Xác định hàm lượng các dạng hợp chất của Asen trong mẫu thực phẩm

Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội và khoa học kỹ thuật đã đem lại nhiều thành tựu to lớn cho con người, chất lượng cuộc sống của con người ngày càng được cải thiện và nâng cao. Bên cạnh đó thì tình trạng ô nhiễm nguồn nước, không khí, đất đai, đang ở mức báo động. Các loài sinh vật và thực vật sống trong các khu vực ô nhiễm sẽ có nguy cơ tích lũy các chất độc hại thông qua chuỗi thức ăn sẽ ảnh hưởng đến con người. Asen có mặt trong nhiều loại thực phẩm như ngũ cốc, hoa quả và rau xanh thông qua quá trình hấp thu nước và các chất dinh dưỡng từ đất. Các loại thuỷ, hải sản cũng có chứa asen với hàm lượng nhất định và khác nhau theo từng loại. Gạo và hải sản là 2 thực phẩm có chứa lượng asen nhiều hơn các thực phẩm khác. Asen có độc tính cao, tuy nhiên độc tính của As phụ thuộc vào dạng tồn tại của nó. Cần phân biệt giữa asen vô cơ và asen hữu cơ, trong khi asen vô cơ có độc tính mạnh, thì asen cũng tồn tại trong nhiều dạng hữu cơ. Một cách tổng quát, độc tính của dạng asen vô cơ thường độc hơn rất nhiều so với dạng hữu cơ. Để đánh giá chính xác độc tính của asen cũng như sự tích lũy của các hợp chất này trong các mẫu thực phẩm và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm tới con người thông qua chuỗi thức ăn. Trên cơ sở đó, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Xác định hàm lượng các dạng hợp chất của asen trong mẫu thực phẩm”. Trong nghiên cứu này chúng tôi đã xác định được đồng thời năm dạng tồn tại của Asen là Arsenobetain AsB, As(III), As(V), monomethylarsonic acid (MMA) và dimethylarsonic acid (DMA) trong mẫu thực phẩm trên hệ thiết bị ghép nối HPLCICP MS. Đã khảo sát được điều kiện chiết mẫu bằng phương pháp quy hoạch hóa thực nghiệm xử dụng phần mềm Mode Vesion 5.0. Tìm được điều kiện tối ưu để chiết dạng asen ra khỏi nền mẫu. Tỷ lệ dung môi MeOHH2O 50:50 thể tích, công suất chiết 80%, thời gian chiết 6 phút. Từ việc chiết mẫu cá biển làm cơ sở để chiết mẫu thực phẩm. Đã tiến hành khảo sát điều kiện ảnh hưởng của dung môi, ảnh hưởng chiết siêu âm. Khảo sát tín hiệu As bị ảnh hưởng bởi cacbon trong pha động (NH4)2CO3, pH 9. Bằng cách sử dụng lắp thêm 1 van bơm mẫu sau cột. Từ kết quả thu được trước cột và sau cột thấy rằng: Khi sử dụng hệ pha động là muối amoni cacbonat chương trình rửa giải gradien làm cho tín hiệu asen tăng lên 45 lần so với sử dụng pha động là nước đeion. Khảo sát ảnh hưởng của ion Cl đến khi kết hợp với Ar tạo thành ArCl+ có mz=75 trùng với số khối asen. Sử dụng pha động để xác định được đồng thời năm dạng tồn tại của Asen là Arsenobetain AsB, As(III), As(V), monomethylarsonic acid (MMA) và dimethylarsonic acid (DMA) là hỗn hợp đệm (NH4)2CO3 10mM, 50mM (EDTA); pH=9; 2% MeOH; vòng lặp mẫu 100µl; tốc độ dòng 1,2mlphút. Đã xây dựng được đường chuẩn cho từng dạng asen với hệ số tương quan R2 = 0,99.. và độ lệch chuẩn tương đối %RSD < 5%, độ lặp lại tốt, xác định được khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và độ thu hồi cho từng dạng asen. So sánh kết quả mẫu CRM thực nghiệm với kết quả được chứng nhận cho kết quả tương đương về mặt thống kê. Từ những điều kiện khảo sát ở trên, chúng tôi đã phát triển thành công phương pháp ghép nối sắc ký lỏng hiệu năng cao với ICPMS như là một detector chuyên dụng để phân tích các dạng hợp chất của As. Phương pháp phân tích đưa ra đã được đánh giá và xác định giá trị sử dụng thông qua phân tích mẫu chuẩn. Ứng dụng phương pháp vào phân tích một số mẫu thực phẩm đại diện.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN QUANG THÀNH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC DẠNG HỢP CHẤT CỦA ASEN TRONG MẪU THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Hà Nội - Năm 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN QUANG THÀNH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC DẠNG HỢP CHẤT CỦA ASEN TRONG MẪU THỰC PHẨM Chun ngành: Hóa Phân tích Mã số: 8440112.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Chu Đình Bính PGS.TS Tạ Thị Thảo Hà Nội - Năm 2018 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn TS Chu Đình Bính PGS TS Tạ Thị Thảo Các số liệu, kết luận văn hoàn tồn trung thực, chưa cơng bố tạp chí đến thời điểm ngồi cơng trình tác giả Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2018 Tác giả Trần Quang Thành Xác nhận giáo viên hướng dẫn Xác nhận Chủ tịch HĐ chấm luận văn HD1: TS.Chu Đình Bính HD2: PGS.TS Tạ Thị Thảo PGS.TS Nguyễn Văn Ri 3 LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số: 104.04-2017.19 Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin trân trọng cảm ơn TS Chu Đình Bính PGS, TS Tạ Thị Thảo giao đề tài tận tình hướng dẫn em trình thực luận văn “Xác định hàm lượng dạng hợp chất asen mẫu thực phẩm” Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ths-nghiên cứu sinh Nguyễn Mạnh Hà thầy, cô mơn Hóa Phân tích - Khoa Hóa Học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến quý báu để em hoàn thiện luận văn Em xin cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, Phòng Sau đại học, Phòng, Ban chức tạo điều kiện tốt để em học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp quan tâm giúp đỡ động viên chia sẻ nhiều khó khăn với tơi suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin dành tặng luận văn cho gia đình tơi, bố mẹ kính u, vợ hai tơi! Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2018 Tác giả Trần Quang Thành 4 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC TÊN VIẾT TẮT Số thứ tự 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Tên viết tắt AAS AES As AsB As(III) As(V) DMA HPLC ICP-MS MMA ppb ppm EDTA TMA WHO FAO FDA ATP LOD LOQ QCVN CRM RSD SD R2 Tên đầy đủ Quang phổ hấp thụ nguyên tử Quang phổ phát xạ nguyên tử Arsen Arsenobetaine Arsenite Arsenate Dimethylarsonic Sắc ký lỏng hiệu cao Quang phổ nguồn plasma cao tần kết hợp khối phổ Monomethylarsonic acid Một phần tỷ Một phần triệu Ethylendiaminetetraacetic acid Axit trimetyl asonic Tổ chức y tế giới Tổ chức Nông lương giới Cơ quan quản lý thực phẩm dược phẩm Hoa Kỳ Adenosine Triphosphate Giới hạn phát Giới hạn định lượng Quy chuẩn Việt Nam Certified Reference Material Độ lệch tương đối Độ lệch chuẩn Hệ số tương quan LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển xã hội khoa học kỹ thuật đem lại nhiều thành tựu to lớn cho người, chất lượng sống người ngày cải thiện nâng cao Trong vấn đề đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm xã hội đặc biệt quan tâm Hiện chất độc hại tồn môi trường tự nhiên như: đất, nước, khơng khí, gây nhiễm nguồn nước thực phẩm, từ qua đường ăn uống gây ngộ độc cho người Asen nguyên tố vi lượng cần thiết cho thể người, nhiên hàm lượng lớn (liều lượng 0,15g/người) [4] chất độc gây chết người tích lũy thể người gây bệnh hiểm nghèo, ung thư da, phổi Asen tồn tự nhiên có nguồn gốc từ trình phân giải hợp chất hữu sản phẩm trình hoạt động người tạo Asen có mặt nước, khơng khí, đất, thực phẩm dạng vô hữu Asen có mặt nhiều loại thực phẩm ngũ cốc, hoa quả, thủy sản, gạo rau xanh, asen tồn thực phẩm có nguồn gốc từ trình trao đổi chất với mơi trường, hấp thu nước chất dinh dưỡng từ đất loài động, thực vật Asen có mặt thủy sản với hàm lượng định khác theo loại Nguồn gốc nhiễm asen thủy sản bắt nguồn từ q trình ni trồng sinh sống lồi môi trường, nước, đất nhiễm asen Gạo hải sản hai thực phẩm có chứa hàm lượng asen nhiều loại thực phẩm khác Asen có độc tính cao, nhiên độc tính As phụ thuộc vào dạng tồn Cần phân biệt asen vô asen hữu cơ, asen vô có độc tính mạnh, asen hữu thường độc Một cách tổng quát, độc tính dạng asen vô thường độc nhiều so với dạng hữu Để đánh giá xác độc tính asen tích lũy hợp chất mẫu thực phẩm đánh giá nguy phơi nhiễm tới người thông qua chuỗi thức ăn việc phân tích dạng tồn As bên cạnh hàm lượng tổng số yêu cầu quan trọng Từ nồng độ tổng số dạng tồn cho phép đánh giá xác độc tính, ngưỡng ảnh hưởng nguy ảnh hưởng tới sức khỏe người Các quy trình phân tích tổng nồng độ asen khơng thể áp dụng để đánh giá độc tính asen thực phẩm Trên sở đó, chúng tơi tiến hành nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích dạng tồn asen số mẫu thực phẩm như: cá, tôm, trai, rong biển, gạo với đề tài: “Xác định hàm lượng dạng hợp chất asen mẫu thực phẩm” Mục tiêu luận văn Xây dựng quy trình phân tích dạng asen gồm (AsB, As(III), DMA, MMA, As(V)) mẫu thực phẩm như: Cá, tôm, trai, mực, rong biển, gạo phương pháp ghép nối HPLC-ICP-MS Nội dung nghiên cứu luận văn gồm: Nghiên cứu ảnh hưởng chất hữu đến tín hiệu asen hệ ICP-MS, từ chọn điều kiện tách dạng asen phù hợp Tối ưu hóa điều kiện chiết tách dạng asen phương pháp quy hoạch hóa thực nghiệm bậc hai Đánh giá phương pháp phân tích áp dụng để phân tích số mẫu thực phẩm Chương TỔNG QUAN 1.1 Khái quát nguyên tố As 1.1.1 Các dạng tồn Asen tự nhiên Asen Albertus magnus tìm thấy vào năm 1250 Asen (As) hay gọi thạch tín, nguyên tố bán kim loại có mặt khắp nơi xếp thứ 20 độ phổ biến vỏ trái đất, chiếm 1,1 - 4,0 % tổng nguyên tử vỏ trái đất, xếp thứ 14 nước biển 12 thể người Asen có số thứ tự 33 thuộc chu kỳ phân nhóm phụ nhóm bảng hệ thống tuần hồn.[3] 1.1.1.1 Asen vỏ trái đất Asen nguyên tố chiếm khoảng 0,001% vỏ trái đất, nồng độ trung bình asen loại đá lửa đá trầm tích vào khoảng 2mg/kg có hàm lượng cao trầm tích sét mịn khống photphorit Asen tồn tự nhiên 200 loại khoáng khác nhau, khoảng 60% asenat, 20% dạng sunphua, 20% lại bao gồm asenua, oxit, silicat asen nguyên tố Một số khoáng chứa asen thường gặp như: realgar (AsS), orpiment (As 2S3), asenopyrit (FeAsS), loellingite (FeAs2), asennolit (As2O3), domeykite (Cu3As) , enargite ( Cu3AsS4) [38] 1.1.1.2 Asen trầm tích đất Hàm lượng asen tự nhiên đất khoảng từ 0,1- 40,0 mg/kg, trung bình mg/kg, đất cát có hàm lượng asen thấp nhất, đất bồi đất mùn hữu có hàm lượng asen cao Tuy nhiên hoạt động người làm tăng đáng kể hàm lượng asen đất Hàm lượng asen lên tới 50 - 550 mg/kg tìm thấy đất nơng nghiệp sử dụng thuốc trừ sâu chứa asen nồng độ 20,1 35,5 g/kg đất bãi rác thải nhà máy sản xuất thuốc trừ sâu.[38] Hàm lượng tổng As bùn biển đại dương giới ppm (A.P Vinogradov, 1967), trầm tích Đệ tứ hạt mịn Kyoto, Sendai (Nhật Bản) khoảng 1-30 ppm Hàm lượng trầm tích Đệ tứ giếng khoan Hà Nội khoảng từ - 63 ppm, trầm tích sét nâu 2-12 ppm, sét màu xám 0,5- 10 ... tích dạng tồn asen số mẫu thực phẩm như: cá, tôm, trai, rong biển, gạo với đề tài: Xác định hàm lượng dạng hợp chất asen mẫu thực phẩm Mục tiêu luận văn Xây dựng quy trình phân tích dạng asen. .. tổng thực phẩm theo QCVN 8-2:2011/BYT TT Tên thực phẩm Các sản phẩm sữa dạng bột Các sản phẩm sữa dạng lỏng 18 Hàm lượng As (mg/kg) 0,5 0,5 TT 10 11 12 13 14 15 16 Tên thực phẩm Các sản phẩm. ..TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN QUANG THÀNH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC DẠNG HỢP CHẤT CỦA ASEN TRONG MẪU THỰC PHẨM Chun ngành: Hóa Phân tích Mã số: 8440112.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ