Nghiên cứu định lượng nickel và selen trong một số mỹ phẩm bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ KIỀU TRANG NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG NICKEL VÀ SELEN TRONG MỘT SỐ MỸ PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

ÁP QUA NGUYÊ

HỤ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ KIỀU TRANG

NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG NICKEL VÀ SELEN TRONG MỘT SỐ MỸ PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ

NGUYÊN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

CHUYÊN NGÀNH KIỂM NGHIỆM THUỐC - ĐỘC CHẤT

MÃ SỐ 60 72 04 10

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Tường Vy ThS NCS Lê Thị Hường Hoa

HÀ NỘI 2014

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc của mình tới PGS.TS Nguyễn Tường Vy và ThS Lê Thị Hường Hoa - những người thầy tận tụy đã hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Văn Hà, DS Trần Đức Lai và các anh chị Khoa Mỹ phẩm - Viện Kiểm nghiệm thuốc Trung ương đã giúp

đỡ tận tình, cho tôi những kinh nghiệm quý báu và tạo điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện đề tài nghiên cứu này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Hóa phân tích - Độc chất, Trường Đại học Dược Hà Nội đã cho tôi những ý kiến đóng góp quý báu và giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này

Hà Nội, tháng 8 năm 2014 Tác giả

Nguyễn Thị Kiều Trang

1.2.3 Giới hạn nickel, selen trong mỹ phẩm 11

1.3 Một số phương pháp phân tích các nguyên tố ở dạng vết 12

1.4 Tình hình nghiên cứu về nickel và selen trong và ngoài nước 14

1.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 15

1.5.2 Phương pháp vô cơ hóa phân lập các ion kim loại 16

1.5.2.1 Phương pháp vô cơ hóa khô 17

1.5.2.2 Phương pháp vô cơ hóa ướt 17

1.5.2.3 Phương pháp vô cơ hóa trong lò vi sóng 18

1.5.2.4 Phương pháp lên men 19

1.5.3 Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu 19

1.5.3.1 Kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa 19

1.5.3.2 Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa 20

1.5.3.3 Kỹ thuật hydrid 21

1.5.4 Ưu nhược điểm của phương pháp AAS 21

2.1 Đối tượng nghiên cứu 23 2.2 Phương pháp nghiên cứu 26 2.2.1 Phương pháp xử lý mẫu 26 2.2.2 Phương pháp định lượng 26 2.2.2.1 Định lượng nickel bằng phương pháp ETA-AAS 26 2.2.2.2 Định lượng selen bằng phương pháp F-AAS kỹ thuật hydrid 26 2.2.3 Hóa chất, thuốc thử, thiết bị 27 2.2.3.1 Hóa chất, thuốc thử 27 2.2.3.2 Thiết bị, dụng cụ 27 2.2.4 Đánh giá phương pháp 28

3.1 Khảo sát xây dựng quy trình vô cơ hóa mẫu 32 3.1.1 Khảo sát hỗn hợp vô cơ hóa 32 3.1.2 Khảo sát tỷ lệ các tác nhân vô cơ hóa 33 3.2 Khảo sát các điều kiện đo 34 3.2.1 Định lượng nickel bằng phương pháp ET-AAS 34 3.2.1.1 Khảo sát vạch phổ hấp thụ 34 3.2.1.2 Khảo sát cường độ đèn 35 3.2.1.3 Khảo sát độ rộng khe đo 35 3.2.1.4 Khảo sát chương trình nguyên tử hóa 36 3.2.1.5 Khảo sát nồng độ acid 37 3.2.1.6 Quy trình định lượng nickel 39 3.2.2 Định lượng selen bằng phương pháp F-AAS kỹ thuật hydrid 40

3.2.2.1 Khảo sát nồng độ acid hydrocloric 40 3.2.2.2 Khảo sát nồng độ chất khử 41 3.2.2.3 Khảo sát các thông số khác 41 3.2.2.4 Quy trình định lượng selen 42 3.3 Đánh giá phương pháp 43 3.3.1 Đánh giá phương pháp định lượng nickel bằng ET-AAS 43 3.3.1.1 Tính đặc hiệu 43 3.3.1.2 Khoảng tuyến tính giữa độ hấp thụ và nồng độ 44 3.3.1.3 Đánh giá quy trình vô cơ hóa 45 3.3.1.4 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 46

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu/

chữ viết tắt

AAS Atomic absorption

Quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa

EU European Union Liên minh Châu Âu

F-AAS Flame - atomic absorption

spectrometry

Quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa

LOD Limit of detection Giới hạn phát hiện

LOQ Limit of quantition Giới hạn định lượng

ppb Parts per billion Phần tỷ

ppm Parts per million Phần triệu

WHO World health organization Tổ chức y tế thế giới

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Trang

Bảng 1.1 Tỷ lệ mỹ phẩm bị nhiễm kim loại nặng trong một nghiên

Bảng 1.2 Một số phương pháp phân tích các nguyên tố ở dạng vết 14

Bảng 2.2 Giới hạn chấp nhận về độ đúng của phương pháp theo

acid nitric có nồng độ khác nhau 38 Bảng 3.10 Chương trình nguyên tử hóa 39 Bảng 3.11 Kết quả khảo sát nồng độ HCl 41 Bảng 3.12 Kết quả khảo sát nồng độ NaBH4 41 Bảng 3.13 Khảo sát khoảng tuyến tính của nickel 44 Bảng 3.14 Kết quả đánh giá quy trình vô cơ hóa 45 Bảng 3.15 Độ lặp lại của phương pháp định lượng nickel trên nền

Bảng 3 18 Độ lặp lại của phương pháp định lượng nickel trên

Bảng 3.26 Độ lặp lại của phương pháp định lượng selen trên mẫu S16 54 Bảng 3.27 Độ đúng của phương pháp định lượng selen trên nền mẫu K08 55 Bảng 3.28 Kết quả định lượng nickel, selen trên mẫu thử 56

DANH MỤC CÁC HÌNH Trang

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự tương quan giữa độ hấp thụ và nhiệt

độ trong giai đoạn nguyên tử hóa 37 Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng

Hình 3.3 Độ hấp thụ của các dung dịch trắng, thử K08, thử K11

và thử thêm chuẩn tại bước sóng 232,0 nm 43 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn khoảng tuyến tính của nickel 45 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn khoảng tuyến tính của selen 52

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong xã hội hiện đại ngày nay, việc sử dụng mỹ phẩm trong đời sống ngày càng trở nên rộng rãi và phổ biến Mỹ phẩm dần trở thành mặt hàng tiêu dùng quan trọng đáp ứng nhu cầu chăm sóc sắc đẹp cho người dân Các mặt hàng mỹ phẩm ngày càng phong phú với nhiều nguồn gốc, chủng loại, chất lượng và giá cả khác nhau Bên cạnh vấn đề về chất lượng thì vấn đề an toàn khi

sử dụng mỹ phẩm cần phải được sự quan tâm thích đáng từ phía người dân cũng như sự quản lý chặt chẽ của các cơ quan chức năng Bộ Y tế đã ban hành Thông

tư số 06/2011/TT-BYT ngày 25/01/2011 quy định về quản lý mỹ phẩm quy định chặt chẽ các vấn đề liên quan đến sản xuất, đăng ký lưu hành, thông tin quảng cáo và đặc biệt là tính an toàn của sản phẩm mỹ phẩm Theo đó, các tổ chức, cá nhân chịu trách nhiệm đưa sản phẩm mỹ phẩm ra thị trường phải đảm bảo các sản phẩm của mình không có hại đối với sức khoẻ con người và thành phần công thức mỹ phẩm phải đáp ứng theo các quy định của Hiệp định Hệ thống hòa hợp ASEAN trong quản lý mỹ phẩm Hiệp định này đã quy định rõ danh mục các chất không được sử dụng trong mỹ phẩm và các chất không được

sử dụng trừ khi tuân theo quy định hạn chế cụ thể Nickel và selen cũng nằm trong các danh mục này [1], [2], [4] Tuy khả năng mỹ phẩm bị nhiễm các kim loại này không cao và nghiêm trọng như arsen hay thủy ngân, nhưng gần đây cũng đã có báo cáo về tình trạng này, cùng với hậu quả của nó [45], [53], [56]

Hiện nay nickel thường được dùng làm xúc tác cho các phản ứng hydro hóa, như hydro hóa tinh dầu sả hay sản xuất tetrahydrocurcumin từ curcumin Tetrahydrocurcumin đang được nghiên cứu và ứng dụng trong mỹ phẩm với vai trò là chất chống oxy hóa, chống lão hóa Theo một số kết quả nghiên cứu ở

Mỹ, các sản phẩm mỹ phẩm có thể gây viêm da tiếp xúc và bệnh viêm da tiếp xúc này có thể gây nên bởi nickel, ước tính có đến 17% phụ nữ dị ứng với nickel Một kết quả nghiên cứu cho thấy trong số những người có tiền sử lâm sàng dị ứng với nickel, 74% có những phản ứng dị ứng rõ rệt với nickel sulfat

[44] Người sử dụng cũng có thể dị ứng với nickel trong bao bì kem đánh răng khi sử dụng các sản phẩm này [31] Ngoại trừ selen disulfid, selen và các hợp chất của nó cũng bị ASEAN và EU cấm dùng trong mỹ phẩm Selen disulfid cũng nằm trong danh sách các chất bị giới hạn nghiêm ngặt và nồng độ sử dụng không được vượt quá 1% [1], [2], [38], [39] Do mỹ phẩm là sản phẩm được sử dụng thường xuyên, tần suất sử dụng cao, một số sản phẩm có khả năng hấp thụ vào đường tiêu hóa như son môi, kem đánh răng nên khi mỹ phẩm bị nhiễm các kim loại này hay nồng độ sử dụng trong mỹ phẩm vượt quá mức cho phép sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người sử dụng

Do đó, để góp phần đánh giá thực trạng mỹ phẩm nhiễm kim loại nặng trên thị trường hiện nay và cung cấp công cụ để các cơ quan chức năng kiểm

tra, đánh giá, đảm bảo tính an toàn của mỹ phẩm, đề tài “Nghiên cứu định

lượng nickel và selen trong một số mỹ phẩm bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử” được thực hiện với 2 mục tiêu sau:

1 Xây dựng phương pháp định lượng nickel, selen trong mỹ phẩm bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

2 Áp dụng phương pháp đã xây dựng để xác định hàm lượng nickel, selen trong một số mẫu mỹ phẩm lưu hành trên thị trường

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Đại cương về mỹ phẩm

1.1.1 Định nghĩa về mỹ phẩm

Định nghĩa gốc: Một chất hay chế phẩm bất kỳ dự kiến cho tiếp xúc với những bộ phận bên ngoài cơ thể con người… hoặc với răng lợi, niêm mạc miệng, chỉ với mục đích duy nhất hoặc chủ yếu là để làm vệ sinh, làm thơm hoặc bảo vệ chúng, nhằm mục đích duy trì chúng ở điều kiện tốt, thay đổi hình thức hoặc điều chỉnh mùi hương cơ thể

Định nghĩa hiện nay (1993): Một chất hay chế phẩm bất kỳ dự kiến cho tiếp xúc với những bộ phận bên ngoài cơ thể con người… hoặc với răng lợi, niêm mạc miệng, chỉ với mục đích duy nhất hoặc chính là để làm vệ sinh, làm thơm, làm thay đổi hình thức, và/hoặc điều chỉnh mùi hương cơ thể, và/hoặc bảo vệ chúng hoặc duy trì chúng ở điều kiện tốt

Bằng cách bỏ bớt từ “nhằm mục đích” và thay thế ba chức năng và ba mục tiêu bằng sáu mục đích, khái niệm năm 1993 đã loại bỏ một số bất thường

về mặt luật pháp trong đó có nội dung đưa tất cả những sản phẩm trang điểm ra ngoài phạm vi những sản phẩm mỹ phẩm [1], [2]

Định nghĩa của Bộ Y tế: Sản phẩm mỹ phẩm là một chất hay chế phẩm được sử dụng để tiếp xúc với những bộ phận bên ngoài cơ thể con người (da, hệ thống lông tóc, móng tay, móng chân, môi và cơ quan sinh dục ngoài) hoặc răng

và niêm mạc miệng với mục đích chính là để làm sạch, làm thơm, thay đổi diện mạo, hình thức, điều chỉnh mùi cơ thể, bảo vệ cơ thể hoặc giữ cơ thể trong điều kiện tốt [4]

Hiện nay, danh mục các nhóm mỹ phẩm theo quy định của Bộ Y tế bao gồm rất nhiều chủng loại khác nhau như: các sản phẩm dùng cho da, phấn trang điểm, nước hoa, sản phẩm dùng cho tóc, sản phẩm dùng cho môi, sản phẩm chống nhăn, … Mỗi nhóm sản phẩm này, trên thị trường lại có rất nhiều mẫu

mã sản phẩm với nguồn gốc xuất xứ, dạng bào chế, hình thức, giá cả, chất lượng

khác nhau gây khó khăn trong việc lựa chọn sản phẩm phù hợp cho người sử dụng và quản lý chất lượng của cơ quan chức năng [1], [2], [4]

1.1.2 Yêu cầu về an toàn sản phẩm mỹ phẩm

Các tổ chức, cá nhân chịu trách nhiệm đưa sản phẩm mỹ phẩm ra thị trường phải đảm bảo các sản phẩm của mình không có hại đối với sức khoẻ con người khi được dùng trong những điều kiện bình thường hoặc những điều kiện thích hợp được hướng dẫn, phù hợp với dạng bào chế, thông tin ghi trên nhãn, hướng dẫn sử dụng, thận trọng đặc biệt, cũng như các thông tin khác cung cấp bởi nhà sản xuất hoặc chủ sở hữu sản phẩm

Nhà sản xuất, chủ sở hữu sản phẩm phải đánh giá tính an toàn trên mỗi sản phẩm mỹ phẩm theo Hướng dẫn đánh giá tính an toàn mỹ phẩm của ASEAN Giới hạn kim loại nặng và vi sinh vật trong mỹ phẩm phải đáp ứng yêu cầu của ASEAN quy định tại Phụ lục số 06-MP của thông tư 06/2011/TT-BYT [4] Thành phần công thức mỹ phẩm phải đáp ứng theo các Phụ lục - bản mới nhất của Hiệp định mỹ phẩm ASEAN [1]

1.1.3 Một số nghiên cứu về tình trạng mỹ phẩm nhiễm kim loại nặng

Một nghiên cứu đã được tiến hành ở Canada về mức độ nhiễm kim loại nặng của mỹ phẩm [45] Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra 49 mẫu mỹ phẩm dùng trang điểm cho mặt được thu thập từ các phụ nữ ở nhiều độ tuổi trên khắp Canada Các kim loại nặng được phân tích bao gồm arsen, cadimi, chì, thủy ngân, nickel, selen, thallium và beri trong đó được quan tâm nhất là 4 kim loại arsen, chì, thủy ngân và cadimi Các kim loại này đều nằm trong danh mục các chất bị cấm sử dụng trong mỹ phẩm Kết quả cho thấy: 7 trên 8 kim loại nặng trên được tìm thấy trong 49 mẫu nghiên cứu Trung bình, các sản phẩm này chứa 2 trên 4 kim loại được quan tâm nhất và 4 trên 8 kim loại trên Chỉ có duy nhất 1 mẫu không chứa kim loại nào trong số 8 kim loại đang được quan tâm

Có 1 mẫu chứa đến 7 trên 8 kim loại nặng trên, mẫu này cũng chứa hàm lượng

chì cao nhất, lên đến 110 ppm, gấp hơn 10 lần mức giới hạn cho phép là 10 ppm theo hướng dẫn của Canada về tạp chất kim loại nặng trong mỹ phẩm, giới hạn

này thậm chí còn cao gấp 10 lần giới hạn mà FDA cho phép là 1ppm Và không

có bất cứ kim loại nặng nào trong số các kim loại này được liệt kê trên nhãn của sản phẩm [44].

Bảng 1.1 Tỷ lệ mỹ phẩm bị nhiễm kim loại trong một nghiên cứu ở Canada [45]

da tiếp xúc; giòn và gẫy tóc Rất nhiều kim loại bị nghi ngờ gây ra những rối loạn về hormone và gây độc đối với hệ hô hấp Các kim loại này có thể được hấp thụ vào cơ thể qua da, đặc biệt là vùng da bị tổn thương hay hấp thụ qua đường tiêu hóa thông qua các sản phẩm sử dụng cho môi

Rất nhiều nghiên cứu khác tại Canada và Mỹ cũng cho thấy vấn đề mỹ phẩm nhiễm kim loại nặng cần được quan tâm Một nghiên cứu về bệnh viêm da tiếp xúc nghiên cứu 88 mẫu trang điểm mắt cho thấy 75% mẫu này chứa ít nhất 1

trong các kim loại chì, coban, nickel, crom và arsen với nồng độ cao hơn 5ppm

và 100% sản phẩm này chứa ít nhất 1 trong các kim loại này với nồng độ cao hơn 1ppm Cơ quan quản lý thuốc và thực phẩm của Mỹ cũng đã tìm thấy chì trong tất cả các mẫu son môi được kiểm tra, với nồng độ từ 0,09 đến 3,06 ppm Tại Canada, Tổ chức hoạt động vì môi trường đã nghiên cứu cho thấy trung bình mỗi phụ nữ ở nước này sử dụng 12 sản phẩm, chứa tổng cộng 168 thành phần mỗi ngày và do đó 1 trên 13 phụ nữ tiếp xúc với những chất đã được biết đến là tác nhân gây ung thư, và 1 trên 24 phụ nữ tiếp xúc với những thành phần đã được biết đến hoặc có thể gây độc với hệ sinh sản, có liên quan tới chức năng sinh sản hoặc gây hại cho sự phát triển của thai nhi [35], [36], [41], [44], [58]

Ở nước ta, tuy chưa có thống kê cụ thể về tình trạng nhiễm kim loại nặng của mỹ phẩm và hậu quả của nó, một phần vì tần suất sử dụng mỹ phẩm ở nước

ta không cao bằng các nước phát triển như Canada, Mỹ nên mức độ gây hại cũng chưa rõ rệt Tuy nhiên, với sự phát triển của kinh tế và đời sống xã hội thì nhu cầu sử dụng mỹ phẩm của chúng ta đang ngày càng tăng cao, tiến gần hơn với các nước phát triển, do đó nguy cơ nhiễm kim loại nặng do sử dụng mỹ phẩm sẽ ngày càng gia tăng và nghiêm trọng hơn

1.2 Đại cương về nickel, selen

1.2.1 Nickel

Nickel là kim loại đã được sử dụng từ rất lâu, có thể từ 3500 năm trước công nguyên Nickel là nguyên tố hóa học thuộc phân nhóm VIIIB, chu kỳ 4, số thứ tự 28 trong bảng tuần hoàn

Tên quốc tế: Nickel

C

 Tính chất

Ở điều kiện thường, nickel ổn định trong không khí và trơ với oxy nên thường được dùng làm tiền xu Nickel có nhiều trạng thái oxy hóa, phổ biến là trạng thái oxy hóa +2, tuy nhiên dạng hợp chất có trạng thái oxy hóa 0, +1, +3, +4 cũng được tìm thấy Nickel tetracarbonyl (Ni(CO)4) được tìm thấy bởi Ludwig Mond, là hợp chất dễ bay hơi, dung dịch cực độc và tồn tại ở nhiệt độ phòng Khi đun nóng nó bị phân hủy trở lại thành Ni và CO [7]

 Ứng dụng

Nickel là kim loại phổ biến trong tự nhiên và có thể là nguyên tố thiết yếu đối với con người Nickel được sử dụng rất phổ biến trong đời sống, từ đồng xu kim loại và đồ trang sức đến các bộ trao đổi nhiệt, pin và tạo màu trên đồ gốm Khoảng 65% nickel được tiêu thụ ở phương Tây được dùng làm thép không gỉ; 12% được dùng làm “siêu hợp kim” và 23% còn lại được dùng trong luyện thép, pin sạc, chất xúc tác cho phản ứng hydro hóa, các hóa chất khác, đúc tiền, sản phẩm đúc và bảng kim loại Một vai trò quan trọng khác của nickel là tạo hợp kim với các kim loại khác sử dụng trong công nghiệp như: hợp kim Alnico dùng làm nam châm, hợp kim NiFe-permalloy dùng làm vật liệu từ [12]

 Độc tính

Do tính ứng dụng cao của nickel, tất cả mọi người đều có thể bị phơi nhiễm với nickel, tuy nhiên thường chỉ với lượng nhỏ, chủ yếu thông qua máu, cũng có thể qua không khí, nước uống, đất, bụi nhà và tiếp xúc qua da với các sản phẩm chứa nickel, bao gồm cả mỹ phẩm Thai nhi cũng có thể bị phơi nhiễm nickel và trẻ em có thể bị nhiễm thông qua sữa mẹ Phơi nhiễm nickel ở nồng độ cao có thể dẫn đến những tác động tới sức khỏe tùy thuộc vào đường tiếp xúc và loại dẫn chất của nickel Theo Tổ chức quốc tế nghiên cứu ung thư thì nickel kim loại và hợp chất của nó được xếp vào nhóm các chất có khả năng gây ung thư cho người [46] Theo cơ quan về sức khỏe và môi trường của Canada thì một số dẫn chất nhất định của nickel (nickel oxyd, nickel sulphid và

nickel hòa tan) được xem là gây độc do gây ung thư cho người và độc hại với môi trường [32] Bên cạnh đó, dị ứng với nickel rất phổ biến và có thể gây viêm

da tiếp xúc nghiêm trọng, được xếp vào 1 trong những chất gây dị ứng nghiêm trọng nhất [44] Vào năm 2001 đã có 1 báo cáo về dị ứng nickel gây ra bởi phấn

kẻ mắt và chỉ với nồng độ 1 ppm cũng có thể kích hoạt phản ứng dị ứng này [58] Nickel là một tác nhân quan trọng và phổ biến gây bệnh viêm da dị ứng

do tiếp xúc (allergic contact dermatitis ACD) trong cộng đồng, ở cả trẻ em và người lớn, trên toàn thế giới, với tỷ lệ trung bình khoảng 8,6% Tỷ lệ này thậm chí còn cao hơn ở phụ nữ trẻ, lên tới 17% [55], [63] Tỷ lệ phụ nữ dị ứng với nickel cao hơn 3-10 lần so với nam giới do sự tiếp xúc hàng ngày của phụ nữ với trang sức, quần áo, đồng hồ đeo tay Một số nghiên cứu cũng chỉ ra rằng phụ nữ thường nhạy cảm với các tác nhân dị ứng hơn nam giới [26], [54], [57], [61] Nickel là một tác nhân thường hay sử dụng nhất trong các bộ kit thử phản ứng dị ứng Báo cáo của Tổ chức nghiên cứu về bệnh viêm da dị ứng ở Bắc Mỹ cho thấy 16,2% dân số Mỹ có phản ứng dương tính với nickel Ở châu

Âu, 12,9% người dân được kiểm tra có phản ứng dương tính với kim loại này Trong một nghiên cứu khác của một tổ chức ở Châu Âu nghiên cứu về các tác nhân gây dị ứng do tiếp xúc cho thấy 20% trong tổng số 9871 bệnh nhân được kiểm tra dị ứng với nickel, tỷ lệ này là cao nhất ở Ý (30%) và thấp nhất ở Đan Mạch (9,7%) [33], [50], [62]

Năm 1990, Đan Mạch quy định giới hạn mức nickel giải phóng từ các hợp chất chứa nickel và mạ nickel là 0,5 µg/cm2/tuần [52] Năm 1994, Cộng đồng châu Âu cũng đưa ra quy định tương tự [40] Tuy nhiên, ngoài các đồ dùng làm bằng hợp kim chứa nickel thì nickel còn có thể tìm thấy trong các sản phẩm trang điểm, sữa rửa mặt và các đồ dùng gia đình và các sản phẩm này cũng có thể gây dị ứng cho những người nhạy cảm với nickel [28]

Tiếp xúc với kim loại nickel và các hợp chất hòa tan của nó không được vượt quá 0,05 mg/cm2

Nickel sulfid được cho là tác nhân gây ung thư và nhiều

hợp chất nickel khác cũng có thể gây nguy hiểm Nickel tetracarbonyl Ni(CO)4

là một khí cực kỳ độc hại do mang cả độc tính của kim loại nặng và của khí monoxide carbon Những người nhạy cảm có thể bị dị ứng da, viêm da khi tiếp xúc với nickel Nghiêm trọng nhất là các bệnh viêm phế quản mãn tính, giảm chức năng phổi, ung thư phổi, ung thư xoang mũi,… xảy ra ở những người hít phải bụi có chứa các hợp chất nickel khi làm việc tại các nhà máy chế tạo các hợp kim nickel hay sử dụng nickel làm chất xúc tác Mức nickel tại những nơi này cao hơn gấp nhiều lần so với mức trung bình trong môi trường

Nickel là kim loại có tính linh động cao trong môi trường nước, có khả năng tạo phức bền với các chất hữu cơ Nickel có thể gây các bệnh về da, tăng khả năng mắc bệnh ung thư đường hô hấp,… Khi bị nhiễm độc nickel, các enzym mất hoạt tính, cản trở quá trình tổng hợp protein của cơ thể Cơ thể bị nhiễm nickel chủ yếu qua đường hô hấp, gây các triệu chứng khó chịu, buồn nôn, đau đầu, nếu tiếp xúc nhiều sẽ ảnh hưởng đến phổi, hệ thần kinh trung ương, gan, thận và có thể sẽ gây ra các chứng bệnh kinh niên [7], [42], [35], [37], [48]

C

 Tính chất

Selen có mặt trong tự nhiên trong một số dạng hợp chất vô cơ, bao gồm selenua, selenat và selenit Trong đất, selen thường hay xuất hiện trong các dạng hòa tan như selenat và bị thẩm thấu rất dễ dàng vào các con sông do nước chảy

 Ứng dụng

- Hóa học: Selen là chất xúc tác trong nhiều phản ứng hóa học và được sử dụng rộng rãi trong nhiều phản ứng hóa học trong công nghiệp lẫn trong phòng thí nghiệm

- Sản xuất và vật liệu: sản xuất thủy tinh và vật liệu gốm, trong đó nó được dùng để tạo ra màu đỏ cho thủy tinh, men thủy tinh và men gốm Selen được sử dụng cùng bismuth trong hàn chì cho đồng thau để thay thế cho chì độc hại hơn Selen cũng được dùng trong việc cải thiện sức kháng mài mòn của cao su lưu hóa

- Công nghiệp điện tử: Do các tính chất quang voltaic và quang dẫn nên selen được sử dụng trong kỹ thuật photocopy, các tế bào quang điện, thiết

bị đo độ sáng và tế bào năng lượng mặt trời

- Nhiếp ảnh: dùng trong kỹ thuật tạo sắc thái trong nhiếp ảnh

- Sinh học: selen được sử dụng rộng rãi trong điều chế vitamin và các chất

bổ sung dinh dưỡng khác, cho cả người và động vật Selen là nguyên tố vi lượng thiết yếu, có tác dụng chống oxy hóa, trung hòa gốc tự do, chống lão hóa Selen disulfid là thành phần hoạt hóa trong một số dầu gội trị gàu

và điều trị nấm da

 Độc tính

Mặc dù Selen là một vi chất thiết yếu cần thiết cho duy trì cơ thể khỏe mạnh nhưng nó lại có độc tính khi sử dụng thái quá Nhu cầu selen hàng ngày của cơ thể người là 66 microgam/ngày Việc sử dụng vượt quá giới hạn trên

độc selen Các trường hợp nghiêm trọng của ngộ độc selen có thể gây ra bệnh

xơ gan, phù phổi và tử vong [22] Trước đây selen được sử dụng trong rất nhiều loại thiết bị điện cũng như chất tạo màu và tẩy màu thủy tinh và tạo sắc

tố đỏ, cam, nâu cho gốm, sứ, men, nhựa và tranh vẽ, nhưng sau đó đã bị hạn chế sử dụng do tính chất độc hại của nó Selen cũng có thể được tìm thấy trong thép không gỉ, sứ, mực, cao su, thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, pin, thuốc nổ và một số dầu gội trị gàu (trong thành phần có chứa selen disulfid) Do đó, con người có thể bị nhiễm selen qua các sản phẩm tiêu dùng hay cũng có thể qua đất, không khí, nước uống và thức ăn Mức độ phơi nhiễm selen cao trong thời gian dài có thể làm tóc giòn và rụng, móng giòn và biến dạng, và những bất thường hệ thần kinh trung ương Ở chuột, selen cho thấy có ảnh hưởng lên chức năng sinh sản (giảm số lượng tinh trùng, tăng số lượng tinh trùng bất thường, thay đổi vòng sinh sản) Trong khi phơi nhiễm selen nồng độ cao gây

ra độc tính cấp dẫn đến buồn nôn và nôn, tiêu chảy, tiếp xúc qua da dẫn đến

ban đỏ, mẩn ngứa, sưng nóng và đau [22]

1.2.3 Giới hạn nickel, selen trong mỹ phẩm

Theo Hiệp định Hệ thống hòa hợp ASEAN trong quản lý mỹ phẩm, nickel, selen và các hợp chất của nó (trừ selen disulfid) nằm trong danh mục các

chất bị cấm sử dụng trong mỹ phẩm [1] Selen disulfid cũng nằm trong danh

mục các chất cấm sử dụng trong mỹ phẩm trừ khi tuân theo các quy định hạn chế cụ thể Theo đó, selen disulfid chỉ được sử dụng với mục đích trị gàu, trong các sản phẩm là dầu gội trị gàu, nồng độ không vượt quá 1%, và trên nhãn sản phẩm bắt buộc phải ghi rõ thành phần này Với những sản phẩm không phải dầu gội trị gàu và trên nhãn không ghi rõ có thành phần selen disulfid thì selen và các hợp chất của nó vẫn là thành phần bị cấm

Rất nhiều nghiên cứu ở Mỹ và Canada đã chỉ ra nickel nằm trong số những tác nhân gây dị ứng phổ biến nhất, với nồng độ 5-10 ppm nickel có thể gây dị ứng và viêm da tiếp xúc Với những đối tượng có da dễ bị kích ứng, nồng

độ 0,5 ppm cũng có thể kích hoạt các phản ứng dị ứng Tuy hoàn toàn bị

ASEAN và EU cấm nhưng một số nghiên cứu của Mỹ, Canada và EU thường lấy giới hạn 5 ppm cho nickel, selen và một số kim loại nặng khác như coban và khuyến cáo hàm lượng các kim loại này trong mỹ phẩm không nên vượt quá

nồng độ này [23], [38], [42], [53]

1.3 Một số phương pháp phân tích các nguyên tố ở dạng vết

Do yêu cầu xác định hàm lượng các chất ở hàm lượng thấp với độ chính xác ngày càng cao, đặc biệt là phân tích các vết kim loại nặng, hiện nay có rất nhiều phương pháp phân tích khác nhau cho phép định lượng nhanh chóng và chính xác Tuy nhiên, tùy từng đối tượng và điều kiện nghiên cứu cụ thể mà người nghiên cứu chọn một phương pháp phù hợp nhất, đảm bảo độ tin cậy, độ chọn lọc, độ chính xác và độ lặp lại của phép đo Dưới đây là một số phương pháp đã được các tác giả áp dụng để định lượng nickel hoặc selen

 Phương pháp cực phổ

Phương pháp này dựa trên các phản ứng điện hóa xảy ra trên các điện cực chỉ thị được phân cực Dựa vào đặc trưng của đường dòng thế xảy ra có thể định tính và định lượng các chất phân tích Phương pháp cực phổ đã được dùng để xác định lượng vết nickel trong antimon tinh khiết với khoảng tuyến tính xác định là 0,01 - 0,5 ppm, độ lệch chuẩn là 1,1 - 4,5% [19], [20]

 Phương pháp Von-ampe hòa tan

Nguyên tắc của phương pháp gồm 2 giai đoạn chính: làm giàu chất phân tích trên bề mặt điện cực bằng cách điện phân ở những điều kiện thích hợp Quá trình làm giàu bằng cách điện phân tiến hành ở thế không đổi, khuấy dung dịch hoặc sử dụng điện cực rắn đĩa quay Sau đó hòa tan kết tủa bằng cách phân cực điện cực chỉ thị theo chiều ngược lại [19], [20]

 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Nguyên tắc của phương pháp là dựa vào khả năng hấp thụ bức xạ đặc trưng của các nguyên tử ở trạng thái hơi tự do Đây là phương pháp có độ nhạy

và độ chọn lọc cao, được dùng rộng rãi để xác định vết các kim loại [19], [20]

 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử

Nguyên tắc: nickel/selen được nguyên tử hóa chuyển thành các nguyên tử

tự do ở dạng hơi Các nguyên tử tự do ở trạng thái cơ bản được kích thích bằng năng lượng của ánh sáng, ngọn lửa, lò, tia lửa điện, hồ quang,… sẽ chuyển sang trạng thái kích thích Từ trạng thái kích thích khi chuyển về trạng thái cơ bản các nguyên tử sẽ phát ra các bức xạ có bước sóng đặc trưng cho nguyên tố Hàm lượng nickel/selen trong mẫu tỷ lệ với cường độ bức xạ và tuân theo định luật Lambert-Beer-Buger [49]

 Phương pháp huỳnh quang

Nguyên tắc: Phức Piazoselenol tạo thành giữa selen (IV) và các diamino thơm phát huỳnh quang ở bước sóng nhất định Do đó, có thể đo cường độ huỳnh quang để định lượng selen [26], [49]

 Phương pháp trắc quang

Là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất trong các phương pháp phân tích hóa lý Bằng phương pháp này có thể định lượng nhanh chóng với độ chính xác khá cao, thực hiện đơn giản, kết quả đáng tin cậy Jahanbakhash và cộng sự đã tiến hành xác định đồng thời cả 2 nguyên tố coban, đồng và nickel trong các mẫu hợp kim bằng thuốc thử nitrosol-R-salt kết hợp với phương pháp bình phương tối thiểu riêng phần, với khoảng tuyến tính được xác định là 0,5-5,5 ppm và hệ số tuyến tính là 0,9984 [18], [20], [47], [60] Dược điển Mỹ hướng dẫn phương pháp định lượng selen bằng quang phổ hấp thụ UV-Vis dựa trên nguyên tắc: Se (IV) phản ứng nhạy và chọn lọc với O-diamino thơm, tạo phức Piazoselenol tan trong các dung môi hữu cơ Phức này có cực đại hấp thụ rất đặc trưng, có thể đo quang để xác định hàm lượng selen [64]

Bảng 1.2 Một số phương pháp phân tích các nguyên tố ở dạng vết [19], [20], [26], [49]

STT Tên phương pháp Khoảng nồng độ (g/l)

1 Phổ hấp thụ phân tử 10-5 - 10-6

2 Phổ huỳnh quang phân tử 10-6 - 10-7

3 Phổ hấp thụ nguyên tử 10-6 - 10-7

4 Phổ phát xạ nguyên tử 10-5 - 10-6

5 Phân tích kích hoạt nơtron 10-9 - 10-10

6 Phổ huỳnh quang nguyên tử 10-7 - 10-8

7 Điện thế dùng điện cực chọn lọc ion 10-4 - 10-5

8 Cực phổ cổ điển 10-4 - 10-5

9 Cực phổ sóng vuông 10-6 - 10-7

11 Von - Ampe hòa tan 10-6- 10-10

Theo bảng trên phương pháp kích hoạt nơtron có độ nhạy cao nhất, nhưng đòi hỏi thiết bị đắt tiền, điều kiện tiến hành khó khăn nên ít được sử dụng phổ biến Phương pháp hấp thụ nguyên tử có độ nhạy, độ chính xác cao và có

ưu điểm nổi bật là rất thuận lợi cho việc xác định chính xác vết kim loại và các hợp chất độc hại trong nhiều đối tượng khác nhau, các kết quả ổn định, sai số nhỏ (không quá 15%) với vùng nồng độ cỡ 1-2ppm [15]

1.4 Một số nghiên cứu phân tích nickel và selen

Nghiên cứu trong nước

Năm 2009, Vũ Thị Tâm Hiếu nghiên cứu xác định hàm lượng nickel trong rau xanh tại thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp F-AAS [22] Năm 2010, Lê Thùy Trinh đã nghiên cứu lựa chọn một kỹ thuật phổ hấp thụ nguyên tử thích hợp trên máy AA800 Perkin Elmer tại Viện Vệ sinh dịch tễ

công cộng thành phố Hồ Chí Minh để xác định tổng selen trong thịt và tỏi và lựa chọn kỹ thuật hóa hơi hydrid do có độ nhạy cao hơn [10]

Năm 1997, Lê Thị Hương Giang nghiên cứu xác định selen bằng phương pháp cực phổ xung vi phân và Volt-ampe hòa tan [9]

Năm 2000, Trung tâm phân tích khoáng sản - địa chất đã nghiên cứu và ban hành quy trình phân tích: xác định hàm lượng selen trong các loại mẫu đất

đá, quặng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, kỹ thuật hydrid hóa Năm 2002, Tiến sỹ Nguyễn Quang Thường công bố quy trình nghiên cứu sản xuất nấm men giàu selen và xây dựng phương pháp định lượng selen trong nấm men bằng phương pháp quang phổ hấp thụ UV-VIS [5]

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về tình trạng mỹ phẩm nhiễm kim loại nặng như thủy ngân, chì, arsen,… nhưng chưa có nghiên cứu nào về tình trạng nhiễm nickel và selen của mỹ phẩm

Nghiên cứu ngoài nước

Trên thế giới có rất nhiều các nghiên cứu về nickel và selen trong mỹ phẩm do tính chất gây dị ứng, gây viêm da tiếp xúc và tiềm tàng khả năng gây ung thư của các kim loại nặng này, đặc biệt là nickel Một nghiên cứu về hàm lượng các kim loại chì, cadimi, nickel, crom, và thủy ngân trong mỹ phẩm thường sử dụng ở Nigeria cho thấy: trong số 50 mỹ phẩm nghiên cứu, khoảng 61% các mỹ phẩm dùng toàn thân và kem có chứa hàm lượng nickel phát hiện được, dao động trong khoảng từ 1,1 đến 9,2 mg/kg [56]

Theo một nghiên cứu của Tổ chức sức khỏe của Canada (Health Canada), 100% các mẫu mỹ phẩm nghiên cứu có chứa nickel và 14% có chứa selen [45]

Một nghiên cứu về hàm lượng các nguyên tố độc như chì, crom, cadimi

và kẽm trên son môi ở Tiểu vương quốc Ả rập cho thấy hàm lượng các nguyên

tố này trong son môi cao hơn nhiều so với giới hạn cho phép và có thể dẫn tới các vấn đề nghiêm trọng về sức khỏe [43]

1.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là phương pháp xác định nồng

độ các nguyên tố trong một chất bằng cách đo độ hấp thụ bức xạ bởi hơi nguyên

tử tự do của nguyên tố đó được hóa hơi từ chất thử Phương pháp được tiến hành ở bước sóng của một trong những vạch hấp thụ của nguyên tử cần xác

N

l I

I A

l

.

N: Nồng độ nguyên tử chất phân tích trong lớp hơi

- Nhờ các bộ phận của máy quang phổ mà thu, phân ly và chọn vạch phổ của nguyên tố cần nghiên cứu và đo cường độ của nó

1.5.2 Phương pháp vô cơ hóa phân lập các ion kim loại

Các phương pháp vô cơ hóa phổ biến là:

- Phương pháp vô cơ hóa khô

- Phương pháp vô cơ hóa ướt

- Phương pháp vô cơ hóa trong lò vi sóng

- Phương pháp lên men

1.5.2.1 Phương pháp vô cơ hóa khô

Nguyên tắc: Nung mẫu thử với một số muối có tính oxi hóa ở dạng bột như: KNO3, NH4NO3, …để đốt cháy các chất hữu cơ trong mẫu, giải phóng nguyên tố dưới dạng oxyd hoặc muối của chúng bằng nhiệt, sau đó hòa tan cắn trong acid để tạo dung dịch

Một số phương pháp:

- Phương pháp đốt với hỗn hợp NaCO3 và NaNO3

- Phương pháp đốt đơn giản: dùng để xác định sự có mặt của các muối: bismuth, kẽm, đồng, mangan, các iodid,…

Mặc dù tro hóa khô là phương pháp đơn giản nhất để phân hủy các hợp chất hữu cơ nhưng lại là phương pháp ít tin cậy nhất do nhiệt độ tro hóa cao có thể làm mất một số nguyên tố dễ bay hơi như: chì, kẽm, selen, đồng thời tốn nhiều thời gian và hóa chất Phương pháp này sẽ không được ứng dụng nếu như không có những thí nghiệm chứng tỏ khả năng ứng dụng của phương pháp cho loại mẫu cần được phân tích

1.5.2.2 Phương pháp vô cơ hóa ướt

Nguyên tắc: oxy hóa mẫu bằng một acid, một hỗn hợp acid hoặc hỗn hợp acid với chất oxy hóa thích hợp Phương pháp này rút ngắn được thời gian phân tích và giảm khả năng làm mất mẫu so với phương pháp vô cơ hóa khô Các tác nhân oxy hóa thường sử dụng là acid nitric, acid hydrocloric, acid percloric, acid sulfuric, hydro peroxyd,…

- Acid nitric: acid nitric đặc nóng là một chất oxy hóa mạnh, hòa tan tất cả các kim loại thông thường, trừ nhôm và crom trở thành thụ động do tạo oxyd trên bề mặt Acid nitric nóng riêng một mình, hoặc với hỗn hợp các acid khác và các chất oxi hóa khác như hydro peroxyd và brom được sử dụng rộng rãi để phân hủy các mẫu hữu cơ trước khi xác định hàm lượng vết kim loại Nếu không thực

hiện trong bình đóng kín, các nguyên tố phi kim như halogen, lưu huỳnh và nitơ

sẽ bị mất đi hoàn toàn hay một phần do bay hơi

- Acid sulfuric: do có nhiệt độ sôi cao (340oC), khả năng oxy hóa mạnh, nhiều vật liệu bị phân hủy và hòa tan bằng acid sulfuric đặc nóng Hầu hết các hợp chất hữu cơ bị dehydrat hóa ở nhiệt độ này và sau đó bị loại ra khỏi mẫu dưới dạng carbon dioxyd và nước

- Acid percloric: là một chất oxy hóa mạnh, hòa tan được một số hợp kim sắt và thép không gỉ Tuy nhiên acid percloric đặc nóng có khả năng gây cháy nổ, đặc biệt là khi tiếp xúc với các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa

- Các hỗn hợp oxy hóa: có thể tăng khả năng oxy hóa bằng cách sử dụng hỗn hợp acid hoặc thêm các chất oxy hóa và một acid vô cơ Thêm brom hoặc hydro peroxyd vào acid vô cơ thường nâng cao được hoạt tính của dung môi và thúc đẩy sự oxy hóa các chất hữu cơ trong mẫu

- Acid fluoric: ứng dụng chủ yếu để phân hủy quặng silicat và kết hợp với các acid khác để hòa tan những thép khó tan trong các dung môi khác Sau khi phân hủy mẫu, lượng acid fluoric dư được tách ra bằng cách làm bay hơi nhờ acid sulfuric hoặc acid percloric Tách hoàn toàn acid fluoric là rất cần thiết để đảm bảo cho phép phân tích thành công vì ion fluorid phản ứng với một số cation tạo phức bền gây cản trở cho việc xác định các ion này [11], [16], [17]

1.5.2.3 Phương pháp vô cơ hóa trong lò vi sóng

Dùng năng lượng vi sóng đốt nóng tác nhân vô cơ hóa (các tác nhân như đối với phương pháp vô cơ hóa ướt) và mẫu trong bình kín Ở điều kiện này, phản ứng xảy ra dưới áp suất và nhiệt độ cao làm tăng tốc độ vô cơ hóa Thuận lợi của việc sử dụng bình đóng kín để phân hủy vi sóng là có được nhiệt

độ cao hơn do áp suất tăng lên Thêm vào đó, vì tránh được mất mát do bay hơi nên lượng thuốc thử cần thiết ít hơn và do đó giảm được tác dụng cản trở do tạp chất của thuốc thử gây nên Một thuận tiện nữa của việc phân hủy loại này là các hợp phần bay hơi của mẫu hầu như không bị mất Cuối cùng, phân hủy vi

sóng trong bình đóng kín thường dễ dàng tự động hóa nên giảm được thời gian cho việc chuẩn bị mẫu phân tích Đây là phương pháp xử lý mẫu hiện đại nhất hiện nay, có thể điều khiển quá trình vô cơ hóa từ xa bằng một máy vi tính do

đó làm tăng độ an toàn cho người sử dụng và độ tin cậy của hệ thống Phương pháp này có nhược điểm là chỉ vô cơ hóa được một lượng mẫu nhỏ và đòi hỏi thiết bị đắt tiền Bình đun mẫu bằng vi sóng phải được chế tạo bằng vật liệu bền, vi sóng dễ truyền qua, bền với nhiệt và bền với các acid mạnh thường dùng

để phân hủy mẫu Teflon là vật liệu thường dùng để chế tạo cốc phá mẫu trong

lò vi sóng do có nhiệt độ nóng chảy cao (300oC), không bị một acid nào tác dụng, và cho vi sóng truyền qua dễ dàng [3], [14], [15]

1.5.2.4 Phương pháp lên men

Nguyên tắc: Hòa tan mẫu thành dung dịch huyền phù, thêm men xúc tác

và lên men ở nhiệt độ 37-40oC trong thời gian 7-10 ngày Trong thời gian lên men, các chất hữu cơ bị phân hủy thành khí carbonic, acid, nước và giải phóng nguyên tố trong hợp chất hữu cơ dưới dạng cation trong dung dịch nước

Đây là phương pháp vô cơ hóa mẫu đơn giản, không cần hóa chất, không làm mất nguyên tố cần phân tích, tuy nhiên chỉ thích hợp với việc phân hủy các mẫu đường, nước ngọt, tinh bột và thời gian xử lý mẫu lâu, cần loại men phù hợp

1.5.3 Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu

Nguyên tử hóa mẫu là bước hết sức quan trọng khi đo phổ hấp thụ nguyên tử vì chỉ có các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi mới cho phổ hấp thụ nguyên tử Tùy từng đối tượng cụ thể và yêu cầu về độ nhạy của phương pháp

mà lựa chọn kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu phù hợp

1.5.3.1 Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa (F-AAS)

Dùng năng lượng nhiệt của đèn khí để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích Ứng dụng nhiều nhất trong phép đo AAS là ngọn lửa của đèn khí được đốt bằng hỗn hợp khí acetylen và không khí nén hay ngọn lửa của đèn khí nitơ oxyd và acetylen hay hydrogen và acetylen Quá trình nguyên tử hóa trong

ngọn lửa gồm 2 bước: chuyển dung dịch mẫu phân tích thành thể các hạt nhỏ như sương mù trộn với khí mang và khí cháy (aerosol) sau đó dẫn hỗn hợp aerosol cùng hỗn hợp khí đốt vào đèn để nguyên tử hóa Kỹ thuật này có thể đo dòng liên tục, phép đo nhanh và ổn định tuy nhiên độ nhạy của phép đo không cao, thường là trong vùng 0,05-1ppm [15]

1.5.3.2 Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa (ETA-AAS)

Nguyên tắc: nguyên tử hóa tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn và trong môi trường khí trơ Kỹ thuật này ra đời sau kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa, nhưng lại có độ nhạy rất cao, đạt đến mức nanogam (ppb) Do đó khi phân tích lượng vết các kim loại nặng trong nhiều trường hợp có thể không cần làm giàu mẫu

Quá trình nguyên tử hóa mẫu gồm 4 giai đoạn kế tiếp nhau trong thời gian từ 60-80 giây Nhiệt độ và tốc độ tăng nhiệt độ của các quá trình này ảnh hưởng lớn đến độ nhạy và độ ổn định của phép đo

- Sấy khô mẫu: là giai đoạn cần thiết để bay hơi dung môi nhẹ nhàng và hoàn toàn nhưng không làm mất mẫu Để không làm bắn mẫu cần tăng nhiệt độ từ từ, tốc độ tăng từ 5-8oC/giây Đối với dung môi nước, nhiệt độ sấy nằm trong khoảng 100-150oC là phù hợp

- Tro hóa luyện mẫu: giai đoạn này ảnh hưởng nhiều đến kết quả phân tích nếu chọn nhiệt độ không phù hợp Nên tro hóa mẫu từ từ và ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ giới hạn để kết quả ổn định Đối với nickel, nhiệt độ giới hạn là 1000o

C [15]

- Nguyên tử hóa: giai đoạn này quyết định cường độ của vạch phổ, được thực hiện trong thời gian ngắn, thường từ 3-6 giây Mỗi nguyên tố có một nhiệt độ nguyên tử hóa giới hạn, phụ thuộc vào trạng thái của nguyên tố

và thành phần của mẫu Khi tăng nhiệt độ quá nhiệt độ giới hạn này thường không được lợi về cường độ mà kết quả đo thường không ổn định

và làm hỏng nhanh cuvet graphit Với mỗi nguyên tố và loại máy đo cần

khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa phù hợp, đảm bảo phép đo có độ nhạy cao và ổn định [15]

1.5.3.3 Kỹ thuật hydrid

Nguyên tắc: các nguyên tố như selen, arsen, antimon,… trong mẫu dạng dung dịch được chuyển sang dạng hợp chất hydrid thể khí nhờ phản ứng với hydro mới sinh do natri borohydrid hoặc thiếc clorid tác dụng với acid hydrocloric Hợp chất này sau đó được nguyên tử hóa bằng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để tạo ra nguyên tử tự do của nguyên tố cần phân tích cho phép đo phổ AAS Kỹ thuật này đặc biệt thích hợp để xác định arsen và selen ở hàm lượng vết, vì bước sóng hấp thụ của 2 nguyên tố này dưới 200 nm nên phép đo thường không ổn định khi sử dụng kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa Bên cạnh đó, kỹ thuật hydrid cho hiệu suất phân tích cao đối với các mẫu có hàm lượng thấp, phép đo ổn định và ít bị ảnh hưởng bởi nền mẫu

Kỹ thuật hydrid định lượng selen chịu sự ảnh hưởng của các ion Cu2+,

Co2+ và Ni2+ do hình thành các hợp chất hóa học giữa selen và các ion này ở trạng thái oxy hóa thấp, cản trở quá trình tạo hydrid hoặc do các ion này phản ứng với tác nhân khử natri borohydrid tạo thành hợp chất borua làm phân hủy tác nhân khử Tuy nhiên các nghiên cứu đã chỉ ra sự ảnh hưởng này là không đáng kể khi nồng độ các ion này nhỏ hơn 100 ppm [8]

1.5 4 Ưu nhược điểm của phương pháp AAS

có độ tinh khiết cao Đồng thời cũng do có độ nhạy cao nên trong nhiều trường

hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích nên tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian, không phải dùng nhiều hoá chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu Mặt khác, phương pháp gồm những động tác thực hiện nhẹ nhàng, các kết quả phân tích có thể lưu giữ lại Ngoài ra có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu Các kết quả rất ổn định, sai số nhỏ (không quá 15%) với vùng nồng độ cỡ 1-2 ppm Hơn nữa với sự ghép nối với máy tính cá nhân và các phần mềm nên quá trình đo và xử lý kết quả nhanh,

dễ dàng và lưu lại được đường chuẩn cho các lần sau

Nhược điểm

Một số hạn chế và nhược điểm của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có thể kể tới như: Hệ thống máy AAS tương đối đắt tiền, vì vậy nhiều cơ sở không đủ điều kiện để xây dựng phòng thí nghiệm và mua sắm máy móc Cũng do phép đo

có độ nhạy cao nên sự nhiễm bẩn rất có ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lượng vết, đòi hỏi dụng cụ phải sạch sẽ, hoá chất có độ tinh khiết cao Mặt khác, trang thiết bị máy móc khá tinh vi, phức tạp nên cần tới sự am hiểu, thành thạo vận hành cũng như bảo dưỡng máy của cán bộ làm phân tích Một nhược điểm chính của phương pháp phân tích này là chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố mà không

chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố đó trong mẫu phân tích

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu các đối tượng có thể bị nhiễm niken và selen

từ nguồn nguyên liệu sản xuất như: sản phẩm sử dụng nickel làm xúc tác cho phản ứng hydro hóa (sản phẩm kem nghệ curcumin - sản phẩm đang trong quá trình nghiên cứu và kiểm nghiệm của Viện Dược liệu) Các mỹ phẩm dạng phấn cũng có thể bị nhiễm niken do sử dụng các tá dược có nguồn gốc khoáng vật Kết quả nghiên cứu của Canada, Nigeria, Mỹ và một số nước khác cho thấy mỹ phẩm dạng son cũng có thể nhiễm nickel và selen Do đó, đề tài tập trung vào nghiên cứu đối tượng là các mỹ phẩm dạng phấn, kem bôi da và son môi

Mẫu nghiên cứu: 20 sản phẩm mỹ phẩm thuộc 3 nhóm: phấn (ký hiệu P), kem bôi da (ký hiệu K) và son môi (ký hiệu S) 1 sản phẩm (kem nghệ curcumin) do Viện Dược liệu cung cấp và 19 sản phẩm được lấy mẫu tại chợ Đồng Xuân - Hà Nội

Do không biết chính xác thành phần và tỷ lệ các thành phần trong mẫu nên chúng tôi tiến hành kiểm tra sơ bộ và chọn ra mẫu không có nickel, selen làm nền mẫu Thêm một lượng chính xác chất chuẩn nickel, selen vào nền mẫu, trộn đều để tạo mẫu tự tạo và tiến hành xây dựng, thẩm định phương pháp trên các mẫu tự tạo này

Xây dựng phương pháp định lượng nickel:

- Nền mẫu phấn: mẫu P03

- Nền mẫu kem: mẫu K08

- Nền mẫu son: mẫu S20

- Mẫu có chứa nickel: K11

Xây dựng phương pháp định lượng selen:

- Nền mẫu: mẫu K08

- Mẫu có chứa selen: mẫu S16

Bảng 2.1 Mẫu nghiên cứu

Nhập khẩu

Hạn sử dụng

P02 Phấn trang điểm sáng da

Lacvert Essance

LG-Vina cosmetics 18.08.16 20160818

P03 Phấn nén BB chống nắng

Sun flare BB pact

Công ty cổ phần Enesti Hà Nội 24.08.16 20160824

P04 Phấn nền trang điểm

Rejuarna clear sealing cake

Naris Cosmetics Co., Ltd Nhật Bản

01.11.17 1PET

K09 Kem lót trang điểm Lacvert

Essance

LG-Vina cosmetics 22.10.16 20161022

K11 Kem dưỡng trắng da chống

nắng Hazeline

Công ty TNHH Quốc tế Unilever Việt Nam

18.11.15 20151118

K12 Kem dưỡng da Whiteneige

Naris Cosmetics Co., Ltd Nhật Bản

Hà Nội

17.07.16 20160717

K14 Kem nghệ curcumin Viện Dược liệu

S15 Son rouge case Rose gray

Naris Cosmetics Co., Ltd Nhật Bản

Mentholatum Việt Nam

02.12.16 20161202

S18 Son dưỡng ẩm Nivea

Công ty TNHH Biersdorf Việt Nam

06.07.16 20160706

S19 Son môi mềm mịn Rouge

Interdit Satin Rivenchy

Công ty TNHH TMDV Phương Phát

17.03.16 3T01

S20 Son môi quyến rũ Le Rouge

Couture Rivenchy

Công ty TNHH TMDV Phương Phát

17.03.16 3V01

cơ hóa mẫu trong lò vi sóng do có ưu điểm: nhanh chóng, đưa kim loại lên mức oxy hóa cao nhất, vô cơ hóa mẫu hoàn toàn, vô cơ hóa trong môi trường kín, các bước xử lý đơn giản nên tránh làm mất mẫu hay nhiễm mẫu từ môi trường Với phương pháp vô cơ hóa trong lò vi sóng, chúng tôi tiến hành khảo sát các yếu tố: tác nhân vô cơ hóa, tỷ lệ mẫu và tác nhân vô cơ hóa, chương trình áp suất, nhiệt độ trong lò vi sóng

2.2.2 Phương pháp định lượng

2.2.2.1 Định lượng Nickel bằng phương pháp ETA-AAS

Trong mỹ phẩm, nickel và selen thường ở dạng vết, lượng mẫu vô cơ hóa nhỏ nên chúng tôi sử dụng kỹ thuật nguyên tử hóa trong lò graphit để tăng độ nhạy của phương pháp Để đảm bảo độ chính xác, độ nhạy và độ ổn định của phương pháp, đề tài tiến hành khảo sát các thông số: vạch phổ hấp thụ, cường

độ đèn, độ rộng khe đo, nồng độ acid và các thông số của chương trình nguyên

tử hóa

2.2.2.2 Định lượng Selen bằng phương pháp F-AAS kỹ thuật hydrid

Khảo sát sơ bộ định lượng Selen trong lò graphit cho thấy độ lặp kém nên nhóm nghiên cứu chọn kỹ thuật hydrid hóa Đây là phương pháp có độ nhạy cao (cỡ 10-8), độ lặp tốt, ít bị ảnh hưởng bởi nền mẫu nên thích hợp định lượng selen trong mỹ phẩm Sử dụng tác nhân khử là natri borohydrid và acid hydrocloric để đưa selen về dạng hydrid Đề tài tiến hành khảo sát các thông số: nồng độ các chất khử, tốc độ hút mẫu, tốc độ hút các dung dịch khử, tốc độ khí mang để chọn ra các điều kiện tối ưu cho phép đo

2.2.3 Hóa chất, thuốc thử, thiết bị

2.2.3.1 Hóa chất, thuốc thử

Do yêu cầu của phương pháp AAS nên hóa chất và nước cất sử dụng phải

có độ tinh khiết rất cao Sử dụng hóa chất thuốc thử đạt tinh khiết phân tích (p.a) của hãng Merck bao gồm:

- Dung dịch acid nitric 65%

- Dung dịch acid sulfuric 98%

- Dung dịch hydro peroxyd 30 %

- Dung dịch acid hydrocloric 37%

- Natri hydroxyd dạng pellet

- Natri borohydrid dạng bột

- Nước trao đổi ion (suất điện trở ≥18MΩ.cm)

Chất chuẩn:

- Dung dịch chuẩn gốc Selen 1000 µg/ml của hãng Merck

- Dung dịch chuẩn gốc Nickel 1000 µg/ml của hãng Merck

- Cân phân tích METAtler toledo

- Lò vi sóng START D của Milestone và cốc teflon

- Máy lọc nước trao đổi ion easypure UV/UF

- Các dụng cụ thủy tinh, nồi cách thủy

Tất cả các máy móc, trang thiết bị và dụng cụ đã được hiệu chuẩn và kiểm định theo đúng tiêu chuẩn ISO/IEC 17025, GLP Các dụng cụ sử dụng trong phép đo đều được ngâm vào dung dịch acid nitric 10% trong 24h, tráng sạch 3

lần bằng nước trao đổi ion Với dụng cụ đem cân đều phải sấy khô ở nhiệt độ

50oC trước khi dùng

2.2.4 Đánh giá phương pháp

Các chỉ tiêu cần đánh giá: độ đặc hiệu, độ tuyến tính giữa nồng độ và độ

hấp thụ, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng, độ đúng, độ lặp lại

2.2.4.1 Độ đặc hiệu

- Với quy trình định lượng nickel bằng ETA-AAS: độ đặc hiệu được xác định dựa vào phương pháp chồng phổ Sử dụng phổ hấp thụ của dung dịch (dd) trắng, dd thử, dd chuẩn và dd thử thêm chuẩn Yêu cầu: không có sự xuất hiện của pic ở mẫu trắng; mẫu thử, mẫu thử thêm chuẩn và mẫu chuẩn phải có cùng cực đại hấp thụ tại vạch phổ đã chọn của nickel

2.2.4.2 Khoảng tuyến tính giữa nồng độ và độ hấp thụ

Chuẩn bị 2 dãy dung dịch chuẩn nickel và selen có nồng độ tăng dần, xác định độ hấp thụ của các dung dịch này Lập đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ và nồng độ dãy chuẩn và tính hệ số tương quan r

Yêu cầu: r2 ≥ 0,99

2.2.4.3 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng

Pha 2 dãy dung dịch chuẩn nickel và selen, xác định phương trình hồi quy

tuyến tính và tính các giá trị LOD và LOQ của mỗi phương pháp

Giới hạn phát hiện (LOD): là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích còn cho tín hiệu phân tích khác một cách có ý nghĩa với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu nền Giới hạn phát hiện (LOQ): là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích định lượng được với tín hiệu phân tích khác một cách có ý nghĩa định lượng với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu nền

Trong đó SD: độ lệch chuẩn của mẫu trắng hoặc mẫu thêm chuẩn ở nồng

độ nhỏ gần LOD; b: hệ số góc của phương trình hồi quy tuyến tính

2.2.4.4 Độ lặp lại

Xác định bằng phương pháp thêm chuẩn tức là thêm chính xác một lượng chuẩn đã biết trước nồng độ vào một mẫu thử không chứa chất cần nghiên cứu Tiến hành xử lý mẫu và định lượng các mẫu đã chuẩn bị theo quy trình phân tích đã chọn, tính kết quả dựa vào phương trình hồi quy tuyến tính, xác định tỷ

lệ thu hồi và độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của các giá trị này theo công thức:

Tỷ lệ thu hồi (%) = ượ ấ â í ì ạ

ượ ấ ẩ ê à x 100%

Yêu cầu: RSD ≤ 15%

2.2.4.5 Độ đúng

Với mỗi loại nền mẫu (kem, phấn, son), chuẩn bị mẫu thử và 3 loại mẫu

tự tạo bằng cách thêm chính xác một lượng chất cần phân tích Lượng chất chuẩn thêm vào tương ứng với 3 mức 80%, 100% và 120% nồng độ cần phân tích Tại mỗi mức nồng độ, thực hiện lặp lại 2 lần Phân tích các mẫu này theo quy trình đã xây dựng được Xác định tỷ lệ thu hồi theo dung dịch chuẩn hoặc phương trình hồi quy tuyến tính

Yêu cầu: - Tỷ lệ thu hồi phải nằm trong khoảng 80% - 120%

- RSD ≤ 15%

Trên thực tế, tùy theo mục đích và phương pháp thử mà người phân tích có thể đưa ra các giới hạn chấp nhận phù hợp Chúng tôi dựa trên giới hạn chấp nhận về độ chính xác và độ đúng của phương pháp theo AOAC và tài liệu hướng dẫn về thẩm định phương pháp AAS của WHO trong chương trình tập huấn nâng cao năng lực kiểm nghiệm của Viện Kiểm nghiệm thuốc Trung ương [27]

Bảng 2.2 Giới hạn chấp nhận về độ đúng của phương pháp theo AOAC [27] Thành phần phân tích Tỷ lệ phân tích Đơn vị Giá trị chấp nhận

Bảng 2.3 Giới hạn chấp nhận về độ chính xác của phương pháp theo AOAC [27] Thành phần phân tích Tỷ lệ phân tích Đơn vị RSD (%)