5. ỨNG DỤNG CỦA GC
5.2.2. Cấu tạo đầu dị khối phổ đầu dị bẫy ion (Ion trap)
Hệ thống GCMS Thermo Polaris Q bao gồm bơm chân khơng, bơ bơm mẫu tự động (CompiPAL), máy sắc ký khí Trace GC Ultra, đầu dị khối phổ bẫy ion Polaris Q.
Đầu dị Polaris Q gồm cĩ bốn bộ phận chính như sau: Nguồn ion hĩa tại áp suất khí quyển (API).
Hệ quang học ion (ion optics). Bộ phân tích khối (mass analyzer).
Hình 34. Cấu tạo đầu dị khối phổ bẫy ion 5.2.3. Ứng dụng hệ thống Thermo Polaris Q
- Phân tích dư lượng PCBs, PAHs, trong các nền mẫu thực phẩm, mơi trường, nước, … theo yêu cầu của các cơ quan quản lý trong và ngồi nước.
- Phân tích các hĩa chất POPs (Persistent Organic Pollutants) trong mơi trường, thực phẩm,…
- Phân tích các dư lượng thuốc trừ sâu trong thực phẩm, thủy hải sản như Trifluralin, Chlorpyrifos,… với khả năng phát hiện đáp ứng yêu cầu khắt khe của các nước Nhật, châu Âu,…
- Phân tích các độc chất trong thực phẩm (3-MCPD, Histamin, Urea,…)
- Phân tích các hormone tăng trưởng trong các nền mẫu thịt, thức ăn chăn nuơi như học beta-agonist (Clenbuterol và Salbutamol), Testosterol, DES,… hỗ trợ các cơ quan chức năng trong cơng tác kiểm sốt chất lượng và bảo đảm vệ sinh an tồn thực phẩm của các sản phẩm lưu hành trên thị trường.
Hình 35. Hệ thống GCMS Ion trap Thermo Polaris Q
- Phân tích các chất thuộc nhĩm Phthalate (đặc biệt là DEHP) trong các nền mẫu thực phẩm, thơi nhiễm từ bao bì,… theo yêu cầu của Bộ Y tế và các cơ quan quản lý khác.
- Phân tích Glyphosate trong các sản phẩm gạo trong việc kiểm sốt chất lượng nơng sản xuất khẩu sang châu Âu.
- Phân tích các chất thuộc nhĩm Nitroimidazole, thuốc diệt nấm (Propiconazole, Hexaconazole, Difenconazole) trong thủy sản, trái cây và các loại rau quả.
- Phân tích 22 hợp chất amin thơm sinh ra do từ thuốc nhộm azo trong sản phẩm dệt may theo quy định của Bộ Cơng thương (QCVN 01:2010/BCT).
- Phân tích nhận danh, định tính các tinh dầu và các hợp chất hữu cơ khác. …
5.3 Máy sắc ký khí ghép khối phổ với độ phân giải cao (HRGC/HRMS)-CASE
CASE là một trong những phịng thí nghiệm đầu tiên trong cả nước được trang bị máy sắc ký khí ghép khối phổ độ phân giải cao (HRGC-HRMS) chuyên phân tích DIOXIN.
Từ 1993, trong khuơn khổ chương trình hợp tác khoa học kỹ thuật Việt Nam – Pháp, trung tâm đã được phía Pháp viện trợ thiết bị HRGC-HRMS VG 70VSE của hãng MICROMASS (Anh). Máy cĩ thể phân tích được hàm lượng siêu vết Dioxin phù hợp với tiêu chuẩn EPA 1613 của Mỹ ở độ phân giải 10.000, giới hạn phát hiện ở mức 0,5ppt . Đồng thời Pháp cũng hỗ trợ đào tạo chuyên viên về kỹ thuật phân tích và xử lý mẫu Dioxin tại Trung tâm phân tích Soleize-Lyon-Pháp và một kỹ sư điện tử chuyên về bảo trì và sửa chữa thiết bị. Điều đĩ đã giúp cho CASE cĩ thể phân tích được Dioxin ngay từ những năm 1995.
Hình 36. Máy HRGC/HRMS
Năm 2004, trước yêu cầu phải phân tích được cả 17 đồng phân PCDDs/PCDFs theo quy định của WHO, Trung tâm Dịch vụ Phân tích và Thí nghiệm được Ủy Ban Nhân Dân TP HCM đầu tư 6,7 tỷ đồng để trang bị một thiết bị mới: máy HRGC- HRMS AutoSpec Ultima NT của tập địan WATERS - Mỹ, thay cho thiết bị cũ nĩi trên đã xuống cấp.
Đây là dịng máy thuộc thế hệ mới nhất của hãng WATERS, với hệ thống Autosampler GC PAL 98 vị trí. Chương trình hịan tịan tự động từ khâu tiêm mẫu đến tính tĩan định lượng. Máy cĩ thể đạt đến độ phân giải 80.000, định lượng được đồng
thời 17 đồng phân PCDDs / PCDFs trong mẫu vật ở mức giới hạn phát hiện 0,01ppt. Tất cả thao tác vận hành đều được kiểm sốt bằng hệ thống máy tính với phần mềm Masslynx & Quanlynx. Hệ thống SIOS thu thập xử lý dữ liệu và kiểm sĩat khối phổ được thực hiện thơng qua máy IBM cực mạnh. Máy cịn cĩ chức năng tự động kiểm tra độ phân giải sau mỗi 12 giờ và tự động dừng phân tích nếu phát hiện độ phân giải giảm thấp hơn giới hạn cho phép.
Trung tâm đã xây dựng được các quy trình phân tích Dioxin và Furan trên nhiều lĩnh vực về mơi trường : đất, bùn trầm tích, nước sơng ngịi, nước ngầm…; về thủy hải sản : tơm, cá, mực…; về nơng sản thực phẩm : gạo, đậu, cà phê, sữa…đặc biệt là quy trình phân tích định lượng Dioxin trong mẫu bệnh phẩm : mơ mỡ, huyết thanh, gan… Các quy trình này đã được tổ chức VILAS cơng nhận.
5.4 Xác định hàm lượng Diethylene Glycol, Ethylene Glycol cĩ trong kem đánhrăng bằng phương pháp GC-MS răng bằng phương pháp GC-MS
5.4.1 Mở Đầu
a/ Mục đích
Phương pháp này được phát triển tại Trung tâm hĩa học pháp lý (FCC) để kiểm tra kem đánh răng cĩ chứa diethylene glycol (và một chất liên quan cĩ độc tính tương tự, ethylene glycol) ở mức 1 mg/g (0.1% trọng lượng) và ở trên.
b/ Mục tiêu
Sử dụng sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS). c/ Phạm vi
Phương pháp này đã cho thấy rằng cĩ khả năng phát hiện ra cả các phân tích ở mức 0.5 mg/g ở nhiều nhãn hiệu khác nhau của kem đánh răng.
5.4.2 Nội Dung tiến hành
a/ Thiết bị và trợ cấp
- Hệ thống Agilent 5975i GC-MS trang bị với 30 m Stabilwax (crossbond Carbowax) cột mao quản (hoặc tương đương) hay hệ thống phổ khối khác.
- Máy ly tâm phịng thí nghiệm cĩ khả năng áp dụng 5000 g với các ống ly tâm cỡ 15 mL.
- Ống ly tâm polypropylene 15 mL cĩ nắp vít. b/ Tác chất và chất chuẩn
- Dung mơi chiết: nước rồi đến acetonitrile
- 1,3-Propanediol
+ Dùng như chất chuẩn trong nước. Điều chế một dung dịch cĩ sẵn nồng độ 5.0 mg/mL trong 50% dung dịch nước với acetonitrile.
+ Thêm 0.050 mL dung dịch này vào 0.500 mL của mỗi mẫu chiết trong lọ autosampler trước khi phân tích.
- Diethylene Glycol
Điều chế dung dịch cĩ sẵn 10.0 mg/mL trong 50% dung dịch nước với acetonitrile.
- Ethylene Glycol
Điều chế dung dịch cĩ sẵn 10.0 mg/mL trong 50% dung dịch nước với acetonitrile.
- Dung dịch hỗn hợp các chất chuẩn
Pha trộn các chuẩn cĩ sẵn với lượng bằng nhau. c/ Các yếu tố kiểm tra định lượng
Một mẫu trắng gồm 10 mL dung dịch chiết được lấy thơng qua tồn bộ quy trình kể cả việc thêm các chất chuẩn nội phải được ước lượng để bảo đảm rằng khơng nhiễm các tác chất hoặc từ những vật chứa.
Điều kiện để hệ thống ở bước đầu của mỗi bộ mẫu bằng cách tiến hành hai mẫu tiêm với chuẩn cao.
Một chuẩn thấp, cĩ chứa mỗi chất phân tích ở mức 0.10 mg/mL, nên phải phân tích từ mẫu đầu tiên đến mẫu cuối cùng, thiết lập để thấy rằng độ nhạy cần thiết đạt tới của phương tiện.
Một chuẩn cao ở mức 0.50 mg/mL mỗi chất phân tích được phân tích từ mẫu đầu đến cuối, thiết lập để cung cấp một cơ sở cho việc đánh giá bán định lượng và theo dõi lượng lắng suốt quá trình phân tích thiết lập các mẫu.
Một mẫu kiểm tra được làm giàu gồm cĩ một đại diện cho các loại mẫu đang được phân tích va nĩ đã được làm giàu thêm mỗi chất phân tích (tức là Diethylene glycol và ethylene glycol) ở mức 1 mg/g (hoặc 0.1 % trọng lượng). Phép phân tích mẫu này phải thể hiện rằng các chất cĩ hiện diện. Phép phân tích này để minh chứng hiệu năng hệ thống cĩ hiệu quả ở mức độ đề ra.
d/ Quy trình - Chuẩn bị mẫu.
Cân khoảng 1.0 g kem đánh răng cho vào ống ly tâm polypropylene 15-mL. Thêm 5 mL nước.
Trộn đều để phân tán hồn tồn tồn bộ mẫu. Sử dụng máy trộn xốy (ví dụ Genie 2, Fisher Scientific) cĩ thể hỗ trợ quá trình này. Bọt cĩ thể được tạo thành.
Sau đĩ thêm 5 mL acetonitrile trong hai phần chia với sự khuấy cẩn thận giữa mỗi lần thêm. Acetonitrile sẽ ngăn chặn sự tạo bọt.
Chuyển 0.50 mL của phần nổi mặt trên vào lọ nhỏ autosampler. Thêm 0.050 mL chuẩn nội (tức là 1,3-propanediol ở mức 5.0 mg/mL).
Đem phân tích.
- Các tham số cơng cụ
Quy trình này đề nghị rằng GC được vận hành ở chế độ chia (20:1) để cải tiến hình dạng peak và giảm sự lặp các thành phần của mẫu trên hệ thống ghi phổ sắc.
Cột Nhiệt độ vào Nhiệt chuyển dịng Chế độ tiêm Lượng tiêm Dịng khí mang Chương trình nhiệt
Sử dụng 50% dung dịch nước với acetonitrile ở các lọ rửa để làm sạch ống tiêm giữa các lần tiêm. Điều này loại bỏ phần cịn lại của mẫu mà khơng tan trong các dung mơi rửa khác. Điều này sẽ làm giảm các sai số khi tiêm mẫu.
Lưu ý: Sự thay đổi tới chương trình nhiệt của GC cĩ thể được dùng để khắc phục các hiện tượng nhiễu. Bổ sung đáng kể độ phân giải cĩ thể đạt được bằng cách giảm độ dốc nhiệt độ trên các phần chia thích hợp của sắc phổ. Điều này sẽ thay đổi thời gian lưu cho các chất phân tích và chúng cĩ thể cần được tái thiết lập.
Các thơng số kỹ thuật khi chuẩn bị chế độ MS Các điều kiện của MS (Chế độ scan đầy đủ)
Điều chỉnh Vùng scan Tốc độ mẫu Ngưỡng
Nhiệt độ của MS 230 °C (nguồn); 150 °C (Quad)
Các điều kiện của MS (SIM Mode)
Điều này được cung cấp chủ yếu đối thơng tin chỉ vì khơng chắc rằng SIM sẽ cần dược sử dụng.
Cĩ rất nhiều sự nhiễu cĩ tiềm tàng với những ion khối lượng thấp. Những ion khối lượng cao hơn thì hữu ích hơn mặc dù, nĩi chung, sự nhạy cảm là tương đối thấp. Khơng cĩ ion phân tử được quan sát đối với 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, diethylene glycol hay glycerin.
Group 1,2-Propanediol Ethylene Glycol 1,3-Propanediol Diethylene Glycol Glycerin a
Start Times cĩ thể cần được điều chỉnh dựa trên thời gian lưu các chuẩn ở hệ thống. bDwell times cĩ thể được điều chỉnh để đưa ra một thời gian vịng khoảng 4 scans/giây
c
Phần trăm sự dồi dào tương đối với sự chú ý tới sự phong phú cao nhất của ion.
d
M là ion phân tử.
- Sự nhận ra peak:
Thời gian lưu gần đúng của phép phân tích:
1,2-Propanediol Ethylene Glycol 1,3-Propanediol
Diethylene Glycol Glycerin
Các điều này cần được xác thực trên hệ thống.
Hình 37.Sắc phổ đồ chuẩn biểu diễn phép phân tích được đề cập ở trên.
- Làm giàu mẫu và điều chế hỗn hợp mẫu chuẩn.
Một dung dịch hỗn hợp chuẩn cuối cùng được điều chế bằng cách trộn những phần bằng nhau của hai dung dịch chuẩn cĩ sẵn để tạo thành một dung dịch 5.0 mg/mL ở mỗi phân tích.
Sự điều chế chấm dứt (spike):
Cân một phần 1.0 g kem đánh răng vào ống ly tâm 15-mL. Một phân tích trước đĩ, mẫu đại diện của sản phẩm được tìm thấy là nhiễm với các chất cần xác định cĩ thể được sử dụng.
Cách khác, chọn một trong các mẫu mà sắp phân tích và chấm dứt một phần chia của nĩ. Việc này sẽ phải được lặp lại với một mẫu khác nếu nĩ chỉ ra rằng việc phân tích mẫu này mà khơng làm giàu mẫu cung cấp cho chứng cứ của sự nhiễm.
Thêm trực tiếp 200 µL dung dịch hỗn hợp chuẩn cuối cùng vào mẫu đại diện khơng bị nhiễm và tiến hành với phương pháp này. Kết thúc phải được quan sát để cung cấp một cơ sở cho việc trình bày rằng các mẫu cung cấp các tín hiệu dưới đây một ngưỡng nhất định cĩ chứa ít hơn 1.0 mg/g của mỗi mục tiêu.
Chuẩn cao:
Pha lỗng dung dịch hỗn hợp chuẩn cuối cùng 0.5 mg/mL với 50% dung dịch nước và acetonitrile. Đặt 500 µL dung dịch này trong lọ nhỏ và thêm 50 µL dung dịch chuẩn nội.
Chuẩn thấp:
Pha lỗng dung dịch hỗn hợp chuẩn cuối cùng 0.10 mg/mL. Đặt 500 µL dung dịch này trong lọ nhỏ và thêm 50 µL dung dịch chuẩn nội.
Chọn một ion để dùng ước tính hàm lượng chất cần phân tích (chẳng hạn, m/z = 75 đối với diethylene glycol và m/z = 62 đối với ethylene glycol). Việc sử dụng chuẩn cao (0.50 mg/mL) mà chạy trên bộ mẫu ban đầu và chuẩn cao mà chạy trên bộ mẫu cuối, tính tốn diện tích peak trung bình của ion được chọn.
Áp dụng cơng thức sau:
Nồng độ trong mẫu chiết (µg/mL) = [Diện tích (mẫu kiểm tra) / diện tích trung bình (mẫu chuẩn cao)]x 0.50mg/mL.
Sau đĩ,
Nồng độ trong mẫu (µg/g)
= Nồng độ trong mẫu chiết (mg/mL) x 10.0 mL x [1 / trọng lượng mẫu (g)] Nồng độ trong mẫu (% trọng lượng) = Nồng độ trong mẫu (mg/g) x 1/10
Nếu diện tích peak mẫu chuẩn nội khác hơn 20% giữa mẫu kiển tra và mẫu chuẩn sau cĩ điều chỉnh diện tích mỗi sự đáp trả phân tích bằng cách chia theo diện tích hợp nhất của chuẩn nội (sử dụng ion ở mức 58 amu). Sử dụng tỷ số này thay cho các vùng tổng hợp ở trên. Xem như phân tích lại nếu sự khác nhau là vơ cùng lớn từ đĩ cĩ thể cho biết ống tiêm bị tắt một phần hay vấn đề thuộc về cơng cụ khác.
Cuối cùng, nếu tín hiệu từ các ion mẫu nhiều hơn 10 lần tín hiệu lớn hơn từ chuẩn cao, sau đĩ pha lỗng phần chiết thêm để đưa nồng độ chất cần phân tích vào vùng của chuẩn cao.
5.4.3 Kết Luận
Trong trường hợp các phân tích đã được quan sát trong mẫu kiểm tra đại diện đã được làm giàu ở mức 1,0 mg/g và khơng cĩ tín hiệu phân tích đã được quan sát trong các mẫu ở mức độ đĩ mà đã được quan sát trong việc kiểm tra làm giàu mẫu, sau đĩ các mẫu khơng bị nhiễm với ethylene glycol hoặc diethylene glycol ở mức vượt quá 0,1% trọng lượng (tức là 1 mg/g).
Nếu rõ ràng là một hoặc nhiều chất cần phân tích đang hiện diện trong mẫu (dựa trên các tiêu chí nhận dạng ở trên) và ở mức độ lớn hơn hoặc bằng 1.0 mg/g, sau đĩ kết quả sẽ được báo cáo như điều cĩ thực.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Chuyên đề sắc ký – TS Nguyễn Đình Lâm – Khoa Hố ĐHBK Đà Nẵng
2. Cơ sở phân tích sắc ký khí – Thạc sĩ Bùi Xuân Vững
3. Nguyên lý hoạt động của một số detector trong sắc ký khí – ThS Lê Nhất Tâm – Khoa Hố – ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM