Xác định hàm lượng PHTHALATES trong dầu ăn bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối hai lần khối phố GC MS MS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - MAI THỊ NGỌC ANH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG PHTHALATES TRONG DẦU ĂN BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ GHÉP NỐI HAI LẦN KHỐI PHỔ GC - MS/MS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2018 MỞ ĐẦU Phthalates (PAEs) este axit phthalic, sử dụng phổ biến ngành công nghiệp polyme Phthalates đưa vào sản xuất công nghiệp từ năm 1920 với tư cách chất làm dẻo nhựa PVC sản lượng DEHP - phthalate phổ biến - bùng nổ năm 1931 Kể từ đó, PAEs tồn nhiều vật dụng ngày đồ vật nhựa, nylon, đồ chơi trẻ em, hóa mỹ phẩm, thiết bị y tế [7] Trong năm 2010, sản lượng PAEs tồn cầu ước tính 4,9 triệu PAEs không bền bị nhiễm q trình lão hóa vật liệu chúng khơng tạo liên kết cộng hóa trị với [34] Chúng hấp thụ qua da tiếp xúc, qua đường hơ hấp hít phải qua đường tiêu hóa ăn uống PAEs diện khắp nơi: nước mưa, nước mặt, đất, trầm tích, khơng khí, bụi nhà, thực phẩm, đặc biệt thực phẩm béo [15] Mortensen cộng (2005) tìm thấy có mặt PAEs sữa mẹ nước tiểu trẻ sơ sinh [20] Theo liệu từ Scopus, với từ khóa ―phthalate‖ cho kết 8000 tài liệu liên quan từ năm 2010 đến 2018, điều cho thấy tầm quan trọng quan tâm nhà khoa học đến nhóm chất đặc biệt PAEs khơng tích lũy sinh học, sản phẩm oxy hóa chúng mono este phthalate gây nhiều tác hại thể người môi trường [37] Chúng bị nghi ngờ gây ung thư gan, thận, quan sinh sản, gây dị dạng, quái thai, biến đổi nội tiết thể, …[32, 34] Mức độ phơi nhiễm phthalate trẻ sơ sinh cao đáng kể so với người trưởng thành so sánh tương quan theo trọng lượng thể Nghiên cứu nước tiểu trẻ sơ sinh tháng tuổi cho thấy 80% mẫu phân tích chứa 7/9 monophthalate (thường có mặt loại kem dưỡng da, bột talc dùng cho trẻ sơ sinh) [26] Năm 2009, Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ USEPA 2009 [3] thêm loại phthalate vào danh sách hóa chất đáng lo ngại, riêng DEHP nhóm chất có khả gây ung thư mức độ [47] Ngày nhiều quốc gia giới ban hành luật cấm lưu hành vật liệu có chứa phthalate tùy mức độ Luật Hóa chất (REACH) Hội đồng Châu Âu đưa 03 phthalate bao gồm DEHP, DBP BzBP vào mục 52, phụ lục XVII từ năm 2007 nhằm hạn chế sản xuất, buôn bán sử dụng chúng Danh sách phthalate bị cấm không ngừng tăng lên theo năm Chỉ thị RoHS EU/65/2011 ban hành năm 2016 nhắc lại luật hạn chế hàm lượng DEHP, BzBP, DBP DiBP < 0,1% (công bố từ 2011) bị cấm tất thiết bị điện điện tử tính từ ngày 22/7/2019 Theo dự báo Tổ chức Y tế Thế giới, Việt Nam có mức tiêu thụ dầu thực vật tính đến năm 2020 18,5 - 20 kg/người/năm tăng theo năm xu phát triển nhanh kinh tế nhu cầu xã hội Nhập dầu thô dầu tinh luyện tính đến 2011 gần 800 nghìn tấn, dầu cọ, dầu đậu nành chiếm đa số (70%) Việc xác định đồng thời nhiều loại phthalate dầu thực vật Việt Nam gần chưa có, nghiên cứu hầu hết tập trung vào số phthalate điển DEHP, DEP, DBP Nhận thấy cấp thiết việc tìm hiểu PAEs, nghiên cứu phát triển ứng dụng nhiều mẫu khác [1, 11, 27, 35, 38, 39] Phương pháp phân tích sắc kí khí ghép nối hai lần khối phổ GC - MS/MS cho phép xác định trực tiếp phthalate dựa khác biệt cấu trúc tính ổn định nhiệt phthalate, coi phương pháp phân tích có độ nhạy độ chọn lọc cao Độ chọn lọc cao detector MS/MS cho phép giảm nhẹ việc chuẩn bị mẫu, phép tích phân peak dễ dàng nhanh hơn, từ đơn giản hóa việc xử lý liệu, loại bỏ nhiễu có chế độ SIM Scan, tăng hiệu phân tích cho GC, đưa kết tin cậy Độ nhạy cao khiến MS/MS phân tích mẫu mà GC - MS khơng làm được, mẫu phức tạp thể tính vượt trội so với GC - MS, đồng thời cho phép phân tích lượng mẫu bơm vào cột, chu kỳ phân tích nhanh Xuất phát từ tính cấp thiết xã hội tính ưu việt phương pháp phân tích này, chúng tơi thực đề tài: ―Xác định hàm lượng phthalates dầu ăn phương pháp sắc kí khí ghép nối hai lần khối phổ GC - MS/MS‖ Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu phthalate 1.1.1 Cấu trúc, phân loại phthalate Phthalates (este axit phthalic - PAEs) este axit 1, - benzen đicacboxylic Công thức cấu tạo chung phthalate sau: Hình Cấu trúc hóa học chung phthalate PAEs điều chế dễ dàng thông qua phản ứng phthalic anhydrit ancol mạch thẳng mạch nhánh (từ metanol, ancol chứa đến hai cacbon ancol chứa nhiều cacbon tridexy ancol) Hai nhóm R R’ giống khác tùy thuộc ancol tham gia phản ứng, từ dẫn đến tính chất vật lý, hóa học, hoạt tính sinh học phthalate có khác biệt [33, 49] PAEs chia thành thấp cao tùy thuộc khối lượng phân tử Phthalate cao bao gồm phân tử có từ - 13 nguyên tử cacbon R R’, có độ bền cao, phổ biến diisononyl phthalate (DiNP), diisodecyl phthalate (DiDP), dipropylheptyl phthalate (DPHP) Phthalate thấp bao gồm phân tử có - nguyên tử cacbon R R’, phổ biến di (2-etylhexyl) phthalate (DEHP) dibutyl phthalate (DBP) 1.1.2 Tính chất lý hóa phthalate PAEs chất lỏng dạng dầu, thường không màu, khơng mùi, dễ bay hơi, tan nước CCl tan tốt dung môi: metanol, acetonitrin, hexan, dầu thực vật, chất béo Chúng tan máu dịch thể có chứa lipoprotein Khi tham gia vào thành phần vật liệu polyme, phthalate cho phép phân tử polyvinyl dài trượt mặt phân tử polyvinyl khác, làm thay đổi tính chất vật liệu: tăng độ bền, độ linh động, chịu số tác động môi trường Bảng số PAEs điển hình với tên gọi, cấu tạo tính chất vật lý chúng Bảng 1.Tên gọi, cấu tạo tính chất số PAEs điển hình Tên gọi Dimetyl phthalate Dietyl phthalate Di - n propyl phthalate Di - n butyl phthalate Di - isobutyl phthalate Dicyclo hexyl phthalate Butyl benzyl phthalate Di - n hexyl phthalate Di (2 etylhexy) phthalate Di - n octyl phthalate PAEs bị nung nóng cháy tạo thành anhydrit phthalic có mùi khó chịu độc PAEs có phản ứng với chất oxi hóa mạnh, với axit, kiềm hợp chất nitrat 1.1.3 Ứng dụng phthalate nguồn gốc phát tán vào thực phẩm 1.1.3.1.Ứng dụng phthalate [3, 14, 54] PAEs sử dụng nhiều loại sản phẩm: chất kiểm soát độ nhớt, chất tạo gel, tạo màng, chất ổn định, chất phân tán, bơi trơn, kết dính, chất nhũ hóa PAEs hợp chất phụ gia quan trọng công nghiệp, nơng nghiệp, vật liệu xây dựng, sản phẩm chăm sóc cá nhân, thiết bị y tế, chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt, bao bì, dụng cụ chứa đựng, đồ chơi trẻ em, mơ hình đất sét, sáp, sơn, mực in, chất phủ dược phẩm, thực phẩm, cơng nghiệp dệt may, cơng nghiệp hóa mỹ phẩm nước hoa, loại kem, sơn móng tay, xà phịng, keo xịt tóc Ngồi ra, PAEs tìm thấy thiết bị điện tử đại ứng dụng y khoa ống thông thiết bị truyền máu PAEs sử dụng rộng rãi từ năm 1930, di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), diisodecyl phthalate (DIDP), diisononyl phthalate (DINP) DEHP chất làm mềm dẻo sử dụng toàn cầu PVC chi phí thấp Benzyl butyl phthalate (BBP) sử dụng sản xuất PVC bọt, hay phthalate với mạch ngắn sử dụng làm dung môi nước hoa thuốc trừ sâu Hiện nay, ngành công nghiệp sản xuất nhựa, tiêu biểu polyvinyl clorua (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl acetates (PVA) polyethylene (PE), PAEs chiếm từ 10 - 60% trọng lượng Các nhóm cacboxyl phân cực đóng góp tạo nên tính chất vật lý phthalate, đặc biệt PAEs có mạch cacbon (ở R R’) ngắn, nhờ tạo nên tính dẻo vật liệu polyme thơng qua chế tương tác lưỡng cực trung tâm phân cực phthalate (nhóm C = O) vùng tích điện dương của chuỗi vinyl (trong PVC, thường nằm nguyên tử cacbon liên kết C - Cl Để cho tương tác thiết lập, polyme thường nung nóng chảy có mặt chất làm dẻo Từ tạo hỗn hợp đồng polyme chất làm dẻo, cho phép tương tác phân cực xảy Trong PAEs tương tác với phân tử polyme qua liên kết lưỡng cực lỏng lẻo, PAEs liên kết với liên kết hydro lực liên kết Van der Walls Do khơng hình thành liên kết cộng hóa trị với vật liệu nền, PAEs dễ dàng bị đào thải trình lão hóa vật liệu gây tác hại lớn cho người môi trường phân tán vào nước, đất, bầu khí Các PAEs mạch ngắn, dimethyl phthalate (DMP), diethyl phthalate (DEP) dibutyl phthalate (DBP) thường sử dụng mỹ phẩm, sản phẩm chăm sóc cá nhân, nhựa epoxy, este xenlulo để làm tăng độ kết dính sản phẩm Các PAEs mạch dài butyl benzyl phthalate (BBP), dicyclo hexyl phthalate (DCHP), di - n - octyl phthalate (DnOP), di - n - nonyl phthalate (DnNP), di - iso - decyl phthalate (DiDP) diethyl hexyl phthalate (DEHP) sử dụng rộng rãi hoạt chất làm dẻo ngành công nghiệp polyme để cải thiện độ mềm dẻo vật liệu polyme tùy thuộc vào yêu cầu vật liệu Bảng Ứng dụng phthalate điển hình sống PAEs Sử DMP Chủ yếu làm Chủ yếu làm DEP cố định hươ hoa DnBP BzBP Chủ yếu làm Chất làm dẻ làm dung m Chất làm dẻ DiBP cao su, làm chất cố định DnOP DEHP DiNP DiDP Chủ yếu đư chất Chủ yếu đư chất Chủ yếu đư chất Chủ yếu đư chất Đường chuẩn chất nội chuẩn phthalate Phân mảnh PAEs hệ GC- MS/MS 62 63 64 Sắc ký đồ số mẫu dầu ăn xác định 10 PAEs a.Mẫu dầu oliu b Mẫu dầu hỗn hợp 65 4.3 Mẫu dầu nành 4.4 Xác định DEHP thông qua ion định lượng ion xác nhận 66 Quy định Châu Âu 2002/657/EC tỉ lệ cường độ ion xác nhận so với ion định lượng với phương pháp phân tích Tỉ lệ cư ion >5 > 20% > 10%