Xác định một số dạng selen bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép nối khối phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần (HPLC ICP MS)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Ngơ Q Trung XÁC ĐỊNH MỘT SỐ DẠNG SELEN BẰNG SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO GHÉP NỐI KHỐI PHỔ NGUỒN PLASMA CẢM ỨNG CAO TẦN (HPLC-ICP-MS) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Ngơ Q Trung XÁC ĐỊNH MỘT SỐ DẠNG SELEN BẰNG SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO GHÉP NỐI KHỐI PHỔ NGUỒN PLASMA CẢM ỨNG CAO TẦN (HPLC-ICP-MS) Chun ngành: Hố phân tích Mã số: 8440112.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS CHU ĐÌNH BÍNH TS NGUYỄN THỊ KIM THƯỜNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn TS Chu Đình Bính TS Nguyễn Thị Kim Thường Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn rõ ràng nguồn gốc Tác giả luận văn 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 Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai người hướng dẫn giúp em hoàn thành đề tài luận văn TS Chu Đình Bính TS Nguyễn Thị Kim Thường Em xin trân trọng cảm ơn Th.S Nguyễn Mạnh Hà tạo điều kiện giúp đỡ em trình sử dụng hệ máy HPLC ghép nối ICP-MS phòng máy- Khoa hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô phụ trách phịng thí nghiệm, thầy làm việc phịng thí nghiệm hố phân tích tạo điều kiện giúp đỡ em trình làm luận văn thạc sĩ Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến gia đình, người thân bạn bè luôn quan tâm, khích lệ, động viên em suốt q trình học tập nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 28/11/2018 Học viên cao học Ngơ Q Trung MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Tổng quan selen 1.1.1 Tính chất lý, hố selen 1.1.2 Các dạng tồn chuyển hố dạng selen mơi trường 1.1.3 Độc tính, ứng dụng ảnh hưởng selen đến sức khoẻ người .7 1.1.3.1 Độc tính selen 1.1.3.2 Ứng dụng selen 1.1.3.3 Ảnh hưởng selen đến sức khoẻ người 10 1.2 Các phương pháp xác định selen 11 1.2.1 Các phương pháp phân tích selen tổng số 11 1.2.1.1 Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử 11 1.2.1.2 Phương pháp phân tích điện hố 12 1.2.1.3 Phương pháp khối phổ (MS) 13 1.2.1.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 13 1.2.1.5 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) 13 1.2.2 Các phương pháp tách detector phát phân tích dạng Se 14 1.2.3 Các phương pháp phân tích dạng Se 14 1.2.3.1 Phương pháp động học xúc tác trắc quang 14 1.2.3.2 Phương pháp Von-Ampe hoà tan sử dụng điện cực HMDE .15 1.2.3.3 Phương pháp sắc kí lỏng hiệu cao ghép nối với hệ quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hydrua hóa (HPLC-HG-AAS) .17 1.2.3.4 Phương pháp sắc kí lỏng hiệu cao ghép nối với hệ quang phổ phát xạ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hydrua hóa (HPLC-HG-AFS) 17 1.2.3.5 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao ghép nối plasma cao tần cảm ứng - phổ khối (HPLC-ICP-MS) 18 1.3 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao ghép nối plasma cao tần cảm ứng phổ khối (HPLC-ICP-MS) phân tích dạng selen 18 1.3.1 Giới thiệu phương pháp HPLC-ICP-MS 18 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ tín hiệu selen phân tích dạng 20 1.3.2.1 Ảnh hưởng cácbon tới cường độ tín hiệu Se phân tích dạng 20 1.4 Một số cơng trình phân tích dạng Se Việt Nam Thế Giới 25 1.5 Kết luận 26 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM .27 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 27 2.1.1 Hóa chất 27 Pha dung dịch chuẩn 27 2.1.2 Dụng cụ 29 2.1.3 Thiết bị 29 2.2 Phương pháp nghiên cứu 31 2.2.2 Phương pháp lấy mẫu, chuẩn bị mẫu 32 2.2.3 Phương pháp phân tích mẫu 32 2.3 Thực nghiệm 33 2.3.1 Khoảng tuyến tính, LOD, LOQ 33 2.3.2 Đánh giá độ xác, độ độ chụm phương pháp 34 2.3.3 Chiết mẫu thực, lựa chọn dung môi, đánh giá hiệu suất thu hồi 34 2.3.4 Ứng dụng phân tích dạng selen mẫu dược phẩm thực phẩm chức 35 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Tách xác định dạng selen 38 3.1.1 Tối ưu điều kiện phân tích Se ICP-MS 38 3.1.1.1 Công suất nguồn cao tần cảm ứng plasma 38 3.1.1.2 Tốc độ tạo sol khí 40 3.1.1.3 Thế thấu kính hội tụ ion 41 3.1.2 Kết khảo sát, lựa chọn điều kiện tách tối ưu 43 3.1.2.1 Lựa chọn cột sắc kí 43 3.1.2.2 Tối ưu thành phần pha động pH 44 3.1.2.3 Ảnh hưởng tốc độ pha động chương trình gradient rửa giải pha động 49 3.1.2.4 Ảnh hưởng thành phần pha động tới tín hiệu phân tích dạng Se 53 3.1.3 Các đại lượng đặc trưng phân tích dạng Se 56 3.1.3.1 Xác định thời gian lưu dạng Se 56 3.1.3.2 Khoảng tuyến tính đại lượng đặc trưng phương pháp phân tích 57 3.1.4 Đánh giá độ lặp lại thiết bị 61 3.1.5 Độ thu hồi 63 3.2 Kết phân tích định lượng dạng selen mẫu dược phẩm thực phẩm chức giàu selen 65 3.2.1 Hàm lượng selen tổng số 65 3.2.2 Hàm lượng dạng selen 66 CHƯƠNG KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 77 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tính chất vật lý selen Bảng 1.2 Các dạng thường gặp selen Bảng 1.3 Một số hợp chất selen độc tính (thí nghiệm chuột) Bảng 1.4 Một số thực phẩm giàu selen Bảng 1.5 Lượng selen cho phép theo độ tuổi 10 Bảng 1.6 Một số phương pháp phân tích dạng selen 16 Bảng 1.7 Xác suất phản ứng chuyển điện tích mảnh có chứa cácbon nguyên tố khó ion hóa 24 Bảng 2.1 Bảng pha dung dịch chuẩn gốc 28 Bảng 2.2 Chương trình phá mẫu đo tổng Se lị vi sóng 36 Bảng 3.1 Tương quan tín hiệu cơng suất ICP-MS với cường độ tín hiệu Se 39 Bảng 3.2 Ảnh hưởng tốc độ tạo sol khí với cường độ tín hiệu Se .40 Bảng 3.3 Tín hiệu phân tích phụ thuộc vào thấu kính ion 42 Bảng 3.4 Chương trình gradient dùng cho tách dạng Se hệ thống HPLC Shimadzu LC 10A 51 Bảng 3.5 Thống kê lại điều kiện tối ưu cho tách dạng Se hệ thống HPLC-ICP-MS 53 Bảng 3.6 Hiệu suất thu hồi dạng Se cột tách trao đổi anion PRP X100 56 Bảng 3.7 Tỷ số diện tích dạng Se so với nội chuẩn 58 Bảng 3.8 Diện tích pic trung bình dạng Se 58 Bảng 3.9 So sánh phương trình hồi quy với hệ số tương quan 59 Bảng 3.10 Các đại lượng đặc trưng phép phân tích dạng Se phương pháp HPLC-ICP-MS 60 Bảng 3.11 Độ lặp lại tín hiệu phân tích có khơng sử dụng nội chuẩn 61 Bảng 3.12 Kết đo độ lặp lại mẫu trắng thêm chuẩn 100ppb 64 Bảng 3.13 Kết đo tổng hàm lượng Se có mặt mẫu thực 65 Bảng 3.14 Kết tổng hợp dạng selen có mẫu thuốc, TPCN nấm men có sử dụng nội chuẩn 67 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Chu trình Allaway: Chuyển hố dạng Se Hình 1.2 Giản đồ phân bố dạng Selen phụ thuộc oxh- khử (Eh) pH môi trường (Drever,1997) Hình 1.3 Sơ đồ hệ ghép nối HPLC-HG-AAS 17 Hình 1.4 Sơ đồ thiết bị sắc kí HPLC ghép nối với ICP-MS 19 Hình 1.5 Cường độ tín hiệu thu cho g/l 20 g/l dung dịch chứa cácbon so với dung dịch tương ứng khơng có cácbon cho nguyên tố khác so với lượng ion hóa chúng 21 82 + Hình 1.6 Ảnh hưởng Qg cường độ tín hiệu Se với 1% MeOH, 1%HNO3 2%MeOH công suất 1150 W, Ql 0,5 ml/phút 23 Hình 2.1 Hệ thống HPLC LC 10A ( Shimadzu, Japan ) 29 Hình 2.2 Hệ thống ICP-MS ELAN 9000 ( Perkin Elmer, Mỹ ) 30 Hình 2.3 Sơ đồ khối hệ HPLC-ICP-MS với bơm mẫu sau cột dùng để bơm nội chuẩn nghiên cứu trình xảy plama rửa giải gradient 30 Hình 2.4 Quy trình xác định tổng hàm lượng Se mẫu 35 Hình 2.5 Quy trình chiết mẫu thuốc, nấm men với PBS 36 Hình 3.1 Sự phụ thuộc tín hiệu phân tích vào cơng suất nguồn ion hóa 39 Hình 3.2 Tín hiệu phân tích Se phụ thuộc vào tốc độ khí tạo sol 41 Hình 3.3 Tín hiệu phân tích phụ thuộc vào thấu kính phép đo ICP-MS để phân tích Se 43 Hình 3.4 Sắc đồ đo chuẩn dạng Selen nồng độ 200ppb với pha động 45 (NH4)2CO3, pH=5,0 gồm kênh A= 10mM B= 100mM 45 Hình 3.5 Sắc đồ đo chuẩn dạng Selen nồng độ 200ppb với pha động 45 (NH4)2CO3, pH=9,0 gồm kênh A= 10mM B= 100mM 45 Hình 3.6 Sắc đồ đo chuẩn dạng Selen nồng độ 300ppb với pha động CH3COONH4, gồm kênh A= 25mM B= 250mM 46 Hình 3.7 Sắc đồ đo chuẩn dạng Selen nồng độ 200ppb với pha động CH3COONH4, gồm kênh A= 25mM B= 250mM 46 Đồ thị đường chuẩn dạng Se-DLMet Se (VI) khơng có nội chuẩn 78 Đồ thị đường chuẩn dạng SeMeCys Se (IV) có nội chuẩn Se (VI) 100ppb 79 Đồ thị đường chuẩn dạng Se-DLMet Se (VI) có nội chuẩn Se (VI) 100ppb 80 RT: 20000 18000 16000 14000 12000 Intensity10000 8000 6000 4000 2000 0 Lần 1: Sắc đồ thêm chuẩn 100ppb Hỗn hợp dạng Se, gradient pha động 20000 18000 16000 14000 Intensity 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Time (min) Lần 2: Sắc đồ thêm chuẩn 100ppb Hỗn hợp dạng Se, gradient pha động CH3COONH4 25;250mM;pH=8,0; MeOH 2% 81 22000 20000 18000 16000 14000 12000 Intensity10000 8000 6000 4000 2000 0 Time (min) Lần 3: Sắc đồ thêm chuẩn 100ppb Hỗn hợp dạng Se, gradient pha động RT: 0,00 - 25,23 20000 18000 16000 14000 0,93 12000 Intensity10000 8000 6000 4000 2000 0 Time (min) Lần 4: Sắc đồ thêm chuẩn 100ppb Hỗn hợp dạng Se, gradient pha động CH3COONH4 25;250mM;pH=8,0; MeOH 2% 82 20000 18000 16000 14000 12000 Intensity10000 8000 6000 4000 2000 0 Time (min) Lần 1: Sắc đồ thêm chuẩn 100ppb Hỗn hợp dạng Se, gradient pha động CH3COONH4 25;250mM;pH=8,0; MeOH 2% Se (VI) 4500 4000 3500 Intensity 3000 2500 RT: 0,97 AH: 1850 2000 SN: 17 1500 1000 500 0 Time (min) Sắc đồ tính LOD, LOQ phương pháp, nồng độ 100ppb dạng Se 83 RT: 0,00 - 25,23 0,75 26000 24000 22000 20000 18000 16000 14000 Intensity12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Time (min) Sắc đồ phân tíc RT: 0,00 - 25,23 0,75 Se(VI) nội chu 35000 30000 Intensity 25000 20000 15000 10000 Se? Se? 5000 0 Time (min) Sắc đồ phân tích mẫu Selazn có nội chuẩn Se (VI) 100ppb 84 RT: 45000 40000 35000 30000 Intensity 25000 20000 15000 10000 5000 0 Time (min) Sắc đồ phân tích mẫu Colaf có nội chuẩn Se (VI) 100ppb RT: 70000 65000 60000 55000 50000 45000 Intensity 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Time (min) Sắc đồ phân tích mẫu Centrum có nội chuẩn Se (VI) 100ppb 85 RT: 0,00 - 25,23 0,63 55000 50000 45000 40000 Intensity 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Sắc đồ phân tích mẫu TPCN có nội chuẩn Se (VI) 100ppb 86 ... selen sắc ký lỏng LC ghép nối khối phổ sử dụng plasma cao tần cảm ứng (LC -ICP- MS) [13,14], sắc ký lỏng hiệu cao ghép nối khối phổ sử dụng plasma cao tần cảm ứng (HPLC- ICP- MS) [30], HPLC ghép nối AAS... hóa (HPLC- HG-AFS) 17 1.2.3.5 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao ghép nối plasma cao tần cảm ứng - phổ khối (HPLC- ICP- MS) 18 1.3 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao ghép nối plasma cao tần. .. - Ngơ Q Trung XÁC ĐỊNH MỘT SỐ DẠNG SELEN BẰNG SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO GHÉP NỐI KHỐI PHỔ NGUỒN PLASMA CẢM ỨNG CAO TẦN (HPLC- ICP- MS) Chun ngành: Hố phân tích Mã số: 8440112.03 LUẬN VĂN