Nghiên cứu xác định một số chất tạo ngọt trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT TẠO NGỌT TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT TẠO NGỌT TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THỊ ÁNH HƢỜNG Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Ánh Hƣờng giao đề tài, nhiệt tình hƣớng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn GS Peter C Hauser, TS Mai Thanh Đức ThS Bùi Duy Anh thiết kế lắp đặt hỗ trợ trang thiết bị nhƣ tƣ vấn kỹ thuật trình thực nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy cô Bộ môn Hóa Phân tích nói riêng khoa Hóa học nói chung dạy dỗ, bảo động viên thời gian học tập trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn Nguyễn Thị Liên – sinh viên K56A khoa Hóa học đã phối hợp thực nghiên cứu với Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn gia đình, bạn học viên sinh viên môn Hóa phân tích giúp đỡ thời gian học tập nghiên cứu Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Học viên Nguyễn Đức Thắng MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 11 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 11 1.1 Chất phụ gia thực phẩm 11 1.1.1 Giới thiệu chung phụ gia thực phẩm 11 1.1.2 Phân loại phụ gia thực phẩm 11 1.1.2.1 Phân loại theo chức 11 1.1.2.2 Phân loại dựa sức khỏe ngƣời tiêu dùng 11 1.1.3 Những nguy hại phụ gia thực phẩm 11 1.2 Tổng quan chất tạo 11 1.2.1 Phân loại chất tạo 11 1.2.2 Giới thiệu chung chất phân tích: Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 11 1.2.2.1 Thông tin chung 11 1.2.2.2 Tính chất, ứng dụng tác hại Aspartam, Acesulfam kali, Cyclamat, Saccharin 11 1.2.3 Quy định chất tạo 11 1.2.4 Vấn đề sử dụng chất tạo thực phẩm 11 1.3 Tổng quan phƣơng pháp phân tích 11 1.3.1 Phƣơng pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS 11 1.3.2 Phƣơng pháp phổ hồng ngoại chuyển hóa fourier (FT-IR) 11 1.3.3 Phƣơng pháp sắc ký lỏng (HPLC) 11 1.3.4 Phƣơng pháp điện di mao quản (CE) 11 1.4 Phƣơng pháp điện di mao quản 11 1.4.1 Cấu tạo hệ CE 11 1.4.2 Các kỹ thuật bơm mẫu CE 11 1.4.3 Các đại lƣợng phƣơng pháp điện di mao quản: độ điện di, tốc độ điện di thời gian diện di 11 1.4.4 Phƣơng pháp điện di mao quản với detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CEC4D) 11 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 11 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 11 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 11 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 11 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 11 2.2.1 Phƣơng pháp xử lý mẫu sơ 11 2.2.2 Phƣơng pháp xử lý số liệu 11 2.3 Trang thiết bị hóa chất 11 2.3.1 Các dụng cụ thiết bị đƣợc sử dụng 11 2.3.2 Hóa chất 11 2.3.2.1 Chất chuẩn 11 2.3.2.2 Hóa chất dung môi 11 2.3.2.3 Chuẩn bị dung dịch hóa chất 11 2.4 Phƣơng pháp phân tích 11 2.5 Các thông số đánh giá độ tin cậy phƣơng pháp phân tích 11 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 11 3.1 Khảo sát điều kiện tối ƣu phân tích đồng thời Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin phƣơng pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (CE-C4D) 11 3.1.1 Khảo sát thành phần pH dung dịch đệm điện di 11 3.1.2 Khảo sát ảnh hƣởng đặt vào hai đầu mao quản 11 3.1.3 Khảo sát lựa chọn thời gian bơm mẫu 11 3.2 Đánh giá phƣơng pháp phân tích 11 3.2.1 Xây dựng đƣờng chuẩn 11 3.2.2 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lƣợng (LOQ) phƣơng pháp 11 3.2.3 Đánh giá độ chụm (độ lặp lại) độ (độ thu hồi) 11 3.3 Phân tích mẫu thực thực tế 11 3.3.1 Mẫu nƣớc giải khát 11 3.3.2 Mẫu nƣớc chè đỗ đen 11 3.3.3 Mẫu nƣớc mắm 11 3.3.4 Mẫu thạch 11 3.3.5 Kết phân tích đối chứng phƣơng pháp CE-C4D với phƣơng pháp HPLC11 KẾT LUẬN 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 PHỤ LỤC 14 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại phụ gia thực phẩm theo chức 11 Bảng 1.2 Phân loại chất tạo 11 Bảng 1.2 Thông tin chung bốn chất tạo đƣợc lựa chọn nghiên cứu 11 Bảng 3.1 Tỉ lệ thành phần đệm Tris/Ches pH 11 Bảng 3.2 Tỉ lệ thành phần đệm Tis/ His pH 11 Bảng 3.3 Tỉ lệ thành phần đệm Arg/Mes pH 11 Bảng 3.4 Tỉ lệ thành phần đệm Arg/CAPS pH 11 Bảng 3.5 Kết khảo sát ảnh hƣởng tách (E) đến thời gian di chuyển chất phân tích 11 Bảng 3.6 Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian bơm mẫu đến diện tích pic (Spic) thời gian di chuyển (tdc) Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 11 Bảng 3.7 Điều kiện tối ƣu cho phân tích hỗn hợp Ace-K, Asp, Cyc, Sac phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D 11 Bảng 3.8 Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 11 Bảng 3.9 Phƣơng trình đƣờng chuẩn Ace-K, Asp, Cyc, Sac 11 Bảng 3.10 Giới hạn phát Ace-K, Asp, Cyc, Sac phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D 11 Bảng 3.11 Độ lặp lại độ thu hồi mẫu thạch Aspatam, Cyclamat, Saccharin, Acesulfam kali 11 Bảng 3.12 Thông tin mẫu phân tích 11 Bảng 3.13 Kết xác định hàm lƣợng Acesulfam kali mẫu nƣớc mắm Ông Tây 11 Bảng 3.14 Kết xác định hàm lƣợng Aspartam Acesulfam kali mẫu thạch 11 Bảng 3.15 Kết phân tích đối chứng với phƣơng pháp HPLC 11 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thiết bị phân tích điện di mao quản 11 Hình 1.2 Mặt cắt ngang bề mặt mao quản .11 Hình 1.3 Lớp điện tích kép bề mặt mao quản 11 Hình 1.4 Các kĩ thuật bơm mẫu phƣơng pháp điện di mao quản 11 Hình 1.5 Nguyên lý hoạt động cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc 11 Hình 1.6 Sơ đồ biểu diễn cấu trúc (A) mạch điện tƣơng đƣơng (B) cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc .11 Hình 2.1 Ảnh chụp hệ thiết bị CE-C4D triển khai Việt Nam 11 Hình 2.2 Sơ đồ kết nối hệ thống C4D phiên bán tự động Việt Nam 11 Hình 3.1 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng pH phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Tris/Ches 11 Hình 3.2 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng pH phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Tris/His 11 Hình 3.3 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng pH phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Agr/Mes 11 Hình 3.4 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng pH phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Arg/CAPS .11 Kết cho thấy thành phần đệm Arg/CAPS độ phân giải đồng thời đƣờng không ổn định kết phân tích tốt pH 9,2 .11 Để lựa chọn đƣợc hệ đệm tốt nhất, kết phân tích pH = 9,2 tất hệ đệm khác đƣợc trình bày trong hình 3.5 11 Hình 3.5 Điện di đồ so sánh thành phần đệm điện di pH = 9,2 11 Hình 3.6 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng điện tách đến thời gian di chuyển phân tách pic 11 Hình 3.7 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng thời gian bơm mẫu đến phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 11 Hình 3.8 Đƣờng chuẩn Acesulfam kali theo diện tích pic .11 Hình 3.9 Đƣờng chuẩn Aspartam theo diện tích pic 11 Hình 3.10 Đƣờng chuẩn Cyclamat theo diện tích pic .11 Hình 3.11 Đƣờng chuẩn Saccharin theo diện tích pic .11 Hình 3.12 Điện di đồ xác định Acesulfam kali mẫu nƣớc giải khát 11 Hình 3.14 Điện di đồ xác định Acesulfam kali mẫu nƣớc mắm (NM) cách thêm chuẩn Acesulfam kali nồng độ khác (1: NM + ppm Ace-K; 2: NM + 10,0ppm Ace-K; 3: NM + 20,0 ppm Ace-K; 4: NM + 30,0 ppm Ace-K) 11 Hình 3.15 Điện di đồ xác định Aspartam Acesulfam kali mẫu thạch số phƣơng pháp thêm chuẩn (1: Mẫu thạch số không thêm chuẩn; 2: Mẫu thạch số thêm 20,0ppm Asp 20,0ppm Ace-K ) 11 Hình 3.16 Điện di đồ xác định Aspartam Acesulfam kali mẫu thạch số phƣơng pháp thêm chuẩn (1: Mẫu thạch số không thêm chuẩn; 2: Mẫu thạch số thêm 20,0ppm Asp 20,0ppm Ace-K) 11 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ Ace – K Acesulfam kali Arg L- arginin Asp Aspartam CAPS axit 3-( cyclohexylamino)-1-propansunfonic C4D Detectơ độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện CE Phƣơng pháp điện di mao quản Ches axit – (cyclohexylamino)-ethanesunfonic Cyc Cyclamat EOF Dòng điện di thẩm thấu GC Sắc ký khí His Histidin HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao Leff Chiều dài hiệu dụng mao quản Ltot Tổng chiều dài mao quản LOD Giới hạn phát LOQ Giới hạn định lƣợng MEKC Điện di mao quản điện động học Mixen Mes Axit 2-morpholino ethanesunfonic PGTP Phụ gia thực phẩm %RSD % độ lệch chuẩn tƣơng đối Sac Saccharin SD Độ lệch chuẩn Tris (hydroxymethyl) aminomethane UPLC Sắc ký lỏng siêu hiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bộ Y tế (2012) - Thông tƣ số 27/2012/TT-BYT ngày 30/11/2012, Thông tư hướng dẫn việc quản lí phụ gia thực phẩm Bộ Y tế (2010) - QCVN 8-12:2010/BYT ngày 20/5/2010 , Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia phụ gia thực phẩm – chất tổng hợp Nguyễn Thị Ánh Hƣờng (2010), Nghiên cứu xác định dạng Asen vô nước ngầm phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên – ĐHQGHN Phạm Luận (2005), Cơ sở lý thuyết Sắc kí điện di mao quản hiệu cao, giáo trình giảng dạy dành cho sinh viên chuyên ngành Hóa phân tích, Trƣờng ĐH Khoa học Tự Nhiên Hà Nội Nguyễn Văn Ri (2013), Các phương pháp tách , Sách chuyên đề cao học, Đại học khoa học Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội Tạ Thị Thảo (2010), Bài giảng chuyên đề thống kê hóa phân tích, Đại học Quốc gia Hà Nội Bùi Thị Minh Thúy (2014), Xác định số đường hóa học chất bảo quản thực phẩm phương pháp sắc kí lỏng hiệu cao, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội http://www.greenfacts.org/en/aspartame/l-3/aspartame-1.htm 11 TIẾNG ANH Agata Zygler, Andrzej Wasik, Jacek Namies´nik (2009), Analytical methodologies for determination of artificialsweeteners in foodstuffs, Trends in Analytical Chemistry, Vol 28, No 9, pp 1082-1102 10 Ana Beatriz Bergamo, José Alberto Fracassi da Silva, Dosil Pereira de Jesus (2011), Simultaneous determination of aspartame, cyclamate, saccharine in soft drinks and tabletop sweetener fomulations by capillary electrophoresis with contactless conductivity detection, Insitute of Chemistry, University of Campinas, Brazil, Food Chemistry, Vol 124, pp 1714–1717 11 Andrej Wasik and Manuela Buchgraber (2007), Foodstuffs – Simulaneous determination of nine sweetener by high performance liquid chromatography and evaporative light scattering detection, Journal of Chromatography A, 1157, pp 187–196 12 Armenta S, Garrigues S, de la Guardia (2004), FTIR determination of Aspartame and Acesulfame-K in tabletop sweetener, Food chemistry, Vol 52, pp 7798-803 13 Chigusa KOBAYASHI; Mitsuo NAKAZATO; Hirofumi USHIYAMA; Yuka KAWAI; Yukinari TATEISHI; Kazuo YASUDA (1999), Stimultaneous Determination of five Sweetener in Foods by HPLC, ISSN: 0015-6426, Vol.40, no.2, page.166-n/a 14 Edgar Y Ordo˜ nez, José Benito Quintana, Rosario Rodil, Rafael Cela (2013), determination of artificial sweeteners in sewage sludge samples using pressurised liquid extraction and liquid chromatography–tandem mass spectrometry, Journal of Chromatography A, Vol 1320, pp 10– 16 15 Fatma Turak , Mahmure Üstün Özgür , and Abdürrezzak Bozdogan (2009), “PLSUVSpectrophotometric Method for the Simultaneous, Determination of Ternary Mixture of Sweeteners (Aspartame, Acesulfame-K and Saccharin) in Commercial Products”, Innovations in Chemical Biology, pp 305-311 12 16 Herrmannová M, Krivánková L, Bartos M Vytras K (2006), Direct determination of eight sweeteners in foods by capillary isotachophoresis, Journal of separation science, 29(8): 1132-7 17 Maja SERDAR Zorka KNEŽEVIC (2011), Determination of artificial sweeteners in beverages and special nutritional products using high performance liquid chromatography, Arh Hig Rada Toksikol, 62, pp 169-173 18 Marko Stojkovic, Mai Thanh Đức, Peter C Hauser (2013), Determination of artificial sweeteners by capillary electrophoresis with contactless conductivity detection optimized by hydrodynamic pumping, Department of Chemistry, University of Basel, Spital strasse, Switzerland, Analytica Chimica Acta, 787, pp 254 – 259 19 Mary C Boyce, Determination of additives and organic contaminants in food by CE and CEC, Edith Cowan University, Perth, WA, Australia, Electrophoresis, 28, pp 4046-4062 20 Natalia E Llamas, Maria S DI nezio, Miriam E Palomeque, Beatriz S Fernández Band (2008), Direct determination of Saccharine and Acesulfam kali in sweetener and fruit juices powers, Food Anal Methods, 1, pp 43-48 21 Rainer Schuster and Angelika Gratzfeld-Husgen (2009), CZE analysis of artificial sweeteners and preservatives in drinks, Agilent technologies, No 5990-3402EN 22 Richard A Frazier , Elizabeth L Inns, Nicolo Dossi, Jennifer M Ames, Harry E Nursten (2000), Development of a capillary electrophoresis method for the simultaneous analysis of artificial sweetener, preservatives and colours in soft drinks, Journal of Chromatography A, 876, pp 213–220 23 Yang DJ, Chen B (2009), Stimultaneous determination of nonnutritive sweetener in foods by HPLC/ESI-MS, J Agric Food Chem, 57, pp 3022-3027 24 Yu H.Lin, Shin S.Chou, Fuu Sheu and Yuan T.Shyu (2000), Simultaneous of sweetener and preservatives in preserved fruits by Micellar electrokinetic 13 capillary chromatography, Journal of Chromatographic Science, Vol 38, pp 345352 25 Zhu Y, Guo Y, Ye M, James FS (2005), Separarion and simultaneous determination of four artificial sweetener in food and beverages by ion chromatography, J Chromatogr A, 1085(1): 143-6 14 [...]... (2012) - Thông tƣ số 27/2012/TT-BYT ngày 30/11/2012, Thông tư hướng dẫn việc quản lí phụ gia thực phẩm 2 Bộ Y tế (2010) - QCVN 8-12:2010/BYT ngày 20/5/2010 , Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm – chất ngọt tổng hợp 3 Nguyễn Thị Ánh Hƣờng (2010), Nghiên cứu xác định các dạng Asen vô cơ trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc, Luận án Tiến... của Sắc kí điện di mao quản hiệu năng cao, giáo trình giảng dạy dành cho sinh viên chuyên ngành Hóa phân tích, Trƣờng ĐH Khoa học Tự Nhiên Hà Nội 5 Nguyễn Văn Ri (2013), Các phương pháp tách , Sách chuyên đề cao học, Đại học khoa học Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội 6 Tạ Thị Thảo (2010), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích, Đại học Quốc gia Hà Nội 7 Bùi Thị Minh Thúy (2014), Xác định một số đường... Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội 6 Tạ Thị Thảo (2010), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích, Đại học Quốc gia Hà Nội 7 Bùi Thị Minh Thúy (2014), Xác định một số đường hóa học và chất bảo quản trong thực phẩm bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội 8 http://www.greenfacts.org/en/aspartame/l-3/aspartame-1.htm 11 TIẾNG ANH 9 Agata... Switzerland, Analytica Chimica Acta, 787, pp 254 – 259 19 Mary C Boyce, Determination of additives and organic contaminants in food by CE and CEC, Edith Cowan University, Perth, WA, Australia, Electrophoresis, 28, pp 4046-4062 20 Natalia E Llamas, Maria S DI nezio, Miriam E Palomeque, Beatriz S Fernández Band (2008), Direct determination of Saccharine and Acesulfam kali in sweetener and fruit juices powers,... Guardia (2004), FTIR determination of Aspartame and Acesulfame-K in tabletop sweetener, Food chemistry, Vol 52, pp 7798-803 13 Chigusa KOBAYASHI; Mitsuo NAKAZATO; Hirofumi USHIYAMA; Yuka KAWAI; Yukinari TATEISHI; Kazuo YASUDA (1999), Stimultaneous Determination of five Sweetener in Foods by HPLC, ISSN: 0015-6426, Vol.40, no.2, page.166-n/a 14 Edgar Y Ordo˜ nez, José Benito Quintana, Rosario Rodil,... Ternary Mixture of Sweeteners (Aspartame, Acesulfame-K and Saccharin) in Commercial Products”, Innovations in Chemical Biology, pp 305-311 12 16 Herrmannová M, Krivánková L, Bartos M và Vytras K (2006), Direct determination of eight sweeteners in foods by capillary isotachophoresis, Journal of separation science, 29(8): 1132-7 17 Maja SERDAR và Zorka KNEŽEVIC (2011), Determination of artificial sweeteners