Nghiên cứu phân tích và đánh giá hàm lượng chất chống oxi hóa butyl hydroxytoluen (BHT) và butyl hydroxyanisol (BHA) trong bao bì đóng gói

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN THỊ THU PHƯƠNG NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CHẤT CHỐNG OXI HOÁ BUTYL HYDROXYTOLUEN (BHT) VÀ BUTYL HYDROXYANISOL (BHA) TRONG BAO BÌ ĐĨNG GĨI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN THỊ THU PHƯƠNG NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CHẤT CHỐNG OXI HOÁ BUTYL HYDROXYTOLUEN (BHT) VÀ BUTYL HYDROXYANISOL (BHA) TRONG BAO BÌ ĐĨNG GĨI Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Từ Bình Minh Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan Luận văn thạc sỹ khoa học với đề tài “Nghiên cứu phân tích đánh giá hàm lượng chất chống oxi hóa butyl hydroxytoluen (BHT) butyl hydroxyanisol (BHA) bao bì đóng gói” cơng trình nghiên cứu thân Các thông tin tham khảo dùng luận văn lấy từ cơng trình nghiên cứu có liên quan nêu rõ nguồn gốc danh mục tài liệu tham khảo Các kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học khác Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2015 Học viên Trần Thị Thu Phương III LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Từ Bình Minh định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho tơi hồn thành Luận văn này! Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới thầy, Bộ mơn Hóa học phân tích; đặc biệt TS Phạm Thị Ngọc Mai giúp đỡ, tạo điều kiện cho nhiều lời khuyên giá trị thời gian thực Luận văn! Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ban lãnh đạo Viện Dệt may anh chị, bạn công tác Trung tâm thí nghiệm Dệt may, Viện Dệt may tạo điều kiện thuận lợi cho học tập nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn anh chị, bạn bè tập thể lớp cao học hoá K23, đặc biệt người bạn nhóm hố phân tích K23 giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Cuối tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè ln động viên, chia sẻ khó khăn Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2015 Học viên Trần Thị Thu Phương IV MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN III LỜI CẢM ƠN IV MỤC LỤC V DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VII DANH MỤC HÌNH VIII DANH MỤC BẢNG BIỂU IX LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIớI THIệU Về CHấT CHốNG OXI HÓA HYDROXYTOLUENE BUTYLATED (BHT) VÀ BUTYLATED HYDROXYANISOLE ( BHA ) 1.1.1 Cấu tạo tính chất lí hóa 1.1.2 Độc tính liều lượng cho phép 1.1.3 Sản xuất & sử dụng 1.2 GIớI THIệU SƠ LƯợC Về MẫU PHÂN TÍCH 1.2.1 Sơ lược LDPE HDPE 1.2.2 Sự có mặt chất chống oxi hóa polyme 11 1.3 MộT Số PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH BHT VÀ BHA 12 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 16 2.1 ĐốI TƯợNG VÀ MụC TIÊU NGHIÊN CứU 16 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CứU 16 2.2.1 Nguyên tắc chung phương pháp phân tích 16 2.2.2 Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp 19 2.3 QUY TRÌNH THựC NGHIệM 23 2.3.1 Quy trình xử lý mẫu LDPE 23 2.3.1 Quy trình xử lý mẫu HDPE 24 2.4 THIếT Bị, HÓA CHấT 25 2.4.1 Thiết bị 25 2.4.2 Dụng cụ 25 2.4.3 Hoá chất, Chất chuẩn 25 2.5 CHUẩN Bị CÁC DUNG DịCH CHUẩN 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 V 3.1 TốI ƯU HĨA CÁC ĐIềU KIệN PHÂN TÍCH HAI CHấT CHốNG OXI HÓA BHT VÀ BHA TRÊN Hệ THốNG GC-MS 28 3.1.1 Chọn điều kiện bơm mẫu, thông số cho hệ máy GC-MS 28 3.1.2 Khảo sát nhiệt độ cổng bơm mẫu 28 3.1.3 Khảo sát tốc độ dịng khí mang Heli 29 3.1.4 Khảo sát nhiệt độ buồng ion 30 3.1.5 Chế độ quan sát chọn lọc ion ( Selected Ion Monitoring-SIM) 31 3.1.6 Khảo sát thời gian lưu chất cần phân tích 32 3.2 XÂY DựNG ĐƯờNG CHUẩN, XÁC ĐịNH LOD, LOQ CủA THIếT Bị 37 3.2.1 Khảo sát xây dựng đường chuẩn xác định BHT BHA 37 3.2.2 Giới hạn phát LOD giới hạn định lượng LOQ thiết bị chất phân tích 38 LOD thiết bị xác định mục 2.2.2 38 3.2.3 Độ lặp lại thiết bị 38 3.3 KHảO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIềU KIệN TÁCH CHấT PHÂN TÍCH RA KHỏI NềN MẫU PHÂN TÍCH 39 3.3.1 Phân tích mẫu LDPE 40 3.3.2 Phân tích mẫu HDPE 52 3.4 KếT QUả PHÂN TÍCH MộT Số MẫU THậT 62 3.4.1 Kết phân tích hàm lượng BHT BHA mẫu bao bì đóng gói sản phẩm dệt may 62 3.4.2 Kết phân tích BHT BHA số sản phẩm bao gói thực phẩm 63 KẾT LUẬN 64 PHỤ LUC 66 PHổ KHốI LƯợNG CủA BHT, BHA VÀ MM CHế Độ SIM 66 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 VI DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt ADI ASTM BHA BHT CAS CTCT CTPT EI FAO FDA GC-MS IDL IS JECFA KLPT LOQ MDL MSD MM ND NCI ppb ppm SIM UNEP USDA WHO VII DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ sắc kí khí khối phổ 19 Hình 3.1 Sắc đồ ảnh hưởng diện tích pic vào nhiệt độ cổng bơm mẫu 29 Hình 3.2 Săc đồ ảnh hưởng tốc độ dịng khí mang đến diện tích pic 30 Hình 3.3 Săc đồ ảnh hưởng nhiệt độ buồng ion đến diện tích pic 31 Hình 3.4 Sắc đồ thời gian lưu BHT, BHA MM 33 Hình 3.7 Phổ khối lượng BHA chế độ scan 35 Hình 3.8 Phổ khối lượng BHA chế độ SIM 35 Hình 3.9 Phổ khối lượng MM chế độ scan 36 Hình 3.10 Phổ khối lượng MM chế độ SIM 36 Hình 3.11 Đồ thị phụ thuộc độ thu hồi vào thời gian chiết 40 Hình 3.12 Sự phụ thuộc độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu 45 Hình 3.13 Sự phụ thuộc độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu 48 Hình 3.14 Sự phụ thuộc độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu 52 Hình 3.15 Sự phụ thuộc độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu 56 Hình 3.16 Sơ đồ tổng hợp phương pháp chiết mẫu 61 Hình 3.17 Phương pháp chiết tối ưu cho mẫu 62 VIII 66 RT:4.05 - 12.29 MM BHA 80 75 70 65 60 Relative Abundance 9.99 55 50 BHT 45 40 35 30 25 20 15 4.45 4.70 10 4.5 Sắc đồ phân tích mẫu túi bao gói áo sơ mi 67 95 90 85 80 75 70 65 60 Relative Abundance 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 4.0 Sắc đồ phân tích mẫu bao gói thực phẩm đơng lạnh 4.5 68 Sắc đồ quy trình chiết theo phương pháp hồi lưu với isopropanol HDPE Sắc đồ quy trình chiết theo phương pháp siêu âm với cyclohexan HDPE 69 RT: 100 MM NL: 1.31E6 95 90 85 80 75 70 65 60 Relative Abundance 55 50 45 40 35 BHA BHT 30 25 20 15 10 4.0 4.5 9.5 5.0 10.0 5.5 10.5 6.0 11.0 6.5 11.5 7.0 12.0 7.5 8.0 8.5 9.0 Thời gian (phút) Sắc đồ quy trình chiết theo phương pháp hồi lưu với isopropanol LDPE 70 RT:3.54 - 12.23 100 MM NL: 8.02E5 TIC MS 95 90 85 80 75 70 65 60 55 BHT BHA 50 45 40 35 Thời gian ( p h ú t) Sắc đồ quy trình chiết theo phương pháp lắc với cyclohex an LDPE 71 RT:3.60 - 12.26 6.93 100 TIC MS 95 45 BHA 40 35 30 25 20 15 10 4.0 Sắc đồ quy trình chiết theo phương pháp siêu âm với cyclohexan LDPE 72 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2007), Hóa học phân tích, Phần 2: Các phương pháp phân tích công cụ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Lê Đức Ngọc (2011), Nhập môn xử lý số liệu kế hoạch hoá thực nghiệm, Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Chu Phạm Ngọc Sơn (2010), Chuẩn bị mẫu, Trung tâm đào tạo phát triển sắc ký TP HCM, EDC-HCM Nguyễn Văn Ri (2011), “Các phương pháp tách (Tài liệu dùng cho cao học)”.Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Tạ Thị Thảo (2010), Giáo trình thống kê hóa phân tích, Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Phạm Hùng Việt (2005), Sắc kí khí sở lý thuyết khả ứng dụng, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội AOAC Standard Method Performance Requirement (SMPR) Documents (2011) ASTM D1996-97 (1997), Standard Test Method for Determination of Phenolic Antioxidants and Erucamide Slip Additives in Low-Density Poly-ethylene Using Liquid Chromatography (LC) ASTM D5815-95 (1995), Standard Test Method for Determination of Phenolic Antioxidants and Erucamide Slip Additives in Linear Low-Den-sity Polyethylene Using Liquid Chromatography (LC) 10 ASTM D 4275 – 09 (2009), Standard Test Method for Determination of Butylated Hydroxy Toluene (BHT) in Polymers of Ethylene and Ethylene–Vinyl Acetate (EVA) Copolymers By Gas chromatography 11 Bhupendrasinh Vaghela, Surendra Singh Rao, Nitish Sharma, P Balakrishna, and A Malleshwar Reddy (2011), Development and validation of a reverse phaseliquid chromatographic method for the estimation of butylated hydroxytoluene as antioxidant in paricalcitol hard gelatin capsule formulation dosage form 73 12 Bobbijo van Beusichem, Ph,D, Senior Staff Scientist, Expert Services, Michael A, Ruberto, Ph,D (2014), Introduction to Polymer Additives and Stabilization 13 Catherine A, Rice Evans, Nicholas J, Miller and George Paganga (1997), “Antioxidant properties of phenolic compounds”, Journal of Chromatography A, vol 2, Issues 4, pp 152-159 14 Chun-Xiao Wang and Wei Luan Agilent Technologies (Shanghai) and Michael Woodman Agilent Technologies (2007), Analysis of Phenolic Antioxidant and Erucamide Slip Additives in Polymer by Rapid-Resolution LC 15 Elke Fries, Wilhelm Puttmann (2002), “Analysis of the antioxidant butylated hydroxytoluene (BHT) in water by means of solid phase extraction combined with GC/MS”, Elsevier Science, Vol 36, Issues 9, pp 2319-2327 16 Erik Klein, Vladimír Lukeš, Zuzana Cibulková (2005), On the energetics of Phenol antioxidants activity 17 European Food Safety Authority (EFSA) (2012), Scientific Opinion on the re- evaluation of butylated hydroxytoluene BHT (E 321) as a food additive EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food (ANS), European Food Safety Authority (EFSA) 18 European Food Safety Authority (EFSA) (2012), Scientific Opinion on the re- evaluation of butylated hydroxytoluene BHA (E 320) as a food additive EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food (ANS), European Food Safety Authority (EFSA) 19 Fereidoon Shahidi and Ying Zhong, Antioxidants: Regulatory Status 20 GL Sciences, Inc, Japan (2009), Analysis of phenolicantioxidants in food by HPLC 21 G, M, Williams, M, J, Iatropoulos and J, Whysner (1999), Safety Assessment of Butylated Hydroxyanisole and Butylated Hydroxytoluene as Antioxidant Food Additives 22 György Kasza, Thermal (2013), Antioxidative and photochemical stabilization of polymers, Polymer Institute of the Slovak Academy of Sciences 23 Jan Pospisil, Institute of Macromolecular Chemistry, Czechoslovak Academy of Sciences Czechoslovakia (1988), “Mechanistic Action of Phenolic Antioxidants in Polymers”, ScienDirect, Vol 20, Issues 3-3, pp 181-202 74 24 Katie Edin, Nathalie Fida-Lassang, and Logan Schmaltz (2010), “Determination of butylated hydroxytoluene in chewing gum using GC-MS” , Concordia College Journal of Analytical Chemistry 1, pp.14-18 25 L, Soubra , D, Sarkis , C, Hilan , Ph, Verger (2007), Dietary exposure of children and teenagers to benzoates, sulphites, butylhydroxyanisol (BHA) and butylhydroxytoluen (BHT) in Beirut (Lebanon) , Université Saint Joseph, Faculté de Pharmacie, Rue Damas, Beirut, Lebanon 26 Lucy Ying Zhou (1998), Quantitative Analysis of Additives in Low Density Polyethylene Using On-line Supercritical Fluid Extraction /Supercritical Fluid Chromatography 27 Mary Jo Garber, Martha Gill, Yousheng Hua, and Dennis Jenke (2011), Development and Characterization of an LC–MS Method for Quantitating Aqueous Extractables, including Bisphenol A, 1-Formylpiperidine, and Bis(pentamethylene)-urea, from Plastic Materials 28 Michael Walker and Chris Torrero (2012), Eurropean and UK Regulation of Food and Feed 29 Mohammed Akkbik, Zaini Bin Assim, and Fasihuddin Badruddin Ahmad (2011), Optimization and Validation of RP-HPLC-UV/Vis Method for Determination Phenolic Compounds in Several Personal Care Products 30 OECD SIDS-UNEP Chemicals (2002), 2,6-di-tert-butyl-p-cresol (BHT) 31 Ranjit Jayasekara, Ian Harding, Ian Bowater,Gregor B,Y, Christie and Greg T, Lonergan (2003), Journal of Polymers and Environment, Vol, 11(2) 32 Sihama E Salih, Abdullkhaliq F Hamood& Alyaa H Abd alsalam, Comparison of the Characteristics of LDPE : PP and HDPE : PP Polymer Blends 33 Soto-Cantu´, Graciano-Verdugo, E, Peralta, A, R, Islas-Rubio, A, Gonza´lez-Co ´rdova,A, Gonza´lez-Leo´n, and H, Soto-Valdez (2008), Release of Butylated Hydroxytoluene from an Active Film Packagingto Asadero Cheese and Its Effect on Oxidation and Odor Stability 34 Sumiko Tsuji, Maki Nakano, Hisaya Terada, Yukio Tamura, and Yasuhide Tonogai (2005), Determination and Confirmation of Five Phenolic Antioxidants in Foods by LC/MS and GC/MS 75 35 UNEP Publications (2002), 2,6-di-tert-butyl-p-cresol (BHT), BUA (GDCh- Beratergremium für Altstoffe), Advisory Committee on Existing Chemicals of the Association of German Chemists (GDCh) 36 Xiong Z, Wang L, Li N, Yu Y, Jia X (2010), Determination of antioxidant residues in polymer food package using gas chromatography 37 Youk-Meng Choong and Hsiu Jung Lin (2001), “Gas Chromatographic Determination of Synthetic Antioxidants in Edible Fats and Oils – A Simple Methylation Method” , Journal of Food and Drug Analysis, Vol 9, No 1, Pages 20-26 76 ... THỊ THU PHƯƠNG NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CHẤT CHỐNG OXI HOÁ BUTYL HYDROXYTOLUEN (BHT) VÀ BUTYL HYDROXYANISOL (BHA) TRONG BAO BÌ ĐĨNG GĨI Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118... chọn đề tài ? ?Nghiên cứu phân tích đánh giá hàm lượng chất chống oxi hóa butyl hydroxytoluen (BHT) butyl hydroxyanisol (BHA) bao bì đóng gói? ?? Luận văn thực nhằm mục đích đóng góp phần vào cơng tác... PGS.TS Từ Bình Minh Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan Luận văn thạc sỹ khoa học với đề tài ? ?Nghiên cứu phân tích đánh giá hàm lượng chất chống oxi hóa butyl hydroxytoluen (BHT) butyl hydroxyanisol