Xác định một số hydrocacbon thơm đa vòng trong thực phẩm bằng kỹ thuật sắc ký khí khối phổ MS MS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Mai Thị Huyền Thương XÁC ĐỊNH MỘT SỐ HYDROCACBON THƠM ĐA VÒNG TRONG THỰC PHẨM BẰNG KỸ THUẬT SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ MS/MS LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Mai Thị Huyền Thương XÁC ĐỊNH MỘT SỐ HYDROCACBON THƠM ĐA VÒNG TRONG THỰC PHẨM BẰNG KỸ THUẬT SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ MS/MS Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐÀO HẢI YẾN Hà Nội - 2019 i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan nội dung, số liệu, kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Mai Thị Huyền Thương ii Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ đề tài “Nghiên cứu xác định chất độc phát sinh số trình chế biến thực phẩm truyền thống Việt Nam” mã đề tài số VAST.TĐ.TP.03/16-18 Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy khoa Hóa học – Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam tận tình dạy bảo, truyền đạt cho kiến thức tảng suốt thời gian học tập tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình hồn thành luận văn Tơi đặc biệt xin trân trọng cảm ơn TS Đào Hải Yến - người trực tiếp hướng dẫn khoa học đóng góp ý kiến tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình nghiên cứu khoa học, thực hồn thành luận văn Chúng tơi xin cảm ơn chân thành tới Ban Lãnh đạo Viện Hóa Học Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, phòng chức tạo điều kiện sở vật chất, trang thiết bị nghiên cứu q trình thực luận văn Tơi xin cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè người thân giúp đỡ, động viên tạo điều kiện cho hồn thành khố học thực thành cơng luận văn Luận văn tốt nghiệp không tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận ý kiến đóng góp q báu từ phía hội đồng báo cáo, giáo viên phản biện thầy cô khoa để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 16 tháng năm 2019 Học viên Mai Thị Huyền Thương iii MỤC LỤC Lời cam đoan .i Lời cảm ơn ii MỤC LỤC iii Danh mục ký hiệu chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC HYDROCACBON THƠM ĐA VÒNG 1.1.1 Khái niệm, phân loại .3 1.1.2 Tính chất hóa lý Hydrocacbon thơm đa vòng 1.2 NGUỒN GỐC PHÁT SINH CỦA CÁC HỢP CHẤT PAHs .5 1.2.1 Nguồn tự nhiên .6 1.2.2 Nguồn nhân tạo .6 1.2.3 Sự xuất PAHs thực phẩm .7 1.3 ĐỘC TÍNH VÀ CƠ CHẾ HÌNH THÀNH PAHs 1.3.1 Độc tính 1.3.2 Cơ chế hình thành PAHs thực phẩm 11 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU PAHs TRÊN THẾ GIỚI 13 1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU PAHs Ở VIỆT NAM 16 1.6 GIỚI HẠN CHO PHÉP VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PAHs TRONG THỰC PHẨM 18 1.6.1 Giới hạn cho phép PAHs thực phẩm 18 1.6.2 Một số phương pháp phân tích PAHs thực phẩm 20 iv CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 27 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 27 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.3.1 Thiết bị sắc ký khí - khối phổ(GC-MS/MS) 27 2.3.2 Thiết bị, dụng cụ 28 2.3.3 Hóa chất, chất chuẩn 28 2.3.4 Lấy mẫu bảo quản mẫu 29 2.4 ĐỊNH LƯỢNG PAHs TRÊN NỀN MẪU THỰC PHẨM BẰNG KỸ THUẬT GC - MS/MS 30 2.4.1 Xác định thông số kỹ thuật cho hệ thống GC - MS/MS .30 2.4.2 Thông số kỹ thuật ban đầu cho hệ thống GC 30 2.4.3 Thông số kỹ thuật ban đầu cho hệ thống MS 31 2.4.4 Quy trình khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng đường chuẩn .31 2.4.5 Tối ưu hóa phương pháp xử lý mẫu thực phẩm 32 2.5 ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP 36 2.5.1 Đánh giá độ lặp thiết bị 36 2.5.2 Giới hạn phát giới hạn định lượng phương pháp .37 2.5.3 Tính tốn kết 38 2.5.4 Hiệu suất thu hồi phương pháp 38 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 TỐI ƯU HĨA CÁC ĐIỀU KIỆN PHÂN TÍCH SẮC KÝ 40 3.1.1 Điều kiện sắc ký 40 3.1.2 Điều kiện MS/MS 40 3.1.3 Đánh giá độ lặp thiết bị 42 3.1.4 Đường chuẩn hỗn hợp xác định 18 PAHs 43 3.2 TỐI ƯU HÓA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU 44 v 3.2.1 Quá trình bay dung mơi 44 3.2.2 Tối ưu hóa phương pháp xử lý mẫu 46 3.2.3 Quy trình phân tích PAHs thực phẩm 51 3.3 XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP .52 3.3.1 Giới hạn phát giới hạn định lượng phương pháp .52 3.3.2 Độ tái lặp phương pháp 53 3.3.3 Hiệu suất thu hồi phương pháp 54 3.4 ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH PAHs TRONG MẪU THỰC PHẨM .55 3.4.1 Mẫu mì ăn liền 56 3.4.2 Mẫu trà 57 3.4.3 Kết luận 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC 71 vi Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Viết tắt Tên tiếng ACN Acetonitrile B(a)P Benzo(a)pyrene GCMS/MS Gas Chromatograph Mass Spectrometry HPLC High Performance L Chromatography LCMS/MS Liquid Chromatogr Mass Spectrometry LOD Limit of Detection LOQ Limit of quantificat MRM Multireaction morn PAHs Polycyclic Aromati Hydrocacbons PSA Primary secondary RSD Relative Standard D RSM Response Surface M SPE Solid Phase Extract vii Danh mục bảng Bảng 1.1 Tính chất vật lý số hợp chất PAHs Bảng 1.2 Hàm lượng PAHs trung bình sản phẩm xơng khói Bảng 1.3 Khả gây ung thư, đột biến gen PAHs 11 Bảng 1.4 Quy định EU số 835/2011 cho B(a)P PAH4 thực phẩm 19 Bảng 1.5 So sánh QuEChERS với phương pháp truyền thống 24 Bảng 1.6 Tóm tắt số phương pháp phân tích PAHs thực phẩm 26 Bảng 2.1 Các đối tượng mẫu nghiên cứu 30 Bảng 2.2 Giá trị mã hóa yếu tố thực nghiệm 35 Bảng 2.3 Thiết kế thí nghiệm mức 35 Bảng 3.1 Thời gian lưu điều kiện MS/MS để phân tích PAHs 40 Bảng 3.2 Độ lặp lại thời gian lưu PAHs thiết bị .42 Bảng 3.3 Phương trình đường chuẩn PAHs 43 Bảng 3.4 Hiệu suất thu hồi phương pháp bay dung môi 45 Bảng 3.5 Kết thực nghiệm dự đốn mơ hình 46 Bảng 3.6 Kết phân tích hồi quy .48 Bảng 3.7 Phân tích phương sai ANOVA 49 Bảng 3.8 Tối ưu hóa điều kiện chiết PAHs 51 Bảng 3.9 LOD LOQ 18 PAHs 53 Bảng 3.10 Độ tái lặp phương pháp 54 viii Danh mục hình Hình 1.1 Cấu trúc ba chiều cấu trúc mạng tinh thể phân tử PAHs Hình 1.2 Cơ chế tạo thành benzo(a)pyrene 12 Hình 1.3 Sự tạo thành hợp chất PAHs có nhiều vòng thơm từ naphthalene.12 Hình 2.1 Hệ thiết bị GC- MS/MS 28 Hình 2.2 Quy trình dự kiến xử lý mẫu phân tích PAHs 32 Hình 3.1 Sắc ký đồ hỗn hợp chuẩn 18 PAHs nồng độ 100 ppb 42 Hình 3.2 So sánh hiệu thu hồi phương pháp bay dung mơi .45 Hình 3.3 Sự phù hợp hiệu suất thu hồi theo mơ hình thực nghiệm 47 Hình 3.4 Mơ hình tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết PAHs 50 Hình 3.5 Phần trăm yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết PAHs 50 Hình 3.5 Quy trình xử lý mẫu phân tích PAHs 52 Hình 3.6 Hiệu suất thu hồi 20 PAHs 55 Hình 3.7 Phân bố phần trăm PAHs mẫu mì ăn liền 56 Hình 3.8 Phân bố phần trăm PAHs mì chiên dầu mì khơng chiên 57 Hình 3.9 Hàm lượng PAHs trung bình loại trà .58 Hình 3.10 Phân bố PAHs nhóm trà theo số vòng 59 Hình 3.11 Hàm lượng PAHs mẫu trà 60 Hình 3.12 Hàm lượng PAH4 trung bình loại trà 61 74 Phụ lục Hàm lượng PAHs mẫu mì ăn liền (µg/kg) Tên chất M1 NaP 13,7 M2N 16,4 M1N 11,8 ACNP 8,3 ACP 10,3 FL 16,7 PHN 23,9 AN 31,6 FLA 7,6 Py 8,5 B(a)A 6,8 Chy 6,4 B(b)F 7,4 B(k)F 8,5 B(a)P 8,0 DBA 8,0 IP 7,9 B(ghi)P 11,7 SUM 213,3 Tên chất M12 NaP 16,7 M2N 13,2 M1N 10,2 ACNP - ACP 6,9 FL 17,0 PHN 4,7 AN 35,1 FLA 8,5 Py 9,4 B(a)A 3,8 Chy 3,8 B(b)F 3,6 B(k)F 4,2 B(a)P 4,8 DBA 2,1 IP - B(ghi)P 2,2 SUM 146,2 Tên chất M23 NaP 10,2 M2N 20,2 M1N 11,7 ACNP 2,5 ACP 8,1 FL 11,7 PHN 2,2 AN 18,1 FLA 3,1 Py 3,3 B(a)A 1,4 Chy 1,5 B(b)F 2,2 B(k)F 2,5 B(a)P 2,4 DBA - IP - B(ghi)P - SUM 101,0 Tên chất M34 NaP 29,8 M2N 31,1 M1N 17,5 ACNP 3,6 ACP 9,0 FL 15,0 PHN 2,9 AN 26,8 FLA 4,6 Py 5,8 B(a)A 1,9 Chy 2,5 B(b)F 2,7 B(k)F 2,6 B(a)P - DBA 1,6 IP - B(ghiP 1,5 SUM 158,8 Tên chất M45 NaP 30,3 M2N 29,0 M1N 16,4 ACNP 0,8 ACP - FL 21,0 PHN 35,0 AN 3,7 FLA 9,0 Py 8,0 B(a)A 4,2 Chy 4,5 B(b)F 5,9 B(k)F 5,3 B(a)P 3,2 DBA 9,1 IP 9,0 B(ghi)P 6,7 SUM 201,3 Tên chất M56 NaP 19,5 M2N 18,8 M1N 10,5 ACNP 2,9 ACP 3,7 FL 10,6 PHN 1,9 AN 18,6 FLA 2,7 Py 3,6 B(a)A 1,0 Chy 1,2 B(b)F 1,6 B(k)F 1,8 B(a)P 0,8 DBA - IP - B(ghi)P 0,6 SUM 99,8 80 Phụ lục Hàm lượng PAHs mẫu trà thành (µg/kg) Tên chất GN1 NaP 11,21 M2N 21,45 M1N 23,75 ACNP 13,30 ACP 8,03 FL 14,52 PHN - AN 3,14 FLA 37,80 Py 66,25 B(a)A 2,17 Chy 73,52 B(b)F 3,23 B(k)F 2,68 B(a)P 7,92 DBA 27,42 IP 23,57 B(ghi)P 2,29 SUM 342,25 81 Tên chất NaP M2N M1N ACNP ACP FL PHN AN FLA Py B(a)A Chy B(b)F B(k)F B(a)P DBA IP B(ghi)P SUM 82 Tên chất OS1 NaP 1,60 M2N 20,09 M1N 11,40 ACNP 0,93 ACP 2,60 FL 9,63 PHN 16,60 AN 32,96 FLA 6,43 Py 32,16 B(a)A 0,73 Chy 6,78 B(b)F 2,92 B(k)F 2,14 B(a)P 1,05 DBA 2,81 IP 3,34 B(ghi)P - SUM 154,18 83 Tên chất BN6 NaP 3,54 M2N 1,26 M1N 14,23 ACNP - ACP 1,56 FL 28,30 PHN 4,53 AN 14,35 FLA 12,32 Py 46,70 B(a)A 2,13 Chy 180,30 B(b)F 7,64 B(k)F 1,23 B(a)P - DBA 3,21 IP 11,30 B(ghi)P 1,57 SUM 334,17 84 Phụ lục Sắc ký đồ số mẫu phân tích a Mẫu mì ăn liền Lab Name: Instrument: User: Batch: Target Compounds Naphthalene 2-Methylnaphthalene 1-methylnapththalene acenaphthene Fluorene Phenalthrene Anthracene Floranthene Pyrene Benzo (a) athracene Chrysene Benzo (b) fluoranthene Benzo (k) fluoranthene Benzo (a) pyrene Indeno (1,2,3-cd) pyrene Dibenz (a,h) anthracene Benzo (g,h,i) perylence acenaphthylene Default Laboratory Thermo Scientific Instrument TSQ81708513 20170508_std RT 7.11 8.65 8.88 11.14 12.33 14.56 14.56 17.39 17.89 20.77 20.86 23.61 23.61 24.57 28.82 29.06 29.95 N/F Quan Peak 102 115.0999985 141.1000061 153.1000061 165.1000061 152.1000061 176 200.1000061 200 226 226 250 250 250 274 276 274 N/F Lab Name: Instrument: User: Batch: Target Compounds Naphthalene 2-Methylnaphthalene 1-methylnapththalene acenaphthylene acenaphthene Fluorene Anthracene Phenalthrene Floranthene Pyrene Benzo (a) athracene Chrysene Benzo (b) fluoranthene Benzo (k) fluoranthene Benzo (a) pyrene Indeno (1,2,3-cd) pyrene Dibenz (a,h) anthracene Benzo (g,h,i) perylence Default Laboratory Thermo Scientific Instrument TSQ81708513 20180521_std Quan Peak 102 141.1000061 141.1000061 151.1000061 153.1000061 165.1000061 176 176 200.1000061 201.1000061 226 226 250 250 113 274 276 N/F Response 164352 502905 228309 8124 109550 292681 139268 7862 23112 23567 2440 6939 2726 2726 9037 278 150 N/F 85 b Mẫu trà thành phẩm Lab Name: Instrument: User: Batch: Default Laboratory Thermo Scientific Instrument TSQ81708513 20180515_std Vial Pos Trayholder 1:Slot 3:7 Target Compounds Naphthalene 2-Methylnaphthalene 1-methylnapththalene acenaphthylene acenaphthene Fluorene Phenalthrene Anthracene Floranthene Pyrene Benzo (a) athracene Chrysene Benzo (k) fluoranthene Benzo (b) fluoranthene Benzo (a) pyrene Indeno (1,2,3-cd) pyrene Dibenz (a,h) anthracene Benzo (g,h,i) perylence RT 7.1 8.63 8.87 10.69 11.14 12.32 14.55 14.65 17.38 17.88 20.76 20.84 23.6 23.6 24.41 28.77 28.99 29.91 Quantitation Report Lab Name: Instrument: User: Batch: Vial Pos Trayholder 1:Slot 3:9 Target Compounds Naphthalene 2-Methylnaphthalene 1-methylnapththalene acenaphthylene acenaphthene Fluorene Phenalthrene Anthracene Floranthene Pyrene Benzo (a) athracene Chrysene Benzo (k) fluoranthene Benzo (b) fluoranthene Indeno (1,2,3-cd) pyrene Dibenz (a,h) anthracene Benzo (a) pyrene Benzo (g,h,i) perylence Default Laboratory Thermo Scientific Instrument TSQ81708513 20180515_std 86 Phụ lục So sánh hệ thống sắc ký khí ghép nối detector khối phổ Các thơng số cần quan tâm Độ chọn lọc Độ nhạy Phân tích đa mục tiêu Dễ sử dụng Chất lượng quét phổ tồn dải Độ linh hoạt phân tích Giá thành thiết bị ... - Mai Thị Huyền Thương XÁC ĐỊNH MỘT SỐ HYDROCACBON THƠM ĐA VÒNG TRONG THỰC PHẨM BẰNG KỸ THUẬT SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ MS/ MS Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA... tích này, chúng tơi thực đề tài: Xác định số hydrocacbon thơm đa vòng thực phẩm kỹ thuật sắc ký khí khối phổ MS/ MS” nhằm mục đích: - Xây dựng quy trình phân tích số PAHs thực phẩm áp dụng phương... THỰC PHẨM BẰNG KỸ THUẬT GC - MS/ MS 30 2.4.1 Xác định thông số kỹ thuật cho hệ thống GC - MS/ MS .30 2.4.2 Thông số kỹ thuật ban đầu cho hệ thống GC 30 2.4.3 Thông số kỹ thuật