Đồ án Tìm hiểu về sắc ký khí ghép khối phổ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN HÓA CƠ SỞ -o0o - BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ SẮC KÝ KHÍ GHÉP KHỐI PHỔ GVHD: Th.s Phan Thị Xuân SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Mai LỚP: 03ĐHHH1 MSSV: 2004120119 LỜI CẢM ƠN Kiến thức tài sản quý báu mà chúng em tích góp sau tháng ngày học hành ghế nhà trường Trên thực tế thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trên đường góp nhặt kiến thức thiếu dạy dỗ quan tâm quý thầy cô giúp đỡ bạn Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến tất quý thầy cô em đặc biệt thầy cô Khoa Công Nghệ Hóa Học – Trường Đại Học Công Nghệ Thực Phẩm với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Để làm báo cáo em vận dụng truyền đạt thầy cô tìm hiểu thân trình học, không vốn kiến thức riêng lẻ riêng chuyên ngành hóa phân tích mà kiến thức ngành có liên quan môn bổ trợ Em xin chân thành cảm ơn TS.Đặng Văn Sử thầy dạy em nhiều môn có liên quan giúp em có sở tìm hiểu sâu xa đề tài đặc biệt môn “Các phương pháp phân tích hợp chất hữu cơ” Với lòng biết ơn sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Phan Thị Xuân, người thầy người mẹ tinh thần em Cô người truyền nguồn cảm hứng cho em với câu nói “ Kiến thức lại sau tất mất”, cô người trực tiếp hướng dẫn em thực đồ án Những tình cảm cô tất sinh viên nguồn động viên tinh thần to lớn với tất chúng em để vượt qua khó khăn trình thực đề tài Tình cảm nhiều lời có hạn, lần nữa, em xin chân thành cảm ơn quý cô thầy, chúc tất quý thầy cô dồi sức khỏe ngập tràn nhiệt huyết để người truyền lửa cho hệ sinh viên ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nhóm sinh viên gồm: Nguyễn Thị Tuyết Mai MSSV 2004120119 Nhận xét: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………………………… ……….………………………………………………………………………………………… ………….……………………………………………………………………………………… Điểm đánh giá: ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………………………… ……….………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …Ngày ……….tháng ………….năm 2014 (ký tên, ghi rõ họ tên) iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Nhóm sinh viên gồm: Nguyễn Thị Tuyết Mai MSSV 2004120119 Nhận xét: ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… Điểm đánh giá: ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… Ngày ……….tháng ………….năm 2014 (ký tên, ghi rõ họ tên) iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Trang Hình 1: Sơ đồ hệ thống GC Hình 2: Hệ thống inlet để tiêm mẫu vào cột nhồi GC Hình 3: Hệ thống inlet đẻ tiêm mẫu vào cột mao quản GC Hình 4: Cột mao quản Hình 5: Minh họa cấu trúc bên cột nhồi cột mao quản Hình 6: Sắc kí đồ GC Hình 7: Phổ đồ MS 11 Hình 8: Phổ đồ GCMS 12 Hình 9: Màn hình hiển thị - máy tính 13 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Trang Bảng 1: Dựng dãy chuẩn làm việc Chlorpyrifos Diazinnon 19 GCMS Bảng 2: Tốc độ tăng nhiệt lò cột GC 21 Bảng 3: Các phân mảnh ion Chlorpyrifos Diazinnon MS 22 Bảng 4: Độ lệch tương đối tỉ lệ ion chuẩn mẫu (%) theo tỉ lệ 23 ion tương đối (%) vi DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tên cụ thể Mô tả GCMS Gas chromatography mass Sắc kí khí ghép khối phổ spectroscopy GC Gas chromatography Sắc kí khí LC Liquid chromatography Sắc kí lỏng MS Mass spectroscopy Phổ khối HPLC High performance liquid Sắc kí lỏng cao áp chromatography PC M/Z Personal computer Máy tính cá nhân Khối lượng phân tử/ điện tích vii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vii 1.1 Giới thiệu sắc kí ghép khối phổ 1.2 Đặc điểm PHẦN 2: HỆ THỐNG SẮC KÝ KHÍ GHÉP KHỐI PHỔ .2 2.1 Sắc ký khí 2.1.1 Nguyên tắc hoạt động sắc ký khí 2.1.2 Sơ đồ hệ thống sắc kí khí .2 2.1.3 Sắc ký đồ 2.2 Khối phổ (MS) 2.2.1 Nguyên tắc hoạt động .8 2.2.2 Các bước thực phân tích MS .9 2.3 GCMS 11 2.4 Máy tính kết nối 12 2.5 Ưu nhược điểm GCMS 13 2.5.1 Ưu điểm 13 2.5.2 Nhược điểm 14 2.6 Phạm vi ứng dụng 15 2.6.1 Ứng dụng .15 2.6.2 Ví dụ 16 2.7 Kết luận 24 viii Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ SẮC KÝ KHÍ GHÉP KHỐI PHỔ 1.1 Giới thiệu sắc kí ghép khối phổ Sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) phương pháp xem dấu gạch nối hai kĩ thuật phân tích Như tên gọi nó, thực chất kết hợp hai kỹ thuật để tạo thành phương pháp phân tích hỗn hợp hóa chất Sự kết hợp phương pháp sắc kí phương pháp khối phổ tạo nên phương pháp đặc biệt có hiệu lĩnh vực hóa phân tích Hai thiết bị có khả bổ sung hỗ trợ cho trình phân tích, sắc ký khí tách thành phần hỗn hợp khối phổ phân tích đặc tính thành phần riêng lẻ Bằng cách kết hợp hai kỹ thuật, nhà hóa học phân tích khảo sát định tính định lượng dung dịch chứa số hóa chất với nồng độ thấp đến picogram [1] nhỏ – nồng độ khó phát phương pháp phân tích công cụ khác phương pháp đo phổ UV – VIS 1.2 Đặc điểm Thời gian phân tích ngắn: mẫu không bền thời gian bảo quản phân tích cách thuận lợi, đặc biệt việc phân tích hỗn hợp phức tạp Nhờ đó, tiết kiệm nhiều thời gian thực nghiệm phân lập mẫu theo nguyên tắc điều chế trước đưa vào khối phổ giảm nhẹ yêu cầu kĩ thuật kĩ thuật viên GC-MS sử dụng phổ biến Chúng sử dụng rộng rãi lĩnh vực y tế, dược phẩm, môi trường, luật môi trường Tiến hành thực nghiệm phòng thí nghiệm để biết xem làm để nhà hóa học môi trường đánh giá mẫu có chứa chất ô nhiễm gọi PAHs Một hệ thống GCMS có ba thành phần là: − Sắc kí khí (GC) − Khối phổ (MS) − Máy tính kết nối GVHD: Th.s Phan Thị Xuân Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học PHẦN 2: HỆ THỐNG SẮC KÝ KHÍ GHÉP KHỐI PHỔ 2.1 Sắc ký khí Chúng ta biết rằng, muốn phép phân tích cho kết nhất, ta phải loại bỏ triệt để yếu tố ảnh hưởng Có nhiều phương pháp để loại yếu tố cách xem tốt tách chúng khỏi hỗn hợp mẫu sắc kí Các thành phần mẫu sau tách riêng lẻ xác định riêng Trong tất phương pháp sắc ký, trình tách xảy hỗn hợp mẫu tiêm vào pha động Trong sắc ký lỏng (LC), pha động dung môi Trong sắc ký khí (GC), pha động loại khí trơ helium, nitơ, hidro… Riêng nói sắc kí khí pha động mang hỗn hợp mẫu qua pha tĩnh Pha tĩnh tương tác với thành phần hỗn hợp mẫu Pha tĩnh thường chứa ống gọi cột Cột thủy tinh thép không gỉ kích thước khác 2.1.1 Nguyên tắc hoạt động sắc ký khí Trong trình khí mang đem mẫu qua cột sắc ký, hỗn hợp hợp chất pha động xảy tương tác với pha tĩnh Mỗi hợp chất hỗn hợp tương tác với pha tĩnh lực tương tác khác Những tương tác yếu khỏi cột nhanh (hay gọi rửa giải) Những tương tác mạnh thoát khỏi cột cuối Bằng cách thay đổi đặc điểm pha động pha tĩnh, tách hỗn hợp khác chất hóa học Để cải tiến trình phân tách nhà phân tích thực thay đổi nhiệt độ pha tĩnh áp suất pha động 2.1.2 Sơ đồ hệ thống sắc kí khí GVHD: Th.s Phan Thị Xuân Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học Máy tính ghi lại biểu đồ sau lần quét Trục hoành biểu thị tỷ lệ M /Z Trục tung thành phần % tương đối ion so với ion có lượng lớn qui ước 100% Biểu đồ gọi phổ khối (xem hình 7)[8] Hình 7: Sắc kí đồ phổ MS tương ứng 1-Butanol 1-Bromobutane[8] Sắc ký khí ghép khối phổ (GCMS) phân tích hỗn hợp hóa chất phức tạp không khí, nước…Nếu mẫu có chất lạ xuất hiện, khối phổ nhận dạng cấu trúc hóa học độc (giống việc lấy dấu vân tay) Cấu trúc chất sau so sánh với thư viện cấu trúc chất biết Nếu không tìm chất tương ứng thư viện nhà nghiên cứu, dựa cấu trúc tìm để phát triển ý tưởng cấu trúc hóa học Nói cách khác, nhà nghiên cứu thu liệu đóng góp vào thư viện cấu trúc nói trên, sau tiến hành thêm biện pháp để xác định xác loại hợp chất 2.3 GCMS Khi GC kết hợp với MS tạo công cụ phân tích đa Nhà nghiên cứu nghiên cứu chất hữu cơ, tiêm mẫu vào hệ thống tách thành phần riêng biệt từ hỗn hợp chất, xác định thành phần chúng Hơn nữa, nhà nghiên cứu xác định hàm lượng (nồng độ) thành phần Hình thể đồ thị ba chiều GC kết hợp với MS Muốn tạo biểu đồ trước hết nhà phân tích phải hình dung hình ảnh 3D chuyển thành đồ thị 2D Có thể tạo quang phổ khối lượng sắc kí đồ cách tạo mặt cắt ngang phù hợp hình ảnh 3D này, Khi tạo quang phổ tạo sắc kí đồ GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 11 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học Hình 8: phổ 3D GCMS 2.4 Máy tính kết nối Hình 9: hình hiển thị - máy tính Các máy tính cá nhân (PC) tạo nên nhiều tiến thiết bị đo phân tích Khối lượng lớn liệu có nhờ công cụ ghi lại giấy, trở nên dễ dàng nhiều có máy tính trợ giúp ghi nhớ xuất liệu cách nhanh chóng ta cần tra cứu Trước đây, hệ thống máy tính chuyên ngành phát triển để xử lý công việc mã hóa từ tín hiệu tương tự (analog) đầu sang tín hiệu số sau áp dụng đồ họa bảng tính Tuy nhiên, hệ thống sử dụng mã lập trình riêng khó khăn để học Khi máy tính ngày nhanh có khả xử lý khối lượng lớn liệu hơn, chúng thực công việc điều khiển thiết bị thu thập liệu Phần mềm GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 12 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học thường viết hệ điều hành Windows, hệ thống điều khiển theo ý muốn cách đơn giản với việc chạm, nhấp vào chức muốn thực hiện, làm cho công việc học hệ điều hành chuyên ngành ngôn ngữ lệnh trọng Hơn nữa, nhiều gói phần mềm có tính tương tác, đa phương tiện kèm hỗ trợ học tập phần mềm thiết bị Hiện có thiết bị hoàn toàn mới khiến khiến người học tập trung ý vào việc học nguyên tắc hoạt động thiết bị Các công cụ có phần mềm riêng theo hãng sản xuất đưa Những phần mềm sử dụng nhiều hệ điều hành HPLC GC-MS sử dụng hệ điều hành Windows 3.1 AAS sử dụng hệ điều hành MS-DOS tương tự Windows 3.1 Sinh viên cần lưu ý khác biệt hệ điều hành vận hành thiết bị Mặc dù hệ thống khác nhau, chúng vấn có số đặc điểm Các thông số kiểm soát công cụ hiệu quả, thu thập liệu phân tích liệu thường kết hợp gộp chung vào phương pháp Phương pháp sử dụng nhiều lần cách thiết lập chuỗi lệnh Một chuỗi lệnh xây đựng theo công cụ để đánh giá mẫu X phân tích phương pháp Y 2.5 Ưu nhược điểm GCMS 2.5.1 Ưu điểm Kết hợp ưu điểm hai phương pháp GC MS Sắc ký khí phương pháp có hiệu tách cao, cao nhiều so với HPLC phân tích hỗn hợp phức tạp mà HPLC không phân tích Với MS vừa biết cấu trúc hóa học phân tử phân tích nhiều cấu trúc hóa học phân tử thông qua thông tin cung cấp mảnh ion Ưu điểm MS vừa có tính phổ quát vừa có tính chon lọc Định lượng dựa vào cường độ mảnh ion, cho độ nhạy cao Cho biết diện nguyên tố đồng vị có hợp chất Ngưỡng phát phương pháp picogram GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 13 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học Nhận diện xác chất phân tích dựa vào thời gian lưu khối phổ mảnh ion Kết thu nhận cách nhanh chóng (chỉ từ đến 100 phút) Độ xác cao Độ nhạy cao, có khả phát cấu tử có nồng độ thấp 2.5.2 Nhược điểm Độ bay hơi: Mẫu phải bay Độ bền nhiệt: Mẫu buộc phải tồn nhiệt độ cao Khối lượng phân tử: Đặc trưng < 500 amu Chuẩn bị mẫu: Dung môi phải bay có nhiệt độ sôi thấp chất phân tích Lượng mẫu: Thường từ –5 µl Giá thành thiết bị cao, điều kiện hoạt động bảo trì phức tạp Ngoài viêc kết nối GC với đầu dò MS gặp nhiều trở ngại so với loại đầu dò khác điều kiện áp suất máy GC máy MS khác Chỉ có số loại cột sắc kí sử dụng cho GCMS loại cột polimer hữu bị đứt mảnh gia tăng nhiệt độ, mảnh vào đầu dò khối phổ làm xuất peak lạ đặc trưng, gây nhầm lẫn với mảnh ion mẫu khảo sát Tuy nhiên việc kết nối GC với MS thuân lợi LC với MS vì: Có không tương thích giũa máy HPLC máy MS MS hoạt động điều kiện: chân không sâu, nhiệt độ cao, chất khảo sát phải thể khí, vận tốc dòng chảy nhỏ HPLC hoạt động điều kiện: áp suất cao, nhiệt độ tương đối thấp, chất khảo sát thể lỏng, vận tốc dòng chảy lớn GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 14 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học GC với MS thuận lợi vì: Mẫu khảo sát có đặc tính dễ bay nên lấy mẫu máy GC MS thể khí Cột sắc kí máy GC phận máy MS hoạt động điều kiện nhiệt độ Lưu lượng vật chất vào đầu dò MS so với bên LC Giao diện kết nối MS với GC không phức tạp với LC 2.6 Phạm vi ứng dụng 2.6.1 Ứng dụng Thích hợp cho phân tích tinh dầu chất bay hơi, phân tích cho biết thành phần tinh dầu chất bay nhanh hiệu Sắc ký khí cột mao quản phương tiện lý tưởng giai đoạn để phân tích dư lượng thuốc bảo vệ thực vật nông sản thực phẩm GCMS áp dụng tốt cho việc nghiên cứu phân tích chất đồng vị bền Có thể kể đến sau: Phân tích hợp chất chứa nhóm sunfua: áp dụng việc kiểm soát ô nhiễm môi trường đặc biệt nhiễm bẩn dầu nước biển ô nhiễm nguồn cung cấp thức ăn cho cho người từ cá biển Các họp chất chứa sunfua coi thước đo đánh giá ô nhiễm cá cá hồi Trong nghiên cứu người ta nhận thấy C 13H17 – naphtalen mũi M/z = 170 C3H7 – banzothiophen giá trị M/z = 176, alkyl benothiophen C10H10S M/z =162 alkyl naphtalen C12H12 M/z = 160 Người ta phát năm đồng phân alkyl benzothiophen Hệ thống sắc ký khí khối phổ sử dụng để phân tích tất hợp chất hoá học độc có tính bay hơi, ví dụ thuốc bảo vệ thực vật, hợp chất thơm, axit béo Hệ thống sắc ký khí tích hợp với detector khối phổ không cho phép phân tích định lượng mà cho phép định tính, phát hợp chất hóa học nhờ thư viện phổ Winley, Pesticide GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 15 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học Phạm vi ứng dụng: áp dụng lĩnh vực kiểm định an toàn thực phẩm, môi trường 2.6.2 Ví dụ Xác định lượng dư Chlorpyrifos Diazinnon GCMS Quy trình cấp phép “ Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn – Cục Quản Lí Chất Lượng Nông Lâm Sản Thủy Sản Quy trình phân tích chuẩn theo NAF QUAD NAF 032/10 [7] 2.6.2.1Phạm vi áp dụng Phương pháp áp dụng để xác định dư lượng Chlorpyrifos, Diazinon thực phẩm GCMS Giới hạn định lượng phương pháp 10 µg /kg µg /kg 2.6.2.2 Nguyên tắc Dư lượng Chlorpyrifos, Diazinon thực phẩm trích ly CH 3CN axit hóa, dịch trích làm loại bỏ dung môi dòng khí nitơ, sau hòa tan iso-octane Dư lượng Chlorpyrifos, Diazinon xác định hệ thống sắc kí khí với cột ZB-5MS đầu dò MS (chế độ EI) 2.6.2.3 Hóa chất, thuốc thử Chuẩn Chlorpyrifos, Diazinon có độ tinh khiết ≥ 97% Dr Ehrenstorfer (Dr Ehrenstorfer tên hang sản xuất hóa chất tiếng CHLB Đức) tương đương Nội chuẩn Chlorpyrifos D10 100 µg /ml, Dr Ehrenstorfer tương đương MnSO4 khan, loại dùng cho phân tích Sodium acetate (NaOAc) khan, loại dùng cho phân tích Primary secondary amine (PAS), kích thước hạt 40 µm, varian (Part No 12213024) tương đương Bột C18, kích thước hạt 40 µm, Alltech tương đương CH3CN, loại dùng cho phân tích sắc kí lỏng Methanol, loại dùng cho phân tích sắc kí lỏng GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 16 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học Iso-octane, loại dùng cho phân tích sắc kí lỏng CH3COOH, loại dùng cho phân tích Acetone, loại dùng cho phân tích Dung dịch CH3COOH 0.1% CH3CN: hút 0.25ml CH3COOH vào bình định mức 250 mL, định mức đến vạch CH3CN Lắc kĩ, dung dịch bền tuần Hỗn hợp A: Cân 2.50g ± 0.05g MgSO4 0.4g ± 0.05g NaOAc khan cho vào ống ly tâm nhựa 50ml (2.6.6.9) Hỗn hợp B: cân 2.50g ± 0.01g PAS (7.1.4.5), 0.25g ± 0.01g C18 2.50g ± 0.01g MgSO4 cho vào ống ly tâm nhựa 15 ml Dung dịch chuẩn gốc Chlorpyrifos 0.5 mg/mL: Cân xác 50 mg chuẩn Chlorpyrifos, cho vào bình định mưc 100 mL, hòa tan CH3CN Nồng độ dung dịch phải tính toán dựa khối lượng chuẩn thực cân độ tinh khiết chuẩn Dung dịch bền năm nhiệt độ ≤ -20 ℃ Dung dịch chuẩn gốc Diazinon 0.5mg/ml: Cân xác khoảng 50mg chuẩn Diazinon, cho vào bình định mưc 100 mL, hòa tan CH3CN Nồng độ dung dịch phải tính toán dựa khối lượng chuẩn thực cân độ tinh khiết chuẩn Dung dịch bền năm nhiệt độ ≤ -20 ℃ Dung dịch chuẩn hỗn hợp 20 Chlorpyrifos 20 µg/mL, Diazinon 10 µg/mL: Hút 0.4 mL dung dịch chuẩn gốc Chlorpyros 0.5 mg/mL 0.2 mL dung dịch chuẩn Diazinon 0.5 mg/mL cho vào bình định mức 10 mL, định mức tới vạch CH3CN Dung dịch bền năm nhiệt độ ≤ -20 ℃ Dung dịch chuẩn hỗn hợp làm việc Chlorpyrifos µg/mL, Diazinon 1µg/mL: Hút mL chuẩn hỗn hợp cho vào bình định mức 10 mL, định mức tới vạch CH3CN Dung dịch bền tháng nhiệt độ ≤ -20 ℃ GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 17 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học Hút 1mL dung dịch chuẩn Chloropyrifos D10 100 µg/ml cho vào bình định mức 10 mL, định mức tới vạch CH3CN Dung dịch bền năm nhiệt độ ≤ -20 ℃ 2.6.2.4 Thiết bị, dụng cụ Hệ thống GCMS, phần mền xử lý số liệu hãng thiết bị cung cấp Cột ZB-5MS: 30m × 0.25mm × 0.25µm, Phonemenex tương đương Cân phân tích có độ xác d = 0.0001g Cân phân tích d = 0.01g Máy li tâm có tốc độ vòng tối thiểu 4000 vòng/phút Máy lắc, Hwashin tương đương Bể siêu âm, Elma tương đương Hệ thống khí nitơ có bể điều nhiệt Ống li tâm 50 mL, Greiner tương đương Ống li tâm 15 mL, Greiner tương đương Ống thủy tinh 15 mL Bình định mức loại, Schotts Duran tương đương Màng lọc mẫu PTFE, kích thước lỗ 0.2 µm, đường kính 13 mm Kim tiêm mẫu 1mL Pipette pasture, Brand tương đương Lọ đựng mẫu 1.5 mL Lọ đựng mẫu mL Bông thủy tinh 2.6.2.5 Cách tiến hành GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 18 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học Chuẩn bị mẫu Đối với mẫu thực phẩm có nguồn gốc từ động vật: lấy phần ăn được, cắt mẫu thành miếng nhỏ Lấy 100g mẫu cho vào máy xay mẫu, xay mẫu hoàn toàn đồng Bảo quản tủ đông nhiệt độ ≤ -18 ℃ Khi tiến hành phân tích mẫu phải đưa nhiệt độ phòng Đối với mẫu thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật: lấy phần ăn được, cắt đoạn nhỏ, sau trộn cho đồng phải bảo quản tủ đông nhiệt độ ≤ 18 ℃ Khi tiến hành phân tích mẫu phải đưa nhiệt độ phòng Chuẩn bị mẫu trắng Mẫu trắng mẫu xác định không chứa lượng dư Chlorpyrifos Diazinon Cân 5.0 gram (±0.1 gram) mẫu trắng đồng vào ống li tâm nhựa 50 mL Mẫu kiểm soát Chlorpyrifos 10 µg/kg, diazinon µg/kg Cân 5.0 gram (±0.1 gram) mẫu trắng đồng vào ống li tâm nhựa 50 mL Hút xác 25 µL dung dịch chuẩn hỗn hợp (2.6.6) cho vào mẫu chuẩn bị, đậy nắp ống nghiệm trộn khoảng phút máy lắc, để yên tối thiểu 15 phút trước mang phân tích Mẫu thử: Cân 5.0 gram (±0.1 gram) mẫu thử đồng vào ống li tâm nhựa 50 mL Dựng dãy chuẩn làm việc: Cân 5.0g mẫu trắng tiến hành dựng chuẩn mẫu trắng bảng 1: Nồng độ chuẩn làm việc Thể tích Nội chuẩn (µg/kg) dung dịch chuẩn hỗn Chlorpyrifos Diazinon hợp (µL) Vdd nội Nồng độ chuẩn 10 µg/kg (2.6.6.18) µg/ml (2.6.6.19) GVHD: Th.s Phan Thị Xuân Khối lượng mẫu trắng (gram) 19 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học 0.0 0.0 10 20 5.0 ± 0.1 10.0 5.0 25 10 20 5.0 ± 0.1 20.0 10.0 50 10 20 5.0 ± 0.1 30.0 15.0 75 10 20 5.0 ± 0.1 40 20.0 100 10 20 5.0 ± 0.1 Bảng 1: Dãy chuẩn làm việc Chlorpyrifos Diazinnon GCMS mẫu trắng Sau thêm chuẩn xong, trộn đều, để yên tối thiểu 15 phút trước tiến hành phân tích Thêm vào 10 µL dung dịch chuẩn Chlopyrifos-D10 µg/ml (2.6.2.3) cho tất mẫu bao gồm mẫu trắng, mẫu thu hồi mẫu thử) ngoại trừ mẫu dụng chuẩn phần (2.6.2.3), trộn đều,để yên 15 phút trước tiến hành phân tích Cho mL dung dịch (V0) CH3CN axit hóa (2.6.2.3) vào ống, đậy nắp Lắc khoảng phút cho mẫu tơi ra, siêu âm bể siêu âm (2.6.2.4) 10 phút Cho từ từ hỗn hợp A (2.6.2.3) vào ống, trộn khoảng phút Li tâm 6000v/p phút Hút mL lớp cho vào hỗn hợp B (2.6.2.3) trộn thật khoảng phút, li tâm 4000v/p phút Hút 2.5 mL (V1) dung dịch lớp cho vào ống li tâm thủy tinh 2.6.2.4) Lọc loại bỏ dung môi hệ thống thổi khí Nitơ 40℃ hòa tan phần cặn 1mL (V2) Iso-octane (2.6.2.3), lọc qua màng lọc mẫu (2.6.2.3) cho vào chai mL Dung dịch dùng để xác định lượng dư thuốc bảo vệ thực vật phương pháp GCMS GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 20 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học 2.6.2.6 Điều kiện phân tích GCMS Kiểm tra tình trạng máy trước phân tích, phải đảm bảo tín hiệu ổn định trước tiêm Các thông số cột sắc kí Lò cột: Initial temp: 80℃ Initial time: 1.00 Maximum temp: 320℃ Ramp: bảng STT Rate Final temp Final time 40 223 1.00 10 260 0.00 40 280 3.00 0.0 (off) Bảng 2: Tốc độ tăng nhiệt lò cột GC Khí mang: heli Cột: Cột mao quản Nominal initial presure: 15.761 psi Mode: constant flow Initial flow: 1.6 mL/min Average volocity: 46.759 cm/sec Outlet: MSD GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 21 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học Outlet pressure Signal 1: Data rate: 20 Hz Type: front detector Save data Front injector: Sample washes: Sample pumps: Injection volume: µL PostInj solvenlt A washes: (Methanol, HPLC grade) PostInj solvenlt B washes: (Acetone, HPLC grade) Thứ tự tiêm mẫu: tiêm dãy chuẩn, mẫu trắng, mẫu kiểm soát, sau tiêm mẫu Cứ sau 10 mẫu phải tiêm lại điểm chuẩn 2.6.2.7Các thông số đầu dò MS MS tranfer line heater: 280℃ Tốc độ khí methane 40% Nhiệt độ dòng ion: 150℃ lượng electron: 140 eV Các phân mảnh ion xác định theo bảng 3: GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 22 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học Thứ tự Chất phân tích Cypermethrin D6 Cypermethrin Fenvalerate Phân mảnh Dwell m/z 213 (*) 50 215 50 177 50 207 (*) 50 209 50 171 50 211 (*) 50 213 50 212 50 Bảng 3: Các phân mảnh ion Chlorpyrifos Diazinnon MS 2.6.2.8 Biểu thị kết Đường chuẩn đường biểu thị tuyến tính y = a + bx xây dụng từ tỉ số SC/ SIS (y) theo CC/CIS (x) với: SC, CC: diện tích nồng độ chuẩn tương ứng SIS, CIS: diện tích nồng độ nội chuẩn Cypermethrin D6 Lượng dư thuốc bảo vệ thực vật tính theo công thức: ′ 𝐂 = 𝐀 × 𝐂𝐈𝐒 Trong đó: 𝐀 = ′ 𝐒𝐂 ′ 𝐒𝐈𝐒 𝐚 với SC′ diện tích peak thuốc bảo vệ thực có mẫu, ′ S𝐼𝑆 diện tích peak nội chuẩn Cypermethrin D6 thu phân tích mẫu, b tung ′ độ gốc đường chuẩn CIS nồng độ nội chuẩn mẫu 2.6.2.9 Đảm bảo chất lượng kết thử nghiệm Độ lệch thời gian lưu peak mẫu tính theo (RT window) không 0.5% Hệ số tuyến tính R2 ≥ 0.99 Tỉ lệ S/N ion ≥ 3.1 GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 23 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học Mẫu phải tồn đồng thời phân mảnh Cypermethrin D6 quy định bảng tỉ lệ ion tương đối mẫu nhiễm so với tỉ lệ ion tuong đối mẫu chuẩn phép dao động khoảng: Tỉ lệ ion tương đối (%) Độ lệch tương đối tỉ lệ ion chuẩn mẫu (%) ˃ 50 ± 20 ˃ 20 đến 50 ±25 ˃ 10 đến 20 ±30 ≤ 10 ±50 Bảng 4: Độ lệch tương đối tỉ lệ ion chuẩn mẫu (%) theo tỉ lệ ion tương đối (%) 2.7 Kết luận GCMS phương pháp phân tích để phân tích thành phần chất có mẫu Tuy nhiên với ứng dụng quan trọng kể GCMS ngày chứng minh vị trí tầm quan trọng ngành phân tích Bản thân sinh viên thực báo cáo nhận thấy lý thuyết Phuơng pháp không khó hiểu Đồng thời cho phương pháp đắc lực phục vụ cho công việc phân tích (phát độc chất hữu dễ bay hơi) đặc biệt với tình hình sử dụng tràn lan chất bảo vệ thực vật Việt Nam ta Tuy nhiên điều kiện vật chất hạn chế, nhiều trường đại học chưa đem phương pháp vào giảng dạy Hy vọng tuong lai không xa, tất trường đại học mang phương pháp tiếp cận với hệ sinh viên Bài báo cáo bước chân thân sinh viên viết tiếp cận sắc kí khí khối phổ Vì thế, trình viết tránh thiếu sót nhận định mang tính chủ quan sinh viên Rất cám ơn nhận xét đánh giá GVHD quý thầy cô GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 24 Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm Tp HCM – Khoa Công nghệ Hóa học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Văn thành (2008), Nghiên cứu xây dựng phương pháp chuẩn phân tích Hoocmon Clenbuterol thuc phẩm phương pháp sắc kí khối phổ (GCMS), đề tài nghiên cứu khoa học cấp [2] http://www.duoclieu.org/2012/07/phuong-phap-sac-ky-duoc-lieu.html [3] Võ Công Sáu, Nghiên cứu xác định Chloraphenicol mẫu sinh học phương pháp sắc kí – khối phổ, Hà Nội 2003 [4] Munm.R.K., Holland D.C., Roybal S.E., Gas Chromatographic determinatin of CAP residues in shrimp AOAC pp596-601 [5] Nguyễn Đình Soa (2011), Hóa đại cương, Nhà xuất đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh [6] Đặng Văn Sử (2014), Các phương pháp xác định cấu trúc hợp chất hữu cơ, Đại học công nghiệp thực phẩm Tp Hồ Chí Minh [7] Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn – Cục Quản Lí Chất Lượng Nông Lâm Sản Thủy Sản, Xác định lượng dư Chlorpyrifos Diazinnon GCMS NAF, Tp Hà Nội [8] Bùi Xuân Vững (2009), Cơ sở phân tích sắc ký, Đại học Đà Lạt [9] Nguyễn Kim Phi Phụng, KHỐI PHỔ_Lý thuyết – Bài tập – Bài giải, Nhà xuất đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh GVHD: Th.s Phan Thị Xuân 25