AuE đối với AM và PNC, tiến hành hai trường hợp như sau:

- Trường hợp thứ nhất là thêm chuẩn riêng một chất, chất còn lại cố định ở một nồng độ xác định;

- Trường hợp thứ hai là thêm chuẩn đồng thời AM và PNC

2.6.2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng

- Giới hạn phát hiện (LOD) là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ phân tích có thể phát hiện được Dựa vào phương trình hồi quy có thể tính được LOD:

Với công thức tính phương sai

𝑎

2.6.3 Độ lặp lại (độ chụm) của phương pháp

Độ lặp lại là đặc trưng cho mức độ gần nhau giữa các giá trị riêng lẻ tiến hành trên các mẫu thử giống hệt nhau, được tiến hành bằng một phương pháp phân tích, trong cùng điều kiện thí nghiệm (cùng người phân tích, cùng trang thiết bị, phòng thí nghiệm, trong các khoảng thời gian ngắn)

Độ lặp lại của phương pháp được xác định qua độ lệch chuẩn (SD) và độ lệch chuẩn tương đối (RSD %) Công thức tính SD và RSD % như sau:

𝑆𝐷 = √∑(𝑆𝑖−𝑆𝑡𝑏)2

𝑛−1 𝑅𝑆𝐷 (%) = 𝑆𝐷

𝑆𝑡𝑏× 100 Trong đó:

- Si: Cường độ tín hiệu dòng - Stb: Cường độ tín hiệu dòng trung bình của n lần chạy - n: số lần chạy lặp

2.6.4 Độ thu hồi (độ đúng) của phương pháp

Độ đúng chỉ mức độ gần nhau giữa giá trị trung bình của dãy lớn các kết quả thí nghiệm và các giá trị quy chiếu được chấp nhận Do đó thước đo độ đúng thường được đánh giá qua sai số tương đối hay bằng các xác định độ thu hồi

Độ thu hồi (H) trên nền mẫu trắng được tính theo công thức:

𝐻 =𝐶𝑡𝑡

𝐶𝑙𝑡× 100 Trong đó:

- H: Hiệu suất thu hồi (%) - Ctt: Nồng độ thực tế mà chất phân tích thu được tính theo đường chuẩn (Mol/L)

- Clt: Nồng độ lý thuyết của chất phân tích tính toán theo lượng chuẩn thêm vào (Mol/L)