Luận văn thạc sĩ phân tích hàm lượng bo trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp pha loãng đồng vị khối phổ plasma

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ LIÊN PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG BO TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHA LOÃNG ĐỒNG VỊ KHỐI PHỔ PLASMA CAO TẦN CẢM ỨNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ LIÊN PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG BO TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHA LOÃNG ĐỒNG VỊ KHỐI PHỔ PLASMA CAO TẦN CẢM ỨNG Chuyên ngành : Mã số : Hóa phân tích 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS.TẠ THỊ THẢO PGS.TS.NGUYỄN THỊ KIM DUNG Hà Nội – 2018 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn đến: PGS TS Nguyễn Thị Kim Dung giao đề tài, tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi động viên tinh thần để em hoàn thành luận văn Đề tài cấp Bộ mã số ĐTCB.16/16/VCNXH (2016-2017) Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam quản lý hỗ trợ kinh phí giúp em triển khai nội dung nghiên cứu Các cô chú, anh chị bạn đồng nghiệp Trung tâm phân tích, Viện Cơng nghệ xạ tạo điều kiện giúp đỡ, động viên suốt q trình làm luận văn Các thầy giáo giảng dạy khoa Hóa Học đặc biệt thầy Bộ mơn Hóa phân tích trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội truyền đạt cho em kiến thức quý giá bổ ích Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn học viên cao học khóa 26 chun ngành Hóa Phân tích ln động viên, giúp đỡ chia sẻ khó khăn em Do kiến thức thân hạn chế, nên luận văn cịn nhiều sai sót Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy để luận văn hồn thiện Học viên Nguyễn Thị Liên MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung thực phẩm 1.1.1 Định nghĩa chung thực phẩm .3 1.1.2 Phân loại thực phẩm .3 1.1.3 Sự tích lũy B thực phẩm 1.2 Tổng quan nguyên tố B 1.2.1 Trạng thái tồn .6 1.2.2 Tính chất lý-hóa học .7 1.2.3 Vai trò B với thể người 1.2.4 Độc tính chế gây độc 11 1.3 Các phương pháp phân tích xác định B .14 1.3.1 Các phương pháp phân tích quang học 14 1.3.2 Phương pháp phân tích điện hóa 17 1.3.3 Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng (ICP-MS) 18 1.3.4 Kỹ thuật pha loãng đồng vị 22 1.4 Các phương pháp xử lý mẫu thực phẩm để xác định B .27 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 29 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 29 2.2 Đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu .29 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 29 2.2.2 Nội dung nghiên cứu 29 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu 30 2.3 Hóa chất dụng cụ thí nghiệm 30 2.3.1 Hóa chất 30 2.3.2 Dụng cụ 31 2.3.3 Thiết bị 31 2.4 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu, xử lý mẫu .32 2.4.1 Lấy mẫu bảo quản mẫu 32 2.4.2 Phương pháp xử lý mẫu 33 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Lựa chọn điều kiện phân tích B thiết bị ICP-MS 34 3.1.1 Chọn đồng vị phân tích 34 3.1.2 Chuẩn hóa số khối - (Tuning) .34 3.1.3 Các thông số vận hành thiết bị ICP-MS phân tích B 34 3.1.4 Tóm tắt thơng số vận hành thiết bị ICP-MS 39 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến phép phân tích B ICP-MS 39 3.2.1 Ảnh hưởng trùng lấn phổ 12C+ lên tín hiệu 11B 39 3.2.2 Ảnh hưởng hiệu ứng nhớ thời gian rửa hệ thống .41 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình định lượng B phương pháp pha loãng đồng vị (ID) .42 3.3.1 Thiết lập phương trình tính tốn hàm lượng B phương pháp ID 42 3.3.2 Ảnh hưởng mẫu đến tỷ lệ đồng vị 10B/11B 43 3.3.3 Khảo sát lượng đồng vị 10B thêm vào mẫu 48 3.4 Đánh giá phương pháp .50 3.4.1 Xác định giới hạn phát giới hạn định lượng 50 3.4.2 Đánh giá hiệu suất thu hồi độ lặp lại phương pháp 51 3.4.3 Độ không đảm bảo đo 54 3.5 Quy trình phân tích mẫu thực tế 55 3.6 Kết phân tích mẫu thực tế .56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC i DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hàm lượng B số loại thực phẩm Bảng 1.2 Thành phần đồng vị tự nhiên B Bảng 1.3 Áp suất B phụ thuộc nhiệt độ .7 Bảng 1.4 Hàm lượng B bổ sung theo lứa tuổi 11 Bảng 2.1 Thành phần đồng vị dung dịch chuẩn 10B, 11B 31 Bảng 3.1 Khoảng giá trị khảo sát thông số thiết bị ICP-MSt 35 Bảng 3.2 Các thông số cố định cho thiết bị ICP-MS .35 Bảng 3.3 Tín hiệu 10B,11B thay đổi công suất cao tần 36 Bảng 3.4 Thông số vận hành thiết bị ICP-MS 39 Bảng 3.5 Thành phần đồng vị 10B, 11B mẫu khảo sát .44 Bảng 3.6 Tỷ lệ MR10/11 mẫu trắng 44 Bảng 3.7 Tỷ lệ MR10/11 mẫu giò lụa .46 Bảng 3.8 Tỷ lệ MR10/11 mẫu bún .47 Bảng 3.9 Kết phân tích số mẫu thực tế ICP-MS 48 Bảng 3.10 Kết khảo sát lượng đồng vị thêm mẫu chuẩn 49 Bảng 3.11 Giá trị LOD, LOQ thiết bị 50 Bảng 3.12 Giá trị LOD, LOQ phương pháp 51 Bảng 3.13 Độ thu hồi dung dịch chuẩn 52 Bảng 3.14 Kết đánh giá hiệu suất thu hồi mẫu thử .53 Bảng 3.15 Kết đánh giá độ lặp lại phương pháp 53 Bảng 3.16 Kết phân tích hàm lượng B mẫu giò lụa, chả lụa 56 Bảng 3.17 Kết phân tích hàm lượng B mẫu bún, phở .57 Bảng 3.18 Tín hiệu 10B 11B thay đổi nồng độ mannitol vi Bảng 3.19 Kết phân tích bán định lượng số mẫu giò bún vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đồ thị phân bố dạng tồn B .7 Hình 1.2 Phản ứng tổng quát B với hợp chất chứa nhóm hydroxyl Hình 1.3 Phản ứng B với D-mannitol dung dịch .9 Hình 2.1 Nguyên tắc cấu tạo hệ ICP-MS 32 Hình 3.1 Tín hiệu 10B, 11B phụ thuộc vào công suất cao tần 37 Hình 3.2 Độ sâu mẫu thiết bị ICP-MS 38 Hình 3.3 Sự thay đổi tín hiệu 10B 11B theo nồng độ mannitol (0-0,25%) 40 Hình 3.4 So sánh tín hiệu thay đổi dung dịch rửa theo thời gian 41 Hình 3.5 Mối tương quan MR10/11 MIR10/11 mẫu trắng 45 Hinh 3.6 Mối tương quan MR10/11 MIR10/11 mẫu giị 46 Hình 3.7 Mối tương quan MR10/11 MIR10/11 mẫu bún .47 Hình 3.8 Sơ đồ quy trình phân tích B mẫu thực phẩm 55 Hình 3.9 Hàm lượng B trung bình loại thực phẩm 58 BẢNG KÝ HIỆU CHỮ CÁI VIẾT TẮT AES Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (Atomic Emission Spectrometry) BBN, BHN Mẫu bún thu thập Bắc Ninh, Hà Nội CBN, CHN Mẫu chả thu thập Bắc Ninh, Hà Nội FAO Tổ chức nông lương thế giới (Food and Agriculture Organization) GHN, GBN Mẫu giò thu thập Bắc Ninh, Hà Nội ICP-AES ICP-MS ID-ICP-MS LD Phương pháp quang phổ phát xạ plasma cao tần cảm ứng (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry) Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) Phương pháp pha loãng đồng vị - khối phổ plasma cao tần cảm ứng (Isotope Dilution-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) Liều gây chết trung bình (medium letalisdosis-lethal dose) LOD Giới hạn phát (Limit of Detection) LOQ Giới hạn định lượng (Limit of Quantitation) MIR Tỷ lệ đồng vị theo thành phần khối lượng (Mass isotope ratio) MR PBN, PHN RSD UV-Vis WHO Tỷ lệ đồng vị dựa số đếm (Measure isotope ratio based on counting) Mầu phở thu thập Bắc Ninh, Hà Nội Độ lặp lại tương đối (Relative Standard Deviation) Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử tử ngoại - khả kiến (Ultraviolet Visible Spectrometry) Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization) Luận văn Thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Liên- K26 Hóa Học MỞ ĐẦU Thực phẩm nguồn cung cấp dinh dưỡng chủ yếu cho người qua đường ăn uống Kinh tế ngày phát triển nhu cầu người ngày tăng đặc biệt nhu cầu thực phẩm sạch, an toàn đảm bảo sức khỏe trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách xã hội người dân quan tâm Tuy nhiên, nước ta q trình thị hóa, cơng nghiệp hóa, đại hóa nhanh chóng tạo sức ép lớn tới môi trường sống người dân Nhu cầu lương thực thực phẩm ngày tăng dẫn đến nhiều nhà sản xuất muốn tăng lợi nhuận sử dụng loại hóa chất, chế phẩm, phụ gia vào thực phẩm từ khâu sản xuất, chế biến, bảo quản làm cho thành phần dinh dưỡng thực phẩm lượng hấp thụ vào thể thay đổi dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe người Theo tổ chức Y tế giới (WHO), Bo (Bor-B) xếp vào nguyên tố vi khoáng thiết yếu với người hấp thụ lượng phù hợp từ thực phẩm qua trình ăn uống Tuy nhiên, với khả liên kết với gốc hydroxyl, protein, gluxit số loại thực phẩm mà người sản xuất cho thêm hợp chất B Borac, axít Boric vào số loại thực phẩm thơng qua q trình chế biến với tác dụng kéo dài thời gian bảo quản, làm cho thực phẩm có vị ngon dai Khi hàm lượng thêm vào vượt liều hấp thụ người theo khuyến cáo, B có tác động tiêu cực đến sức khỏe [58] Chính vậy, từ năm 1953, Châu Âu nghiêm cấm hành vi sử dụng hợp chất B làm phụ gia thực phẩm Tại Việt Nam, ngày 30/09/2001 Bộ Y tế ban hành định 3742/QĐBYT việc cấm sử dụng tuyệt đối không sử dụng Borac thực phẩm với hàm lượng cách thức [2] Vì việc điều tra, đánh giá chất lượng nguồn thực phẩm có hay khơng chứa Borac, mức nồng độ nào, có ảnh hưởng đến sức khỏe hay không quan trọng Tại Việt Nam, phép thử nhanh (dùng test kit) để phát thực phẩm có chứa Borac dừng lại việc xác định định tính bán định lượng Chuyên ngành Hóa phân tích Trường ĐHKHTN Luận văn Thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Liên- K26 Hóa Học KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN Với mục đích luận văn nghiên cứu phương pháp phân tích hàm lượng B mẫu thực phẩm Chúng thu kết sau: Lựa chọn điều kiện tối ưu thiết bị ICP-MS phân tích B, đảm bảo cho phép đo có độ nhạy cao, đồng thời tỷ lệ hình thành mảnh oxit